جهان هستی چیزی جز ماده و انرژی و چهار نیروی بنیادین آن نیست .پس شناخت دقیق این چند ساختار مساوی با شناخت دقیق همه هستی است.
نیروهای بنیادین :
ماده و انرژی مجموعا بر چهار نیروی بنیادین استوارند.فیزیکدانان نیروهایی را بنیادین می دانند که نتوان آنها را بوسیلهٔ دیگر نیروها و پدیده ها توصیف کرد که عبارتند از:1- نیروی هسته ای ضعیف2- نیروی هسته ای قوی3- نیروی الکترو مغناطیس4- نیروی گرانش.
اگر جهان را منهای این چهار نیرو در نظر گیریم دیگر هیچ ماده و انرژی و در نتیجه هیچ بعد مکان و زمانی وجود نخواهد داشت .این نیروها عامل تعامل ذرات در جهان هستی اند." اگر جهان هستی را به یک زبان بشری شبیه دانیم، ذرات در حکم واژه‌ها و نیروها در نقش دستور زبان اند".(1)
1-2: نیروی هسته ای ضعیف و قوی:
نیروی ضعیف که مسئول واپاشی‌های رادیواکتیو است نقش مهمی در شکافت هسته‌ای ایفا می‌کند. نیروی ضعیف در مقایسه با گرانش در فواصل کوتاه بسیار قوی‌تر است.(2)
نیروی هسته ای قوی نیروی تشکیل دهنده هسته اتم است .نقش نیروی هسته ای قوی پایدار نگاه داشتن هسته‌ی اتمها و کنار هم نگاه داشتن کوارک‌ها است. این نیرو بسیار قوی‌تر از نیروی الکترومغناطیس است و فقط به طور مستقیم بین ذرات بنیادی عمل می‌کند.(3)
محدوده برد این دو نیرو تنها در بعد اتمی است ولی محدوده برد دو نیروی الکترو مغناطیس و گرانش ،بی نهایت است .
3-نیروی الکترو مغناطیس(الکتریکی ،مغناطیسی):
"نیروی الکترو مغناطیس اجزای ماده را کنار هم می نشاند، الکترون را در اتم مقید و با پیوند اتم ها به یکدیگر،ساختارهای بزرگ تر را می سازد و اساس کار آن یک جمله معروف است: «بارهای همنام یکدیگر را دفع و بارهای غیرهمنام همدیگر را جذب می کنند.».چرخش الکترون به دورهسته ناشی از نیروی الکترو مغناطیسی است و گردش زمین به دور خورشید ناشی از نیروی گرانش.نیروی الکترومغناطیسی با ایجاد پیوند میان اتم ها، مولکولها و ماده را می سازد و به آن انسجام می بخشد ".(4)
هر اتم یک میدان مغناطیسی دارد که ساختار آن را حفظ می کند و فضاهای خالی درون و بیرون را مانند یک سپر چنان پوشش می دهد که حتی نور نیز نمی تواند از این فضاهای خالی عبور کند؛چنانکه گفته اند محدوده مادی هر جسم حدود میدان مغناطیسی آن جسم است.اتمهای دو جسم هیچ گاه به هم برخورد نمی کنند بلکه این میدانهای الکترو مغناطیسی اند که به هم برخورد کرده و یا مانند قطبهای همنام آهن ربا یکدیگر را دفع می نمایند. انرژی خورشید نیز به لطف نیروی الکترومغناطیسی به زمین می رسد.در واقع تبدیل شدن ماده به انرژی همان آزاد شدن نیروی الکترو مغناطیس ماده در قالب امواج و طیفهای مختلف(نور،اشعه مادون قرمز(گرما)،اشعه فرابنفش ،ایکس،گاما،امواج رادیویی،ریز موجها) است.نور و همه امواج دیگر الکترو مغناطیس از نوع انرژی اند و فرق آنها تنها در میزان انرژی و طول موجهای آنهاست.سرعت همه امواج الکترو مغناطیس همان سرعت نور است. فوتون یک ذره‌ی بنیادی برای تمامی شکل‌های تابش الکترومغناطیسی است.
