نیروی وارد بر بار در حال سقوط آزاد (Force on a Charge in Free Fall)، در فیزیک (Physics)
انواع نیروها (Force)، در فیزیک (Physics) را در آموزش زیر شرح دادیم :
نیروی وارد بر بار در حال سقوط آزاد (Force on a Charge in Free Fall) :
این مفهوم در مرز بین نسبیت عام و الکترومغناطیس قرار دارد و به سرنوشت یک بار الکتریکی در حال سقوط آزاد در یک میدان گرانشی می پردازد. از دیدگاه نسبیت عام، یک ناظر در حال سقوط آزاد، در یک دستگاه لخت (غیر شتاب دار) موضعی قرار دارد. در این دستگاه، انتظار می رود که قوانین فیزیک بدون حضور گرانش عمل کنند. بنابراین، یک بار ساکن در حال سقوط آزاد، نباید هیچ تابشی گسیل کند، زیرا شتابی ندارد.
اما از دید ناظری که روی زمین ساکن است (و شتاب دارد)، بار در حال شتاب گرفتن به سمت زمین است. بر اساس الکترودینامیک کلاسیک، یک بار شتاب دار باید تابش الکترومغناطیسی گسیل کند. این یک پارادوکس مشهور است که به اصل هم ارزی (Equivalence Principle) مربوط می شود و بحثهای زیادی را برانگیخته است.
پاسخ این پارادوکس به این نکته بستگی دارد که "تابش" چیست. ناظر در حال سقوط، هیچ تابشی نمی بیند. اما ناظر ساکن روی زمین، میدان الکتریکی بار را که توسط میدان گرانشی خمیده شده است، اندازه گیری می کند. این خمیدگی فضا-زمان باعث می شود که خطوط میدان الکتریکی دیگر شعاعی نباشند و یک مؤلفه عرضی پیدا کنند. از دید ناظر زمینی، این پیکربندی میدان معادل گسیل تابش است. به بیان دقیق تر، ناظر شتاب دار، یک میدان مغناطیسی اضافی را نیز اندازه گیری می کند.
این بحث در نهایت به پیش بینی پدیده ای به نام تابش هاوکینگ (Hawking Radiation) توسط استیون هاوکینگ منجر شد. او نشان داد که در افق رویداد یک سیاه چاله، به دلیل گرادیان شدید گرانش، جفت ذرات و پادذره ای ایجاد می شود. یکی از آنها به درون سیاه چاله می افتد و دیگری به صورت تابش به بیرون گسیل می شود. این فرآیند را می توان به عنوان نوعی نیروی "کشند کوانتومی" یا اثر میدان گرانشی شدید بر خلأ کوانتومی در نظر گرفت.
