اینشتین و ستارگان

در فیزیک تنها رابطه‌ای که به اندازه کافی جذاب است تا به‌عنوان پُستر روی دیوارهای قطار زیرزمینی ظاهر شود، ‌E=mc2 است. فرمول اینشتین شامل سه جزء است: انرژی، جرم و سرعت نور. اولین جزء پارامتری متغیر است، ولی چون ما از آن در زندگی روزمره در انواع مختلفش استفاده می‌کنیم، برایمان خیلی عجیب‌و‌غریب به نظر نمی‌رسد؛ مثل انرژی گرمایی، نور، انرژی شیمیایی و هسته‌ای. جرم، کمی به دلیل سردرگمی بین وزن و جرم غلط‌انداز است. جرم جوهره یک جسم یا به عبارت دیگر معیار مقاومت یک جسم در برابر شتاب است؛ اما وزن، نیروی گرانشی اعمالی روی جرم است. ترازوها وزن را نشان می‌دهند؛ اگرچه شما می‌توانید با قراردادن ترازو روی سطح ماه، وزن خود را کم کنید، جرم شما ثابت خواهد ماند. اینشتین نشان داد در شرایط خاصی انرژی می‌تواند به جرم تبدیل شود و جرم هم به انرژی. فرمول اینشتین بیان می‌کند چه مقدار از انرژی برای تولید مقدار معینی از جرم احتیاج است.
تمام ستارگان متفاوت‌اند. تمام ستارگان یکسان‌اند. ستارگان با وجود ظاهر متفاوت‌شان،
در واقع اجرامی شبیه به هم هستند؛ اجرامی حتی به‌مراتب ساده‌تر از سیارات. هر ستاره پایدار
در واقع توپ بزرگی از گاز است که در آن دو نیروی رقیب، فشار و گرانشی، به تعادل رسیده‌اند. گرانش لایه‌های ستاره را به داخل می‌کشد و فشار آن را به خارج می‌راند. در خورشید فشار مورد نیاز برای تعادل میدان گرانشی قوی آن توسط گازهای داغ درون آن تأمین می‌شود. گاز به دلیل حرکات اتم‌ها یا مولکول‌های تشکیل‌دهنده‌اش فشاری را اعمال می‌کند. فشار در تایر ماشین به وسیله حرکات مولکول‌های هوا در تایر تولید می‌شود. وقتی یک مولکول هوا به دیواره تایر برخورد می‌کند، نیروی رو به بیرون کوچکی را به آن وارد می‌کند. این فشار ترکیبی از نیروهای تولیدی توسط میلیون‌ها برخوردی است که در هر ثانیه اتفاق می‌افتد. هرچه گاز داغ‌تر باشد، فشار بیشتر است. دما در مرکز خورشید آن‌قدر بالاست که فشار گاز برای جلوگیری از وزن ستاره کافی است. در روشی کاملا مشابه، فشار هوا در تایر ماشین وزن آن را خنثی می‌کند.
فشار، چگالی و دما در مرکز خورشید به‌قدری بالاست که فرایندی که در آنجا اتفاق می‌افتد، جذابیت کیمیاگری زمان نیوتن و تیکو براهه را تداعی می‌کند. هدف غایی کیمیاگران چگونگی تبدیل یک عنصر به عنصری دیگر بود؛ به‌ویژه آهن به طلا. کیمیاگران شکست خوردند و 500 سال تجربیات شیمی به هدر رفت. تغییر یک ترکیب شیمیایی به دیگری ساده است؛ اما عناصر شیمیایی که ترکیبات را می‌سازند، کاملا ثابت باقی می‌مانند. در مرکز خورشید، در کوره‌ای داغ‌تر از کوره هر کیمیاگری، این تبدیل زنجیره بلند به‌عنوان واکنشی دائمی رخ می‌دهد. بیشتر خورشید از هیدروژن، ساده‌ترین عنصر شیمیایی، ساخته شده