"دو پدیده ی الکتریسیته و مغناطیس را نمی‌توان از هم جدا کرد.بعضی از پدیده های الکتریکی آثار مغناطیسی به وجود می آورند و برخی از پدیده های مغناطیسی آثار الکتریکی ایجاد می کنند.این ارتباط ما را به وحدت بخشیدن پدیده های الکتریکی و مغناطیسی هدایت می کند که آن را با نام مشترک الکترومغناطیس می خوانیم".(5)
نیروی الکترو مغناطیس در انرژی‌های بسیار بالا، با نیروی هسته‌ای قوی متحد میشود که با نام نیروی الکترو قوی شناخته میشود.
ماده و انرژی شکلی متفاوت از یکدیگرند. نیروهای بنیادی نیز گاه بعضی با بعضی دیگر ودر شرایطی خاص متحد ویکی می شوند و این نشان می دهد که این نیروها نیز اشکالی جدا شده از یکدیگر بر اساس شرایط گوناگونند؛چنانکه در بیگ بنگ نیز ماده و انرژی و هر چهار نیروی طبیعت یک نیروی واحد بوده اند که سپس از هم جدا شده اند. در واقع آنگونه که همه انسانها از یک پدر واحدند بیگ بنگ نیز پدر نخستین ماده،انرژی ونیروهای چهارگانه آن است.
انرژی الکترو مغناطیسی که ما انسانها به صورت مصنوعی و به وسیله مولدها ،ژنراتورها یا دستگاههای الکترونیکی تولید می کنیم با الکترو مغناطیس طبیعی نهفته درهمه اجسام یک ماهیت دارد با این تفاوت که ما در مولدها با بر هم زدن توازن الکترونهای اتمها و قطبهای الکتریکی میان آنها به انرژی الکتریکی و مغناطیسی بالاتری(در حد نیروی الکترو مغناطیس آهن ربا و بالاتر از آن) دست می یابیم.زمانی که دو جسم یا دو اتم بار الکتریکی شان نسبت به هم مختلف باشد در تعامل با یکدیگر به تبادل بار می پردازند تا به تعادل برسند و این تبادل بار همان تولید انرژی الکترو مغناطیسی است که در طبیعت نیز ( مانند آذرخش) به چشم می خورد(اتمی که الکترون از دست دهد بار خالص آن مثبت، و اتمی که الکترون به دست آورد بار خالص آن منفی میشود).
"هر اتم یک آهن ربای کوچک و دارای دو قطب مغناطیسی است اما در اکثر مواد این آهن رباهای کوچک به چنان نحوی در کنار یکدیگر قرار میگیرند که نیروی یک دیگر را خنثی می نمایند".(6)
"الکترومغناطیس به صورت بنیادی بسیاری از ویژگیهای شیمیایی عناصر و هم چنین پیوندهای شیمیایی را در سطح کلان و سطح اتمی را معین می‌کند.آشکار است که نیروی الکترومغناطیسی بسیار قوی‌تر از گرانش است ولی به دلیل این ویژگی که نیروهای الکترومغناطیسی می‌توانند یکدیگر را خنثی کنند، در اجرام بزرگ(سیارات و کهکشانها...) تنها اثر نیروی گرانش حاکم است".(7)
"نیروی مغناطیسی و نیروی گرانش به یکدیگر مربوط نیستند. مقدار نیروی گرانش، بر جرم یک شیء مبتنی است درحالی که نیروی مغناطیسی بر پایه موادی است که شیء از آن ساخته شده است. تمام اشیای مغناطیسی دارای خطوط میدان مغناطیسی و قطب هستند. آنها می توانند به کوچکی یک اتم و یا به بزرگی زمین یا یک خورشید وستاره باشند."(8)
4- نیروی گرانش:
قوانین نیوتن و انیشتین به ما می‌گویند که گرانش چگونه عمل می‌کند اما از منشأ پیدایش آن چیزی بیان نمی‌کنند.به گفته فیزیکدانان گرانش تأثیر ناچیزی بر رفتار ذرات زیر اتمی دارد و هیچ نقشی در تعیین خواص داخلیِ ماده ایفا نمی‌کند.
"گرانش نسبت به سه نیروی بنیادی دیگر از همه ضعیف‌تر است، بنابراین نیروی گرانشی میان اجسام با جرم‌های کم قابل چشم پوشی است مثلاً اگر یک سوزن را به یک آهن ربا نزدیک کنیم به راحتی می‌بینیم که میزان ربایش آهن‌ربا بیشتر از میزان گرانش زمین نسبت به آن سوزن است و سوزن به سمت زمین سقوط نمی‌کند".(9)
تنها در جایی مانند مرکز ستارگان است که در فضای بین اتمی، نیروی گرانش بر نیروی الکترو مغناطیس(به دلیل فشار بیش از حد بین اتمها) چیره می شود.
