فیزیک نوین |مقالات|

[Hidden-H]

كليك كنيد ([ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]الکترودینامیک%20کوا نتومی)

[saeed666]

نظريه هاي انيشتن(نسبيت عام و خاص)چيست؟



[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ](1).gif

انشتين دو نظريه دارد. نسبيت خاص را در سن 25 سالگي بوجود آورد و ده سال بعد توانست نسبيت عام را مطرح كند.

نسبيت خاص بطور خلاصه تنها نظريه ايست كه در سرعتهاي بالا ( در شرايطي كه سرعت در خلال حركت تغيير نكند--سرعت ثابت-) ميتوان به اعداد و محاسباتش اعتماد كرد. جهان ما جوريست كه در سرعتهاي بالا از قوانين عجيبي پيروي مي كند كه در زندگي ما قابل ديدن نيستند. مثلا وقتي جسمي با سرعت نزديك سرعت نور حركت كند زمان براي او بسيار كند مي گذرد. و همچنين ابعاد اين جسم كوچك تر ميشود. جرم جسمي كه با سرعت بسيار زياد حركت مي كند ديگر ثابت نيست بلكه ازدياد پيدا مي كند. اگر جسمي با سرعت نور حركت كند، زمان برايش متوقف مي شود، طولش به صفر ميرسد و جرمش بينهايت ميشود.

نسبيت عام براي حركتهايي ساخته شده كه در خلال حركت سرعت تغيير مي كند يا باصطلاح حركت شتابدارند. شتاب گرانش زمين g كه همان عدد 2<9.81m/sاست نيز يك نوع شتاب است. پس نسبيت عام با شتابها كار دارد نه با حركت. نظريه ايست راجع به اجرامي كه شتاب ثقل دارند. كلا هرجا در عالم، جرمي در فضاي خالي باشد حتما يك شتاب جاذبه در اطراف خود دارد كه مقدار عددي آن وابسته به جرم آن جسم مي باشد. پس در اطراف هر جسمي شتابي وجود دارد. نسبيت عام با اين شتابها سر و كار دارد و بيان مي كند كه هر جسمي كه از سطح يك سياره دور شود زمان براي او كند تر ميشود. يعني مثلا، اگر دوربيني روي ساعت من بگذارند و از عقربه هاي ساعتم فيلم زنده بگيرند و روي ساعت آدمي كه دارد بالا ميرود و از سياره ي زمين جدا ميشود هم دوربيني بگذارند و هردو فيلم را كنار هم روي يك صفحه ي تلويزيوني پخش كنند، ملاحظه خواهيم كرد كه ساعت من تند تر كار مي كند. نسبيت عام نتايج بسيار عجيب و قابل اثبات در آزمايشگاهي دارد. مثلا نوري كه به اطراف ستاره اي سنگين ميرسد كمي بسمت آن ستاره خم ميشود. سياهچاله ها هم بر اساس همين خاصيت است كه كار مي كنند. جرم انها بقدري زياد و حجمشان بقدري كم است كه نور وقتي از كنار آنها مي گذرد به داخل آنها مي افتد و هرگز بيرون نمي آيد.

[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]فرمول معروف اينشتن (دست خط خود انيشتن)
منبع: [ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
نظريه نسبيت عام
همه ما براي يك‌بار هم كه شده گذرمان به ساعت‌فروشي افتاده است و ساعتهاي بزرگ و كوچك را ديده ايم كه روي ساعت ده و ده دقيقه قرار دارند. ولي هيچگاه از خودمان نپرسيده ايم چرا؟ انيشتين در نظريه نسبيت خاص با حركت شتابدار و يا با گرانش كاري نداشت. اولين موضوعات را در نظريه نسبيت عام خود كه در 1915 انتشار يافت مورد بحث قرار داد.نظريه نسبيت عام ديد گرانشي را بكلي تغيير داد و در اين نظريه جديد نيروي گرانش را مانند خاصيتي از فضا در نظر گرفت نه مانند نيرويي بين اجرام ، يعني برخلاف آنچه كه نيوتن گفته بود !در نظريه او فضا در مجاورت ماده كمي انحنا پيدا مي‌كرد. در نتيجه حضور ماده اجرام ، مسير يا به اصطلاح كمترين مقاومت را در ميان منحنيها اختيار مي‌كردند. با اين كه فكر انيشتين عجيب به نظر مي‌رسيد مي‌توانست چيزي را جواب دهد كه قانون ثقل نيوتن از جواب دادن آن عاجز مي ماند.سياره اورانوس در سال 1781 ميلادي كشف شده بود و مدارش به دور خورشيد اندكي ناجور به نظر مي‌رسيد و يا به عبارتي كج بود !

نيم قرن مطالعه اين موضوع را خدشه ناپذير كرده بود.بنابر قوانين نيوتن مي بايست جاذبه اي برآن وارد شود. يعني بايد سياره اي بزرگ در آن طرف اورانوس وجود داشته باشد تا از طرف آن نيرويي بر اورانوس وارد شود.در سال 1846 ميلادي اختر شناس آلماني دوربين نجومي خودش را متوجه نقطه اي كرد كه « لووريه» گفته بود و بي هيچ ترديد سياره جديدي را در آنجا ديد كه از آن پس نپتون نام گرفت.نزديك ترين نقطه مدار سياره عطارد به خورشيد در هر دور حركت ساليانه سياره تغيير ميكرد و هيچ گاه دوبار پشت سر هم اين تغيير در يك نقطه خاص اتفاق نمي‌افتاد.اختر شناسان بيشتر اين بي نظمي ها را به حساب اختلال ناشي از كشش سياره هاي مجاور عطارد مي دانستند !مقدار اين انحراف برابر 43 ثانيه قوس بود. اين حركت در سال 1845 به وسيله « لووريه» كشف شد بالاخره با ارائه نظريه نسبيت عام جواب فراهم شد اين فرضيه با اتكايي كه بر هندسه نااقليدسي داشت نشان داد كه حضيض هر جسم دوران كننده حركتي دارد علاوه برآنچه نيوتن گفته بود.وقتي كه فرمولهاي انيشتين را در مورد سياره عطارد به كار بردند، ديدند كه با تغيير مكان حضيض اين سياره سازگاري كامل دارد. سياره هايي كه فاصله شان از خورشيد بيشتر از فاصله تير تا آن است تغيير مكان حضيضي دارند كه به طور تصاعدي كوچك مي شوند.اثر بخش‌تر از اينها دو پديده تازه بود كه فقط نظريه انيشتين آن‌را پيشگويي كرده بود. نخست آنكه انيشتين معتقد بود كه ميدان گرانشي شديد موجب كند شدن ارتعاش اتمها مي شود و گواه بر اين كند شدن تغيير جاي خطوط طيف است به طرف رنگ سرخ! يعني اينكه اگر ستاره اي بسيار داغ باشد و به طوري كه محاسبه مي كنيم بگوييم كه نور آن بايد آبي درخشان باشد در عمل سرخ رنگ به نظر مي‌رسد كجا برويم تا اين مقدار قواي گرانشي و حرارتي بالا را داشته باشيم، پاسخ مربوط به كوتوله هاي سفيد است.دانشمندان به بررسي طيف كوتوله هاي سفيد پرداختند و در حقيقت تغيير مكان پيش بيني شده را با چشم ديدند! اسم اين را تغيير مكان انيشتيني گذاشتند. انيشتين مي گفت كه ميدان گرانشي شعاع هاي نور را منحرف مي‌كند چگونه ممكن بود اين مطلب را امتحان كرد.اگر ستاره اي در آسمان آن سوي خورشيد درست در امتداد سطح آن واقع باشد و در زمان كسوف خورشيد قابل رؤيت باشد اگر وضع آنها را با زماني كه فرض كنيم خورشيدي در كار نباشد مقايسه كنيم خم شدن نور آنها مسلم است. درست مثل موقعي كه انگشت دستتان را جلوي چشمتان در فاصله 8 سانتيمتري قرار دهيد و يكبار فقط با چشم چپ و بار ديگر فقط با چشم راست به آن نگاه كنيد به نظر مي رسد كه انگشت دستتان در مقابل زمينه پشت آن تغيير جا مي‌دهد ولي واقعاً انگشت شما كه جابجا نشده است!

دانشمندان در موقع كسوف در جزيره پرنسيپ پرتغال واقع در آفريقاي غربي ديدند كه نور ستاره ها به جاي آنكه به خط راست حركت كنند در مجاورت خورشيد و در اثر نيروي گرانشي آن خم مي شوند و به صورت منحني در مي آيند. يعني ما وضع ستاره ها را كمي بالاتر از محل واقعيش مي‌بينيم.ماهيت تمام پيروزيهاي نظريه نسبيت عام انيشتين نجومي بود ولي دانشمندان حسرت مي كشيدند كه اي كاش راهي براي امتحان آن در آزمايشگاه داشتند.ـ نظريه انيشتين به ماده به صورت بسته متراكمي از انرژي نگاه مي كرد به همين خاطر مي گفت كه اين دو به هم تبديل پذيرند يعني ماده به انرژي و انرژي به ماده تبديل مي شود. E = mc²دانشمندان به ناگاه جواب بسياري از سؤالها را يافتند. پديده راديواكتيوي به راحتي توسط اين معادله توجيه شد. كم كم دانشمندان متوجه شدند كه هر ذره مادي يك پادماده مساوي خود دارد و در اينجا بود كه ماده و انرژي غير قابل تفكيك شدند.تا اينكه انيشتين طي نامه اي به رئيس جمهور آمريكا نوشت كه مي توان ماده را به انرژي تبديل كنيم و يك بمب اتمي درست كنيم و آمريكا دستور تأسيس سازمان عظيمي را داد تا به بمب اتمي دست پيدا كند. براي شكافت هسته اتم اورانيوم 235 انتخاب شد. اورانيوم عنصري است كه در پوسته زمين بسيار زياد است. تقريباً 2 گرم در هر تن سنگ! يعني از طلا چهارصد مرتبه فراوانتر است اما خيلي پراكنده.در سال 1945 مقدار كافي براي ساخت بمب جمـع شـده بود و ايـن كار يعني ساختن بمب در آزمايشگاهــي در « لوس آلاموس » به سرپرستي فيزيكدان آمريكايي « رابرت اوپنهايمر » صورت گرفت. آزمودن چنين وسيله اي در مقياس كوچك ناممكن بود. بمب يا بايد بالاي اندازه بحراني باشد يا اصلاً نباشد و در نتيجه اولين بمب براي آزمايش منفجر شد. در ساعت 5/5 صبح روز 16 ژوئيه 1945 برابر با 25 تيرماه 1324 و نيروي انفجاري برابر 20 هزار تنT.N.T آزاد كرده دو بمب ديگر هم تهيه شد. يكي بمب اورانيوم بنام پسرك با سه متر و 60 سانتيمتر طول و به وزن 5/4 تن و ديگري مرد چاق كه پلوتونيم هم داشت. اولي روي هيروشيما و دومي روي ناكازاكي در ژاپن انداخته شد. صبح روز 16 اوت 1945 در ساعت 10 و ده دقيقه صبح شهر هيروشيما با يك انفجار اتمي به خاك و خون كشيده شد. با بمباران هيروشيما جهان ناگهان به خود آمد، 160000 كشته در يك روز وجدان خفته فيزيكدانها بيدارر شد! « اوپنهايمر» مسئول پروژه بمب و ديگران از شدت عذاب وجدان لب به اعتراض گشودند و به زندان افتادند.انيشتين اعلام كردكه اگر روزي بخواهم دوباره به دنيا بيايم دوست دارم يك لوله كش بشوم نه يك دانشمند!

[mohammad24]

علم فيزيک به چند زير شاخه تقسيم مي شوند که برخي از آنها از نظر اهميت و فراگيري و ميزان تاثيرشان در بقيه ي شاخه ها برجسته تر و متمايز ترند.

مثلا در تقسيم بندي دانشگاهي دروس فيزيک سه درس مکانيک تحليلي، الکترو مغناطيس و مکانيک کوانتومي دروس اصلي محسوب مي شوند هر چند که در کنار اين ها بسياري دروس ديگر مانند نسبيت، حالت جامد، مکانيک آماري، ترموديناميک، ابر رسانايي، نجوم و ... تدريس مي شود.

همان طور که مشاهده مي کنيد از بين سه سر فصل اصلي دروس فيزيک که همان زير شاخه هاي اصلي و مهم فيزيک هستند دو مورد به مکانيک مربوط است. همين طور در ميان دروس ديگر ذکر شده نيز اين واژه چندين بار تکرار شده است (نسبيت در حقيقت مکانيک نسبيتي است).

اين تکرار نشان از اهميت فوق العاده ي اين شاخه و گستردگي بيش از حد آن دارد. اين شاخه انقدر گسترده شده که امروزه با عنواني جداگانه و به عنوان يک رشته ي مهندسي مجزا از فيزيک در دانشگاه ها تدريس مي شود. اهميت اين شاخه از ان جهت است که بسياري از پديده هايي که به طور طبيعي روزانه در اطراف ما اتفاق مي افتند به اين شاخه مربوط اند و در نتيجه بخش اعظم دانش ما از جهان هم بايد در اين محدوده باشد.

اما مکانيک چيست؟

مکانيک علم بررسي حرکت اجسام است. يعني مطالعه ي هر پديده اي که به نوعي حرکتي در آن مشاهده شود ما نيازمند علم مکانيک هستيم. حال اگر حرکت از نوع حرکت هاي معمولي (منظور با سرعت هاي معمولي و اندازه ي اجسام معمولي مانند راه رفت، حرکت اتومبيل و هواپيما، پرتاب موشک و ماهواره، حرکت راکت و توپ تنيس و...) باشد ما از مکانيک کلاسيک استفاده مي کنيم. اين مکانيک که با عنوان نيوتني شناخته مي شود واقعا مرهون کار هاي بسيار بزرگ و شگفت انگيز نيوتن است. واقعا بايد نيوتن را خالق اين علم بدانيم چرا که نيوتن حتي رياضيات لازم براي اين علم را هم خود بوجود اورد. چيزي که ما امروزه با نام حساب ديفرانسيل مي شناسيم.

اما اگر در سرعت هاي بالا نزديک به سرعت نور کار کنيم از مکانيک نسبيتي استفاده مي کنيم.

اگر ذرات بسيار ريز باشند و اصطلاحا در محدوده ي ميکروسکوپي باشيم بايد از مکانيک کوانتومي استفاده کنيم و بالاخره اگر هم ذرات ريز باشند و هم پر سرعت بايد ترکيبي از مکانيک کوانتومي و نسبيتي را به کار ببريم يعني کوانتوم نسبيتي يا نسبيت کوانتومي.

مکانيک چگونه حرکت را بررسي مي کند؟

در حرکت چند عامل داريم که براي بررسي حرکت لازم است انها را بررسي کنيم:

1-جابه جايي : ميزان فاصله اي که متحرک طي مي کند

2-سرعت : ميزان تغييرات فاصله نسبت به زمان

3- شتاب : ميزان تغييرات سرعت در زمان

4- نيرو: عامل بوجود اورده شتاب و در نتيجه حرکت

5- انرژي: توانايي انجام کار و منشا نيرو يعني براي وارد کردن نيرو بايد انرژي داشت.

و البته فاکتور جرم که در تمام موارد ما حرکت جسمي را بررسي مي کنيم که داراي جرم است.

حال دو راه براي بررسي حرکت داريم:

1-اگر سرعت و شتابجسم را در يک لحظه ي معين داشته باشيم، سرعت، شتاب و جابه جايي آن را در لحظات ديگر مي توانيم بدست اوريم. با روابطي که بين اين سه فاکتور يعني جابه جايي، سرعت و شتاب مي توان نوشت تمام انها قابل محاسبه اند. اين روش به سينماتيک معروف است.

2-اگر نيروهاي وارد بر جسم که عامل حرکت اند را داشته باشيم مي توانيم شتاب و ديگر فاکتور هاي لازم در حرکت را بدست اوريم.اين کار علم ديناميک است.

منبع: خودم

[saeed666]

پاد ماده (ضد ماده)

ضدماده

ما انسانها و هر آنچه در اطراف ماست از موجودات زنده زمين و سيارات ، خورشيد و ديگر ستارگان ، همه از ماده ساخته شده‌ايم. اما با تصور وجود يك جهان ديگر كه مانند تصوير آينه‌اي جهان كنوني ما باشد، چه احساسي به شما دست ميدهد؟ البته وجود چنين جهاني پذيرفته نيست. با اين حال جهان ذرات زير اتمي (الكترون ، پروتون ، نوترون ، ...) چنين همتايي دارد و هر يك از اين ذرات براي خود همتايي در آن جهان دارند كه به اصطلاح پاد ذره آن ذرات مينامند.

تاريخچه

ديراك فيزيكدان معروف در 1928 چنين استنباط كرد كه همه مواد ميتوانند در دو حالت وجود داشته باشند. وي در آغاز نظريه خود را در مورد الكترون بيان كرد و اظهار داشت كه بايد ذراتي به نام ضد الكترون هم وجود داشته با شد. اين گفته تحقق يافت و فيزيكدان آمريكايي كارل اندرسون در 1932 ضد الكترون و يا پوزيترون را كشف كرد. پس از اكتشاف ديراك و اندرسون ، سرانجام در اكتبر 1955 اييلوگسلر ، فيزيكدان اهل ايتاليا توانست در شتابدهنده بيوترون در آزمايشگاهي در كاليفورنيا پاد پروتون و يك سال بعد 1956 پاد نوترون را آشكار كند. اما دانشمندان پارا فراتر گذاشته و در پي ساخت پاد اتم و پاد مولكول برآمدند.

مكانيزم

اينكه اصلا پاد ذرات چيستند ، چه خواصي دارند و در قياس با همتاي ماده‌اي خود چگونه رفتار ميكنند، مدتي فيزيكدان را به خود مشغول كرد؟ ابتدا اين تصور وجود داشت كه پاد ماده در واقع تصويري از ماده در آينه است. اين بدان مناست كه پاذرات ، بايد باري مخالف و هم اندازه و جرمي قرينه جرم تصويري خود در دنياي ماده داشته باشند. بحث بار الكتريكي كاملا پذيرفته شده بود. اما جرم منفي بسيار دشوار مينمايد. ويژگي ديگر پاد ذرات ، ويژگي نابودي در صورت برخورد و تماس با پاد ماده خود است. در اين انهدام مشترك هر دو نابود ميشوند، و به مقدار قابل توجهي انرژي كه بيشتر به صورت پرتوهاي گاما ظاهر ميشود، در ميآيند. البته اگر اين انرژي به اندازه كافي زياد باشد، ميتواند به جفت ماده و پاد ماده ديگري نيز تبديل شود كه اين تصوير خوبي از تبديل ماده و انرژي به يكديگر و بيان فرمول معروف انيشتن است.

پاد ذرات از برخورد شديد ذرات ديگر بوجود ميآيند. اين وظيفه به عهده شتابدهنده‌ها است. در توضيح اينكه چرا ما بيشتر ماده را ميبينيم تا ضد ماده ، در تاريخ كيهان آمده است. در مرحله دوم از هشت مرحله يا مقطع تاريخ كيهان آمده است كه اولين سنگ بناهاي ماده (مثلا كوارك و الكترون و پاد ذرات آنها) از برخورد پرتوها ، با يكديگر بوجود ميآيند. قسمتي از اين سنگ بناها دوباره با يكديگر برخورد ميكنند و به صورت تشعشع فرو ميپاشند. در لحظه هاي بسيار بسيار اوليه ، ذرات فوق سنگين نيز ميتوانسته‌اند بوجود آمده باشند. اين ذرات داراي اين ويژگي هستند كه هنگام فروپاشي ، ماده بيشتري نسبت ضد ماده (مثلا كوارك‌هاي بيشتري نسبت به آنتي كواركها) ايجاد كنند. ذراتي كه فقط در ميان اولين اجزاي بسيار كوچك ثانيه‌ها وجود داشتند، براي ما ميراث مهمي به جا گذاردند كه عبارت از فزوني ماده در برابر ضد ماده بود.

آزمايش ساده

براي تصور جسم منفي ، ماهي باهوشي را تصور كنيد كه به سطح آب ميآيد و به قعر آن نميرود. همچنين فرض كنيد حباب‌هايي از داخل بطري كه در كف اقيانوس قرار دارد به سمت بالا حركت ميكنند. ماهي باهوش با مشاهده حباب‌ها شديدا علاقمند خواهند شد به آن جرمي منفي نسبت دهد. زيرا در خلاف جهت نيروي وارد از سوي جاذبه زمين حركت ميكنند. با اين تصورات ، فيزيكدانان وجود چنين حالتي را براي پاد ماده غير تحمل ميدانند.

آينده پاد ماده

نويسندگان داستان غير علمي ، تخيلي بر اين باورند كه ميتوان با استفاده از ماده و پاد ماده ، فضاپيماهايي را به جلو راند. يك فضاپيماي مجهز به موتور ماده - پاد ماده در كسري از مدت زمان كه امروزه يك فضاپيماي مجهز به موتور هيدروژن مايع لازم دارد تا به ستارگان همسايه خورشيد برسد، ما را به آن سوي مرزهاي منظومه شمسي (خورشيدي) خواهد برد. سرعت اين چنين فضاپيمايي در مقايسه با سرعت شاتلهاي فضاهاي كنوني هم ، چون سرعت يك يوزپلنگ در مقابل لاك پشت است. اين فضاپيما ميتواند سفر يازده ماهه جستجوگر سياره بهرام را يك ماهه به انجام رساند. ديگر توانايي پاد ماده در ايجاد سرعتهاي بسيار بالا و نزديك به سرعت نور است. اما اين بار به جاي سفر در كيهان ، سفر در زمان مورد نظر است. اين تصور جديد از زمان ، به ما ميآموزد كه ميتوان با سرعت گرفتن ، نقطه خاصي از فضا- زمان را كمتر منتظر گذاشت و اين همان جايي است كه پاد ماده به كمك ما ميشتابد.

[saeed666]

هگز و نظريه سي. پي. اچ



نظريه سي. پي. اچ. از سه كلمه C , Creation به معني آفرينش (توليد) بوجود آوردن ، P, particles ذرات Higgs تشكيل شده است كه آن را CPH Theory مي ناميم. اما هگز به چه معني است؟

بسياري از فيزيكدانان اعتقاد دارند بزرگترين چالش فيزيك در قرن بيست و يكم به تحقيقات روي ذرات هگز مربوط مي شود .

اما سئوال اين است كه اصولاً هگز چيست؟

كلمه هگز اولين بار در سال 1960 توسط پتر هگز وارد فيزيك شد.

ايده اساسي چنين است كه تمام ذراتي كه با يكديگر كنش و واكنش دارند، كنش آنها توسط يك ميدان اعمال مي شود كه توسط ذرات هگز بوزون حمل مي شوند.

توضيح در مورد هگز و اشكالات بيگ بنگ

لازم است كمي در مورد هگز و اشكالات بيگ بنگ توضيح دهم :

Higgs هگز

تئوري هگز در سال 1960 توسط پتر هگز براي توجيح و تشريح ميدانها و نحوه كنش انها مطرح شد. اما قبل از آن بايد كمي در مورد تاريخچه ذرات تبادلي توضيح بدهم .

پس از آنكه مشخص شد هسته اتم از تعدادي پروتون و نوترون تشكيا مي شود، اين شئوال پيش آمد كه چرا پروتونها كه داراي باز الكتريكي مثبت هستند، در هسته اتم يكديگر را نمي رانند و هسته متلاشي نمي شود؟

نخستين گام در اين زمينه توسط هايزنبرگ در سال 1932 برداشته شد. وي نظر داد كه پروتونها توسط نيروهاي تبادلي در كنار يكديگر مي مانند. طبق اين طرح پروتونها و نوترونها در داخل اتم پيوسته به يكديگر تبديل مي شوند، بطوريكه يك ذره مورد نظر ابتدا پروتون است، سپس به نوترون تبديل مي شود و دوباره به پروتون تبديل مي شود. براي تصور آن ذره سومي در نظر بگيريد كه دو ذره به تبادل آن مي پردازند. اين ذره به شيوه اي از سوي يك ذره به سوي ذره ي ديگر پرتاب مي شود كه دو ذره را به سوي يكديگر مي راند.

مي دانيم كه امواج الكترومغناطيسي كوانتيده اند و از كوانتوم هايي تشكيل مي شود كه آن را فوتون مي نامند .

در حدود سال 1930 اين نظريه مطرح شد كه نيروي الكترومغناطيسي از تبادل فوتون بين دو ذره باردار ناشي مي شود .

يعني دو ذره باردار با تبادل فوتون (فوتون مجازي) بر يكديگر كنش دارند كه آنها را ذرات تبادلي مي نامند . Exchange Force ذراتي كه نيروها را حمل مي كنند، بوزون ناميده مي شوند و داراي اسپيني برابر يك عدد صفر، يك، دو... مي باشند .

اين نظريه كه نيروهاي الكتريكي توسط فوتون هاي مجازي منتقل مي شود، انگيزه اي شد تا يوكاوا فيزيكدان ژاپني طرح ذرات تبادلي را در مورد نيروهاي هسته اي بكار برد. يوكاوا با توجه به برد كوتاه نيروهاي هسته اي پيش بيني كرد ذره تبادلي نيروهاي هسته اي داراي جرمي حدود سيصد برابر جرم حالت سكون الكترون است كه بعدها چنين ذره اي كشف گرديد و آن را مزون مي نامند .

هگز تمام ذرات تبادلي را در نظريه خود جمع بندي كرد. بر اساس نظريه هگز نيروها توسط ميدانها اعمال مي شوند كه توسط ذراتي كه آنها را هگز بوزون مي نامند حمل مي شوند. علاوه بر آن هگز تلاش كرد رابطه اي بين فرميونها و بوزنها پيدا كند .

مشكلات بيگ بنگ

نظريه بيگ بنگ هنگامي مطرح شد كه مشاهدات هابل از كهكشانها نشان داد كه كهكشانها در حال دور شدن از يكديگر هستند .

بر اين اساس جهان در حال انبساط است . نظريه بيگ بنگ مدعي است جهان بر اثر يك انفجار مهيب از يك توده بسيار داغ و فوق العاده متراكم بوجود آمده است و در حال انبساط است. در اين مورد كارهاي ژرژ گاموف فيزيكدان روسي قابل تقدير است كه توانسته مراحل مختلف انفجار و انبساط جهان را تشريح كند .

اما نظريه بيگ بنگ هيچ دليل و توجيهي در مورد علت انفجار ارائه نمي دهد. علاوه بر آن تمركز تمام ماده اي كه در جهان مشاهده مي كنيم در يك حجم بسيار كوچك آنچنان كه نظريه بيگ بنگ ادعا مي كند، قابل توجيه نيست.

در حاليكه بر اساسي نظريه سي. پي. اچ. جهان بر اثر انفجار يك سياه چاله مطلق (و فوق العاده چگال) كه در آنجا سي. پي. اچ. ها فقط داراي اسپين بوده اند، ايجاد شده است و علت انفجار نيز اسپين سي. پي. اچ. ها بوده است لازم به يادآوري است كه نظريه سي. پي. اچ. نخستين نظريه اي است كه علت بيگ بنگ را بيان مي كند.


منبع : سي پي اچ

[Hidden-H]

اطلاعات اولیه
در بررسی ساختار اتم مدلهای مختلفی ارائه شده است. ابتدایی‌ترین این مدلها ، مدل سیاره‌ای رادرفورد است. بعد از مدل سیاره‌ای رادرفورد ، نیلز بوهر مدل جدیدی را ارائه داد (مدل اتمی بوهر). این مدل می‌‌توانست ساختار طیفی اتم هیدروژن را توضیح دهد. در اصل موضوع بوهر که اساس و مبنای مدل بوهر است، فرض می‌‌شود که الکترونها مقیدند در مدارهایی حرکت کنند که در آنها اندازه حرکت الکترون مضرب درستی از h/2π باشد که h ثابت پلانک است. همچنین در این مدل فرض می‌‌شود که ترازهای انرژی کوانتیده‌اند. بعدها که ساختار طیف مربوط به عناصر مختلف مورد توجه قرار گرفت، انرژی هر الکترون در اتم با یک سری اعداد که به عنوان اعداد کوانتومی معروف هستند، مشخص
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
اعداد کوانتومی اصلی
گفتیم که ترازهای انرژی در اتم گسسته هستند. این امر به این معنی است که اگر اتم توسط تابش الکترومغناطیسی بمباران شود، تابش توسط الکترونها جذب می‌‌شود. لذا الکترونها از ترازهای اولیه یا پایه خود تحریک شده و به ترازهای برانگیخته می‌‌روند، اما چون این حالت یک حالت ناپایدار است، لذا الکترون با گسیل تابش از تراز برانگیخته به تراز اولیه خود برمی‌‌گردد. مقدار انرژی جذب شده یا گسیل شده متناسب با فاصله ترازهای انرژی است، یعنی اگر انرژی تراز اولیه را با E و انرژی تراز برانگیخته را با ΄E مشخص کنیم، در این صورت فرکانس نور گسیل شده یا تحریک شده از رابطه E - E΄ = hv حاصل می‌‌شود.

از طرف دیگر ، چون طبق اصل موضوع بوهر ، اندازه حرکت الکترون باید مضرب صحیحی از h/2π باشد، بنابراین اگر با تقریب مدار حرکت الکترون به دور هسته را دایره‌ای به شعاع r فرض کنیم، در این صورت nh/2π خواهد بود که در این رابطه v سرعت الکترون و m جرم آن است. همچنین با توجه به این که نیروی وارد شده از طرف هسته بر الکترون نیروی مرکزی است، لذا اگر بار هسته را برابر ze بگیریم که در آن z عدد اتمی است، مقدار نیروی وارد بر الکترون برابر ze2/r2 = mv2/r خواهد بود. از ترکیب این روابط می‌‌توان مقدار انرژی الکترون در هر تراز اتمی را بدست آورد.

در این صورت انرژی از رابطه: E = 1/2mc2/(zα)2 بدست می‌آید که در این رابطه α مقدار ثابتی است که برابر α = 1/137 e2/ћc بوده و ثابت ساختار ریز نامیده می‌‌شود. مقدار n که در رابطه انرژی ظاهر شده است، عدد کوانتومی اصلی نامیده می‌‌شود. البته می‌‌توان مقدار انرژی الکترون در هر تراز را از حل معادله شرودینگر محاسبه کرد. در این صورت نیز رابطه انرژی الکترون در هر تراز برحسب یک عدد کوانتومی که به عدد کوانتومی اصلی معروف است، مشخص می‌‌شود.
عدد کوانتومی اندازه حرکت زاویه‌ای مداری
نظریه اتم تک الکترونی بوهر عدد کوانتومی اصلی n را معرفی می‌‌کند که مقدار درست آن انرژی کل اتم را مشخص می‌‌کند. عدد کوانتومی n که یک عدد صحیح و مثبت است، بزرگی اندازه حرکت زاویه‌ای الکترون به دور هسته را بر اساس اصل موضوع بوهر ، طبق رابطه L = nћ مشخص می‌‌کند. ћ عدد ثابتی است که بصورت نسبت ثابت پلانک بر عدد 2π تعریف می‌‌شود، اما از دیدگاه مکانیک موجی درست نیست که برای الکترون یک مسیر مشخص دایره‌ای یا شکل دیگری را در نظر بگیریم. (اصل عدم قطعیت مانع این کار است) و نیز از این دیدگاه قاعده بوهر در مورد کوانتش بزرگی اندازه حرکت زاویه‌ای درست نیست.

بر خلاف نظریه کلاسیک ، مکانیک موجی نشان می‌‌دهد که بزرگی اندازه حرکت زاویه‌ای مداری (L) یک دستگاه اتمی کوانتیده است و مقادیر ممکن آن می‌‌تواند از رابطه: L = (l(l + 1))1/2ћ بدست آید. در این رابطه l عدد صحیحی است که عدد کوانتومی ‌اندازه حرکت زاویه‌ای مداری نامیده می‌‌شود. برای مقدار مفروض از عدد کوانتومی ‌اصلی n ، مقادیر ممکن l ، اعداد درست از صفر تا n - 1 خواهد بود. به عنوان مثال ، اگر n = 2 باشد، در این صورت l می‌‌تواند مقادیر (1,0) را اختیار کند.

در نمادگذاری ترازها هر مقدار از l با یک حرف مشخص می‌‌شود. در این نمادگذاری مقدار l = 0 با حرف S و l = 1 با حرف l = 2 ، P با حرف D و ... مشخص می‌‌شود. چون انرژی فقط برحسب عدد کوانتومی ‌اصلی مشخص می‌‌شود، بنابراین در مورد تک الکترونی که تحت تأثیر یک نیروی کولنی از جانب هسته است و در تراز n = 3 قرار دارد، هر سه حالت l = 0 , 1 , 2 دارای انرژی یکسانی خواهند بود.
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
اعداد کوانتومی ‌مغناطیسی مداری
گفتیم که الکترون در اثر نیرویی که از طرف هسته بر آن وارد می‌‌شود، حول هسته می‌‌چرخد. چون الکترون یک ذره باردار است، بنابراین مدار الکترون را می‌‌توان یک مدار مغناطیسی در نظر گرفت. برای این مدار مغناطیسی و در واقع برای الکترون می‌‌توان یک گشتاور دو قطبی مغناطیسی تعریف نمود. این کمیت بر اساس اندازه حرکت زاویه‌ای مداری الکترون تعریف می‌‌شود. یعنی از رابطه μ = eL/2m حاصل می‌‌شود که در آن μ گشتاور دو قطبی مغناطیسی است.

حال اگر یک میدان مغناطیسی خارجی اعمال شود، در این صورت میدان سعی می‌‌کند تا گشتاور دو قطبی مغناطیسی و به تبع آن L را در راستای میدان قرار دهد، اما در مکانیک موجی بردار اندازه حرکت زاویه‌ای مداری L نمی‌‌تواند هر جهتی را نسبت به میدان مغناطیسی اختیار کند، بلکه محدود به جهتهای به خصوصی است که برای آن مؤلفه بردار اندازه حرکت زاویه مداری ، در راستای میدان مغناطیسی ، مضرب دستی از ћ باشد. بنابراین اگر جهت میدان مغناطیسی را در راستای محور z اختیار کنیم، در این صورت مؤلفه z بردار L از رابطه Lz = ml ћ حاصل می‌‌شود. در این رابطه ml عدد کوانتومی ‌مغناطیسی مداری است. به ازای یک مقدار مفروض l ، m_l می‌‌تواند مقادیر زیر را اختیار کند:



{ml ={ l , l - 1 , l - 2 , … , 0 , … , - l

[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
عدد کوانتومی ‌مغناطیسی اسپینی
در نظریه کوانتومی ‌سه ثابت فیزیک کلاسیک مربوط به حرکت ذره‌ای که تحت تأثیر جاذبه عکس مجذوری قرار دارد، کوانتیده‌اند. این سه ثابت عبارتند از: انرژی ، بزرگی اندازه حرکت زاویه‌ای مداری ، مؤلفه اندازه حرکت زاویه‌ای مداری در یک جهت ثابت از فضا. در مکانیک کوانتومی ‌به این ثابتهای حرکت اعداد کوانتومی n و l و ml نسبت داده می‌‌شوند، اما علاوه بر این سه عدد کوانتومی ، عدد کوانتومی ‌دیگری به نام عدد کوانتومی ‌اسپینی که به مفهوم اسپین الکترون مربوط است، معرفی می‌‌شود.

در سال 1925/1304 گود اسمیت و اوهلن یک اظهار داشتند که یک اندازه حرکت زاویه‌ای ذاتی ، کاملا مستقل از اندازه حرکت زاویه‌ای مداری ، به هر الکترون وابسته است. این اندازه حرکت ذاتی ، اسپین الکترون نامیده می‌‌شود. چون می‌‌توان آن را با اندازه حرکت ذاتی که هر جسم گسترده بر اساس دوران یا اسپین حول مرکز جرم خود دارد، مانسته داشت. البته لازم به توضیح است که در مکانیک موجی تلقی الکترون به عنوان یک کره ساده با بار الکتریکی صحیح نیست، بلکه صرفا به خاطر مشخص کردن اندازه حرکت زاویه‌ای اسپینی الکترون به کمک مدل قابل تجسم ، بهتر است که آن را به عنوان جسمی که در فضا دارای گسترش است و بطور پیوسته حول یک محور به دور خود می‌‌چرخد، فرض کنیم.
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
مانند اندازه حرکت زاویه‌ای مداری در اینجا نیز می‌‌توانیم یک گشتاور مغناطیسی مربوط به حرکت اسپینی الکترون در نظر بگیریم. چنانچه یک الکترون ، با گشتاور مغناطیسی دائمی خود ، در یک میدان مغناطیسی قرار گیرد، انتظار می‌‌رود که اسپین آن کوانتیده فضایی باشد، یعنی گشتاور مغناطیسی اسپینی و اندازه حرکت زاویه‌ای اسپینی به سمت گیری‌های خاصی محدود خواهند بود.

بنابراین اگر میدان مغناطیسی در راستای محور z فرض شود، در این صورت مؤلفه اندازه حرکت زاویه‌ای اسپینی Lsz در جهت این میدان از رابطه Lsz = msћ حاصل خواهد شد. در این رابطه ms عدد کوانتومی ‌مغناطیسی اسپینی نامیده می‌‌شود. از آنجا که الکترون از دسته فرمیونها می‌‌باشد، بنابراین دارای اسپین نیم فرد خواهد بود، لذا عدد کوانتومی ms فقط می‌‌تواند دو مقدار ممکن 2/1+ و 2/1- را اختیار کند.
منبع:[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

[saeed666]

از اين به بعد شايد مقاله به صورت pdf هم بزارم تا خواندن و نظمش بهتر بشه و شلوغيشم كمتر

اولين مقاله پي دي اف : نظريه ريسمان به زبان ساده

[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

[saeed666]

شايد اصلا معاني دقيق فضا و زمان را ندانيم و به همين دليل گمراه شويم پس كمي راجع به آنها صحبت مي كنيم

