آزمایشگاه آزاد؛ بدون نیاز به ورود
فاصلهٔ کهکشان و کش‌آمدن نور
چرا نور کهکشان‌های دورتر بیشتر به سمت قرمز می‌ره و این تغییر چه ربطی به فاصله‌شون داره؟
آزمایش رو شروع کنفاصله رو روی ۱۰۰٫۱ مگاپارسک بذار و سرعت بازگشتی و عدد z رو بخون؛ بعد فاصله رو به ۲۰۰٫۱ برسون.
آزمایشگاه در حال آماده شدنه…
حالا خودت امتحان کن
هر بار فقط یک چیز رو تغییر بده تا اثرش رو ببینی. قبل از اجرا، نتیجه رو حدس بزن.
ده مگاپارسک بیشتر، چند کیلومتر بر ثانیه؟
فاصله رو روی ۱۰٫۱ مگاپارسک بذار و سرعت رو یادداشت کن. بعد فاصله رو ۱۰ مگاپارسک بیشتر، یعنی ۲۰٫۱، کن و اختلاف دو سرعت رو حساب کن.
حدست چیه؟ این ۱۰ مگاپارسک اضافه، سرعت رو ۷۰۰ کیلومتر بر ثانیه بالا می‌بره؟
توضیح نتیجه رو ببین
سرعت از ۷۰۷ به ۱۴۰۷ کیلومتر بر ثانیه می‌رسه؛ دقیقاً ۷۰۰ تا بیشتر. توی این مدل، هر مگاپارسک فاصله ۷۰ کیلومتر بر ثانیه به سرعت اضافه می‌کنه؛ به این نرخ ثابت هابل می‌گن.
عدد z چقدر کش‌آمدن نوره؟
عدد z رو برای فاصله‌های ۱۰٫۱ و ۱۰۰٫۱ مگاپارسک بخون. z حالت دورتر رو در ۱۰۰ ضرب کن تا درصد تقریبیِ کش‌آمدن طول موج رو پیدا کنی.
حدست چیه؟ عدد z حدود ۰٫۰۲۳۴ یعنی طول موج تقریباً چند درصد بلندتر شده؟
توضیح نتیجه رو ببین
z از حدود ۰٫۰۰۲۴ در فاصلهٔ ۱۰٫۱ به ۰٫۰۲۳۴ در فاصلهٔ ۱۰۰٫۱ می‌رسه. عدد دوم یعنی در این تقریب، طول موج حدود ۲٫۳۴٪ کش می‌آد. z خودِ سرعت یا فاصله نیست؛ نسبت تغییر طول موج رو بیان می‌کنه.
فاصلهٔ تقریباً دوبرابر، سرعت چقدر؟
سرعت و z رو برای فاصله‌های ۱۰۰٫۱ و ۲۰۰٫۱ مگاپارسک کنار هم بنویس و نسبت دو جواب رو مقایسه کن.
حدست چیه؟ اگر فاصله تقریباً دو برابر بشه، سرعت بازگشتی هم تقریباً دو برابر می‌شه؟
توضیح نتیجه رو ببین
سرعت از ۷۰۰۷ به ۱۴۰۰۷ کیلومتر بر ثانیه می‌رسه و z از حدود ۰٫۰۲۳۴ به ۰٫۰۴۶۷. در این مدل خطی، فاصلهٔ تقریباً دوبرابر، سرعت و z تقریباً دوبرابر می‌ده.
پشت این حرکت چه خبره؟
قانون هابل، فاصله و سرعت
v=H0*d
در فاصله‌های کیهانیِ نه‌چندان دور، هرچه کهکشان دورتر باشه، معمولاً سرعت بازگشتش هم بیشتره. این مدل نرخ هابل رو ۷۰ کیلومتر بر ثانیه به‌ازای هر مگاپارسک می‌گیره؛ مثلاً با هر مگاپارسک اضافه، ۷۰ کیلومتر بر ثانیه به سرعت حساب‌شده اضافه می‌شه.
عدد z تغییر طول موج رو می‌گه
z=lambdaObserved/lambdaEmitted-1
وقتی فضا در مسیر نور منبسط می‌شه، طول موج نور کهکشان هم کش می‌آد. عدد z می‌گه طول موج چقدر نسبت به مقدار آغازینش تغییر کرده؛ برای سرعت‌های کم، می‌شه تقریب زد که z نزدیک v تقسیم بر سرعته نور باشه.
کیهان از یک مرکز بیرون نمی‌پاشه
شکل این صفحه فقط ما و یک کهکشان رو برای مقایسه نشان می‌ده؛ معنی‌اش این نیست که ما وسط کیهانیم. در تصویر بزرگ، فاصلهٔ کهکشان‌ها در همه‌جا زیاد می‌شه و یک نقطهٔ مرکزیِ ویژه وجود نداره.
سؤالت رو بپرس، جوابش رو هم ببین
وقتی توی چت دربارهٔ یک مفهوم درس می‌خونی، دستیار هوش مصنوعی می‌تونه شبیه‌سازی مرتبط رو کنار توضیحش نشون بده. پارامترها رو تغییر می‌دی و با کمک توضیح بعدی، نتیجه رو بهتر می‌فهمی.
شروع یادگیری با چتبرای ادامه در چت، وارد مسیر شروع و ورود می‌شی. نتیجهٔ این آزمایش به چت منتقل نمی‌شه.
نمونهٔ نمایشی از آموزش در چت
پس عدد z سرعتِ دورشدن کهکشانه؟
نه دقیقاً. z اندازهٔ تغییر طول موج نوره؛ فقط وقتی z کوچیکه می‌شه از z≈v/c برای تخمین سرعت استفاده کرد. مثلاً در فاصلهٔ ۱۰۰٫۱ مگاپارسک، این مدل سرعت ۷۰۰۷ کیلومتر بر ثانیه و z حدود ۰٫۰۲۳۴ می‌ده. برای کهکشان‌های خیلی دور باید مدل کیهان‌شناسی دقیق‌تری داشت.
سؤال‌های رایج
عدد ۷۰ از کجا اومده؟
این شبیه‌سازی نرخ هابل رو برای ساده‌سازی ۷۰ کیلومتر بر ثانیه به‌ازای هر مگاپارسک فرض کرده. پس نتیجه‌ها اول از همه نشون می‌دن همین مدل با این فرض چطور کار می‌کنه.
عدد z یعنی نور حتماً قرمز دیده می‌شه؟
نه؛ z می‌گه طول موج نسبت به زمان گسیل چقدر بلندتر شده. اگر نور از بازهٔ دید چشم خارج بشه، ممکنه با چشم اصلاً به شکل نور قرمز دیده نشه.
یعنی زمین مرکز انبساطه؟
نه. شکل فقط دید یک ناظر و یک کهکشان رو ساده کرده؛ انبساط کیهان مرکز ویژه‌ای نداره و ناظرهای جاهای مختلف هم فاصلهٔ کهکشان‌های دور رو رو به افزایش می‌بینن.
می‌تونم از همین فرمول برای هر کهکشان دوری استفاده کنم؟
نه؛ این مدل رابطهٔ سادهٔ v=H0*d و تقریب z≈v/c رو تا فاصله‌های خیلی بزرگ هم ادامه می‌ده. برای اون فاصله‌ها باید انبساط در طول زمان و مدل دقیق‌تر کیهان رو حساب کرد.