مطالب مشابه
بخش اول زمین مرکزی: در این قسمت قصد داریم یکی از ادعا های علم مدرن را به چالش بکشیم. با توجه به فیزیک مدرن، همیشه اجرام کوچکتر در فضا به دور اجرام بزرگتر در چرخش هستند. اما آیا میشود اجرام بزرگتر را درحال چرخش به دور اجرام کوچکتر فرض کرد؟ اگر زمین در مرکز جهان باشد و خورشید با همان مقدار فاصله و اندازه که جریان اصلی علم میگوید ، در فضا حضور داشته باشد، آیا میتواند به دور یک زمین ثابت به چرخش در بیاید؟
این سوال یکی از پرطرفدارترین مسائل مربوط به یک جهان ژئوسنتریک است. از آنجایی که خورشید دارای ۹۹درصد جرم منظومه شمسی است، به نظر میرسد که غیرممکن است که بتواند در اطراف یک زمین کوچک چرخش کند، به خصوص وقتی که قمرهای کوچکتر در اطراف سیارات بزرگتر میبینیم.
اگر جهان ما به خورشید، زمین و سیارات محدود شود، مطمئنا سیارات کوچکتر از جمله زمین، در اطراف خورشید چرخش خواهند داشت. این دقیقا به همین دلیل است که نیوتون بر این باور بود که زمین به دور خورشید چرخش دارد. او فیزیک خود را به منظومه شمسی ما محدود کرد.
اما نیوتن به اندازه کافی باهوش بود تا متوجه شود که اگر او سیستم خود را گسترش دهد تا نیروهای موجود در بقیه جهان را شامل شود، او قبول کرده است که سیستم زمین مرکزی تیکو براهه میتواند درست باشد. این چیزی است که او گفته:
“برای اینکه زمین در مرکز سیستم خورشیدی، سیارات و سیارک ها بی حرکت و ثابت باشد ، گرانش جهانی و نیروی دیگری نیز مورد نیاز است.علاوه بر این که بر تمام اجرام به طور مساوی با توجه به مقدار ماده در هر یک از آنها عمل می کند و برابر و مخالف با گرانش شتاب دهنده است که زمین به خورشید تمایل دارد.”
از آنجا که این نیرو برابر با گرانش و در مقابل گرانش به سمت خورشید است، زمین حقیقتا می تواند در تعادل بین این دو نیرو قرار گیرد و بی حرکت باشد و بدین ترتیب اجرام آسمانی میتوانند به دور زمین ثابت حرکت کنند.
توجه داشته باشید که نیوتن مشخص می کند که باید نیروی دیگری باشد که به طور مساوی بر تمام اجرام آسمانی اعمال شود. خب، این “نیرو” زمانی ظاهر می شود که جهان اجازه چرخش در اطراف زمین را داشته باشد. این “نیروی” جهانی بر هر نوع سیاره ای اعمال می شود و آنها را در چرخش روزانه خود در اطراف زمین بدون چرخش نگه می دارد.
این را می توان با استفاده از ریاضیا ِت فیزیک نیوتون همراه فیزیک ماخ و اعمال آنها به یک جهان درحال چرخش اثبات کرد. دکتر لوکا پوپوف از کرواسی ، ریاضیات را توسط مقاله پیوست شده نشان خواهد داد.
1- مقدمه مطلب
به زودی پس از آن در ژورنال فیزیک اروپا در ژانویه ۲۰۱۳منتشر شد، هرچند که مجله به هیچ وجه طرفدار زمین مرکزی نبود، آن سخن نیوتون که در بالاتر در رابطه با ممکن بودن جهان زمین مرکزی خواندید مورد توجه یک فیزیکدان معروف آمریکایی، استفان وینبرگ قرار گرفت.