قسمت اول
مقدمه
بررسي و شناخت پديده هاي فيزيكي و روابط بين آنها بدون توجه به مفاهيم و درك شهودي از فضا و زمان جندان مانوس به نظر نمي رسد. مفهوم و درك فضا و زمان نيز مانند ساير كميت هاي فيزيكي روندي پويا دارد و در طول تاريخ دستخوش تغييرات زايدي شده است. بويژه بعد از نسبيت مفاهيم فضا و زمان و درك بشر از آنها دچار تغيير زيادي شده است. البته در اينجا نمي خواهيم مسئله ي فضا-زمان را مورد بررسي قرار دهيم، تنها هدفمان از ارائه ي اين فصل اين است كه زمينه ي آشنايي با نگرش فلسفي و علمي نسبت به فضا و زمان فراهم گردد تا بعد ازبيان نسبيت فضا-زمان مورد بررسي قرار گيرد. همجنين اين مطالب قبل از قوانين نيوتن آورده شده است تا زمينه ي مطرح شدن ديدگاه منطقي نيوتن نسبت به فضا و زمان مطلق فراهم گردد.
فضا چيست؟
فضا (Space) واژه‌اي است كه در زمينه‌هاي متعدد و رشته‌هاي گوناگون از قبيل فلسفه، جامعه‌شناسي، معماري و شهرسازي بطور وسيع استفاده مي‌شود. ليكن تكثّر كاربرد واژه فضا به معني برداشت يكسان از اين مفهوم در تمام زمينه‌هاي فوق نيست، بلكه تعريف فضا از ديدگاه‌هاي مختلف قابل بررسي است. مطالعات نشان مي‌دهد با وجود درك مشتركي كه به نظر مي‌رسد از اين واژه وجود دارد، تقريباً توافق مطلقي در مورد تعريف فضا در مباحث علمي به چشم نمي‌خورد و اين واژه از تعدد معنايي نسبتاً بالايي برخوردار است و تعريف مشخص و جامعي وجود ندارد كه دربرگيرنده تمامي جنبه‌هاي اين مفهوم باشد. از اين رو در اين يادداشت به ذكر برخي كليات در مورد مفهوم فضا بسنده مي كنيم ‎.
فضا يك مقوله بسيار عام است. فضا تمام جهان هستي را پر مي‌كند و ما را در تمام طول زندگي احاطه كرده‌ است. فضا به محيط زيست اطراف ما احساس راحتي و امنيت مي‌بخشد كه اهميت آن در يك زندگي لذت بخش ‎از نور آفتاب و محلي براي آرامش كمتر نيست.
هركاري كه انسان انجام مي‌دهد، داراي يك جنبه فضايي نيز است، به عبارتي هر عملي كه انجام مي‌شود، احتياج به فضا دارد. دلبستگي بشر به فضا از ريشه‌هاي عميقي برخوردار است. اين دلبستگي از نياز انسان به ايجاد ارتباط با ساير انسانها كه از طريق زبان ‎هاي گوناگون صورت مي‌پذيرد، سرچشمه مي‌گيرد. همچنين بشر خود را با استفاده از فيزيولوژي و تكنولوژي، با اشياء فيزيكي وفق مي‌دهد و از اين طريق يك رابطه و تعادل پويا بين انسان و محيط (اشياء)، علاوه بر ارتباط ميان انسانها، بوجود مي‌آيد. اين اشياء بر‌ اساس يك سري روابط خاص به دروني و بيروني، دور و نزديك، منفرد و متحد، پيوسته و گسسته تقسيم شده‌اند. براي اينكه بشر بتواند به تصورات و ذهنيات خود عينيت بخشد، بايستي كه اين روابط را درك كند و آنها را در قالب يك مفهوم فضايي هماهنگ نمايد. لذا فضا بيانگر نوع ويژه‌‌اي از ايجاد ارتباط نيست، بلكه صورتي است جامع و دربرگيرنده هر نوع ايجاد ارتباط، چه ميان انسانها و چه ميان انسان و محيط.
فضا ماهيتي جيوه مانند دارد كه چون نهري سيال، تسخير و تعريف آن را مشكل مي‌نمايد. اگر قفس آن به اندازه كافي محكم نباشد، براحتي به بيرون رسوخ مي‎ كند و ناپديد مي‌شود. فضا مي‌تواند چنان نازك و وسيع به نظر آيد كه احساس وجود بعد از بين برود (براي مثال در دشتهاي وسيع، فضا كاملاً بدون بعد به نظر مي‌رسد) و يا چنان مملو از وجود سه بعدي باشد كه به هر چيزي در حيطه خود مفهومي خاص بخشد. با اينكه تعريف دقيق و مشخص فضا دشوار و حتي ناممكن است، ولي فضا قابل اندازه‌گيري است. مثلاً مي‌گوييم هنوز فضاي كافي موجود است يا اين فضا پر است. نزديكترين تعريف اين است كه فضا را خلائي در نظر بگيريم كه مي‌تواند شيء را در خود جاي دهد و يا از چيزي آكنده شود. نكته ديگري كه در مورد تعريف فضا بايد خاطرنشان كرد، اين است كه همواره بر اساس يك نسبت كه چيزي از پيش تعيين شده و ثابت نيست، ارتباطي ميان ناظر و فضا وجود دارد. بطوري‌كه موقعيت مكاني شخص، فضا را تعريف مي‌كند و فضا بنا به نقطه ديد وي به صورت‌هاي مختلف قابل ادراك مي‌باشد.
سير تحول تاريخي مفهوم فضا
فضا مفهومي است كه از ديرباز توسط بسياري از انديشمندان مورد توجه قرار گرفته و در دوره‎هاي مختلف تاريخي بر اساس رويكردهاي اجتماعي و فرهنگي رايج، به شيوه ‎هاي گوناگون تعريف شده است.
مصري‌ها و هندي‌ها با اينكه نظرات متفاوتي در مورد فضا داشتند اما در اين اعتقاد اشتراك داشتند كه هيچ مرز مشخصي بين فضاي دروني تصور (واقعيت ذهني) با فضاي بروني (واقعيت عيني) وجود ندارد. در واقع فضاي دروني و ذهني روياها، اساطير و افسانه‌ها با دنياي واقعي روزمره تركيب شده بود. آنچه بيش از هر چيز در فضاي اساطيري توجه را به خود معطوف مي‌كند، جنبه ساختي و نظام يافته فضاست، ولي اين فضاي نظام يافته مربوط به نوعي صورت اساطيري است كه برخاسته از تخيل آفريننده‌ مي‌باشد. در زبان يونانيان باستان، واژه‌اي براي فضا وجود نداشت. آنها بجاي فضا از لفظ مابين استفاده مي‌كردند. فيلسوفان يونان فضا را شيء بازتاب مي‌خواندند. پارميندز (Parmenides) وقتي كه دريافت، فضاي به اين صورت را نمي‌توان تصور كرد، آن را بدين دليل كه وجود خارجي ندارد، به عنوان حالتي ناپايدار معرفي كرد. لوسيپوس (Leucippos) نيز فضا را اگرچه از نظر جسماني وجود خارجي ندارد، ليكن حقيقي تلقي نمود. افلاطون مسئله را بيشتر از ديدگاه تيمائوس (Timaeus) بررسي كرد و از هندسه به عنوان علم الفضاء برداشت نمود، ولي آن را به ارسطو واگذاشت تا تئوري فضا (توپوز) را كامل كند. از نظر ارسطو فضا مجموعه‌اي از مكان‌هاست. او فضا را به عنوان ظرف تمام اشياء توصيف مي‌نمايد. ارسطو فضا را با ظرف قياس مي‌كند و آن را جايي خالي مي‌داند كه بايستي پيرامون آن بسته باشد تا بتواند وجود داشته باشد و در نتيجه براي آن نهايتي وجود دارد. در حقيقت براي ارسطو فضا محتواي يك ظرف بود.
لوكريتوس (Lucretius) نيز با اتكاء به نظريات ارسطو، از فضا با عنوان خلاء ياد نمود. او مي‌گويد: همه كائنات بر دو چيز مبتني است: اجرام و خلاء، كه اين اجرام در خلاء مكاني مخصوص به خود را دارا بوده و در آن در حركت‌اند. بعدها تئوري‌‎هاي مربوط به فضا بر اساس هندسه اقليدسي بيان مي‌شد، بطوري‌كه مشخصه تفكر يونانيان در مورد فضا در تفكرات اقليدس يا هندسه اقليدسي قابل مشاهده است. اقليدس با جمع آوري كليه قضاياي مربوط به هندسه در ميان مصري‌ها، بابلي‌ها و هندوها علم جديد هندسه را پايه‌گذاري نمود كه سيستمي مبتني بر انتزاع ذهني بود. فضاي اقليدسي فضايي يكسان، همگن و پيوسته بود كه در آن هيچ چاله، برآمدگي يا انحنايي وجود نداشت. فضاي اقليدسي، فضايي قابل اندازه‌گيري بود. با توجه به آنچه گفته شد، در يونان و بطور كلي در عهد باستان دو نوع تعريف براي فضا مبتني بر دو گرايش فكري قابل بررسي است:
تعريف افلاطوني كه فضا را همانند يك هستي ثابت و از بين نرفتني مي‌بيند كه هرچه بوجود آيد، داخل اين فضا جاي دارد. تعريف ارسطويي كه فضا را به عنوان Topos يا مكان بيان مي‌كند و آن را جزئي از فضاي كلي‌تر مي‌داند كه محدوده آن با محدوده حجمي كه آن را در خود جاي داده است، تطابق دارد.
تعريف افلاطون موفقيت بيشتري از تعريف ارسطو در طول تاريخ پيدا كرد و در دوره رنسانس با تعاريف نيوتن تكميل شد و به مفهوم فضاي سه‌بعدي و مطلق و متشكل از زمان و كالبدهايي كه آن را پر مي‌كنند، درآمد جيوردانو برونو (Giordano Bruno) در قرن شانزدهم با استناد به نظريه كپرنيك، نظريه‌هايي در مقابل نظريه ارسطو عنوان كرد. به عقيده او فضا از طريق آنچه در آن قرار دارد (جداره ها)، درك مي‌‎شود و به فضاي پيرامون يا فضاي مابين تبديل مي‌گردد. فضا مجموعه‌اي است از روابط ميان اشياء و ـ آن ‎گونه كه ارسطو بيان داشته است ـ حتماً نمي ‎بايست كه از همه سمت محصور و همواره نهايتي داشته باشد. در اواخر قرون وسطي و رنسانس، مجدداً مفهوم فضا بر اساس اصول اقليدسي شكل گرفت. در عالم هنر، جيوتو نقش مهمي را در تحول مفهوم فضا ايفا كرد، بطوري‌كه او با كاربرد پرسپكتيو بر مبناي فضاي اقليدسي، شيوه جديدي براي سازمان ‎دهي و ارائه فضا ايجاد كرد. با ظهور دوره رنسانس، فضاي سه‌بعدي به عنوان تابعي از پرسپكتيو خطي معرفي گرديد كه باعث تقويت برخي از مفاهيم فضايي قرون وسطي و حذف برخي ديگر شد. پيروزي اين شكل جديد از بيان فضا باعث توجه به وجود اختلاف بين جهان بصري و ميدان بصري و بدين ترتيب تمايز بين آنچه بشر از وجود آن آگاه است و آنچه مي‌بيند، شد.
در قرون هفدهم و هجدهم، تجربه‌گرايي باروك و رنسانس، مفهوم پوياتري از فضا را بوجود آورد كه بسيار پيچيده‌تر و سازماندهي آن مشكل‌تر بود. بعد از رنسانس به تدريج مفاهيم متافيزيكي فضا از مفاهيم مكاني و فيزيكي آن جدا و بيشتر به جنبه‌هاي متافيزيكي آن توجه شد، ولي برعكس در زمينه‌هاي علمي، مفهوم مكاني فضا پررنگ‌تر گشت. دكارت از تأثيرگذارترين انديشمندان قرن هفدهم، در حدفاصل بين دوران شكوفايي كليسا از يك‌سو و اعتلاي فلسفه اروپا از سويي ديگر، مي‌باشد. در نظريات او بر خصوصيت متافيزيكي فضا تأكيد شده‌است، ولي در عين حال او با تأكيد بر فيزيك و مكانيك، اصل سيستم مختصات راست‌گوشه (دكارتي) را براي قابل شناسايي كردن فاصله‌ها بكار برد كه نمودي از فرضيه مهم اقليدس درباره فضا بود. در روش دكارتي همه سطوح از ارزش يكساني برخوردارند و اشكال به عنوان قسمت‎هايي از فضاي نامتناهي مطرح مي‌شوند. تا پيش از دكارت، فضا تنها اهميت و بعد كيفي داشت و مكان اجسام به كمك اعداد بيان نمي‌شد. نقش عمده او دادن بعد كمي به فضا و مكان بود. لايب‌نيتز از طرفداران نظريه فضاي نسبي بود و اعتقاد داشت، فضا صرفاً نوعي سيستم است كه از روابط ميان چيزهاي بدون حجم و ذهني تشكيل مي‌شود. او فضا را به عنوان نظام اشياي همزيست يا نظام وجود براي تمام اشيايي كه همزمان‌اند، مي‌ديد. بر خلاف لايب ‎نيتز، نيوتن به فضايي متشكل از نقاط و زماني متشكل از لحظات باور داشت كه وجود اين فضا و زمان مستقل از اجسام و حوادثي بود كه در آنها قرار مي‌گرفتند. در اصل، او قائل به مطلق بودن فضا و زمان (نظريه فضاي مطلق) بود. به عقيده نيوتن فضا و زمان اشيايي واقعي و ظرف ‎هايي به گسترش نامتناهي هستند. درون آنها كل توالي رويدادهاي طبيعي در جهان، جايگاهي تعريف شده مي‌يابند. بدين ترتيب حركت يا سكون اشياء در واقع به وقوع مي‌پيوندد و به رابطه آنها با تغييرات ديگر اجسام مربوط نمي‌شود.
1800 سال بعد از ارسطو، كانت فضا را به عنوان جنبه‌اي از درك انساني و متمايز و مستقل از ماده، مورد توجه قرار داد. او جنبه‌هاي مطلق فضا و زمان در نظريه نيوتن را از مرحله دنياي خارجي تا ذهن انسان گسترش داد و نظريات فلسفي خود را بر اساس آنها پايه‌گذاري كرد. به عقيده كانت، فضا و زمان مسائل مفهومي و شهودي هستند كه دقيقاً در ذهن انسان و در ساختار فكري او جاي دارند و از ارگان ‎هاي ادراك محسوب مي‌شوند و نمي‌توانند قائم به ذات باشند. فضا مفهومي تجربي و حاصل تجارب بدست آمده در دنياي بيروني نيست. مي‌توانيم صرفاً فضا را از ديدگاه انسان تعريف كنيم. فراي وضعيت ذهني ما، بازنمودهاي فضا به هر شكلي كه باشد، معنايي ندارد، چون كه نه نشانگر هيچ يك از ويژگي‌ها و مقادير فضاست و نه نشاني از آنها در رابطه‌شان با يكديگر. بدين ترتيب و با اين ديدگاه آن چه ما اشياي خارجي مي‌ناميم، هيچ چيز ديگري جز نمودهاي صرف احساس‌هاي ما نيستند كه شكل‌شان فضاست.
در پايان اين يادداشت بهتر است به ديدگاه سه تن از فلاسفه معاصر درباره فضا اشاره گردد. هگل به حقيقت فضا و زمان معتقد نبود. در نظر او زمان صرفاً توهمي است كه ناشي از عدم توانايي ما در ديدن كل است. در فلسفه برگسون نيز فضا به عنوان مشخصه ماده از قطع جرياني برمي‌خيزد كه حقيقت است. برعكس زمان خصوصيت اساسي زندگي يا ذهن است. به عقيده او زمان، زمان رياضي نيست، بلكه تجمع همگن لحظات است و زمان رياضي در واقع شكلي از فضاست.
هايدگر يكي ديگر از فيلسوفان معاصر در تبيين واژه فضا (Raum,Rwm) بر اين عقيده است كه فضا به معني جايي است كه براي جاي‌گيري آماده باشد. فضا به چيزي كه يك محدوده و افق رهاست، جا مي‌دهد. اين تعريف از فضا، مي‌تواند تا حدودي با مفهوم مادي فضا، فضايي و جايي كه هنوز توسط اشياء فضايي و مكاني صورت تحقق نيافته است، منطبق باشد. با اين حال هايدگر اين جا بين بعد مادي فضا و بعد صوري فضا تمييز خلط مي‌كند. او مي‌گويد كه فضا در ذات خود همان است كه جا از براي آن (for which) ساخته شده است. اين تعريف از فضا مستلزم تصوري از فضا است كه صورت فضا پيش از اين كه تحقق يابد، وجود داشته است كه براي آن جا ساخته شود. اين تصوير از فضا صرفاً آن را انتزاعي مي‌سازد. زيرا براي آن كه براي فضا پيش از تحقق صوري آنجا بوجود آيد، بايد آن را صرفاً در ذهن انتزاع كرد.
درباره ي زمان
(0) پيش درآمد
زمان، مفهومي چنان آشنا، ملموس، بديهي، پيش پا افتاده، و عميق است كه نوشتن درباره اش جسارت زيادي را مي طلبد. فهم مفهوم زمان، و نقد كردنِ برداشت رايج از اين مفهوم، اگر به قدر كافي تداوم يابد، به تلاش براي دستيابي به نگاهي تازه و رويكردي كارآمدتر درباره ي مفاهيمي كليدي مانند مكان، تغيير، و رخداد منتهي مي شود. زمان، مفهومي چنان حاضر و نافذ است كه هر پيشنهاد جديدي براي جور ديگر ديدنِ آن به راهبردهايي رفتاري براي دگرگوني در كردار هم مي انجامد. اين پيشنهادهاي نظري، و آن توصيه هاي عملياتي، به طور خاص مهمترين جنبه هايي هستند كه به چالش طلبيدن مفهوم زمان را چنين ترسناك مي نمايند اميدوارم كه اين نوشتار، متني جسورانه باشد كه دستيابي به دركي انتقادي از مفهوم زمان را ممكن سازد، و اين كار را تا مرزهاي استنتاج راهبردهايي رفتاري براي "جور ديگر جريان يافتنِ زمان" دنبال كند. دقت و صحت آن ديدگاه و كارآيي اين رهنمودِ رفتاري، تنها زماني به درستي آشكار مي شوند كه با محك نقد آشنا شوند. زماني ريموند ويليامز رويكردهاي انديشمندان به زمان را در سه رده جاي داده بود (سويا، 1378:172-190 ). از ديد او سه نوع برداشت از زمان قابل تصور است.
نخست: برداشت بي طرف كه به زمان به عنوان متغيري خنثا و فرعي براي توضيح چيزهايي ديگر نگاه مي كند. چنين برداشتي به مدلهاي مكانيكي و علمي از زمانِ انتزاعي و رياضيگونه منتهي مي شود. مدلي كه نيوتون نخستين بنيانگذار آن محسوب مي شود. نگرش بي طرفانه با رويكردي جبرانگارانه از زمان به عنوان توجيهي براي تحليل علي رخدادها استفاده مي كند.
دوم: رويكرد تبارشناسانه، كه گويا براي نخستين بار توسط نيچه مورد استفاده واقع شده باشد. اين رويكرد، از زمان به عنوان بستري براي توضيح آن كه چرا رخدادهايي خاصي به شكلي ويژه رخ دادند، استفاده مي كند. اين زمان، بر خلاف مفهوم انتزاعي پيش گفته، پويا و سيال است و بسته به ماهيت رخداد و موضوع مورد پژوهش، انعطاف زيادي را از خود نشان مي دهد.
سوم: رويكرد خصمانه يا انتقادي: كه بر مبناي حمله بر دو نگرش پيش گفته استوار است و هدفش ويران كردن مباني نظري برداشتي از زمان است كه بديهي پنداشته مي شود. اين رويكرد به نگرشهاي تاريخ مدار و زمان گرا با ديدي انتقادي نگاه مي كند و در صحت قوانين تاريخي شك مي كند.
اميدوارم كه متن كنوني در رده ي سوم بگنجد. رهيافت من در اين متن چنين خواهد بود.
نخست، بحث را با آنچه كه در مورد زمان مي دانيم آغاز مي كنم. اين دانستن، به شواهدي "سخت" باز مي گردد كه از مجراي علوم تجربي استخراج شده و تصويري به نسبت دقيق از مفهوم زمان را به دست مي دهد. تصويري كه با وجود نقطه اتكاي مستحكمش در علوم تجربي، معمولا مورد غفلت واقع مي شود.
سپس، بر مبناي چارچوب نظري مورد علاقه ام -نظريه ي سيستم هاي پيچيده- مفهوم زمان را بازسازي مي كنم و تفسيري از چگونگي ظهور آن در سيستمها به دست مي دهم. پس از آن به بحث اصلي خويش مي پردازم. بحثي كه بر دلايل مسخ شدگي و دگرديسي مفهوم زمان در سطوح جامعه شناختي و روانشناختي تمركز دارد. در همين بخش بسياري از پيش فرضهاي مرسوم درباره ي زمان را به چالش خواهم كشيد و راهبردهايي را براي رويارويي با زمان به شكلي نو پيشنهاد خواهم كرد.
(1) زمان فيزيكي
در فيزيك، زمان با دو روش متفاوت تعريف مي شود:
الف) روش ترموديناميكي: اين روش را براي نخستين بار فيزيكداناني مانند كلوين و سلسيوس كه به مفهوم دما و تبادلات گرمايي علاقمند بودند، بنيان نهادند. اما شكل پخته و امروزين آن را در آثار انديشمنداني مانند بولتزمان مي بينيم. تعريف ترموديناميكي زمان، بر الگوهايي از رفتار مبتني است كه در سيستمهاي ساده ديده مي شود. بخش مهمي از سيستمهايي كه در پيرامون ما وجود دارند، نظامهايي ساده هستند كه از شمار زيادي از عناصر به نسبت ساده تشكيل يافته اند. عناصري كه رفتارشان تقريبا تصادفي به نظر مي رسد، اما برآيند رفتارهاي سطح خردشان بر مبناي قواعدي كلان پيش بيني پذير است. بررسي تحولات انرژيايي اين سيستمها، ستون فقرات علم ترموديناميك را تشكيل مي دهد. كل ساختمانِ علم ترموديناميك، بنايي است كه بر پايه ي چند شاه ستونِ اصلي تكيه كرده است. اين ستونها، قوانين ترموديناميك خوانده مي شوند. قوانين ياد شده، از نظر منطقي بسيار ساده و بديهي مي نمايند. مثلا قانون صفرم ترموديناميك چنين مي گويد كه اگر دو سيستمِ آ و ب از نظر حرارتي با هم در تعادل باشند، و دو سيستم ب و پ هم چنين وضعيتي داشته باشند، آنگاه دو سيستم آ و پ هم با هم در تعادل گرمايي خواهند بود. چنان كه مي بينيد، اين در واقع بياني حرارتي از اصل منطقي اين هماني است.
دومين قانون ترموديناميك، چنين مي گويد كه سيستمهاي باز به مرور زمان به سوي بي نظمي (آنتروپي) ميل مي كنند. اين بدان معناست كه متغيري ثابت و عام به نام زمان بر رفتار چنين سيستمهايي حاكم است. با يك مثال ساده مي توان رابطه ي زمان و آنتروپي را نشان داد فرض كنيد در يك اتاق، شيشه اي عطر داشته باشيم و درِ آن را گشوده باشيم. در چنين وضعيتي تراكم مولكولهاي عطر در يك نقطه ي خاص از اتاق -درون شيشه- نشانگر وجود شكلي از نظم است. اتاقي كه در آن مولكولهاي عطر در كنار هم و مولكولهاي هوا در كنار هم قرار گرفته اند، اتاقي منظم است و محتواي اطلاعاتي اش از اتاقي كه مولكولهاي ياد شده به طور نامنظم و درهم برهم قرار گرفته باشند، بيشتر است. قانون دوم ترموديناميك به ما مي گويد كه سيستمي باز -مانند شيشه ي عطرِ داراي درِ گشوده- در گذر زمان از حالت منظم اوليه به سوي وضعيت نامنظم دومي پيش خواهد رفت. آنچه كه در اين ميان افزايش مي يابد، بي نظمي اتاق است كه در ترموديناميك با عنوان آنتروپي شناخته مي شود.
ب) روش تاريخ مدارانه: اين روش زمان را بر مبناي سيستمهاي پيچيده اي تعريف مي كند كه امكان انباشت اطلاعات و تجربيات را در خود دارند. در اين سيستمها، گذر زمان به كاهش يافتنِ بي نظمي و افزايش نظم منتهي مي شود. مثلا وقتي به بدن مجروح يك انسانِ يا بذر يك گياه نگاه مي كنيم، مي بينيم كه با مرور زمان مقدار نظم دروني اين سيستمها زياد مي شود. فرد زخمي بهبود مي يابد و بذر به گياه تبديل مي شود. به اين ترتيب به نظر مي رسد تعريف تاريخ مدارانه از زمان، با تعريف ترموديناميكي آن در تضاد باشد.
چنان كه مي دانيم، مهمترين ويژگي حاكم بر قوانين علوم تجربي مانند فيزيك، ناوردايي يا تقارن است. تقارن بدان معناست كه قوانين ياد شده در تمام شرايط قابل تصور صدق مي كنند. اين بدان معناست كه قوانين مزبور بيانگر ماهيت موضوع پژوهش و شيوه ي رفتار آن هستند و به شرايط پيراموني آن وابسته نمي باشند.
كل قوانين فيزيك، نسبت به همه ي شرايط ناوردا هستند. تنها متغيري كه اين تقارن در هم مي شكند، زمان است و منشا اين نقض شدنِ تقارن، قانون دوم ترموديناميك است. محور زمان، تنها شاخص فيزيكي است كه جهت دارد و در مسير مشخصي جريان مي يابد و بسته به اين جهت، رفتار سيستمها دگرگون مي شود.
براي درك دقيقتر اين مفهوم اشاره به مثالي روشنگر است. قانوني مثل F=Ma را در نظر بگيريد. اين قانون بيان مي كند كه شاخصي مثل نيرو، با دو شاخص ديگر (شتاب و جرم) رابطه دارد. اين معادله نسبت به محورهاي مكان ناورداست. يعني اگر به جسمي در جهتي نيرو وارد كنيم، شتاب آن بسته به جرمش -و نه چيزي ديگر- تعيين مي شود. اگر به همان جسم در جهت معكوس نيرو وارد كنيم، بار ديگر تنها جرم آن است كه شتابش را تعيين مي كند. جهت اعمال نيرو و مكانِ ظهور چنين پديده اي در صحت اين معادله تاثيري ندارد. مكان زمينه اي خنثاست كه قانون ياد شده همواره در آن صدق مي كند. مهم نيست شما در چه جهتي بر جسم نيرو وارد كنيد و كجا اين كار را انجام دهيد، قانون ياد شده در كل كائنات و در تمام جهتهاي قابل تصور براي اعمال نيرو، مصداق دارد.
اما قانون دوم ترموديناميك چنين وضعيتي ندارد. اين قانون نسبت به محور زمان ناوردا نيست. اگر سيستم بر محور زمان "پيش برود" يعني از گذشته به آينده حركت كند، قانون دوم ترموديناميك صدق مي كند، و اگر جهتي معكوس براي آن فرض شود، اعتبار اين قانون از بين مي رود. سيستمهاي باز تنها در شرايطي كه زمان در جهت خاصي حركت كند، آنتروپي خود را افزايش مي دهند.
از اين روست كه زمان در معادلات فيزيكي به صورت متغيري مستقل وارد مي شود و به صورت شاخصي عام عمل مي كند كه "جهت و ترتيب" رخدادها را نشان مي دهد.
مفهوم فيزيكي زمان دو مشكل اساسي دارد :
الف: تعريف ترموديناميكي و تاريخ مدار از زمان به ظاهر با هم در تعارض هستند. بنابراين تعريف يگانه و فراگيري از زمان وجود ندارد. گويي زمان در سيستمهاي بازِ ساده و پيچيده به دو شكل متفاوت تعريف شود.
ب: توضيح اين كه چرا زمان -به عنوان متغيري عام- اينطور يك طرفه عمل مي كند و تنها در جهت خاصي جريان دارد، دشوار است. به بيان ديگر، "پيكان زمان" و حركت دايمي و ثابتش از گذشته به آينده امري است كه نياز به توضيح و تبيين دارد. تلاشهاي زيادي براي آشتي دادنِ دو تعريف ترموديناميك و تاريخ مدار از زمان صورت گرفته است. يكي از جالبترينِ اين تلاشها، به پيشنهاد ديويد ليزر مربوط مي شود. وي معتقد است كه مفهوم اطلاعات -مبناي اصلي تعريف مفهوم آنتروپي- در سطوح خرد و ميكروسكپي قابل تعريف نيست. به عبارت ديگر، در سطح ميكروسكپي، محور زمان متقارن است و تمايزي ميان حركت از گذشته به آينده و از آينده به گذشته وجود ندارد. او از اصل عدم قطعيت هايزنبرگ، براي تاييد حرف خود استفاده مي كند. اين اصل اعلام مي كند كه تعداد حالات قابل تصور براي يك سيستم فيزيكي متناهي است، و بنابراين توصيف آن با مقداري متناهي از اطلاعات ممكن است. اين بدان معناست كه اطلاعات در سطح ميكروسكپي حدي مشخص دارند و نامتناهي نمي باشند. اين اصل در مورد تمام زيرسيستم هاي كيهان صادق است. اصل عدم قطعيت هايزنبرگ را مي توان به خودِ كيهان هم تعميم داد. كيهان، با زيرسيستمهايش در يك مورد تفاوت دارد و آن هم بيكران بودنش است. اگر اصل تقارن محض انشتين را بپذيريم، يعني قبول كنيم كه اثرات تصادفي هم در كيهان توزيعي متقارن دارند، به اين نتيجه مي رسيم كه اطلاعات سطح ميكروسكپي، اگر در سطح كيهان -يعني كليت عالم- نگريسته شوند، عينيت ندارند. چرا كه در سطوح خرد، مي توان هماننديهايي اطلاعاتي را در ميان سيستمهايي تشخيص داد كه در سطح كلان متفاوتند يعني از محتواهاي اطلاعاتي متمايزي برخوردارند پيشنهاد ليزر به طور خلاصه آن است كه محور زمان را در سطوح ميكروسكپي متقارن فرض كنيم. در چنين شرايطي، پيش فرضِ كيهان شناساني مانند هويل و نارليكار كه اعتقاد دارند جهان از حالت عدم تعادل ترموديناميكي اوليه (مهبانگ) زاده شده و به سوي چنين تعادلي (مرگ حرارتي) حركت مي كند، قطعيت خود را از دست مي دهد. از ديد ليزر، چنين تصوري از تكامل عالم، در پيش فرضهايي قديمي تر ريشه دارد. اين پيش فرض آن است كه جهان يك سيستم ديناميك بسته است و بنابراين حركتي كه در آن مشاهده مي شود، با قانون دوم ترموديناميك تبيين مي شود. از ديد ليزر، با توجه به نقض جهت دار بودنِ زمان در سطح ميكروسكپي، اين حالت كه جهان از وضعيتي نامتعادل به سوي تعادل پيش رود، همانقدر محتمل است كه وضعيت برعكسِ آن. در واقع ليزر از اين مدل اخير دفاع مي كند و معتقد است نقطه ي شروع عالم وضعيتي نزديك به تعادل ترموديناميكي بوده و در گذر زمان كيهان از اين تعادل دور مي شود مشكل دوم، يعني جهت مند بودنِ زمان، به اشكال متفاوت تبيين شده است. فيزيكداناني مانند اميل بورل اعتقاد داشتند كه بسته نبودنِ سيستمهاي فيزيكي، به معناي آن است كه هيچ سيستمي از تاثير عناصر تصادفي و كاتوره اي محيط خود در امان نيست. در نتيجه ي اثر اين عوامل، اطلاعات سطحِ خُرد هنگام سازمان دادن نظمهاي سطح كلان به طور منظم تلف مي شوند و اين همان چيزي است كه اصل آنتروپيك و جهت دار شدنِ زمان را نتيجه مي دهد. برخي ديگر از انديشمندان -مانند مك ناگارت- اصولا جهتمند بودنِ زمان را نفي كرده اند تاكيد مك ناگارت بر مفهومي از زمان است كه بر چيده شدن رخدادها در كنار هم -به صورت تواليهايي از قبل و بعد- دلالت دارد. در اين تعريف -كه خصلتي نيوتوني هم دارد،- زمان "چيزي" است مانند مكان، كه همچون ظرفي رخدادها را در بر مي گيرد. نقطه اي به نام اكنون بر اين محور وجود دارد كه رخدادهاي قبل و بعدِ آن به گذشته و آينده منسوب مي شوند و جايگيري شان نسبت به هم به آنها -و به محور زمان- معنا مي بخشد. مك ناگارت معتقد است كه دو بيان از اين محور زماني وجود دارد نخست: "سري آ" كه بر چيده شدن رخدادها نسبت به مرجعي به نام اكنون مبتني است. سري آ در صورتي معنا دارد كه بتواند بر مبناي صفاتي اصيل و غير انضمامي رخدادها را نسبت به هم مرتب كند.
دوم: "سري ب" كه نظم رخدادها را بر مبناي رابطه ي قبل و بعدشان با يكديگر مي سنجد و مرجع اكنون را ناديده مي گيرد. استدلال او براي رد مفهوم خطي زمان اين چنين است:
الف) زمان وجود دارد اگر و فقط اگر سري ب وجود داشته باشد. يعني زمينه اي از رخدادها و تحولات وجود داشته باشند كه با يكديگر قابل مقايسه باشند.
ب) اين امر تنها زماني امكان پذير است كه چيزي به نام تغيير وجود داشته باشد. يعني چيزي ميان رخدادهاي مربوط به زمانهاي مختلف تمايز گذارد. (هرچند برخي از نويسندگان مانند شوميكر تصور جهاني فاقد تغيير ولي واجد زمان را ممكن دانسته اند.)
پ) تغيير تنها زماني ممكن خواهد بود كه نوعي سري آ وجود داشته باشد. يعني وجود زمينه اي از رخدادهاي مشابه كه نسبت به هم قبل و بعد داشته باشند ولي مرجعي بيروني براي چيده شدنشان وجود نداشته باشد، بر تفاوت ميانشان -يعني حضور تغيير- دلالت نمي كند.
ت) رخدادهاي درون سري آ تنها به يكي از مفاهيم گذشته، حال، يا آينده متصل مي شوند. اتصال آنها به بيش از يكي از اين مفاهيم، به تناقض منتهي مي شود.
ث) در نتيجه، اعتبار محور زمان و مرجعِ اكنون -كه سري آ را مي ساخت- تنها به زنجيره اي از روابط مفهومي وابسته است كه هيچ يك اعتبار كامل ندارند. يعني در هر برش مشاهداتي، هر رخداد تنها يكي از سه وضعيت ياد شده را به خود مي پذيرد. از اينجا بر مي آيد كه سه مفهوم حال، گذشته و آينده خصلتي انضمامي دارند و بنابراين نمي توانند شالوده ي استواري را براي سري آ فراهم كنند .
زمانِ زيست شناختي
سيستم زنده، نظامي است كه در زمان و مكان امتداد دارد. در نتيجه براي تنظيم رفتارهاي خويش و سازگار شدن با محيط، نياز به آن دارد تا هر دوي اين زمينه ها را بشناسد -يا خلق كند- و برمبناي آن كاركرد غايي خويش -يعني بقا- را برآورده سازد. سيستمهاي جانوري پيچيده به كمك حس بينايي و شنوايي مكان را درك مي كنند. مكان، به شكلي گسترده، بر مبناي رخدادهايي نوپديد و بديع كه در اطراف موجود ظهور مي كند، شناسايي و درك مي شود. زمان، بر عكس به شكلي دروني ادراك مي شود. سيستم زنده براي فهم زمان بيش از محركهاي بيروني و تحولات محيطي به دگرگونيهاي دروني و متغيرهاي داخلي خويش وابسته است دستگاه تشخيص زمان در تمام جانداران از ساختار شيميايي كمابيش يكساني پيروي مي كند. مبناي تمام اين دستگاه ها، چرخه هايي بيوشيميايي است كه مي توانند به صورت متناوب و پياپي تكرار شوند و هر چرخه ي تكرارشان زماني مشخص دوام مي يابد. به اين ترتيب، جانداران در سطح بيوشيميايي به ساعتي دروني مجهز هستند كه بر مبناي كنش و واكنشهاي شيميايي و با چرخ دنده هايي مولكولي تيك تاك مي كند . در جانورانِ داراي دستگاه عصبي پيچيده، اين دستگاه بسيار تكامل يافته است و Zaitgieber به آلماني يعني "زمان سنج" ناميده مي شود. در بندپايان، بخشي از عقده ي سري اين وظيفه را بر عهده دارد و در مهره داران خونسرد -ماهيان، دوزيستان و خزندگان- غده ي صنوبري اين كار را انجام مي دهد. در انسان، مركز درك زمان هسته ي كوچكي به نام هسته ي بالاي چليپايي (SCN ) است كه در هيپوتالاموس، درست در بالاي محل برخورد دو عصب بنيايي قرار گرفته است. اين هسته تنها از دو هزار نورون تشكيل يافته است. نورونهاي مورد نظر، با چرخه هاي شيميايي بسته اي، به طور منظم پيامهايي الكتريكي و تكرار شونده را توليد مي كنند. اين پيامها در شبكه ي پيچيده ي نورونهاي اين هسته تشديد مي شود و با فواصل زماني ثابتي پيامي عصبي را به ساير ساختارهاي مغزي گسيل مي دارد. به اين ترتيب هسته ي بالاي چليپايي با سرعت ثابتي تيك تاك مي كند و زمان دروني مغز را ثبت مي نمايد.
ساعت دروني به طور دايمي به كمك محركهاي نوري كه از چشمها وارد مي شوند، خود را تنظيم مي كند. به عنوان مثال، شبانه روزِ ساعت دروني، از شبانه روزِ نجومي و بيروني طولاني تر است. اگر عده اي از مردم در محيطي مانند قعر يك غار كه فاقد هر نوع محرك نشانگر زمان است، براي مدتي بمانند، طول شبانه روزشان اندكي افزايش مي يابد و در حوالي بيست و پنج ساعت تثبيت مي شود. رفتارهاي اين آزمودني ها، بر مبناي چرخه هايي 25 ساعته تنظيم مي شود و خورد و خوابشان با چنين تناوبي سازمان مي يابد. با اين تفاصيل مغزي كه روزهايي بيست و پنج ساعته را در درون خود توليد مي كند، بايد در جهانِ واقعي مرتبا خود را تصحيح كند. اين كار به كمك بازخوردهايي كه از دستگاه بينايي حاصل مي شود، انجام مي گيرد.
جانوران بر مبناي اين ساعت دروني، چرخه هاي زيستي خود را تنظيم مي كنند. اين چرخه ها عبارتند از دوره هاي روزانه -مثل خواب و بيداري-، ماهانه -مثل دوره ي تخمك گذاري- و ساليانه - مثل زمستان خوابي. اين چرخه ها هم به كمك محركهايي مانند نسبت زمان روز به شب و تغييرات دماي هوا تصحيح مي شود. اين چرخه هاي برونزاد، چنان كه مي دانيم، خود از رخدادهايي تكراري در ابعاد كيهاني ناشي مي شوند. به اين ترتيب رشته اي از رخدادهاي تكراري درونزاد -شليكهاي عصبي در SCN و برونزاد (گردش زمين به دور خورشيد و ماه به دور زمين) پديده ي زمان را در جانداران خلق مي كنند.
در پستانداران، هسته ي بالاي چليپايي از سمت پشت به مغز مياني و ساير هسته هاي هيپوتالاموسي مرتبط مي شوند و آكسون هايشان را از جلو به سپتوم مي فرستند. كاركردهاي عمده اي كه با اين هسته در ارتباطند عبارتند از: تنظيم چرخه هاي خواب و بيداري، تنظيم دماي بدن در ساعات متفاوت شبانه روز و تنظيم دوره هاي فعاليت و استراحت. طول دو چرخه ي اول 24 ساعت، و طول چرخه ي سوم 90 دقيقه است. ساعت دروني دوره هاي زماني را تنظيم مي كند، اما دوام كاركردهاي زيستي را تعيين نمي كند. اين بدان معناست كه اگر هسته ي بالاي چليپايي موشي را تخريب كنيم، چرخه هاي خوب و بيداري اش نظم خود را از دست خواهد داد، اما كل زماني كه در شبانه روز مي خوابد تغييري نخواهد كرد. ساعت دروني ساختار بسيار مقاومي است و كاركردش به راحتي در برابر محركهايي مانند سرما، داروهاي عصبي، اختلالات هورموني و شوك هيپوكسيك مختل نمي شود (Haken & Koepchen,1991). كاركرد ساعت دروني به طور مستقيم به عملكرد ژنها وابسته است. در مگس سركه و ساير حشرات ژني به نام Per ايجاد چرخه هاي پروتئيني ساعت دروني را بر عهده دارد. در كپك نوروسپورا ژني به نام Frq اين نقش را ايفا مي كند. در پستانداران عملكرد اين سيستم به يك ژن منفرد وابسته نيست، اما جهش يافته هايي مانند Clock در موش و Tau در همستر شناسايي شده اند كه چرخه هاي روزانه اي بلندتر يا كوتاهتر از ميزان معمول دارند .
به اين ترتيب، مي بينيم كه زمان در نظامهاي زيست شناختي، در واقع شيوه اي از مديريت روندهاي دروني سيستم است كه به كمك معيار گرفتنِ رشته اي از رخدادهاي تكراري و يكنواخت حاصل مي شود. بدن جاندار، به كمك رديابي يا توليد كردنِ اين رخدادهاي تكراري، مبنايي براي پردازش اطلاعات به دست مي آورد و هماهنگي ميان رفتارهاي دروني خويش و رخدادهاي محيط بيروني را ممكن مي سازد. در پردازنده ي بسيار پيچيده اي مانند مغز انسان، زمان كاركردي فراتر از تضمين سازگاري با محيط را بر عهده مي گيرد. در چنين مغزهايي، حجم كلي پردازش اطلاعات چنان زياد و شمار كاركردهاي درون سيستم به قدري بالاست كه زمان، به عنوان ابزاري كليدي براي هماهنگ كردن ساز و كارهاي دروني سيستم نيز مركزيت مي يابد. به اين ترتيب، بدنِ جانداري كه در نخستين روزهاي پيدايش حيات، زمان را بر مبناي چرخه هاي برونزاد و دگرگونيهاي تكراري محيطي مي فهميد و از آن براي تطبيق يافتن با دگرگونيهاي خارج از مرزهاي سيستم خود بهره مي برد، ناچار شد براي دستيابي به انسجام رفتاري و اتحاد عملكردي، دستگاهي درونزاد براي ترشح زمان ابداع كند و از آن به عنوان نقطه ي مرجعي براي سازگار كردن زيرسيستمهاي خويش با هم استفاده كند. اين ماشين دروني ساختِ زمان، همان مركزي بود كه در جريان تكامل مهره داران به هسته ي صنوبري خزندگان و دوزيستان و هسته ي بالاي چليايي در پستانداران منتهي شد. به اين شكل زماني كه بيشتر بر متغيرهاي بيروني متكي بود و سازگاري سيستم با محيط را تضمين مي كرد، به نظامي خودسازمانده و خودمختار تبديل شد كه وظيفه اش هماهنگ كردن رفتار زيرسيستم هاي گوناگون در سيستم اصلي بود. اهميت اين كاركرد جديد را مي توان با بررسي چند شاهد عصب شناختي درك كرد.
به عنوان مثال، به زيرسيستمهاي حسي گوناگون مغز آدمي توجه كنيد. مجاري ورود اطلاعات در جانداري مانند انسان به قدري تخصص يافته و پيچيده شده اند كه هريك تنها جنبه اي خاص و ويژه از دگرگونيهاي محيط بيروني را رديابي مي كنند و به آن توجه نشان مي دهند. به عنوان مثال، سيستم مغز بويايي كه از پياز بويايي آغاز مي شود و تا سپتوم و مراكز درك بويايي در بخشهاي پيشين مغز گسترش مي يابد، تنها به پردازش اطلاعات بويايي توجه دارد. سيستم حسي بينايي كه مسيري از شبكيه تا قشر پس سري را در بر مي گيرد، تنها به محركهاي نوري كار دارد و مركز شنوايي هم تنها امواج و ارتعاشات هوا را ثبت و تحليل مي كند. آنچه كه ما به عنوان پديده ها و چيزها در جهان خارج تشخيص مي دهيم، در واقع محصولي ساختگي است كه از برهم افتادن اين ادراكات حسي گوناگون نتيجه مي شود. يعني به عنوان مثال وقتي ما يك دانه ي گيلاس را در دست مي گيريم، از راهِ تركيب كردن محركهاي نوري (رنگ و شكل گيلاس)، پساوايي (نرمي و بافتار خاص آن) و...، پديده اي به نام گيلاس را استنتاج مي كنيم. تركيب شدنِ حواسي متمايز در قالب يك پديده ي داراي استمرار، تنها زماني ممكن مي شود كه محوري زماني جايگيري آن پديده نسبت به پديدارهاي زمينه اش را تعيين كند و دگرگوني هاي آن پديدار را هم به عنوان "تحولاتِ آن چيز در زمان" تفسير نمايد.
اين كار، با درك زمان مندِ محركهاي حسي ممكن مي شود. نسبت دادنِ يك بو، صدا، شكل، و بافتار به چيزي كه در نقطه ي خاصي از مختصات زماني/مكاني قرار گرفته است، نخستين گام براي تجزيه كردن مِهرَوند (هستي بيروني) و بيرون آوردنِ پديدارها از دل آن است. زمان، شرط لازم براي شكستن پديده هاست. اما دستگاه عصبي ما، از جنبه اي ديگر نيز زمان مند عمل مي كند.
دستگاه عصبي، اگر از زاويه اي كاركردگرايانه نگريسته شود، نظامي براي پردازش اطلاعات است كه رابطه ي ميان ورودي هاي حسي و خروجي هاي حركتي را برقرار مي سازد. اين رابطه، در واقع شبكه اي بغرنج از پاسخ به محركهاي متداخل را رقم مي زند كه ظهور "من" در زمينه ي "جهان" را ممكن مي سازد. واكنش نشان دادنِ اين سيستم، فرآيندي است زمان گير. يعني از لحظه ي ورود محرك به سيستم حسي تا مقطعِ ظهور واكنش در سيستم حركتي، وقفه اي وجود دارد كه عصب شناسان آن را زمان واكنش يا RT مي نامند. اين وقفه به متغيري به نام "توانمندي مركزي زمان" يا TCA بستگي دارد كه محدوديتهاي سرعتِ عبور پيام و پردازش اطلاعات در دستگاه عصبي را نشان مي دهد. اين وقفه در حسهاي گوناگون مقادير متفاوتي دارد. مثلا در دستگاه بينايي صد هزارم ثانيه است كه بسيار از RT در سيستم شنوايي (يك هزارم ثانيه) بيشتر است. همين تفاوت در سرعت پردازش اطلاعات است كه خطرِ ناهمزمان درك شدنِ چيزهاي منفرد را پيش مي آورد. تفاوت در RT هاي گوناگون براي رخدادهايي كه نزديك به ما هستند، چشمگير نيست. براي رخدادهايي كه در فاصله اي كمتر از ده متري ما رخ مي دهند، تفاوت سرعت پردازش در اين دو سيستم -و تفاوت سرعت انتشار محرك در محيط- به قدري اندك است كه رخدادها به صورت يكپارچه و همزمان درك مي شوند. اين فاصله در هر جانوري اندازه اي دارد، و با عنوان "افق همزماني" شهرت دارد. براي رخدادهايي كه فراتر از اين افق قرار گرفته اند، دخالت مستقيم نظام زمان سازِ عصبي لازم است، تا پديدار يكتا و يگانه فهميده شود. اگر اين سيستم در مسير تكامل پديد نمي آمد، ما از پديدارهايي كه فراتر از افق همزماني ما قرار دارند، دركي شبيه به رعد و برق پيدا مي كرديم. يعني نخست يكي از محركهاي مربوط به آن مثلا نور را ( به دليل سرعت بيشترِ انتشار نور در محيط) ابتدا درك مي كرديم و بعد محركهاي ديگرش (مثلا صدا) را مي فهميديم.
از بررسي مفهوم زمان واكنش، چند نكته آشكار مي شود.
نخست آن كه دستگاه عصبي ما اصولا همپاي دگرگونيهاي محيطي واكنش نشان مي دهد، ولي اين دگرگونيها و آن واكنشها را ديرتر از زمان واقعي شان مي فهمد. اين بدان معناست كه سيستم زنده همواره در دل تحولات محيطي شناور است و از نوسانات محيطي تاثير مي پذيرد، اما وقفه اي كه از پردازش اين نوسانات نتيجه مي شود، همواره او را ديرتر از زمان واقعي نگه مي دارد. به بيان ساده تر، مغز ما همواره تصاويري را از جهان خارج درك مي كند كه به ده تا صد هزارم ثانيه پيشتر از اكنونِ واقعي تعلق داشته اند. يعني به دلايل عصب شناختي، ما همواره از زمان عقب هستيم.
دومين نكته آن كه پيوستگي زمان، و تداوم رخدادها، از دل روندهاي پردازشي دستگاه عصبي زاده مي شوند. اين امر نياز به توضيحي بيشتر دارد.
دستگاه عصبي از واحدهايي كاركردي به نام نورون تشكيل يافته است كه به طور گسسته عمل مي كنند. يعني بر اثر تحريك پيامي الكتريكي را به طور گسسته مخابره مي كنند. به اين ترتيب، ما انتظار داريم تصويرهايي كه از اين پيامهاي گسسته نتيجه مي شود، گسسته باشد. به عبارت ديگر، منطقي مي نمايد كه دستگاه بينايي، تصويري از جهان به دست دهد كه مانند عكاسي استروبوسكوپي، مقطعهايي گسسته و بريده بريده از تغييرات محيطي را بازنمايي كند. اما تجربه ي دروني همه ي ما نشان مي دهد كه دركمان از هستي امري پيوسته و سيال است و گسستگي در آن راه ندارد. اما اين پيوستگي چطور پديد مي آيد؟
در واقع، محركهاي حسي وروديهايي از جنس شليك عصبي هستند كه نوسانات منظم و ساختاريافته ي عادي شبكه ي عصبي را متحول مي كنند. پردازش عصبي، مي تواند به صورت پيچيده تر شدنِ الگوي نوسانات يك شبكه ي منسجم، زير تاثير ورودي هايي كه به زبان همان نوسانات ترجمه شده اند، فهميده شود.
سرعت نوسانات عادي شبكه ي عصبي در شرايطي كه محرك بيروني در كار نباشد -مثلا در وضعيت كما يا خواب- آستانه اي در حدود 30-50 هزارم ثانيه دارد. اين بدان معناست كه نوسانات معمولِ شبكه ي عصبي از كوانتوم هاي زماني اي در اين حدود برخوردار است. با توجه به اين كه سرعت شليك هر نورون 1-5 هزارم ثانيه است، كوانتوم هاي ثبت و مخابره ي محركهاي حسي، از واحدهاي زماني لازم براي پردازش آنها بسيار كمتر است. در نتيجه، گسستگي سطح نوروني در نوسانات سطح شبكه اي محو مي شود و جهان پيوسته درك مي گردد (Haken,1991). .
از ديد سيستمي، بدن جانداران، مانند هر سيستم پيچيده ي خودسازمانده و خودزاينده ي ديگري، همواره زير فشار محركهاي كاتوره اي و آشوب گونه ي محيط بيروني است. سيستم پيچيده، بايد براي مديريت روابط دروني خويش، از محورها و مرجعهايي زماني/مكاني بهره برد، و اين نياز به سازگاري دروني است كه ابداع زمان را ضروري مي سازد چنان كه گفتيم، سيستم پيچيده همواره كمي از اكنون عقب تر است. از ديد ناظر فرضي اي كه فراتر از دغدغه ي چگونه پردازش كردنِ اطلاعات، هستي را همواره در اكنونِ آن مي نگرد، پردازش اطلاعاتي كه درك جهان در اكنون را ممكن مي سازد، فرآيندي وقت گير است كه پايان يافتنش به گذرِ هستي از مقطعِ اكنون منتهي مي شود. از ديد سيستم، اين وقفه اي كه ميان ورود محركها و صدور پاسخ وجود دارد، همان اكنون است. سيستم، زمان را در اكنوني انتزاعي درك مي كند كه از مفصل بندي يك گذشته ي قطعي (وروديهاي حسي) و آينده اي نامعلوم (دامنه اي از خروجي هاي رفتاري ممكن) ساخته مي شود. اين وقفه، و اين شكافي كه بين گذشته و آينده پديد مي آيد، در واقع محصول پردازش اطلاعات در سيستم است. هستي، همواره در اكنوني صريح و بي پروا قرار دارد. اين سيستم است كه در وقفه ي ياد شده، محروميت از اين اكنونِ خالص را با اختراع "اكنونِ" مصنوعي و تازه اي در شكاف ميان گذشته و آينده جبران مي كند. وقفه ي ياد شده، گرانيگاهي است كه ابهام و تقارن در آن با هم جمع مي آيند. سيستم، در اين وقفه يك تصوير منحصر به فرد از هستي را به دست مي آورد و به اين ترتيب تقارن ميان بيشمار تصويرِ ممكن از محيط خويش را در هم مي شكند تا يكي از اين تصويرها را بر بقيه ترجيح دهد. در همين وقفه، سيستم در مورد واكنش رفتاري خويش نيز تصميم گيري مي كند. به اين ترتيب تقارني رفتاري نيز مي شكند و سيستم از ميان بيشمار واكنش رفتاري ممكنِ پيشارويش، يك كردار را برمي گزيند و اين همان است كه به وقفه ي ياد شده پايان مي دهد و تبديل دايمي آينده ي مبهم به گذشته ي قطعي را ممكن مي كند.
آينده به اين دليل مبهم و نامطمئن است كه در كرانه ي وقفه ي ياد شده زاييده مي شود. وقفه اي كه ماهيتش، تقارن در بازنمايي (ابهام شناختي) و تقارن در نوع واكنش (تقارن رفتاري) است. به اين دليل است كه آينده ماهيتي مبهم و "متقارن" دارد. آينده دامنه اي از امكانات است كه همگي محتمل و غيرقطعي هستند.
سيستم در همين وقفه بايد اين تقارن را بشكند و تكليف خود را با محيط روشن كند. سيستم به تصويري صريح و يكتا از محيط نياز دارد تا واكنشي مشخص و قاطع را توجيه كند. از اين رو سيستم به طور دايم بر ابهام ياد شده غلبه مي كند و تقارنهاي دوگانه ي ياد شده را از ميان مي برد. به اين ترتيب، سيستم با چيرگي دايم بر وقفه ي ياد شده، به طور مستمر از بازنمايي خويش از جهانِ پيرامونش، و الگوي رفتاري خويش، رفع ابهام مي كند. اين رفع ابهام همان است كه آينده را به گذشته تبديل مي كند. اما وقفه ي مورد نظر همچنان بر جاي خود باقي است. چرا كه سيستم همچنان از اكنونِ بيروني اش عقب مانده است و ناچار است كل اين چرخه ي آفرينش گذشته را بار ديگر تكرار كند. چرخه اي كه تقارن و ابهام را دستمايه ي خلق اطلاعات و معنا قرار مي دهد. چرخه اي كه آينده ي بي محتوا و نامشخص و مه آلود را به خاطراتي مشخص و غني از اطلاعات و تاريخچه هايي تثبيت شده فرو مي كاهد. به تعبيري، سيستمِ خالقِ زمان، ماشيني است كه در جريان كشمكش خويش با محيط، تاريخ ترشح مي كند.

ادامه دارد


منبع : چند منبع مختلف و مهم ترين آن ها هوپا

[saeed666]

قسمت دوم
وقفه ي ميان گذشته و آينده، در واقع وقفه ي ميان اكنونِ سيستم و اكنون محيط هم هست. اين وقفه، به فاصله ي قطعي از غيرقطعي و آشكار از پنهان نيز دلالت دارد. سيستم در اين وقفه ارزشمندترين دستاورد پيچيدگي خويش، و خطرناك ترين پيامد آن را به طور همزمان تجربه مي كند. سيستم در اين وقفه امكان انتخاب پيدا مي كند. يعني مي تواند از ميان چندين گزينه ي معنايي (كه از تقارن در بازنمايي هاي شناختي جهان ناشي مي شود) و رفتاري (كه محصولِ عدم قطعيت در رفتار آينده ي سيستم است)، يكي را بر گزيند. به اين ترتيب سيستم در اين وقفه خودمختار است. خودمختاري سيستم در اين وقفه، نشانگر حضورعدم قطعيتي در رفتار وي است، كه تنها توسط متغيرهاي دروني اش رفع ابهام مي شود. سيستمي كه مقيم اين وقفه است، مي تواند رفتار خويش را خود تعيين كند، و از ميان دامنه اي از برداشتها و كردارهاي ممكن، يك تفسير يگانه از جهان و يك پاسخ رفتاري يكتا را برگزيند. اين همان آزادي است. سيستمها در وقفه اي كه ميان گذشته و آينده مي اندازند، از جبر محيط فاصله مي گيرند. اكنونِ پايدار و سمج حاكم بر محيط، همان چيزي است كه جبر و قطعيتِ نهفته در نظم، يا رفتار كاتوره اي و آشوبگونه ي تنيده در بي نظمي محيط را هم پشتيباني مي كند. سيستم با فاصله گرفتن از اين اكنون و زايش اكنوني خودساخته در وقفه ي ياد شده، تركيبي نو از اين جبر و آن آشوب را ايجاد مي كند. سيستم در اين مجالِ كوتاه، امكان تجربه ي گوشه اي از آشوب (تقارن در بازنمايي و رفتار) و نظم دادن به آن را از راه انتخاب به دست مي آورد. به اين ترتيب، سيستم ها در اكنون خودساخته شان انتخاب مي كنند. وقفه، جايي است كه در آن آزادي زاده مي شود. آزادي، تنها محصول وقفه نيست. لمس تقارن و ابهام، پيامدي ديگر هم دارد، و آن ناامني است. سيستمهايي كه با عدم قطعيت در اين وقفه روبرو هستند، امنيتِ ناشي از جبرِ محيط را از دست مي دهند و به سوداي بازيافت همين امنيت -البته به شكل نوين و درونزادش- به طور مرتب اين تقارن را مي شكنند.
به اين ترتيب، وقفه ي اكنون، آزادي و ناامني را به يك اندازه توليد مي كند. سيستمها براي برخورداري از يكي و چيرگي بر ديگري، ساز و كارهاي گوناگوني ابداع كرده اند كه پرداختن به آنها رساله اي مستقل را در قلمرو نظريه ي سيستمهاي پيچيده مي طلبد.
زمان اسطوره‌اي و زمان مدرن
سولماز نراقى :حتي اگر مفهوم زمان يك مفهوم صرفا ذهني باشد، يا اگر ماهيت محاسبه و سنجش آن در اقوام مختلف براساس بينش دايره اي وار يا خطي آنان از جهان، متفاوت و متغير باشد، آنچه كه انكارناپذير است واقعيت جاري و بيروني پديده ها است كه اين مرز، با دو نوع حركت در زمان و مكان پشت سر مي گذارند تا ما سرانجام جوهره اين تحول را در قالب تاريخ نقد كنيم.
دكتر «محمد ضيمران» در اين زمينه مطالعات گسترده اي داشته است. او براي زمان اسطوره و زمان آ كادميك بنا به ماهيتي كه هر يك از اقوام براي زمان، دين، اسطوره، تاريخ، مرگ و خدا قايلند تعاريفي قايل است. با دكتر ضيمران درباره زمان، برداشت اقوام از آن و روند سنجش آن در نزد ملل گوناگون گفت وگو كرده ايم كه مي خوانيد.
نخستين چيزي كه ذهن فلاسفه يونان را به خود جلب كرد، مسئله «تغيير» بود. مفهوم زمان از همان ابتدا از تصور تغيير و حركت، غير قابل تفكيك بود. آيا به راستي اين تغيير است كه جوهر ادراك ما از زمان را تشكيل مي دهد يا حركت، و در نهايت كدام يك بر ديگري مقدم ترند؟
اساسا اين تغيير حركت است كه موجب مي شود انسان به طرح مسئله زمان بپردازد. زمان در ايستايي مفهومي ندارد. اگر تمام عالم حركت و پويايي خود را از دست بدهد بحث زمان منتفي مي شود. بنابراين وقتي شما با تغييرات مواجه مي شويد بايد ابزاري بيابيد تا آنها را صورت بندي كند و زمان، بهترين وسيله براي صورت بندي تغييرات است. حركت هم يك لفظ فلسفي است. توجيه انتزاعي تغيير مفهوم حركت را به وجود مي آورد و حركت در حقيقت يك استعاره است. چيزي كه بيش از همه به مفهوم زمان شكل مي دهد تغيير است، كه در قالب رويدادها جلوه مي كند.
اين رويدادها مي توانند زوال و حيات طبيعت باشند يا هر چيز ديگر، تولد و مرگ نيز به خودي خود يك حادثه اند. برخي از فلاسفه براي نخستين بار گوهر هستي را با زمان پيوند دادند. از جمله «آناكسيماندر» اعلام كرد كه نظم عالم بر حسب تعيين زمان جريان دارد. به نظر «هراكليتوس» هم زمان تنها جنبه اي از واقعيت نيست بلكه خودمقوم گوهر هستي است. اگر بخواهيم مقصود او را بيشتر روشن كنيم بايد بگوييم كه زمان فراگردي است كه نماد حركت و تحول است. در اينجا منظور از فراگرد چيزي است، در تقابل با ماهيت و جوهر كه اولي بر تكاپو دلالت دارد ودومي بر ايستايي و ثبات آيا به گفته ارسطو اين زمان است كه تغيير را در معرض شمارش قرار مي دهد يا در نهايت، تغيير است كه زمان را به شمارش درمي آورد؟
مفهوم زمان علي الاصول يك مفهوم ذهني است. چيزي كه ذهن ما كشف كرده، براي مشخص كردن زنجيره تحولات و تغييرات آن را به كار مي برد. همان چيزي كه كانت مي گويد، او معتقد است كه زمان يك پديده كاملا ذهني است و عينيتي در مورد آن وجود ندارد. زمان مفهومي انتزاعي است كه با پديده ها هموار مي شود. از اين ديد تغييرات را در معرض شمارش (كه خود مقوله اي كمي و انتزاعي است) قرار مي دهد. بنابراين دريافت ما از رويدادها موكول به پديده اي ذهني به نام زمان است.
و دريافت زمان هم موكول به مكان؟
بله، زمان را نمي توان از مكان جدا كرد. چون تحقق زمان در مكان است. به هر حال رويدادها بايد در جايي اتفاق بيفتد و اين جا همان «مكان» است. وقتي كه انسان دلمشغولي و دغدغه مكان دارد زمان هم مطرح مي شود. از تكرار روز و شب و ماه و سال و نو شدن فصول، ايده اي از زمان در ذهن انسان شكل مي گيرد. ما بدون مكان نمي توانيم تصور مستقلي از زمان داشته باشيم و حتي براي به نمايش گذاشتن و قابل رويت كردن زمان ذهني بايد از يك چارچوب مكاني كمك بگيريم.
شما در كتاب «گذار از جهان اسطوره به فلسفه» به اين نكته اشاره كرده ايد كه «به طور كلي تحول مفهوم زمان، نمود و نماد اصلي حركت از مرحله اسطوره به ساحت فلسفه نظري به شمار مي آيد.» اين نكته اهميت زمان را در مباحث انديشه خاطرنشان مي كند، كمي درباره اين گذار توضيح بدهيد. بشر از سپيده دم تاريخ به اين دليل كه ابزاري براي سنجش زمان به طور دقيق در اختيار نداشت مي كوشيد مفهومي از زمان را براي خود توجيه كند. بهترين راه توجيه زمان در آن دوره طرح افسانه ها، گفتارها و روايت هاي اساطيري بود كه فهم آن زمان را امكان پذير مي كرد، ما در تمام اسطوره هاي جهان با مسئله زمان ومكان مواجه مي شويم. اما آن زماني كه در تفكر پيشامدرن مطرح شده است به هيچ وجه جنبه كمي ندارد بلكه تماما كيفي است و اين كيفيت به نسبت فرهنگ هاي مختلف متفاوت است.
لطفا درباره زمان كمي و كيفي توضيح بدهيد.
زمان كيفي، زماني است كه با رويدادها تعريف مي شود، در واقع در تفكر اساطيري زمان نيز همچون ساير امور عالم، در گذر رويدادهاي خاص اسطوره اي اعتبار مي پذيرد. يعني زمان اساطيري طي روايت هاي خاص درباره هستي و نيستي و جاودانگي معنا مي يابد. شما در شاهنامه فردوسي مي خوانيد كه «ضحاك مار دوش 800 سال بزيست.» در عالم واقع چنين چيزي ممكن نيست اما منطق اسطوره اي اين روايت را مي پذيرد. وقتي كه سخن از 800 سال عمر ضحاك به ميان مي آيد منظور، نشان دادن شدت و وخامت ظلمي است كه ضحاك به مردم تحميل كرده است. درحقيقت اسطوره براي بيان شدت ظلم و چيرگي ضحاك از طول زمان استفاده كرده است.
شايد هم نوع محاسبات آنها متفاوت بوده است. همان گونه كه در طول تاريخ معيارهاي زمان سنجي و گاهشماري بين اقوام مختلف متفاوت بوده است. به عنوان مثال برخي شمارش سن يك انسان تعداد باران هايي را كه او به چشم ديده است مي شمردند. شايد عمر حضرت نوع هم از اين نوع محاسبه هزار سال بوده است؟
بله، اين هم يكي از احتمالات است. بعيد نيست كه چنين بوده باشد، ولي مسلم است كه ابزارهايشان با ابزارهاي محاسباتي امروز فرق داشته است. به هر حال اتفاقي كه در تفكر مدرن افتاد، اين بودكه مفهوم زمان از وابستگي محض به رويدادها جدا شد و اين يعني جدا شدن از اسطوره.
چه زماني اين اسطوره زدايي اتفاق افتاد؟
نمي توانيم نام اين رويداد را اسطوره زدايي بگذاريم، چون هنوز هم در بسياري از جوامع مردم اين پيكربندي فكري را حفظ كرده اند. ايران هم يكي از اين جوامع است. اسطوره زدايي، زمان مطلق و دقيقي ندارد و بسته به فرهنگ هاي مختلف متغير است جوامعي كه هنوز هم در دوران پيشامدرن زندگي مي كنند خود را در مركز جهان و جهان را دايره اي كه حول اين نقطه مي چرخد، مي بينند. در حقيقت آنان دردل اسطوره زندگي مي كنند.
اما به اعتقاد «بارت» همه جوامع در تمام زمان ها با اسطوره زندگي مي كنند. غرب هم از اين قاعده مستثني نيست.
اسطوره اي كه من از آن سخن مي گويم با آنچه بارت مي گويد متفاوت است. اسطوره هايي كه ما با آنها زندگي مي كنيم هنوز هم از عناصر ابتدايي اسطوره هاي اوليه برخوردارند. درست است كه ما مدرنيته را پذيرفته ايم اما با آن زندگي نمي كنيم چيزي كه ما با آن زندگي مي كنيم مجموعه اي از اسطوره ها و باورهاست كه در هنگام ازدواج و طلاق، ولادت و مرگ و تمام موقعيت هاي مشابه، خودشان را بروز مي دهند. مي توان صدها مثال از گفتارهاي روزمره مردم پيدا كرد كه پشت آنها يك اسطوره پنهان است. در مورد زمان هم چنين است. ديدگاه ما نسبت به زمان همچنان دايره اي است و ما هنوز به درك نيوتني از زمان نرسيده ايم. درست مثل دوره اي كه انسان، زمين را مركز جهان مي دانست و خيال مي كرد اين خورشيد است كه به دور زمين مي چرخد.
چه چيزي منجر به شكل گيري ادراك خطي از زمان شد؟
اين تكاملي بود كه در سير انديشه بشر اتفاق افتاد و نمونه آن را مي توان در سير فلسفه يونان باستان مشاهده كرد. با تكامل فلسفه كم كم زبان تمثيلي جاي خود رابه زبان استدلالي داد. با انديشه هاي فيثاغورث هم نوعي دگرگوني فلسفي در معناي زمان پديد آمد. درحقيقت اين فيثاغورث بود كه عنصر مقدار و عدد را به عنوان ماهيت زمان مطرح كرد و اين پديده را منش رياضي بخشيد. در واقع هنگامي كه زمان و عدد با هم پيوند يافتند زمينه براي انتزاعي شدن مفهوم زمان فراهم شد و وقتي كه زمان به تعداد واندازه مطلق حركت تعريف شد، ماهيت اساطيري آن از بين رفت و واحد مفهومي كمي گشت، رفته رفته با پيشرفت دانش و انقلاب كپرنيكي، نگاه علمي جانشين نگاه اسطوره اي شد. در حقيقت برداشت خطي از زمان يك برداشت مدرن است.
فكر نمي كنيد آن انقلاب دومي كه «نظريه نسبيت» اينشتين به پا كرد منجر به احياي دريافت دايره اي از زمان شد، كه نمونه هاي مشابه آن را قبلا در رويكرد فلاسفه يونان باستان به زمان همچون ارسطو و افلاطون به عنوان بقاياي تفكر اساطيري ديده بوديم؟ به اعتقاد من هيچ بازگشتي وجود ندارد. آنچه اتفاق مي افتد يك پديده جديد است. نسبيت خاصه و نسبيت عامه كه با اينشتين و طرفداران او مطرح مي شود پاسخي است به دغدغه نيوتني زمان. ممكن است رويكرد نسبي گرايانه نقاط مشتركي با ساختار تفكر اسطوره اي داشته باشد، اما از يك سنخ نيستند. در واقع نسبيت اينشتين يك روند تكاملي است كه در نقد برداشت نيوتني شكل مي گيرد.
تا برداشت نخستين وجود نداشته باشد نقد آن نيز وجود نخواهد داشت. تا خردگرايي و مدرنيته نباشد نقد خرد و پست مدرنتيه هم شكل نخواهد گرفت. اين به طور قطع با آن بينش اسطوره اي متفاوت است. اما آنها كه هنوز تفكر پيشامدرن دارند و در دنياي سنت شناورند خيال مي كنند كه با پست مدرن ها هم صدا هستند و مانند آنها مي انديشند. حال آنكه چنين نيست. ما هنوز به برداشت خطي از زمان به معناي نيوتني آن نرسيده ايم.
گفته مي شود كه تاريخ هم محصول برداشت خطي از زمان است. با اين حساب نبايد چيزي به نام تاريخ داشته باشيم، اين طور نيست؟
دقيقا همين طور است. درست به همين دليل ما ايراني ها هرگز چيزي به نام تاريخ نداشته ايم. ماركس مي گفت: « در دنياي غير غرب تاريخ وجود ندارد، فقط وقايع اتفاقيه و تغيير از يك سلسله به سلسله ديگر است كه تاريخ خوانده مي شود. » گرچه يونان باستان هم تاريخ را به وجود نياورد. زيرا فلاسفه يونان باستان نيز پيوندهاي خود را با جهان اسطوره اي حفظ كرده بودند. آنان نيز از زمان تلقي دايره اي داشتند.
درست است كه آنان توانستند از روايت هاي اساطيري، درباره «بدايت زمانمند» يا «بن دهش» دل بر كنند اما در عين حال الگو و انگاره كيهاني زمان را در حركتي دوراني تجسم بخشيدند. در رويكرد خطي، زمان در قياس با ابديت واجد منزلتي اعتباري است اما در بينش اساطيري يونان حركت خطي نيست و در دايره اي گرفتار است و هيچ گاه از حركت نمي ماند. زمان در اين معنا واجد مفهومي گوهري است و هيچ چيز آن را قطع نمي كند.
شما «تاريخ» را چطور تعريف مي كنيد؟
تاريخ، شكل گرفتن عقليت در طول زمان است.
به نظر مي رسد كه در اديان الهي زمان روندي خطي دارد، آيا دين يك رويكرد تعقلي به زمان است؟
اين ويژگي عام اديان الهي نيست. فقط در اديان ابراهيمي يعني : اسلام، مسيحيت و يهوديت زمان خطي است. هيچ دين ديگري به جز اين سه به زمان به صورت خطي نمي نگرند.
آيا برداشت خطي اين سه دين از زمان مي تواند ناشي از وابستگي آنها به فرهنگ و تفكر سامي بوده باشد؟
بله. اساسا برداشت خطي از زمان ريشه در تفكرات سامي دارد. نطفه تاريخ باوري را هم مي توان در اديان سامي جست وجو كرد. اين نگاه از آفرينش هستي دنبال مي شود كه شروع آن با تولد آدم و حواست، وبه كن فيكون شدن عالم مي انجامد، سپس ظهور قيامت و صواب و عقاب پيش مي آيد.
اما روساخت تفكر خطي اين اديان داراي يك ژرف ساخت دايره وار است. زيرا كه نويد پاداش جاودانه اخروي و بيم عقاب ابدي را مي دهد. در اين صورت ابديت تا بي نهايت ادامه خواهد يافت. اين طور نيست؟
نه اين دايره نيست. چون گذشته به آينده وصل نمي شود. همه چيز آينده است. ديگر آدم و حوايي زاده نمي شوند. در صورتي حركت دايره وار است كه زمان تكرار شود و دوباره آدم و حوا به دنيا بيايند و قيامت اتفاق بيفتد.
روند دايره اي روندي است كه در آن اول و آخر به يكديگر پيوند مي خورند. ما در منطق، دو فرض براي حركت داريم: يكي فرض دوري است و ديگري فرض تسلسلي. در دومي اول و آخر هرگز به هم متصل نمي شوند اما در حركت دوري چنين نيست. در حركت تسلسلي از هيچ گاه جاي ابد را نمي گيرد. زيرا يكي مقدم است و ديگري موخر. لااقل در الهيات اين سه مذهب چنين نيست. اما اديان غير سامي نظير بودائيسم و هندوئيسم زمان را دوري مي بينند. همانند نيچه كه از «بازگشت جاودانه همان»، سخن مي گويد.
فكر مي كنيد انگيزه بشر در پيگيري فلسفه زمان چه بوده است، از اين كوشش ها به دنبال چه نتيجه اي است؟
اين را شما بايد پاسخ دهيد كه به دنبال موضوع هستيد. شما فكر مي كنيد چه چيز به دغدغه زمان معني مي دهد؟
گمان مي كنم، مرگ.