است. هر اتم هیدروژن حاوی یک پروتون است که یک ذره کوچک‌تری به نام الکترون گرد آن می‌چرخد. عنصر متداول بعدی در خورشید هلیوم است. یک اتم هلیوم شامل هسته‌ای است که دو نوترون و دو پروتون دارد. دو الکترون هم گرد هسته می‌چرخند. در دمای بالای داخل خورشید، اتم‌ها به‌عنوان یک اتم وجود ندارند. حرارت شدید الکترون‌ها را از اتم‌ها بیرون می‌اندازد. با تولید دریایی از الکترون‌ها، هسته هیدروژن به عنصر دیگری تبدیل می‌شود. در این دریای پرچگال و پردما، هسته‌ها نسبت به دماها و چگالی‌های متداول به یکدیگر نزدیک‌تر می‌شوند. آنها گاهی آن‌قدر به هم نزدیک می‌شوند که نیروی هسته‌ای قوی به هم اعمال می‌کنند؛ نیرویی که چنان برد کوتاهی دارد که عملکرد نیروی گرانشی و الکترومغناطیسی در آن به‌طور کامل قابل چشم‌پوشی است. در زنجیره‌ای از واکنش‌های هسته‌ای، چهار هسته هیدروژن دچار هم‌جوشی می‌شوند؛ یعنی به هم جوش می‌خورند و هسته عنصر جدید هلیوم را در قلب خورشید تولید می‌کنند. دو پروتون به یک نوترون تبدیل می‌شود. ویژگی عجیب چنین تبدیلی، این است که جرم عناصر سازنده، یعنی چهار هسته هیدروژن با جرم هسته هلیوم تطابق ندارد. برای هر یک کیلوگرم از هسته هیدروژن فقط 993 گرم هسته هلیوم تولید می‌شود. هفت گرم جرم گمشده به انرژی تبدیل شده است. هفت گرم به نظر زیاد نمی‌آید؛ اما وقتی در فرمول اینشتین قرار می‌گیرد، عدد بسیار بزرگی خواهد شد که برای تأمین انرژی یک روز کشورمان کافی است. انرژی مورد نیاز خورشید خیلی بیشتر از انرژی گونه بشر در زمین است. در مرکز خورشید در هر ثانیه قریب به 500 میلیون تن هیدروژن به هلیوم تبدیل می‌شود. از این مقدار، سه میلیارد کیلوگرم آن تبدیل به انرژی می‌شود. در واقع فرمول اینشتین راز بزرگ تولید انرژی ستارگان را برملا کرد.

در فیزیک تنها رابطه‌ای که به اندازه کافی جذاب است تا به‌عنوان پُستر روی دیوارهای قطار زیرزمینی ظاهر شود، ‌E=mc2 است. فرمول اینشتین شامل سه جزء است: انرژی، جرم و سرعت نور. اولین جزء پارامتری متغیر است، ولی چون ما از آن در زندگی روزمره در انواع مختلفش استفاده می‌کنیم، برایمان خیلی عجیب‌و‌غریب به نظر نمی‌رسد؛ مثل انرژی گرمایی، نور، انرژی شیمیایی و هسته‌ای. جرم، کمی به دلیل سردرگمی بین وزن و جرم غلط‌انداز است. جرم جوهره یک جسم یا به عبارت دیگر معیار مقاومت یک جسم در برابر شتاب است؛ اما وزن، نیروی گرانشی اعمالی روی جرم است. ترازوها وزن را نشان می‌دهند؛ اگرچه شما می‌توانید با قراردادن ترازو روی سطح ماه، وزن خود را کم کنید، جرم شما ثابت خواهد ماند. اینشتین نشان داد در شرایط خاصی انرژی می‌تواند به جرم تبدیل شود و جرم هم به انرژی. فرمول اینشتین بیان می‌کند چه مقدار از انرژی برای تولید مقدار معینی از جرم احتیاج است.
