جهان‌های دوقلو
| ۴ |
|---|
...در ادامه، یک مدل آموزشی برای نشان دادن پدیده ناپایداری‌های گرانشی هم‌زمان. نوعی استخر را تصور کنید. در نیمه‌ارتفاع، زیر آب، پارچه‌ای افقی، نرم و با وزن ناچیز قرار می‌دهیم. بالای آن توپ‌هایی با وزن مشخص می‌گذاریم که بر پارچه فشار می‌آورند. در بالای آن نیز تعداد برابری توپ پینگ‌پنگ با همان حجم قرار می‌دهیم. این توپ‌ها که به نیروی ارشمیدس حساس‌اند نیز بر پارچه فشار می‌آورند، اما در جهت مخالف. می‌توان ترتیبی داد که همه گلوله‌ها قطر یکسان داشته باشند.
...اگر توزیع یکسان و یکنواختی از توپ‌های سنگین و توپ‌های پینگ‌پنگ در دو طرف وجود داشته باشد، برآیند نیروهای وارد بر پارچه در همه‌جا صفر خواهد بود و پارچه افقی می‌ماند (انحنا صفر خواهد بود). اما تصادف می‌تواند باعث شود توپ‌های سنگین جایی جمع شوند. آن‌ها پارچه را فرومی‌برند و در این کار توپ‌های پینگ‌پنگ را دورتر می‌رانند. به‌طور شماتیک، با انجام یک برش، سطح به شکل زیر درمی‌آید:
**توپ‌های سنگین جمع می‌شوند و پارچه را فرومی‌برند.
****آن‌ها توپ‌های پینگ‌پنگ را می‌رانند، که دور تا دور جمع می‌شوند.
**
...به‌طور شهودی، تصور می‌کنیم که دو پدیده، به‌جای مخالفت، با هم ترکیب می‌شوند. حضور این حلقه از توپ‌های اضافی، در اطراف گودی، فرورفتگی آن را تشدید می‌کند، و بنابراین «محصورسازی» این توپ‌های چگال را.
...ناپایداری گرانشی را می‌توان با یک جمعیت واحد نیز نشان داد، با قرار دادن توپ‌های سنگین روی تشکی از فوم به‌اندازه کافی نرم. اگر چند تا از آن‌ها تصادفی جایی جمع شوند، گودی و فرورفتگی‌ای ایجاد می‌کنند که همسایگانشان تمایل به فرورفتن در آن دارند. این را پدیده برافزایش می‌نامند.
...اگر پارچه‌ای برداریم و فقط توپ‌های پینگ‌پنگ را زیر آن قرار دهیم، آن سیستم نیز ناپایدار خواهد بود. اگر توپ‌های پینگ‌پنگ در جایی از پارچه جمع شوند، همسایگانشان را به پیوستن به خود ترغیب می‌کنند. با این مدل دو جمعیتی، توپ‌های سنگین و توپ‌های پینگ‌پنگ، دو اثر ترکیبی داریم که پدیده ناپایداری‌های گرانشی هم‌زمان را تداعی می‌کند. این مدل همچنین مزیت نشان دادن تقارن موجود بین دو زیرسیستم را دارد.
...اگر سیستم دو جمعیتی را در نظر بگیریم، این‌گونه می‌شود:
توپ‌های پینگ‌پنگ جمع می‌شوند و پارچه را برجسته می‌کنند. آن‌ها توپ‌های سنگین را به اطراف می‌رانند.
بنابراین تلاش شده است این ایده با شروع از دو توزیع آزموده شود:
-
ماده سرد، چگالی r
-
ماده شبح با چگالی r * @ 64 r، گرم‌تر: سرعت متوسط آشفتگی گرمایی در جهان شبح V*th چهار برابر بیشتر از جهان ماست، پارامترهایی برگرفته از مطالعه انبساط هم‌زمان دو جهان، [نگاه کنید در سایت: فیزیک هندسی، ۳، بخش ۳ و شکل ۵].
...محاسبات از طریق شبیه‌سازی‌های عددی دوبعدی با دو بار ۵۰۰۰ نقطه‌جرم انجام شد. آن‌ها فقط نشانگرند. باید محاسبات سه‌بعدی انجام شود و برای این کار بتوان تعداد بسیار بیشتری نقطه‌جرم را مدیریت کرد، که سیستم ما قادر به آن نبود. بنابراین نباید این نتایج دوبعدی را تحت‌اللفظی گرفت.