منبع : چند منبع مختلف و مهم ترين آن ها هوپا

[saeed666]

جهان هاي موازي

آيا نسخه دومي از شما ، يك رونوشت از خود شما وجوددارد كه همين الان مشغول خواندن اين مقاله باشد؟

آيا شخصي ديگر با اينكه شما نيست، روي سياره اي به نام زمين با كوه هاي مه گرفته ، مزارع حاصل خيز و شهرهاي بي در و پيكر در منظومه خورشيدي كه هشت سياره ديگر نيز دارد، زندگي مي كند؟

آيا زندگي اين شخص از هر لحاظ درست عين زندگي شما بوده است؟

اگر جوابتان مثبت است ، شايد در اين لحظه او تصميم بگيرد اين مقاله را تا همين جا رها كند در حالي كه شما به خواندن مقاله تا انتها ادامه خواهيد داد.

نظريه جهان هاي موازي

انديشه وجود يك خود ديگر نظير آنچه كه در بالا شرح آن رفت عجيب و غير معقول به نظر مي رسد، اما آنگونه كه از قرائن بر مي آيد انگار مجبوريم آن را بپذيريم. زيرا مشاهدات نجومي از اين انديشه غير مادي پشتيباني مي كنند. بنابر اين پيش بيني ساده ترين و پر طرافدار ترين الگوي كيهان شناسي كه امروزه وجود دارد، اين است كه هر يك از ما يك جفت (همزاد) داريم كه در كهكشاني كه حدود 280 ^ 10 متر دورتر از زمين قراردارد، زندگي مي كنند .

اين مسافت آنچنان زياد است كه بطور كامل خارج از هر گونه امكان بررسي هاي نجومي است اما اين امر واقعيت وجود نسخه دوم ما را كمرنگ نمي كند. اين مسافت بر اساس نظريه احتمالات مقدماتي برآورده شده و حتي فرضيات خيالپردازانه فيزيك نوين را نيز در بر نگرفته است .

فضاي بيكران

اينكه فضا بيكران است و تقريبا بطور يكنواخت از ماده انباشته شده است، چيزي كه مشاهدات هم آن را تأييد مي كنند. در فضاي بي كران حتي غير محتمل ترين رويدادها نيز بالاخره در جايي ، اتفاق خواهند افتاد.

در اين فضا ، بينهايت سياره مسكوني ديگر وجود دارد، كه نه تنها يكي بلكه تعداد بيشماري از آنها مردماني دارند كه شكل ظاهري ، نام و خاطرات آنها دقيقا همان هاست كه ما داريم. به ساكناني كه تمامي حالت هاي ممكن ار گزينه هاي موجود در زندگي ما را تجربه مي كنند. من و شما احتمالا هرگز "خود" هاي ديگران را نخواهيم ديد .

وسعت عالم

دورترين فاصله اي كه ما قادر به ديدن آن هستيم، مسافتي است كه نور در مدت 14 ميليارد سال كه از انفجار بزرگ و آغاز انبساط عالم سپري شده است، طي مي كند. دورترين اجرام مرئي هم اكنون حدود 26^10×4 متر دور تر از زمين قرار دارند. اين فاصله كه عالم قابل مشاهده توسط ما را تعريف مي كند.

به طور مشابه ، عالم هاي خود هاي ديگر ما كراتي هستند به همين اندازه ، كه مركزشان روي سياره محل سكونت آنهاست. چنين تركيبي ساده ترين و سر راست ترين نمونه از جهان هاي موازي است. هر جهان تنها بخشي كوچك از "جهان چند گانه" بزرگتر است.

جدال فيزيك و متا فيزيك

با اين تعريف از جهان ممكن است شما تصور كنيد كه مفهوم جهان چند گانه تا ابد در محدوده قلمرو متا فيزيك باقي خواهد ماند. اما بايد توجه داشت كه مرز ميان فيزيك و متا فيزيك را اين مسأله كه يك نظريه از لحاظ تجربه قابل آزمون است، يا خير تعيين مي كند نه اين موضوع كه فلان نظريه شامل انديشه هاي غريب و ماهيت هاي غير قابل مشاهده است .

مرز هاي فيزيك به تدريج با گذر زمان فراتر رفته و اكنون مفاهيمي است بسيار انتزاعي تر نظير زمين كروي ، ميدان الكترو مغناطيسي نامرئي ، كند شدن گذر زمان در شرعتهاي بالا ، برهم نهي كوانتومي ، فضاي خميده و سياهچاله ها را در بر گرفته است. طي چند سال گذشته مفهوم جهان چند گانه نيز به اين فهرست اضافه شده است .

پايه اين انديشه بر نظرياتي است كه امتحان خو را به خوبي پس داده اند. نظرياتي همچون نسبيت و نظريه مكانيك كوانتومي ، افزون بر آن به دو قاعده اساسي علوم تجربي نيز وفادار است. كه پيش بيني مي كنند و مي توانند آن را دستكاري نمايند .

انواع جهان هاي موازي

دانشمندان تاكنون چهار نوع جهان موازي متفاوت را تشريح كرده اند. هم اكنون پرسش كليدي وجود يا عدم جهان چند گانه نيست ، بلكه سوال بر سر تعداد سطوحي است كه چنين جهان مي توان داشته باشد .

يكي از نتايج متعدد مشاهدات كيهان شناسي اخير اين بوده است كه جهان هاي موازي ديگر مفهومي خيالپردازانه و انتزاعي صرف نيست. به نظر مي رسد كه اندازه فضا بينهايت است. اگر اين گونه باشد، بالاخره در جايي از اين فضا هر چيزي كه امكان پذير باشد واقعيت خواهد يافت. اصلاً مهم نيست كه امكان پذيري آن تا چه حد نامتحمل است

فراسوي محدوده ديد تلسكوپ هاي ما ، نواحي ديگري از فضا كاملا شبيه آنچه كه پيرامون ماست وجود دارند آن نواحي يكي از انواع جهان هاي موازي هستند. دانشمندان حتي مي توانند محاسبه كنند كه اين جهان ها بطور متوسط چقدر با ما فاصله دارند و مهم تر از همه اينكه تمامي اينها فيزيك حقيقي و واقعي است .

زماني كه كيهان شناسان با نظرياتي روبرو مي شوند كه از استحكام لازم برخوردار نيستند، نتيجه مي گيرند كه جهان هاي ديگر مي توانند ويژگيها و قوانين فيزيكي كاملا متفاوتي داشته باشند. وجود اين جهان ها بسياري از جنبه هاي پرسش بنيادي در خصوص ماهيت زمان و قابل درك بودن جهان فيزيكي را پاسخ داد.


منبع: عين متن هوپا

[Renjer Babi]

saeed جان با اجازه شما
يك گروه تحقيقاتي از دانشگاه ايالتي پن از محاسبات گرانشي كوانتومي استفاده كردند تا سر نخهائي در مورد زمان قبل از مهبانگ را پيدا كنند.

بر اساس فرضيه نسبيت عام انيشتين ، انفجار بزرگ آغاز هستي را رقم زده است. انفجار بزرگ رويدادي بزرگ بود كه نه تنها ماده بلكه فضا- زمان را بوجود آورد. در حاليكه فرضيه هاي كلاسيك هيچگونه سر نخي در مورد هستي قبل از اين رخداد را ارائه نمي دهند ، يك گروه تحقيقاتي از دانشگاه ايالتي پن از محاسبات گرانشي كوانتومي استفاده كردند تا سر نخهائي در مورد زمان قبل از مهبانگ را پيدا كنند. آبهي اشتكار ، مدير موسسه فيزيك و هندسه گرانشي از همين دانشگاه مي گويد" مي توان ازنسبيت عام براي توضيح كيهان در زمانيكه ماده آنقدر چگال شد كه هيچ معادله اي نمي تواند آن را توضيح دهد استفاده كرد. ما براي نگاه به وراي اين زمان و نقطه نياز به معادلات و ابزار كوانتومي داشتيم كه در زمان انيشتين در دسترس نبود." وي با همكاري پژوهشگران ديگر مدلي را تهيه كردند كه با دنبال كردن ردپاي مهبانگ و عبور از ميان آن به كيهان در حال چروكيده شدني بر مي خورد كه فيزيكي مشابه كيهان ما داشت.



اين گروه در تحقيق خود نشان دادند كه قبل از مهبانگ يك كيهان در حال منقبض شدن وجود داشت كه هندسه فضا-زمان آن مشابه كيهان در حال انبساط ما بود.زمانيكه نيروهاي گرانشي كيهان قبلي را به داخل مي كشاند ، به نقطه اي رسيد كه خواص كوانتومي فضا-زمان باعث مي شوند گرانش حالتي دافعه داشته باشد نه جاذبه. اشتكار مي گويد" ما با استفاده از اصلاحات كوانتمي معادلات كيهانشناسي انيشتين نشان داديم كه بجاي يك انفجار بزرگ كلاسيك ، درحقيقت يك "واگشت كوانتومي" وجود داشته است. سناريوي واگشت كوانتمي بسيار واقع گرايانه بنظر مي رسد.



در حاليكه ايده كلي وجود يك كيهان ديگر قبل از مهبانگ قبلا پيشنهاد شده بود ، اين نخستين توضيح رياضي است كه بطور روشمندي وجود يک كيهان ماقبل مهبانگ را تثبيت مي كند.

[Renjer Babi]

در کنار تمامی مسائلی که در علم فیزیک مطرح میشود باز هم سخن از انفجار بزرگ به گوش میرسد. انواع و اقسام نظریاتی که بر پایه ی نتایج بررسی های بدست آمده ار جهان خارج و نیز ذرات زیر اتمی هر ساله مطرح و برخی تایید و برخی حذف میشوند.برای مثال از جمله نظریاتی که تاکنون بوده و مبنای کار فیزیکدانان است این است که این انفجار در ماده ای فوق العاده چگال با جرم بسیار زیاد و دمای بی نهایت صورت گرفته است.
این نظریه تا حدودی می تواند درست باشد اما در کنار آن مسائلی قدیمی همچون اینکه در ان زمان و قبل از این انفجار و بعد از آن قوانین فیزیک یک جور بوده اند یا نه مطرح میشود.
تمام این سوالات رو مطرح کردیم تا اینکه وارد بحث اصلی شویم و آن که مسئله تاثیر جرم (ماده)، گرانش ، انرژی و دیگر نیروها بر یکدیگر است .
چیزی که امروزه زیاد دیده می شود این است که هر کسی بر اساس تحقیقات خود آمار و ارقامی را در مورد اجرام کیهانی و ...منتشر می کنند و زیاد به دنبال محدودیتهایی که در زمینه می تواند وجود داشته باشد نیستند و صرفا بر اساس برخی فرمول ها و برخی مشاهدات اقدام به این کار می کنند.
حال با این توضیحات ما یک محدودیت و یک فرض نسبتا جدید را برای نیروی گرانشی و ماده در نظر می گیریم :
V ^2= Mg/r

ما میدانیم که سرعت گریز و سرعت حرکت گرانشی با تقریب نسبتا نزدیکی از این فرمول بدست می آید.
در این فرمول ما سه متغیر سرعت گرانشی جرم ماده و شعاع ان در اختیار داریم این فرمول در محاسبات کوچک مثل محاسبه سرعت گریز و حرکت مداری زمین به راحتی مورد استفاده قرار میگیرد اما آیا در مورد اجرامی مثل ابر سیاه چاله ها و یا به طور کلی بگوییم جرم تمام عالم هستی به راحتی می تواند مورد استفاده قرار گیرد اگر بخواهیم واضح صحبت کنیم باید بگوییم که ایا سرعت گریز یا به طور کل سرعت گرانشی یک جشم می تواند از سرعت ثابت نور بیشتر شود یا نه اگر بیشتر شود که مشکلی نیست و بحث تمام است، اما اگر این سرعت در ماکزیمم حالت خود را برابر سرعت نور باشد نتایجی بسیار جالب و شگفتی را به وجود میاورد.
این نتایج در تمام موارد از کوچکترین های عالم گرفته تا بزرگترین های ان که از جمله سیاه چاله ها و نیز ماده موجود در کل عالم هست را می تواند در بر گیرد.

C^2 =mg/r

با این فرض ما به این نتیجه میرسیم که اگر سرعت گریز جسمی نزدیک سرعت نور باشد در صورت تزریق ماده از خارج به این جرم این جرم می تواند مقدار مشخصی از ان را در اختیار بگیرد و بقیه را باید به صورت انرژی از خود دفع کند. در غیر اینصورت باید چند تغییر کوچک در خود ایجاد کندو از آن جمله افزایش شعاع متناسب با افزایش جرم است.
حال بحث را به ابتدای خلقت هستی می بریم. شما می دانید که جرم جهان بسیار زیاد است. ایال اگر ما این جرم را در فرمول بالا جایگذاری کنیم و شعاع را هم در ابتدای انفجار خیلی کم در نظر بگیریم یک نوع تضاد با فرض ما ایجاد نمیشود.
پر واضح هست که در این صورت باید سرعت گریز و سرعت گرانشی را بیش از سرعت نور به دست بیاوریم برای حل این مشکل به طور کلی حل مسئله تراکم بسیار زیاد جهان ما به جای فرض تراکم ماده تراکم نوعی انرژی را مطرح می کنیم که ماده نیز از ان به وجود آمده و در واقع این همان اصل پایستگی ماده و انرژی البرت انیشتین است یعنی اگر ما قبل از انفجار بزرگ شعاع این انرژی متراکم را تقریبا صفر در نظر بگیریم جرم موجود و یا ماده در حال شکل گیری در ان حالت هم جمی تقریبا برابر صفر داشته است به محض انفجار بزرگ این انرژی به صورت بسیار سریع منبسط شده و در حین انبساط تبدیل به ماده شده است این تبدیل انرژی به ماده به صورت نا منظمی نبوده بلکه از فرمول بالا تبعیت می کرده است در کنار انبساط این انرژی و تبدیل ان به ماده انرژی موجود در داخل هم که هنوز مقدار زیادی از ان منبسط نشده است در حال انبساط بود و با حرکت تدریجی ماده به خارج انرژی موجود در داخل تبدیل به ماده میشده است تا اینجا ما در مورد تبدیل انرژی به ماده و بالعکس توضیح دادیم اما اینکه این نوع اولیه انرژی چه نوع بر هم کنشی با ماده می توانست داشته باشد و یا دارد را نمی توانیم اظهار کنیم مگر اینکه چند سوال رو مطرح کنیم .
اول اینکه آیا این انرژی می تواند ارتباطی با انرژی تاریک که امروزه ذهن بسیاری از دانشمندان را به خود مشغول د اشته است داشته باشد .
دوم اینکه این انرژی چه رابطه ای با دیگر انواع انرژی مثل انرژی فوتونی (الکترومغناطیسی ) می تواند داشته باشد .
البته اینکه ما این انرژی را همان انرژی تاریک در نظر بگیریم کمی زود است و باید اطلاعات ما در این زمینه بسیار زیاد باشد .
همچنين لازم نيست كه مااين نوع تراكم را مربوط به نوعي انرژي فرض كنيم چون در فيزيك جديد مفهومي تازه به نام خلا وارد شده كه ماده نيز تحت شرايطي به طور خودبه خود از ان به وجود و نابود مي شود
اما اگر این تبدیل انرژی يا خلا كوانتومي به ماده در حال حاضر وجود داشته باشد باید منتظر بود که روزی این فرآیند متوقف شده و فرآیند عکس آن اغاز شود چونکه نیرو های گرانشی موجود در عالم بسیار قوی هستند و انتظاری جز فرریزش جهانی برای ماده و جهان هستی نمی توان داشت
منظور از خلا كوانتومي هم همان بافت كيهان است . يعني وقتي انرژي اوليه موجود در جهان در اثر كاهش نيروهاي گرانشي براي جبران اين نيروها تبديل به ماده مي شود كيهان وبافت ان در برابر اين افزايش جرم عكس العمل نشان داده وبا افزايش شعاع كه با سرعت بيشتري نسبت به سرعت اوليه ي انبساط جهان است نوعي تعادل بين نيروهاي گرانشي برقرار مي كند اين انرژي در مكان هايي كه تراكم ماده كمتر است تمايل بيشتري براي تبديل شدن به ماده دارد كه در طي اين فرايند ذرات بسيار زيادي از انواع مختلف پا به ظهور مي گذارند توليد اين ذرات انقدر سريع و زياد است كه جرم جهان را به ناگاه به طور فزاينده اي افزايش مي دهد كه اين افزايش ناگهاني جرم باعث افزايش ناگهاني شعاع جهان نيز مي شود

[Renjer Babi]

اگر کمی در فیزیک نوین مطالعه کرده باشید حتما" با تئوری ریسمان برخورد داشته اید . ما در این مقاله سعی داریم تا اندکی از ناگفته های ریسمان ها را مطرح کنیم و به اطلاع شما برسانیم . حال مقدمه از ریسمان ها را مطرح می کنیم .

در تئوری ریسمان به جای اینکه ذرات سنگ بنای اولیه قرار داده شوند ریسمان های کیهانی ملاک قرار می گیرند که اندازه های بسیار کوچک است و اگر این تئوری را گرانش کوانتومی باشد پس اندازه ی ریسمان ها باید با ثابت طول پلانک که برابر 33^10 است متناسب باشد . هر چند که این مقدار بسیار کوچک است به بسیار سخت می توان آن را تصور کرد . همچنین این ریسمان ها قادرند تا به صورت حلقه در آیند و با یکدیگر پیوند برقرار کنند و متصل شوند و یا به صورت یک تار مو حالت خود را حفظ کنند .



این ریسمان ها می توانند با هر نوع نوسان خود ذره ای خاص را پدید آورند برای مثال می توانند با یک نوسان خاص الکترون بسازند و با نوسان دیگر گراویتون را خلق کنند . تئوری ریسمان در اصل بوزونیک است یعنی برای توصیف ذرات حمل کننده نیرو است و در آن ساختار فرمیونیک جایی ندارد . ولی مطرح کنندگان نظریه ی ریسمان برای توصیف این حالت ابرتقارن را وارد این نظریه کرده اند که در این صورت هر دو هم فرمیون ها دارای جایگاه هستند و هم بوزون ها . در این صورت نظریه هایی پدید می آیند که ابرریسمان نامیده می شوند . نظریه های ابر ریسمان بر پنج نوعند که در ادامه مقاله می توانند آن گفته شده اند .

یک تصویر نو از تئوری ریسمان

متخصص های نظریه ی ریسمان بر این باور هستند که پنج تئوری ابر ریسمان وجود دارد . نوع I ، نوع IIA و نوع IIB و دو حالت تئوری ریسمان اکتشافی یا هترو تیک که عبارتند از : ( (heterotic E8×E8 و ديگري ريسمان (heterotic SO(32) ) تفکر این است که از بین این پنج نماینده برای تئوری ریسمان تنها یک تئوری درست است * یک تئوری برای همه چیز * و می گفت که فضا – زمان ده بعدی در چهار بعد که امروزه توسط دانشمندان تأیید شده است فشرده شده است . دیگر تئوری ها سعی در این داشتند که تئوری ریسمان را رد کنند .
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
ین کمیت های پیوند دوگانگی ها جدا از هم تصور می شدند . مقیاس ها فاصله های کم و زیاد ، نیرو ، طول و ... . این کمیت ها همیشه در فیزیک در هر دو تئوری میدان های کلاسیک و تئوری ذرات کوانتومی دارای حد خاصی هستند . اما ریسمان ها می توانند تفاوت بین کوچکی و بزرگی ، نیرومندی و ضعف باشند .
آنتروپی سیاهچاله چیست ؟
عقیده نظریه ریسمان در زمینه ی سیاهچاله : همانطور که می دانیم سیاهچاله ها نتیجه معادلات اینشتین هستند و چون تئوری ریسمان وجود گرانش را می پذیرد و شامل معادلات اینشتین نیز می شود پس وجود سیاهچاله ها را نیز می پذیرد . اما تئوری ریسمان بیشتر از تقارن جالب انواعی از ماده که معمولا" در معادلات اینشتین عادی به نظر می رسند بر خواسته است . بنابراین سیاهچاله در بافت تئوری ریسمان موضوعی جالب برای مطالعه هستند .



دو مقدار مهم در ترمودینامیک دما و آنتروپی است . گرما همان چیزی است که آن را به خوبی می شناسیم و می توانیم آن را از بخاری یا دیگر اجرام گرما زا حس کنیم . آنتروپی در زندگی روزانه مردم یک امر بیگانه است .



فرض کنید ما یک جعبه ی پر از گاز داریم که مولکول های گاز مورد نظر M نام دارد . دمای گاز درون جعبه در واقع میانگین انرژی جنبشی ذرات گاز است . هر مولکول همچون یک ذره ی کوانتومی حالت انرژی کوانتیده دارد . اگر ما تئوری کوانتوم را در مورد این مولکول ها درک کنیم ، می توانیم حالت میکروسکوپی یا زیر کوانتومی موجود را محاسبه کنیم ، در این صورت عددی از محاسبات پدید می آید اگر ما لگاریتم آن عدد را به دست آوریم آنگاه آنتروپی پدید آمده است .



زمانی که این موضوع کشف شد که سیاهچاله ها می توانند با توجه به فرایند های کوانتومی نابود شوند به نظر می آمود که آنتروپی و دما دارایی ترمودینامیک هستند . دمای سیاهچاله با معکوس جرمش متناسب است . بنابراین سیاهچاله با نابودی اش گرم و گرمتر از دوره ی سابق خود می شود . آنتروپی سیاهچاله یک چهارم منطقه ی افق رویداد است ، بنابراین آنتروپی همچون سیاهچاله کوچک و کوچکتر می شود و در نتیجه منطقه ی افق رویداد نیز رفته رفته کاهش می یابد .

حال باید گفت که در تئوری ریسمان نقل روشنی بین زیر کوانتوم ها و تئوری کوانتوم و فرض آنتروپی سیاهچاله وجود ندارد .

ریسمان ها و گرانش
ریسمان ورد شیت یک کلید برای تمام فیزیک ریسمان ها است . یک ریسمان نوسان می کند و از میان چهار بعد فضا – زمان سفر می کند . این نوسان ها می توانند در دو بعد ریسمان ورد شیت نمایان گر شوند که همچون منظره ی این نوسان ها در دو بعد در تئوری کوانتوم گرانشی است . در واقع باید این نوسان های ایجاد شده با مکانیک کوانتوم و تئوری نسبیت خاص هماهنگ باشند . تعداد ابعاد فضا – زمانی در تئوری ریسمان برای نیروها که همان تئوری بوزونیک است به 26 تا محدود می شود و 10 بهد از آن در تئوری بوزونیک ، فرمیونیک که همان ابر ریسمان است مشترک است .
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]بنابراین گرانش از کجا می آید ؟
گر ریسمان ها در فضا – زمانی که توسط ریسمان های دیگر محصور است سفر کنند ، سپس طیف نوسان یک ذره با 2 اسپین و جرم صفر را شامل می شود ، در این صورت ذره گراویتون خواهد بود که حامل نیروی گرانشی است .

جایی که گراویتون وجود دارد باید گرانش نیز وجود داشته باشد . گرانش در کجای تئوری ریسمان جای دارد ؟

ریسمان ها و هندسه فضا – زمان
تئوری کلاسیک از هندسه فضا زمان که ما به آن گرانش می گوئیم به معادلات آلبرت اینشتن دانشمند بزرگ آلمانی الاصل بستگی دارد که در آن خمیدگی فضا – زمان به توزیع ماده و انرژی در آن بستگی دارد . اما معادلات اینشتین در تئوری ریسمان چگونه مطرح شده اند ؟



اگر یک ریسمان در فضا – زمان خمیده به سفر بپردازد ، سپس ریسمان هم با این خمیدگی متناسب می شود همچون یک ریسمان تکثیر یافته . و این سازگار با مکانیک کوانتوم و معدلات اینشتین در مورد خمیده شدن فضا – زمان است . حال این امری واقعی است ! این نتیجه ای متقاعد کنند برای مطرح کنندگان تئوری ریسمان بود . تنهاذ تئوری ریسمان از فیزیک فضا – زمان خمیده گرانش را پیش بینی نمی کند ، اما می گوید که معادلات اینشتن از فضا – زمان خمیده در تکثیر ریسمان ها اطاعت می کنند .

آیا فضا – زمان بنیادی است ؟
رابطه ی پیچیده ای بین تئوری ریسمان و فضا – زمان وجود دارد . تئوری ریسمان از این معادلات اینشتین به طور کامل اطاعت نمی کند . در تئوری ریسمان سری های زیادی برای اصلاح تئوری گرانش وجود دارد . در شرایط پائین تر از نرمال اگر ما فقط به مقیاس بزرگتر از ریسمان ها نگاه کنیم این فواصل قابل ملاحضه نیست . اما اگر مقیاس فاصله ای کم باشد این اصلاح ها بزرگتر می شوند تا از معادلات اینشتین برای توصیف نتیجه بزرگتر نشوند .



در حقیقت زمانی که سطح این اصلاحات بزرگتر شود هندسه فضا – زمانی برای تضمین توصیف نتیجه وجود ندارد . در واقع معادلات برای محاسبه ی فضا – زمان غیر ممکن می شود . اما چیزی که در این تئوری در فاصله های زیاد نمایان گر می شود پیوندی ضعیف است . این عقیده ای با درگیری های بزرگ فلسفی است .



فاصله های کم و زیاد

تقارن دوگانه که استعداد های پیچیده و مبهمی برای تشخیص مقیاس فاصله های زیاد و کم می خواهد دو گانگی تی T – duality خوانده می شود . و از حدود ابعاد اضافه در تئوری ابر ریسمان که حدود شش تا است می آید .



فرض کنید ما در فضا – زمان 10 بعدی هستیم که بدین معنا است که 9 بعدی فضایی و یک بعد زمانی دارد . گرفتن یکی از این نه بعد فضایی دایره ای به شعاع R می سازد . که در جهت برای فاصله L=2p R گرفته می شود . شما در دور این دایره حرکت می کنید و به جایی که از آنجا حرکت خود را آغاز کرده اید باز می گردید .



یک ذره که دور این دایره به سفر می پردازد دارای مقدار حرکتی خواهد بود که گرداگرد این دایره است که به مجموع انؤزی ذره کمک می کند . اما موضوع در رابطه با یک ریسمان کاملا" تفاوت دارد . زیرا در سفر ، ریسمان می تواند دور دایره را خمیده کند . عدد زمانی پیچیدن این ریسمان به دور دایره عدد پیچ در پیچ خوانده می شود .

[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
حال مورد عجیب در مورد تئوری ریسمان این است که این مقدار و این نوع پیچش می تواند تعویض شود . ما میزان این طول را با تغییر شعاع دایره با مقدار Lst2/R تغییر می دهیم ، در حالی که Lst طول ریسمان است . اگر R از طول ریمان خیلی کوچکتر باشد سپس مقدار Lst2/R بسیار بزرگ خواهد شد ؛ بنابراین مقدار مبادله و نوع پیچش ریسمان تبادل یک مقیاس فاصله ای بزرگ با یک مقیاس فاصله ای زیاد است .



این نوع از دوگانگی دوگانگی تی T – duality خوانده می شود . دوگانگی تی به تئوری های ابرریسمان نوع های IIA و IIB است . این بدان معنا است که اگر این دو تئوری در روی یک دایره فشرده شوند ، سویچ مقدار و نوع پیچش و سویچ مقیاس فاصله ای با تأثیر دو تئوری بروی یکدیگر تغییر می کند .
بنابراین دوگانگی تی در مقیاس های مختلف دارای تفاوت است . مثلا" در مقیاس های فاصله ای بسیار بزرگ برای مقدار کم در ریسمان ها است و نوع پیچش برای ریسمان با مقیاس های بسیار کوچک . حال همه ی این گفته تفسیر جالبی از این است که فیزیک چگونه بعد از کپلر و نیوتون در جریان بوده و توسعه یافته است .

ریسمان ها و پیوند ضعیف
ثابت اتصال و پیوند چیست ؟

این یکی از اعدادی است که در مورد چگونگی نیرو و کنش متقابل سخن می گوید . برای مثال : ثابت نیوتن ثابت پیوند برای نیروی گرانش است . اگر میزان ثابت کنونی نیوتن دوبرابر بود سپس ما گرانش را در سطح زمین دو برابر احساس می کردیم و همچنین از زمین گرانش ماه و خورشید نیز دو برابر احساس می شد و غیره . یک ثابت پیوندی بزرگتر بدان معنا است که آن نیرو قوی تر است و ثابت پیوندی ضعیف تر بدان معنا است که نیروی مورد نظر ضعیف تر است .



هر نیرویی دارای ثابت پیوندی است . برای مثال در نیروی الکترومغناطیسی ثابت پیوندی با مربع با الکتریکی متناسب است . زمانی که فیزیکدان ها رفتار کوانتوم های الکترومغناطیسی را مورد مطالعه قرار دادند ، آنها کاملا" قادر نبودند تا تمام تئوری ها را حل کنند . بنابراین مقداری از قوانین روبه روی خود را می شکستند تا به توانند معادلات را حل کنند و هر جایی که شکسته می شد راه را برای حل موضوعات بعدی و ثابت های پیوندی باز می کرد . در انرژی های عادی در الکترو مغناطیس ثابت پیوند کوچک است و بنابراین اولین قسمت اندکی شکسته شده تقریب خوبی برای پاسخ واقعی بود . اما اگر ثابت پیوند زیاد باشد متودهای محاسبه نیز زیر پا گذاشته می شود و قسمت های کوچک نیز بی ارزش می شوند . این موضوع در تئوری ریسمان نیز قابل رخ دادن است . تئوری های ریسمان دارای ثابت پیوندی هستند . اما با تئوری ذرات تفاوت دارد . در تئوری ریسمان ثابت تنها یک عدد نیست و به نوع نوسان ریسمان وابسته است که آن را کندی می خوانند . مبادله میدان کندی از تبادل ثابت های پیوندی بسیار بزرگ یاکوچک کم می شود .



این تقارن دوگانگی اس S – dualityخوانده می شود . اگر دو تئوری ریسمان توسط دوگانگی اس به هم وابسته باشند در این صورت ثابت پیوندی یکی ضعیف خواهد بود دیگر در مقابله با آن ثابت پیوندی قوی خواهد داشت . باید توجه داشت که تئوری با نیروی پیوندی نمی تواند مفهومی از بسط آن در سری های دیگر باشد . و اما تئوری با نیروی پیوندی ضعیف این امکان را دارد . بنابراین اگر دو تئوری در دوگانگی اس به هم وابسته اند ما باید تئوری ضعیف را درک کنیم و اگر در فهم این موضوع کاملا" موفق باشیم می توان گفت که تئوری ریسمان را کاملا" فهمیده اید . این در واقع ضرب المثلی در بین فیزیکدان ها است .



تئوری های ابرریسمان وابسته به دوگانگی اس عبارتند از : نوع I با تئوری ابر ریسمان (heterotic SO(32) ) و تئوری ابر ریسمان IIB با خودش .

این به معنا است ؟


دوگانگی تی چیزی منحصر به فرد در فیزیک ریسمان ها است ، آن چیزی است که از عهده ی ذرات خارج است و قادر به انجام آن نیستند ، زیرا یک ذره نمی تواند همانند یک ریسمان گرداگرد یک دایره خمیده شود . اگر واقعا" تئوری ریسمان نظریه ی درستی در طبیعت است باید بر سطح های عمیق نیز دلالت کند . مقیاس های فاصله ای کوچک در فیزیک به صورت مستقل اصلاح نشده اند ، اما همانند یک سیال است که وابسته به تحقیق ما و استفاده از اندازه ها است ، این ها است که حالت تحقیق را مشخص می سارد .



در قسمت دیگر که دوگانگی اس است به ما می آموزد که حد نیروی پیوندی در ریسمان ها می تواند در حدهای ضعیف برای ریسمان های مختلف محاسبه شود . اما این نتیجه ای عاقلانه برای مکانیک کوانتوم گرانشی است ؛ زیرا همانطور که می دانیم در تئوری آلبرت اینشتن آمده است اجرام با بزرگی زیاد بروی فضا – زمان اطراف خود تأثیر می گذارند و آن را خمیده می کنند .



این مقاله ای مختصر در زمینه ی نظریه ی ریسمان بود ، زیرا همانطور که می دانیم تئوری ریسمان پیچیده است و جابرای بحث در آن باقی است و می توانیم چندین ده صفحه آن را به تفسیر گذاریم . انشا الله به یاری خداوند وتعال ، سعی داریم که در مقالاتی دیگر ، مباحث گفته نشده ی تئوری ریسمان را هر چند مختصر توضیح دهیم .

[Renjer Babi]

از همان ابتداي خلقت ، دست يافتن به نظريه اي براي همه چيز دل مشغولي بشر بود ، يافتن جوابي كه پاسخ تمامي سئوالات باشد . سئوالاتي كه مطرح شده اند و يادر آينده ممكنست مطرح شوند چه سئوالات مربوط به متافيزيك ، چه سئوالات مربوط به جهان ماده .

ناممكن بودن دست يافتن به نظريه اي براي همه چيز در محدوده ي مسائل مادي و غيرمادي بشر را مجبور ساخت تا مشكلات خود را در دو حوضه ي مجزا مورد مطالعه قرار دهد، در عرصه غير مادي انسان به سرعت، شايد در همان دوران غارنشيني به نظريه اي براي همه چيز دست يافت اما در حيطه ي مسائل مادي هزاران سال است انسان براي رسيدن به اين نظريه تلاش مي كند ودر اين راستا بشر و طبيعت به زور آزمايي با هم پرداخته اند ، اين مبارزه من را به ياد كارتون هاي افسانه اي مي اندازد كه پيرمردي با ريش سفيد و بلند، عصا به دست (طبيعت) معمايي مطرح مي كند و پسربچه اي (انسان) بي تجربه با تحمل مشقات زياد و كسب تجربه و علم به آن پاسخ مي دهد.

اين رويارويي پاياپاي تاكي ادامه دارد و برنده ي اين بازي كيست ؟ انسان يا طبيعت ؟

بيش از صد سال پيش انسان موفق شد همه معما هاي به جا مانده از گذشته هاي دور را در قالب فيزيك كلاسيك قدرتمندانه پاسخ دهد و دانشمندان را در به پايان رسيدن دوران جستجو و كنكاش دلخوش نمايد .

در اين ميان فريادهاي مستانه ي دانشمنداني از گوشه و كنار جهان به گوش مي رسيد كه ما ديگر قادر خواهيم بود هرآنچه در آينده ممكنست رخ دهد با مطالعه ي وضع موجود پيش بيني كنيم چرا كه راز نظم بنيادين طبيعت را كشف نموده ايم ودر قالب فيزيك كلاسيك فرمول بندي كرده ايم .

ولي چه زود طبيعت به حال خوش آنان (باپيش كشاندن چندين معما نظير سرعت نور ، تابش جسم سياه ، اثر كامپتون ، اثر فوتو الكتريك،...) پايان داد مشكلات پيچيده اي كه براي حل آنها ديگر از دست فيزيك كلاسيك كاري بر نمي آمد .

اما ديري نپائيد كه مسائل لاينحل و آزاردهنده ي پيش روي فيزيك كلاسيك با ابداع نظريه هاي نسبيت توسط اينشتين بر طرف شد و توپ را انسان برا ي بار ديگر به زمين طبيعت انداخت .

فيزيك كلاسيك به همراه نسبيت ها هرچه در زمين و وراي آن رخ مي داد را قانونمند ساخت و به سئوالاتي مانند موقعيت يك ذره در آينده ( با مطالعه نيرو هاي وارد بر آن ) تاريخ كسوف هاي بعدي ، ماهيت عالم و چگونگي شكل گيري آن و صدها رخداد مشابه از اين دست را به دقت پاسخ ميداد .

طولي نكشيد كه ايده اي ديگر سر از تخم تكامل انديشه ي بشر بيرون آورد . كوانتوم . ايده اي جسورانه، نظريه اي كه ريزترين اجزاء طبيعت را مورد مطالعه قرار مي دهد ، به يمن دست آورد هاي فيزيك كوانتومي بود كه به ناگاه ذراتي از پس پرده ي نمايان شدند كه تا آن زمان طبيعت آنها را از چشم بشر مخفي نگاه داشته بود ،دهها نوع ذره با نامها و رفتارها ي متفاوت ، اين كوانتوم بود كه معما هايي چون ساختمان اتم و مولكول ها را به انسان شناسانيد و او را در شكافتن دل ذرات ياري نمود تا آفتاب نهان در آنها را به نظاره بنشيند و براي بار ديگر ذهنش را از سئوالات گوناگون رهايي بخشد.

انسان قرن بيستم موفق شد به طور باور نكردني سئوالات به ارث مانده از پيشينيانش را كه طي صدها سال بي پاسخ مانده بود را پاسخ دهد . وتمام جوانب عالم را به كمك نظريه هاي گوناگون توضيح دهد اگر اين نظريه ها را ما به شكل لباسي در نظر بگيريم كه انسان تن طبيعت كرده است ،اين لباس در عين پوشاندن بدن عريان طبيعت اما از يك ناهمگوني آزاردهنده اي برخودار است ، پيراهن كوانتومي وصله خورده ،كت چروك و گشاد نسبيتي،بهمراه شلوار مرتب اما تنگ و كوتاه كلاسيكي .

اين لباسي كه ما به تن طبيعت كرديم به زحمت توانستيم قسمتي از پيراهن كوانتومي را به زير شلوار كلاسيكي جاي دهيم (كنايه از بسط برخي از روابط كوانتومي جهت استفاده در محاسبه وقايع ماكروسكوپي ) و وصله هاي آن را به زير كت نسبيتي بپوشانيم (كنايه از اتحاد نسبيت خاص با مكانيك كوانتومي و تدوين نظريه كوانتومي ميدان )

با اين اوضاع آيا مي توانيم به انجام وظيفه مان خرسند باشيم و بگوييم هرچه طبيعت از ما طلب مي كرد ما آن را به انجام رسانديم.

چگونه مي توانيم طبيعت را از اين پوشش نا مرتب برهانيم ؟ طبيعتي كه ما هنوز كفشي به پاهاي برهنه اش نكرده ايم(منظورناتواني در حل معماهاي امروزي مانند ماده تاريك، انرژي تاريك ،سرانجام عالم ،ماهيت نوترينو ،...)

بله ، با دست يافتن به"نظريه اي براي همه چيز"

در اين صورت است كه وقايع لحظات اوليه ي خلقت عالم ، منشاء و چيستي ماده و انرژي تاريك ،سرانجام كائنات ،ماهيت برخي از ذرات بنيادي و دهها سئوال ديگر كه تاكنون بي پاسخ مانده اند به جوابشان دست خواهيم يافت .

اكنون سئوالات اساسي كه براي دست يافتن به اين نظريه پيش مي آيد اين است كه،

1- آيا مي توان به دست يابي بشر در آينده اي نزديك به نظريه اي براي همه چيز خوشبين بود.؟

2- آيا نظريه اي براي همه چيز تا ابد نظريه اي براي همه چيز باقي خواهد ماند.؟

اعتقاد من براين است كه تلاش انسان در اين برهه از زمان براي رسيدن به نظريه اي براي همه چيز منوط به تحقق يافتن دو چيز است

الف )آگاهي كامل از تمام جوانب عالم

ب)رسيدن به تكنولوژي پيشرفته براي آزمودن نظريه هاي پيشنهادي

مورد اول بدون شك با امكانات موجودغير ممكن به نظر مي آيد ،چرا كه ما نه شناخت كامل از عالم در بعد ماكروسكوپي آ ن داريم و نه مي توانيم به روشني از ابعاد ميكروسكوپي آن سخن برانيم، بنابراين ما در دو حيطه با تاريكي مطلق سر و كار داريم يكي ماهيت عالم در نقاط دور دست كه نه نوري از آنجا به چشم ما مي آيد و نه ما قادريم به آنجا سفر كنيم ، و مسئله ي ديگر ماهيت عالم در ابعاد فرمي و كوچكتر از آن مي باشد ،اطلاعات ما از اين بعد تنها يكسري مشاهدات غير مستقيم است كه در برخي از موارد برداشت هاي ضد و نقيضي به مشاهده گر القا مي كند . با اين وضعيت ما مي خواهيم نظريه اي ابداع كنيم كه اين دو حيطه ي ناشناخته و هر چه بين آنها ست را بدون كم و كاست توضيح دهد .

تازه اگر موفق به تدوين اين نظريه شديم مي ماند اثبات آن ،به نظر من ديگر نبايد بي درنگ تسليم ظاهر نظريه ها شد ،بدين صورت كه اگر نظريه اي بر روي كاغذ و در قالب رياضياتي آن بدون نقص بود به آن به چشم يك راه حل بي بديل و قطعي نگاه كنيم كه اين نظريه تنها راه حل مشكل ماست.

همين نظريه ي نسبيت را در نظر بگريد ،با همه توانايي هايش در برخي از زمينه هاي علم فيزيك تاكنون هيچ مدرك قطعي براي اثبات پيش بيني هايش ارائه نگرديد ،تنها نسبيت خاص را توانسته اند با ذرات موجود در شتابدهندها كه ذرات در آن از حركت شتابدار برخوردارهستند (در صورتي كه نسبيت خاص ويژه ي حركت با سرعت ثابت است ) مورد آزمايش قرار دهند مخالفت اين نظريه با "عقل سليم" وپارادوكس حل نشده ي دو قلو هاي آن ديگر بماند.

در ضمن تاكنون مدرك مستدلي در تاييدبرخي از پيش بيني هاي نسبيت عام با تمام زيباييهايي كه اين نظريه دارد ارايه نشده است.

در زمينه ي يافته هاي فيزيك كوانتومي نيز با همين مشكل مواجه هستيم جايي كه صحبت از اتحاد بزرگ و يا اثبات وجود كوارك ها مي شود (به صورت منفرد ) يا وجود ذرات گلوئون، خر شتابدهندها به گل مي نشيند .

ناتواني دانشمندان در ابداع روشي براي اثبات تجربي اين يافته ها زمينه را براي ظهور ادعا هاي تازه مهيا ساخت. ادعا هايي كه هيچگونه چشم اندازي در آينده هاي بسيار دور نيز براي اثبات آنها وجود ندارد .

گرچه تلاش و پشتكار دانشمندان براي دست يابي به نظريه اي براي همه چيز قابل احترام و ستودني است اما آنان مرا به ياد كيميا گران قديم مي اندازند كه اميدتبديل مس به طلا سراسروجودشان را فرا گرفته است ،چند سالي است كه تب كيميا گري به علم فيزيك منتقل شده است و كيمياي "نظريه اي براي همه چيز" روياي شيرين برخي از فيزيكدانان گرديده است .

البته همانطوري كه در طول تاريخ كيمياگري برخي از گوشه و كنار جهان ادعاي دست يافتن به ماده اي كه مس را به طلا تبديل مي كند را مطرح مي كردند ،اينك نيز پيدا مي شوند دانشمنداني كه مدعي دست يافتن به نظريه اي براي همه چيز هستند.

جالب اينجاست كه اينان براي منطقي جلوه دادن نظريه هايشان بنيان طبيعت را دگرگون مي سازند ، ذرات رابه ريسمان و ابعاد عالم را تا جايي كه مشكلشان حل شود افزايش مي دهند .

گيريم كه توانستيم در قرن بيست و يكم به نظريه اي براي همه چيز دست يابيم آيا در اين صورت مي توان ادعا كرد كه در قرن بيست و دوم ، بيست و سوم و... اين نظريه در آن زمان هم نظريه اي براي همه چيز باشد؟ اگر قادر به اثبات تجربي آن نباشيم" همه چيز" اين نظريه بلوفي بيش نخواهد بود چرا كه ممكنست تكنولوژي آينده به مبارزه با پيش بيني هاي آن برآيد.و ضعف هاي آن را برملا سازد.

همان طوري كه تا قرن نوزدهم فيزيك كلاسيك براي همه چيز شناخته شده تا آن زمان پاسخ قانع كننده اي داشت . و به نوعي نظريه اي براي همه چيز بود. اما تكنولوژي قرن بيستم همانند شتابدهندها ،تلسكوپ ها ي قوي ،و تجهزات دقيق آزمايشگاهي سئوالاتي پيش روي آن قرار دادند كه ناقص بودن آن را نشان دادند .

تلاش براي دست يابي به نظريه اي براي همه چيز در حالي در حال انجام است كه دانشمندان هنوز در همساز كردن نسبيت خاص با كوانتوم با مشكلات عديده اي دست به گريبان هستند ، از وجود ذرات ميدان گرانش سخن به ميان مي آورند اما قادر به اثبات تجربي آنها نيستند ، از كم و كيف نيروي قوي هسته اي اطلاعات دقيقي ندارند،و...

كوتاه سخن اينكه اگر دانش بشري در مسير دست يافتن به نظريه هايي باشند كه بتواند تنها مشكلات موجود را حل كند (مانندطريقه ي شكل گيري نسبيت و كوانتوم)و اجازه بدهيم تا با پيدايش پاره نظريه ها زواياي بيشتري از نظريه ي بزرگ آشكار شود آنگاه به راحتي وبا اطمينان بيشتر قادر خواهيم بود گمشده ي خود (كه شايد نظريه اي براي همه چيز باشد) را بيابيم.

شايد تمايل دانشمندان در اين برهه از زمان براي دست يافتن به يك نظريه اي براي همه چيز ناشي از ناتواني آنها در حل معضلات فعلي است كه براي فرار از اين مشكلات خود را به دامان نظريه اي براي همه چيز انداخته اند . همين اقدام هاي گنگ و سر در گم كننده است كه اين سئوال بزرگ را در اذهان تداعي مي كند
آيا نظريه ي ام يا ريسمان يا ابر ريسمان وديگر نظريه هايي از اين دست (كه خود را كانديد نظريه اي براي همه چيز مي دانند ) گامي در جاده است يا راهيست به نا كجا آباد؟.

[Renjer Babi]

از سالها پیش رد پاهایی از ناقص بودن مکانیک نیوتونی در پدیده های مختلف به چشم می خورد. که اساسی ترین آنها آزمایش مایکلسون-مورلی بود که موجب شد تا راز دیگری از طبیعت بر دانشمندان آشکار شود و آن این بود که سرعت‌ نور در خلا نسبت‌ به‌ تمام‌ ناظرهائي‌ كه‌ در حركت‌ يكنواخت نسبت‌ به‌ يكديگر هستند يكي‌ است. مکانیک نیوتونی روز به روز بیشتر به بحران می افتاد و دانشمندان زیادی سعی بر این داشتند که این نارسایی ها را بوسیله قوانین مکانیک کلاسیک توجیه کنند. اما در همین زمان بود که یک کارمند ژولیده دنیای فیزیک را متحول کرد. او کسی نبود جز آلبرت اینشتین، که در سال 1905 نسبیت خاص را بوجود آورد و سپس در چند سال بعد نسبیت عام را تقدیم جهان علم کرد.
نسبیت نتایج بسیار جالب توجهی داشت و تقریبا تمام مشکلات مکانیک کلاسیک را پوشش می داد. و البته نسبیت چند پدیده را پیش بینی کرد که از این پیش بینی ها می توان دیدن ستاره پشت خورشید در هنگام کسوف را نام برد که خود اینشتین هم شاهد رخ دادنش بود.
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]


در همان زمان پدیده فوتو الکتریک مشاهده شد و بعد نوبت مکانیک کوانتومی بود تا بیاید و بوسیله بزرگانی چون ماکس پلانک، بوهر، هایزنبرگ و حتی اینشتین خودنمایی کند.
آلبرت اینشتین تا آخر عمرش با نتایج مکانیک کوانتومی مخالف بود که دلیل آن را معتقد بودن به جهانی می دانست که از نظمی قاطعی پیروی می کند در حالی که کوانتومیست ها به خدایی اعتقاد دارند که طاس بازی می کند!
اما نکته مهم اینجاست که مکانیک کوانتومی هم وجود این نظم را قبول دارد اما نظم را طور دیگری تعریف می کند. این مکانیک اعتقاد دارد که دانشمندان نمی توانند جهان را قانونمند کنند تا اینکه به این نکته توجه کنند که خودشان هم جزیی از این عالم هستند و جزیی که در نحوه کار جهان رل مهمی بازی می کند و در چگونه رقم خوردن پدیده ها نقش مهمی را داراست. اما مشکل از اینجا شروع می شود که این دو نظریه با هم تفاهم ندارند! و یکی از مهمترین نتایج نسبیت برای کوانتوم غیر قابل هضم است.
از طرفی در طــبــیــعــت 4 نوع نیــرو وجود دارد : 1-گرانشی 2-الکترومغناطیس 3- هسته ای قوی 4- هسته ای ضعیف که دانشمندان در صدد واحد کردن این نیروها و همچنین آشتی دادن کوانتوم و نسبیت در قالب یک نظریه بر آمدند.
از همان روز بود که آوارگی فیزیک شروع شد. همه دانشمندان برای اینکه بتوانند نظریه همه چیز را بوجود بیاورند با هم متحد شدند و بعضی هم با افراطی نگاه کردن به این دو تئوری واقعیت که هدف اصلی علم است را بکلی فراموش کردند.
اما افراطی گری در علم تنها دلیل نیست. اکثر ایرادهایی که بر فیزیک وارد شد به این دلیل بود که نسبیت مکاینک نبود بلکه نوعی سینماتیک بود!
یعنی پدیده های مختلف را پیش بینی کرد اما به این فکر نکرد که چرا این پدیده ها بوجود می آیند . یعنی نسبیت پیش بینی کرد که در هنگام فرار نور از یک میدان گرانشی پدیده انتقال به قرمز صورت می گیرد و این پدیده مشاهده شد اما در تئوری بزرگ نسبیت گفته نشد که چرا این اتفاق می افتد. اگر دانشمندانی که روی نسبیت کار می کردند به این موضوع فکر می کردند شاید به ساختمان فوتون توجه می شد

[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]



مثال دیگر، اینکه در نسبیت ذکر شده که وقتی ماده سرعت می گیرد جرمش افزوده می شود و حتی مقدار جرم را هم بوسیله روابط این تئوری می توان حساب کرد اما به این فکر نشد که این ذره چگونه جرم کسب می کند حتما خودتان حدس می زنید که اگر فکر می شد چه اتفاقی می افتاد...
این بین نظریه های زیادی بوجود آمدند که همه به دلایلی نتوانستند تئوری برای همه چیز باشند.
تا اینکه در 20 سال پیش یک تئوری با هدف اینکه یک تئوری برای همه چیز باشد متولد شد. این تئوری با الهام از آفرینش ذرات هیگز،سی.پی.اچ نام گرفت. (که در مقالات استاد جوادی به تفصیل در مورد این تئوری صحبت شده و ذکر آن تکرار مکررات می باشد
اما یکی از نتایج این تئوری که با دلیل و توجیه علمی در این تئوری ذکر شده است اینست که اسپین هیچ کمیتی ثابت نیست و چندی پیش دانشمندان شاهد این بودند که اسپین الکترون تغییر پذیر است.



آری! حقیقت از خود ردپا بجا می گذارد

[Renjer Babi]

توجه : در این مقاله سعی شده است که در حد ریاضیات ساده سخن به میان رود تا کاربر عادی بتواند به خوبی از آن استفاده نماید انشاالله در آینده به بحث ریاضیات اون هم خواهیم پرداخت...
بعد از مدت کمی که از انتشار نسبیت عام گذشته بودکارل شوارتسشیلد ([ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]) اخترشناس آلمانی با بررسی معادلات این نظریه راه حلی را یافت که فضای اطراف جسم فشرده بسیار پر جرمی را که میدان گرانشی بسیار شدیدی دارد توصیف می کرد این نکته مهم است که بگوییم نیروی گرانش نه تنها به جرم بلکه به فاصله نیز بستگی دارد شوارتسشیلد دریافت که اگر جرم یک جسم چنان متراکم شود که در واقع تمام جرم آن در مرکزش جای بگیرد آنگاه فضا-زمان در فاصله ی معینی از جسم که همان شعاع شوارتسشیلد است هندسه ی خاصی به خود می گیرد جالب است که بگوییم که هیچ چیز نمی تواند از این شعاع بگذرد و آنرا پشت سر بگذارد آنچه که در نزدیکی شعاع شوارتسشیلد روی می دهد از ۲ زاویه دید متفاوت است

۱:از بیرون:از بیرون از شعاع شوارتسشیلد اگر ما در جائی ساکن باشیم خواهیم دید که آن فضاپیمائی که به داخل سیاه چاله دارد سقوط می کند تا بینهایت باید سفر کند تا به جسم مرکزی کشیده شوند

۲:از داخل:به محض اینکه پا به داخل این شعاع مرگبار بگذارید دنیا پیش روی شما تیره و تار خواهد شد

ببینید هر جسمی شعاع شوارتسشیلد مخصوص به خود را دارد نه اینکه بگوییم فقط سیاه چاله ها دارند ...شعاع شوارتسشیلد هر جرمی از فرمول زیر محاسبه می شود...

rs=2GM/c2

توجه داشته باشید که r اندازه ی شعاع G ثابت جهانی گرانش M جرم ماده ی مورد نظر و در نهایت C سرعت نور است برای جرم ۳۰ منظومه شمسی شعاع شوارتسشیلد برابر است با ۱۰۰ کیلومتر!!!