تمام ستارگان متفاوت‌اند. تمام ستارگان یکسان‌اند. ستارگان با وجود ظاهر متفاوت‌شان،
در واقع اجرامی شبیه به هم هستند؛ اجرامی حتی به‌مراتب ساده‌تر از سیارات. هر ستاره پایدار
در واقع توپ بزرگی از گاز است که در آن دو نیروی رقیب، فشار و گرانشی، به تعادل رسیده‌اند. گرانش لایه‌های ستاره را به داخل می‌کشد و فشار آن را به خارج می‌راند. در خورشید فشار مورد نیاز برای تعادل میدان گرانشی قوی آن توسط گازهای داغ درون آن تأمین می‌شود. گاز به دلیل حرکات اتم‌ها یا مولکول‌های تشکیل‌دهنده‌اش فشاری را اعمال می‌کند. فشار در تایر ماشین به وسیله حرکات مولکول‌های هوا در تایر تولید می‌شود. وقتی یک مولکول هوا به دیواره تایر برخورد می‌کند، نیروی رو به بیرون کوچکی را به آن وارد می‌کند. این فشار ترکیبی از نیروهای تولیدی توسط میلیون‌ها برخوردی است که در هر ثانیه اتفاق می‌افتد. هرچه گاز داغ‌تر باشد، فشار بیشتر است. دما در مرکز خورشید آن‌قدر بالاست که فشار گاز برای جلوگیری از وزن ستاره کافی است. در روشی کاملا مشابه، فشار هوا در تایر ماشین وزن آن را خنثی می‌کند.
فشار، چگالی و دما در مرکز خورشید به‌قدری بالاست که فرایندی که در آنجا اتفاق می‌افتد، جذابیت کیمیاگری زمان نیوتن و تیکو براهه را تداعی می‌کند. هدف غایی کیمیاگران چگونگی تبدیل یک عنصر به عنصری دیگر بود؛ به‌ویژه آهن به طلا. کیمیاگران شکست خوردند و 500 سال تجربیات شیمی به هدر رفت. تغییر یک ترکیب شیمیایی به دیگری ساده است؛ اما عناصر شیمیایی که ترکیبات را می‌سازند، کاملا ثابت باقی می‌مانند. در مرکز خورشید، در کوره‌ای داغ‌تر از کوره هر کیمیاگری، این تبدیل زنجیره بلند به‌عنوان واکنشی دائمی رخ می‌دهد. بیشتر خورشید از هیدروژن، ساده‌ترین عنصر شیمیایی، ساخته شده است. هر اتم هیدروژن حاوی یک پروتون است که یک ذره کوچک‌تری به نام الکترون گرد آن می‌چرخد. عنصر متداول بعدی در خورشید هلیوم است. یک اتم هلیوم شامل هسته‌ای است که دو نوترون و دو پروتون دارد. دو الکترون هم گرد هسته می‌چرخند. در دمای بالای داخل خورشید، اتم‌ها به‌عنوان یک اتم وجود ندارند. حرارت شدید الکترون‌ها را از اتم‌ها بیرون می‌اندازد. با تولید دریایی از الکترون‌ها، هسته هیدروژن به عنصر دیگری تبدیل می‌شود. در این دریای پرچگال و پردما، هسته‌ها نسبت به دماها و چگالی‌های متداول به یکدیگر نزدیک‌تر می‌شوند. آنها گاهی آن‌قدر به هم نزدیک می‌شوند که نیروی هسته‌ای قوی به هم اعمال می‌کنند؛ نیرویی که چنان برد کوتاهی دارد که عملکرد نیروی گرانشی و الکترومغناطیسی در آن به‌طور کامل قابل چشم‌پوشی است. در زنجیره‌ای از واکنش‌های هسته‌ای، چهار هسته هیدروژن دچار هم‌جوشی می‌شوند؛ یعنی به هم جوش می‌خورند و هسته عنصر جدید هلیوم را در قلب خورشید تولید می‌کنند. دو پروتون به یک نوترون تبدیل می‌شود. ویژگی عجیب چنین تبدیلی، این است که جرم عناصر سازنده، یعنی چهار هسته هیدروژن با جرم هسته هلیوم تطابق ندارد. برای هر یک کیلوگرم از هسته هیدروژن فقط 993 گرم هسته هلیوم تولید می‌شود. هفت گرم جرم گمشده به انرژی تبدیل شده است. هفت گرم به نظر زیاد نمی‌آید؛ اما وقتی در فرمول اینشتین قرار می‌گیرد، عدد بسیار بزرگی خواهد شد که برای تأمین انرژی یک روز کشورمان کافی است. انرژی مورد نیاز خورشید خیلی بیشتر از انرژی گونه بشر در زمین است. در مرکز خورشید در هر ثانیه قریب به 500 میلیون تن هیدروژن به هلیوم تبدیل می‌شود. از این مقدار، سه میلیارد کیلوگرم آن تبدیل به انرژی می‌شود. در واقع فرمول اینشتین راز بزرگ تولید انرژی ستارگان را برملا کرد.