توجه : در این مبحث یک ایده و سناریو جدید برای آخر الزمان و پایان آفرینش ارایه میشود .

اولین واکنش شناخته شده توسط بشر همجوشی ستارگان بود ، دومین آن شکافت هسته‌ها و سومین آن واکنش ذره با پاد ذره یا همان ماده با پاد ماده است .

اما واکنش هسته‌ای از نوع چهارم در راه است ! یعنی ادغام دو نوترون و تبدیل آن دو به دخان ( ماده‌ تاریک با تعاریف جدید ) و گسترش امواج گرانشی که کیهان را ویران خواهد کرد .

انقلاب دوم ستارگان نوترونی

1-  واکنش هسته‌ای از نوع چهارم چیست و در چه مکان‌هایی روی خواهد داد ؟

همانطور که میدانیم یک ابر نو اختر ( supernova ) بعد از مدتی نور دهی شدید در پایان عمر خود و بعد از طی مراحل بخصوصی منفجر شده و مقداری از جرم آن به خارج پرتاب میشود ، ولی بیشتر جرم آن به طرف مرکز جاذبه سقوط کرده و الکترون‌ها و پروتون‌های عناصر موجود ، تحت شرایطی ادغام و تبدیل به نوترون‌ها میشوند . از اینرو آنها را ستارگان نوترونی نامیده‌اند ، بدیهی است که جرم حجمی ( چگالی ) این اجرام بسیار زیاد است ، در این حالت بخصوص از ماده ، فضای داخل اتم و فضای بین اتم‌ها حذف شده است و نوترون‌ها تقریبا در کنار همدیگر به ردیف و منظم چیده شده‌اند ، یک قاشق چای خوری ( تقریبا یک سانتی متر مکعب ) از این ماده ، یک میلیارد تن جرم دارد ، اما نکته‌ حائز اهمیت این است که جرم اینگونه اجرام سماوی ثابت نمی‌ماند ، زیرا آنها به واسطه‌ داشتن نیروی گرانشی بسیار قوی ، شروع به بلعیدن مواد در حوزه‌ جاذبه‌ خود می‌کنند و رفته رفته به جرم آنها افزوده میشود ، ابتدا گازها جذب آنها شده و بعضی از آنها میتوانند ستارگان را در کام خود فرو برند و سرنوشت مواد جذب شده ، تبدیل شدن به نوکلئون‌ها ( پروتون‌ها و نوترون‌ها ) و الحاق به پیکره سیاه‌چاله است . همانطور که میدانیم اسم این اجرام را به این دلیل سیاه‌چاله گذاشته‌اند که نور و بهتر است بگوییم امواج الکترومغناطیس توان خروج و فرار از میدان گرانشی آنها را ندارند . مسئله مهم دیگر این است که سیاه‌چاله‌ها در تراکم جرم در پیکره خود محدودیت دارند ، یعنی همانطور که ستارگان در تراکم گاز در خود محدودیت دارند و جرم اضافی ستارگان باعث کوتاه شدن عمر ، عدم تعادل و در نهایت انفجار آنها میشود . با افزایش جرم سیاه‌چاله‌ها ، فشار در داخل آنها به بینهایت میل میکند و تحمل این فشار برای نوترون‌ها و ... غیر ممکن خواهد بود ، نوترون‌ها مجبورند در هم ادغام شده و ترکیب شوند ، یعنی در هم فرو روند و ذرات جدید را بوجود آورند که این تبدیلات ذرات به یکدیگر در عالم فیزیکی همواره انرژی‌زا است و یک نوع واکنش هسته‌ای محسوب میشوند . جرم بعضی از این سیاه‌چاله‌ها چند هزار برابر جرم خورشید ما تخمین زده میشود .

شکل فوق چینش نوترون‌ها را در حالت هرمی شکل نشان میدهد ، البته این شکل صرفا یک مثال هندسی ساده جهت درک چینش نوترون‌ها در داخل یک سیاه‌چاله است و شکل هندسی واقعی یک سیاه‌چاله  بسته به سرعت دوران ( سرعت زاویه‌ای ) میتواند از یک کره تا شاید یک تورس ( Torus ) متغیر باشد ، یعنی تصویر زیر !