این نیرو عامل تعامل اجرام کوچک و بزرگ نسبت به هم است .متراکم شدن مواد پس از انفجار بیگ بنگ و تشکیل کهکشان ها و تجمع گازهای درون کهکشان ها برای تشکیل ستارگان، و نیز قرار داشتن سیارات و ماهها در مدار خاص و از مدار خارج نشدن ماهواره های دور زمین و پابرجا بودن اجسام بر روی زمین حاصل نیروی گرانش است.گرانش نه تنها اجسام بلکه نور و بالاتر از آن،زمان را نیز به سوی خود خمیده می کند .آنچه ما آن را جهت بالا و پایین می دانیم بر اساس جهت نیروی گرانش است؛پس در جایی که گرانش وجود نداشته باشد جهت بالا و پایین نیز معنا ندارد.براین اساس اگر فرض کنیم که کره زمین از میان مانند یک سیب نصف شود و فردی بر لبه این قسمت بریده و نصف شده قرار گیرد به هیچ وجه پرتگاهی در جلوی خود نخواهد دید بلکه او جهت بریده شده را مانند جهت خمیده، جهت پایین می بیند و بر روی آن به آسانی راه خواهد رفت.همچنین اگر از یک سوی زمین به طرف دیگر آن چاله ای ایجاد شود و فردی از این سو در چاله بپرد هرگز نباید انتظار داشت که او به سمت دیگر زمین برسد بلکه در میانه راه به جایی می رسد که به دلیل یکسان و صفر بودن گرانش از جهات مختلف ،بین زمین و هوا معلق خواهد گشت."قانون انشتین می گوید که حرکت جسم شتابدار (مانند سقوط آزاد یک جسم روی زمین) نتیجه‌ی وارد شدن نیروی گرانشی از طرف زمین به جسم نیست، بلکه زمین (و همه اجرام)در فضا-زمان اطراف خود انحنا ایجاد می‌کند. جسم ناگزیر است در انحنای فضا-زمان حرکت کند تا در یک حالت پایدار قرار گیرد. مسیر حرکت جسم در این حالت یک مسیر مستقیم است، هرچند ممکن است به دلیل انحنای فضا-زمان این مسیر خمیده باشد. این مطلب درست معادل این است که زمانی که شما می‌پندارید در حال حرکت در یک مسیر مسقیم هستید، چون روی سطح کره‌ی زمین قرار دارید، در حقیقت مسیری که طی می‌کنید خمیده است.(10)
نیوتن معتقد بود که گرانش نیرویی است که اجرام بر پایه آن یکدیگر را جذب می کنند اما انیشتین نشان داد که اجرام یکدیگر را جذب نمی کنند بلکه این فضای منحنی شکل اطراف اجسام است که آنها را به سمت یکدیگر هل می دهد.در واقع ماده به فضا میگوید که چگونه انحنا پیدا نماید و فضا به ماده میگوید که چگونه حرکت کند . گرانش نه تنها فضا بلکه زمان را نیز به سمت خود منحنی می کند و بر این اساس فضا و زمان را هرگز نمی توان چیز جدایی از یکدیگر در نظر گرفت .بنابراین زمان نیز نسبی است و تحت میزان گرانش یا شتاب کش و قوس می یابد.
میزان گرانش بستگی به میزان جرم و چگالی ماده دارد؛بنابراین در سیاه چاله ها که چگالی ماده بسیار زیاد است میزان گرانش و در نتیجه انحنای فضا زمان نیز در اوج است .