[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

Horizon به معنای خط افق به کار می رود و Singularity یعنی مرکز تکینگی

جالب اینجاست که شخصی با نام جان میشل در سال ۱۷۸۳ نکته ای جالب را کشف کرد که سرعت گریز از سطح این چنین جرمهایی (مانند سیاه چاله ها) را اگر در فرمول زیر قرار دهیم سرعت نور بدست خواهد آمد یعنی سرعت گریز از سطح برای یک همچین جرمهایی سرعت نور است:

v2/2=GM/r

(V سرعت گریز از سطح است)

همان طور که گفته شد زمان در این شعاع با زمان جهانی فرق زیادی می کند و در واقع داخل آن به چشم ناظر خارح آن صفر است و اگر شخصی را در آنجا ببیند در حالت سکون خواهد دید

این جاذبه که زمان را در واقع نگه می دارد کار دیگری را هم انجام می دهد تا به حال کلمه ی انتقال به رنگ قرمز خطوط طیفی به گوشتان خورده است وقتی جسمی آسمانی پر جرم از خود پرتو بلند قرمز ساطع می کند این پرتو به دلیل گرانش بالای جرم آسمانی و تاثیر جاذبه روی نور به رنگ قرمز متمایل می شود بله در این جاذبه ی زیاد نور یک همچین حالتی را پیدا می کند.



انتقال به رنگ قرمز در سیاه چاله

[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]


امیدوارم مورد استفاده واقع شده باشد

[Renjer Babi]

در قرنی که ما زندگی می کنیم و قرنی که پشت سر نهادیم رویداد های بسیاری در زمینه ی فیزیک رخ داد و نظرییات و مبانی جدیدی پایه ریزی شد که هر یک می توانست پدیده هایی را توجیه کند . اما چیزی که بسیار از دانشمندان بزرگ در پی ان بودند ایجاد وحدت بین این نظرییات و قوانین و بکار گیری یک قانون کلی برای بررسی همه چیز از سطح اتمی گرفته تا کل عالم هستی بود البته برخی دانشمندان در این زمینه گامهای مهمی برداشته و توانستند برخی نیروها را در یکدیگر ادغام کرده و از یک حالت واحد استفاده کننداما مشغله ی اصلی دانشمندان تا به امروز ایجاد وحدت بین نیروهای گرانشی و الکترومغناطیسی است به طوری که پایه ریزان نظرییات نسبیت و کوانتوم در پی این بودند که این دو نظریه را در یک کالبد ارائه دهند . اما ایا این که موفق به چنین کاری شدند یا نه و اگر نه چرا ؟ جای بحث دارددر این مقاله ما دوباره شما را با انرژی پایه در کیهان اشنا می کنیم . این انرژی حداکثر انرژی است که به صورت کوانتومی در عالم یافت شود

البته در این که چنین انرژی در جهان وجود دارد بحث نمی کنیم و کاری با ان نداریم ما این انرژی را چون به صورت کوانتومی است در مقابل انرژی معادل جرم که از رابطه ی انیشتین بدست می اید قرار می دهیم و در ان جرم ماده ی مورد نظر را پیدا می کنیم .1 اما باز به اینکه چنین جرمی وجود دارد کاری نداریم


[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

این مطلب را نگه داشته و سراغ یک رابطه ی دیگر می رویم

در این رابطه ی جدید همان جرم را با ثابت هایی دیگر ی بدست می اوریم .که دقیقا با جرم بدست امده در رابطه ی قبلی مطابقت دارد . در این رابطه همان طور که ملاحظه می شود از ثابت گرانشی نیز در کنار کمییت هاییی چون ثابت پلانک . طول پلانک و زمان پلانک استفاده شده که را ه را برای بررسی در مورد واکنشهای کوانتومی . گرانشی باز می دارد

2حال از ادغام این دو رابطه ما رابطه ی جدیدی را بدست می اوریم که در ان سرعت نور یا بهتر بگوییم حداکثر سرعت مورد نیاز برای انتقال انرژی چه انرژی گرانشی و چه انرژی الکترو مغنا طیسی بدست می اید

3 البته در این فرمول ها تماما از ثابت های فیزیکی استفاده شده و خبری از محاسبات مجموع نیست

چیزی که به نظر می رسد این است که نیروی گرانشی و نیروی الکترومغناطیسی کوانتومی را باید در بعد های بسیار کوچک بررسی کنیم . در هرحال این مطلب جای بحث فراوانی دارد و شاید حتی بتوان از نیرو های دیگر هم در ان استفاده کرد

[bb]

فیزیك روشنگر جهان
اكنون ۱۰۰ سال از زمانی كه اینشتین ۵ مقاله را منتشر كرد، می گذرد. او جایزه نوبل را دریافت كرد و از معروف ترین معادله علمی دنیا پرده برداشت و فیزیك را در مسیری قرار داد كه تا امروز همچنان دنبال می شود.
یك قرن پیش نظریه های اینشتین پیشرفت های جدید ماموریت های فضایی را به وجود آورد. اكنون ماهواره ای با نام كاوشگر گرانش B كه ۶۵۰ كیلومتری بالای زمین می گردد به دنبال پیداكردن تاثیرات پیچیده ای است كه نظریه نسبیت اینشتین پیش بینی كرده است. كشف این تاثیرها نیازمند دقتی بی نظیر است. چرخنده های ابزار ژیروسكوپ ماهواره بهترین گوی هایی هستند كه تاكنون به دست بشر ساخته شده اند. این ماموریت آخرین مدركی است كه نشان می دهد جست وجو به دنبال مسیر اینشتین هرگز پایان نمی یابد.
اكنون ۱۰۰ سال از زمانی كه اینشتین ۵ مقاله را منتشر كرد، می گذرد. او جایزه نوبل را دریافت كرد و از معروف ترین معادله علمی دنیا پرده برداشت و فیزیك را در مسیری قرار داد كه تا امروز همچنان دنبال می شود. كار اینشتین در كنار پیشرفت های پی درپی در مكانیك كوانتوم، در كشف های علمی شكوفا شد كه از بسیاری جهات زندگی عادی را تحت تاثیر قرار می دهد. «استفن بنكا» (S.Benka) سردبیر مجله فیزیكس تودی (Physics Today) می گوید: «اكنون دوران طلایی فیزیك است. فیزیك نه تنها ما را از جهان طبیعت آگاه می كند، بلكه زندگی بشر را نیز در بسیاری از موارد كاربردی تحت تاثیر قرار می دهد. برای مثال با استفاده از شبكه هشدار دهنده سونامی به سرعت در مورد زمین و سیستم های فیزیكی آن اطلاعات كسب می كنیم.» به گفته وی: «حوزه زیست شناسی نیز به وسیله فیزیك روشن تر می شود.»
وی می گوید: حتی جنبه های پیچیده فیزیك كوانتوم استفاده كاربردی به شكل كدهای غیرقابل شكست (hard*to*break) دارد كه از اطلاعات بانكی آن لاین محافظت می كند.
دیگر جنبه های فیزیك بیشتر به صورت نظریه باقی مانده است: امكان وجود بعدهای بیشتر، رمزگشایی دینامیك فیزیكی سیستم های پیچیده و به شدت غیرقابل پیش بینی مثل وضعیت آب و هوای زمین.
در سال ۱۹۰۵ پنج مقاله اینشتین نشان داد كه چطور به طور قطعی می توان وجود اتم را ثابت كرد. موضوع وجود یا عدم وجود اتم حتی تا صد سال پیش هم موضوع بحث برانگیزی بود. اینشتین نشان داد كه نور از قسمت های مجزا به اسم فوتون تشكیل شده است و دیدگاه ما را نسبت به فضا و زمان برای همیشه تغییر داد. این دستاوردها برای فرد ۲۶ ساله ای كه به تازگی دكترای خود را گرفته و در اداره ثبت اختراعات سوئیس كار می كند، چندان هم بد نیست. یكی از این مقاله های شگفت انگیز كه شهرت كمتری دارد در مورد پرسشی است كه هزاران سال است برای مشاهده كنندگان به صورت معما باقی مانده است. چرا ذرات غبار در هوا و ذرات شن در آب به صورت نامرتب می چرخند؟
گیاه شناسی به نام رابرت براون این پدیده را در سال ۱۸۲۷ بررسی كرد و بعد از آن فیزیكدانان آن را «حركت براونی» نامگذاری كردند. اینشتین علت این حركت را برخورد ذرات با مولكول ها دانست. او نشان داد این حركت چگونه محاسبه می شود و چند مولكول به یك ذره شن ضربه می زنند و با چه سرعتی حركت می كنند. ژان پرن (Jean Perrin) فیزیكدان فرانسوی از دیدگاه اینشتین برای انجام چند آزمایش استفاده كرد و یك بار برای همیشه وجود اتم و مولكول را ثابت كرد. این كارش جایزه نوبل را برای او به ارمغان آورد. ایده اصلی اینشتین كه در سال ۱۹۰۵ منتشر شد این بود كه نور ذره ای است كه مانند موج رفتار می كند.
این ایده به اثر فتوالكتریك مربوط می شود. در این اثر نور به مواد خاصی می تابد و جریان الكتریكی ایجاد می كند. سلول های فتوالكتریك كه برای بازكردن در سوپرماركت استفاده می شود از همین اثر استفاده می كند. اینشتین در توضیح این پدیده گفت نور مجموعه ای از ذرات به نام فوتون است و انرژی آنها تنها بستگی به رنگ نور دارد. او برای این دیدگاه جایزه نوبل دریافت كرد. این كشف همچنین راه را برای گسترش علم فیزیك كوانتوم باز كرد. بسیاری از فیزیكدانان به دیدگاه های نسبیت توجه می كنند كه در سال ۱۹۰۵ ارائه شد. پیامدهای بعدی بزرگترین دستاورد او بودند. استیون واینبرگ (Steven Weinberg) فیزیكدان دانشگاه تگزاس و برنده جایزه نوبل می گوید: همه ما تصوری از فضا و زمان داریم كه در ما ایجاد شده است. این چیزی است كه اینشتین خلاف آن را ثابت كرد. او برای اولین بار نشان داد فضا و زمان بخشی از فیزیك است نه متافیزیك.
نیوتن و فیزیكدانان بعد از او فضا و زمان را اساساً مطلق در نظر گرفتند. فرض می شد كه فضا و زمان برای تمام مشاهده كنندگان یكسان است. هیچ كس هم در مورد صحت این فرض شك نكرد. اما اینشتین گفت قانون های طبیعت و سرعت نور مطلق هستند و برای تمام مشاهده كنندگانی كه به طور ثابت و وابسته به هم در حركت هستند یكسان است. مشاهده كنندگانی كه با سرعت های متفاوت درحركتند بعدهای فرازمانی كسب كرده و ساعت شان با سرعت متفاوتی كار می كند.
این اصول مهم پیامدهای مهمی دارند این پیامدهای مهم را كه اینشتین مهم ترین دستاورد زندگی اش می داند، مشهورترین معادله فیزیك است: E=mc۲. این معادله نشان می دهد جرم ماده و انرژی هم ارز هستند. این نظریه موجب پیشرفت بمب اتمی و نیروگاه های هسته ای شد. بعد از آن اینشتین اصل هم ارزی نسبیت را اضافه كرد و نظریه خود را با افزودن گرانش به آن گسترش داد. او فرض كرد وقتی به جسمی نیرویی وارد می شود جرمی كه شتاب را تعیین می كند و جرمی كه بر اثر جاذبه به وجود می آید یكسان هستند. در این نظریه گرانش كشش بین اجسام نیست.
به همین شیوه است كه جرمی مثل زمین فضا را تغییر می دهد و بر سرعت حركت ساعت تاثیر می گذارد. امروزه كاوشگر گرانش B مسیر منحنی ای را در فضا طی می كند كه توسط جرم زمین تولید شده است. هیچ نیروی گرانشی آن را در فضا نگه نداشته است و آن فقط مسیر مشخص را طی می كند. ماهواره ای به دقت حركت های آن را دنبال می كند تا دریابیم آیا با پیش بینی های اینشتین مطابقت دارد یا خیر؟ اینشتین همچنین پیش بینی كرد كه چرخش زمین فضا را به دور خود می كشد. این پدیده پیش از این فقط یك بار مشاهده شده بود. دانشمندان امیدوارند كاوشگر گرانش B دقت مشاهده را نسبت به آزمایش های قبلی تا ده برابر افزایش دهد.

csmonitor.com

[bb]

نفهمیدن فیزیک کوانتوم در هفت گام

نیلز بور (۱۹۶۲-۱۸۸۵)، از بنیانگذاران فیزیک کوانتوم، در مورد چیزی که بنیان گذارده است، جمله ای دارد به این مضمون که اگر کسی بگوید فیزیک کوانتوم را فهمیده، پس چیزی نفهمیده است. من هم در اینجا می خواهم چیزی را برایتان توضیح دهم که قرار است نفهمید!
● گام اول: تقسیم ماده
بیایید از یک رشته‌ی دراز ماکارونیِ پخته شروع کنیم. اگر این رشته‌ی ماکارونی را نصف کنیم، بعد نصف آن را هم نصف کنیم، بعد نصفِ نصف آن را هم نصف کنیم و... شاید آخر سر به چیزی برسیم ــ البته اگر چیزی بماند! ــ که به آن مولکولِ ماکارونی می‌توان گفت؛ یعنی کوچکترین جزئی که هنوز ماکارونی است. حال اگر تقسیم کردن را باز هم ادامه بدهیم، حاصل کار خواص ماکارونی را نخواهد داشت، بلکه ممکن است در اثر ادامه‌ی تقسیم، به مولکول‌های کربن یا هیدروژن یا... بربخوریم. این وسط، چیزی که به درد ما می خورد ــ یعنی به دردِ نفهمیدنِ کوانتوم! ــ این است که دست آخر، به اجزای گسسته ای به نام مولکول یا اتم می رسیم.
این پرسش از ساختار ماده که «آجرکِ ساختمانی ماده چیست؟»، پرسشی قدیمی و البته بنیادی است. ما به آن، به کمک فیزیک کلاسیک، چنین پاسخ گفته ایم: ساختار ماده، ذره ای و گسسته است؛ این یعنی نظریه‌ی مولکولی.
● گام دوم: تقسیم انرژی
بیایید ایده‌ی تقیسم کردن را در مورد چیزهای عجیب تری به کار ببریم، یا فکر کنیم که می توان به کار برد یا نه. مثلاً در مورد صدا. البته منظورم این نیست که داخل یک قوطی جیغ بکشیم و در آن را ببندیم و سعی کنیم جیغ خود را نصف ـ نصف بیرون بدهیم. صوت یک موج مکانیکی است که می تواند در جامدات، مایعات و گازها منتشر شود. چشمه های صوت معمولاً سیستم های مرتعش هستند. ساده ترین این سیستم ها، تار مرتعش است ــ که در حنجره‌ی انسان هم از آن استفاده شده است. به‌راحتی(!) و بر اساس مکانیک کلاسیک می توان نشان داد که بسیاری از کمّیت های مربوط به یک تار کشیده‌ی مرتعش، از جمله فرکانس، انرژی، توان و... گسسته (کوانتیده) هستند. گسسته بودن در مکانیک موجی پدیده ای آشنا و طبیعی است. امواج صوتی هم مثال دیگری از کمّیت های گسسته (کوانتیده) در فیزیک کلاسیک هستند. مفهوم موج در مکانیک کوانتومی و فیزیک مدرن جایگاه بسیار ویژه و مهمی دارد که جلوتر به آن می رسیم و یکی از مفاهیم کلیدی در مکانیک کوانتوم است.
پس گسسته بودن یک مفهوم کوانتومی نیست. این تصور که فیزیک کوانتومی مساوی است با گسسته شدن کمّیت های فیزیکی، همه‌ی مفهوم کوانتوم را در بر ندارد؛ کمّیت های گسسته در فیزیک کلاسیک هم وجود دارند. بنابراین، هنوز با ایده‌ی تقسیم کردن و سعی برای تقسیم کردن چیزها می‌توانیم لذت ببریم!
● گام سوم: مولکول نور
خوب! تا اینجا داشتم سعی می کردم توضیح دهم که مکانیک کوانتومی چه چیزی نیست. حالا می رسیم به شروع ماجرا:
فرض کنید به جای رشته‌ی ماکارونی، بخواهیم یک باریکه‌ی نور را به طور مداوم تقسیم کنیم. آیا فکر می کنید که دست آخر به چیزی مثل «مولکول نور» (یا آنچه امروز فوتون می‌نامیم) برسیم؟ چشمه های نور معمولاً از جنس ماده هستند. یعنی تقریباً همه‌ی نورهایی که دور و بر ما هستند از ماده تابش می‌کنند. ماده هم که ساختار ذره ای ـ اتمی دارد. بنابراین، باید ببینیم اتم ها چگونه تابش می کنند یا می توانند تابش کنند؟
● گام چهارم: تابش الکترون
در سال ۱۹۱۱، رادرفورد (۹۴۷-۱۸۷۱) نشان داد که اتم ها، مثل میوه‌ها، دارای هسته‌ی مرکزی هستند. هسته بار مثبت دارد و الکترون‌ها به دور هسته می چرخند. اما الکترون های در حال چرخش، شتاب دارند و بر مبنای اصول الکترومغناطیس، «ذره‌ی بادارِ شتابدار باید تابش کند» و در نتیجه انرژی از دست بدهد و در یک مدار مارپیچی به سمت هسته سقوط کند. این سرنوشتی بود که مکانیک کلاسیک برای تمام الکترون ها پیش‌بینی و توصیه(!)
می کرد و اگر الکترون ها به این توصیه عمل می کردند، همه‌ی‌ مواد ــ از جمله ما انسان‌ها ــ باید از خود اشعه تابش می کردند (و همان‌طور که می‌دانید اشعه برای سلامتی بسیار خطرناک است)! ولی می‌بینیم از تابشی که باید با حرکت مارپیچی الکترون به دور هسته حاصل شود اثری نیست و طیف نوریِ تابش‌شده از اتم ها به جای اینکه در اثر حرکت مارپیچی و سقوط الکترون پیوسته باشد، یک طیف خطی گسسته است؛ مثل برچسب های رمزینه‌ای (barcode) که روی اجناس فروشگاه ها می زنند. یعنی یک اتم خاص، نه تنها در اثر تابش فرو نمی‌ریزد، بلکه نوری هم که از خود تابش می‌کند، رنگ ها ــ یا فرکانس های ــ گسسته و معینی دارد. گسسته بودن طیف تابشی اتم ها از جمله علامت سؤال های ناجور در مقابل فیزیک کلاسیک و فیزیکدانان دهه‌‌ی ۱۸۹۰ بود.
● گام پنجم: فاجعه‌ی فرابنفش
برگردیم سر تقسیم کردن نور.
ماکسول (۱۸۷۹-۱۸۳۱) نور را به صورت یک موج الکترومغناطیس در نظر گرفته بود. از این رو، همه فکر می کردند نور یک پدیده‌ی موجی است و ایده‌ی «مولکولِ نور»، در اواخر قرن نوزدهم، یک لطیفه‌ی اینترنتی یا SMS کاملاً بامزه و خلاقانه محسوب می شد. به هر حال، دست سرنوشت یک علامت سؤال ناجور هم برای ماهیت موجی نور در آستین داشت که به «فاجعه‌ی فرابنفش» مشهور شد:
یک محفظه‌ی بسته و تخلیه‌شده را که روزنه‌ی کوچکی در دیواره‌ی آن وجود دارد، در کوره ای با دمای یکنواخت قرار دهید و آن‌قدر صبر کنید تا آنکه تمام اجزا به دمای یکسان (تعادل گرمایی) برسند.
در دمای به اندازه‌ی کافی بالا، نور مرئی از روزنه‌ی محفظه خارج می‌شود ــ مثل سرخ و سفید شدن آهن گداخته در آتش آهنگری.
در تعادل گرمایی، این محفظه دارای انرژی تابشی‌ای است که آن را در تعادل تابشی ـ گرمایی با دیواره ها نگه می‌دارد. به چنین محفظه‌ای «جسم سیاه» می‌گوییم. یعنی اگر روزنه به اندازه‌ی كافی كوچك باشد و پرتو نوری وارد محفظه شود، گیر می‌افتد و نمی‌تواند بیرون بیاید.
فرض کنید میزان انرژی تابشی در واحد حجمِ محفظه (یا چگالی انرژی تابشی) در هر لحظه U باشد. سؤال: چه کسری از این انرژی تابشی که به شکل امواج نوری است، طول موجی بین ۵۴۶ (طول موج نور زرد) تا ۵۷۸ نانومتر (طول موج نور سبز) دارند. جوابِ فیزیک کلاسیک به این سؤال برای بعضی از طول موج‌ها بسیار بزرگ است! یعنی در یک محفظه‌ی روزنه دار که حتماً انرژی محدودی وجود دارد، مقدار انرژی در برخی طول موج‌ها به سمت بی نهایت می‌رود. این حالت برای طول موج‌های فرابنفش شدیدتر هم می‌شود.
● گام ششم: رفتار موجی ـ ذره‌ای
در سال ۱۹۰۱ ماکس پلانک (Max Planck: ۱۹۴۷-۱۸۵۸) اولین گام را به سوی مولکول نور برداشت و با استفاده از ایده‌ی تقسیم نور، جواب جانانه‌ای به این سؤال داد. او فرض کرد که انرژی تابشی در هر بسامدِ &#۹۵۷; ــ بخوانید نُو ــ به صورت مضرب صحیحی از &#۹۵۷;h است که در آن h یک ثابت طبیعی ــ معروف به «ثابت پلانک» ــ است. یعنی فرض کرد که انرژی تابشی در بسامد &#۹۵۷; از «بسته های کوچکی با انرژی &#۹۵۷;h» تشکیل شده است. یعنی اینکه انرژی نورانی، «گسسته» و «بسته ـ بسته» است. البته گسسته بودن انرژی به‌تنهایی در فیزیك كلاسیك حرفِ ناجوری نبود‌ (همان‌طور كه قبل‌تر در مورد امواج صوتی دیدیم)، بلکه آنچه گیج‌كننده بود و آشفتگی را بیشتر می‌کرد، ماهیتِ «موجی ـ ذره‌ای» نور بود. این تصور كه چیزی ــ مثلاً همین نور ــ هم بتواند رفتاری مثل رفتار «موج» داشته باشد و هم رفتاری مثل «ذره»، به طرز تفكر جدیدی در علم محتاج بود.
ذره چیست؟ ذره عبارت است از جرم (یا انرژیِ) متمركز با مكان و سرعتِ معلوم. موج چیست؟ موج یعنی انرژی گسترده‌شده با بسامد و طول موج. ذرات مختلف می‌توانند با هم برخورد كنند، اما امواج با هم برخورد نمی‌كنند، بلكه تداخل می‌كنند. نور قرار است هم موج باشد هم ذره! یعنی دو چیز كاملاً متفاوت.
● گام هفتم: نرسیدن!

مهدی قهرمانی
باشگاه دانش‌آموزی نانو

[Mohammad Hosseyn]

نويسنده : ايان باربور

مترجم: پيروز فطورچى

اهميت تاريخى و معاصر فيزيك، بسيار است زيرا بسيارى از مسلمات آن توسط علوم اخذ شده و تاثير زيادى نيزبر فلسفه و الهيات نهاده است. در فيزيك نيوتنى، سه فرض اصالت واقع، موجبيت و تحويل‏گرايى، پذيرفته شده بود كه‏هر سه فرض از ناحيه فيزيك قرن بيستم و به ويژه نظريه كوانتوم مورد معارضه قرار گرفت. اين بدان دليل بود كه جهان‏اتمى بر وفق مفاهيم فيزيك كلاسيك و پديده‏هاى مشاهده‏پذير، توضيح‏دادنى نبود. درباره ارتباط مفاهيم فيزيك‏كوانتومى با واقعيت جهان و نيز جايگاه نظريه‏ها در علم، ديدگاههاى اصالت واقع كلاسيك، ابزارانگارى و اصالت واقع‏نقادانه، تعبير و تفسيرهاى گوناگونى را ارائه داده‏اند. در اين نوشتار، «ايان باربور» همچون ديگر طرفداران اصالت واقع نقادانه قايل است كه براساس نظريه كوانتم، مشاهده‏گر همواره در روند مشاهده، شريك و سهيم است و مرزقاطعى ميان مشاهده‏گر و شئ مشاهده شده وجود ندارد. وى بكارگيرى ايده مكمليت درباره علم و دين را نقد مى‏كند.

فيزيك، مطالعه ساختارها و فرآيندهاى اساسى تغيير و تحول در ماده و انرژى است. از آنجاكه فيزيك با پايين‏ترين سطوح سازمان، سر و كار دارد و دقيق‏ترين معادله‏هاى رياضى را به كارمى‏گيرد، به‏نظر مى‏رسد در مقايسه با ساير علوم، از مسائل مورد علاقه دين درباره حيات، ذهن وهستى انسان دورتر باشد، اما اهميت تاريخى و معاصر فيزيك بسيار است. زيرا فيزيك، اولين‏علم دقيق و سيستماتيك [ منظم] به شمار مى‏آيد و بسيارى از مسلمات آن، توسط علوم اخذشده است. روش‏هاى فيزيك به‏مثابه سرمشقهاى مطلوبى براى علوم ديگر مدنظر بوده است.همچنين فيزيك تاثير زيادى بر فلسفه و الهيات نهاده است.

از اين گذشته، اگرچه فيزيكدانان فقط موجودات فاقد حيات را مطالعه مى‏كنند، ولى امروزه‏نگاه آنها متوجه موجوداتى است كه به قلمروهايى گوناگون دارند: از «كوارك‏ها» (2) و «اتم‏ها» تا«كريستال‏هاى جامد»، «سياره‏ها» و «كهكشان‏ها» - و از جمله، شالوده فيزيكى ارگانيزم‏هاى زنده،هم‏اكنون در حوزه فيزيك، ما با مسائلى درباره «مشاهده‏گر و مشاهده‏شده‏» (3) ، « تصادف و قانون‏» (4) و«اجزا و كل‏ها» (5) مواجه‏ايم.

در قرن بيستم، سه فرض مسلم و پذيرفته‏شده فيزيك نيوتنى مورد ترديد قرار گرفته است:

1. معرفت‏شناسى (6) نيوتنى، رئاليستى [واقع‏گرايانه] بود. همه بر اين باور بودند كه نظريه‏ها،جهان را چنانكه فى نفسه هست‏به 4گونه‏اى بركنار و مستقل از «مشاهده‏گر» توضيح مى‏دهند.فضا و زمان، چارچوبهايى مطلق انگاشته مى‏شد كه درون آنها تمام رويدادها بدون ارجاع به‏مشاهده‏گر، گنجانده (7) شده است. «كيفيات اوليه‏» (8) مانند «جرم‏» (9) و «سرعت‏» (10) كه با زبان رياضى‏قابل بيان است، ويژگيهاى عينى (11) جهان واقعى محسوب مى‏شد.

2. فيزيك نيوتنى، نظرگاه موحبيتى داشت. اصولا چنين تلقى مى‏شد كه آينده هر سيستيم‏از ماده متحرك را از روى شناخت دقيق وضعيت‏حاضر آن مى‏توان پيش‏بينى كرد. به‏نظر مى‏آمدتمام جهان، از كوچكترين ذرات تا دورترين سياره زير نفوذ و سيطره قوانينى تغييرناپذير ويكسانند.

3. ديدگاه نيوتنى در اين برداشت كه: رفتار كوچكترين «اجزا»، يعنى ذرات سازنده،تعيين‏كننده رفتار «كل‏» است، نگرشى تحويل‏گرايانه (12) بود. براساس اين نگرش، «تغيير و تحول‏»،عبارت است از بازآرايى اجزا كه خود آن اجزا بدون تغيير باقى مى‏مانند. در اينجا از طبيعت،تصويرى جذاب و مقتدر، بسان ماشينى قانونمند، ترسيم مى‏شد; تصويرى كه رشد علم و انديشه‏غرب را بشدت متاثر ساخت. اين ديدگاه كه به جهان همچون مكانيسم يك ساعت مى‏نگريست،به نگرشى «دئيستى‏» (13) [ خداپرستى طبيعى] درباره خداوند منجر شد كه او را ساعت‏سازى‏مى‏دانست كه ساز و كار جهان را طرح و سپس آن را به حال خود رها كرده است.

قرن هيجدهم شاهد گسترش بيشتر مكانيك نيوتنى بود. در فيزيك قرن نوزدهم انواع نوينى‏از طرحهاى مفهومى (14) ،از جمله «نظريه الكترو مغناطيس‏» (15) و «نظريه جنبشى گازها» (16) ارائه‏شده بود، ولى فرضيه‏هاى اساسى مذكور بدون تغيير باقى ماندند. چنين به‏نظر مى‏آمد كه تمامى‏قوانين، نه از نظر مكانيك ذرات، لااقل از نظر قوانين حاكم، بر چند نوع از ذرات و ميدانها دست‏يافتنى است. در نظريه جنبشى و ترموديناميك (17) ،رفتار گازها براساس احتمال تشريح مى‏شد،ولى اين شيوه را فقط تسهيلى براى امر محاسبه قلمداد مى‏كردند. همه بر آن بودند كه حركت‏تمامى مولكول‏هاى گاز، دقيقا با قوانين مكانيكى معين شده است، ولى چون محاسبه اين‏حركات بسيار دشوار و پيچيده است، ما مى‏توانيم از قوانين آمارى براى پيش‏بينى رفتار ميانگين‏گروههاى عظيم مولكول‏ها استفاده كنيم.

هر سه فرض مذكور - يعنى «اصالت واقع [رئاليسم]»، «موجبيت‏» و «تحويل گرايى‏» - از ناحيه‏فيزيك قرن بيستم مورد معارضه قرار گرفته است. تغييرهاى رخ‏داده در مفاهيم و مسلمات،آن‏چنان عظيم بود كه تعجبى ندارد اگر «كوهن‏» آن را به‏عنوان نمونه‏اى بارز از يك انقلاب عظيم ويك تغيير «سرمشق‏» به كار ببرد. در اينجا نظريه «كوانتوم‏» را بررسى مى‏كنيم.

نظريه كوانتوم

مدلهاى مربوط به «ذره‏» نظير مدل «توپ بيليارد»، بر فيزيك كلاسيك ماده، حاكم بوده است.در قرن نوزدهم، نظريه‏پردازان براى تشريح گروه متفاوتى از پديده‏ها كه متضمن «نور» و «الكترومغناطيس‏» بودند، از مدل اساسى ديگرى استفاده كردند كه عبارت بود از: [انتشار] امواج در«محيطهاى ميانجى پيوسته‏». (18)

ولى در اوايل قرن حاضر به‏نظر مى‏رسيد كه چند آزمايش‏حيرت‏انگيز، استفاده از هر دو مدل «موج‏» و «ذره‏» را براى هر دو نوع از پديده‏ها ايجاب مى‏كند. ازيك‏طرف، معادله انيشتين درباره اثر فتوالكتريك (19) و كار «كامپتون‏» بر روى پراكندگى فوتون (20) نشان داد كه نور در بسته‏هاى مجزا و منفصل، با انرژى و اندازه حركت معين، گسيل مى‏گردد وبسيار شبيه به جريانى از ذرات عمل مى‏كند، و از طرف ديگر و در مقابل آن، الكترون‏ها كه همواره‏به‏صورت «ذرات‏» تصوير مى‏شدند، آثار تداخل انتشار را كه از ويژگيهاى امواج است، از خود نشان‏دادند. امواج، پيوسته و گسترده‏اند و به‏موجب «فاز» (21) بر يكديگر تاثير متقابل دارند; اما ذرات،گسسته و به مكانى خاص محدودند و تاثير متقابل آنها براساس «اندازه حركت‏» (22) است. به‏نظرمى‏رسد هيچ راهى براى تلفيق اين دو مدل، در مدل واحد، وجود ندارد. [1]

از باب نمونه، فرض كنيد يك دسته از الكترون‏ها به سمت دو شكاف موازى كه در يك پرده‏فلزى قرار دارند، گسيل شده‏اند و با يك صفحه عكاسى كه چند سانتيمتر پشت پرده قرار داده‏شده، برخورد مى‏كنند. هر الكترون به‏صورت يك نقطه ريز بر روى فيلم ثبت مى‏شود و به مثانه‏ذره‏اى كه به آنجا رسيده باشد به‏نظر مى‏آيد و چنانچه «بار» و «جرم‏» الكترون تقسيم‏ناپذير باشد،قاعدتا احتمال مى‏رود فقط از يكى زا دو شكاف عبور كرده باشد. با وجود اين، نقاطى كه بر روى‏فيلم مى‏افتد، الگويى تداخلى را از نوارهاى موازى، نشان مى‏دهند كه تنها در صورتى توضيح‏دادنى است كه فرض شود يك «موج‏» از دو شكاف عبور كرده است و همين دوگانگى موج - ذره، درسرتاسر فيزيك اتمى يافت مى‏شود، ولى يك فرماليزم وجدانى رياضى مى‏تواند به‏وجود آيد كه‏امكان پيش‏بينى رويدادهاى مشاهده‏شده را به‏صورت آمارى فراهم آورد. اين فرماليزم رياضى،«توابع موج‏» (23) را براى آميزه‏اى از امكانها يعنى «تركيبى از حالتها» (24) به دست مى‏دهد. مى‏توان احتمال برخورد يك الكترون را به هر نقطه مفروض، محاسبه كرد. اما در «توزيع احتمال‏» (25) موردمحاسبه، نقطه دقيقى كه يك الكترون خاص به آن اصابت‏خواهد نمود، قابل پيش‏بينى نيست.

به همين ترتيب در نظريه كوانتوم، هيچ مدل وحدت‏يافته‏اى از اتم پيدا نشده است. مدل اوليه‏بور درباره اتم به سادگى قابل تصوير و تجسم بود: الكترون‏هاى ذره‏وار در حركت‏خود پيرامون‏هسته، به مانند يك منظومه شمسى كوچك، از مدارهايى تبعيت مى‏كنند. ولى «اتم‏» در نظريه‏كوانتوم به‏هيچ‏وجه قابل تصوير و تصور نيست. ممكن است كسى بكوشد تا الگوهاى «موج‏هاى‏احتمال‏» (26) را كه فضاى پيرامون «هسته‏» را پر كرده‏اند، شبيه نوسانهاى يك سمفونى سه‏بعدى ازاصوات موسيقيايى كه پيچيدگى حيرت‏انگيزى دارند، تصور كند; ولى اين تمثيل كمك زيادى به‏ما نمى‏كند، «اتم‏» در دسترس مشاهده مستقيم قرار ندارد و بر وفق «كيفيات حسى‏»، قابل تصورنيست; حتى نمى‏توان آن را براساس مفاهيم كلاسيك نظير «فضا»، «زمان‏» و «عليت‏» به گونه‏اى‏منسجم توضيح داد. رفتارشى بسيار خرد با رفتار اشياى تجربه روزمره، متفاوت است. ما مى‏توانيم آنجه را در آزمايشها رخ مى‏دهد با «معادلات آمارى‏» توضيح دهيم، ولى نمى‏توانيم‏صفات كلاسيك مانوس را به ساكنان جهان اتمى نسبت دهيم.

در بسط و توسعه‏هايى كه طى سالهاى اخير در نظريه كوانتوم، به سمت قلمروهاى هسته‏اى ومادون هسته‏اى حاصل شده است، خصلت «احتمالى‏» نظريه اوليه كوانتوم، همچنان محفوظ،مانده است. نظريه ميدان كوانتومى (27) ،تعميمى است از نظريه كوانتوم كه با نظريه نسبيت‏خاص،هماهنگ و منسجم است. از اين نظريه با موفقيت‏بسيار در برهم كنشهاى الكترومغناطيس (28) وبرهم كنشهاى مادون هسته‏اى (29) (كروموديناميك كوانتومى (30) يا نظريه كوارك) و نظريه الكتروضعيف، بهره‏بردارى شده است.[2] اجازه دهيد چالشى را كه نظريه كوانتوم در قبال اصالت واقع‏ابراز كرده است، دنبال كنيم.

نيلزبور از به‏كارگيرى مدلهاى موج و ذره و ديگر زوجها از مجموعه‏هاى مفاهيم متضاد،حمايت مى‏كرد. بحث‏بور درباره آنچه او آن را «اصل مكمليت‏» (31) ناميد، چند موضوع را شامل شد.بور تاكيد داشت كه سخن ما درباره يك «سيستم اتمى‏» بايد همواره به يك آرايش آزمايشگاهى‏مربوط باشد; ما هرگز نمى‏توانيم درباره يك سيستم اتمى به تنهايى و «فى نفسه‏» و عين معلوم (33) را در هر آزمايشى مد نظر قرار دهيم.نمى‏توان هيچ خط فاصل دقيقى بين روند مشاهده و شى‏ء مشاهده شده، رسم كرد. در صحنه‏آزمايش، ما «بازيگريم‏» نه صرفا «تماشاچى‏» و ابزار آزمايشى مورد استفاده را خود برمى‏گزينيم.بور اظهار داشت كه آنچه بايد به حساب آيد، روند تعاملى [كنشى - واكنشى] «مشاهد» است، نه‏ذهن يا شعور مشاهده‏گر.

موضوع ديگر در نوشتار بور، محدوديت مفهومى درك بشر است در اينجا، انسان به‏عنوان يك‏عالم [ داننده] و نه يك آزمايشگر، كانون توجه قرار مى‏گيرد. بور، با شكاكيت كانت (34) درباره‏امكان شناخت «جهان فى نفسه‏» (35) سهيم است. اگر سعى ما آن باشد كه «قالبهاى مفهومى‏» (36) خاص را بر طبيعت تحميل كنيم، در اين صورت استفاده تام از ساير مدلها را مانع شده‏ايم.بدين‏سان، بايد بين توصيفات كامل على يا - فضا زمانى، بين مدلهاى موج يا ذره، بين اطلاع دقيق‏از مكان يا اندازه حركت، يكى را برگزينيم. هرچه بيشتر از يك مجموعه مفاهيم استفاده شود،كمتر مى‏توان مجموعه مكمل را به‏طور همزمان به كار برد. اين محدوديت دوجانبه از آن جهت‏رخ مى‏دهد كه جهان اتمى را نمى‏توان بر وفق مفاهيم فيزيك كلاسيك و پديده‏هاى‏مشاهده‏پذير توضيح داد.[3]

ادامه مطلب در بخش دوم مقاله …


منبع :فصلنامه ذهن ، شماره 1

[Mohammad Hosseyn]

فيزيك و متافيزيك - بخش دوم
نويسنده : ايان باربور

مترجم: پيروز فطورچى

بخش نخست مقاله را در اينجا مطالعه نماييد.

بنابراين، چگونه مفاهيم فيزيك كوانتومى به واقعيت جهان مربوط مى‏شود؟ ديدگاههاى‏مختلف درباره جايگاه «نظريه‏ها» در علم، تعبير و تفسير متفاوتى از نظريه كوانتوم مى‏كنند.

1. اصالت واقع كلاسيك: نيوتن و تقريبا تمام فيزيكدانان قرن نوزدهم، نظريه‏ها را توصيفات‏«طبيعت‏»، آن‏گونه كه فى نفسه و مستقل از مشاهده‏گر تحقق دارد، تلقى مى‏كردند. فضا [ مكان]،زمان، جرم، و ساير «كيفيات اوليه‏» (37) خواص همه اشياى واقعى‏اند. مدلهاى مفهومى، نسخه‏بدلهايى از جهانند كه ما را قادر مى‏سازند تا ساختار مشاهده‏ناپذير جهان را با اصطلاحات مانوس‏كلاسيك مجسم كنيم. اينشتين اين سنت را با پافشارى بر اين نكته ادامه داد كه يك توصيف كامل از سيستم اتمى، مستلزم مشخص كردن متغيرهاى كلاسيك «مكان - زمانى‏» است كه حالت‏آن را به گونه‏اى عينى و غيرمبهم، تعيين كند. او بر آن بود كه چون نظريه كوانتوم چنين نيست‏پس نظريه‏اى ناقص است و عاقبت‏به‏وسيله نظريه‏اى كه انتظارهاى كلاسيك را تحقق بخشد،كنار گذاشته خواهد شد.

2. ابزارانگارى: (38)

مطابق اين راى، نظريه‏ها ساخته‏هاى مفيد بشر و تمهيدهايى براى‏محاسبه‏اند (39) كه جهت مرتبط كردن مشاهدات و انجام پيش‏بينيها به كار مى‏آيند. آنها همچنين‏ابزارهايى عملى براى دستيابى به كنترل فنى شمرده مى‏شوند. مبناى داورى درباره آنها، مفيدبودنشان در به ثمر رساندن اين اهداف است، نه مطابقت آنها با واقعيت (كه براى ما امرى‏دست‏نيافتنى است). مدلها، مجعولهايى تخيلى‏اند (40) كه موقتا براى ساختن نظريه‏ها استفاده‏مى‏شوند و پس از آن مى‏توان آنها را كنار نهاد; آنها بازنمودهاى (41) حقيقى جهان نيستند. اگرچه‏مى‏توانيم از معادلات كوانتومى براى پيش‏بينى پديده‏هاى مشاهده‏پذير استفاده كنيم، امانمى‏توانيم در ميان مشاهداتمان از اتم سخن بگوييم.

اغلب چنين پنداشته مى‏شود كه بور قاعدتا بايد ابزارگرا باشد، زيرا او در بحث طولانى باانيشتين، اصالت واقع كلاسيك را رد كرده است. اما آنچه او واقعا گفت، آن است كه مفاهيم‏كلاسيك را نمى‏توان بدون ابهام براى تشريح سيستمهاى اتمى موجود به كار برد. از مفاهيم‏كلاسيك فقط مى‏توان براى توضيح پديده‏هاى مشاهده‏پذير، در موقعيتهاى ويژه آزمايشگاهى‏استفاده كرد. ما نمى‏توانيم جهان را آن گونه كه «فى نفسه‏» تحقق دارد، جداى از تاثير متقابل ما باآن، مجسم كنيم. بور، به ميزان زيادى با نقد طرفداران ابزارانگارى از اصالت واقع كلاسيك موافق‏بود ولى او به‏طور مشخص از ابزارانگارى حمايت نمى‏كرد و با تحليل دقيق‏تر به‏نظر مى‏رسد كه اوگزينه سومى را اختيار كرده باشد.

3. اصالت واقع نقادانه: (42)

قايلين به اصالت واقع نقادانه، نظريه‏ها را بازنمودهايى ناتمام ازجنبه‏هاى محدود جهان، آن‏گونه كه با ما در كنش متقابلند، تلقى مى‏كنند. نظريه‏ها به ما اجازه‏مى‏دهند تا جنبه‏هاى مختلف جهان را كه در موقعيتهاى گوناگون آزمايشگاهى آشكار مى‏شوند،به يكديگر مرتبط كنيم. از نظر حاميان اصالت واقع نقادانه، مدلها، اگرچه انتزاعى و گزينشى‏اند امابراى مجسم كردن ساختارهاى جهان كه موجب اين كنشهاى متقابلند، كوششهايى ضرورى به‏حساب مى‏آيند. در اين نگرش، هدف علم، فهم است نه كنترل. تاييد پيش‏بينيها آزمونى است‏براى فهم معتبر (43) ولى خود پيش‏بينى، هدف علم نيست.

بخوبى مى‏توان ادعا كرد كه بور - اگرچه نوشته‏هاى او همواره واضح نبوده است - صورتى ازاصالت واقع نقادانه را پذيرفته بود. او در بحث‏با انيشتين، واقعيت الكترون‏ها يا اتم‏ها را انكارنكرد، بلكه مدعى بود كه آنها از آن رسته اشيايى نيستند كه توصيفات فضا - زمانى كلاسيك راپذيرند. وى پديدارشناسى (44) « ماخ‏» (45) را كه واقعيت اتم‏ها را مورد ترديد قرار مى‏داد، نپذيرفت.«هنرى فولس‏»، (46) اين بحث را چنين خلاصه مى‏كند: «او [بور] چارچوب كلاسيك را كنار گذاشت‏و استنباط واقع‏گرايانه را درباره توصيف علمى طبيعت‏حفظ نمود. آنچه او طرد مى‏كند اصالت‏واقع نيست، بلكه تعبير كلاسيك آن است.»[4] بور، واقعيت‏سيستم اتمى را كه با سيستم‏مشاهده‏گر در برهم كنش است، فرض مسلم گرفت. در قبال تعبيرهاى ذهن‏گرا (47) از نظريه‏كوانتوم كه مشاهده را يك برهم كنش ذهنى - فيزيكى (48) تلقى مى‏كنند، بور از برهم كنشهاى‏فيزيكى ميان سيستمهاى ابزارى و اتمى، در وضعيت كامل آزمايشگاهى، سخن مى‏گويد.به‏علاوه، «موج و ذره‏» يا «اندازه حركت و موقعيت مكانى‏» يا ديگر وصفهاى مكمل، حتى اگر هم‏بروشنى قابل اطلاق نباشند، بر يك شى‏ء واحد صدق مى‏كنند. آنها از نمودهاى متفاوت سيستم‏اتمى واحد حكايت مى‏كنند. «فولس‏» مى‏نويسد:

«بور احتجاج مى‏كند كه اين‏گونه باز نمودها، انتزاعهايى هستند كه در امكان توصيف يك‏پديده به‏عنوان كنش متقابل ميان سيستمهاى مشاهده‏گر و سيستمهاى اتمى، نقشى حياتى‏ايفا مى‏كنند، اما نمى‏توانند خواص يك واقعيت مستقل را تصوير كنند .... ما مى‏توانيم چنين‏واقعيتى را به حسب توانايى آن براى ايجاد برهم كنشهاى گوناگون توصيف كنيم - برهم كنشهايى‏كه نظريه مذكور، آنها را تامين‏كننده شواهد مكمل درباره شى‏ء عين واجد قلمداد مى‏كند.[5]بور نگرش اصالت واقع كلاسيك را كه براساس آن، جهان دربردارنده موجوداتى با خواص‏معين كلاسيك است، نپذيرفت. ولى با وجود اين، بر آن بود كه جهانى واقعى وجود دارد كه دركنش متقابل، توانايى ايجاد پديده‏هاى مشاهده‏پذير را داراست. فولس كتاب خود را درباره بور بااين نتيجه‏گيرى به پايان مى‏رساند:

«هستى‏شناسى (49) اى كه اين نحوه تعبير و تفسير از پيام "بور" مستلزم آن است، اشياى‏فيزيكى را نه مطابق با چارچوب كلاسيك و از راه خواص معين كه با خواص پديده‏ها مطابقند،بلكه از طريق توان آنها براى ظاهر شدن در نمودهاى گوناگون پديده‏ها، توصيف مى‏كند.بدين‏ترتيب در چارچوب مكمليت، حفظ استنباط واقع‏گرايانه و پذيرفتن كامل بودن نظريه‏كوانتوم فقط با تجديد نظر در فهم ما از ماهيت‏يك واقعيت مستقل فيزيكى و اينكه ما چگونه‏مى‏توانيم آن را بشناسيم، ممكن است.»[6]

كوتاه سخن اينكه ما بايد اكيدا جدايى قاطع بين مشاهده‏گر و شى‏ء مشاهده‏شده را كه درفيزيك كلاسيك فرض مى‏شد، انكار كنيم. براساس نظريه كوانتوم، مشاهده‏گر همواره يك‏شريك و سهيم به حساب مى‏آيد.

در مكمليت، استفاده از يك مدل، استفاده از مدلهاى ديگر را محدود مى‏سازد. مدلها،بازنمودهاى نمادين (سمبوليك) از وجوه واقعيت متعاملند كه نمى‏توانند منحصرا بر وفق‏شباهتهايى كه با تجربه روزمره دارند، مجسم شوند. آنها صرفا به‏طور كاملا غيرمستقيم، با جهان‏اتمى و يا با پديده‏هاى مشاهده‏پذير، مربوط‏اند. ولى ما مجبور نيستيم ابزارانگارى‏اى را بپذيريم‏كه نظريه‏ها و مدلها را ابزارهاى فكرى و عملى مفيدى مى‏انگارد كه درباره جهان چيزى به مانمى‏گويند.

خود بور پيشنهاد كرد كه ايده مكمليت قابل بسط به ساير پديده‏هايى است كه با دو نوع مدل،تحليل‏پذيرند، مانند: مدلهاى «مكانيستى و ارگانيك‏» (50) در زيست‏شناسى; مدلهاى‏«رفتارگرايانه و درون نگرانه‏» (51) در روان‏شناسى; مدلهاى «جبر» و «اختيار» در فلسفه; يا مدلهاى‏«عدل الهى و «عشق الهى‏» در الهيات. بعضى نويسندگان پا را فراتر نهاده و از مكمليت «علم‏» و«دين‏» سخن مى‏گويند. بدين‏سان «سى.اى. كولسون‏» (52) پس از تشريح دوگانگى موج - ذره وتعميم بور از آن، علم و دين را «توضيح‏هاى مكمل درباره واقعيت‏» مى‏نامد.[7]من به اين‏گونه استعمال گسترده از اصطلاح مزبور، با ديده شك مى‏نگرم. در زير چند شرط رابراى به كار بردن مفهوم مكمليت مطرح مى‏كنم:[8]

1. مدلها بايد فقط در صورتى مكمل يكديگر ناميده شوند كه به يك موجود واحد و يك گونه‏واحد منطقى اشاره كنند. موج و ذره، مدلهايى براى يك موجود منفرد (مثلا يك الكترون) در يك‏موقعيت منفرد (مثلا در يك آزمايش دو شكاف) به‏شمار مى‏آيند. آنها هر دو در يك سطح‏منطقى قرار دارند و قبلا در يك شعبه از علم استعمال شده‏اند. اين شرايط در مورد علم و دين‏صدق نمى‏كند. آن دو، نوعا در موقعيت‏هايى متفاوت پديد مى‏آيند و در زندگى انسان وظايف‏مختلفى را به انجام مى‏رسانند.[9] ازاين‏رو، من علم و دين را زبانهاى بديل (53) مى‏دانم و اصطلاح‏مكمليت را به مدلهاى مربوط به يك گونه واحد منطقى و در چارچوب يك زبان خاص، محدودمى‏كنم; نظير مدلهاى «انسان‏وار» و «غيرانسان‏وار» براى خداوند.

است و نه‏«استدلالى‏». (55) بايد دلايل مستقلى براى ارزش دو مدل بديل و يا مجموعه‏هايى از ساختها درحوزه ديگر وجود داشته باشد. نمى‏توان فرض كرد كه مدلهاى مفيد در فيزيك، در ساير رشته‏هانيز ثمربخش باشند.

3. مكمليت، هيچ توجهى را براى پذيرش غيرنقادانه حصرهاى دووجهى (56) فراهم نمى‏آورد.اين اصطلاح را نمى‏توان براى اجتناب از پرداختن به ناهماهنگيها يا «وتو» كردن جست‏وجوى‏وحدت، به كار برد. درباره ويژگى متناقض‏نما (57) در دوگانگى موج - ذره نبايد مبالغه شود. مانمى‏گوييم كه يك الكترون هم موج است و هم ذره، بلكه مى‏گوييم رفتارى موج‏گونه و ذره‏وار ازخود نشان مى‏دهد. به‏علاوه، ما يك فرماليزم رياضى وحدت‏يافته در اختيار داريم كه لااقل، پيش‏بينى‏هايى احتمالى را فراهم مى‏آورد، حتى اگر تلاشهاى گذشته، هيچ نظريه‏اى را بهتر ازنظريه كوانتوم در طابقت‏با داده‏ها به دست نداده باشد، ما نمى‏توانيم تحقيق براى مدلهاى‏وحدت بخش جديد را طرد كنيم. انسجام (58) ، حتى اگر با اعتراف به محدوديتهاى زبان و تفكربشرى تعديل شده باشد، همواره در سراسر پژوهش انديشه‏مندانه به‏صورت يك آرمان باقى‏مى‏ماند.

پى‏نوشتها:

1- متن مقاله بخشى از فصل هفتم كتاب دين و علم: مسائل تاريخى و معاصر نوشته ايان باربور است كه درسال 1997 منتشر شده است. اين كتاب آخرين و مهمترين اثر باربور در زمينه مباحث علم و دين است كه در پژوهشگاه‏فرهنگ و انديشه اسلامى در دست ترجمه به فارسى است و بزودى منتشر خواهد شد.

2- quarks ،دسته‏اى از بنيادى‏ترين اجزاى مفروض ماده. (م).

3- observer and observed ،در جريان هر مشاهده سه امر تشخيص داده مى‏شود: (الف) عمل مشاهده، (ب) مشاهده‏گر [ل ناظر]، و (ج) شى‏ء مشاهده‏شده. ارتباط اين سه با يكديگر، هم در فلسفه و هم در تعابير ارائه‏شده از فيزيك‏نوين، محل بحث و گفت‏وگوست. (م).

4- . chance and law

5- . psrts and wholes

6- . Epistemology

7- . absolute

8- . Primary qualities

9- . Mass

10- . Velocity

11- . objective

12- . Reductionistic

،به‏معناى پيروى از مكتبى است‏به‏نام Deism كه در اواسط قرن شانزدهم ميلادى در انگلستان ظاهر شد.اين مكتب متاثر از پيشرفتهاى علم، نيروى عقل را در رسيدن به خداوند كافى مى‏دانست و جهان را همچون ماشينى مى‏پنداشت كه خداوند، طراح آن است. پيروان اين نظر، دين والهيات مبتنى بر وحى را منكر بودند و از دين و الهيات‏طبيعى و يا به تعبيرى عقلانى طرفدارى مى‏كردند. (م).

14- . Conceptual Schemes

15- electromagnetic theory ،در دهه 1860 ميلادى، فيزكدانى به‏نام مكسول، (Maxwell) توانست از راه توصيف‏رياضى، نيروهاى الكتريكى و مغناطيسى را در نظريه‏اى واحد، با عنوان «نظريه الكترومغناطيس‏» تلفيق كند. (م) .

16- Kenetic theory of gases ،نظريه‏اى كه درصدد است‏با بيانى رياضى، رفتار گازها را براساس حركات اجزاى اتمى ومولكولى آنها توضيح دهد. (م).

17- thermodyan mics ،اين اصطلاح كه از دو واژه يونانى، يكى به‏معناى حرارت و ديگرى حركت، تركيب شده است،بيانگر قوانين و روابط بين حرارت و حركت مولكول‏ها بويژه مولكولهاى گاز است. (م)

18- Continuous media ،فيزيكدانان قرن نوزدهم براى توجيه انتشار امواج نور و به‏طوركلى امواج الكترومغناطيس درفضا، به نوعى واسطه و ميانجى به نام «اثير» قايل شدند كه ساختارى پيوسته داشت و آنها را محمل انتشار آن امواج‏مى‏پنداشتند. البته ناروا بودن اين فرض كه ناشى از قياس امواج الكترومغناطيس (از جمله نور) با امواج صوتى بود، بعداروشن شد. (م).