علت اختیار شکل تورس برای بعضی از سیاه‌چاله‌ها این است که سرعت دوران ( سرعت زاویه‌ای ) بعضی از آنها آنقدر زیاد است که نیروی گریز از مرکز باعث پخ و تو خالی شدن آنها میشود ، سرعت دوران بعضی از آنها چند هزار دور در ثانیه تخمین زده میشود و سرعت حرکت بعضی از ستارگان نوترونی 4000 کیلومتر بر ثانیه اندازه گیری شده است . طبق تعریف ، یک ستاره نوترونی بعد از افزایش جرم و چند برابر شدن جرمش ، سیاه‌چاله نامیده میشود که در کل معنی و مفهوم یکسانی دارند ، یعنی اجرام سماوی که ماهیت و جنس آنها از نوترون‌هاست که میتوانند در مشخصات فیزیکی بسیار متنوع و گوناگون نیز باشند .

2- موج گرانشی چیست ؟

الف - برسی موج گرانشی از دیدگاه فیزیک کلاسیک:

اگر طبق شکل فوق ، مرکز جاذبه‌ سنگینی همچون خورشید را در نقطه C در نظر بگیریم و با دامنه‌ای کوتاه و فرکانسی ( تواتری ) نسبتا زیاد در امتداد یک خط مستقیم ( فلش‌های سبز رنگ ) شروع به نوسان کند ، بدیهی است که انرژی این نوسانات به صورت موجهایی به تمامی اجرام حاضر در میدان جاذبه‌ خورشید انتقال می‌یابد که انرژی آن بستگی به فاصله‌ از خورشید و سایر پارامترها دارد منجمله بسامد نوسان خورشید . در این وضعیت ،  میدان گرانش خورشید زمینه و محیط انتقال یا انتشار موج خواهد بود . اگر میدان گرانش خورشید را به صورت بردارهایی فرض کنیم ، بردار عمود بر امتداد نوسانات خورشید به صورت عرضی ( منحنی قرمز رنگ ) و بردار هم سو با امتداد نوسانات ( خطوط آبی رنگ ) به صورت طولی مواج میشوند . این امواج را موج گرانشی تعریف می‌کنیم و استفاده از این واژه در این مبحث قراردادی و اختیاری است و در مباحث دیگر ، این واژه می‌تواند تعاریف دیگر و معنی خاص خودش را داشته باشد . البته تصور ظهور این پدیده نوسانات خورشید برای ما که بر روی سیاره زمین مقیم هستیم بسیار هولناک است ، چرا که سیاره زمین در این نوسانات خورشید با بالاترین سطح زلزله به لرزه در خواهد آمد و در نهایت تکه تکه و خرد خواهد شد . این امواج برای اجرام صلب همچون جامدات بسیار خرد کننده و شکننده است ولی گازها انعطاف نسبتا بیشتری در مقابل امواج گرانشی دارند ، البته با تشدید و تمرکز موج گرانشی ، میتواند تاثیرات بسیار مخربی نیز بر گازها داشته باشد.

ب -  برسی موج گرانشی از دیدگاه نسبیت :

ایده امواج گرانشی در نسبیت الهام گرفته از تولید امواج الکترومغناطیسی توسط چرخش الکترونها در یک اتم است . در تعالیم نسبیت نیرویی به نام گرانش وجود ندارد و به جای آن نظریه انحنای فضا - زمان ارایه شده است . به طور مثال خورشید فضا - زمان پیرامون خود را انحنا داده و سیارات در این مسیرهای منحنی به دور خورشید می‌چرخند . چرخش سیارات به دور خورشید این انحنای فضا - زمان را مواج می‌کند همانند سنگی که در آب سقوط کند و سطح آن را موج دار کند و این موجها امواج گرانشی نامیده میشوند که طبق این نظریه با سرعت نور منتشر میشوند .  اما این نظریه را میتوان چنین اصلاح کرد که اگر چنین باشد در این صورت سیارات به مرور زمان انرژی خود را به صورت امواج گرانشی تابش کرده و در نهایت میبایست به طرف خورشید سقوط کنند ، ولی لازمه تولید و انتشار امواج گرانشی توسط سیارات این است که همانند الکترونها در ترازهای برانگیخته نوسان داشته باشند . یعنی فاصله آنها میبایست با خورشید یا سرعت آنها روی مدار چرخش تغییر و نوسان داشته باشد تا امواج گرانشی تولید و منتشر شوند . 

پ - برسی موج گرانشی از دیدگاه مکانیک کوانتومی :

ابتدا باید بدانیم که میدان هیگز چیست ؟

میدان هیگز نوع جدیدی از میدان فرض میشود که طبق تعریف ، تمام عالم را فرا گرفته است و چنین تصور میشود که جرم تمامی ذرات بنیادی و ... در برهمکنش آنها با این میدان حاصل میشود .  یعنی میدان هیگز انرژی جنبشی حاصل از نوسانات یا حرکات سریع ذرات را تبدیل به جرم آنها می‌کند . به بیان ساده ، میدان هیگز یک مبدل انرژی به جرم است که منشاء اندیشه و تئوری آن نظریه‌ نسبیت است . همانطور که فوتون ، ذره‌ یا بوزون الکترومغناطیس فرض میشود ، ذره‌ای به نام بوزون هیگز نیز ذره‌ میدان هیگز در نظر گرفته میشود که البته تا به امروز بوزون هیگز در هیچ آشکار سازی مشاهده نشده و صرفا تئوری است . به طور مثال برای اینکه به جرمی معادل یک کیلوگرم در حالت سکون ، شتابی برابر یک متر بر مجذور ثانیه بدهیم نیاز به یک نیوتن نیرو داریم و این میدان هیگز است که در مقابل شتاب جرم مقاومت می‌کند و این نیرو صرف خنثی کردن مقاومت میدان هیگز در مقابل شتاب میشود و در نهایت این نیرو یا انرژی به جرم شی افزوده میشود . 

طبق یک نظریه‌ دیگر چون ماهیت نور را ذره‌ای و از جنس فوتون میدانند ، پس میدان گرانش نیز متشکل از ذراتی به نام گراویتون خواهد بود . سرعت انتشار گراویتون را با در نظر گرفتن مفاهیم نسبیت ، معادل سرعت نور تصور می‌کنند ،  هرچند که سرعت برقراری و انفصال میادین گرانشی در عالم تقریبا آنی و بلادرنگ حدس زده میشود که نظریه‌ نسبیت آن را رد کرده است و این تئوری با نظریه‌ نسبیت که گرانش را انحنای فضا - زمان می‌داند ، سازگاری ندارد . انیشتین خود مثال جالبی زده است ، وی گفته است : " نور فاصله خورشید تا زمین را تقریبا در هشت دقیقه طی می‌کند . فرض کنیم خورشید در یک لحظه معدوم گردد . اثر گرانشی آن ، همان لحظه از روی زمین برداشته می‌شود و زمین از مسیر خود منحرف می‌شود ، در حالی که نور تا هشت دقیقه دیگر ، همچنان به زمین می‌رسد " آنچه که روی می‌دهد این است که خورشید دیده میشود ، در حالی که وجود خارجی ندارد و اثر گرانشی آن نیز از بین رفته است . و این مثال خود دلیل قانع کننده‌ای است که چون سرعت انفصال میدان گرانشی آنی است پس سرعت تشکیل و انتشار آن نیز آنی خواهد بود ، یعنی موضوعی که با اصول اولیه نسبیت در تناقض است ولی واقعیت فیزیکی دارد . بوزون گراویتون نیز تا به امروز در هیچ آشکار سازی مشاهده نشده است و صرفا فرضیه است . به طور خلاصه نظر نسبیت در مورد گرانش انحنای فضا - زمان است ولی مکانیک کوانتومی خاصیت ذره‌ای برای گرانش قائل شده است که این دو نظریه با هم سازگاری ندارند .

در یک سیستم سیاه‌چاله‌ای اکثرا دو پارامتر جرم و گرانش در حال افزایش است ، برای اینکه گرانش تابعی از جرم است ولی هاوکینگ نظر دیگری دارد ، "سیاه‌چاله‌ها به مرور زمان تبخیر میشوند ( جرم از دست میدهند ) " که البته ممکن است شرایط برای سیاه‌چاله‌ها متفاوت باشد و آنها رفتارهای مختلف و غیر قابل پیش بینی داشته باشند ولی در کل ، جرم اکثر سیاه‌چاله‌ها  رو به افزایش است مخصوصا در هسته‌ یا پیرامون هسته کهکشانها ، و از طرفی طبق نظریه‌ مکانیک کوانتومی ، امواج الکترومغناطیس حاصل نوسانات الکترون‌ها در لایه‌ها و زیر لایه های ( ترازهای انرژی ) اتم‌هاست و چون هسته‌ عناصر نیز دارای نوسانات مشابهی هستند و رفتار آنها نیز کوانتومی محسوب میشود ، پس هسته‌ها نیز می‌توانند امواج الکترومغناطیس منجمله  گامای پر انرژی تولید نمایند . البته تواتر در داخل هسته اتم‌ها با دامنه نوساناتی کوتاه‌تر و با فرکانسهای بیشتری است ، هرچند که میدانیم با بالا رفتن فرکانس موج الکترومغناطیس ، انرژی و قدرت نفوذ آن هم افزایش می‌یابد .