تفاوتهای گرانش و نیروی الکترومغناطیس:
" جاذبه نیرویی است که به وسیله ی توده کردن ماده از مقیاسهای سیاره ای گرفته تا دسته های کهکشانی در کنار یکدیگر ساختار زمان فضایی را در مقیاس بزرگ مشخص کرده و بدین ترتیب سرنوشت نهایی این جهان را معین مینماید در حالی که نیروی مغناطیسی، ساختار و ویژگیهای اتمی را معین مینماید.نیروی جاذبه ای احساس شده به وسیله ی یک ذره کاملاً وابسته به جرم آن است در حالی که نیروهای الکترومغناطیسی تحت تأثیر دما و جهت اتمها وآرایش الکترونی یا بار آن اعمال میشود.خاصیت مغناطیسی میتواند موجب جذب اشیاء به یکدیگر و یا دفع آنها از هم شود، در حالی که جاذبه تنها به عنوان یک نیروی کششی عمل مینماید. جذب و یا دفع میدان مغناطیسی بستگی به "قطبها" دارد، در حالی که در جاذبه هیچ گونه ارجحیتی در مورد بار و یا قطبها وجود ندارد.خاصیت مغناطیسی یکی از خصوصیات ماده است، در حالی که بر طبق نظریه ی کلی نسبیت، جاذبه خصوصیت خود زمان - فضا است. خاصیت مغناطیسی را میتوان به وسیله ی مختل نمودن ترتیب منظم دیسکهای مغناطیسی موجود در یک ماده از طریق گرما "خاموش" کرد، اما جاذبه هرگز نمی تواند خاموش شود، چرا که جاذبه خصوصیت خود فضا- زمان است".(11)
چهار اصل مهم گرانش:1- گرانش تنها اندرکنشی است که بر تمام ذراتی که جرم دارند اثر می‌کند2--گرانش مانند الکترومغناطیس محدوده‌اثر بینهایت دارد، درحالی که برای اندرکنش‌های ضعیف و قوی این‌طور نیست3- گرانش قابل جذب یا تبدیل شدن نیست و چیزی نمی‌تواند مقابل آن حائل شود4-گرانش همواره می‌رباید و هرگز نمی‌راند.
انرژی:
انرژی، اصل ، عنصر و سازه اصلی جهان هستی است و ماده نیز (اعم از جوامد و گازها) شکل تغییر یافته انرژی بعد از تشکیل جهان است.
انرژی و ماده دو شکل متفاوت از هم بوده و هم ارز یکدیگر به حساب می آیند . انرژی قابل تبدیل به ماده و ماده قابل تبدیل به انرژی است ولی این اصلی مسلم است که انرژی پایسته است یعنی نه تولید می شود ونه از بین می رود،بلکه از حالت پتانسیل(جرم) به جنبشی یا برعکس تغییر حالت می دهد.در واقع آنچه ما آن را ماده می نامیم همان انرژی ساکن ،و آنچه آن را وزن جسم می دانیم مجموع انرژی پتانسیل و جنبشی اتمهای آن است.جرم یک اتم می تواند بیش از جرم ذرات آن اتم در حالت منفرد باشد.این جرم اضافه در واقع تبدیل اندک ماده به انرژی(تبدیل انرژی پتانسیل به جنبشی) در درون جسم است که می تواند براثر گرما یا حرکت جسم به وجود آید. فرض کنیم که دو جسم دقیقا دارای نوع و تعداد اتمهای یکسانند ولی یکی گرمتر از دیگری باشد؛در اینجا جسم گرمتر دارای وزن بیشتر خواهد بود .یا اگر همین دو جسم یکی ساکن و دیگری در حال حرکت باشد جسم در حال حرکت وزن بیشتری خواهد داشت و هر چه به شتاب آن اضافه شود وزنش نیز بیشتر و بیشتر می شود زیرا در اینجا ماده(انرژی پتانسیل) در حال تبدیل شدن به انرژی(جنبشی) است .بنابراین طبق قانون نسبیت وزن یک جسم بستگی به مجموع مقدار انرژی جنبشی و انرژی پتانسیل اتمی آن دارد.
همچنین جرم یک اتم می تواند کمتر از جرم اجزای زیر اتمی آن باشد و این به دلیل منفی بودن انرژی پتانسیل آن اتم است.بنابراین کمتر جرمی است که انرژی پتانسیل آن دقیقا صفر باشد.انرژی جنبشی جرم می تواند یک انرژی محبوس باشد و فقط خود را در قالب افزایش جرم نشان دهد و می تواند آزاد شود.
"انرژی درونی هر ماده ، هم به انرژی جنبشی ذرات آن ماده (یعنی سرعت حرکت آن ها) و هم به انرژی پتانسیل (ذخیره شده) ذرات سازنده ی آن ماده بستگی دارد. انرژی پتانسیل هر یک از ذرات سازنده ماده در اثر نیرویی که از طرف ذرات اطراف به آن وارد می شود، به وجود می آید".(12)
همجوشی و شکافت هسته ای تبدیل ماده به انرژی و در واقع آزاد سازی انرژی است اما تبدیل ماده به انرژی خاص در همجوشی و شکافت نیست؛بلکه همه امواج الکترو مغناطیسی (مانند گرما و نور) خود نوعی آزاد سازی انرژی و در واقع تبدیل ماده به انرژی ، در حد بسیار اندک است اما همین مقدار بسیار اندک همه احتیاجات زندگی انسان را در بعد کلان تامین می کند والبته امواج الکترو مغناطیسی معمولی بر خلاف امواج الکترو مغناطیسی حاصل از شکافت یا همجوشی حامل هیچ موج خطرناک و آسیب زا نیستند.
کنشهای مولکولی :کنشهای مولکولی همیشه بر انرژی پتانسیل و جنبشی اتمی تاثیر می گذارند. در فرایند شکافت یا همجوشی و تبدیل ماده به انرژی(تجزیه اتم) هیچ پس مانده ای به جا نمی ماند ولی در فرایندهای مولکولی تنها بخش بسیار کوچکی از ماده به انرژی و حجم انبوهی به پس مانده تبدیل می شود ؛مثلا در فرایند سوختن چوب و تبدیل آن به خاکستر و یا در فرایند شیمیایی پیل، ماده و مولکول از شکلی به شکل و ساختاری دیگر در می آید و در این میان بخش کمی از ماده در قالب امواج الکترو مغناطیس یعنی نور و گرما تبدیل به انرژی (جنبشی) گشته و آزاد می گردد.بنابراین مقدار ماده قبل و بعد از کنش و فرایند، پایسته نیست بلکه آنچه پایسته به شمار می آید مجموع ماده و انرژی است .
تفاوت انرژی مولکولی و اتمی: انرژی مولکولی نیرو و انرژی مستقل نیست بلکه موجودیت آن مبتنی بر عاملیت نیروهای بنیادین دیگر است .انرژی مولکولی یا حاصل حرکتهای مولکولی است(13) و یا حاصل تجزیه و ترکیبهای مولکولی(انرژی شیمیایی).مثلا صوت حاصل امواج مولکولهای هواست و بدون حضور مولکول هیچ صدایی تولید نمی شود ولی امواج الکترو مغناطیسی عین انرژی اند و در خلا نیز به راحتی عبور کرده و نیازمند ماده و مولکول نیستند.انرژی بر هم زننده سکون و تعادل است ومقاومت، عامل تعادل.حرکت یعنی خارج شدن شی(اعم از اجرام بزرگ یا زیراتمی) از تعادل برای رسیدن به تعادل مجدد است،خواه این تعادل در قالب سکون باشد ویا حرکت بی نهایت.
تبدیل ماده به انرژی مسئله ای است که همیشه ما انسانها آن را تجربه نموده ایم ولی چیزی که فهم آن جزو کشفیات جدید بشر است قابلیت تبدیل انرژی به ماده و نیز معادل بودن هر ذره از جرم با انرژی بسیار بزرگ و دور از تصور است.برای فهم مقدار انرژی که هسته یک اتم می تواند آزاد کند باید آن را به خورشید در منظومه شمسی مقایسه کرد.از عمر خورشید نزدیک به پنج میلیارد سال می گذرد و دست کم این گوی آتشین تا پنج میلیارد سال دیگر نیز فعال خواهد بود. حال اگر همه انرژی که خورشید در طول حدود ده میلیارد سال عمر خود تولید می کند بخواهد در کسری از ثانیه آزاد شود با انرژی ویرانگر وغیر قابل تصور و بزرگی روبرو خواهیم بود که می تواند کل کهکشان شیری را نابود سازد .هسته اتم نیز یک خورشید به ظاهر خاموش اما با همان مقدار انرژی در مقیاس خود است و آنچه در هسته اتم در شکافت یا همجوشی اتفاق می افتد آزاد سازی انرژی در کسری از ثانیه است.
انرژی تاریک:
نوعی از انرژی ناشناخته ای است که دانشمندان در توجیه انبساط کنونی جهان ارائه نموده اند و معتقدند که این پدیده از انرژی حدود شصت و هشت درصد جرم جهان را تشکیل می دهد.