19- Photoelectric effect ،اثر فتوالكتريك به جريانى الكتريكى كه به‏واسطه تاثير انرژى نور از راه جدا كردن الكترون‏هااز سطح فلزات ايجاد مى‏شود، اطلاق مى‏گردد. انيشتين در مقاله‏اى (1905) درباره اثر فتوالكتريك، اين فرضيه را مطرح‏ساخت كه نور متشكل از ذراتى منفصل است. تا قبل از انيشتين اغلب فيزيكدانان مى‏پنداشتند كه نور صرفا پديده‏اى‏موج‏گونه است، ولى فرضيه انيشتين مستلزم آن بود كه نور جريانى است از ذرات كه از بسته‏هاى مجزا و كوچك انرژى كه‏بعدا فوتون ناميده شدند، تشكيل شده است. با استفاده از اين ايده، او معادله‏اى را براى اثر فتوالكتريك تنظيم كرد كه‏نهايتا در سالهاى 1923 - 1924 تاييد و اثبات شد. (م).

20- Photon ،كوچكترين واحد تشكيل‏دهنده نور كه فاقد بار الكتريكى و جرم است.

21- Phase ،تابعى رياضى است كه مختص معادله‏هاى مربوط به حركت موج است.

22- Momentum ،حاصل ضرب جرم در سرعت هر جسم متحرك را اندازه حركت آن مى‏نامند.

23- Wave functions ،تابع موج، تابعى است رياضى كه در نظريه كوانتوم براى نشان دادن وضعيت‏يك سيستم فيزيكى‏و محاسبه احتمال وقوع يك رويداد (مثلا تابش يك فوتون از يك اتم) در زمان اندازه‏گيرى، به كار مى‏رود. (م).

24- Super position of states ،در مكانيك كوانتومى، اصلى وجود دارد به‏نام «اصل تركيب‏» كه مطابق آن، امكانهاى(وضعيتهاى محتمل) كوانتومى مى‏توانند با يكديگر آميخته شوند و «تركيبى از وضعيتها» را كه خود وضعيتى جديداست، پديد آورند. (م).

25- Probability distribution ،مفهومى است اساسى در نظريه احتمالات، به‏معناى تخصيصى احتمالات به‏مجموعه‏اى از رويدادها كه به يكديگر مرتبطند. (م).

26- Probability waves ،امواجى هستند كه احتمال وجود يك ذره را (مثلا الكترون) در نقطه‏اى از فضا (مثلا فضاى‏پيرامون هسته) بيان مى‏كنند. اين امواج در مكانيك كوانتومى، داراى هويتى مادى و متعارف نيستند بلكه صرفا كيفيت انتشار احتمالات را نشان مى‏دهند. (م).

27- Quantum field theory ،نظريه‏اى است كه در نتيجه اعمال نظريه كوانتوم در مورد رفتار يك ميدان، نظير ميدان‏الكترومغناطيس، حاصل شده است. اين نظريه نقشى اساسى در درك نيروهاى بنيادى حاكم بر قلمرو مادون اتمى‏داشته است. (م).

28- . electromaghetic interactions

29- . Subnuclear interactions

30- Quantum chromodymantics ،نظريه‏اى نوين است كه توصيف برهم كنشهاى قوى بين كوارك‏ها و گلوئون‏ها(ذراتى كوانتومى كه عامل پيوند مستحكم كوارك‏ها بر يكديگرند) را بر عهده دارد. عنوان اختصارى اين نظريه‏« QCD »است. (م).

31- . Complementarity principle

32- . Subject

33- . Object

34- از ديدگاه كانت آنچه ما ازجهان مى‏دانيم آن است كه با قالبهاى مفهومى و ذهنى خود فهميده‏ايم. ازاين‏رو، آنچه‏مى‏يابيم عوارض معرفتى جهان است نه خود جهان، آن‏گونه كه هست. (م).

35- . Word in itself

36- . Conceptual Molds

37- Primary qualities ،جان لاك (1632 - 1704) فيلسوف انگليسى براى هر شى‏ء فيزيكى دو دسته كيفيات مطرح‏كرد: 1. كيفيات اوليه: مانند شكل معين، اندازه معين و .... كه هر شى‏ء فيزيكى از آنها برخوردار است، خواه كسى آنها رادرك كند يا نه. 2. كيفيات ثانويه: نظير طعم، رنگ، بو، و .... كه وجود آنها مشروط به حضور نيرويى درك‏كننده و اندامهاى‏حسى است. (م).

38- Instrumentalism

39- Calculating

40- Imaginative fictions

41- Representations

42- Critical realism

43- Valid understanding

44- Phenomenalism

45- Ernst mach

46- Henry folse

47- Subjectivist

48- Mental - physical

49- Ontology

50- Mechanistic and organic models ،در مدلهاى مكانيستى، موجودات زنده بسان «ماشينهاى پيچيده‏اى‏» كه‏چيزى جز مجموع اجزا نيستند، در نظر گرفته مى‏شوند و براساس قوانين فيزيكى و شيميايى تشريح پذيرند. اما درمدلهاى ارگانيك، آنچه ارائه مى‏شود يك كل يكپارچه به‏نام ارگانيزم است كه داراى سلسله مراتبى از سطوح مختلف نظم‏است. اين كل سازمان يافته، چيزى بيشتر و فراتر از مجموع اجزاست و صرفا با قوانين فيزيكى و شيميايى نمى‏توان آن راتشريح كرد. (م).

51- Behavioristic and instropesti models ،رفتارگرايى و درون‏نگرى دو مدل و شيوه در روان‏شناسى است.براساس درون‏نگرى، حالتهاى درونى و فرآيندهاى ذهنى انسان، موضوع اصلى تحقيقات روان‏شناسى را تشكيل‏مى‏دهد. اما در رفتارگرايى، بررسى و مشاهده «رفتار» بويژه از راه آزمونهاى «محرك و پاسخ‏» نقش اصلى را بر عهده دارند.(م).

52- C. A. Coulson

53- alternative languages

54- analogical

55- inferential

56- Dichotomies ،يعنى تقسيمهاى ثنايى، كه محصول اين تقسيمها، در قالب قضايايى كه در علم منطق به قضاياى‏منفصله مانعة الجمع و حقيقه شهرت دارند، بيان مى‏شود. مانند اين قضيه: عدد يا زوج است‏يا فرد.

57- Paradoxical

58- Coherence


منبع :فصلنامه ذهن ، شماره 1

[soleares]

نظریهٔ ریسمان شاخه‌ای از فیزیک نظری و بیشتر مربوط به حوزه فیزیک انرژی‌های بالاست .این نظریه در ابتدا برای توجیه کامل نیروی قوی به وجود آمد ولی پس از مدتی با گسترش کرومودینامیک کوانتومی کنار گذاشته شد و در حدود سالهای ۱۹۸۰ دو باره برای اتحاد نیروی گرانشی و برطرف کردن ناهنجاری‌های تئوری ابر گرانش وارد صحنه شد. بنا بر آن ماده در بنیادین‌ترین صورت خود نه ذره بلکه ریسمان مانند است. یعنی تمام ذرات بنیادین (مثل الکترون، پوزیترون و فوتون) اگر با بزرگنمایی خیلی خیلی زیاد نگریسته‌شوند ریسمان‌دیس هستند. ریسمان می‌تواند بسته (مثل حلقه) یا باز (مثل بند کفش) باشد.

همانطور که حالت‌های مختلف نوسانی در سیمهای سازهای زهی مثل گیتار صداها(نتها)ی گوناگونی ایجاد می‌کند، حالتهای مختلف نوسانی این ریسمانهای بنیادین نیز به صورت ذرات بنیادین گوناگون جلوه‌گر می‌شود.

خاصیت مهم ابرریسمان که فیزیکدانان را به سمت خود کشاند این بود که این نظریه به طرزی بسیار طبیعی گرانش (نسبیت عام) و مدل استاندارد (نظریهٔ میدان کوانتوم) که سه نیروی دیگر موجود در طبیعت (یعنی الکترومغناطیس، نیروی ضعیف و نیروی هسته‌ای قوی) را توصیف می‌کند به هم مرتبط می‌سازد.


ابعاد بالاتر
به طور سنتی فضایی که ریسمان‌ها در آن می‌زیند بیست و شش بعدی است (البته همیشه اینطور نیست چنان که در زیر توضیح داده خواهد شد). عدد بیست و شش از روی ضوابط ریاضی و نظریهٔ گروهها (برای حفظ تقارن لورنس) به‌ دست می‌آید. این امر ممکن است در ابتدا کمی ثقیل و مشکل‌زا به نظر برسد چرا که به هرحال ما در اطراف خود چهار بعد (سه بعد مکانی و یک بعد زمانی) بیشتر احساس نمی‌کنیم پس این بعدهای اضافه کجایند؟ جوابی که معمولاً به این سوال داده می‌شود اینست که این بعدها برخلاف چهار بعد دیگر) کوچک و نیز فشرده (معادل انگلیسی compact) هستند. فشرده یعنی آنکه اگر در جهت آنها به اندازهٔ کافی پیش‌روی کنید به جای اول خود باز می‌گردید. کوچک بودن هم معنایش اینست که برای آنکه به جای نخست بازگردید باید مسافت خیلی کمی را طی کنید.

برای نمونه یک لولهٔ بینهایت دراز را در نظر بگیرید. سطح این لوله مسلما دوبعدی است. یعنی مورچه‌ای که روی سطح این لوله قرار دارد می‌تواند در دو راستای مستقل از هم حرکت کند. فرض کنید که سر مورچه در راستای طول لوله‌است. مورچه می‌تواند یا عقب-جلو برود یا چپ-و-راست. اما اگر به‌فرض این مورچه به اندازهٔ کافی (یعنی به اندازهٔ محیط لوله) در جهت چپ حرکت کند به جای اول خود باز می‌گردد اما قضیه در مورد عقب جلو رفتن صدق نمی‌کند. پس یکی از بعدهای این فضای دوبعدی (یعنی یکی از بعدهای سطح لوله) فشرده و یکی نافشرده است.

اینک فرض کنید که این مورچه روی یک توپ قرار دارد. باز هم می‌تواند در دو راستای مستقل از هم حرکت کند منتهی این‌بار در هر جهتی روی سطح کره مستقیم حرکت کند، پس از طی مسافتی (برابر با محیط دایرهٔ عظیمهٔ کره) به جای نخست بازمی‌گردد. پس این بار هر دو بعد این فضای دوبعدی (یعنی سطح توپ) فشرده است.

بازگردیم به فضای دوبعدی سطح لوله. این بار فرض کنید که محیط این لوله خیلی کم باشد یا مثلاً به جای لوله یک کابل برق داشته‌باشیم. برای مورچه (اگر به اندازهٔ کافی کوچک باشد)این کابل هنوز یک سطح دو بعدی است یعنی وقتی که روی سطح کابل قرار دارد می‌تواند در دو راستای مستقل از هم حرکت کند. اما برای ما انسان‌ها کابل برق یک شی یک بعدی محسوب می‌شود چون فقط درازای آن قابل درک است.

حالتی بسیار شبیه به این در مورد این بعدهای اضافه در نظریه ریسمان رخ می‌دهد. به این معنی که ما به خاطر اندازهٔ بزرگ خود از درک این ابعاد اضافی عاجز هستیم اما این ابعاد برای ‌بعضی از ذره‌ها با انرژی زیاد قابل دسترسی است.

[soleares]

انواع نظریه ریسمان
باید گفت که چندین نظریه ریسمان وجود دارد. تنها تعداد کمی از آنها می‌توانند نامزدی برای توصیف طبیعت باشند. برای مثال نظریهٔ ریسمانی که در طیف ذراتش (یعنی در حالت‌های مختلف نوسانی‌اش) ذره‌ای دارد که سریع‌تر از نور حرکت می‌کند نمی‌تواند مدل خوبی از طبیعت باشد. چون هیچ چیز نمی‌تواند سریع‌تر از سرعت نور حرکت کند. اما حتی نظریه‌های ریسمانی که مدل خوبی از طبیعت نیستند می‌توانند به فهم فیزیکدانان از این نظریه و نظریه‌هایی که می‌توانند به فهم طبیعت کمک کنند، مدد برسانند.

به طور کلی دو گونه نظریه‌ ریسمان وجود دارد:

ریسمان بوزونی
اَبَرریسمان

ریسمان بوزونی
نخستین نوع و ساده‌ترین نوع نظریه‌ٔ ریسمان است. به طور سنتی احتیاج به ۲۶ بعد برای همخوانی با ضوابط و پیش‌فرضهای فیزیکی (مانند تقارن لورنس) دارد. متاسفانه در طیف ذرات آن تاکیون (ذره‌ای که سریعتر از نور حرکت می‌کند) وجود دارد بنابراین نمی‌تواند مدلی از طبیعت باشد. همچنین از آمار بوز (در مقابل فِرْمی در مکانیک آماری) پیروی می‌کند بنابراین به طور طبیعی نمی‌تواند توصیف‌گر ذراتی مثل الکترون باشد.البته این نظریه در توصیف ذرات میدانی مانند گراویتون‌ها و فوتون‌ها موفق است.


ابرریسمان
با استفاده از فرض ابرتقارن (یعنی در مقابل هر ذره بوزی ذره‌ای فرمیی داریم) نوعی نظریه ‌است که قابلیت آن را دارد که توصیف‌گر طبیعت باشد. تعداد ابعاد مورد نیاز در ابرریسمان غالبا ده است. در حال حاضر پنج نظریهٔ ابرریسمان وجود دارند که می‌توانند توصیف‌گر طبیعت باشند.

د-وسته (D-Brane) و نظریه-م (M-Theory)
در سال ۱۹۹۵ میلادی ادوارد ویتن فیزیکدان مشهور با معرفی د-وسته (خوانده می‌شود دالوسته بر وزن آموخته) انقلابی در نظریه‌ٔ ریسمان پدید آورد. د-وسته‌ها اشیایی هستند که دو سر ریسمانهای باز روی آنها می‌لغزند. این اشیا می‌توانند صفر-بعدی تا تعداد ابعاد-فضایی(غیر زمانی)-بعدی باشند. به د-وستهٔ دو بعدی یعنی شکلی مثل یک صفحه‌کاغذ با ضخامت صفر «پوسته» یا د۲-وسته (تلفظ می‌شود دال-دووسته) می‌گویند. (نام د-وسته هم به قرینهٔ پوسته انتخاب شده‌است). د۱-وسته (خوانده می‌شود دال-یکوسته) خود به شکل ریسمان است. به همین منوال می‌توانیم د۰-وسته(دال-صفروسته) د۳-وسته(دال-سووسته) د۴-وسته و ... داشته‌باشیم. حرف «د» که در ابتدای این کلمه‌ها می‌آید حرف نخستین نام دریشله(ریاضیدان‌است) ‌است. بنابراین د-وستهٔ هرچند بعدی که داشته‌باشیم آن را به صورت «د تعداد ابعاد-وسته» می‌نویسیم. علاوه‌براین برای گنجاندن این اشیای جدید در نظریهٔ ابرریسمان تعداد ابعاد به ۱۱ ارتقا پیدا کرد.

ویتن همچنین ثابت کرد که پنج نظریهٔ ابرریسمان موجود بی‌ارتباط به هم نیستند و با نوعی روابط همزادی (duality) به هم مربوط می‌شوند. امروزه به نظر می‌آید این پنج نظریه درواقع پنج «نمود» (=جلوه) گوناگون از یک‌ نظریهٔ مادر و بزرگ‌تر هستند. یعنی این نظریهٔ مادر که آن را نظریه-م(تلفظ می‌شود نظریهٔ میم) می‌خوانند در شرایط خاص به هر یک از این پنج نظریه تقلیل می‌یابد (بسته به شرایط به نظریه‌های مختلف).

فیزیکدانان هنوز شناخت کاملی از نظریه-م ندارند حتی بر سراینکه «م» در نام نظریه دقیقا مبین چیست اختلاف نظر وجود دارد. بعضی می‌گویند «م» به معنی مادر است. برخی می‌گویند «م» مخفف «ماتریس» است. برخی دیگر (البته به شوخی) می‌گویند «م» (M) از واژگون‌کردن حرف نخست نام ویتن (W) می‌آید.

هرچه‌ هست همکنون بسیاری از فیزیکدانان به دنبال کشف و درک نظریه-م هستند. احتمالاً یافتن نظریه-م از بزرگ‌ترین دستاوردهای بشر خواهد بود زیرا این نظریه قادر خواهد بود تمام دنیا را در بنیادین‌ترین حالت توصیف کند.

باید توجه داشت که نظریهٔ ریسمان (و به تبع آن نظریه-م)، نظریه‌‌ای فاقد پارامتر آزاد است. یعنی جایی برای تنظیم پارامترها به کمک آزمایش باقی نمی‌گذارد. به بیان روشن‌تر خواص تمام ذرات باید از روی معادلات ریاضی درآورده شود. بنابراین مثلاً این نظریه‌ باید بگوید چرا الکترون وجود دارد و چرا جرم آن فلان اندازه و چرا اسپین آن یک‌دوم و چرا بار الکتریکی آن بهمان مقدار است.

آیا حقیقتاً نظریهٔ ریسمان علمی‌است؟
بعضی از فیزیکدانان معتقدند که نظریهٔ ریسمان اصولا نظریه‌ای علمی نیست چرا که هیچ پیش‌بینی ابطال‌پذیری نمی‌کند و در بهترین شرایط تنها به توضیح واقعیات موجود می‌پردازد.

[soleares]

در اینجا طنز کوچکی مطرح می‌شود: ما انسان‌ها یا قابلیت آن را داریم که به کشف نظریه-م نایل شویم یا نه. یعنی نظریه-م اصولا یا قابل کشف/فهم هست یا نیست. در نهایت به نظر می‌آید که این نظریه-م است که در مورد قابل کشف/فهم بودن یا نبودن خود تصمیم گرفته است! چون بالاخره ما انسان‌ها محصول جهانی هستیم که بر اساس قوانین نظریه-م کار می‌کند.

به علاوه این سوال بنیادی‌تر هم مطرح است که آیا اصلاً نظریه-م وجود دارد؟ چرا طبیعت باید موجودی قانونمند و در درجهٔ بعد قابل فهم باشد. اینشتین معتقد بود که غیرقابل‌فهم‌ترین چیز در مورد طبیعت این‌است که طبیعت قابل فهم است. متاسفانه یا خوشبختانه از هیچ‌کجا آیه نیامده‌است که نظریه-م به عنوان نظریهٔ همه چیز یا نظریهٔ وحدت‌بخش وجود دارد تا حالا ما به دنبال آن باشیم. هرچند که به نظر می‌آید تمام فیزیکدانان ریسمان‌کار به طور ضمنی معتقد/ خستو/ اند که نظریه-م وجود دارد و همچنین قابل درک برای ما انسان‌ها است وگرنه بعید بود عمر خود صرف آن کنند. اما این فرض تماما برخاسته از خوشبینی مفرط است که خوشبختانه تاکنون خلاف آن ثابت نشده‌است.

همچنین این احتمال (هرچند بسیار اندک) وجود دارد که روزی ثابت شود نظریهٔ ریسمان اساسا نادرست است. اتفاقی شبیه این امر در مورد نظریهٔ متغیر پنهان چندین سال قبل رخ‌ داد. ریسمان‌کارها معتقدند که شانس از بیخ و بن نادرست بودن نظریهٔ ریسمان بسیار بسیار اندک و حتی نزدیک صفر است. چرا که تاکنون شواهد بسیار زیادی مبنی بر صحت آن یافت شده‌است. ممکن است آزمایش‌های آینده جهت تحقیقات را تغییر دهد ولی احتمال تکذیب این نظریه چنانکه که گفته شد تقریباً صفر است.

[Renjer Babi]

در ابتدای امر این عقیده های انقلابی عجیب به نظر می رسند، چراکه ما به خودمان اینطور قبولانده ایم که دنیا سه بعدی است...




در ابتدای امر این عقیده های انقلابی عجیب به نظر می رسند، چراکه ما به خودمان اینطور قبولانده ایم که دنیا سه بعدی است. هینز پاگلز می گوید : " یک ویژگی از جهان فیزیکی ما، آنقدر بدیهی است که اکثر مردم هیچ مشکلی با آن ندارند : این حقیقت که فضا سه بعدی است ".

می توان گفت که بواسطه احساست درونی می دانیم که هر شی را می توان با نوشتن ارتفاع ، پهنا، و عمق توصیف نمود، و مثال هایی از این دست...

انیشتن این ایده را تعمیم داد تا شامل زمان به عنوان بعد چهارم شود. به عنوان مثال جهت ملاقات فرد مشخص می کنیم در ساعت 12 در میدان تجریش منتظر وی هستیم. یعنی برای توصیف یک اتفاق نیاز به بعد چهارم داریم که حادثه در آن اتفاق می افتد : زمان.

امروزه دانشمندان علاقه دارند که فراتر از مفهوم بعد چهارم انیشتن گام بگذارند. توجه کنونی علم بر روی بعد پنجم ( بعد فضایی ورای زمان و سه بعد فضا ) و ابعاد بالاتر از آن متمرکز است.

چگونه می توانیم بعد چهارم فضایی را مشاهده کنیم ؟

مشکل این است که ما قادر به این کار نیستیم. هرمان فون هلمهولتز ناتوانی در دین بعد چهارم را با نا توانی یک شخص نابینا برای درک مفهوم رنگ قیاس می کند.

حتی ریاضیدانان و فیزیکدانهای نظری که سالها با فضا با ابعاد بالاتر سر و کار داشته اند، اعتراف کرده اند که قادر به تجسم چنین فضاهایی نیستند این در حالی است که آنها در دنیای معادلات و کامپیوتر با آنها سر و کار دارند اما انسان تصور جهان هایی ورای جهان خویش را غیر ممکن می داند.

در خوشبینانه ترین حالت می توانیم برای تجسم سایه های اشیا با ابعاد بالاتر ، از گستره وسیعی از ترفند های ریاضی که توسط چارلز هینتون در اوایل قرن بیستم ابداع شده اند، استفاده کنیم.ریاضیدانان دیگری نظیر توماس بنکهوف برنامه هایی کامپیوتری نوشته اند که به ما این اجازه را می دهند تا از طریق ترسیم اشیا با ابعاد بالاتر، بر روی صفحه دو بعدی کامپیوتر با آنها سر و کار داشته باشیم. همانطور که افلاطون بیان داشت ما مثل ساکنین غار ناچاریم تا سایه های تار و مبهمی از زندگی واقعی را در غارهایمان ببینیم.


parssky.com

[Renjer Babi]

ناسا در حال طراحى سفرى علمى است تا به سه سئوال اضطرارى كه از نظريه اينشتين برخاسته و هنوز پاسخى برايشان يافت نشده است، پاسخ گويد



بخش اول
. اول آنكه ماهيت انرژى تاريك (Dark energy) يعنى نيرويى كه باعث تسريع انبساط جهان شده است، چيست؟ دوم: در كرانه يك سياهچاله چه اتفاقى مى افتد؟
سوم: چه چيزى نيروى لازم براى انفجار بزرگ را تامين كرده است؟
اين ماموريت ها كمك خواهند كرد تا مفهوم ميراث عجيب اينشتين معين شود: مفاهيمى چون پيچش فضا- زمان، جهان در حال شتاب، سياهچاله ها، ابعاد پنهان احتمالى و حتى اين عقيده كه همه فضا كوانتيزه۱ بوده و از دستجات مشخص و نامحدودى از ماده و انرژى ساخته شده است. (كوانتيزه: قابل تقسيم دانستن ماده و انرژى به ذرات كوچك و مشخص كه در نظريه كوانتوم به آن مى پردازند.)
دانشمندان ناسا در حال تكميل مجموعه اى از ماموريت هاى فضايى هستند كه هدفشان پاسخگويى به اين سئوالات است. اين سفرها با دو ماموريت بسيار مهم آغاز مى شود كه هم اكنون به نام هاى صورت فلكى (Constellation-x)X و آنتن تداخل سنج ليزرى فضايى ليزا (LISA) ناميده شده اند و فضا را از طريق رهگيرى اشعه x و تابش گرانشى كاوش مى كنند. براى تكميل اين دو ماموريت، سه سفر كوچكتر كه بر روى مطالعه سياهچاله ها، انفجار بزرگ و انرژى سياه متمركز شده اند، تدارك ديده شده است. با پيشرفت هاى علمى و فنى به دست آمده در طول اين سفرها دانشمندان به انجام هدف نهايى يعنى ماموريت راجع به دو مسئله عمده تئورى اينشتين و تصويرسازى از يك سياهچاله و خود انفجار بزرگ دست خواهند يافت.
دانشمندان اين تلاش چند ماموريتى را پروژه «فراتر از اينشتين» (Beyond Einstein) ناميده اند چرا كه باعث كشفياتى خواهد شد كه ايشان را به سمت درك بهتر از فيزيك بنيادى در وراى نظريه هايى كه اينشتين، همكارانش و اسلاف وى بدان پرداخته اند، راهنمايى خواهد كرد.
• بازگشت به صد سال پيش
در ماه مارس ،۱۹۰۵ چند روز بعد از بيست و ششمين سالروز تولد اينشتين، اولين مقاله از پنج مقاله علمى وى در آن سال روى ميز سردبير نشريه Annalen der physic قرار داشت. مقاله اينشتين مى گفت كه نور از ذرات انرژى تشكيل شده است كه بعدها فوتون نام گرفتند. اين نظريه، به نام اثر فوتوالكتريك، با درك عميقاً جاافتاده اى كه حركت نور را به صورت موجى تعريف مى كرد، در چالش قرار گرفت. دو مقاله بعدى در آوريل و مه همان سال به انتشار سپرده شد تا پرونده وجود اتم ها (كه هنوز سرفصلى جديد و موضوعى مورد مناقشه بود) بسته شود. مقاله ماه آوريل كه براى اينشتين درجه دكترى را به ارمغان آورد، نشان داد كه چگونه مى توان تعداد و اندازه مولكول ها را در يك محلول تعيين كرد؛ مقاله ماه مه نيز به شرح حركت براونى مى پرداخت.
اين بار در ماه ژوئيه اينشتين بى تعارف نوك پيكان حمله را به سمت ايزاك نيوتن نشانه رفت (و در آنچه كه بعدها به نام تئورى نسبيت خاص خوانده شد) اظهار كرد كه سرعت نور يك ثابت بنيادى طبيعت بوده و فضا و زمان نسبى هستند و اين نسبى بودن ارتباطى به سيستم ارجاعى مشاهده كننده ندارد.
قوانين حركت نيوتن، مدتى نزديك به دويست سال قوانين طلايى فيزيك بودند اما به اين ترتيب تنها به تقريبى از واقعيت تبديل مى شدند كه تنها در سرعت هاى «روزمره» معتبر بوده و در سرعت هاى نزديك به سرعت نور اعتبار خود را از دست مى دادند. در ماه سپتامبر اينشتين تئورى خود را كاملتر كرده و مهمترين معادله مهم همه زمان ها يعنى E=mc2 را ارائه كرد. بنابراين نسبيت خاص، ماده و انرژى را قابل تبديل به هم دانست.
اينشتين تازه گرم شده بود اما در سال هاى بعد متوجه شد كه گرانش و شتاب معادل يكدگرند و نور نيز رفتار دوگانه اى (موجى و ذره اى) دارد. اينشتين پس از آن سعى كرد كه تئورى نسبيت خود را به تئورى جديد گرانش مرتبط سازد و بار ديگر با قوانين گرانش نيوتن دست و پنجه نرم كرد، قوانينى كه گويى درون سنگ حك شده بودند. تا انتهاى سال ،۱۹۱۵ اينشتين ديگر تئورى نسبيت عام خود را منتشر كرده بود كه گرانش را همچون پيامدى از جرم و انرژى توصيف مى كرد كه باعث تغيير فضا- زمان مى شد، مفهومى چهاربعدى كه عموماً به صورت ساختار خود فضا تلقى مى شود. بزرگترين خدمت اينشتين به علوم در سال هاى دهه ۲۰ با حداكثر توان ادامه يافت. يعنى زمانى كه وى و ساتيندرا نات بوز حالت جديدى از ماده را پيش بينى كردند كه به نام مگاليده بوز- اينشتين ناميده مى شود و بايستى در دماهايى كه تنها كسرى از يك درجه بالاتر از صفر مطلق است، وجود داشته باشد. همان طور كه گفته شد، اينشتين با تلاشى بيست ساله درك ما را از زمان، انرژى و جرم تغيير داد. بسيارى سئوالاتى كه وى قادر به پاسخگويى آنها نبود تا زمان مرگش (در سال ۱۹۵۶) با آنها دست و پنجه نرم مى كرد، امروز نيز بى پاسخ مانده اند. سئوالاتى راجع به انرژى تاريك، سياهچاله ها، انفجار بزرگ و طبيعت گرانش در نوك پيكان علم نورى قرار دارند. جست وجوى پاسخ اين پرسش ها ممكن است باعث رسيدن دانشمندان به هدف تمامى زندگانى اينشتين يعنى تركيب كردن نسبيت با مكانيك كوانتوم در يك تئورى وحدت يافته شود كه نظريه همه چيز نام دارد.
• پرسش هاى بى پاسخ
نظريه هاى اينشتين راجع به فضا و زمان دانشمندان را به سوى مجموعه اى از پيش بينى هاى شگفت آور كشاند كه حتى خود وى نيز نمى توانست آنها را باور كند، از جمله اينكه جهان بعد از يك انفجار بزرگ در حال گسترش است، سياهچاله ها باعث ايجاد خميدگى در فضا مى شوند و زمان را متوقف مى كنند، ضمناً يك نيروى مرموز فضا را كشيده و گسترش داده و باعث مى شود كهكشان ها براى هميشه از مرزهاى جهانى كه انسان مى تواند مشاهده كند، فراتر روند. اين پيشگويى ها يك به يك، بررسى شده اند كه آخرين مورد آنها نيز آزمايش هايى بود كه در سال ۱۹۹۸ انجام شد.
متاسفانه نظريه هاى اينشتين در مورد علت انفجار بزرگ و جزئيات فيزيكى سياهچاله ها و انرژى تاريك سكوت كرده است. در نتيجه اين سه حوزه به نقاطى مبدل شده اند كه دانشمندان بايد آنها را بررسى كنند. با تجربيات كاملى راجع به انفجار بزرگ، سياهچاله ها و انرژى هاى تاريك مى توان نقايص ادراك جارى از طبيعت را آشكار كرد و دانشمندان را قادر ساخت تا حركت به سوى دوره تاريخى جديدى از فيزيك را آغاز كنند. اين رويكرد بدون سابقه نيست. در آغاز قرن بيستم، اينشتين خطاهاى موجود در قوانين حركت نيوتنى و تئورى جيمز كلارك ماكسول را كه حركت نور را درون اترى فراگير ممكن مى دانست به كنارى نهاد. در آغاز قرن بيست ويكم نيز با ناهمسازى هاى بزرگ روبه رو هستيم. مكانيك كوانتومى و نسبيت عام هر دو در خدمت علم فيزيك قرار دارند كه البته هر دوى آنها آشكارا با مسائلى حل نشده روبه رو هستند. براى مثال نوترينوها۲ به لحاظ نظرى بايستى داراى جرم باشند، اما آزمايش ها نشان داده است كه داراى جرم (هر چند اندك) هستند. ذرات پيش بينى شده در تئورى هنوز در حالت ابهام باقى مانده اند.
احتمالاً بزرگترين نقص آن است كه: گرانش نيرويى غريب باقى مانده كه تاكنون برخلاف نور (فوتون ها) و نيروهاى زيراتمى قوى (گلوئون ها)۳ در مقابل كوانتيزه شدن مقاومت كرده است.
در حقيقت گرانش در فصل مشترك درك ما از انفجار بزرگ، سياهچاله ها و انرژى تاريك قرار گرفته است.
•در جست وجوى وحدت
همان گونه كه ديويد شرام كيهان شناس اهل شيكاگو در سال ۱۹۹۸ نوشت «مطالعه جهان در مقياس خيلى بزرگ (كيهان شناسى) و مطالعه مواد در مقياس خيلى كوچك (تئورى ذرات بنيادى) در كنار هم قرار گرفته اند.» اين بينش راجع به اتحاد دو تئورى نسبيت عام و مكانيك كوانتوم در درون تئورى وحدت يافته همه چيز در گزارش آكادمى ملى علوم در سال ۲۰۰۳ بيان شده است، گزارشى به نام «يازده سئوال علم براى قرن جديد»، كه به صورت غيررسمى با نام گزارش ترنر شناخته مى شود.
در سال ۲۰۰۴ اداره سياستگزارى علم و تكنولوژى آمريكا در جواب به گزارش ترنر، تعهدى مبنى بر هماهنگ كردن كوشش هاى ناسا بنياد ملى علم و دپارتمان انرژى ارائه كرد. برنامه ناسا به نام «فراتر از اينشتين» تقريباً در برگيرنده تمامى پيشنهادهاى اين گزارش است كه مى تواند باعث كشف اسرار انرژى تاريك، ماده تاريك، سياهچاله، ابعاد اضافى، نوترينوها و ديگر مسائل شود. در اصل اين برنامه از يك مجموعه ماموريت تشكيل شده است كه با فناورى هاى نوين و رويكردهاى تكميلى براى دستيابى به اهداف مشترك علمى طراحى شده اند.



[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]



برنامه فراتر از اينشتين با تصويب بودجه اى در سال ۲۰۰۴ توسط ناسا آغاز شد و حاصل كوشش مشترك انجمن هاى فيزيك ذرات و ستاره شناسى است. ناسا در فضا به دنبال پاسخ است، در حالى كه سازمان هاى ديگر عمدتاً روى تجهيزات مستقر روى زمين و بالن ها و رصدخانه ها متمركز شده اند، هر چند رابطه نزديك و هيجان انگيزى ميان اين برنامه ها وجود دارد. همگى اميدوارند كه تا انتهاى دهه بعد پاسخ برخى از پرسش هاى مهم امروز مشخص شود.
• انرژى تاريك چيست
انرژى تاريك رمزآميزترين مفهوم در فيزيك و ستاره شناسى است. اين انرژى چيزى حدود ۷۰ درصد جهان را تشكيل مى دهد و ما واقعاً هنوز سرنخ واضحى از چيستى آن نداريم. انرژى تاريك به يك مسئله بنيادين فيزيك در مدل استاندارد ذرات اشاره مى كند و مى تواند زمينه لازم را براى ايجاد اتحاد ميان نسبيت عام و مكانيك كوانتوم فراهم آورد. انرژى تاريك نامى است كه به نيروى شتاب دهنده گسترش جهان داده مى شود. اين كشف نقطه عطفى در اواخر دهه ۱۹۹۰ محسوب مى شود، اما اينشتين خود با اين مفهوم چگونه روبه رو شد؟ تقريباً به صورتى تصادفى:
از آنجا كه اينشتين در ابتدا فكر مى كرد جهان ايستا است، نياز به ايجاد يك موازنه و جلوگيرى از تاثير گرانش و انقباض جهان را احساس مى كرد ولى زمانى كه ادوين هابل انبساط جهان را كشف كرد، وى اين ايده را كنار گذاشته و حتى آن را بزرگترين اشتباه زندگى خود ناميد. احتمالاً اينشتين راجع به اشتباه خود درست فكر نمى كرد. همان طور كه انتظار مى رود انبساط جهان از لحظه انفجار بزرگ به علت تاثير گرانش كند شده است كه البته اين موضوع به چند ميليارد سال پيش مربوط مى شود. اما پس از آن چيزى شبيه به انرژى تاريك به نيروى غالب در جهان تبديل شده است كه باعث شده كه جهان براى هميشه در حال انبساط شتابدار باشد.
• اين نيرو چگونه نيرويى است
ريچارد فاينمن و ديگران كه نظريه كوانتومى ماده را ارائه كردند، متوجه شدند كه «فضاى خالى» پر است از ذرات موقتى يا مجازى كه به طور مستمر توليد شده و نابود مى شوند. امروزه فيزيك كم كم به اين تصور مى رسد كه در حقيقت اين ذرات مجازى باعث ايجاد نيروى خلأ در فضا مى شوند كه حالتى با انرژى دافعه است. اما علم هنوز قادر به پيش بينى اندازه قدرت اين نيرو نيست. ما هنوز نمى دانيم كه آيا ميان مرحله تورم كه همان انبساط شتابدار اوليه بوده با انبساط مثبت موجود در جهان كنونى (ناشى از انرژى تاريك) ارتباطى وجود دارد يا نه؟ و اگر ارتباطى وجود دارد، اين ارتباط چگونه است؟
در ماموريتى فضايى به نام كاوشگر انرژى تاريك (Dark Energy Probe) با اندازه گيرى دقيق، انبساط فضا را سنجيده و خواهيم دانست كه آيا اين انرژى يك خصوصيت ثابت فضاى خالى است (آن گونه كه اينشتين مطرح مى كرد) و يا با زمان در حال تغيير است. (آنچنان كه نظريه هاى جديد وحدت نيروها بيان مى كنند.)
•در كرانه هاى يك سياهچاله
بالاترين حد گرانش در سياهچاله ها به وجود مى آيد كه در مركز كهكشان ها و در اثر فروريختن ستارگان به وجود آمده اند. مى توانيم اين اجرام ناديدنى را با بررسى ماده اى كه درون آن كشيده مى شود گاهى نيز به بيرون پرتاب مى شود و با بررسى امواج اختلال هاى ايجاد شده در فضا و زمان بيازماييم.
اطلاعات جديد حاصل از ماهواره هاى اشعه x به نام رصدخانه اشعه- x چاندرا متعلق به ناسا و ماهوراه XMM نيوتن متعلق به سازمان فضايى اروپا (اسا) مناطقى را در فضا آشكار ساخته اند كه گويا فضا- زمان در اين مناطق توسط سياهچاله اى به درون كشيده مى شود. (همان گونه كه معادلات اينشتين پيش بينى كرده اند.)
اما هنوز معلوم نيست بر سر ماده اى كه در كنار يك سياهچاله حركت مى كند و از افق رويداد مى گذرد، چه مى آيد. افق رويداد مرزى نظرى است كه هيچ چيز از آن قادر به گريز نيست. آيا واقعاً زمان در اين مكان متوقف مى شود؟
نسبيت عام پيشگويى هاى خاصى را راجع به ماده و انرژى كه در نزديك يك سياهچاله قرار دارد، مطرح مى كند. اگر در بررسى هاى دقيق، كوچكترين انحرافى ميان تئورى و مشاهدات ديده شود، آن گاه به محدوديت هاى معادلات اينشتين پى خواهيم برد.
دو ماموريت مهم پروژه «فراتر از اينشتين» ما را بيش از هر زمان ديگر به مرزهاى افق رويداد نزديكتر خواهد كرد و تصاوير دقيقى از آنچه كه در كرانه هاى اين گرداب بر سر فضا و زمان مى آيد، ارائه خواهد داد. ليزا ماموريتى مشترك ميان ناسا و اسا است هم اكنون در مرحله محاسباتى است و قرار است در آينده به امواج گرانشى كه از ادغام سياهچاله ها به وجود مى آيند گوش فرادهد. اين امواج نيز در نسبيت عام پيش بينى شده اند و شبيه امواج نور با سرعت نور حركت مى كنند و داراى طيفى از فركانس هاى مختلف هستند. اين امواج تاكنون كشف نشده اند و كشف آنها موهبتى خواهد بود كه باعث ايجاد نگاه كاملاً جديدى به جهان خواهد شد. مجموعه ماهواره اى صورت فلكى X يك رصدخانه چند ماهواره اى اشعهx است. ماهواره هاى مزبور به گونه اى در كنار هم آرايش گرفته اند كه قدرت جمع آورى نور را براى ساختن فيلمى از فضا- زمان خميده در كنار يك سياهچاله را دارند. قدرت مجموعه ماهواره اى x براساس طيف سنجى است. اين روش براى تحليل خصوصيات فيزيكى اتم هاى مجاور يك سياهچاله، براساس نور ساطع شده از آنها عمل مى كند. مجموعه ماهواره اى x صد برابر كاراتر از رصدخانه هاى جمع آورى كننده اشعه x موجود است.
مجموعه ماهواره اىX همانند ليزا محكمترين شواهد مربوط به نظريه نسبيت عام را كه تاكنون بشر موفق به دستيابى به آنها شده است، ارائه خواهد داد.
سياهچاله ها بهترين آزمايشگاه براى بررسى گرانش هستند. در نظر آوريد كه چگونه از قانون گرانش نيوتن به طور موفقيت آميزى براى اندازه گيرى مدار گردش سيارات به دور خورشيد استفاده شد. (البته غير از مدار سياره عطارد) اندازه گيرى هاى دقيق در قرن نوزدهم آشكار ساخت كه اين نوع محاسبه ها در مورد سياره عطارد حدود ۴۰ ثانيه زاويه اى با مشاهدات اختلاف دارند. آنچه كه معادله نيوتن در نظر نگرفته بود نيروى گرانش خورشيد است كه باعث پيچش فضا- زمان در نزديكى خورشيد مى شود. سيارات ديگر كه از خورشيد دورترند تحت تاثير اين نيرو قرار نمى گيرند. معادلات اينشتين مدار غيرمعمول عطارد را به درستى پيش بينى مى كنند. همان گونه كه نيروى گرانش نسبتاً ضعيف خورشيد وجود يك خطا را در محاسبات نيوتن آشكار كرد، در اينجا نيز ممكن است بررسى دقيق سياهچاله ها باعث آشكار شدن خطا در محاسبات اينشتين شود.
هم ليزا كه اطراف سياهچاله ها را بررسى خواهد كرد و هم مجموعه ماهواره اى X كه ديناميك خوشه هاى كيهانى را بررسى خواهد كرد دانسته هاى بشر را در مورد رازهاى انرژى تاريك افزايش خواهند داد.
يابنده سياهچاله اى (Black hole finder) در برنامه فراتر از اينشتين يك سرشمارى حقيقى را سرپرستى خواهد كرد. اين جست وجوگر، كارهاى مجموعه ماهواره اى X و ليزا را تكميل خواهد كرد. منابع سياهچاله اى را كه توسط اين رصدخانه ها كشف شده اند بررسى كرده و انواع مختلف سياهچاله ها را مشخص مى كند و نقش آنها را در شكل دادن به كهكشان ها آشكار مى سازد. اين كوشش ها در نهايت تصوير مستقيمى از افق رويداد يك سياهچاله را فراهم خواهد آورد كه دستاوردى پرارزش خواهد بود. تصويرگر سياهچاله نيز يك تلسكوپ اشعه X است كه درجه تفكيك آن يك ميليون بار دقيق تر از تلسكوپ هابل است. اين تلسكوپ داراى آينه هاى متعدد و آشكارگرهاى در حال پروازى است كه شبيه تداخل سنج هاى راديويى موجود در سراسر ايالات متحده پراكنده خواهند بود. اين پيشرفت هاى فنى به دست آمده قادرند در دو دهه آينده اين هدف را به واقعيت بدل سازند، آنگاه تصويرهاى به دست آمده دليل غيرقابل انكارى از وجود يك سياهچاله خواهد بود.
پى نوشت ها:
۱- كوانتيزه (Quantized) قابل تقسيم دانستن ماده و انرژى به ذرات كوچك و مشخص كه در تئورى كوانتوم بدان مى پردازند.
۲- نوترينو ها :(Neutrino) ذره اى است تقريباً بدون جرم و بدون بار كه از تلاشى بتا راديواكتيو هسته توليد مى شود و به همراه الكترون ها و موئون ها و ذره تاو جزء گروه لپتون ها طبقه بندى مى شود. نوترينوها تنها از برهم كنش ضعيف و گرانش متاثر مى شوند.
۳- گلوئون Gluon)): پروتون و نوترون داخل هسته هريك از سه ذره مجزا به نام كوارك Quark تشكيل شده اند كه توسط ذره ديگرى به نام گلوئون به همديگر متصل شده اند. منشاء نيروى برهم كنش قوى در هسته همين گلوئون ها هستند.





parssky.com

[Renjer Babi]

اسپین(Spin),از خاصیت‌های بنیادی ذرات زیراتمی است که معادل کلاسیک ندارد و یک خاصیت کوانتومی بشمار می‌آید. نزدیک‌ترین خاصیت کلاسیک به اسپین اندازه‌حرکت زاویه‌ای است. در مکانیک کوانتوم عملگر اسپین درست از همان قانون جابجایی عملگر اندازه‌حرکت زاویه‌ای پیروی می‌کند. از لحاظ ریاضی اسپین‌های گوناگون جنبه‌های نمایش‌یافته (Representation) مختلف گروه (SU(2 هستند در حالی که اندازه‌حرکت زاویه‌ای از جبر لی (SO(3 پیروی می‌کند. همانطور که ذره‌های بنیادی جرم و بار متفاوت دارند اسپین متفاوت نیز دارند. اسپین یک ذره می‌تواند هرعدد صحیح و نیم‌صحیح بزرگ‌تر از صفر باشد یعنی ‎ ۱/۲ یا ‎۱ یا ‎ ۳/۲ و الی آخر. مثلاً اسپین الکترون ‎۱/۲ و اسپین فوتون ۱ و اسپین گراویتون ۲ است. به ذراتی که اسپین نیم‌صحیح دارند اصطلاحاً فرمیون و به ذراتی که اسپین صحیح دارند بوزون می‌گویند. ثابت می‌شود که فرموین‌ها و بوزون‌ها از قوانین آماری متفاوتی پیروی می‌کنند. که به اولی آمار فرمی-دیراک و به دومی آمار بوز-اینشتین می‌گویند.

در مکانیک کوانتومی با توجه به قانون جابجایی عملگرهای[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ](هر یک از این عملگرها اسپین را در جهت محور خاصی اندازه می‌گیرند) ([ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ])*ثابت می‌شود که در آن واحد تنها می‌توان اسپین را در جهت یکی از محورها اندازه گرفت.

رسم بر این است که این جهت خاص را معمولاً جهت z انتخاب می‌کنند. وقتی گفته می‌شود که اسپین ذره‌ای s است منظور این است که بزرگ‌ترین مقداری که مؤلفهٔ z (یا هر مؤلفهٔ) دیگری می‌تواند بپذیردs است. همچنین ثابت می‌شود که اگر بیشترین مقدار مولفه s باشد، اندازهٔ کل اسپین [ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ] است ولی رسم بر این است که هنگام نامیدن اسپینها از همان مقدار s استفاده می‌شود نه [ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ] . برای ذره‌ای با اسپین s، هر یک از مولفه‌های بردار اسپین آن می‌تواند مقادیر [ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ] را بپذیرد. البته چنانکه که گفته شد در آن واحد تنها می‌توان آن را در یک جهت اندازه گرفت. پس نتیجه می‌شود برای اسپین s‎: 2s + 1 حالت وجود دارد.

کوچک‌ترین اسپین غیر صفر برای یک ذره می‌تواند‎ ۱/۲ باشد. عملگرهای اسپین ‎۱/۲ را به کمک ماتریسهایی ۲×۲ به نام ماتریس‌های پاولی نشان می‌دهند. این کوچک‌ترین نمایش وفادار (faithfull representation) از گروه (SU(2 است. در حالت اسپین یک‌دوم ذره فقط می‌تواند دو حالت داشته باشد یا اسپینش (یعنی درواقع مولفهٔ z بردار اسپینش) ‎۱/۲ باشد یا ‎-۱/۲ باشد. به حالت اولی اصطلاحاً اسپین بالا و به دومی اسپین پایین می‌گویند. در توضیحات غیرتخصصی معمولاً این را حرکت ساعتگرد و پادساعتگرد ذره حول محور z می‌نامند. ولی این تنها برای فهماندن مطلب است و به معنی کلمه درست نیست.

یک مساله که فهم آن عجیب است مساله شکل این ذرات است ذراتی که اسپین صفر دارند مانند نقطه اند از هر طرف که نگاه کنیم یا به هر طرف بپرخانیم یک شکل اند ولی ذرات با اسپین ۱ مانند یک تیر(پیکان) هستند واگر آنها را ۱۸۰ درجه بچرخانیم درست عکس شکل خود را می‌گیرند ذراتی با اسپن ۲ در ۹۰ درجه چنین شکلی می‌گیرند اما اصل کار بر روی فرمیون هاست زیرا آنها اسپین اعشار دارند و یک الکترون با اسپین ۱/۲ اگر ۳۶۰ درجه چرخانده شود درست به شکل قبل دیده نمی‌شود(معکوس دیده می‌شود) ولی در چرخش ۷۲۰ درجه درست مانند قبل مشاهده می‌شود. حالا شما سعی کنید شکل آن را تصور کنید.


پانویس

1. ^ توجه شود که در معادلهٔ فوق از رسم جمع‌زنی اینشتین (تکرار اندیس به معنی جمع‌خوردن روی آن اندیس است) پیروی شده‌است. به εijk اصطلاحاً نماد Levi-Civita گفته می‌شود. مقدار ε123 و هر جابجایی (permutation) زوج از این سه عدد ۱ و هر جابجایی فرد از این سه عدد ‎-۱ است. و در صورت تکرار اندیس مقدار آن صفر است.
2. ^ به بیان دقیقتر چون این عملگرها جابجاپذیر نیستند در آن واحد فقط می‌توان یکی از آنها را قطری کرد.


ویکی پدیا

[Renjer Babi]

مرکز جرم نقطه‌ای است که به نمایندگی از کل جسم یا کل ذرات یک سیستم می‌‌تواند بیانگر حرکت سیستم یا جسم باشد. به بیان دیگر ، فرض می‌‌شود که کل نیروهای وارد بر سیستم بر مرکز جرم اعمال می‌‌شود.


دید کلی
فرض کنید دو جعبه میخ به ما داده شده است که در یکی از آنها تعداد n میخ با طول [ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ] و در جعبه دیگر تعداد [ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ] میخ با طول [ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ] وجود دارد. اگر چنانچه [ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ] باشد، میانگین طول میخها برابر با نصف مجموع دو طول [ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ] و [ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ] خواهد بود، اما اگر [ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ] باشد، در این صورت تعداد مربوط به یک نوع از میخها از تعداد نوع دیگر بیشتر خواهد بود. بنابراین برای تعیین طول میانگین میخها باید یک ضریب وزنی برای هر طول در نظر بگیریم. به عنوان مثال ، ضریب میانگین وزنی برای میخهای نوع اول برابر [ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ] و برای میخهای نوع دوم [ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ] [ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ] خواهد بود. به این ترتیب ، اگر میانگین طول میخها را با [ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ] نشان دهیم، خواهیم داشت:

[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
مرکز جرم چیزی شبیه به کمیت فوق است.





رابطه مرکز جرم
سیستمی ‌در نظر بگیرید که از دو ذره با جرمهای [ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ] و [ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ] تشکیل شده است. اگر مختصات این دو ذره را به ترتیب با (x1 , y1 , z1) و (x2 , y2 , z2) نشان دهیم، در این صورت مختصات مرکز جرم از روابط زیر محاسبه می‌‌شود:

[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

در رابطه فوق مختصات مرکز جرم به صورت (xc.m , yc.m , zc.m) است.
رابطه مرکز جرم در یک جسم صلب
در مورد یک جسم صلب که تقریبا حالت پیوسته وجود دارد، یعنی می‌‌توان چنین تصور کرد که جسم صلب از تعداد بینهایت ذره تشکیل شده است، علامت (+) در رابطه قبلی به انتگرال تبدیل می‌شود و بسته به اینکه جسم به صورت یک سطح با ضخامت ناچیز باشد (توزیع سطحی جرم) و یا به صورت یک جسم با حجم معین (توزیع حجمی ‌جرم) انتگرال سطحی یا حجمی ‌خواهیم داشت. بطور کلی می‌‌توان گفت که در بررسی حرکت جسم صلب اولین و شاید اصلی‌ترین کاری که انجام می‌‌گیرد، تعیین موقعیت مرکز جرم است. چون بعد از تعیین موقعیت مرکز جرم ، شتاب و سرعت آن به راحتی قابل محاسبه است.
مشخصات مرکز جرم
معادله حرکت سیستم ذرات
هرگاه به یک سیستم تعداد زیادی نیرو (به عنوان مثال n نیرو) وارد شود، در این صورت حاصل‌ضرب جرم کل گروهی از ذرات در شتاب مرکز جرم آنها ، برابر است با حاصل‌جمع برداری تمام نیروهای وارد بر آنها. به عبارت دیگر داریم:


[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

در عبارت فوق [ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ] شتاب مرکز جرم و M برابر مجموع جرم تمام ذرات سیستم (و یا در مورد یک جسم صلب برابر با جرم کل جسم) می‌‌باشد.





شتاب مرکز جرم
مرکز جرم یک سیستم و یا یک دستگاه ذرات طوری حرکت می‌‌کند که گویی تمام جرم آن دستگاه در آن نقطه متمرکز شده است و تمام نیروهای خارجی بر آن نقطه وارد می‌‌شوند:

[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]




در رابطه فوق [ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ] نمایشگر برایند نیروهای خارجی وارد بر سیستم است.
تکانه کل یک سیستم ذرات
تکانه یا اندازه حرکت خطی کل هر دستگاه یا سیستم ذرات ، با حاصل‌ضرب جرم کل دستگاه (یا مجموع جرم ذرات سیستم) در سرعت مرکز جرم آن ، برابر است.



دانشنامه رشد

[Mohammad Hosseyn]

هرگاه سيستمي از جسم هاي تابش كننده و جذب كننده بسته باشد در اينصورت گاز فوتوني « گازي كه جسم ها به ياري آن انرژي تبادل مي كنند » بايد با اتم هاي تامين كننده فوتون ها در تعادل باشد. تعداد فوتون ها با انرژي hv به اين بستگي دارد كه چند اتم در سطح E1 و چند تا در سطح E2 قرار دارند؟. در مورد تعادل اين عددها بدون تغيير باقي مي مانند. به هر حال از آنجا كه روندهاي تحريك و تابش در همان زمان روي مي دهند. تعادل ماهيت ديناميك دارد. اتم ها يا سيستم اتمي به طريقي ( با برخورد با ذره ها يا بر اثر جذب يك فوتون از خارج ) به سطح بالاتري ارتقا مي يابند. سيستم تا مدت تا حدي نامعين ( معمولا كسري از يك ثانيه ) در حالت تحريك شده پافشاري مي كندو سپس به سطح پايين تري بر مي گردد. اين روند را تابش خودبخودي مي خوانند. اتم همانند توپ كوچكي رفتار مي كند كه بر روي قله نوك تيزي با برجستگي ها و فرورفتگي هاي پيچيده قرار دارد. كمترين نسيم كافي است تا تعادل را بر هم زند. توپ رو به پايين دره معمولا پايين ترين نقطه غلت مي خورد و در اين صورت تنها تاثير نيرومندي مي تواند دوباره آن را در بياورد ما مي گوييم كه اتم در پايين ترين سطح افتاده است و در حالت پايداري است.

