شبيه سازي ساده عدسي گرانشي
شبيه سازي رصدهاي انجام شده در توزيع کهکشان‌ها در عالم
نيروي گرانشي را مي‌تواند با منحني کردن مسير نور، همان کاري را انجام دهد که ذره بين مي‌کند. اثر انحناي نور در فضا - زمان به عدسي گرانشي معروف است، که از نسبيت عام آينشتاين پيش بيني شده است. عدسي گرانشي اخترشناسان را قادر مي‌سازد که محل ماده تاريک را در بخش‌هاي مختلف عالم مشخص کنند. ماده تاريک به حدود ۲۵ درصد ماده‌اي گفته مي‌شود که کيهانشناسان پيش بيني مي‌کنند بايد وجود داشته باشد تا جرم گرانشي اندازه گيري شده درست از آب در آيد.
وجود ماده تاريک، به عنوان ماده‌اي که ما نمي‌بينم ولي ميدانيم و اثرش را اثراتي مانند عدسي گرانشي و قوانين کپلر مي‌بينيم. جرم تابشي با جرم همخواني ندارد پس بايد ماده‌اي وجود داشته باشد که ما آن را هنوز شناسايي نکرده‌ايم. خوشبختانه عدسي گرانشي را نيازي نيست از رصدخانه‌هاي بزرگ و داده‌ها چک کنيد و ببينيد چطور عمل مي‌کند. با خلاقيت کوچک و ساده‌اي مي‌توانيد آزمايش کنيد.
موارد مورد نياز
|
ليوان يا گيلاس
کاغذ گراف
يک نقشه آسمان ساده
|
 |
وقتي از پايه گيلاس نگاه مي‌کنيد، و گيلاس را حرکت مي‌دهيد، متوجه منحني شدن خطوط گراف مي‌شويد. خطوط گراف نزديک به مرکز بيشتر انحنا پيدا کرده‌اند. حالا مي‌دانيد که داريد به چه نگاه مي‌کنيد! کافيست جاي اين گراف را با نقشه آسماني که داريد عوض کنيد. گيلاس را حرکت دهيد و به انحناها دقت کنيد.
چه اتفاقي مي‌افتد؟
پايه گيلاس درست مثل عدسي کروي عمل کرده و تصوير کاغذ زيرش را منحني مي‌کند. تصوير دايره‌اي شده به دليل انحناي پايه گيلاس است که در مرکز ضخيم‌تر است تا لبه‌هاي بيروني. چون نور از محيط ضخيم‌تر با سرعتي متفاوت از محيط کم چگال و نازک مادي است.
اين پديده دقيقاً همان اثر شکست نور در محيط‌هاي مختلف با چگالي مولکولي مختلف است. اجرام سنگين‌تر نيروي قوي‌تري دارند که منجر به انحناي بيشتر فضا - زمان و در نتيجه مسير نور مي‌شود. اخترشناسان در اسمان دنبال چنين اجرامي هستند که از آن به عنوان عدسي براي ديدن اجرام دورتر استفاده کنند.
چه تغيير مي‌کند؟
* اگر از گيلاسي را ميزان انحناي بيشتر استفاده کنيد؟
* اگر پايه گيلاس بجاي منحني تخت بود؟
* اگر گيلاس از دورتر از کاغذ نگه داريد؟