ماده:
ماده شکل آرام گرفته و به تعادل رسیده انرژی است؛بنابراین در تولد اولیه جهان هیچ ماده ای اعم از اتم و ذرات بنیادین و زیر اتمی وجود نداشته .آنچه ما آن را ماده می دانیم در واقع انرژی ساکن است.مواد جهان از نزدیک به صد و بیست نوع عنصر(اتم خاص) تشکیل شده اند(14) که ترکیبهای گوناگون این عناصر ،فراورده های خاص مولکولی یعنی مواد جدید با خاصیتهای نو را شکل می دهند(15) که همین مواد نیز گاه در ترکیب با یکدیگر مواد جدیدتر را به وجود می آورند(16)؛موادی که در میلیونها نوع ویژگی و خاصیت و رنگ و بو و مزه و شکل و حالت به تنوع و گوناگونی رسیده اند.
خلا:
خلا که بیشتر بخش هستی را اشغال نموده، فضایی است که وجود گاز و اتم در آن بسیار کم و ناچیز است، اما خلا مطلق وجود ندارد. خلا بستر عبور نور،گرما و انواع امواج و پرتوهای کیهانی است. به عقیده فیزیکدانان ، خلأ دریایی از جفت های الکترون و پوزیترون مجازی است که به طور پیوسته به وجود می آیند و نابود می شوند.فضای خالی بین کهکشانها،سیارات واجرام بزرگ همانند فضاهای خالی اتمی و بین اتمی نیز می تواند جزو دنیای ماده قلمداد شود ،ولی با این حال بعضی فضا را ساختار چهارم جهان در کنار ماده و انرژی و نیروهای بنیادین برشمرده اند.
ماده تاریک:
ماده تاریک نیز آنچنان که از نامش پیداست ویژگی مادی دارد و نوعی از ماده است که فرضیه وجود آن در اخترشناسی و کیهان شناسی ارائه شده‌است تا پدیده‌هایی را توضیح دهد که به نظر می‌رسد ناشی از وجود میزان خاصی از جرم باشند که از جرم موجود مشاهده شده در جهان بیشتر است.
ضد ماده(پاد ماده):
در ضد ماده، بار هسته منفی و بار ذرات مداری مثبت است که معکوس و قرینه ماده‌است.بنابراین زمانی که ماده و پادماده با یکدیگر برخورد می کنند هر دو نابود می شوند و در این انهدام مشترک، هر دوبه طور صددرصد به انرژی تبدیل می گردند(این در حالی است که در یک بمب هسته ای تنها یک درصد ماده اورانیوم به انرژی تبدیل می شود).اما مقدار پاد ماده ها در جهان بسیار کم است و در صورت پدیدار شدن نیز عمرشان بسیار کوتاه است؛اما گفته می شود که مقدار پادماده در ابتدای جهان و بیگ بنگ بسیار انبوه بوده است.
نکات:
1-ماهیت زمان:
زمان فراورده ماده و انرژی و نیروهای بنیادین آنها و به عبارت دیگر فراورده هستی و موجودیت و مکان است.مکان (ابعاد سه گانه) بدون زمان و زمان بدون مکان، امکان وجود و تحقق ندارد و این همان عینیت فضا وزمان در کنار عینیت فضا و ابعاد سه گانه به شمار می رود(خود ابعاد سه گانه نیز هیچ یک بدون دیگری امکان تحقق ندارند حتی در بعد کوانتومی).بنابراین زمان بعد چهارم مکانی شناخته می شود وهر گونه تغییر در کش و قوس زمان (بر اساس شدت و ضعف گرانش) ابعاد دیگر را نیز دستخوش کش و قوس و خمیدگی می کند و بر عکس.
