عملی به نام کشش چارچوب

ساختار فضا - زمان مثل یک گرداب پیچیده می‌شود. انیشتین به ما می‌گوید تمام نیروهای گرانشی هم ارز با خم شدن (پیچیده شدن) فضا-زمان است که مغناطیس گرانشی است.
مغناطیس گرانشی چه کار می‌کند؟
ویل …

ساختار فضا - زمان مثل یک گرداب پیچیده می‌شود. انیشتین به ما می‌گوید تمام نیروهای گرانشی هم ارز با خم شدن (پیچیده شدن) فضا-زمان است که مغناطیس گرانشی است.

مغناطیس گرانشی چه کار می‌کند؟

ویل می‌گوید "می‌تواند مدار اقمار را منحرف کند و باعث شود که ژیروسکوپ قرار داده شده در زمین بلرزد. هر دو پدیده خیلی کوچک هستند و اندازه گیری آن سخت است. پژوهندگان تحت رهبری اگنا کیوفلینی Ignazio ciufolini فیزیکدان سعی می‌کنند انحراف مسیر اقماری را که مغناطیس گرانشی آن را ایجاد می‌کند آشکار کنند. برای مطالعه این دو پدیده (پدیده‌های مورد بحث ویل) آنها از ماهواره‌های لیزری ژئودینامیکی Lagoes استفاده کردند. دو کره با قطر ۶۰ سانتیمتر که آینه‌هائی روی آنها کار گذاشته شده است. دسته‌بندی لیزرهای دقیق از هر دو نوع مدارهایشان را نشان می‌دهد.

اما یک مشکل وجود دارد: تحدب ناحیه استوایی باعث انحرافی بیلیون‌ها بار بزرگتر از مغناطیس گرانشی زمین می‌شود. آیا کیوفولینی برای یافتن مغناطیس گرانشی این کشش بزرگ را با دقت کافی کم می‌کند؟ ویل می‌گوید دانشمندان زیادی نتایج کیوفولینی را پذیرفتند در حالی که دیگران شک دارند.

GPB که توسط دانشگاه استنفورد و ناسا توسعه داده شده، آزمایش را به گونه دیگری و با استفاده از ژیروسکوپ انجام داده است. فضا پیما زمین را در مدار قطبی به ارتفاع ۴۰۰ مایل دور می‌زند. چهار ژیروسکوپ وجود دارد که هرکدام یک کره یا یک گوی به قطر ۱.۵ اینچ است که در خلا معلق هستند و ده هزار بار در دقیقه می‌چرخند. اگر معادلات انیشتین درست باشد و مغناطیس گرانشی واقعی باشد، ژیروسکوپ‌های در حال چرخش باید هنگامی که زمین را دور می‌زنند بلرزند. کم کم محور دورانشان جا بجا می‌شود، تا یک سال دیگر محور دورا ژیروسکوش‌ها در حدود ۴۲ mili-arc second از جایی که آنها شروع کردند دور می‌شوند. GPB می‌تواند این زاویه را با دقت ۰.۵ mili-arc second یا حدود یک درصد اندازه بگیرد. هرچند زاویه اندازه گیری شده mili-arc second خیلی جوچک است، این را در نظر بگیرید که یک arc second برابر با یک درجه است. یک mili-arc second هزار بار از arc second کوچکتر است. مقدار ۰.۵ mili-arc second انحراف مورد انتظار در GPB هم ارز با این است که بخواهیم ضخامت یک ورق کاغذ را از فاصله ضد مایلی اندازه گیری کنیم. حس کردن این مقدار به این کوچکی چالش بزرگی است. دانشمندانی که روی GPB کار می‌کردند باید تکنولوژی‌های جدیدی کاملی را برای آن اختراع می‌کردند.

فیزیک‌دانان هم نگران و هم هیجان زده هستند. نگران برای این که شاید مغناطیس گرانشی آنجا نباشد. نظریه انیشتین می‌تواند غلط باشد (احتمالی که اکثراً دوستش ندارند) و این باعث تحولی در فیزیک خواهد بود. و به همین دلیل آنها هیجان‌زده نیز هستند. هر کسی خواستار این است که در پیشرفت بزرگ بعدی علم مقدم باشد، و پیش دستی کند. نزدیک زمین مغناطیس گرانشی ضعیف است به خاطر همین است که ژیروسکوپ‌های GPB فقط ۴۲ mili-arc second تکان می‌خورند. اما در جاهایی از عالم این میدان قوی است. برای مثال در نزدیکی یک سیه چاله یا یک ستاره نوترونی. یک ستاره نوترونی نوعی جرمی در حدود خورشید دارد اما قطر آن ۱۰ کیلومتر است و چند هزار بار سریع‌تر از زمین به دور خودش می‌چرخد. بنابراین مغناطیس گرانشی در آنجا خیلی قوی خواهد بود.

اخترشناسان احتمالاً آثار مغناطیس گرانشی را قبلاً مشاهده کرده اند. بعضی سیاه چاله‌ها و ستاره‌های نوترونی جت‌های روشنی از ماده و با سرعتی نزدیک نور به بیرون دارند. این جت ها در صورتی که از قطب‌های یک شئی چرخنده نشأت بگیرند جفتی و ناهمسو هستند. نظریه پردازان تصور می‌کنند جت‌ها توسط مغناطیس گرانشی قدرت می‌گیرند. به‌علاوه سیاه چاله‌ها بوسیله دیسکی از ماده به نام accretion disk دارند و به قدری داغ است که تابش پرتو X طیف الکترومغناطیسی ساتع می‌کند. شواهدی وجود دارد که توسط تلسکوپ‌های پراو ایکس نظیر Nasa۰۳۹;s chandra X ray obsevatiry جمع شده و می‌گوید این دیسک‌ها می‌لرزند. ژیروسکوپ‌های GPB هم انتظار همین را می‌کشند.

اینجا در منظومه شمسی ما، مغناطیس گرانشی در بهترین حالت می‌توان گفت که ضعیف است. پرسشی پیش می‌آید: بعد از آنکه مغناطیس گرانشی را پیدا کردیم چه کنیم؟

سئوالی شبیه این بارها در قرن ۱۹ پرسیده شده بود. وقتی که ماکسول، فارادی و دیگران الکترومغناطیس را بررسی می‌کردند. چه استفاده‌ای دارد؟ امروز ما توسط فواید تحقیقات آنها محاصره شده‌ایم: چراغ، رایانه، ماشین رختشویی، اینترنت و غیره. مغناطیس گرانشی برای چه خوب است؟ آیا این فقط رخداد مهمی در راه طولانی جستجوی طبیعی ما برای فهم طبیعت است؟ یا چیزی غیر قابل تصور: زمان خواهد گذشت.