این چیزی است که او در کتاب خود To Explain the Worldنوشته است:
” اگر ما یک چارچوب مرجع مانند مدل تیکو براهه را که در آن زمین ثابت و بی حرکت قرار دارد، اتخاذ کنیم، به نظر می رسد که کهکشان های دوردست، سالانه یکبار چرخش می کنند، و در نسبیت عام این حرکت عظیم نیرویی مشابه گرانش ایجاد میکند که بر روی خورشید و سیارات اعمال میشود و حرکات تئوری تیکو براهه را به آنها می دهد. به نظر می رسد نیوتن اشاره ای به این داشته است. نیوتن تأیید کرده است که اگر نیروی دیگری در کنار گرانش بر روی خورشید و سیارات عمل کند، نظریه تیکو براهه(زمین مرکزی) میتواند درست باشد.”
Steven Weinberg, To Explain the World: The Discovery of Modern Science, HarperCollins, 2015, pp. 251-25
توجه کنید که وینبرگ می گوید که اگر جهان به دور یک زمین ثابت بچرخد، “در نسبیت عام این حرکت عظیم، نیرویی مشابه گرانش ایجاد می کند که بر روی خورشید و سیارات اعمال میشود و حرکات نظریه تیکو براهه را به آنها می دهد”
به عبارت دیگر، نه تنها نیوتن متوجه شد که نیرویی که توسط یک جهان چرخشی ایجاد می شود، باعث میشود خورشید به دور یک زمین ثابت بچرخد، بلکه نظریه نسبیت عام آلبرت اینشتین نیز همان را میگوید. وینبرگ فقط یادآوری میکند که نیوتن آن را قبل از اینشتین گفت.
بنابراین در اینجا، دو مورد از بزرگترین سیستم های فیزیک که توسط بشریت توسعه یافته اند، گفته اند که یک سیستم زمین مرکزی قابل اجرا است. چه مقدار شواهد بیشتر لازم است؟
اما اکنون شواهدی از خود ایزاک نیوتن وجود دارد که اگر ما مکانیک نیوتنی را به یک جهان چرخشی اعمال کنیم، ما تأیید دیگری از زمین مرکزی داریم.
محاسبه مسیرها در سیستم خورشید-زمین-مریخ در دو مدل مختلف، هر دو در چارچوب مکانیک نیوتنی انجام خواهد شد. مدل اول، سیستم شناخته شده کوپرنیکی است که فرض می کند که خورشید بی حرکت قرار دارد و تمام سیارات در اطراف و به دور آن درحال چرخش هستند.
مدل دوم، مدل کمتر شناخته شده تیکو براهه ( )۱۵۴۶-۱۶۰۱است که در آن زمین ثابت است و همه سیارات درحال چرخش به دور خورشید هستند. این درحالی است که خورشید نیز درحال حرکت به دور زمین است و با این حساب یعنی جهان درحال چرخش به دور زمین می باشد.
اصطلاح سیستم نئو تیکونیان اشاره به این فرض است که مدارهای اجرام آسمانی در اطراف و به دور زمین با مدار خورشید هماهنگ هستند. هدف از این مطلب نشان دادن همبستگی سینماتیک و دینامیکی این سیستم ها با فرض اصل ماخ است.
بحث در مورد حرکت اجرام آسمانی یکی از جالب ترین قسمت های تاریخ علم است. دو مفهوم کاملا متضاد وجود دارد: یکی که تصور می کند که خورشید ثابت است و زمین و دیگر سیارات به دور آن چرخش میکنند؛ و دیگری فرض می کند که زمین ثابت است، و خورشید و سیارات دیگر به دور آن چرخش میکنند.
قسمت بعدی در این بحث، سیستم کپلر با مدارهای بیضوی سیارات اطراف خورشید است. این سیستم نیازی به توضیح زیادی ندارد، دقیق و ظریف است. بنابراین فکر می کنم که کار کپلر در نهایت مسئله را حل کرد که آیا خورشید حرکت میکند یا زمین؟ اما مدل کمتر شناخته شده تیکو براهه، معلم کپلر، یک سیستم زمین مرکزی که همانند کپلر به همان اندازه دقیق و زیبا بود را توسعه و ارائه داد: مدار خورشید در اطراف زمین و تمام سیاره های دیگر در اطراف خورشید قرار داشتند.