"بر اساس فرضیات مفهوم فضای اقلیدسی ، جهان، سه بعد مکانی و یک بعد زمانی مستقل از هم دارد. در تئوری فضا-زمان سه بعد فضا و یک بعد زمان درهم ادغام می‌شوند و یک محیط پیوستهٔ چهار بعدی را ایجاد می‌کنند. با ترکیب فضا و زمان و ایجاد یک محیط خمیده واحد، فیزیکدان‌ها توانسته‌اند تئوری‌های فیزیک را هم در سطح کیهانی و هم در بعد اتمی ساده‌سازی کنند". (17)
زمان لازمه اصل وجود و مکان است و نه صرفا حرکت و تغییر .طبق اصل نسبیت ،زمان نیز مانند مقولاتی چون مکان و سکون و حرکت نسبی تعریف می شود؛بدین معنا که هر جا میدان گرانش بالاتر باشد زمان کندتر می گذرد .همچنین کندی یا تندی زمان به سکون و سرعت نیز بستگی دارد و هر چه ماده از سکون بیشتر فاصله گیرد زمان برای آن کندتر خواهد گذشت تا جایی که در سرعت نور زمان متوقف خواهد شد ، که البته هیچ جرمی نیز نمی تواند به سرعت نور دست یابد زیرا رسیدن به چنین سرعتی مساوی با افزایش جرم بی نهایت ، و افزایش جرم بی نهایت نیز نیازمند انرژی بی نهایت است.جرم در سرعت نزدیک به نور قبل از تبدیل شدن به یک سیاه چاله قوی، بر اثر از دست دادن نیروی الکترو مغناطیس و حاکم شدن نیروی گرانش بر ذرات، دچار همجوشی هسته ای شده و به انرژی تبدیل می گردد.(18)
سرعت زمان همان سرعت نور در فضاست .قانون نسبیت سرعت زمان را نسبی می داند و تنها سرعت نور( از میان همه حرکتها و سرعتها) ثابت ،مطلق و غیر نسبی تعریف شده است که نیازمند چهارچوب مرجع و ناظرنیست .بنابراین سرعت نور شاخص سرعت زمان به حساب می آید (هر ثانیه سیصد هزار کیلومتر) و این زمان است که باید برای انطباق خود با سرعت نور بازه خود را تغییر دهد.مثلا اگر نوری از روبرو به ما نزدیک شود وما نیز با سرعت صد هزار کیلومتر به سوی آن در حرکت باشیم سرعت نزدیک شدن خود به آن نور را چهارصد هزار کیلومتر در ثانیه ثبت نخواهیم کرد زیرا بازه زمانی یک ثانیه ما بر اساس شتابمان، تغییر می کند.همچنین زمانی که با همین سرعت از نوری که به سمتمان می آید دور می شویم هرگز سرعت نزدیک شدن نور به خود را کمتر از سیصد هزار کیلومتر ثبت نخواهیم کرد.بنابراین سرعت نور حد نهایی سرعت است پس حد نهایی زمان نیز در نظر گرفته می شود .
البته قوانین نسبیت انشتین تنها در سرعتهای بالا ناقض قوانین نیوتن در مورد حرکت و زمان اند ولی در حرکتها و سرعتهای روزمرگی ارزش قوانین نیوتن به جای خود محفوظ است.
2- بیگ بنگ:
بر خلاف تصورمعمول، بیگ بنگ یک انفجار نیست بلکه گسترش یکباره هستی (فضا زمان)با سرعتی بسیار بالاست ، و اگرچه این گسترش با سرعتی فراتر از سرعت نور صورت گرفته ولی این مسئله ناقض تئوری نسبیت (و اینکه هیچ چیزی نمی تواند به سرعت نور برسد ) به شمار نمی رود زیرا گسترش جهان به معنی گسترش اجرام در فضا نیست بلکه به معنی گسترش خود فضا زمان(وجود) است.
آنچه ما از بیگ بنگ می دانیم از اولین لحظه وقوع انفجار(گسترش) است زیرا در زمان عقب تر از آن که همه قوانین فیزیک شکسته و بی اعتبار و همه نیروها و فضا و زمان در یکدیگر مچاله اند چیزی قابل درک و مطالعه نیست.هنوز مشخص نیست که آیا اصلا لحظه ای قبل از بیگ بنگ وجود داشته و یا اینکه وجود و انفجار همزمان شکل گرفته اند ،ولی از چیزهای روشن این است که چگالی و حرارت انرژی در نقطه اولیه جهان بسیار بالا بوده، در حدی که حتی حرارت مرکز داغ ترین و بزرگترین ستارگان امروز نیز هرگز به گرد حرارت بیگ بنگ نمی رسند.
نویسنده: احمد ابراهیمی نژاد
دی 1397
برداشت اکیدا ممنوع است.
1-https://bigbangpage.com/science-content
2-http://dr-babaei.ir
3- http://dr-babaei.ir
4- https://bigbangpage.com/science-content
5- http://wiki.avastarco.com
6-https://webcache.googleusercontent.com
7- https://webcache.googleusercontent.com
8-http://www.020.ir
9-https://webcache.googleusercontent.com
10- http://dr-babaei.ir
11-https://webcache.googleusercontent.com
12-http://www.beytoote.com
13-چه آنکه حرکتهای مولکولی به صورت جزء و منفرد در نظر گرفته شود(مانند جنبش مولکولهای آب یا هوا) و چه به صورت مجموعی(مانند حرکت یک سنگ یا جریان یک رود).