ولي در اينجا بايد توجه كنيم كه بين قله و پست ترين بخش هاي دره حالت هاي بينابيني نيز وجود دارد. ممكن است توپ در فرورفتگي ناچيزي در حال سكون باشد كه مي توان آن را به ياري به اصطلاح دمي از هوا و با حداقل فشار كمي از مخمصه نجات داد.اين حالت ناپايدار تزلزل پذير است. بدين ترتيب در كنار حالت پايدار و تحريك شده نوع سومي از سطح انرژي - نوع تزلزل پذيري - وجود دارد. خلاصه كنيم در اينصورت انتقال در هر دو جهت روي خواهد داد. ابتدا يك اتم و سپس اتم ديگري به سطح انرژي بالاتري حركت خواهد كرد.

در لحظه بعدي آن ها به سطح پايين تر سقوط خواهد كرد و نور خارج مي كنند ولي در همان زمان ويژه اتم هاي ديگري انرژي دريافت خواهد كرد و به سطح هاي بالاتر ارتقا خواهند يافت.

قانون بقاي انرژي ملزم مي كند كه تعداد انتقال به بالا با تعداد انتقال به پايين برابري مي كند. تعداد انتقال به بالا به چه چيزي بستگي دارد؟

دو عامل : نخست تعداد اتم ها در طبقه پايين تر و دوم تعداد ضربه ها يا برخورد كه آن ها را به طبقه بالاتر ارتقا مي دهد از تعداد رو به پايين چه ؟

البته آن با تعداد اتم هاي واقع در طبقه بالاتر تعيين مي شود و به نظر خواهد رسيد كه مستقل از هر عامل ديگري است. اين دقيقا همان چيزي است كه فيزيكدانان در ابتدا تصور مي كردند و با اين حال تكه ها با هم جور در نمي آمدند. تعداد انتقال هاي بالا كه به دو عامل بستگي دارد با مقايسه تعداد انتقال هاي رو به پايين كه تنها به يك عامل بستگي دارد با افزايش دما بسيار تندتر افزايش مي يافت . معلوم شد كه اين مدل چنين آشكاري هيچ و پوچ است. دير يا زود همه اتم ها به بالاترين سطح رانده مي شدند. سيستم در حالت ناپايداري بدون هيچ تابشي مي بود.

دقيقا همين نتيجه گيري غير ممكن بود كه انيشتين در سال 1926 از ميان استدلال هاي پيشينيان خود دست چين كرد. ظاهرا تاثير « نفوذ » ديگري وجود داشت كه بر انتقال اتم ها از طبقه بالاتر به طبقه پايين تر اثر مي گذاشت. هر كس تنها مي توانست نتيجه بگيرد كه علاوه بر انتقال خودبخودي انتقال اجباري به سطح پايين تر وجود داشت.

به اصطلاح تابش ( اميسيون ) تحريك شده چيست؟ به طور خلاصه اين است سيستمي در سطح پايين تر است آن با تفاوتE2-E1=hv از سطح پايين تر جدا شده است. اينك هرگاه فوتوني با انرژي hv بر روي سطح بيفتد در اينصورت سيستم را وادار مي كند تا به سطح پايين تري حركت كند. اين فوتون افتاده در طول روند جذب نمي شود ولي به حركت خود ادامه مي دهد در حالي كه با فوتون تازه اي دقيقا از همان نوع كه توسط فوتون نخست ايجاد شده است همراهي مي شود. در اين استدلال دنبال هيچ منطقي نباشيد. آن استدلال اشراقي حدس بود و قرار بود آزمايش درست يا نادرست بودن آن را اثبات كند

با استفاده از فرض خروج ( تابش ) تحريك شده ما قادريم فرومولي كمي اتخاذ كنيم كه نمودار تابش را به صورت تابعي از طول موج جسم گرم شده نمايان مي سازد. تئوري ثابت كرد كه توافق نماياني با آزمايش دارد و بدين ترتيب فرضيه را محق جلوه داد.




منبع : physicsir.com

[Mohammad Hosseyn]

جهان ، بزرگترين مجموعه ممكن است كه از ذرات بنيادي شكل يافته است. اين ذرات توسط نيروهاي گرانشي ، الكترومغناطيسي و هسته‌اي به هم پيوند يافته‌اند. سلسله مراتب ساختماني آن در فضا ( از هسته‌هاي اتم گرفته تا ابر كهكشانها) و سير تكاملي آن (از گوي آتشين تا اشكال كنوني) توسط ويژگيهاي ذرات بنيادي و برهمكنش آنها اداره مي‌شود. بنابراين ، تشريح ساختمان جهان و تكامل آن بر اساس خواص و برهمكنش ذرات بنيادي صورت مي‌گيرد.

ماده جهان از ذرات بنيادي تشكيل شده است. اجسام ، بدن انسان ، ستارگان و ... سيستم‌هايي متشكل از ذرات بنيادي هستند كه از نظر تعداد و نحوه جفت و جور شدن با هم تفاوت دارند. بنابراين ، وجود ذرات بنيادي بايد در تمام پديده هاي جهان ملموس باشد. فيزيك ذرات بنيادي درك عميقتر و ديد بالايي را در مورد ساختمان و تكامل اجسام منفرد مانند اتم‌ها ، مولكول‌ها ، بلورها ، صخره‌ها ، سيارات ، ستارگان ، منظومه‌هاي ستاره‌اي و كل جهان ارائه مي‌دهد. براي همين مطالعه ذرات بنيادي براي فيزيك معاصر و بخصوص اختر فيزيك و كيهان شناسي اهميت اساسي دارد.

خواص ذرات بنيادي

ذرات بنيادي ديده نمي‌شوند. فقط از اثري كه مي‌گذارند و يا پديده‌هايي را كه سبب مي‌شوند ، پي به وجودشان برده مي‌شود.

برخي خواص ذرات بنيادي با تعميم مفاهيم فيزيك كلاسيك ناشي مي‌شود. مانند ؛ جرم ، انرژي و بارالكتريكي

برخي ديگر از خواص ذرات بنيادي ريشه در مكانيك نسبيتي دارد. مانند ؛ زمان ويژه ، طول ويژه

عمده خواص ذرات بنيادي با تئوري‌هاي مكانيك كوانتومي تشريح مي‌شوند. براي درك اين رفتارها ، پديده‌هاي كوانتومي از جمله اسپين ، بار لپتوني ، بار باريوني ، اسپين ايزوتوپي ، شگفتي ، زوجيت ، كوانتوم عمل ، نابودي زوج ، توليد زوج ، اصل طرد پاولي ، اصل دوگانگي موج و ذره و ... بايستي بررسي شوند.

هر ذره ، توسط مجموعه‌اي از اعداد مشخص مي‌شود كه آن را از ديگر ذرات مجزا مي‌كند. و ويژگيهاي آنرا توضيح مي‌دهد.

ويژگيهايي همچون جرم سكون ، بارالكتريكي ، اسپين ، بار باريوني ، بار لپتوني ، شگفتي ، اسپين ايزوتوپي ، زوجيت براي ذرات بنيادي ساكن هستند اما خواص اندازه حركت خطي ، اندازه حركت زاويه‌اي ، انرژي كل به دنياي اطراف ارتباط دارند.

جرم ذرات بنيادي

جرم ذرات بنيادي بسيار كوچك است ، از اينرو آنها را مي‌توان تا سرعت بالايي رساند. مانند فوتونها كه بدون جرم بوده و بالاترين سرعت ممكن «سرعت نور) را دارا هستند. سبكترين ذره با جرم غير صفر الكترون است با جرمي در حدودme = 9x10-28 gr اغلب به عنوان واحدي براي سنجش جرم ساير ذرات به كار مي‌برند. جرم پروتون برابر mp=1836me و جرم نوترون mn=1838.6me مي‌باشد.

انرژي ذرات بنيادي

انرژي به سبب تغييرپذيري زيادش بر كل جهان حاكم است كه ساختمان فضايي ، تكامل زماني تمام سيستم‌ها از ذرات بنيادي گرفته تا خوشه‌هاي كهكشاني را تعيين مي‌كند. اين تنوع انرژي به چند برهمكنش معدود بين ذرات بنيادي مي‌تواند تقليل يابد.

عدد باريوني

ذرات سنگين ، باريون نام دارند. چنانچه باريونها به حال خود رها شوند ، متلاشي مي‌گردند. تنها باريون پايدار پروتون است. در تمام فرايندهاي مشاهده شده ، تعداد باريونها همواره بقا دارد «قانون بقاي باريون ?N=0).قانون بقاي باريون پايداري پروتونها را بيان مي‌كند ، باريوني سبكتر از پروتون وجود ندارد. آزمايشات نشان داده‌اند كه مدت زماني كه طول مي‌كشد تا پروتون تلاشي يابد طولاني تراز 1022 سال ، يعني <1012 بار طولاني تر از عمر جهان باشد. عدد بار يوني را با N نشان مي‌دهند كه براي باريونها (پروتون ، نوترون ، هيپرونها) N=+1 ، براي پاد باريونها N=-1 براي ساير ذرات مزونها ، لپتونها) N=0 ، براي هسته‌ها N>+1 ( N برابرعدد جرمي A است) و براي پاد هسته ها N<-1(Nبرابر -A است) مي باشد.

عدد لپتوني

فرميونهاي سبك همان لپتونها هستند كه عدد لپتوني را با L نشان مي‌دهند. براي ليپون‌ها «الكترون ، موئون ، نوترينو) اين عدد برابر L=+1 ، براي غير ليپونها (باريونها ، بوزونها) اين عدد برابر L=0 و براي پاليتونها «پوزيترون ، موئون مثبت ، پادنوترينو) اين عدد برابر L=-1 مي‌باشدو قانون بقاي ليپتون بصورت ?L=0 مي‌باشد. يعني مجموع تمام ليپتونها قبل و بعد از واكنش مقدار ثابتي دارند.

ايزواسپين

برهمكنش قوي نوكلئون‌ها در هسته ، به بار الكتريكي بستگي ندارد. اندركنش‌هاي N-P ، N-N ، P-P ، همگي شبيه هم هستند و تفاوت چنداني بين نكلئونهاي باردار و خنثي وجود ندارد. كه اختلاف آنها به وسطه ايزواسپين بيان مي‌شود.

شگفتي

شگفتي (strangeress) به منظور توضيح يك رفتار عجيب بين هيپرونها و مزونهاي K (كائونها) معرفي شده است. اين ذرات توسط برهمكنش قوي به وجود آمده‌اند و از طريق برهمكنش ضعيف متلاشي مي‌شوند.

زوجيت

زوجيت يكي از ويژگيهاي اساسي ذرات بنيادي است كه متناظر با انعكاس آينه اي مختصات فضايي است. اين ويژگي ، يك خاصيت تقارني تابع موج است. زوجيت ممكن است مثبت يا منفي باشد بر حسب آنكه تابع موج در اثر انعكاس فضايي ، زوج يا فرد باشد. زوجيت در بر همكنش‌هاي قوي و الكترومغناطيسي بقا دارد. اما در برهمكنش‌هاي ضعيف نقض مي شود.

چكيده

ذرات بنيادي واحدهاي اساسي براي ساختمان جهان مي باشند و بر اساس جرم در حال سكونشان به بار يونها (ذرات سنگين) ، لپتونها (ذرات سبك) و مزونها (ذرات ميان وزن) طبقه بندي مي شوند.

بيشتر ذرات بنيادي و احتمال تمام آنها مي توانند در نتيجه تبديل انرژي به ماده به وجود آيند حداقل انرژي لازم براي توليد گروهي از ذرات از معادله انرژي انيشتين بدست مي آيد.

در چگالي هاي زياد ذرات ناپايدار «نوترون ، هيپرونها ، مزونها) پايدار مي شوند. و نيز ذرات پايدار «الكترون و پروتون) مي‌توانند در اثر برخوردهاي متقابل با ذرات خود نابود شوند.

چنانچه واحدهاي اساسي پايدار (ذرات بنيادي پايدار) ، داراي وجود تضمين شده‌اي نباشند، هيچ چيز در جهان مادي وجود تضمين شده‌اي نخواهد داشت.


منبع : دانشنامه رشد

[Mohammad Hosseyn]

ذرات تا بی‌نهايت ادامه دارند ...

خلاصه اي از تئوري معروف او:

دكتر حسابي يكبار تابستان براي مدت كوتاهي به ايران بازگشت و در خانه اي متعلق به آقاي جماراني تابستان را سپري مي كرد و در همين ايام در حين مطالعات به اين فكر افتادند كه »علت وجود خاصيتهاي ذرات اصلي بايد در اين باشد كه اين ذرات بي نهايت گسترده اند و هر ذره اي در تمام فضا پخش است و نيز هر ذره اي بر ذرات ديگر تاثير مي گذارد«. به اين ترتيب به فكر آزمايشي افتاد كه اين نظريه را اثبات و يا نفي كند . او با خود فكر كرد اگر اين تئوري صحيح باشد بايد چگالي يك ذره مادي به تدريج با فاصله از آن كم شود و نه اينكه يك مرتبه به صفر برسد و نبايد ذره مادي شعاع معيني داشته باشد. پس در اينصورت نور اگر از نزديكي جسمي عبور كند بايد منحرف شود و پس از اينكه محاسبات مربوط به قسمت تئوري اين نظريه را به پايان رسانيد پس از بازگشت به امريكا به راهنمايي پرفسور انيشتين در دانشگاه پرنيستون به تحقيقات در اين زمينه پرداخت. پرفسور انيشتين قسمت نظري تئوري را مطالعه كرد و دكتر حسابي را به ادامه كار تشويق كرد. دكتر حسابي به راهنمايي پرفسور انيشتين به تكميل نظريه پرداخت سپس يك سال ديگر در دانشگاه شيكاگو به كار پرداخت و آزمايشهايي در اين زمينه انجام داد. وي با داشتن يك انتر فرومتر دقيق توانست فاصله نوري را در عبور از مجاورت يك ميله اندازه بگيرد و چون نتيجه مثبت بود آكادمي علوم آمريكا نظريه دكتر حسابي را به چاپ رسانيد. برخي همكاران از نامأنوس بودن و جديد بودن اين فكر متعجب شدند و برخي از اين نظريه استقبال كردند.

شرح آزمايشهاي انجام شده و نتيجه آن:

در اثبات اين نظريه اگر در آزمايش, نور باريك ليزر از مجاورت يك ميله وزين چگال عبور داده شود, سرعت نور كم مي شود. در نتيجه پرتو ليزر منحرف ميگردد. هرگاه پرتو ليزر بطور مناسبي از ميان دو جسم سنگين كه در فاصله اي از هم قرار دارند عبور داده شود انحراف آن هنگام عبور از مجاورت جسم اول و سپس از مجاورت جسم دوم به خوبي معلوم ميشود و اين انحراف قابل عكسبرداري است. اين آزمايش گسترده بودن ذره را نشان مي دهد. بر طبق اين آزمايش انحراف زياد پرتو ليزر فقط در اثر پراش نبوده بلكه مربوط به جسم است. بر حسب اين نظريه هر ذره, مثلاً الكترون, كوارك يا گلويون نقطه شكل نيست بلكه بي نهايت گسترده است و در مركز آن چگالي بسيار زياد بوده و هر چه از مركز فاصله بيشتر شود آن چگالي بتدريج كم مي شود. بنابراين يك پرتو نور از يك فضاي چگالي عبور كرده و شكست پيدا ميكند و انحراف مي يابد.

اختلاف تئوري بي نهايت بودن ذرات با تئوريهاي قبلي:

در تئوريهاي قبلي هر ذره قسمت كوچكي از فضا را در بر دارد يعني داراي شعاع معيني است و خارج از آن اين ذره وجود ندارد ولي در اين تئوري ذره تا بي نهايت گسترده است و قسمتي از آن در همه جا وجود دارد. در تئوريهاي جاري نيروي بين دو ذره از تبادل ذرات ديگر ناشي مي شود و اين نيرو مانند توپي در ورزش بين دو بازيكن رد و بدل مي شود و اين همان ارتباطي است كه يبن آنها حاكم است و در تئوريهاي جاري تبادل ذرات ديگري اين ارتباط ميان دو ذره را ايجاد ميكند. مثلاً نوترون كه بين دو ذره مبادله مي شود, اما در تئوري دكتر حسابي ارتباط بين دو ذره همان ارتباط گسترده ايست كه در همه جا بعلت موجوديت آنها در تمام فضا بين آنها وجود دارد.

ارتباط اين تئوري با تئوري نسبيت انيشتين:

تئوري انيشتين مي گويد: خواص فضا در حضور ماده با خواص آن در نبود ماده فرق دارد, به عبارت رياضي يعني در نبود ماده, فضا تخت است ولي در مجاورت ماده فضا انحنا دارد. اگر بگوييم يك ذره در تمام فضا گسترده است در هر نقطه از فضا چگالي ماده وجود دارد و سرعت نور به آن چگالي بستگي دارد به زبان رياضي به اين چگالي مي توان انحناي فضا گفت

ارتباط فلسفي اين تئوري با فلسفه وحدت وجود:

در اين نگرش همه ذرات جهان بهم مرتبط هستند. زيرا فرض بر اين است كه هر ذره تا بي نهايت گسترده است و همه ذرات جهان در نقاط مختلف جهان با هم وجود دارند.يعني در واقع قسمت كوچكي از تمام جهان در هر نقطه اي وجود دارد

[Mohammad Hosseyn]

آشكارسازي ذرات عبارتست از فرآيندي كه در آن خصوصياتي مانند جرم ، انرژي ، بار الكتريكي ، مسير حركت و ... و در مجموع نوع يك ذره حامل انرژي كه در واكنش‌هاي هسته‌اي بوجود مي‌آيد، توسط دستگاهي (اغلب آشكارساز) تعيين مي‌شود.

ديد كلي

فرآيند آشكارسازي متشكل از يك دستگاه آشكارساز است كه بسته به نوع ذره تابشي و آشكارسازي خصيصه‌اي از ذره ، نوع دستگاه فرق مي‌كند. سهم عمده در آشكارسازي ذره توسط ماده‌اي متناسب با ذره تابشي در دستگاه آشكارساز انجام مي‌شود كه عبارت است از برهمكنش ذره باردار حامل انرژي با الكترونهاي مداري ماده آشكارسازي كه اين برهمكنش توسط مدارهاي الكترونيكي آشكارساز ، به يك پالس الكتريكي تبديل مي‌شود. عوامل موثر بر آشكارسازي ذرات در اين مقوله مورد بررسي قرار مي‌گيرد.

ذرات تابشي

واپاشي هسته‌اي يك فرآيند خودبخودي است، يعني سيستم بطور خودبه‌خودي ، از حالتي به حالتي ديگر تغيير مي‌كند. پايستگي انرژي ايجاب مي‌كند كه انرژي حالت نهايي پايين‌تر از حالت اوليه باشد. اين اختلاف انرژي به طريقي به خارج سيستم فرستاده مي‌شود. در تمام اين موارد ، اين امر با گسيل ذرات حامل انرژي بدست مي‌آيد كه اين ذرات يك يا تركيبي از گسيل الكترومغناطيسي ، گسيل بتا و گسيل نوكلئون است كه كلا مي‌توان ذرات تابشي را به دو بخش ، ذرات تابشي باردار حامل انرژي و ذرات بي‌بار حامل انرژي ، تقسيم‌بندي كرد.

ذرات تابشي باردار حامل انرژي

بار الكتريكي ذرات باردار حامل انرژي سهم مهمي در آشكارسازي ذره دارد. وقتي ذره تابشي از كنار اتمها عبور مي‌كند، به علت باردار بودن ، بر الكترونهاي مداري نيروي الكتريكي وارد مي‌كند. در اين برهم‌كنش انرژي مبادله مي‌شود كه باعث كند شدن حركت ذره تابشي و كنده شدن الكترونها از مدارشان مي‌شود. اين الكترونهاي جدا شده از مدار اساس بسياري از روشهاي آشكارسازي ذرات تابشي و اندازه گيري جرم ، بار ، انرژي و ... آنها است.

روش‌هاي كلي آشكار كردن ذرات باردار حامل انرژي

سه روش اساسي براي آشكار كردن ذرات باردار تابشي با استفاده از يونش وجود دارد :

يونش را مي‌توان قابل روئيت كرد، بطوري كه رد ذرات را بتوان ديد و يا عكسبرداري كرد.

وقتي كه زوج الكترون _ يون دوباره تركيب مي‌شوند، نور گسيل شده را با يك دستگاه حساس به نور مي‌توان آشكارسازي كرد.

با استفاده از يك ميدان الكتريكي مي‌توان الكترونها و يونها را جمع‌آوري كرد و از اين طريق يك علامت الكتريكي توليد كرد.

ذرات تابشي بي‌بار حامل انرژي

در آشكارسازي ذرات باردار حامل انرژي ، بار ذره عامل مهمي در آشكارسازي ذره بود ولي نوترونها و فوتونها (در ناحيه پرتوهاي ايكس و گاما) فاقد بار هستند، لذا روش‌هايي كه براي آشكارسازي آنها بكار رفته، كمتر از ذرات باردار است. احتمال برهمكنش نوترونها يا پرتوهاي ايكس و گاما با اتم يا هسته آن به‌صورت سطح مقطع كل بيان مي‌شود.

فوتونها (در ناحيه پرتوهاي ايكس و گاما)

پرتوهاي ايكس و گاما با الكترونهاي مداري ماده از طريق سه برهمكنش شناخته شده ، يعني اثر فوتوالكتريك ، پراكندگي كامپتون و توليد زوج الكترون _ پوزيترون برهمكنش مي‌كنند. براي پرتوهاي ايكس و گاما سطح مقطع كل با مجموع سطح مقطع‌هاي سه برهمكنش اساسي ياد شده در بالا برابر است.

نوترونها

نوترونها مي‌توانند پراكنده شوند و يا واكنشهاي هسته‌اي ايجاد كنند كه بسياري از اين واكنشها منجر به گسيل ذرات باردار حامل انرژي مي‌شود. تمام روشهاي آشكارسازي نوترونها در نهايت به آشكارسازي ذرات باردار منجر مي‌شود كه بعد از تابش نوترون به يك ماده خاص ذره باردار تابش مي‌شود. براي نوترون سطح مقطع كل با مجموع سطح مقطع‌هاي واكنش و پراكندگي برابر مي‌باشد.

اصول كار دستگاههاي آشكارساز

اصول كار اغلب دستگاههاي آشكارساز مشابه است. تابش وارد آشكارساز مي‌شود، با اتمهاي ماده آشكارساز برهمكنش مي‌كند (اثر تابش بر ماده) و ذره ورودي بخشي از انرژي خود را صرف جداسازي الكترونهاي كم‌انرژي ماده آشكارساز از مدارهاي اتمي خود مي‌كند. اين الكترونها و يونش ايجاد شده جمع‌آوري مي‌شود و توسط يك مدار الكترونيكي براي تحليل به صورت يك تپ ولتاژ يا جريان در مي‌آيد.

خصوصيات مواد آشكارساز بكار رفته در آشكارسازها

ماده مناسب براي آشكارسازي هر ذره بستگي به نوع ذره تابشي دارد.

براي تعيين انرژي تابشي بايستي تعداد الكترونهاي آزاد شده از ماده زياد باشد.

براي تعيين زمان گسيل تابش بايد ماده‌اي را انتخاب كنيم كه در آن الكترونها به سرعت تبديل به تپ شوند.

براي تعيين نوع ذره بايد ماده‌اي انتخاب شود كه جرم و بار ذره اثر مشخصي بر روي ماده داشته باشد.

اگر بخواهيم مسير ذره تابشي را دنبال كنيم، بايد ماده آشكارساز نسبت به محل ورود ذره تابشي حساس باشد.

انواع آشكارسازها

اتاقك ابر

اتاقك ابر متشكل از محفظه‌اي از هوا و بخار آب به حالت اشباع است. در اطراف يونهاي تشكيل شده از تابش ذرات باردار حامل انرژي ، قطره‌هاي آب تشكيل مي‌شود كه با نوردهي مناسب مي‌توان مسير حركت ذره را ديد يا عكسبرداي كرد.

اتاقك حبابي

اتاقك حباب متشكل از محفظه‌اي از مايع فوق گرم است. در اتاقك حباب وقتي به طرز ناگهاني از فشار كاسته مي‌شود، مايع شروع به جوشيدن مي‌كند. حبابها بر روي يونهايي كه در مسير ذرات باردار تابشي پرانرژي قرار دارند، تشكيل مي‌شوند كه مي‌توان آنها را روئيت كرد يا از آنها عكسبرداري كرد.

اتاقك جرقه‌اي

اتاقك جرقه متشكل از دو صفحه يا دو سيم موازي است كه ولتاژ قوي ميان هر جفت از صفحه‌ها برقرار است. در مواقعي كه جرقه‌هاي قوي بين دو صفحه زده مي‌شود كه به احتمال قوي جرقه‌ها در همان مسير حركت ذره باردار حامل انرژي است كه در گاز مربوطه يونش ايجاد كرده است كه مي‌توان آن را ديد يا عكسبرداري كرد.

امولسيون عكاسي

در مسير ذرات تابشي باردار حامل انرژي دانه‌هاي هالوژنه نقره تشكيل مي‌شود كه مي‌توان آن را پس از ظهور فيلم عكاسي روئيت كرد.

آشكارساز سوسوزن (سينتيلاسيون)

در يك بلور جسم جامد ، برهمكنش ذره باردار پرانرژي با الكترونهاي مداري باعث كنده شدن آنها مي‌شود. الكترون كنده شده وقتي در تهيجا (مدار الكتروني فاقد الكترون) مي‌افتد، نور گسيل مي‌كند. اگر بلور به اين نور شفاف باشد، عبور ذره باردار حامل انرژي با سينتيلاسيون يا سوسوزني نور گسيل شده از بلور علامت داده مي‌شود كه اين علامت نوري توسط اثر فتوالكتريك به يك تپ الكتريكي تبديل مي‌شود.

آشكارساز گازي

در آشكارساز گازي ذره باردار حامل انرژي در گاز پر شده ميان دو الكترود فلزي توليد زوج الكترون _ يون مي‌كند. ميدان الكتريكي از برقراري ولتاژ حاصل مي‌شود كه اين ميدان باعث شتاب الكترونها و يون‌ها به ترتيب به طرف الكترود مثبت و منفي مي‌شود. چون در مسير حركت با اتمهاي ديگر برخورد مي‌كنند، حركت آنها حركت سوقي است.

آشكارسازهاي حالت جامد يا نيم رسانا

اين نوع آشكارسازها از يك اتصال p - n ميان سيليسيم يا ژرمانيم نوع P و نوع n تشكيل يافته است. وقتي ولتاژي در خلاف جهت رسانش ديود اعمال مي‌شود، ناحيه‌اي تهي از حاملهاي بار در پيوندگاه بوجود مي‌آيد. هنگامي كه ذره باردار حامل انرژي در طول ناحيه تهي حركت مي‌كند، در نتيجه برهمكنش آن با الكترونهاي داخل بلور مسير با زوجهاي الكترون _ حفره معين مي‌شود. الكترونها و حفره‌ها جمع مي‌شوند و تپي الكتريكي در شمارشگر بوجود مي‌آيد.

طيف‌سنج‌هاي مغناطيسي

در طيف‌سنج‌هاي مغناطيسي از ميدان مغناطيسي يكنواخت استفاده مي‌كنند. اگر از يك منبع چند تابش مختلف داشته باشيم، وقتي ذرات باردار حامل انرژي تابشي وارد ميدان مغناطيسي يكنواخت مي‌شوند، مسيرهاي دايره‌اي متفاوت مي‌گيرند. از برخورد اين مسيرهاي دايره‌اي متفاوت با وسيله ثابتي مثلا فيلم عكاسي به تعداد ذرات باردار تابشي ، تصوير تشكيل مي‌شود.

آشكارساز تلسكوپي

آشكارسازي تلسكوپي متشكل از دو يا چند شمازشگر است كه در آن تابش به ترتيب از شمارشگرها عبور مي‌كند. شمارشگرهاي اوليه نازك هستند، بطوري كه ذره نسبتي از انرژي خود را به آنها مي‌دهد، ولي در آخرين شمارشگر بطور كامل انرژي ذره جذب مي‌شود. اين شمارشگر بيشتر براي زمان‌سنجي استفاده مي‌شوند.

شمارشگر تناسبي چندسيمي

اين شمارشگر به عنوان آشكارسازي كه نسبت به محل برهمكنش ذره حساس است، استفاده مي‌شود.

قطب‌سنج‌ها

اغلب براي اندازه گيري قطبيدگي تابش استفاده مي‌شود.

منبع : [ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

به نقل از: [ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

[Mohammad Hosseyn]

احمدرضا همتى مقدم

اوايل قرن بيستم مصادف با دو انقلاب بزرگ در نظريه هاى فيزيكى بود، يعنى مكانيك نسبيت و مكانيك كوانتوم. با شروع قرن بيستم مشخص شد كه فيزيك كلاسيك نيوتنى و ماكسولى قادر به پاسخگويى به مشكلاتى كه در بررسى اشيا و با اندازه هاى اتمى رخ مى دهد نيست. اما تا دهه 1920 هيچ نظريه اى قادر نبود به خوبى مسائل حوزه اتمى را تبيين كند. در سال ،1927 «هايزنبرگ» تلاش كرد حالت و تكانه يك الكترون را محاسبه كند. «هايزنبرگ» نشان داد انجام آزمايشى كه با آن بتوان حالت و تكانه يك الكترون را محاسبه كرد ناميسر است. از طرف ديگر هر محاسبه اى كه انجام دهيم، به سبب اختلافى كه ابزار محاسبه گر به وجود مى آورد، تقريبى خواهد بود. او استدلال كرد نه تنها عملاً محاسبه كردن امكان پذير نيست، بلكه به لحاظ نظرى نيز انجام محاسبه به طور دقيق ناميسر است. اما قبل از هايزنبرگ دانشمندان ديگرى در رشد و تكامل نظريه او سهيم بودند. يكى از اين دانشمندان «ماكس پلانك» بود. پژوهش هاى وى در خصوص تابش جسم سياه (جسمى كه همه پرتوهاى تابيده شده را جذب مى كند) نشان داد كه تابش انرژى به صورت جريانى متصل گسيل نشده بلكه گسيل آن در بسته هاى جداگانه موسوم به «كوانتوا» است (quanta). او با اين كشف توانست معادله اى را كه در جست وجوى آن بود صورت بندى كند يعنى hV = E كه «V» بسامد نور و «h» ثابت پلانك است كه عددى بسيار كوچك است و پيوسته در فرمول هاى فيزيك قرن بيستم تكرار مى شود.

اينشتين نيز در نظريه نسبيتش كار پلانك را مبنا قرار داد و تبيين نور بر حسب كوانتوم ها را يكى از اصول موضوعه بنيادى نظريه اش قرار داد. او با كشف اثر «فتوالكتريك» به رشد نظريه كوانتوم يارى رساند. اينشتين پى برد كه نور مركب از ذراتى به نام «فوتون» است. هنگامى كه جريانى از فوتون ها گسيل مى شوند تا به يك صفحه فلزى برخورد كنند الكترون هايى كه صفحه فلزى از آنها ساخته شده است كنده شده و آزاد مى شوند. در سال 1925 نيز «دوبروى» اعلام داشت الكترون ها ذره نيستند بلكه منظومه هايى از امواج اند. «شرودينگر» اين نظريه را گسترش داد و اعلام كرد نه فقط الكترون ها، بلكه فوتون ها، اتم ها و تمام مولكول ها را مى توان به منزله امواج دانست. «هايزنبرگ» در اين سال ها وارد صحنه مى شود. وى نشان داد با توجه به نوع معادله اى كه استفاده مى شود فيزيكدان ها مى توانند كوانتوم هاى نور را ذرات يا امواج محسوب كنند. او در تلاش هايش براى تعيين حالت و تكانه يك الكترون به اين نتيجه رسيد كه دشوارى اى كه در چنين محاسبه اى وجود دارد اين است كه الكترون كوچك تر از يك موج نورى است. چون براى مشاهده الكترون بايد از ميكروسكوپ استفاده كرد و هنگام استفاده از ميكروسكوپ از يك چشمه نور هم استفاده خواهيم كرد. چون بنابر اثر فوتوالكتريك اينشتين، فوتون هاى نور در حالت الكترون ها اختلال ايجاد مى كند در نتيجه در محاسبه حالت و تكانه يك الكترون با دو مشكل روبه روييم:

اول آنكه از هر نورى استفاده كنيم در حالت الكترون اختلال ايجاد مى شود و اگر از پرتوهاى گاماى راديوم استفاده كنيم چون آنها هم بسامد بالا دارند و هم موج هايى با طول موج هاى كوتاه تر از نور، در نتيجه در حالت الكترون اختلال ايجاد مى كنند. به اين ترتيب محاسبه حالت و تكانه الكترون عملاً و نظراً غيرممكن است. اين نظريه كوانتوم جديد به سرعت در حوزه عمل نيز موفقيت خود را ثابت كرد هم در شرح پديده هايى مانند پايدارى اتم ها و هم در پيش بينى جزئيات كمى مانند طول موج و شدت نورى كه اتم ها در هنگام تحريك گسيل مى كنند. در مكانيك كلاسيك نيوتنى، حالت يك سيستم در يك زمان خاص كاملاً با داشتن مكان و تكانه هر يك از اجزاى سازنده آن، مشخص مى شود. در نظريه مكانيك كلاسيك، معادلات حركت مى توانند تغيير حالت سيستم را مشخص كنند. لااقل در مورد سيستم منزوى ساده حل اين معادلات حالت سيستم را در همه زمان هاى بعدى مشخص مى كنند. با توجه به حالت اوليه و نيروهاى عمل كننده بر آن، مكانيك كلاسيك نظريه موجبيتى است. رفتار زمان هاى آينده سيستم منحصراً به وسيله حالت فعلى تعيين مى شود. در اين حالت يك مشاهده ايده آل حالت سيستم نه تنها موقعيت و تكانه دقيق هر يك از اجزاى سازنده آن را در يك زمان خاص تعيين مى كند بلكه پيش بينى حالت آينده دقيق آن را نيز ممكن مى سازد. اگرچه مكانيك كوانتوم از همان كميت هاى ديناميكى استفاده مى كند با اين حال براى سيستمى كه در مورد آن اعمال مى شود (مانند الكترون) حالتى را كه در آن همه كميت ها مقدار دقيقى داشته باشند مشخص نمى كند. در عوض حالت يك سيستم منزوى به وسيله يك مفهوم رياضى انتزاعى نشان داده مى شود. به طور نمونه يك تابع موج يا به طور كلى تر يك بردار حالت (بردارى كه از يك nتايى تشكيل شده است كه تعدادى ورودى و تعدادى خروجى دارد). اين بردار فقط نشان مى دهد كه يك اندازه گيرى از هر كميت ديناميكى سيستم با چه احتمالى، مقدارى مشخص را پيدا مى كند و هيچ يك از اين احتمالات نمى تواند معادل با يك يا صفر باشد. به علاوه هيچ تلاشى براى تعيين حالت اوليه سيستم از طريق اندازه گيرى كميت هاى ديناميكى نمى تواند اطلاعاتى بيش از آنچه يك بردار حالت به ما مى دهد فراهم كند. به طور كلى هيچ اندازه گيرى يا حتى تعيين نظرى حالت فعلى سيستم نمى تواند در چارچوب نظرى مقاديرى را كه در اندازه گيرى هاى يك كميت دلخواه ديناميك در زمان هاى بعدى مشاهد مى شوند، تعيين كند.

در اين معنا، نظريه مكانيك كوانتوم «غيرموجبيت گرايانه» است. مكانيك كوانتوم در دهه 1920 بحث هاى داغى را ميان فيزيكدانان ايجاد كرد كه در نهايت به «تفسير كپنهاگى» انجاميد. تفسير كپنهاگى به صورت كلى بيان مى كند كه كامل ترين توصيف يك سيستم در يك زمان معين تنها از نظر احتمالاتى پيش بينى رفتار آتى آن را ممكن مى سازد. اين تفسير كپنهاگى اشاره بر اين دارد كه جهان غيرموجبيتى است. آيا اين سخن به معناى نفى عليت است؟ عليت واژه مبهمى است. اگر عليت به اين معناست كه پديده هاى تكرارپذير قوانين طبيعى را تاييد مى كنند پس مكانيك كوانتوم نفى عليت نيست حتى اگر اين نظريه دلالت بر اين داشته باشد كه جهان نهايتاً غيرموجبيتى است. اگر عليت معادل با موجبيت (نظريه اى موجبيت گرايانه است كه آگاهى معين درباره رويدادهايى معين در زمان و مكان خاصى بدهد) است، پس عليت در چنين جهانى ناتوان است. اما آيا عليت مى تواند در يك جهان غيرموجبيتى وجود داشته باشد؟ اين سئوال و سئوالاتى مشابه بحث هاى دقيق فلسفى را ايجاد كرده است كه تا به امروز محل نزاع فيلسوفان است.

فلسفه علم _ نيكلاس كاپالدى. ترجمه على حقى. 1377.


منبع :[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

[Mohammad Hosseyn]

فيزيكدانان در هر گوشه اي از دنيا، از ماشين هايي با تكنولوژي پيشرفته جهت توليد ذراتي كه ضدماده ناميده مي شوند، استفاده مي كنند. فيزيكدانان بر اين باور هستند كه ضدماده در واقع تصوير آينه اي ماده است و تمام دنياي امروز ما فقط از ذرات مادي تشكيل شده است. همانگونه كه شما و تصويرتان در آينه كاملا يكسان هستيد فقط با اين تفاوت كه جاي چپ و راست عوض شده اند، يك ذره و پادذره اش هم يكسان هستند به استثناي اينكه بار الكتريكي مخالف هم دارند.

اين تحقيق، به احتمال زياد هيچ چيز موجود را تغيير نخواهد داد و مسلما هيچ شباهتي با كرمچاله (Wormhole) ندارد. كرمچاله مي تواند اين امكان را براي شما فراهم كند كه در يك لحظه از يك قسمت جهان به قسمت ديگر منتقل شويد. با اين حال اين تحقيق مي تواند به دانشمندان كمك كند تا منشأ و تركيب جهان را بشناسند. البته ذرات ضدماده كاربرد علمي هم پيدا كرده اند به عنوان مثال در تجهيزات پزشكي كه براي تصويربرداري از مغز جهت نشان دادن فعاليت ذهني به كار مي رود، ضدذرات نقش مهمي دارند. تا به حال عده كمي از مردم كه اغلب آنها را هم فيزيكدانان تشكيل مي دهند، توانسته اند ضدماده را مشاهده كنند.

ما بيشتر با ماده آشنا تر هستيم. آب، هوا، تلويزيون، هر آنچه كه مي بينيم، لمس مي كنيم، مي خوريم، مي نوشيم و هوايي كه تنفس مي كنيم، همه از ذرات كوچكي كه اتم ناميده مي شوند، ساخته شده اند. خود اتم ها هم از ذرات به مراتب كوچكتري به نام الكترون، پروتون و نوترون تشكيل شده اند. الكترون ها بار الكتريكي منفي و پروتون ها بار الكتريكي مثبت دارند و نوترون ها هيچ بار الكتريكي ندارند. يك اتم معمولي از تعداد مساوي الكترون و پروتون تشكيل شده است اما تعداد نوترون ها لزوما با آنها برابر نيست. تعداد پروتون هاي يك اتم مشخص مي كند، كه نوع اتم چيست به عنوان مثال اتم هيدروژن يك پروتون و يك الكترون دارد و نوترون ندارد.

هر نوع از ذره يك پادذره هم دارد. آنتي پروتون درست مانند يك پروتون است با اين تفاوت كه بار الكتريكي منفي دارد. يك پوزيترون آنتي الكترون از همه لحاظ مانند الكترون است به استثناي اينكه بار الكتريكي مثبت دارد. هر گاه كه پروتون و آنتي پروتون به هم برسند يا هنگامي كه الكترون و پوزيترون با هم برخورد كنند، همديگر را نابود مي كنند و اين نابودي منجر به توليد انرژي مي شود.

رالف لاندائو فيزيكدان در سرن سوئيس مي گويد: هنگامي كه درباره ضدماده با همكارانم صحبت مي كنم آنها خيلي در اين باره هيجان زده نمي شوند و معمولا مي پرسند كه ضدذره جديد كدام است و چگونه رفتار مي كند. اما هنگامي كه با افرادي غير از فيزيكدانان صحبت مي كنم آنها با چشماني خيره از تعجب نگاه مي كنند و انگار با مسائلي كاملا غير عادي مواجه شده اند. در آزمايشگاه سرن، لاندائو عضو گروهي است كه ATHENA ناميده مي شود. اين گروه فيزيكدانان براي اولين بار موفق شدند پوزيترون و آنتي پروتون را به هم اتصال دهند. نتيجه اين اتصال توليد اتم آنتي هيدروژن بود كه همانا ساده ترين آنتي اتم است. اصول نظري ساخت ضد ماده بسيار ساده است اما در عمل تجهيزات لازم، بسيار پيشرفته و البته گران هستند. دانشمندان در سرن از يك نوع ماشين مخصوص، براي توليد ضد ماده استفاده مي كنند. معمولا هنگامي كه اين پاد ذره ها ايجاد مي شوند، انرژي زيادي دارند.

به همين خاطر در داخل ماشين، آنها را در تونل هايي دايره اي به حركت درمي آورند. در بدو حركت اين پادذره ها در هر ثانيه يك ميليون دور در تونل حركت مي كنند اما با كمك ميدان هاي الكتريكي و مغناطيسي سرعت آنها را كاهش مي دهند و هنگامي كه ضد ذره ها از حركت باز ايستادند آنها را حفظ مي كنند تا با ضدذره هاي ديگر تركيب كنند و آنتي اتم به دست آورند. تا به حال آنتي هيدروژن اولين آنتي اتمي است كه توسط انسان خلق شده است. تكه هاي ضد ماده ساخته شده توسط انسان مي تواند پنجره اي رو به سوي لحظه هاي آغازين زمان باشد. لاندائو مي گويد: يكي از بزرگ ترين اسرار جهان اين است كه هنوز مكاني كه شامل ضد ماده باشد پيدا نشده است البته شايد شما هرگز درباره اين موضوع شبي را با بي خوابي سپري نكرده باشيد اما فيزيكدانان با اين قضيه درگير هستند. يك دليل را براي لزوم انديشيدن درباره ضد ماده بيان مي كنيم.

بسياري از فيزيكدانان بر اين باور هستند كه اگر جهان از انفجار بزرگ كه Big Bang ناميده مي شود، به وجود آمده است بايد مقدار ماده و ضد ماده در جهان به يك اندازه توليد شده باشد. اما مي دانيم كه هر گاه ماده و ضد ماده با هم برخورد كنند همديگر را خنثي مي كنند و هر دو نابود مي شوند. بنابراين مي بايست طي اولين چند ميلي ثانيه عمر جهان، پس از انفجار بزرگ اين دو نوع ذره به هم مي رسيدند و همديگر را نابود مي كردند. اما چنين نشده است شايد به اين خاطر كه در آغاز پيدايش جهان مقدار ماده اندكي بيشتر از ضدماده بوده است. لذا موقع برخورد اين دو نوع ذره، تمام ضدماده نابود شده است و ماده باقي مانده، تمام جهان امروز را تشكيل داده است.

دانشمندان مي خواهند دريابند كه چه چيز باعث عدم تعادل ماده و ضدماده در ابتداي پيدايش جهان شده است. براي اين منظور آنها آنتي اتم ها را مورد بررسي قرار مي دهند و با اتم ها مقايسه مي كنند و در جست وجوي تفاوتي ولو كوچك ميان آنها هستند. اين سئوالات بسيار مهم هستند زيرا اگر هيچ عدم تعادلي ميان ماده و ضدماده نبود، ما در حال حاضر وجود نداشتيم. روند پروژه كند است البته به خاطر نارسايي تكنولوژي موجود. محققان ATHENA مي توانند در هر ثانيه 100 اتم آنتي هيدروژن بسازند. با اين سرعت، ساخت يك گرم آنتي هيدروژن چندين ميليارد سال به طول مي انجامد و اين زمان بيشتر از عمر جهان است. از طرفي ديگر ذخيره ضدماده نيز بسيار دشوار است زيرا به محض آنكه ضدماده با ماده تماس پيدا كند نابود مي شود.

محققان در اين انديشه هستند كه چگونه آنتي اتم هاي بيشتري بسازند، آنها را به دام بيندازند و براي مدت طولاني نگه دارند. البته اين احتمال هم وجود دارد كه مقادير بزرگي از ضدماده در مكان هايي دور دست در فضاي بيرون به شكل ضدستاره يا ضدكهكشان وجود داشته باشد. اما كاوش هاي طولاني هنوز چيزي را نشان نداده است. اما لاندائو هنوز اميد خود را در اين باره از دست نداده است. اين امكان هم وجود دارد كه جهان هاي ديگري وجود داشته باشند كه ما قادر به ديدن آنها نباشيم و در آنجا برتري با ضدماده باشد. اما اينكه چرا حداقل يك مورد شبيه آن جهان در اين بخش از جهان ما وجود ندارد هنوز يك راز است.


منبع :شرق و ملاصدرا

[Mohammad Hosseyn]

اتم - ملكول - ساختار اتم

از مدتها قبل ،انسان مي داند كه تمام مواد از ذرات بنيادي يا عناصر شيميايي ساخته شده اند. از ميان اين مواد،مثلاً مي توان از اكسيژن ،گوگرد ،و آهن نام برد .كوچكترين ذره آهن ،يك اتم آهن و كوچكترين ذره گوگرد ،يك اتم گوگرد ناميده مي شود .
آهن خالص فقط داراي اتمهاي آهن است و گوگرد خالصل نيز فقط اتمهاي گوگرد دارد . اتمها جرمهاي گوناگوني دارند .سبكترين آنها اتم هيدوژن است .
اتمهاي آهن بسيار سنگينتر از هيدروژن و اتمهاي "اورانيم" از اتمهاي آهن سنگينترند ،يعني جرمشان بيشتر ايت .واژه اتم ،از بان يوناني گرفته شده و معناي آن در واقع "ناكسستني" يا "تقسيم ناپذير" است .
امروزه ما مي دانيم كه امها را هم مي توان به اجزاء كوچكتر تقسيم كرد.ولي به هر حال ،اگر مثلاً يك اتم آهن را درهم بشكنيم ،اجزاء شكسته شده ،و ديگر آهن نسيتند و خصوصيات آهن را ندارند به اين دليل است كه در بسياري از كتابهاي شيمي تعريف زير در باره واژه "اتم" آورده شده است :
"يك اتم كوچكترين سنگ بناي يك عنصرشيميايي است كه كليه خصوصيات ويژه آن عنصر را دارا بوده و در صورت تقسيم آن به اجزاء كوچكتر ،اين خصوصيات را از دست خواهد داد ".
اتمها در مقايسه با كليه چيزهايي كه ما در زندگي معمولي خود با آنها برخورد مي كنيم ،خيلي خيلي كوچك هستند .قطر يك اتم تقريباً سانتيمتر يا 8 - 10×1 سانتيمتراست . با ذكر يك مثال مي توان پي برد كه اتمها چقدر كوچك هستند :
برروي كره زمين تقريباً 5 ميليارد نفر زندگي مي كنند. اگر هر نفر را يك اتم حساب كنيم و با اين اتمها يك زنجير بسازيم طول اين زنجير به زحمت 50 سانتيمتر خواهد شد .
مولكول چيست؟ اتمها مي توانند براي ايجاد ذرات بزرگنر با يكديگر پيوند پيدا كنند و به اصطلاح "مولكولها " را تشكيل دهند.به عنوان مثال ،دو اتم اكسيژن با يكديگر تشكيل يك مولكول اكسيژن را مي دهند. در طبيعت اغلب اوقات اتفاق مي افتد كه امهاي عناصر مختلف به صورت مولكول با يكديگر اتحاد مي يابند .
يكي از معروفترين اين اتحادها مولكول آب است . كه ازيك اتم اكسيژن و دو اتم هيدوژن تشكيل شده است . يك مولكول آمونياك ،يك اتم نيتروژن وسه اتم هيدوژن دارد .
آب و آمونياك برخلاف اكسيژن و كربن عناصر شيميايي نيستند بلكه تركيبات شيميايي از عناصر متقاوت هستند .كوچكترين ذره چنين تركيبي مولكول ناميده مي شود .چنانچه يك مولكول آب را تجزيه كنيم خصوصيات آب از دست مي رود و فقط ذرات تشكيل دهنده آن يعني هيدروژن و اكسيژن باقي مي مانند كه خصوصياتي كاملاً متفاوت با آب دراند .
مولكولهانيز مثل اتمها به طرز غيرقابل تصوري كوچك هستند دريك ليوان ـآب معمولي تقريباً 6000000000000000000000000 يا 24 10×6 مولكول آب وجود دارد . اگر اين لوان آب را به ميزان مساوي بر روي تمام اقيانوسها و درياهاي كره زمين پخش كنيم درهر ليتر از آب درياها ،چندين هزار مولكول از آب ليوان وجود خواهد داشت .
ساختار اتم چيست ؟ تقريباً 75سال پيش "ارنست رادر فورد " در انگلستان مطلبي را كشف كرد كه فيزيك اتمي جديد را نبيان گذارد . اما اكنون به اين مطلب مي پردازيم .اين فيزيكدان بريتانيايي يك ورق نازك طلايي را مورد اصابت ذرات آلفا قرار داد تا در ون اتمها را شناسايي كند .
اگر مواد در يك چنين ورق فلزي بطور متناسب و يكنواخت پخش بودند ذرات آلفا درهمان مسير پرواز خود به حركت ادامه مي دادند،اگر چه در اين حالت كمي از سرعت ذرات آلفا كاسته مي شد. تمام "ذرات آلفا" تقريباً به همين شكل رفتار كردند .البته تعداد كمي نيز كاملاً از مسير خود منحرف شدند درست مثل اينكه به يك گلوله كوچك اما خيلي سنگين برخورد كرده باشند "رادرفورد " از اين آزمايش چنين نتيجه گيري كرد كه تقريبا تمام جرم اتم طلا در يك هسته بسيار كوچك وناچيز تمركز يافته است .
هسته اتم كشف شده بود.امروز ه ما دقيقاً مي دانيم ساختار اتم چيست ."اتم ماننديك منظومه شمسي كوچك است ". در مركز اتم يك هسته بسيار كوچك قرار دارد كه از نظر الكتريكي داراي با ر مثبت است و تقريباً تمام جرم اتم را تشكيل مي دهد به دور اين هسته ذرات كوچك و بسيار سبكي كه داراي بار الكتريكي منفي هستند يعني الكترونها در حركت هستند.
اتمها ي سنگين تر ين فلزات در وقاع داراي "ساختماني اسفنجي " هستند و تقريبا فقط از فضاي خالي تشكيل شده اند اگر هسته اتم را به برزگي يك گيلاس فرض كنيم ،ساختمان اتم با مدارهاي اكتروني خود تقريبا به بزرگي "كليساي دم " در شهر كلن خواهد بود .
قطر هستهه اتم تقريبا برابر سانتيمتر يا 12- 10سانتيمتر مي باشد به عبارت ديگر 100ميليارد هسته اتم دركنار هم زنجيري به طول يك ميليمترخواهند ساخت .
ساده ترين اتم هيدروژن است . دراين اتم فقط يك الكترون به دور هسته بسيار كوچكي مي گردد . در شرايط عادي اين اكترون فقط پنج ميليارددم سانتيمتر يا 9- 10×5 سانتيمتر از هسته فاصله دارد .اما اين الكترون مي تواند روي مدارهاي دور تري نسيت به هسته نيز قرار گيرد و در اينجاست كه متاسفانه و جه تشابه بين اتم و منظومه شمسي از بين مي رود .
حركت الكترون فقط روي مدارهاي ويژه و معين يا به عبارت ديگر"تراز انرژي " مشخصي امكان پذير مي بادش در حالي كه سياره ها در هر فاصله دلخواهي از خورشيد مي توانند حركت كنند مثلا اگريك الكترون از يك مدار داخلي يا به عبارت ديگراز يكتراز پر انرژي تر به يك مدارداخلي يا يك تراز كم انرژي تر منتقل شود مقدار انرژي به شكل يك ذره يا "كوانت نوري " يا "فوتون" رها مي وشد چون فقط مدارها يا ترازهاي انرژي كاملاً معيني وجود دارد در نتيجه فقط ذره هاي نوري يا انرژي كاملاً معيني نيز منتشر خواهند شد و به عبارت ديگردرنمودار موجي طول موجهاي كاملا معيني پديدار مي شوند كه انسان ار روي آنها مي تواند درتمام كيهان يك انم هيدروژن را باز شناسايي كند.
اين مطلب براي ساير عناصر شيميايي نيزصادق است زير بناي علم "طيف نگاري و طيف شناسي " مي باشد كه به كمك آن مثلا مي توان تشخيص داد چه نوع اتمهايي در آتمسفر خورشيد وجود دارند .


منبع : physicsir.com

[Mohammad Hosseyn]

اعماق ماده

بخش اول

درك بشر از طبيعت، از يكسو مداوما از نزديك به دور پيش ميرود، به كاتگوريهاي وسيعتر بسط پيدا ميكند و در گستردگي طبيعت پيشرفت ميكند. از سوي ديگر، درك بشر مداوما از سطح به عمق ميرود، بيش از پيش به سطوح عميقتر ساختارهاي مادي ميرسد و بسوي عمق طبيعت راه مي گشايد.

تاريخ تكامل علوم طبيعي، مارش پيروزمندانه بشر به گستره و عمق طبيعت را ثبت كرده است. نوع بشر در ابتدا فقط پديده هاي مختلف را مي ديد. بعدها بشر پديده هاي گوناگون متعدد را به چندين ميليون نوع از اجزاء متشكله تقسيم كرد و معلوم شد كه اين اجزاء نيز بنوبه خود متشكل از اتمهاي ده ها و صدها عنصر شيميائي هستند.

انسانها بعد از اينكه به ساختار اتمها عميقتر پرداختند، بدين نيز پي بردند كه همه اين اتمهاي بيشمار متشكل از پروتونها و نوترونها و الكترونها هستند. اين مهمترين ذرات را به اصطلاح ذرات "اوليه" مي نامند. با تكامل بيشتر علوم نه فقط شمار ذرات "اوليه" مداوما به ده ها عدد افزايش يافت بلكه بيش از پيش نشان داد كه يك ذره "اوليه"، اولين نبوده و ميتواند باز هم تقسيم شود. اين نام بسيار غيرعلمي است. در حال حاضر ميدانيم كه اين ذرات نه فقط ذره كه موج نيز هستند. برخي افراد به اين ذرات، عنوان ساده "واويكل" (موجذره) را داده اند كه در واقع خصوصيات كليدي اين اجسام ـ ميكرو را منعكس ميكند.

جدائي و تداوم در دنيا، انواع گوناگون پديده ها وجود دارند ـ اجرام و غبار آسماني، كوهها و اقيانوسها، موجودات ارگانيك و "چيزهاي بيجان". آيا در پس اين تنوع پديده ها چيز مشتركي وجود دارد؟ آيا بين اين تنوع لايتناهي وحدتي وجود دارد؟ اين سئوال نوع بشر را وا مي دارد كه گام به گام از دل انواع گوناگون پديده هاي سطحي بسوي جوهر آنها پيشروي كند. بقول انگلس "بنابراين، در اينجا كل ماترياليسم خودروي ابتدائي را مي بينيم كه از آغاز كار، بطور بسيار طبيعي انتظار دارد در تنوع لايتناهي پديده هاي طبيعي، وحدتي موجود باشد." (ديالكتيك طبيعت)

تنوع دنياي مادي فقط ميتواند در ماده بودن متحد باشد. پديده ها با يكديگر اختلافات بيشمار دارند، اما همه آنها ماده هستند. با اين وجود، در دوران باستان بواسطه سطح پايين پراتيك توليدي، انسان هنوز قادر به تجريد مقوله "ماده" از اشكال مشخص مادي گوناگون نبود. آنها بناگزير "درون چيزي مشخصا فيزيكي، درون يك چيز معين، بدنبال (اين وحدت) ميگشتند." (ديالكتيك طبيعت، انگلس)

آنها هميشه در پي يافتن چيزي بودند "كه همه پديده ها از آن تشكيل شده باشند، نخست از درون آن بظهور رسند و نهايتا درون آن حل شوند." اين "عنصر و اصل كل هستي" چيست؟

ابتدا برخي افراد اين نظريه را مطرح كردند كه يك نوع ماده مطلقا دائمي وجود دارد. در يونان باستان، تاليس اعلام نمود كه آب، اساس همه پديده هاست. آناخيمينس، هوا را عنصر اصلي و پايه اي دانست. در چين، در دوره "دولتهاي در حال جنگ" ، نويسنده "گوانتزي" نيز فكر ميكرد، آب "خون و هواي تنفسي كره ارض" است. "يانگ كوان" كه در دوره "سه پادشاهي" مي زيست گمان ميكرد كه "زمين و آسمان از آب ساخته شده است." و بسياري از ماترياليستها نيز در چين باستان فكر ميكردند كه اين عنصر پايه اي، هواست. آنها وارث نظريات "سونگ خيان" و "يي ون" در دوره "بهار و پاييز" بودند كه هوا را "جوهر ماده" معرفي ميكردند. آنها فكر ميكردند كه زمين و آسمان، "طبيعت متشكل از هوا" بوده و هوا "ماده اساسي" كائنات است؛ آنها فكر ميكردند كه همه پديده ها "اشكال عيني" (انباشت شده، تلف شده و تغيير يافته اي) است كه يك ماده اساسي يگانه، يعني هوا بخود گرفته است.

آنها در دنياي مادي در پي يافتن يگانگي از ميان چندگانگي بودند؛ يعني چيزي كه تبارز وحدت ماده باشد. اين ماترياليسم بود. پديده هاي سيالي نظير آب، آتش و هوا، برخلاف اجسام (جامد مجزا)، همگي ادامه دار بودند. "آب جاري بلاانقطاع". آب را ميشد با حجمش سنجيد (مثلا در يك منبع)، يا ميشد آن را بگونه اي ظاهرا بي انتها به قطرات يا ذرات ريز تقسيم كرد. بقول "هان في" : "هر چيزي كه شكل داشته باشد را ميتوان بسادگي بريد و تقسيم كرد." چرا؟ "اگر شكل داشته باشد، پس طولي دارد. اگر طول داشته باشد، پس اندازه اي دارد." براي مثال، يك چوب نيم متري را در نظر بگيريد. اگر امروز آن را نصف كنيم و فردا نصفه ديگر را دو نيم كنيم، ميتوانيم اينكار را تا 10 هزار سال ادامه دهيم و هنوز آن نيم متر چوب تمام نشده باشد.

ماده مسلما تا بينهايت قابل تقسيم است. انسانها در دوران باستان از برخي اشكال مشخص ماده استفاده ميكردند تا فكر خود در مورد تقسيم پذيري لايتناهي ماده بروز دهند و بدين ترتيب، به لحاظ عيني ديالكتيك را بيان كنند. اما تقليل همه چيز به يك شكل مشخص و معين ماده، بمعناي ساده كردن بيش از حد مسئله است. اگر آب يا هوا را بدين طريق تقسيم كنيم، آب كماكان آب باقي مي ماند و هوا كماكان هوا. يعني فقط در كميت تقسيم صورت گرفته و كيفيت هيچ تغييري نكرده است. انگلس اين را "تقسيم پذيري مجرد، ابديت بد" ناميد. (ديالكتيك طبيعت) اين نوع "تقسيم پذيري مجرد"، كاملا صوري، گول زننده بوده و در اساس بهيچوجه تقسيم پذيري نيست. اگر همه چيز از اين ملاط عام تشكيل شده باشد، پس چگونه كائنات ميتواند متنوع باشد؟ چنين "وحدتي" يكجانبه ميشود.

اين فكر فقط "وحدت" را تشخيص مي شناسد و تنوع را منحل ميكند؛ و بنابراين به ضد خود تبديل ميشود. عبور از مسير تقسيم پذيري مجرد، شخص را به نسبيت گرائي و منطق گول زننده ميكشاند. ماكروكوزم (دنياي بزرگ) چنين است؛ ميكروكوزم (دنياي كوچك) نيز چنين است؛ دنياي كوچك فقط تصوير كوچك شده دنياي بزرگ است. در يونان باستان، برخي افراد تصور ميكردند هر ذره همانند كل دنياي ماست: شهرهاي مسكوني و مزارع شخم زده وجود دارند و خورشيد و ماه و ستارگان موجودند. ميگوئيد دنياي شما بزرگ است اما ساكنان يك دنياي كوچك نيز احساس نميكنند كه دنياي آنها كوچك است. بنابراين هيچ تفاوتي بين بزرگ و كوچك وجود ندارد. "كل دنيا بزرگتر از پياز يك تار مو نيست؛ و كوه تاي نيز كوچك است." (ژانگزي) سوراخ سوزن به بزرگي دنياست. "در هر منفذ پوست بودا، همه بوداها، همه مكان ها، همه زمان ها، همه خوبي ها وجود دارد." (آموزه هاي بودا) هر منفذ به بزرگي كل دنياست. بزرگ نيز كوچك است، كوچك نيز بزرگ است، و هيچ معيار عيني براي پديده ها وجود ندارد. آنها به پديده هاي عجيب و غير قابل درك تبديل ميشوند.بعلاوه، اين بحث كه كل دنيا چيزي جز يك نوع "ماده اوليه" نيست، در را بروي ايده اليسم مي گشايد.

از آنجا كه "ماده اوليه" همه كاره است، پس ديگر يك ماده معمولي نيست. يعني بايد يك چيز خاص، فراتر از ماده، فراتر از طبيعت باشد. ارسطو چنين چيزي را "اتر" يا يك چيز ماوراء الطبيعه، فراتر از طبيعت، كه ساخته ويژه خداست، ناميد. پيروان كنفوسيوس در چين، گاهي "هوا" را كه موضوع بحث ماترياليستها هم بود ميگرفتند و به يك چيز مرموز و فراتر از ماده تبديل ميكردند. آن را "هواي كبير" ـ يك ماده معنوي جهانشمول ـ مي ناميدند. آنها همچنين موعظه ميكردند كه دنيا در خداي تفكيك ناپذير، يا در "اراده آسماني" وحدت وجود يافته است.

برخي ماترياليستها با تز تداوم مطلق مخالفت كردند. شما ميگوئيد چوب نيم متري را ميتوان تا بي نهايت تقسيم كرد. اما وقتي آن را به خاك اره تبديل كرديد مسلما ديگر نميتوانيد تقسيمش كنيد! هوا را در نظر بگيريد. شما در آفتاب ميتوانيد ذرات ريز غبار را در هوا ببينيد. در باغ ميتوانيم گرده ريز مطبوعي كه از گل ها برخاسته را استشمام كنيم. همه اينها نشان ميدهد كه برخي پديده هاي غير قابل تقسيم وجود دارند. آنها با حركت از اين تجارب، نتيجه متضادي ميگرفتند: همه چيز در دنيا از ذرات ريز تشكيل شده كه بعد از حدي از تقسيم، ديگر نميتوان آنها را تقسيم نمود.

در يونان باستان، "ليوسيپوس" و "دمكريتوس" اين ذرات را "اتم" ناميدند. مكتب "مو" در چين طي دوران بهار و پاييز، اين ذرات را "نقطه پاياني كه نميتوان آن را خردتر كرد" خواند. "پايان تقسيم پذيري" بدين معناست كه ذره به آخرين حد خود رسيده و ديگر نميتواند تقسيم شود. آنها جنبه تقسيم پذيري نسبي ماده را ميديدند. در آن زمان اين نقطه نظري انتقادي بود كه جنبه گول زننده تقسيم پذيري مطلق را نشانه گرفته بود. يك معيار عيني براي اندازه ماده وجود دارد. تفاوتهاي كمي موجودند. سوراخ سوزن با دنيا فرق دارد. اين بازتاب جنبه تقسيم ناپذير ماده است. وقتي ما آب را به ملكول هاي آب تقسيم كرديم، تا آنجا كه در چارچوب آب بحث ميكنيم، ديگر نميتوان تقسيمش كرد. اگر ما يك ملكول آب را باز هم تقسيم كنيم به دو اتم هيدروژن و يك اتم اكسيژن تبديل ميشود و ديگر آب نيست. انگلس گفت كه در فيزيك ما "كوچكترين ذرات... معيني" را قبول ميكنيم؛ "در شيمي، تقسيم پذيري يك حد معين دارد." (ديالكتيك طبيعت) بعلت اين تقسيم پذيري نسبي، ملكولها و اتمها ميتوانند وجود داشته باشند كه اين نقطه شروع تكامل فيزيك و شيمي است.

اما تقسيم پذيري اتمها نيز فقط ميتواند نسبي باشد نه مطلق. اگر كسي تقسيم پذيري را مطلق ببيند، ماده را بعنوان يك چيز مطلقا مجزا در نظر گرفته و ادامه دار بودن آن را نفي ميكند. بدين ترتيب شخص به ايده اليسم و متافيزيك مي رسد. نيوتون چنين بود. او فكر كرد هر چه ماده بر اثر تقسيم كوچكتر شود، محكمتر ميشود. و زمانيكه اندازه اش به حد ميكرو رسيد، آنچنان محكم و پايدار خواهد شد كه هيچ نيروئي غير از خدا قادر به تقسيم آن نيست. اين منطق ايده اليسم عيني است.

ايده اليسم ذهني، تقسيم پذيري را از جانبي ديگر تحريف ميكند. "بركلي" و "هيوم" هر دو فكر ميكردند كه چون ماده فقط مجموعه اي از احساسات است، بنابراين آنچه كوچكترين ذره قابل رويت براي انسان بود، تقسيم ناپذير است. "يك پديده نميتواند جدا از ذهني كه آن را تصور نموده موجوديت داشته باشد." (مقاله جديد درباره قدرت تصور، بركلي)


ادامه دارد ...

[Mohammad Hosseyn]

اعماق ماده

بخش دوم

نيوتون بر مبناي تئوري اتمها، "تصويري از دنياي اتمي" ترسيم نمود. همه اجرام آسماني كه از اتمهاي جداگانه تشكيل شده و خلاء كائنات را نقطه وار پر كرده اند، بي وقفه بر حسب قوانين حركت مكانيكي در فضاي مطلق حركت ميكنند. همه تغييرات و تكامل پديده ها در دنيا هيچ چيز نيست مگر تجمع و تجزيه اتمها. مهم نيست كه پديده ها چه اندازه تغيير كنند، منشاء تغييرات آنها يكي است. از آنجا كه اتمها خود توسط خداوند آفريده شده اند، هرگز تغيير نمي يابند. بنابراين، تا وقتيكه انسان حركت اتمها را بفهمد، ميتواند "گذشته و آينده را بداند"؛ همه چيز را بداند. بدين طريق، مكانيك نيوتوني به "حقيقت نهائي" تبديل شد.

بنابراين بنظر مي آمد كه تداوم مطلق و جدائي مطلق، غير قابل دفاع است. اين يك تضاد است. "كانت" اين تضاد را عميقا مد نظر قرار داد و يك "آلياژ انعطاف پذير" پيشنهاد كرد: درست است كه گفته شود هر چيز در دنيا از پديده هاي تقسيم ناپذير و مطلقا ساده تشكيل شده است. زيرا فقط يك پديده مطلقا ساده ميتواند يك پديده اوليه باشد. در غير اينصورت هيچ چيز پيچيده اي كه از چنين پديده هاي ابتدائي تشكيل شده باشد وجود نخواهد داشت، و در دنيا هيچ چيز نميتواند موجود باشد. به همين ترتيب، اين نيز صحيح است كه گفته شود هيچ چيز مطلقا ساده اي وجود ندارد. هر چيز نوعي پديده مطلقا تقسيم پذير است؛ زيرا پديده هر قدر هم كه ساده باشد بايد حجمي از فضا را اشغال كند و بنابراين ميتواند مداوما تقسيم شود. "آلياژ" كانت تضاد را آشكار ساخت و اين سئوال را فرموله كرد. اين يك شرط ضروري براي پيشروي بسمت ديالكتيك و ارتقاء شناخت بشر بود. اما كانت تضاد را حل نكرد. بالاخره پديده هاي عيني تقسيم پذيرند يا تقسيم ناپذير، تداوم دارند يا جدا هستند؟

جواب كانت چنين بود: كسي نميداند.

او فكر كرد كه پديده هاي عيني بهر حال غير قابل فهم هستند. اگر بر فهم آنها اصرار ورزيد، آنگاه تضاد ايجاد ميشود. بنابراين، اين تضاد فقط زائيده "توهمي" است كه از توانائي ذهني ادراكي و احساسي انسان بر ميخيزد و بر "منطقي استوار است" كه "از نتايج حركت ميكند تا به دلايل برسد." بدين ترتيب كار كانت از آشكار ساختن تضاد آغاز شده و به پوشاندن و به سازش كشاندن آن منتهي ميشود و به اپريوريسم ايده اليستي در مي غلتد.در مورد اين مسئله، حرف هگل صحيح بود كه ميگفت: انقطاع و تداوم "هر يك به تنهائي حاوي حقيقت نيست، فقط در وحدت اين دو حقيقت وجود دارد." انگلس گفت: "ماده، هم تقسيم پذير است و هم ادامه دار؛ و در آن واحد، هيچيك از اين دو نيست. اين نكته مسلم است و اينك تقريبا به اثبات رسيده است." (ديالكتيك طبيعت) بعدها، هر گام در تكامل علوم طبيعي مداوما اين اظهاريه علمي انگلس را به اثبات رسانده و محتواي غني اشكال گوناگون ماده را بعنوان وجودي ادامه دار و جداگانه آشكار نموده است.

جسم و حوزه (ميدان)

بشر براي فهم ساختار ماده، نخست ماده را به دو شكل متضاد مشخص طبقه بندي كرد. بشر در ابتدا، مقوله "جسم" (چيز واقعي) را از همه اشكال ديگر ماده، تجريد نمود. خصوصيت اجسام، محكم بودنشان است. نيوتون اين نظر را جلو گذاشت كه همه اجسام از اتمها، كوچكترين ذرات اجسام، درست شده اند. يك اتم، يك ذره مطلقا مجزا و مشخص مادي كروي است. اتم "محكم، منسجم، سخت، غير قابل نفوذ" است.

بدين معني، اتم يك چيز محكم ايده اليزه شده است، يك جسم فوق العاده فشرده است. خصوصيت اساسي اتم، تقسيم ناپذيري آنست. هيچ "فضاي بازي" درون اتم وجود ندارد. "نه آب ميتواند به درونش نفوذ كند و نه سوزن ميتواند درونش فرو شود." با اين وجود، "استحكام" بدون "تهي بودن"، "چيزي بودن" بدون "چيزي نبودن" وجود ندارد. اشياء خالي نيستند؛ هر تهي بودني از بيرون بر اشياء احاطه دارد.

در زندگي عادي ما شاهد پديده هاي گوناگون هستيم: ستارگان، كوه ها، خانه ها، خاك و شن … همه اينها جسم هستند. اما اينها قادر به پر كردن كل فضا نيستند. آنچه فضاي بين ستارگان پراكنده و پخش شده را پر مي كند خلاء است. بين بيشه ها زمينهاي خالي وجود دارد. حتي درون يك دانه شن فضاي خالي وجود دارد. اگر اجسام موجودند پس بايد تهي بودن هم موجود باشد. به همين خاطر بود كه دموكريتوس بهنگام ارائه تئوري اتمها گفت درجهان "فقط اتمها و تهي ها واقعي هستند." تهي يك مكمل ضروري جسم است.

اين نشان مي دهد كه دنياي مادي همواره وحدت بين انقطاع و تداوم است. اگر ماده را بعنوان اجسام مطلقا جداگانه در نظر بگيريم آنوقت ضرورتا درك وارونه اي از تداوم ماده از دل فضاي تهي بدست مي آوريم. تخالف استحكام و تهي بودن، تخالف بين چيز واقعي و چيز خالي است. يعني بين "آنچه هست" و "آنچه نيست". اين نخستين "تقسيم يك به دو" در پروسه شناخت بشر از دنياي مادي است.اما چگونه استحكام و تهي بودن، يا "آنچه هست" و "آنچه نيست" با يكديگر متحد مي شوند؟

كداميك اساسي است.

"لائودان" چنين پاسخ داد كه "هر چيز در جهان از "آنچه هست" بر مي خيزد و "آنچه هست" از "آنچه نيست" بر مي خيزد." (فصل 40 از كتاب لائوتسي) بر مبناي اين حرف نبود اساسي است. و جسم حالت منتج شده دارد. اين مونيسم ايده آليستي است. "في وي" از سلسله جين (420 ـ 265 بعد از ميلاد مسيح) در ضديت با گفته بالا و "در دفاع از آنچه هست" چنين نوشت كه همه چيز در دنيا بايد از "آنچه هست" برخيزد و نمي تواند از "آنچه نيست" منتج شود. اين مونيسم ماترياليستي است. نيوتن در تحليل نهائي يكي از طرفداران "آنچه هست" بود. او اتم را بعنوان نماينده كلي اجسام در نظر مي گرفت و از آن براي ترسيم يك تصوير كلي از طبيعت كه در آن، ماده بطور خالص مقوله اي جداگانه بوده و تداوم كاملا به تهي بودن مطلق ربط داده شده، استفاده مي كرد.

وحدت بين جداگانه بودن و تداوم در ساختار دروني ماده توسط نيوتن بعنوان تضاد بين ماده و عدم وجود توصيف شد. از يكطرف يك شئي مطلقا جامد وجود دارد و از طرفي ديگر يك چيز تهي كه مطلقا هيچ چيز نيست. دنيا بين ايندو نيمه غير مرتبط دافع يكديگر تقسيم شده است. نيوتن نمي توانست اين جوانب متضاد را با هم متحد كند. بالاخره او تهي بودن را چيزي عالي تر از ماده در نظر گرفت و از طرفداري "آنچه هست" به "پرستش آنچه نيست" چرخيد. چگونه فضاي مطلق نيوتن مي تواند "مطلق" باشد؟ اولا يك قدرت جاذبه متقابل بين اجرام آسماني وجود دارد. ثانيا اجرام آسماني به خلاء گسترده نور ساطع مي كند. اين دو پديده نيز مي بايد نشانگر انواع معيني از تداوم ماده باشند.

نيوتن در مواجهه با اين واقعيت براي حفظ فضاي مطلق خود فقط مي توانست توضيح مصنوعي زير را ارائه دهد: قدرت جاذبه بين اجرام آسماني نوعي از "عمل از راه دور" است كه نيروي خود را بر فضائي كه كماكان خالي است اعمال مي كند. شعاع نور نوعي از ذرات جاري است كه توسط اجرام آسماني پراكنده شده و به فضاي تهي بي پايان پرتاب گشته است. موفقيت مكانيك نيوتوني در توضيح حركت مكانيكي موقتا متزلزل بودن استدالالش بر سر ايندو مسئله را پوشاند.اما در اين دنيا اين به اصطلاح تهي بودن مطلق كجاست؟ آيا هوا كل فضاي نزديك كره ارض را پر نكرده است.

بنابريان بشر همچنان تصور مي كرد كه در فضاي گسترده كائنات احتمالا نوعي از ماده ادامه دار در هر كجا وجود دارد. (اتر يا هوا). گفته مي شد كه كائنات، اقيانوس مداومي از اتر است كه يك "طبيعت متشكل از هوا است" مي باشد. بقول "ژانگ زي" : "كائنات خالي نمي تواند بدون هوا باشد." بعدها دكارت در فرانسه و "حوي ژنس" در هلند مطرح كردند كه همه فضاي كائنات با ذرات اتر پر شده است و اين ذرات به يكديگر پيوسته و يك واسط ادامه دار را شكل داده اند. ذرات يك ديگر را مي فشرند و پديده اي سيال را تشكيل مي دهند. و همين سيالهاست كه ماه را به چرخش گرد زمين و زمين را به چرخش گرد خورشيد مي راند. نور هم از امواج اتر تشكيل شده كه منتج از لرزش اجسام هستند. درست همانطور كه وزش باد "بر روي يك بركه موج ايجاد مي كند."

تا قرن نوزدهم، فاكتهاي تجربي بيش از پيش نشانگر خصلت حركت موجي نور بود. نور درست مثل يك موج آب است و ميتواند گرداگرد موانع به پيش رود. تئوري حركت موجي نور به يك پيروزي تعيين كننده دست يافت. اتر جايگزين تهي شد. تخالف جسم و تهي (خلاء) بر تخالف جسم و اتر راه گشود. بدين ترتيب جهان مادي تقسيم ميشود، هرچند حلقه هاي ناگسستني همچنان وجود دارند.

تضاد بين جداگانه بودن و تداوم در ساختار ماده، خود را بعنوان تخالف دو نوع متفاوت از اشكال مادي بروز ميداد و البته اين در مقايسه با تهي بودن مطلق مرموز يك پيشرفت بزرگ بود.در قرن نوزدهم، شناخت انسان از اشكال ادامه دار ماده بواسطه تحقيقاتي كه در مورد پديده الكترومغناطيس انجام شد، پيشرفت كرد. براي مثال، بر اثر عبور جريان برق از سيمي كه دور يك سوزن مغناطيسي پيچيده شده، سوزن در جهت عمود بر سطح سيم چرخش ميكند. اين چه نيروئي است كه باعث چرخش سوزن مغناطيسي ميشود؟ نيروهاي نيوتوني فقط ميتوانند در راستاي خط مستقيمي كه دو جسم را بهم مرتبط ميكند عمل كنند.

بوضوح اين "نيرو" از نوع ديگري است و خصوصياتي كاملا متفاوت دارد. يعني نيروي الكترومغناطيسي كه كاملا با نيروي مكانيكي فرق دارد. اين نيرو در نزديكي قطبهاي مغناطيسي و جريان الكتريكي فعال است. "فاراده" براي تشريح تاثير نيروي الكترومغناطيس به ارائه "خطوط نيروي مغناطيسي" و "خطوط نيروي الكتريكي" بسيار پرداخت كه تقليدي از شيوه موجود در علم مكانيك مايعات يعني استفاده از "خطوط موجي" براي تشريح حركت مايعات بود. سوزنهاي مغناطيسي يا جريانات الكتريكي توسط يك نيرو بر راستاي خطوط نيروي مغناطيسي و خطوط نيروي الكتريكي عمل ميكنند. هر چه "خطوط" كلفت تر باشند، "نيرو" قويتر است. بدين ترتيب، بر مبناي شكلبندي خطوط نيروي مغناطيسي و الكتريكي ميتوان شكل حركت الكترومغناطيسي اجسام را ترسيم نمود.

بدين طريق، با انباشت خطوط بصورت سطوح و انباشت سطوح بصورت احجام، يك "حوزه" (ميدان) ساخته شد. حوزه هاي الكتريكي و حوزه هاي مغناطيسي متقابلا به يكديگر تبديل ميشوند، بنابراين يك ميدان الكترومغناطيسي شكل ميگيرد. در گذشته استفاده از جريان يابي اتر براي توضيح حركت امواج نور خيلي مصنوعي بود. حال ديگر خيلي سر راست تر بود كه ميدان هاي الكترومغناطيسي بعنوان نوعي واسط كه فضا را پر ميكند در نظر گرفته شوند، بدين شكل كه تاثير الكترومغناطيسي را انتشار ميدهند. بنابراين، ميدان از اينجا تكوين يافت و بجاي اتر نشست و به نماينده سراسري شكل ادامه دار ماده تبديل شد.اما بار ديگر همان سئوال قديمي مطرح شد: چگونه اين دو نوع شكل مادي متحدند؟


ادامه دارد ...

[Mohammad Hosseyn]

اعماق ماده

بخش سوم

برخي افراد تصور ميكردند كه اجسام ـ ذرات همانند آجر و سنگ هستند و حوزه ها مانند سيمان. و كائنات از چسبيدن اين دو به يكديگر ساخته شده است. بدين طريق، جداگانه بودن (انقطاع) در اجسام تبارز مي يافت و تداوم در حوزه ها، اما اين دو اساسا و مطلقا جدا و بي ارتباط با هم باقي مي ماندند. وحدت بين جدائي و تداوم ساختار مادي بعنوان يك پيوند خارجي ميان دو شكل كاملا متفاوت از اشكال مادي باقي مي ماند. اين كماكان دواليسم در برخورد به مسئله ساختار مادي است. اين تعبير، "اينشتين" را قانع نكرد. او كوشيد از ميدان، از اين نوع شكل مادي، براي وحدت بخشيدن به دنيا استفاده كند. او يك "ميدان وحدت يافته" ساخت كه همه چيز را در بر ميگرفت و يك "تصوير جهاني ميدان" را ترسيم ميكرد.

اين در مقايسه با تصوير جهاني اتمها كه توسط نيوتون مطرح شده بود، جنبه تداوم ماده را منعكس ميكرد. اما ميدان نيز نميتواند حد كمال شناخت بشر از ساختار مادي باشد. "ميدان وحدت يافته" انيشتين نه فقط بيرحمانه ميخواهد اجسام را در ميدان منحل كند، اجسام ـ ذرات را به "اجزائي از ميدان" تقليل دهد، بلكه بيرحمانه ميخواهد همه چيز را "متحد كند." بدين طريق، ميدان به چيزي شبيه آتش، آب يا هواي انسان باستان تبديل ميشود. يعني بار ديگر پديده اي بعنوان سرمنشاء مطلقا تقسيم ناپذير همه چيز ارائه ميشود.

هنگاميكه اين ميدان وحدت يافته را تشخيص داديد، ديگر ميتوانيد همه چيز از كائنات گرفته تا ذرات را بفهميد و به حقيقت نهائي دست يابيد. بدين ترتيب، اينشتين نيز به بيراهه اي گام نهاد كه نيوتون با تئوري خود در باب اتم بدان كشيده شده بود.

در چند ساله پاياني قرن نوزدهم، دروازه اتم گشوده شد. انسان عميقا در مورد اسرار اتم تحقيق كرد. روشن شد كه اتم يك نوع شيئي مطلق نيست، درون آن نيز ذرات و ميدانها وجود دارند، يك دنياي ديگر. انسان نخست الكترون را يافت. اين نخستين جايگاه دنياي اتمي بود كه انسان شناخت. بعدا كشف شد كه در مركز اتم يك هسته سخت وجود دارد كه شامل بيش از 59ر99 درصد از جرم اتم است اما فقط چند كوادريليون حجم اتمي را در برميگيرد. اين هسته اتم است. هسته اتم حامل بار مثبت است و الكترون حامل بار منفي. بين اينها يك ميدان الكتريكي موجود است كه اين دو را بهم پيوند ميدهد.

افراد بر اين مبنا يك سيستم سيارات را در مورد اتم ارائه دادند. هسته اتم نظير خورشيد است، و الكترونها مانند سيارات كه هسته را در مسير مدارهاي معين از طريق عمل ميدان الكترومغناطيس دور ميزنند. درست مثل سيارات كه خورشيد را از طريق عمل ميدان جاذبه دور ميزنند. "يك غبار، يك دنيا"، يك اتم بسيار كوچك در يك منظومه شمسي كوچك. بعدها اين نيز كشف شد كه هسته اتم هم چيزي مطلقا جداگانه و تقسيم ناپذير نيست. درون هسته اتم، نوترون ها و پروتونها وجود دارند كه توسط نيروي قدرتمند (عمل متقابل ميدان "مزون" ) محكم به يكديگر پيوسته اند.چگونه ممكنست اجسام مطلق (مطلقا يكپارچه) وجود داشته باشند؟ درون اجسام "يكپارچه"، باز هم اجسام و ميدان هاي بيشتري وجود دارند.

درون ساختار مادي، اجسام و ميدانها بهم مرتبطند، در هم تداخل ميكنند، در هم منتشر ميشوند و بهم وابسته اند. براي نمونه اتم هيدروژن را در نظر بگيريم. قطر آن حدودا 10 سانتيمتر به قوه 8 - است. اما قطر هسته آن فقط 10 سانتيمتر به قوه 13 - است. يعني 100 هزار بار كوچكتر. يعني اجسام يك اتم بروي هم (هسته اتمي و الكترون) فقط يك هزار تريليونيم كل حجم آن را شامل ميشود. بقيه اين حجم گسترده تماما ميدان الكترومغناطيسي و ميدان جاذبه است. براي تشبيه، اگر يك اتم هيدروژن را به اندازه يك سالن بزرگ كنيم، هسته اتم مثل يك دانه كنجد در وسط سالن خواهد بود و الكترون مثل يك ذره غبار كه بموازات ديوار در هوا ميچرخد. چگونه چنين اتمي ميتواند "يكپارچه" باشد؟

پروتون و نوترون درون هسته نيز فقط يك چند دهم كل حجم هسته را شامل ميشوند و بقيه را ميدان الكترومغناطيسي، ميدان جاذبه و ميدان مزون پر كرده است. چگونه اين را ميتوان يك جسم (محكم) به حساب آورد؟ و اين موجذره هاي بسيار درون اتم نيز خود به دو گروه تقسيم ميشوند: "هادرون" ها (گروه سنگين) و "لپتون" ها (گروه سبك). اينها حكم آجر و سنگ را دارند. بعلاوه ميدان هاي مزون و ميدانهاي فوتون هم هستند كه نقش سيمان را بازي ميكنند.

تخالف جداگانه بودن (انقطاع) و تداوم عميقا در داخل اتم نفوذ دارد. انگلس ميگويد: "ديالكتيك هيچگونه خطوط سخت و سريع، هيچ چيز غيرمشروط، هيچ "يا اين، يا آن" عموما معتبر را نمي شناسد." (ديالكتيك طبيعت) ذرات و ميدان ها از هم متفاوت و بهم مرتبطند. در اينجا تداوم درون انقطاع وجود دارد. يك جسم (يكپارچه)، "يكپارچه" نيست. مهم نيست كه آجرها چقدر سخت باشند. حتي درون يك قطعه آهن هم فضاي خالي وجود دارد. بعلاوه، انقطاع نيز درون تداوم وجود دارد. درون سيمان نيز ذرات موجودند. (مقولات) ذره و ميدان فقط اسامي عامي است كه منطبق بر سطح معيني از تكامل علم بوده و محصول مرحله معيني از شناخت انسان از ساختار مادي است. تكامل علم در حال نفوذ به رده هاي عميقتر اشكال مادي است. اين تكامل بيش از پيش روشن ميكند كه آنها ( "يا اين، يا آن" نبوده، بلكه) "هر دو" هستند و خطوط سخت و سريع در كار نيست.

ماجراهاي عرصه كوچك : رفتار عجيب موجذره

ذرات و امواج

تكامل بيشتر علوم نشان ميدهد كه ساكنان دنياي اتمي ـ موجذرات ـ خود هم جداگانه (مشخص) اند و هم ادامه دار. "اشياء فقط در حركت است كه چگونگي خود را آشكار ميسازند." (نامه انگلس به ماركس، 30 مه 1873) و موجذرات دقيقا در حركت است كه خود را هم بمثابه ذرات بنمايش ميگذارند و هم بمثابه امواج.

نور چيست؟ بشر در قرن نوزدهم فكر ميكرد كه نور فقط يك موج الكترومغناطيسي است. اما برخي آزمايشات در اواخر قرن 19 نشان داد كه انرژي امواج الكترومغناطيسي نه بشكل مداوم، بلكه بشكل پرشي (يعني يكي يكي) تشعشع مي يابد. درست همانطور كه هنگام خريد اجناس و پرداخت پول، سكه اي وجود دارد كه كوچكترين واحد محسوب ميشود و ديگر قابل تقسيم نيست، بهنگام تشعشع يا جذب انرژي توسط پديده ها نيز كوچكترين واحد انرژي موجودست كه ديگر قابل تقسيم نيست. اين واحد را يك "كوانتوم انرژي" يا فقط "كوانتوم" مي نامند. كميت انرژي، مشخص است. معنايش اينست كه جسم در حال حركت (در برگيرنده انرژي) نيز يك ذره مشخص است كه يك "فوتون" خوانده ميشود.

نور نه فقط بمثابه موج، كه بمنزله ذره هم وجود دارد. از طرف ديگر، بعدا كشف شد كه ذرات نيز داراي موج (ويژگيها) هستند. امواج الكترون، امواج نوترون، امواج فوتون وجود دارند. ذرات فقط مثل "كوه يخ و قطرات باران" نبوده بلكه نظير "ابر متحرك و آب جاري" نيز هستند. يك شعاع الكتروني، نظير يك شعاع نوري، هنگام عبور از يك سوراخ كوچك، يك ميدان انكسار موج وار نيز ايجاد ميكند. مضافا اين امر نشان ميدهد كه الكترون نه فقط يك ذره، بلكه يك موج هم هست. خلاصه آنكه موجذرات، خواه الكترونها و خواه فوتونها، يا بقولي آجر يا سيمان، همگي شبيه "هنرپيشه اي هستند كه دو نقش ايفاء ميكند." همگي آنها هم جداگانه اند و هم ادامه دار، و هر دو هم بمثابه ذره موجوديت دارند و هم موج. واقعا اينطور است كه: "درون ذره، موج است و درون موج، ذره."

با اين وجود، كار علم صرفا تشخيص دوگانه بودن اشياء ريز (ميكرو) بمثابه موج و ذره نيست. علم بايد اين امر را "مورد بررسي قرار دهد كه اضداد چگونه ميتوانند وجود داشته باشند و چگونه مشخص (ويژه) هستند (چگونه به چيزي ويژه تبديل ميشوند) " (لنين، يادداشتهاي فلسفي، جلد 38 مجموعه آثار) و بررسي كند كه اين دوگانگي چگونه در ساختار مشخص اشياء ريز "جاي ميگيرد."

اين كار دشواري است. اگر امواج، لرزه هاي ميداني بوده و ذرات، توده "گلوله" هائي است كه مستقيما از يك پديده شليك شده، چگونه اين دو ميتوانند متحد باشند؟ برخي گفتند كه در تحليل نهائي، يك موج وجود دارد. امواج گوناگون متعدد با هم تداخل ميكنند، يك تاج موج با تاجي ديگر منطبق ميشود و يكديگر را تقويت ميكنند. اگر تاج هاي متعدد امواج در يك نقطه تمركز يابند، يك "بسته موجي" را تشكيل داده و به يك ذره تبديل ميشوند. اما اين بسته موجي بسيار بي ثبات بوده و خيلي ساده از ميان ميرود و نميتواند خصلت ذره اي خود را حفظ كند. برخي افراد هم ميگفتند كه در تحليل نهائي يك ذره وجود دارد. ذرات در پروسه حركت بالا و پايين ميروند. يكي ديگري را ميكشد و لرزه ها را شكل ميدهد، و لرزه ها بشكل موج انتشار مي يابند.

اين درست مثل سفر در كوه و كمر است. اتوموبيل در مسيري موج وار حركت ميكند. اين در واقع همان ديدگاه قديمي مكتب كلاسيك در باب ذرات است. اين ديدگاه نميتواند سئوال قديمي انكسار و تداخل نور را حل كند. مكتب كپنهاك به رهبري "بوهر" يك توضيح جديد از دوگانگي اشياء ريز بمثابه هم ذره و هم موج ارائه داد. به عقيده آنها يك جسم ريز بمثابه يك چيز جداگانه، يك ذره است. اما وقتيكه بطور پياپي تحت شرايط مشابهي ظاهر شود، در بعضي نقاط بيشتر و در بعضي نقاط كمتر بنظر مي آيد. غلظت آن در نقاط گوناگون به شكل متفاوتي توزيع ميشود، قله ها و دره ها را در جاهاي مختلف شكل ميدهد، و درست مثل يك موج است. اين را يك "موج احتمالي" مي نامند.

اگر ما الكترونها را دانه دانه از يك سوراخ ريز عبور دهيم و بر يك صفحه تصويرشان كنيم، در ابتدا فقط ميتوانيم آنها را يكي پس از ديگري به صورت نقاط پراكنده ببينيم. الكترونها به اينجا و آنجا اصابت ميكنند، و خود را بسيار "آزاد" جلوه ميدهند. اما وقتي تعداد كل الكترونهائي كه از سوراخ ريز ميگذرند را بسيار زياد كنيم، حلقه هاي متحدالمركز متناوبا سايه روشن ظاهر ميشوند. نواحي تاريك نشانگر نقاطي است كه الكترونهاي كمتري اصابت كرده، و نواحي روشن نشانه اصابت الكترونهاي بيشتر است. تا جائي كه به يك الكترون جداگانه مربوط ميشود، معين نيست كه چه مسيري را در پيش ميگيرد و به كجا اصابت ميكند. ما فقط ميتوانيم از احتمال اصابت آن به يك نقطه معين صحبت كنيم. در كل ناحيه اي كه الكترون ميتواند به آنجا اصابت كند، يك توزيع احتمالات ادامه دار عادي شكل گرفته است، يعني يك "ميدان احتمالات".

بنابراين، وحدت بين خصلت ذره اي و موجي يك الكترون در واقع در وحدت بين خصلت ذره اي آن و توزيع احتمالاتي كه در حركت بنمايش ميگذارد نهفته است. موج الكتروني با موج نوري (فوتون) فرق ميكند. اين نوع ويژه ديگري از موج است، يعني "موجي" كه توسط احتمالات ذره اي كه در نقاط مختلف حركت ميكند شكل گرفته است. بر مبناي اين توضيح: درون يك اتم، همانند حلقه هاي يك الكترون حول هسته اتم، نميتواند يك مدار و جايگاه دقيق وجود داشته باشد. الكترون ميتواند اينجا باشد و نباشد. اصل مسئله فقط اينست كه الكترون درون يك "ابر الكتروني" جاي گرفته و هيچ راهي براي مشخص كردن محل دقيق آن وجود ندارد. امواج احتمالات نشان ميدهد كه بين ذرات جداگانه همچنان ارتباطاتي موجود است. اينها نشانگر تداوم بين ذرات از طريق امواج احتمالات است. اين بازتاب تضاد موجذرات است كه هم جداگانه اند و هم ادامه دار. بنظر مي آيد كه جداگانه و ادامه دارند، و نه جداگانه اند و نه ادامه دار. اين شامل جداگانه بودن درون تداوم و تداوم درون جداگانه بودن است.

چرا چنين تضادي در كار است؟ اين را فقط از طريق ساختار دروني موجذرات ميتوان توضيح داد. زيرا كماكان سطوح ساختاري عميقتري زير موجذرات وجود دارند كه خود ميتوانند باز هم تقسيم شوند. با اين وجود، به اعتقاد مكتب كپنهاگ اين نوع ارتباط، "انتخابي آزادانه" بر مبناي اراده آزادانه خويش بوده و هيچگونه تصادفي در كار نيست. الكترونها هيچ ردي از رفت و آمد بر جاي نميگذارند، بلكه فقط بر "صفحه نوراني" با هم ظاهر ميشوند. و تا آنجا كه به علت اصابت يك الكترون با يك نقطه خاص بر صفحه نوراني مربوط ميشود، هيچگونه نشانه اي وجود ندارد كه بتوانيم آن را رديابي كنيم، هيچ شاخصي وجود ندارد كه به ما اجازه پيش بيني بدهد. هيچ پديده ماقبل و مابعدي وجود ندارد كه بتوانيم درباره اش فكر كنيم. آدم فقط ميتواند از انواع مختلف "ابزار" استفاده كند تا موجذرات خود را در برخي آزمايشات بمثابه ذره، و در برخي ديگر بمنزله موج بروز دهند. و اينها دو جنبه دافع يكديگر و مكمل هم هستند كه "تصويري از دنياي مكمل ها" را تشكيل ميدهند.

معنايش اينست كه ماده خود را اينجا بمثابه ذره و آنجا بمثابه موج بروز ميدهد. امروز ذره است و فردا حوزه. هر يك از اين دو جنبه متناوبا برجسته ميشود. يكي بدون ديگري كاري از پيش نميبرد. نيوتون ميگفت كه در دنيا فقط ذرات وجود دارند. اينشتين ميگفت كه در دنيا فقط حوزه ها وجود دارند. مكتب كپنهاگ ميگفت كه نيمي از دنيا از ذره تشكيل شده و نيمي ديگر از حوزه. نيمي منقطع است و نيمي ادامه دار. و اين دو نيمه بسادگي با يكديگر همراه شده اند "دو در يك تركيب شده است" مسئله بي كم و كاست همين است.

چنين نتيجه اي از كجا برميخيزد؟ به گفته "هايزنبرگ": "درست همانگونه كه آرزوي يونانيان بود، ديگر ما تنها جسم اوليه كه واقعا موجوديت دارد را پيدا كرديم." اين جسم، كوانتوم انرژي است يعني "ذره اوليه" كه "كوچكترين واحد غير قابل تقسيم هر ماده اي است." (سئوالات فلسفي مربوط به فيزيك هسته اي، 1948) اين كوانتوم، حد نهائي تحليل را تعيين ميكند. بشر درون اين محدوده ميتواند يك كميت معين را دقيقا اندازه گيري كند. ميتواند به هزار و يك طريق مناسبات گوناگون خارج "كوانتوم" را مورد بررسي قرار دهد، اما بمحض عبور از اين محدوده و ورود به درون كوانتوم، همه چيز نامشخص ميشود.


ادامه دارد ...

[Mohammad Hosseyn]

اعماق ماده

بخش چهارم

اگر شما بخواهيد محل دقيق ذره را مشخص كنيد، سرعت را نميتوان معين نمود. اگر بخواهيد سرعت را مشخص كنيد، آنگاه مكان نامشخص خواهد شد. خلاصه اينكه، دقيقا به علت غير قابل تقسيم بودن كوانتوم، جسم ريز هم بصورت ذره ظاهر ميشود و هم موج. و ما فقط ميتوانيم آنها را بمثابه ذره يا بمثابه موج توصيف كنيم. اين توصيف نهائي ما از اجسام ريز است. درك ما از دنياي مادي فقط تا اين حد ميتواند جلو برود و بايد همينجا متوقف شود. اگر تقسيم پذيري مطلق ماده را نافي شويد، بناگزير به بيراهه "حقيقت نهائي" مي رويد. چگونه ممكنست برخي چيزها باصطلاح مطلقا غير قابل تقسيم باشند؟

دنياي اتمي، پيچيده و فناناپذير بوده و با تكامل علوم، بشر حتما به جوانب بيشتري از اين دنيا نفوذ خواهد كرد، اشكال و نحوه بروز اجسام ريز را بيشتر درك خواهد كرد. "كوانتوم"، الكترون يا فوتون، هر يك " "نقطه عطفي" در يك سلسله بخش بندي شده لايتناهي هستند. اينها (كل) سلسله را شامل نميشوند، بلكه تفاوتهاي كيفي را مشخص ميكنند." (نامه انگلس به ماركس، 16 ژوئن 1867) اين نقاط عطف، وحدت بين تقسيم پذيري مطلق و تقسيم ناپذيري نسبي هستند. اگر الكترون و فوتون را نتوان تقسيم كرد، شناخت ما به حد نهائي رسيده است. آنگاه چه كاري براي دانشمندان باقي مي ماند؟ "ماده اوليه" در كار نيست. يك موجذره، نوعي "ذره اوليه" نيست و هنوز قابل تقسيم است. موجذره يك صفت مشخصه بسيار مشهور دارد. يعني تحت شرايط معين، فورا تغيير كرده و بي وقفه متحول ميشود.

"در شرايط معين هر جنبه متضاد درون يك پديده به ضد خود تبديل ميشود." (مائوتسه دون، درباره تضاد) تغيير و تبديلات همواره وابسته به تضادهاي دروني است. يك در درون به دو تقسيم ميشود. بدون تضاد دروني بين پروتون و نوترون درون هسته راديوم، ذره آلفا تشعشع نمي يابد و خود را به "رادون" تبديل نميكند.

پديده ها بي علت بوجود نمي آيند. اگر باد وزيدن نگيرد، موج در كار نخواهد بود. اگر تضاد نباشد، هيچ تحولي صورت نخواهد گرفت. اين يك قانون جهانشمول است. بطريقي مشابه، تغيير و تبديلات متقابل موجذرات نشانگر تقسيم پذير بودن آنهاست. موجذرات حاوي تضادهاي دروني هستند.در غرب يك نظريه وجود دارد كه موجذرات را تماما "برابر" ميداند. بدين صورت كه بين موجذرات فقط رابطه متقابل "من به تو وصلم، تو به من وصلي" برقرار است. بدين ترتيب رابطه، عينيت واقعي را به خاك ميسپارد.

طبق اين ديدگاه، نهايتا نه فقط هيچگونه "ساختاري در هر سطح" وجود ندارد، بلكه هيچ "ذره اي" و هيچ چيزي بمثابه "حوزه" هم موجود نيست. و بنابراين مسلم است كه هيچگونه باصطلاح "تضادهاي دروني" موجذرات هم وجود ندارد. اين نظريه فقط از ارتباطات خارجي پديده ها استفاده ميكند تا تضادهاي دروني آنها را منحل نمايد. تصوير سه بعدي و در هم تنيده بناي عمودي (سلسله سطوح مختلف ساختار مادي) و افقي (بخش بندي هر سطح) دنياي مادي در "آئينه مسخره" اين نظريه، بشكلي يك بعدي از بخش بندي افقي در مي آيد و تحريف ميشود. يعني هيچ نشاني از عمق عمودي ندارد.

نظريه ديگري بحث از اين ميكند كه موجذرات فقط "نقاط هندسي" بوده و ساختار دروني ندارند. پس چگونه ميتوانند تغيير و تبديل يابند؟ اين نظريه براي توضيح اين تحولات مجبور است از ذراتي ياد كند كه از هيچ سربلند ميكنند و بي علت ناپديد ميشوند. اما هر چه اشعه يك ذره كوچكتر باشد، انرژي آن بزرگتر است. "نقاط هندسي" بينهايت بايد حامل يك انرژي بزرگ بينهايت باشند. اين نظريه در يك طاس لغزان گريز ناپذير گرفتار مي آيد. تكامل علوم طبيعي، خود مداوما تقسيم پذيري موجذرات را تاييد ميكند.

در دهه 1950، "س. ساكاتا"ي ژاپني اين نظريه را ارائه كرد كه در گروه "هادرون ـ مزون" موجذرات، سه "ذره بنيادين" پايه اي تر وجود دارد كه وحدت اضداد آنها بقيه "هادرون"ها و "مزون"ها را تماما شكل ميدهد. متعاقبا برخي افراد بر پايه مدل "ساكاتا" چنين مطرح كردند كه همه ذرات در گروه "هادرون ـ مزون" از سه "هادرون بنيادين" تشكيل شده اند كه "كوارك" نام گرفتند. در سالهاي اخير، برخي افراد ديگر در ادامه مطرح كردند كه حتي يك نوع واحد "كوارك" كماكان ميتواند "رنگهاي" مختلف يا صفات مشخصه مختلف داشته باشد. و اين نشان ميدهد كه "كوارك ها" بواقع "بنيادين" نبوده بلكه داراي اختلافاتي هستند.

بتازگي يك مدل "ذره جزئي" هم ارائه شده است. برخي افراد بر مبناي نتايج آزمايشاتي كه نشان ميداد الكترونهاي حاوي انرژي بسيار هنگام اصابت به يك پروتون، نه به يك توپ يكدست بلكه به بعضي نقاط جداگانه برخورد ميكنند، به اين نقطه رسيدند كه پروتون احتمالا از "ذرات جزئي" تشكيل شده كه از پروتون هم كوچكترند. در حال حاضر، علم از زواياي گوناگون به دنياي دروني موجذرات ميپردازد. "هايزنبرگ" در مواجهه با واقعيات تكامل علمي، به جستجوي "ذره اوليه"اي پرداخت كه پايه اي تر از موجذره باشد. اين يك پيشرفت بود. اما او كماكان فكر ميكرد كه همه "ذرات پايه اي" اساسا يكسان هستند و تضادي وجود ندارد. او فكر ميكرد كه اين ذرات يك "حوزه ابتدائي" را شكل ميدهند كه دربرگيرنده تمامي حوزه هاي موجذره بوده و حاوي هيچگونه تضادي نيست.

اينست باصطلاح "نظريه حوزه متحد" وي كه قرار است "نظريه اي نهائي" باشد كه كل شناخت بشري از ساختارهاي مادي را به يك ضربت از دور خارج كند. او كوشيد در دنياي كوچك يك حد پايينتر براي كائنات ترسيم كند. درست مثل اينشتين كه كوشيد در دنياي بزرگ، "حوزه متحد" را بمثابه يك حد بالاتر براي كائنات ترسيم نمايد. هر دو كار عبثي است. "هايزنبرگ" فقط يك گام به پيش برداشت، اما بعد دوباره به عقب بازگشت و به منجلاب متافيزيك درغلتيد. مي بينيد اين جهانبيني متافيزيكي چقدر سرسخت است.

موجذرات به چه طريق تقسيم خواهند شد؟ اين نميتواند يك طريق عادي باشد و نميتوان تجربه قديمي را كوركورانه بكاربست. مولكول به اتمها، ميدان جاذبه و ميدان الكترومغناطيسي تقسيم ميشود. اتم به هسته اتمي، ميدان الكترومغناطيسي و الكترون تقسيم ميشود. هسته اتمي به پروتون، نوترون و حوزه هسته اي تقسيم شده است. در هر سطح، همگي اينها شكل جديدي از وحدت بين ذره و حوزه است. همه اينها نقاط عطف جديد هستند و همگي بلحاظ كيفي تفاوت دارند.

موجذرات به چه تقسيم خواهند شد؟ به چه اشكالي؟ ممكنست به شكل جاري وحدت ذرات و حوزه ها تقسيم شوند. همچنين ممكنست كه يك تغيير كيفي بزرگ صورت بگيرد و به يك شكل مادي جداگانه جديد و يك شكل مادي ادامه دار جديد تقسيم شود. اينها ميتوانند چيزهاي جديدي متفاوت از ذرات و حوزه هائي كه تا بحال ميشناسيم باشند. احتمال دارد كه آنها كوچكتر و كوچكتر شوند، اما اين احتمال هم وجود دارد كه به بزرگتر و بزرگتر تقسيم شوند. چيزي كه از موجذرات بيرون كشيده ميشود احتمال دارد "چاقتر شود". يعني بزرگتر از زماني شود كه درون موجذره قرار داشت.

اين ممكنست به تكوين رابطه جديدي ميان جزء و كل بينجامد. چه چيزي ايجاد خواهد شد؟ اين يك سئوال علمي مشخص است. ماده، تنوع لايتناهي دارد، تقسيم مشخص ماده نيز تنوع لايتناهي دارد. ماترياليسم ديالكتيك هرگز براي صدور فرمان به عرصه هاي ديگر پا نميگذارد، در مورد اين سئوال به نتيجه گيري نمي پردازد، خود را جانشين علوم طبيعي نميكند. ما از تقسيم صحبت ميكنيم. يك به دو تقسيم ميشود. اين يعني "تقسيم يك وحدت به اضداد دافع يكديگر." معنايش اينست كه درون هر شكل از ماده، تضادها وجود دارند.

كل تاريخ تكامل علوم طبيعي نشان داده كه: صاف و ساده در دنيا هيچ چيزي بمثابه "ماده اوليه"اي كه حاوي تضادها نيست، وجود ندارد. هرگاه پديده نويني ظاهر شده بود، بعنوان "ماده اوليه" تصوير گشت. در مورد عنصر چنين بود، در مورد اتم چنين بود. ميدان جاذبه و ميدان الكترومغناطيسي چنين بودند. موجذره نيز چنين است. اما اين زياد طول نميكشد. "تا بحال فكر ميكرديم ما به چنان موضعي ارتقاء يافته ايم كه هزار كيلومتر جلوتر است. اما معلوم شد كه فقط يك طبقه بالا رفته ايم." پديده هائي اوليه تر از "اوليه" مداوما ظاهر شده اند. اگر موجذره "ذره اوليه" است، اگر كوچكترين چيز ممكنست، ديگر چه كاري براي دانشمندان باقي مي ماند؟ب قول لنين: "الكترون همانقدر فناناپذير است كه اتم." (ماترياليسم و امپيريو كريتيسيسم) اين حقيقتي بسيار عميق است. علوم طبيعي هميشه تعميق مي يابد. هميشه پديده هاي نوين بطور بي پايان ظاهر شده اند. تكامل علوم بي وقفه موجوديت "ماده اوليه" را نفي كرده است.

"دنياي بزرگ" هيچ مرزي ندارد. "دنياي كوچك" نيز هيچ مرزي ندارد و حقيقتا يك "سوراخ بي انتها" است. اين واقعيت تاريخي چند هزار سال تكامل علوم طبيعي است. اين واقعيت تاريخي حائز اهميت بسيار است. اين دو ديدگاه متضاد درباره ساختار مادي، كه مبارزه بين دو جهانبيني بر سر مسئله ساختار مادي است، نيازمند مطالعه و بررسي از جانب ماست.

[Mohammad Hosseyn]

كوارك چيست ؟

مدت زيادي اين طور تصور مي شد كه پروتونها و نو ترونها ذرات بنيادي هستند وبنابراين گمان مي رفت مثل تقسيم الكترون ديگرقابل تقسيم نبوده و داراي يك ساختار داخلي نيستند امروزه مي دانيم كه نو كلئونها يا به عبارت ديگر پروتونها و نو ترونها خود از ذرات كوچكتري ساخته شده اند كه كوارك ناميده مي شوند.

تا به حال 6نوع كوارك متفاوت شناسايي شده اند با اين همه فقط دو نوع آنها در تشكيل مواد پايدار معمولي نقش مهمي دارند كه عبارت از كوارك u و كوارك D هستند U علامت اختصاري براي بالا (UP) و D علامت اختصاري براي پايين (down) مي باشد .

اگر روابط ونسبتها در اتمها كه در مقايسه با كواركها بزرگ هستند مهم و چشمگير است اين روابط در كواركها ي كوچك مسلماً مهمتر هستند مثلا كواركها هيچ گاه به تنهايي نقشي را به عهده ندارند بلكه هميشه در گروههاي 2و 3تايي هستند ذراتي كه از 2كوارك تشكيل مي شوند مزون نام دارند ذراتي را كه از 3كوارك دارند بار يون مي نامند كواركها دركنار بار الكتريي اي كه دارند خاصيت مرموز ديگري نيز دارا مي باشند كه رنگ خوانده مي شود كوراكها از ين جهت به قرمز سبز و آبي طبقه بندي مي شود البته از اين طبقه بندي بايد رنگهاي حقيقي را تصور كرد بلكه منظور نوع با ر الكتريكي آنهاست . بنابراين ذرات آزاد معلق درطبيعت بايد هميشه داراي رنگ خنثي و به عبارت ديگر سفيد باشند به شرخ زير اين نتيجه حاصل ي شوديك كوارك قرمز يك كوارك سبر ويك كوارك آبي يك گروه سه تايي مثلا يك پروتون مي سازد.