مسیرها بیضی هستند و همه از قوانین کپلر راضی هستند. در آن دوره از تاریخ، مدل کپلر و براهه به طور کامل برابر و به همان اندازه ظریف بودند، چرا که هیچکدام از آنها نمی توانستند مکانیسم چرخش سیارات و چرایی آن را توضیح دهند. قوانین حرکات و قانون مربع معکوس گرانش می تواند تمام داده های مشاهده شده را تنها با این فرض که خورشید (یعنی مرکز جرم سیستم که می تواند بسیار نزدیک به مرکز خورشید باشد) تولید کند، باز می کند، و همه سیارات در اطراف آن حرکت می کنند. طبق قوانین نیوتن، برای زمین کوچک غیر ممکن است که خورشید بزرگ را در مدار خود حفظ کند: چون کشش گرانشی بسیار ضعیف است. این استدلال بسیار قوی ای به نظر میرسد.
اما در پایان قرن نوزدهم، فیزیکدان مشهور و فیلسوف ارنست ماخ ( )۱۸۳۹-۱۹۱۶با اصل مشهور خود آمد. ماخ می گوید با استفاده از استدلال معروف “سطل نیوتن” استدلال می کند که تمام نیروهای به اصطلاح شبه نیرو (نیروهایی که از حرکت شتاب چارچوب مرجع حاصل می شوند) در واقع نیروهای واقعی هستند که ناشی از حرکت تسریع شده اجرام دور دست در جهان، همانطور که توسط ناظر در قاب غیر انتسابی دیده میشود، هستند.
با توجه به اصل ماخ، زمین را می توان به عنوان “نقطه محوری” جهان دانست: واقعیت آن است که جهان در اطراف زمین در حال چرخش است، همان نیروهایی را ایجاد می کند که ما معمولا به حرکت زمین نسبت میدهیم.
اصل ماخ نقش اصلی را در توسعه نظریه نسبیت کلی اینشتین ایفا کرد، و همچنین پیشرفت های دیگر در نظریه گرانش، و الهام بخش برخی از آزمایش های جالب است.
برخی استدلال هایی بر علیه اصل ماخ و برای نقد آن مطرح شدند. از زمان ظهور آن، اصل ماخ با روش های مختلف اصلاح شده است. برای این مقاله، ما فقط بر روی یکی از اثرات و نتایج اصل ماخ تمرکز خواهیم کرد:
تنها مسئله ای که باقی می ماند این است که آیا این نیروها به اندازه خودشان به اندازه کافی تمام حرکاتی که ما از زمین مشاهده میکنیم را می توانند توضیح دهند و یا مدل تیکوبراهه را بسازند؟
این مطلب نشان می دهد که پاسخ به این سوال مثبت است. به منظور نشان دادن آن، ما سیستم خورشید-زمین-مریخ را در نظر خواهیم گرفت. مطالب به صورت زیر به ترتیب دسته بندی شده اند :
در بخش ۲یک مرور کلی از مشکل دوبعدی در پتانسیل مرکزی و مشکل کپلر ارائه شده است. در بخش ۳محاسبات مسیرهای زمین و مریخ در سیستم خورشید مرکزی انجام می شود، هر دو به روش تحلیلی (با استفاده از نتایج بخش قبلی) و از نظر عددی.
در بخش ۴محاسبات مسیرهای خورشید و مریخ در سیستم زمین مرکزی به علت حضور شبه پتانسیل ناشی از واقعیت حرکت شتابی جهان انجام می شود. در نهایت، نتیجه گیری تجزیه و تحلیل.
در مطلب بعدی در مورد (مشکل دو جسم در پتانسیل مرکزی) توضیح داده می شود.
