سپاسگزاری
در انتهای انجام این رساله از راهنماییهای روشنگرانه و زحمات بیدریغ استاد گرانقدر خود جناب آقای دکتر نعمتا… ریاضی در طی هدایت این رساله، تشکر فراوان می نمایم. از درگاه پروردگار متعال، توفیق روزافزون را برای ایشان خواستارم. از اساتید بزرگوار آقایان دکتر افشین منتخب و دکتر مهدی جهانمیری که در این مدت مرا از راهنماییهای خود بهرهمند ساختند، نیز سپاس فراوان دارم.
چکیده
کرمچالههای باردار در حال انبساط در گرانش
اینشتین – ماکسول – دایلتن
به کوشش
روزبه فریبرزی
این پایان نامه به طور کلی شامل دو قسمت است. در قسمت اول تاریخچه مختصری از معادلات کرمچالهها و اینکه چگونه چنین ساختارهایی در دنیای فیزیک مطرح شده است، آورده شده است. این مباحث در
فصلهای اول و دوم میباشد که تدریجاً از معادلات اولیه کرمچاله تا معادلات کرمچاله در سطوح بالاتر نوشته شده است. همچنین در مورد تفکرات فلسفی که بعد از به وجود آمدن ساختارهای کرمچالهای در دنیای فیزیک مطرح شد، بحث شده است. در قسمت دوم پایان نامه که از فصل سوم شروع می شود، در مورد چگونگی به دست آوردن معادلات کرمچالهای برای گرانش اینشتین – ماکسول – دایلتون گفته می شود. معادلات کرمچاله برای سه دسته از جوابها منطبق بر سه نوع پتانسیل مختلف به دست آمده است. سپس در تناقض و یا مورد تأیید بودن این ساختارها با شرایط انرژی کیهان بررسی شده است. بار الکتریکی کرمچاله نیز به خاطر جمله مربوط به ماکسول در کنش این گرانش در پیشزمینه کیهان درحال انبساط نیز محاسبه شده است. شعاع گلوگاه کرمچاله و عبورپذیربودن اطلاعات از این ساختارها نیز مورد بحث و بررسی قرار گرفته است.
واژگان کلیدی: کرمچاله- سیاه چاله- میدان دایلتون
فهرست مطالب
عنوان صفحه
فصل اول: مقدمه ۲
فصل دوم: شرایط انرژی کیهان
۲-۱- مقدمه ۱۳
۲-۲-شرایط انرژی ۱۴
۲-۲-۱- شرایط انرژی نول (NEC) 14
۲-۲- مواردی در فیزیک که این شرایط نقض می شود و مواردی
که این شرایط صادقاند ۱۷
۲-۳- موارد متناقض با شرایط انرژی ۱۸
فصل سوم: پاسخهای کرمچالهای گرانش اینشتین- ماکسول- دایلتون
۳-۱- کنش، رابطه های میدان، برای گرانش اینشتین- ماکسول- دایلتون ۲۲
۳-۲- بررسی تابعیت بر حسب برای سه دسته از جوابها از روی
نمودار و پیدا کردن شعاع گلوگاه کرمچاله ۴۲
۳-۲-۱- دسته اول ۴۲
۳-۲-۲- دسته دوم و سوم ۴۴
۳-۳- توضیح درمورد ویژگیهای سه دسته ۴۵
عنوان صفحه
۳-۵-۱- شرط انرژی ضعیف (WEC) برای حلهای کلاس اول ۴۷
۳-۵-۲- شرط انرژی ضعیف (WEC)برای حلهای دسته دوم ۴۷
۳-۵-۳- شرط انرژی ضعیف (WEC) برای حلهای کلاس سوم ۴۸
۳-۵- بار الکتریکی و میدان الکتریکی کرمچاله ۴۹
۳-۶-۱- میدان الکتریکی برای حل کلاس اول ۴۹
۳-۶-۲- میدان الکتریکی برای جواب کلاس دوم ۴۹
۳-۶-۳- میدان الکتریکی برای جواب کلاس سوم ۴۹
فصل چهارم: خلاصه و نتیجه گیری ۵۱
فهرست منابع ۵۳
فهرست شکل ها
عنوان صفحه
شکل ۱-۱ کرمچاله ویلر ۵
شکل (۳-۱): نمودار بر حسب برای ۴۲
شکل (۳-۲): نمودار برحسب برای ۴۲
شکل (۳-۳): نمودار برحسب برای ۴۳
شکل (۳-۴): نمودار برحسب برای ۴۴
شکل (۳-۵): نمودار برحسب برای ۴۴
فصل اول
مقدمه
فیزیک کرمچاله از ابتدا به وسیله فلام[۱] در سال ۱۹۱۶ مطرح شده و اندیشه های فلسفی آن از سال ۱۹۲۸ در کارهای ویل نمایان شد [۱]. محاسبات جدی روی آن در کارهای «اینشتین» و روزن در سال ۱۹۳۵ دیده می شود که البته کلمهی کرمچاله هنوز به این نام مطرح نبود و بنابراین اینشتین و روزن موضوع کار خود را یک پل که بین دو ورقه در فضای فیزیکی، وجود داشت، معرفی کردند. اینشتین در آن زمان یک دیدگاه دو حالتی ذاتی بین تئوری میدان و تئوری ذره داشت. حتی در سطح کلاسیک او به پاسخ این سؤال فکر میکرد که چگونه یک شیء ذرهگونه تکین ممکن است با یک تئوری میدان پیوسته نسبیت عام یکی شود و در آن جای بگیرد. مثل:
“تعدادی از نویسندگان گاهگاهی به این نقطهنظر احتمالی که ذارت مادی ممکن است به عنوان تکینگیهای میدان درنظر گرفته شوند فکر می کنند که این فکر با این نقطهنظر را نمیتوانیم بپذیریم"[۱].
اینشتین در مقاله ۱۹۳۵ خود به نام «مسئله ذره در نسبیت عام» به همراه روزن تلاش می کند یک مدل هندسی از ذرات بنیادی فیزیک که درهرجا محدود و تکین باشند، بسازد.
این تلاشها شامل حلهایی میشوند که از راه مشاهدات ریاضی در فضای فیزیکی یک ذره به عنوان پل[۲]، دو ورقهی مشخص از فضای فیزیکی را به هم ربط دهد. مدلی که آنها ساختند باید به شکست منتهی میشد اما روشی که این نظریه شکست خورد، می تواند جالب باشد و برای پیشگویی نظریه های بعدی مورد استفاده قرار گیرد. «اینشتین» و «روزن» درمورد دو نوع خاص از پلها که (۱) خنثی و (۲) شبهباردار هستند، بحث میکردند که البته بحثشان به راحتی قابل تعمیم است.
(الف) پل خنثای اینشتین و روزن چیزی بیشتر از اینکه ما میبینیم که یک تغییر مختصات مناسب تکینگی شوارتز شیلد را محو می کند، نیست. به خاطر اینکه در زمان اینشتین دو نوع تکینگی ( ) تکینگی مختصاتی ( ) تکینگی ذاتی (فیزیکی)، که امروزه ما میشناسیم وجود نداشت (به صورت متمایز) و هیچ شناخت جامع و عمیقی از رفتار هندسهی شوارتز شلید در همسایگی افق رویداد به چشم نمیخورد و برای بسیاری از فیزیکدانان آن زمان، افق همان تکینگی بود. مثلاً درمورد هندسهی شوارتز شیل:
پژوهش های انجام شده در مورد کرمچاله های باردار در حال انبساط در گرانش اینشتین – ...