شاید قوانین زیر اتمی با قوانین مولکولی همیشه هماهنگ و سازگار نباشند اما مسلما همه قوانین تک مولکولی با قوانین مواد بزرگ یکی اند. مثلا همان مانعی که در رسیدن یک جرم بزرگ به سرعت نور وجود دارد در مورد تک مولکول نیز وجود دارد و همین محدودیت باعث می شود که انرژی گرمایی و جنبشی ماده و مولکول هرگز به گرد انرژی هسته ای نرسد،زیرا مولکولهای ماده نیز مانند خود ماده هرگز نمی توانند جنبشی در حد سرعت نور داشته باشند ؛پس همان گونه که شتاب در دنیای ماده حد و مرز دارد حرارت نیز حد و مرز دارد.بالاترین حرارت ماده حرارت نزدیک به سرعت نور مولکولها و پایین ترین حد برودت نیز توقف مطلق حرکت و جنبش مولکولی است.
14-آنچه اتمها و خاصیت آنها را از یکدیگر جدا می کند عدد اتمی آنهاست.
15-مانند ترکیب اتم اکسیژن و هیدروژن که آب را شکل می دهند و ترکیب اتم کلر و سدیم که نمک را به وجود می آورند و ترکیب اکسیژن و کربن که دی اکسید کربن را شکل می دهند.
16- مثلا ترکیب همان آب و دی اکسید کربن(با همکاری خورشید) ماده جدیدی به نام قند را در گیاهان به وجود می آورد که برای رشد و حیات انسانها و حیوانات ضروری است.
17-https://webcache.googleusercontent.com
18-از آنجا که شتاب و گرانش(اینرسی یا مقاومت لختی) هم ارز یکدیگرند پس هر چه ماده بیشتر شتاب گیرد نیروی گرانش و در نتیجه جرم و وزن آن بیشتر می شود و با افزایش گرانش، نیروی الکترو مغناطیس جسم ضعیف و ضعیف تر گشته و با غلبه نیروی گرانش بر نیروی الکترو مغناطیس، ساختار اتمهای جسم در هسته فرو می ریزد و در نتیجه جسم با شتاب بیشتر،کوچک تر و مچاله تر و در عین حال سنگین تر می شود تا جایی که در سرعت نزدیک به نور میدان گرانش و در نتیجه وزن جسم به حدی می رسد که برای حرکت بیشتر نیاز به انرژی غیر قابل تصور خواهد بود. هم ارز بودن این دو مقوله یک پیامد مشترک دیگر نیز دارد و آن کندی زمان است یعنی هر چه شتاب ویا میدان گرانش قوی تر باشد انبساط زمان بیشتر می گردد و زمان کندتر می گذرد تا جایی که در سرعت نور زمان به صفر می رسد.البته زمان صفر تنها در سرعت نور نیست بلکه در سیاه چاله های بسیار قوی نیز می تواند تجربه شود.
مسئله کوچک شدن جرم در سرعتهای بالا با انقباض طول بحثی جداست.فرض کنیم هواپیمایی با سرعت نزدیک به نور حرکت می کند. در زمانی که او از دید خود تنها چند ماه در حال پرواز با چنین سرعتی بوده، از عمر زمینیان صدها سال گذشته است. بنابراین از آنجا که فضا و زمان یک چیز در هم تنیده اند ،پس انقباض زمان(برای خلبان) مساوی با انقباض فضا و از جمله طول خود هواپیماست.در اینجا اگر چه هم خلبان و هم ناظر زمینی هر دو یک سرعت واحد را برای هواپیما ثبت کرده اند(مثلا 295 هزار کیلومتر در ثانیه) و هر دو نیز معتقدند که هواپیما در طول این مدت (چهار ماه خلبان و سیصد سال زمین) مسافتی مشخص و مورد توافق(مثلا ده هزار میلیارد کیلومتر) را پیموده است ولی این مشکل ناهمخوانی سرعت و مسافت با زمان تنها در انقباض فضا زمان برای خلبان حل می شود .در واقع همان گونه که مثلا یک ماه زمینیان یک ساعت برای خلبان به حساب می آید یک کیلومتر مسافت زمینیان نیز برای خلبان می تواند چیزی در حد ده متر باشد (انقباض مسافت و فضا).از نتایج دیگر انقباض زمان برای خلبان آن است که او حرکت زمینیان را بسیار تند و سرسام آور خواهد دید.