...از نظر کیفی، ماده شبح بازی را هدایت می‌کند. به‌سرعت توده‌هایی پدید می‌آورد (زمان برافزایش آن، که با ریشه دوم چگالی نسبت عکس دارد، کوتاه‌تر است). این توده‌ها (clumps) سپس ماده خود ما را به فضای باقی‌مانده می‌رانند و بدین‌سان پیکربندی حفره‌دار آن را به آن می‌دهند. نگاه کنید: J.P.Petit، P.Midy و F.Landsheat: اخترفیزیک ماده و ماده شبح. ۵: نتایج شبیه‌سازی‌های عددی دوبعدی. VLS. درباره طرحی ممکن برای تشکیل کهکشان‌ها. [نگاه کنید در سایت: فیزیک هندسی A، ۸، ۱۹۹۸.]
هر دو، روی هم:
...نکته جالب این است که این توزیع آنگاه پایدار است. توده‌های ماده شبح توزیع حفره‌دار ماده را تثبیت می‌کنند و برعکس، آن نیز این توده‌ها را در «شبکه‌های» خود زندانی می‌کند. این می‌تواند پایداری بزرگ به‌دست‌آمده (در حد سن جهان) را توضیح دهد. «شبکه‌های» ماده آنگاه نقش سد پتانسیل را در برابر عناصر ماده شبح، برخاسته از توده‌ها و شتاب‌گرفته در برخوردها (به معنای انگلیسی «encounter»، یعنی برهم‌کنش دوتایی بین دو نقطه‌جرم ماده شبح) ایفا می‌کنند.
یادداشت (فوریه ۲۰۰۰):
همه این نتایج محاسباتی شش سال قدمت دارند. همان‌طور که کسانی که کتاب‌هایم را خوانده‌اند می‌توانستند دریابند، همه این شبیه‌سازی‌های بسیار جالب و امیدبخش در سال‌های ۹۳-۹۴ انجام شد، نخست توسط همکار و دوستم پیر میدی روی یک «کری قدیمی»، سپس توسط «فرد»، پژوهشگر جوانی که ترجیح داد ناشناس بماند، که کاملاً حق دارد. محاسبات آنگاه «دزدکی» روی رایانه قدرتمندی که داده‌های یک شتاب‌دهنده ذرات اروپایی را مدیریت می‌کرد انجام شده بود. سپس فرد آزمایشگاهش را عوض کرد و در واحد جدیدش چنین چیزهایی دیگر ممکن نبود. بنابراین رویکرد شبیه‌سازی عددی شش سال طولانی رها شد. اما به‌تازگی امر تازه‌ای رخ داده است. نخست اینکه ماشین‌ها در شش سال چنان پیشرفت کرده‌اند (سرعت و به‌ویژه حافظه دسترسی تصادفی) که محاسباتی که فقط روی واحدهای قدرتمند اختصاص‌یافته به پژوهش ممکن بود، اکنون در دسترس... افراد عادی قرار گرفته است. دو مرد، دقیقاً مهندسان بازنشسته، اما شیفته اخترفیزیک و کیهان‌شناسی، اعلام آمادگی کردند. آن‌ها با برنامه‌نویسی خودشان روی ماشین‌هایشان شبیه‌سازی‌های نسبتاً زیبایی انجام داده بودند، با برهم‌زدن یک «کهکشان عددی دوبعدی» متشکل از ۳۰۰۰ نقطه‌جرم توسط یک «همراه گذری» متشکل از ۳۰۰ نقطه. خلاصه، طرح کلاسیکی که به شکل مارپیچی «کهکشان سگان شکاری»، معروف به M51، می‌انجامد. وقتی این تصاویر را می‌بینیم بی‌درنگ با خود می‌گوییم «این با آنچه ده-بیست سال پیش در محافل پژوهشی با ابزارهای محاسباتی قدرتمند می‌توانستیم انجام دهیم مطابقت دارد». البته ساختار مارپیچی پایدار نمی‌ماند. با دور شدن همراه برهم‌زننده از میان می‌رفت (جنبه‌ای که مدت‌ها شناخته شده بود). دو مهندس ما که با این نتایج امیدبخش اشتها پیدا کرده بودند، به شش اخترفیزیک‌شناس شناخته‌شده مراجعه کردند و «دستورالعمل» خواستند، اما هیچ‌یک ادب پاسخ دادن به آن‌ها را نداشت. بنابراین من هفتمین اخترفیزیک‌شناسی بودم که با او تماس گرفتند. حتماً تصور می‌کنید که برعکس، از این تقویت خوشحال شدم و بی‌درنگ این همکاران جدید را به شبیه‌سازی‌های تازه وصل کردم. ظاهراً کارشان خیلی خوب پیش می‌رود و اگر همه‌چیز خوب پیش برود، در ماه‌های آینده «نتایج تازه» خواهیم داشت. انتظاری هیجان‌انگیز، زیرا هدف چیزی جز شبیه‌سازی تولد یک کهکشان نیست. ادامه دارد.
../../bons_commande/bon_global.htm
تعداد بازدیدهای این صفحه از ۱۳ ژوئن ۲۰۰۵:
