پژوهش فیزیک ایران
سال:1384 | دوره:5 | شماره:3 |تعداد مقالات:14

در این مقاله راه حل جدیدی برای مساله فضای هیلبرت در کیهانشناسی کوانتمی در مینی ابر فضا (mini super space) مورد بحث قرار گرفته و نتایج حاصل از تغییرات زمانی هندسه فضای هیلبرت در ساختار مکانیک کوانتمی غیر نسبیتی بررسی شده است. نتایج به دست آمده نشانگر وجود شباهتهای جالب توجهی بین مکانیک کوانتمی و نظریه نسبیت عام است.

اتصال دو متریک فضا - زمان مختلف از طریق یک مرز مشترک یا ابر سطح، کاربردهای فراوانی در نسبیت عام و کیهانشناسی دارد. به طور نمونه می توان از مطالعه روی ساختار داخلی سیاهچاله ها، دینامیک حبابها و دیواره های حوزه که دو فاز همزیست مختلف را در مدلهای تورمی کیهانشناسی از یکدیگر جدا می سازند، کرم چاله ها و تغییر نشانگان در نسبیت عام، دینامیک نواحی فروچگال و فراچگال در ساختار بزرگ مقیاس عالم، و بالاخره نظریه اخیر که عالم ما یک شامه (3+1) بعدی واقع در یک فضا - زمان با ابعاد بالاتر است، نام برد. اتصال دو متریک در این نوع مسایل اغلب با ناپیوستگی مشتقات متریک در دو طرف مرز یا ابر سطح جداکننده همراه است. این ناپیوستگی به نوبه خود منجر به تکینگی از نوع تابع دلتا در تانسور انحنای ریمانی بر روی مرز می شود. اگر مرز جداکننده دو متریک یک ابر سطح زمان گونه (یا فضا گونه) باشد، تنها بخش ریچی از تانسور انحنای ریمانی تکین است و این تکینگی به تانسور انرژی - تکانه ماده روی ابرسطح ارتباط داده می شود. در این صورت مرز جداکننده دو متریک لایه نازک نامیده می شود. اما اگر ابرسطح جداکننده نورگونه باشد، هر دو بخش ریچی و وایل تانسور انحنای ریمان روی مرز تکین هستند. در حالی که تکینگی در تانسور ریچی همچنان با تانسور انرژی - تکانه ماده روی ابرسطح نورگونه مرتبط است، تکینگی در تانسور وایل به وجود امواج گرانشی ضربه ای تعبیر می شود. روش استاندارد برای شرح لایه های زمان گونه (یا فضا گونه) استفاده از تقریب لایه نازک ایسراییل است که در آن پرش در تانسور انحنای عرضی از میان لایه با محتویات انرژی - تکانه روی لایه متناسب است. در این روش معادله اتصال دو متریک از طریق لایه، برحسب مختصات ذاتی روی لایه داده می شود و لذا می توان مختصات در فضا - زمان دو طرف لایه را به دلخواه مستقل از یکدیگر، و به طور طبیعی منطبق بر تقارنهای خاص هر فضا - زمان اختیار نمود. چنین آزادی در انتخاب مختصات دو طرف لایه کاربرد وسیع این روش را که فرمولبندی نهایی آن توسط ایسراییل انجام گردید، سبب شده است. بعدها بارابس و ایسراییل این فرمولبندی را برای لایه های نورگونه توسعه دادند. رهیافت معادل دیگری موسوم به روش توزیع برای مطالعه لایه های نازک وجود دارد که به خصوص برای هندسه های پیچیده توصیه شده است. اما این روش مستلزم پیش ساخت مختصات سراسری فضا - زمان به طور پیوسته روی لایه است، آن چنان که در آن چهار - متریک فضا - زمان روی لایه پیوسته شود. تاکنون از این روش برای بررسی دینامیک لایه های زمان گونه (یا فضا گونه) با تقارنهای کروی و استوانه ای استفاده شده است. در این مقاله در چارچوب روش توزیع برای یک لایه نور گونه غوطه ور در فضا - زمان با تقارن کروی یک تبدیل مختصات که در آن چهار متریک فضا - زمان پیوسته شود، جستجو شده و نشان داده می شود که معادلات اتصال حاصله با نتایج حاصل از روش بارابس-ایسرائیل همانند هستند.

همزمانی اینشتاینی و انتقالی ساعتهای نزدیک به هم (به فاصله سیستماتیک کوچک) و ساعتهای دور از هم در فضا - زمان ریمانی عام بررسی شده است. ثابت شده است که ساعتهای نزدیک به هم را همواره می توان همزمان کرد. در حالت کلی ناظران دور از هم نمی توان یافت که ساعتهایشان به معنی اینشتاینی همزمان باشد؛ اما همیشه ناظرانی وجود دارند که همزمانی انتقالی در موردشان صادق است. در صورتی که هر دو فرآیند همزمان کردن امکانپذیر باشد، این دو فرآیند با یکدیگر هم ارزند.

در این مقاله جوابهای چرخان با افق تخت در گرانش با تصحیحات مرتبه اول نظریه ریسمان معرفی می گردد. اگر چه این گونه جوابها به صورت مجانبی آنتی دوسیته نمی باشند، ولی نشان داده می شود که می توان از روش کانترترم (Counterterm) برای محاسبه کمیتهای پایای این سیستم گرانشی استفاده نمود. در اینجا ضمن بازنویسی مختصر این روش کمیتهای پایای این گونه جوابها به دست می آیند. همچنین با به دست آوردن جرم سیاهچاله به صورت تابعی از آنتروپی و تکانه های زاویه ای نشان داده می شود که کمیتهای پایا و ترمودینامیکی این سیاهچاله های چرخان قانون اول ترمودینامیک را ارضا می نمایند. در پایان، با انجام آنالیز پایانی در آنسامبل کانونی نشان داده می شود که این جوابها از نظر ترمودینامیکی پایا می باشند که با گذار فاز هاوکینگ- پیچ برای سیاهچاله های با افق تخت هماهنگی دارد.

تا کنون ممانهای چند قطبی خورشید کاملا شناخته نشده است. از نظر تئوری مشکل اساسی به خاطر دوران دیفرانسیلی خورشید است که بنابر آن، اندازه سرعت چرخش در سطح و عمقهای خورشید متفاوت است. از نظر رصدی، نمی توان مستقیما این ممانهای چند قطبی را اندازه گیری کرد. پیشرفتهای اخیر لرزه شناسی خورشید، وجود یک دوران دیفرانسیلی شعاعی در لایه ای نازک واقع در مجاورت سطح (تاچولین) را اثبات می کنند. با استفاده از تئوری ستاره های چرخان، تحلیل اثر این گرادیانهای زیرسطحی در ممانهای گرانشی اساسی J2 و J4 امکان پذیر می گردد. در این مقاله، ابتدا مقادیر J2 و J4 با در نظر گرفتن گرادیان شعاعی چرخش را محاسبه کرده و سپس مقادیر به دست آمده با مقادیر موجود مقایسه و یک دید کاملتری ارایه خواهد شد. بعضی نتایج اختر فیزیکی به خصوص در مورد پارامترهای نسبیتی فرانیوتنی بیان خواهد شد. نهایتا چگونگی تجارب فضایی ) پروازهای با بالن SDC،Beppi Colombo، GoffNG، Gaia و...( در مورد تعیین پارامترهای اساسی توضیح داده خواهد شد.

اگر انرژی میدان گرانش بتواند نقشی در تولید خود داشته باشد، اجرام گراننده میدانی قویتر از آن چه قانون نیوتن اجازه می دهد از خود نشان خواهند داد و به زبان نیوتنی پر جرمتر ظاهر خواهند شد. بسته به میزان فشردگی جرم گراننده این افزایش ممکن است تا پنج برابر برسد و در تفسیر منحنی سرعت کهکشانهای مارپیچی، پراکندگی سرعت در خوشه های کهکشانها و یا توجیه قاعده تالی - فیشر به کار بیاید. دینامیکی که بر مبنای یاد شده به دست می آید از اصل هم ارزی پیروی می کند. ولی از اصل برهم نهی، تنها به طور تقریبی و در مورد سیستمهایی که اجزای آن به قدر کافی از هم دور باشند پیروی می کند.

مکان مناسب برای احداث رصدخانه ملی ایران کجاست؟ در این مقاله بخشی از فعالیتهای انجام شده برای یافتن این مکان مناسب گزارش می گردد. تاکید ما در این گزارش بر نحوه اندازه گیری دید آسمان مناطق مورد نظر است. دستگاه اندازه گیری پارامتر «دید نجومی» یعنی «دیدسنج نجومی دیفرانسیلی» معرفی و نحوه تحلیل داده های ثبت شده توسط این دستگاه ارایه می شود.

با بررسی معادله سینوسی گوردون پله ای (که در آن پارامتر سیستم برای مقادیر مثبت و منفی میدان نرده ای مقادیر متفاوتی دارد) و با اعمال شرایط اتصال مناسب، روابطی را بین سرعت سالیتونها قبل و بعد از برخورد به دست خواهیم آورد و امکان تبدیل جفت سالیتونهای سنگین با سرعت کم به جفت سالیتونهای سبک با سرعت بالا (که آن را تفنگ سالیتونی می نامیم) را مطرح خواهیم نمود. برخی از نتایجی که قبلا توسط نگارنده به صورت عددی به دست آمده بود، در این مقاله به صورت تحلیلی استخراج شده است.

با جایگزین کردن هندسه کرمچاله ای با یک محیط هم ارز و به کار بردن نظریه اختلال پراکندگی و تقریب بورن، سطح مقطع پراکندگی امواج الکترومغناطیسی توسط کرمچاله های ایستا را محاسبه کرده ایم. با بررسی سطح مقطع دیفرانسیلی در طول موجهای بلند نه تنها می توان کرمچاله ها را از اجسام معمولی تشخیص داد بلکه می توان انواع مختلف کرمچاله ها را از نظر تابع شکل از هم متمایز نمود. کمینه های سطح مقطع دیفرانسیلی به شعاع گلوگاه بستگی پیدا می کنند و ممکن است بتوان با تعیین کمینه ها، اندازه گلوگاه را برآورد کرد. این محیط هم ارز بر خلاف اجسام واقعی، هیچ اثری بر قطبش خطی موج ندارد و این خود می تواند در تشخیص کرمچاله ها از اجسام معمولی به کار رود.

گرمایش تاج خورشید از حدود 60 سال پیش مورد توجه منجمین و خورشید شناسان بوده است. یکی از روشهای ارایه شده در این زمینه جذب تشدیدی امواج آلفن در حلقه های تاج است. بر این اساس یک لوله شار مغناطیده با پروفیل چگالی غیریکنواخت که باعث پیوستگی سرعت آلفن در امتداد شعاع لوله می شود، در نظر گرفته شده است. حل این مساله بدون در نظر گرفتن عوامل اتلافی، منجر به یک معادله موج برای مولفه اختلالی میدان مغناطیسی در راستای محور لوله می شود. مولفه های دیگر میدان هم بر حسب این مولفه به دست می آیند. در غیاب نیروهای اتلافی معادلات فوق در محلی از لوله که فرکانس موج آلفن با یکی از ویژه فرکانسهای طبیعی لوله برابر می شود، تکین هستند. این معادلات به روش عددی حل شده اند. با اعمال اتلافهای وشکسانی و مقاومتی آهنگ اتلاف و چگالی انرژی به دست آمده اند. رفتار مولفه های میدان سرعت و میدان مغناطیسی نشان می دهند که قسمت عمده تغییرات این میدانها در یک لایه بسیار نازک در اطراف تکینگی که به لایه تشدیدی معروف است، اتفاق می افتد و آهنگ اتلاف هم در آنجا زیاد است. این نتایج با مشاهدات به دست آمده از سفینه TRACE در مورد شراره (BD2000) سازگاراند.

در این مقاله ما کنش گرانش تا توانهای دوم اسکالر ریچی و اسکالرهای ساخته شده از تانسور انحنا و تانسور ریچی را که در واقع کنش گرانش با مشتقات بالاتر تا مرتبه دو می باشد مورد بررسی قرار می دهیم. با استفاده از اتحاد باخ - لانچوز مربوط به تانسور وایل در چهار بعد نشان می دهیم که جوابهای معادلات اینشتین با ثابت کیهان شناسی در خلا که به متریکهای اینشتین مشهور می باشند، معادلات میدان گرانش مشتقات بالاتر را ارضا می نمایند. همچنین خواهیم دید که جوابهای معادلات اینشتین در ابعاد بالاتر و یا در حضور ماده، معادلات گرانش مشتقات بالاتر را ارضا نمی کنند.