همان طور كه تركيب رنگهاي رنگين كمان رنگ سفيد را به وجود مي آورد ازتركيب رنگهاي سه گانه كوارك نيز سفيد به دست مي آيد به اين ترتيب يك ذره سفيد مجاز و پايدار تشكيل مي شود. امكان ديگر اين است كه يك كوارك قرمز با يك ضد كوارك كه رنگ ضد قرمز دارد يك زوج بسازند قرمز و ضد قرمز همديگر را خنثي كرده رنگي خنثي را به وجود مي آورند به هرحال چون اين گروههاي دوتايي (مزونها ) از ماده و پادماده ايجاد شده اندخيلي سر يع فور مي پاشند به اين جهت مزونها پايدار نيستند .

كواركها نوكلئونها را ميسازند وآنها به يكديگر متصل شده هسته اتمها را به وجود مي آروند . هسته هاو الكترونها دراتحاد با يكديگر اتمها را ايجاد مي كنند و اتمها نيز با پيوستن به يكديگر مولكولها ي كوچك و بزرگ از قبيل مولكولهاي آب يا سفيده تخم مرغ را مي سازد.

ميلياردها مولكول سلولهاي بدن ما را به وجودمي آورند و هرانسان در بدن خود ميلياردها سلول دارد اما با تمام تقاوتهايي كه انسانها ،جانوران ،گياهان سياره ها و يا ستارگان با يكديگر دارند باز هم تمام آنها فقط اط 3ذره زير بنايي ساخته شده اند كه عبارتند از كوراكها U كواركهاي D و الكترونها .

آيا كوارك ها را مي توان مشاهده كرد؟ روشن است كه كوارك ها را نمي توان مشاهده كرد بلكه مي وشد وجود أنها را مثل هسته اتمها از طريق آزمايشهاي فراوان پيچيده اثبات نمود براي اين كار مثل آنچه كه رادرفورد 75 سال پيش براي شناسايي هسته اتم انچام داد عمل مي شود و پرو تونها يا الكترونها ي بسيار پر شتاب مورد اصابت قرار مي گيردند بيشتر الكترونها در اين آزمايش به ندرت تغيير مسير مي دهند ولي تعدادي از 'آنها كاملا از مدار خود خارج مي شوند درست مثل اينكه به گلوله هاي سخت وكوچكي در داخل پرو تونها برخورد كنند اين گلوله هاي بسيار كوچك همان كوا رك ها هستند كه در جستجويشان بوده ايم يك بررسي دقيق نشان داده كه پرو تون در مجموع از سه سنگ بناي اوليه اين چنين تشكيل شده است .





منبع : physicsir.com

[Mohammad Hosseyn]

كوارك در طبيعت
قبل از كشف كوارك توسط موراي ژل مان تصور مي‌شد كه پروتونها و نوترونها مانند الكترونها غيرقابل‌تقسيم هستند، ولي اكنون مي‌دانيم نوكلئونها (پروتونها و نوترونها) تجزيه‌پذير بوده و از ذرات كوچكتري به نام كوارك تشكيل شده‌اند.

كوارك‌ها‌ هيچگاه در طبيعت به عنوان ذرات مستقل و آزاد وجود ندارند. مزون‌هاي ? از يك كوارك و يك ضد كوارك تشكيل مي‌شوند، كه آنتي كوارك (ضد كوارك) با يك خط تيره افقي (علامت منفي) بالاي حرف مربوطه مشخص مي‌گردد. چون اين مزون‌ها از ماده و ضد ماده تشكيل مي‌شوند، خيلي سريع فرو مي‌پاشند. ايجاد ذرات متشكل از 2 كوارك يا به عبارت ديگر مزون‌ها البته ممكن است، ولي اين ذرات پايدار نيستند. برعكس گروههايي سه‌تايي يا به زبان ديگر پروتونها و نوترونها ساختارهايي بسيار پايدار هستند.

انسان ، كره زمين و در واقع كهكشان راه شيري عملا از سه سنگ بناي اوليه ايجاد شده‌اند، كه عبارت از كوارك‌ها‌ي U و كوارك‌ها‌ي D و الكترونها مي‌باشند. كوارك‌ها‌ ، نوكلئونها را مي‌سازند و آنها به همديگر متصل شده، هسته اتمها را بوجود مي‌آورند. هسته‌ها و الكترونها در اتحاد با يكديگر اتمها را ايجاد مي‌كنند و اتمها نيز با پيوستن به يكديگر مولكولهاي كوچك و بزرگ از قبيل مولكولهاي آب يا سفيده تخم مرغ را مي‌سازند.

ميلياردها مولكول سلولهاي بدن ما را بوجود مي‌آورند و هر انسان در بدن خود ميلياردها سلول دارد. اما با تمام تفاوتهايي كه انسانها ، جانوران ، گياهان ، سيارات و يا ستارگان با يكديگر دارند، باز هم تمام آنها فقط از سه ذره زيربنايي ساخته شده‌اند، كه عبارتند از: كوارك‌ها‌ي U و كوارك‌ها‌ي D و الكترونها.

آيا كوارك ها‌ را مي‌توان مشاهده كرد؟

روشن است كه كوارك‌ها‌ را نمي‌توان مشاهده كرد، بلكه مي‌شود وجود آنها را مثل هسته اتمها ، از طريق آزمايشهاي فراوان پيچيده اثبات نمود. براي اين كار مشابه آنچه كه رادرفورد 75 سال پيش براي شناسايي هسته اتم ، انجام داد، عمل مي‌شود و پروتونها ، با الكترونهاي بسيار پرشتاب ، مورد اصابت قرار مي‌گيرند. بيشتر الكترونها در اين آزمايش ، به ندرت تغيير مسير مي‌دهند، ولي تعدادي از آنها كاملا از مدار خود خارج مي‌شوند، درست مثل اينكه به گلوله‌هاي سخت و كوچكي در داخل پروتونها ، برخورد كنند. اين گلوله‌هاي بسيار كوچك همان كوارك‌ها‌ هستند، كه در جستجويشان بوده‌ايم. يك بررسي دقيق ، نشان داده كه پروتون در مجموع از سه واحد سنگ بناي اوليه اين چنيني تشكيل شده است.

نيروهاي بنيادي اوليه

بين ذرات بنيادي چهار نيرو عمل مي‌كنند كه آنها را نيروهاي بنيادي يا اوليه مي‌نامند.

نيروي پرقدرت كوارك:

نيروي پرقدرت كوارك كه نيروي رنگ نيز ناميده مي‌شود، از جدا شدن بيش از حد كوارك‌ها‌ي داخل هسته از يكديگر و يا حتي از پرت شدن آنها به خارج جلوگيري مي‌كند. نيروي پرقدرت كوارك يا نيروي قوي ، از طريق ذرات مبادله كننده يا به اصطلاح گلوئون‌ها ، كه بين كوارك‌ها‌ در پرواز هستند، انتقال مي‌يابد. اين نيرو مانند چسب ، پيوستگي بين كواركها را تضمين مي‌كنند. نيروي هسته‌اي كه پروتونها و نوترونها را در هسته اتم به هم پيوسته نگاه مي‌دارد، در واقع نيروي بنيادي نيست، بلكه نيرويي است كه از نيروي رنگ كوارك‌ها‌ (يعني قويترين نيرويي كه به آن اشاره مي‌شود)، بدست مي‌آيد.

برهمكنش الكترومغناطيسي:

اين نيرو ، وقتي كه صحبت از بارهاي الكتريكي به ميان مي‌آيد، ظاهر مي‌شود. يك ذره داراي بارالكتريكي مثبت ، به وسيله يك ذره مثبت ديگر ، دفع و به سوي يك ذره داراي بار الكتريكي منفي ، جذب مي‌شود. اين نيرو توسط فوتونها يا ذرات نوري مبادله مي‌شود و در نتيجه اين ذرات نوري كه بين ذرات باردار در پرواز هستند، به يكديگر متصل مي‌شوند.

برهمكنش ضعيف هسته‌اي:

بسياري از ذرات ، نسبت به هيچ يك از دو نيروي ياد شده در بالا ، يعني نيروي قوي كوارك و نيروي الكترومغناطيسي واكنش نشان نمي‌دهند. از آن ميان ذراتي هستند كه فاقد بار الكتريكي و رنگ هستند. براي اين گونه ذرات يك نيروي بنيادي ديگر وجود دارد. كه در فاصله‌هاي خيلي خيلي كم خود را نشان مي‌دهد و بدون استثنا بر روي همه ذرات اثر مي‌گذارد. اين نيرو كه نيروي ضعيف نام دارد، توسط ويكون‌ها منتقل مي‌شود.

نيروي جاذبه يا گرانش:

اين نيرو تمام ذراتي را كه داراي جرم هستند، جذب مي‌كند، ولي در مقايسه با سه نيروي قبلي ، آن قدر ضعيف است، كه مي‌توان آن را ناديده گرفت. از آنجايي كه اين نيرو در فاصله‌هاي زياد كارگر است، در علم ستاره شناسي داراي اهميت مي‌باشد.


منبع : دانشنامه رشد

[Mohammad Hosseyn]

جرم دقيق كوارك


كشف ذرات زيراتمي جديد باعث سردرگمي دانشمندان شده است. اين ذرات عجيب و ناشناخته تئوري پردازان را واداشته است تا در نظريات خود در مورد نيروهاي قوي كه ذرات زيراتمي را در اتم ها كنار يكديگر نگه مي دارد، تجديدنظر كنند. احتمالاً اين ذره جديد كه DS2317 نام گرفته، صورت غيرمتداولي از كوآرك ها است. كوآرك ها ذرات بسيار ريزي هستند كه در دسته هاي سه تايي وجود دارند و اجزاي سازنده پروتون ها و نوترون ها هستند. شايد اين ذره جديد ناشناخته كوآركي باشد كه حول كوآرك ديگر در حال چرخش است، شايد هم مولكول جديدي است كه از چهار كوآرك ساخته شده است.

مارچللو گئورگي از دانشگاه پيزاي ايتاليا و اعضاي گروهش پس از صرف وقت سه ساله و جمع آوري اطلاعات از آشكارساز بابار (BaBar) مركز شتاب دهنده خطي استنفورد (Slac) در كاليفرنيا با DS 2317 مواجه شدند. وقتي كه Slac الكترون را با پوزيتون كه ضد ماده الكترون محسوب مي شود، برخورد مي دهد، آشكارساز باربار تعداد زيادي از ذراتي كه در نتيجه اين برخورد به وجود مي آيند را شناسايي مي كند.

گئورگي مي گويد: «ما از نتايج اين آزمايشات بسيار شگفت زده شديم، اما چيزي كه بيش از همه باعث اعجاب ما شد، جرم اين ذرات است. جرم اين ذرات از مقدار پيش بيني شده كمتر و در عين حال بسيار دقيق و مشخص بود.

جرم بسياري از اين ذرات پرانرژي دقيقاً مشخص نيست و با كمي عدم قطعيت همراه است. اما وزن DS 2317 دقيقاً مشخص است و مقدار آن برابر 2316 مگاالكترون ولت است. الكترون ولت واحدي است كه فيزيكدانان براي اندازه گيري مقدار جرم و انرژي ذرات به كار مي برند.

استياايچتن (Estia Eichten) نظريه پرداز فيزيك نظري از آزمايشگاه شتاب دهنده ملي فرمي در باتاوياي ايلينويز مي گويد شايد اين جرم دقيق به محققين كمك كند تا ماهيت دقيق نيرويي كه اتم ها را در كنار يكديگر نگه مي دارد، درك كنند. از آن جايي كه در مقياس هاي كوچك جرم و انرژي معادل يكديگرند، دانستن جرم يك كوآرك جديد مي تواند ما را به شناخت نيروهاي قوي كه در داخل ذرات حاكم است، راهنمايي كند. طي تحقيقاتي كه بعدها صورت گرفت، تصور مي شد كه DS 2317 از كوآرك هاي سنگين و ناشناخته اي تشكيل شده است. ديويد سينابر و يكي از متخصصين فيزيك انرژي بالا در دانشگاه كورنل در ايتاكاي نيويورك مي گويد: «قسمت عمده اي از اطلاعاتمان در مورد نيروهاي قوي از بررسي كوآرك هاي سبك تر حاصل شده است. اما امكان دارد با بررسي كوآرك سنگين تر اطلاعات جديدي كسب كنيم.»

كوآرك ها در شش گروه مختلف جاي مي گيرند: بالا، پايين، جذاب، عجيب، زيرورو. دسته هاي سه تايي از كوآرك هاي بالا و پايين كه جزء سبك ترين و معمولي ترين كوآرك ها محسوب مي شوند، پروتون ها و نوترون هاي مواد عادي را كه دوروبر ما را فرا گرفته است تشكيل مي دهد.

اما ممكن است DS 2317 از دو كوآرك تشكيل شده باشد و ذره كميابي به نام مزون را به وجود آورده باشد. ايچتن مي گويد اين مزون ممكن است تا حدودي شبيه يك اتم باشد. اتمي كه در آن يك كوآرك سبك «ضد ـ عجيب» (anti-Strange) حول يك كوآرك سنگين تر «جذاب» (Charm) در حال چرخش است. اما ساير محققين در تفسير پديده هاي مشاهده شده، نظريات پيچيده تري را ابراز مي كنند. جاناتان رزنر فيزيكدان نظري دانشگاه شيكاگو مي گويد احتمال دارد كه ذره جديد حاوي جفت هايي از كوآرك هاي مزدوج باشد. وجود مولكول هايي حاوي چنين ذرات زيراتمي مدت ها قبل پيش بيني شده بود.

سينابرو مي گويد: «ما تاكنون هيچ شاهدي مبني بر وجود اين گونه ذرات نداشتيم. اما اگر اين شي وجود داشته باشد، واقعاً جاي تعجب است. »

محققين Slac در مركز سينكروتون انرژي بالاي دانشگاه كورنل و سازمان تحقيقات شتاب دهنده انرژي بالا در ژاپن ضمن كنكاش در اطلاعات قديمي، درصددند نظريات خود را در مورد ذراتي شبيه DS(2317) بيازمايند.

شيمي مديون پروتون

نوترون ها و پروتون ها از ذراتي ساخته شده اند كه كوارك هاي بالا و پايين ناميده مي شوند. هر پروتون شامل دو كوارك بالا و يك كوارك پايين است، در حالي كه هر نوترون داراي دو كوارك پايين و يك كوارك بالا است. كوارك هاي پايين كمي سنگين تر از كوارك هاي بالا هستند و به همين دليل وزن نوترون ها از پروتون ها بيشتر است. بار هر كوارك بالا برابر دوسوم بار مثبت است و هر كوارك پايين دقيقا يك سوم بار مثبت را با خود دارد. به همين دليل پروتون داراي يك بار الكتريكي مثبت است در حالي كه نوترون ها خنثي هستند و باري ندارند.

در عين حال ما هنوز هم جرم دقيق كوارك ها را نمي دانيم. به همين دليل دانشمندان سعي دارند ضمن آزمايشات مختلف جرم آنها را دريابند. در عين حال نظريه پردازان نيز سعي دارند قطعات حاصل از برخورد ذرات مختلف را بررسي كرده و سرعت انجام واكنش هاي مختلف را محاسبه كنند. آنها اميدوارند با اين روش بتوانند به ساختار يك هسته اتم دست نخورده دست يافته و دريابند چه ميزان از اختلاف در خواص كوارك هاي بالا و پايين از اختلاف جرمشان ناشي مي شود و چه مقدار از اين اختلاف به خاطر تفاوت در بارهاي الكتريكي است.

آنها اميدوارند با اين آزمايشات جرم دقيق كوارك ها را دريابند. بيراون كولك فيزيكدان نظري دانشگاه آريزونا مي گويد: «هم آزمايشات انجام شده و هم تفسيرهاي نظري ارائه شده در اين مورد بسيار پيچيده است و بنابراين لازم است هم از نتايج آزمايشات و هم تفسيرهاي نظري كمك گرفت و با تلفيق نتايج حاصل از اين آزمايشات اطلاعات مهمي در مورد جرم كوارك ها به دست آورد.» اختلاف بين كوارك هاي بالا و پايين به اين معني است كه اگر يك نوترون را به حال خود رها كنيم به يك پروتون تبديل مي شود. اما اين سرنوشت نهايي نوترون ها نبود.

اين ذرات با قرار گرفتن در كنار الكترون ها كه بار منفي دارند، مي توانند اتم هاي هيدروژن را به وجود آورند كه ماده سوختي اوليه ستارگان محسوب مي شود. ادوارد استفنسون كه يكي از فيزيكدانان دانشگاه اينديانا است مي گويد: «دنياي مملو از پروتون به اين معني است كه مقدار زيادي هيدروژن در اختيار داريم. بدون در اختيار داشتن پروتون، شيمي به آن صورتي كه امروز مي شناسيم، ممكن نبود.» البته بايد در نظر داشت همين اختلاف كم در جرم اين كوارك ها نتايج بسياري را در پي داشته است. اخيراً يك گروه از دانشمندان دانشگاه اينديانا دو هسته دوتريم را به هم برخورد دادند. دوتريم نوعي اتم هيدروژن است كه در هسته خود يك پروتون و يك نوترون دارد. گروهي ديگر نيز در دانشگاه اوهايو با استفاده از نوترون و پروتون واكنش همجوشي هسته اي انجام دادند. طي هر دو اين آزمايشات ذراتي حاصل شد كه آنها را پيون مي نامند.

اين دانشمندان معتقدند ايجاد پيون نشانه عدم تقارن بار است كه از اختلاف در اجزاي تشكيل دهنده پروتون ها و نوترون ها ناشي مي شود. اين اختلاف در جرم عامل اصلي تركيب اجزاي عالم است.


منبع :[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

[Mohammad Hosseyn]

.wysiwyg { background-attachment: scroll; background-repeat: repeat; background-position: 0% 0%; background-color: #f5f5ff; background-image: none; color: #000000; font-family: Tahoma; font-style: normal; font-variant: normal; font-weight: 400; font-size: 11px; line-height: normal } p { margin: 0px; }فيزيك پلاسما


مي دانيم كه براي ماده سه حالت جامد ، مايع و گاز در نظر گرفته ميشود. اما در مباحث علمي معمولا يك حالت چهارم نيز براي ماده فرض ميشود. حدوث طبيعي پلاسما در دماهاي بالا ، سبب تخصيص عنوان چهارمين حالت ماده به آن شده است. يك نمونه بسيار طبيعي از پلاسما آتش است بنابراين خورشيد نمونهاي از پلاسماي داغ بزرگ است.

تعريف پلاسما

پلاسما گاز شبه خنثايي از ذرات باردار و خنثي است كه رفتار جمعي از خود ارائه ميدهد. به عبارت ديگر ميتوان گفت كه واژه پلاسما به گاز يونيزه شدهاي اطلاق ميشود كه همه يا بخش قابل توجهي از اتمهاي آن يك يا چند الكترون از دست داده و به يونهاي مثبت تبديل شده باشند. يا به گاز به شدت يونيزه شدهاي كه تعداد الكترونهاي آزاد آن تقريبا برابر با تعداد يونهاي مثبت آن باشد، پلاسما گفته ميشود.

حدود پلاسما

اغلب گفته ميشود كه 99% ماده موجود در طبيعت در حالت پلاسماست، يعني به شكل گاز الكتريسته داري كه اتمهايش به يونهاي مثبت و الكترون منفي تجزيه شده باشد. اين تخمين هر چند ممكن است خيلي دقيق نباشد ولي تخمين معقولي است از اين واقعيت كه درون ستارگان و جو آنها، ابرهاي گازي و اغلب هيدروژن فضاي بين ستارگان بصورت پلاسماست. در نزديكي خود ما ، وقتيكه جو زمين را ترك ميكنيم بلافاصله با پلاسمايي مواجه مي شويم كه شامل كمربندهاي تشعشعي وان آلن و بادهاي خورشيدي است.

در زندگي روزمره نيز با چند نمونه محدود از پلاسما مواجه ميشويم. جرقه رعد و برق ، تابش ملايم شفق قطبي ، گازهاي داخل يك لامپ فلورسان يا لامپ نئون و يونيزاسيون. مختصري كه در گازهاي خروجي يك موشك ديده ميشود. بنابراين مي توان گفت كه ما در يك درصدي از عالم زندگي ميكنيم كه در آن پلاسما بطور طبيعي يافت نميشود.

آيا كلمه پلاسما يك كلمه بامسما است؟

كلمه پلاسما ظاهرا بيمسما به نظر ميرسد. اين كلمه از يك لغت يوناني آمده است كه هر چيز به قالب ريخته شده يا ساخته شده را گويند. پلاسما به علت رفتار جمعي كه از خودشان نشان ميدهد، گرايشي به متاثر شدن در اثر عوامل خارجي ندارد، و اغلب طوري عمل ميكند كه گويا داراي رفتار مخصوص به خودش است.

حفاظ دباي

يكي از مشخصات اساسي رفتار پلاسما ، توانايي آن براي ايجاد حفاظ در مقابل پتانيسيلهاي الكتريكي است كه به آن اعمال ميشوند. فرض كنيد بخواهيم با وارد كردن دو گلوله بارداري كه به يك باتري وصل شدهاند يك ميدان الكتريكي در داخل پلاسما بوجود آوريم. اين گلوله ها ، ذرات يا بارهاي مخالف خود را جذب ميكنند و تقريبا بلافاصله ، ابري از يونهاي اطراف گلوله منفي و ابري اطراف گلوله مثبت را فرا ميگيرند.

اگر پلاسما سرد باشد و هيچگونه حركت حرارتي وجود نداشته باشد، تعداد بار ابر برابر بار گلوله ميگردد، در اين صورت عمل حفاظ كامل ميشود و هيچ ميدان الكتريكي در حجم پلاسما در خارج از ناحيه ابرها وجود نخواهد داشت. اين حفاظ را اصطلاحا حفاظ دباي مي گويند.

معيارهاي پلاسما

طول موج دباي (لانداي دي) بايد خيلي كوچكتر از ابعاد پلاسما ( L ) باشد.

تعداد ذرات موجود در يك كره دباي (ND ) بايد خيلي بزرگتر باشد.

حاصلضرب فركانس نوسانات نوعي پلاسما ( W ) در زمان متوسط بين برخوردهاي انجام شده با اتمهاي خنثي ( t ) بايد بزرگتر از يك باشد.

كاربردهاي فيزيك پلاسما

- تخليه هاي گازي :

قديميترين كار با پلاسما ، مربوط به لانگمير ، تانكس و همكاران آنها در سال 1920 ميشود. تحقيقات در اين مورد ، از نيازي سرچشمه ميگرفت كه براي توسعه لوله هاي خلائي كه بتوانند جريانهاي قوي را حمل كنند، و در نتيجه ميبايست از گازهاي يونيزه پر شوند احساس ميشد.

- همجوشي گرما هستهاي كنترل شده:

فيزيك پلاسماي جديد ( از حدود 1952 كه در آن ساختن راكتوري بر اساس كنترل همجوشي بمب هيدروژني پيشنهاد گرديد، آغاز ميشود.

- فيزيك فضا:

كاربرد مهم ديگر فيزيك پلاسما ، مطالعه فضاي اطراف زمين است. جريان پيوستهاي از ذرات باردار كه باد خورشيدي خوانده ميشود، به مگنتوسفر زمين برخورد ميكند. درون و جو ستارگان آن قدر داغ هستند كه ميتوانند در حالت پلاسما باشند.

- تبديل انرژي مگنتو هيدرو ديناميك ( MHD ) و پيشرانش يوني:

دو كاربرد عملي فيزيك پلاسما در تبديل انرژي مگنتو هيدرو ديناميك ، از يك فواره غليظ پلاسما كه به داخل يك ميدان مغناطيسي پيشرانده ميشود، ميباشد.

- پلاسماي حالت جامد :

الكترونهاي آزاد و حفرهها در نيمه رساناها ، پلاسمايي را تشكيل ميدهند كه همان نوع نوسانات و ناپايداريهاي يك پلاسماي گازي را عرضه مي دارد.

- ليزرهاي گازي:

عاديترين پمپاژ ( تلمبه كردن ) يك ليزر گازي ، يعني وارونه كردن جمعيت حالاتي كه منجر به تقويت نور ميشود، استفاده از تخليه گازي است.

- شايان ذكر است كه كاربردهاي ديگري مانند چاقوي پلاسما ، تلويزيون پلاسما ، تفنگ الكتروني ، لامپ پلاسما و غيره نيز وجود دارد كه در اينجا فقط كاربردهاي پلاسما در حالت كلي بيان شده است.


منبع : دانشنامه رشد

[Renjer Babi]

این مقاله کوتاه نیز سعی دارد تا این مفهوم را به سادگی بیان کند...

E=mc^2 رابطه ای معروف که حتی می توان آن را بر دیواره شهرها هم دید اما اینکه تا چه حد با مفهوم آن آشنا هستیم٬ خود بحثی عمیق دارد . این مقاله کوتاه نیز سعی دارد تا این مفهوم را به سادگی بیان کند.


آلبرت اینشتن طی یک مقاله ارزشمند علمی در سه صفحه با استدلالی زیبا و عاری از پیچیدگی های ریاضی آن را استنتاج کرده است. او واپاشی پرتوزایی را در نظر می گیرد که در آن هسته پرتو گاما٬ یعنی٬ تابش الکترومغناطیسی با فرکانس بالا گسیل می کند. در مورد چنین سیستمی منزوی که هیچ نیروی خارجی بر آن اثر نمی کند٬ باید انرژی و اندازه حرکت در واپاشی پایسته بمانند. اینشتن با بهره گیری از این دو شرط پایستگی٬ و بیان نسبیتی اندازه حرکت٬ که جرم دختر - هسته باید به میزان

Δm=E/c^2 از جرم مادر کمتر باشد٬ در اینجا E انرژی است که تابش منتقل می کند. به زبان خود وی : " اگر جسمی انرژی E را به صورت تابش از دست بدهد٬ جرمش به اندازه E/c^2 کم کی شود."

این نتیجه گیری٬ گذشته از چگونگی آزاد شدن انرژی٬ به طور کلی صادق است. مثلا در بعضی واکنشهای هسته ای٬ انرژی به صورت انرژی جنبشی دخیل در واکنش آزاد می شود٬ در این صورت٬ بین این انرژی و تغییرات سیستم نیز باید موازنه برقرار شود. اگر سیستمی به جرم m خود به خود از بین برود٬ انرژی آزاد شده عبارت خواهد بود از :


E=mc^2
به همین ترتیب٬ می توان تصور کرد که با صرف انرژی کافی باید بتوان جسم پر جرمی به وجود آورد و در واقع چنین رویدادی هم رخ می دهد. یعنی معادله فوق حاکی از هم ارزی بین انرژی و جرم است و انجام واکنش ها را در دو جهت جایز می داند.


parssky.com

[Boye_Gan2m]

پلاسما به عنوان گاز شبه خنثايي است كه از الكترون ها و يونها تشكيل شده است كه از خود رفتار جمعي نشان ميدهند ، اين عمومي ترين تعريف يك پلاسماي عام است.
در تعادل ترموديناميكي مي توان ميزان يونيزاسيون گاز را محاسبه كرد
در تعادل ترموديناميكي مي توان ميزان يونيزاسيون گاز را محاسبه كرد ،با بدست آوردننسبت احتمالات ؛ يافتن يك زوج e ويون به صورت يك سيستم واحد ( مانند:اتم ) و يا بصورت دو سيستم جدا از هم بدست آورد.

مثلا ميزان يونيزاسيون هواي دور اطراف ما با توجه به رابطه ي ساها و در نظر گرفتن تعادل يوني:
n+ ≈ n_
/na )exp( _Ei/KT) n_ n+ /na =n_²/na =(3.0×10²¹×T
در دماي 300 ºK حدود 10‾¹²² است كه اين از كم بودن اين نسبت و دور شدن حالت پلاسمايي حكايت دارد.
البته از موضوعات جالب در موردپلاسما ها ،پديده ي حفاظ دباي است كه توضيحات در اين مورد در مسير اين مقاله نيست.
ميدانيم كه هر گاز يونيزه پلاسما نيست. پلاسما ها غالبا از سه شرط زير تبعيت ميكنند:
(‍) . شبه خنثايي ؛ وقتي پلاسما خنثي است كه چگالي يوني و الكتروني تقريبا باهم برابر باشند(( دقيقا برابر هم نيستند ، زيرا در اين صورت ²  =0 ميباشد)) . شبه خنثي بودن يعني اينكه ما بتوانيم ni را تقريبا برابرne فرض كنيم ، ولي نه آنقدر خنثي كه بتوان تمام نيروهاي الكترو مغناطيسي را حذف كرد.
(). اگر تعداد ذرات در حجم ( چگالي) آنقدر كم باشد كه نتوان براي آن حتي آمار ماكسولي گرفت ، ديگر پلاسما خوانده نمي شود.
ND = n (4/3)D³
ND >>> 1

فاصله اي كه در آن φ به %63 ( 1/e ) خودش ميرسد.
λd = (εΚΤ/ne²)ˆ1/2


(ІІІ) . اگر چگالي ذرات آنقدر باشد كه تعداد برخوردها بيشتر شود ، آنگاه زمان متوسط دو برخورد كمتر خواهد شد ، آنگاه ديگر، قوانين هيدرو ديناميك غالب خواهد بود تا قوانين الكترو مغناطيس ، در اين حالت ماده مثل يك سيال عمل خواهد كرد .

Ωτ > l .

گاهي اوقات پلاسما بصورت سيالي عمل ميكند كه براي پيشگويي حركات آن ، ناچاريم پلاسما را بصورت يك سيال بررسي كنيم. مثلا در مورد مدل مورد بحث مان ، حركت پلاسما ، تا حدودي از قوانين سيالات تبعيت ميكند . به هر حال چون پلاسما حاوي ذرات باردار است ، اعمال ميدان در حركت ذرات منفرد بارها تأثير گذار است كه ميتوان براي يافتن اطلاعات بيشتر به كتب و مقالات در باره پلاسما و رفتارهاي آن رجوع كرد. مانند كتاب F.Chen يا كتاب ديناميك پلاسما اثر Denndy

[mohammad_iut]

در داستان های علمی تخیلی تاب خوردن فضا – زمان یک موضوع پیش پا افتاده است و از آن برای سفر سریع به کهکشان های دور استفاده می شود . اینکه سفر در زمان اغلب داستان های علمی تخیلی امروز واقعیت هستند و این بخت و اقبال فضا – زمان است .



به عقیده من فضا می تواند خمیده شود یا اینکه تاب بردارد . برای بیش از دو هزار سال اصل های هندسه ی اقلیدسی بدیهی بودند . حتی امروزه شما می تواند قدرت آن را برای آموزش در مدارس مشاهده کنید . از نتایج مهم و اساسی این هندسه این است که مجموع زوایای داخلی مثلث را ١٨٠ درجه در نظر می گیرد . گرچه امروز مردم به این موضوع پی برده اند که قدم های دیگر نیز در علم هندسه ممکن است .

برای مثال در سطح زمین نزدیکترین چیز به یک خط صاف چیزی است که آن دایره بزرگ می خوانند . بین دو نقطه کوتاهترین مسیر وجود دارد . بنابراین این یک اصل است و آن جریان استفاده از خط است .

حال به مثلث سطح زین که ستوا را می سازد . خط صفر درجه در طول جغرافیایی در لندن و طول جغرافیایی در شرق که ٩٠ درجه است و از بنگلادش می گذرد . دو خط طول جغرافیایی در استوا در حالی که زاویه قائم است با هم مواجه می شوند . این دو طول جغرافیایی همچنین در قطب شمال با هم ملاقات دارند در حالی که زاویه ٩٠ درجه است . بنابراین مثلثی با سه زاویه قائم داریم که مجموع زوایای داخلی آن ٢٧٠ درجه است و در این حالت مجموع زوایای از ١٨٠ درجه بیشتر است . این مثلث که در هندسه اقلیدس وجود دارد در صفحه صاف صدق می کند .

یک خواسته برای مثلث ها وجود دارد که مجموع زوایای آن را کمتر از ١٨٠ درجه جلوه می دهد .

سطح زمین دارای دو بعد فضایی می باشد که شما می توانید در سطح زمین در دوبعد مذکور به صورت قائم به طرف یکدیگر حرکت کنید . شما حتی این امکان را دارید که در چهار جهت اصلی یعنی شمال ، جنوب ، شرق و غرب حرکت کنید البته بعد سومی هم در جهت قائم بر دو بعد وجود دارد که آن هم همان بالا و پائین است . یعنی در سطح زمین سه بعد فضایی وجود دارد . سومین بعد فضایی تخت است . یعنی از هندسه اقلیدسی تبعیت می کند در مثلث آن مجموع زوایا ١٨٠درجه است . هرچند هر شخص می تواند حرکت در زمین دو بعدی را تصور کند . اما نمی تواند حرکت در سومین بعد فضایی را تجربه کند یعنی بعد بالا یا پائین . کسانی که هندسه اقلیدسی پایبند بودند تمایل نداشتند ، برای زندگی در سطح زمین از بعد سوم اطلاعی حاصل کنند . فضا نیز برای اینکه خمیده باشد تمایل دارد تا هندسه غیر اقلیدسی باشد . آنها تمایل داشتند زندگی دشوار باشد و در این صورت فضا باید دو بعدی می بود .

بنابراین سه بعد برای حد اقل زندگی مناسب بود . اما فقط افراد معدودی می توانستند فضای سطح زمین را برای زندگی دو بعدی در نظر بگیرند . برای افراد قابل تصور بود که در محیط زندگی شان سه بعد فضایی وجود دارند . اما در سطح کرات بعد دیگری نیز بود که قابل روئت نبود . اگر سطح کره بزرگ باشد فضای نزدیک آن تخت است و قوانین هندسه اقلیدسی در این شرایط بسیار خوب هستند ، البته در فاصله های کم . اما ما اخطار کرده ایم که هندسه اقلیدسی در مسافت های زیاد ناگهان از عرصه سقوط کرد .

برای تصویر این موضوع یک تیم از نقاش ها را تصور کنید که رنگ هایی را به سطح یک توپ بزرگ اضافه می کنند و به ضخامت لایه های رنگ افزوده می شود و مساحت سطح نیز تمایل دارد افزایش یابد و به سمت بالا رود ، اگر سطح توپ مسطح بود فضا سه بعدی می بود و هر کس می توانست در روی رنگهای نامحدود اضافه شده حرکت کند و توپ خواسته اش این بود که بزرگ و بزرگتر شود . هرچند اگر سه بعد فضا واقعی بودند در سطح دیگر کره ها بعدهای دیگری بود . همچنین حجم توپ تمایل داشت افزایش یابد اما متناهی باشد . هچنین شخصی که لایه های رنگ را افزوده ؛ و عاقبت توپ می خواهد نصف فضایش پر شود .

نقاش ها نیز تمایل دارند منطقه ای را جستجو کنند که کوچک باشد و هرگز کوچک نشود و در این حالت تقریبا" تمام فضای توپ به وسیله لایه های رنگ اشغال شده است . سپس آنها می دانند فضای زندگی شان خمیده است نه تخت .

این مثال برای کسانی است که نمی توانند اصل اول هندسه جهانی را استنباط کنند . در عوض هر کس باید اندازه ی محیطی را که در آن زندگی می کند به وسیله آزمایش های هندسی در می یابد .

هرچند یک راه برای خمیدگی فضا را جرج فردریک ریمان آلمانی در سال ١٨۵٤ شرح داد و هندسه را توضیح داد و باقیمانده از قسمتی از ریاضیات در ٦٠ سال بود . هندسه او به طور مطلق می توانست خمیدگی فضا را شرح دهد . ولی به نظر می آمد که نتواند علت فیزیک فضا را در رابطه با خمیدگی آن توضیح دهد کاربرد کار او در سال ١٩١۵ توسط اینشتن مشخص شد زمانی که او تئوری نسبیت عام را مطرح ساخت .

نسبیت عام یک انقلاب فکری در فیزیک بود که راه تفکر در رابطه با جهان را به طور کلی متحول ساخت . این تئوری فقط در رابطه با خمیدگی فضا نیست و خمیدگی یا تاب زمان نیز نیز در آن دارای اهمیت ویژه ای است ؛ در سال ١٩٠۵ عقیده اینشتین این بود که فضا و زمان با هم بسطی دوستانه دارند و مکان رویداد را با چهار عدد می توان شرح داد .

سه عدد وضعیت رویداد را توضیح می دهد و در مقیاس های بزرگ مانند طول ها و عرض های جغرافیایی کیهانی و فاصله از مرکز کهکشان ها کاربرد دارند . چهارمین عدد زمان رویداد است ، بدینگونه می توانیم فکر کنیم که فضا و زمان با هم هستند ، همچنین در این وضعیت چهارمین بعد آفریده می شود که آن را فضا – زمان می خوانند . هر نقطه در فضا زمان است که دارای برچسبی شامل چهار عدد می باشد و این اعداد وضعیت زمین را در فضا – زمان مشخص می کنند . به هم پیوستن فضا و زمان در فضا – زمان چیزی است که اگر بتوان یکی از آنها را رها کرد راهی منحصر به فرد است ؛ یعنی اگر راهی یکتا وجود داشت تا زمان و موقعیت یک چیز در رویداد مشخص شود . هرچند مقالات قابل توجه اینشتن در ادره ی ثبت اختراعات در سال ١٩٠۵ نشان داد که فضا – زمان در یک رویداد رخ می دهد منوط براینکه حرکت جسم چگونه باشد . فضا – زمان مشترک است و این دو جزو لایجتزی یکدیگرند .

بنابراین ما برای سفر در زمان به کشتی فضایی نیاز داریم که با سرعتی فراتر از سرعت نور مسافت ها را پیمایش کند . متأسفانه در همان مقالات اینشتین آمده است که برای شتاب دادن به کشتی فضایی نیاز به نیروی پیشرانه و شتاب دهنده ای داریم که بزرگ و بزرگتر شود تا شتابی نزدیک به سرعت نور بگیرد . در این زمان به مقدار انرژی زیادی و در واقع به انرژی بی نهایتی نیاز داریم تا از زمان گذر کنیم . در سال ١٩٠۵که مقالات اینشتین منتشر شد به نظر می آمد که تئوری سفر در زمان پیش فرضی رد شده باشد . همچنین بیان شده بود سفر به ستاره های دیگر و دیگر کهکشان ها در قالب سفرهای فضایی تجارتی آرام و کسل کننده خواهند بود ؛ در کل در آن مقالات آمده بود که گذر از سرعت نور ناممکن است و با تجهیزات کنونی برای سفر به نزدیکترین ستاره هشت سال و به مرکز کهکشان هشتاد هزار سال وقت لازم است . اگر کشتی فضایی بتواند به سرعت نور نزدیک شود مردم می توانند طی سالهای معدودی به مرکز کهکشان ها بروند هرچند که باز هم بسیار زیاد است .

در مقالات اینشتین که در سال ١٩١۵ منتشر شد این موضوع شرح داده می شود که فضا – زمان به وسیله ماده و انرژی پیچ و تاب داده می شود و یا می پیچد. ما واقعا" می توانیم این پیچ و تاب را مشاهده کنیم . محصول جرم خورشید این است که نور و امواج رادیویی هنگام عبور از کنارش مسیرشان کمی خمیده می شود . علت این پدیدار شدن موقعیت ستاره یا چشمه های شبه اختری است که باعث تغییرمکان کم آن می شود .

زمانی که خورشید بین زمین و منبع رادیویی قرار می گیرد تغییر مکان بسیار کم است و در حدود یک هزارم درجه است ، در حکم حرکت یک اینچ در مسافت یک مایل . با وجود این اندازه مذکور می تواند به دقت اندازه گیری شود . این امر با پیشگویی نسبیت عام تطابق دارد . این مدرکی بر پایه آزمایش است که فضا – زمان خمیده می شود .

مقدار این خمیدگی در همسایگی ما بسیار کم است . زیرا میدان گرانشی خورشید کم دوام است . هرچند برای ما روشن است که این رویداد در تمام میدان های گرانشی قوی نیز رخ می دهد ، برای مثال در بیگ بنگ یا در سیاهچاله ها .

بنابراین فضا – زمان به درخواست داستان های علمی تخیلی می تواند به اندازه کافی خمیده باشد ؛ البته برای سفرهای ماورای فضایی به وسیله کرم چاله یا تونل فضا – زمانی .

در اولین نظر همه ی اینها قابل دسترس به نظر می رسد ، برای مثال در سال ١٩٤٨ کرت گودُل در جستجو راه حل هایی برای معادلات میدانی نسبیت عام بود تا بتواند جهان را به گونه نمایش دهد که درکل ماده دوار است . درجهان او ممکن بود تا خارج شوی از سفینه فضایی و بازگردی قبل از اینکه عازم شوی .

گودُل در انجمن پیشرفته پرینستون بود جایی که اینشتین آخرین سال های عمر خود را در آن سپری کرد . او بیشتر به خاطر این موضوع معروف است که که ثابت کرد هر چیز درست را نمی توان ثابت کرد . حتی در چیز به ظاهر ساده ای مانند حساب . اما آیا واقعا" او چقدر نظر نسبیت عام را در رابطه با سفر به زمان دچار دگرگونی ساخت ؟ چیزی که اینشتین تمایل نداشت آن را ممکن بداند .

حال ما می دانیم که راه حل گودُل نتواست جهانی را که ما در آن زندگی می کنیم را نمایش دهد . زیرا آن توسعه یافته نبود . ولی مقدار زیاد و نسبتا" خوبی را برای کمیتی داشت که ما آن را ثابت کیهانی می خوانیم و به طور کلی باور دارد که روبه صفر است . هرچند به دیگر چیزها ظاهر راهی معقول و خوب را برای سفر در زمان پیشنهاد و جستجو می کرد . مخصوصا" این موضوع جالب به نظر می رسد که جهان دارای ریسمانهای کیهانی باشد که سرعت حرکتشان به یکدیگر بسیار نزدیک است . هرچند سرعتشان اندکی از سرعت نور کم تر است . ریسمانهای کیهانی تئوری قابل توجهی در فیزیک هست که داستان های علمی تخیلی آنها را واقعی نمی دانند تا بتوان آنها را گرفت . چنانکه نامشان اشاره می کنند که مانند ریسمان هستند که طول دارند ولی مقطع عرضی آن ها بسیار کوچک است و این اجسام بیشتر شبیه نوارهای اسفنجی هستند . آنها در زیر کشش و فشار زیادی هستند . کششی همانند یک صد میلیارد میلیارد میلیارد تن .

ریسمانهای کیهانی ممکن است صدای محض و دوردست داستان های علمی تخیلی باشند . اما یک علت علمی خوب برای آن وجود دارد که می تواند فرمی از جهان اولیه باشد برای مدتی بعد از بیگ بنگ . چون آنها زیر کشش چنین بزرگ قرار دارند ممکن است هرکس از آنها انتظار داشته باشد که سرعت نور را بهبود بخشند جهان گودُل و حرکت سریع ریسمانهای کیهانی هر دو باهم اشتراک دارند . زیرا هردو اقدام به خمیده شدن فضا – زمان می کنند که در آنها سفر در گذشته برای همه ی اوقات ممکن است . امکان دارد خداوند خمیدگی جهان را آفریده باشد . اما ما دلیلی برای تفکر مانند او نداریم . جهان برای مجاز شدن سفر در گذشته بعد از بیگ بنگ تا حدی اقدام به خمیده شدن کرد .

از زمانی که ما نتوانستیم راه آغاز شده جهان را تغییر دهیم ، سوال اینجا است که آیا سفر در زمان ممکن است ؟ و متعاقبا" سوال این است که آیا می توانیم فضا – زمانی خمیده بسازیم تا هرکس بتواند به وسیله آن به گذشته قدم بگذارد ؟ به عقیده من این یک مبدأ مهم برای پژوهش است . اما هرکس برای خم کردن آن دقت ندارد . اگر هرکس امتیاز کاربردی یک پژوهش را برای سفر در زمان در دست داشته باشد بی شک آن را روانه میدان خواهد کرد . هر کس که تکنیک عمل را دارد این کار رامی کند ، کارهایی مانند حبس زمان و یا خمیدگی که رمزهایی برای سفر در زمان هستند . هرچند این مطلب تا حدی در رابطه با سفر در زمان است ، ولی باید نام نهادن قابل احترام علمی را در رابطه با خمیدگی فضا – زمان دریافت کنیم .

اگر از نسبیت عام گذر کنیم می توانیم اجازه سفر در زمان را صادر کنیم ؛ آیا این اجازه در قالب جهان ما می گنجد و اگر نمی گنجد چرا نه ؟ این موضوع دقیقا" وابسته به سفر در زمان است که از موضعی از جهان به جای دیگر برویم . هم چنین من گفتم اینشتن این موضوع را بیان کرد نیروی پرتابه سفینه فضایی برای گذر از سرعت نور باید بی نهایت باشد . بنابراین تنها راه موجود برای سفر در جهان و یا برای رفتن از یک سوی کهکشان به سوی دیگر آن خمیدگی زیاد فضا – زمان است که یک تونل کوتاه یا کرمچاله را می آفریند . با این امکان می توانستیم از یک سوی کهکشان یه سوی دیگر آن وصل شویم و این عملی میان بر است که بروید و برگردید ، در صورتی که در این شرایط دوستانتان زنده باشند . چنین کرمچاله هایی به سختی به ذهن ما خطور می کنند ، همچنین هستی و مقدورات آینده .

اگر شما می توانستید از یک سوی کهکشان به سوی دیگر آن سفر کنید در یک یا دوهفته بازگشت شما مقدور بود تا اینکه به زمان قبل از عازم شدنتان برسید . شما حتی می توانستید در سفر برگشت خود در زمان به وسیله یک کرمچاله اداره کنید اگر پایان آن دو حرکتی نسبی نسیت به یکدیگر بود .

اگر چه برای آفریده شدن کرمچاله به ماده ای که فضا – زمان در راه مقابل خمیده می کند نیاز است مانند سطح یک زین و این همان راه درست برای خمیدگی فضا – زمان و مجاز کردن سفر در زمان است . اگر جهان آغازی نمی داشت این خمیدگی تصویب سفر در زمان بود و برای ساختن راههای مورد نیاز به ماده با جرم منفی و چگالی انرژی منفی نیاز است .

قوانین فیزیک کلاسیک می خواهند تا توانایی جهان در خمیده شدن ممنوع شود برای سفر زمان مجاز نشود . هر چند قوانین فیزیک کلاسیک قوانین فیزیک کوانتومی را بر هم می زنند . در حالی که صرفنظر از نسبیت عام این تئوری یعنی کوانتوم تصویر جدیدی از جهان را ایجاد کرده است . این تئوری را می توان آرام بخش دانست و اضافه برداشت را از روی یک یا دو محاسبه را مجاز می کند . در صورتی که لبه ها موافقت کنند . در دیگر الفاظ تئوری کوانتوم در بعضی جاها منفی بودن چگالی انرژی را مجاز می کند مشروط براینکه در دیگر جاها مثبت باشد . علت اینکه تئوری کوانتوم اجازه می دهد چگالی انرژی منفی باشد وجود اصل عدم قطعیت است . این سخنان کمیت مسلم هست . و گفته هایش در قالب این مثال می گنجد ؛ ما نمی توانیم مقدار سرعت و و موقعیت یک ذره را با هم به طور خوب مشخص کنیم ، معمولا موقعیت آن تعیین می شود زیرا نسبت به سرعت آن از خطای کمتری برخوردار است و بالعکس . همچنین اصل عدم قطعیت در میدان هایی مانند میدان های الکترومغناطیسی و میدان های گرانشی به کاربسته می شود و درکل براین موضوع دلالت می کند که میدان ها به طور دقیق نمی توانند صفر باشند ، حتی در وقتی که ما فکر می کنیم فضا خالی است . به این دلیل نمی تواند صفر باشد که اگر به این گونه باشد مقدار هر دو کمیت یعنی مقدار سرعت و مقعیت آن به خوبی مشخص می شد و این با اصل عدم قطعیت مغایرت دارد و تخلفی در آن است . در عوض میدان بایستی مقدار حداقل و محققی از تغییرات را داشته باشد که اشخاص می توانند آن را تفسیر کنند و ما آن را نوسانات خلاء می خوانیم .

یک جفت ذره و ضد ذره ناگهان پدیدار می شوند و مجزا از هم به حرکت می پردازند و با هم بازمی گردند و یکدیگر را نابود می کنند . این جفت مذکور یعنی ذره و ضد ذره حقیقی اند . زیرا اندازه آنها را مستقیما" با آشکارساز نمی توان مشاهده کرد . هرچند اثر غیرمستقیم آنها قابل رؤیت است . یک راه برای این کار عملی است که آن را اثر کسمیر می خوانند . هر کس با دو تکه فلز نظیر هم می تواند این کار را بکند ، این دو ورقه ی فلز باید در فاصله نزدیک و مجزایی از هم باشند ؛ این ورق ها برای ذرات و ضد ذرات عملی همانند آینه دارند . این وسیله که ناحیه ای ازبین دو صفحه است مانند یک ذره شبیه به آلت پیپ است و فقط امواج نوری که فرکانس آنها تشدید شده را می پذیرد . همچنین نتیجه این است که مقدار کمی نوسان خلاء وجود دارد و ذرات حقیقی در نوسانات خلاء و یا بیرون آن می تواند هر طول موجی داشته باشد . کاهش تعداد ذرات بین صفحات دستگاه که ضربه ای وارد نکرده اند فشار را کاهش داده ، در صورتی که فشار زیادی به صفحات اعمال نشده است . بدین سال نیروی نحیفی بین دو صفحه وجود دارد ، این نیرو با آزمایش اندازه گیری شده است . بنابراین واقعا" ذرات حقیقی وجود دارند و محصول و مفهومی واقعی هستند . چون که ذرات حقیقی و یا نوسانات خلاء که بین دو صفحه است دارای مقدار کمی چگالی انرژی هستند نسبت به داخل منطقه بیرونی . اما چگالی انرژی فضای خارجی دور از صفخات است و باید صفر باشد و یا به صورت دیگر فضا تمایل دارد خمیده باشد تا اینکه تقریبا" مسطح باشد . بنابراین چگالی انرژی بین دو صفحه باید منفی باشد .

و اصل اینکه فضا زمان خمیده می شود .و این تأییدی بر اثر کسمیر است که می توان آن را در جهت منفی خمیده کرد و این پیشرفتی در علم تکنولوژی است و نیرو مذکور می تواند کرمچاله و یا خمیدگی فضا – زمان را شکل دهد تا سفر در گذشته ممکن شود اگر در زمانی در آینده سفر در زمان را آموختیم در صورتی که این سفر بازگشتی ندارد در آن زمان به بحث در رابطه با آن می پردازیم .

بعضی از مردم ادعا دارن د که ما با آینده ملاقات داریم آنها می گویند یوفوها ( بشقاب پرنده ها ) از آینده می آیند . و کار آنها صلاحدید دولت های خیانتکار کهکشانی برای پوشاندن خود است .

تا از خودشان محافظت کنند و این امر تا حدی ناممکن و ضعیف به نظر می رسد تا اینکه بتوانیم از بیگانه ها اطلاعات کسب کنیم . من به این طوری تا حدی شکاک هستن . گزارش مشاهده بشقاب پرنده ها نمی تواند علتی بر وجود فرازمینی ها باشد ، زیرا آنها متقابلا" متغایر هستند . اگر شما یک بار پذیرفتید که این ها اشتباهند و یا خیال بوده اند ، این موضوع تماما" احتمالی نیست که آنها وجود دارند تا بیایند ودرآینده با مرم ما ملاقات کنند .

و یا اینکه اگر آنها واقعی هستند تمایل دارند از سمت دیگر کهکشان ها بیایند و در زمین ساکن شوند و آن را به تسخیر خود در بیاورند و یا اینکه در رابطه ای به ما اخطار دهند ، آنها موجوداتی بیهوده اند . یک راه ممکن برای اینکه با سفر در زمان تطبیق کند امری است که باید در آینده نظاره گر آن باشیم و خواستار آن است که در موردش به بحث پرداخته شود .

این دیدگاه تمیل دارد آینده ما را ثابت جلوه دهد و اینگونه سخن می گوید که طبق مشاهدات فضا به اندزه کافی برای سفر در زمان خمیده نیست ، از سوی دیگر راههای آینده باز است و ممکن است که ما بتوانیم فضا را به اندازه کافی خمیده کنیم تا بتوانیم در زمان سفر کنیم . همچنین ما نیز تمایل داریم که در زمان سفر کنیم و بازگردیم .

چه کسی تمایل دارد فضاپیما را در پایگاه پرتاب منجر کند و یا اینکه از عازم شدنش در اولین محل جلوگیری کنی شرح ویژه دیگری برای این پارادوکس وجود دارد . چه فرزندی می خواهد خانواده اش را به قتل برساند در صورتی که هنوز زاده نشده است . این دو ذاتا" هم ارز هستند .

هرکس باید راه حلی پایدار را برای معادلات فیزیک جستجو کند حتی اگر فضا به حدی خمیده شود که سفر در زمان ممکن شود . در این دیدگاه شما نمی توانید با موشک شروع به کارشوی و به گذشته سفر کنی مگر اینکه شما از قبل بازگشتی داشته اید ؛ افرادی که این دیدگاه را مطرح کرده اند خواسته اند که ما کاملا" مصمم باشیم . در این صورت ما نمی توانیم افکاری را متحول سازیم که به قدری اختیاری هستند که در دیگر مکان ها آن را نزدیک شدن به تاریخ متناوب می خوانند . این نظریه توسط فیزیکدانی به نام دیوید دویش حمایت شده است و توسط فیلم سازی به نام استیون اسپیلبرگ به تصویر کشیده است . « بازگشت به جهان آینده »

این تاریخ متناوب تمایل ندارد تا هر بازگشتی از آینده را در خود داشته باشد قبل از اینکه سفینه فضایی عازم شود و وارد یک تاریخ متناوب دیگر شود .

فیزیکدانی به نام ریچارد فیمان عقیده داشت که بر طبق نظریه کوانتوم جهان فقط دارای یک تارخ نیست و در عوض در جهان ممکن است تاریخ های یکتای زیادی وجود داشته باشد که هر یک دارای احتمالاتی هستند . تاریخ های آرامی که در شرق میانه وجود دارند بادوام هستند .

در بعضی از تاریخ ها فضا – زمان خمیده بوده است که بعضی از اجسام مانند راکت ها می توانسته اند در میانشان سفر کنند . در هر حال هر تاریخ تودار ، کامل و جامع است و بعضی از آنها فضا را خمیده شرح نمی دهد بنابراین یک موشک نمی تواند به تاریخ دیگری انتقال یابد و دوبار به حالت نخست بازگردد . این ها در تاریخ های یکسان و آرام است و فرضیه ی تاریخ ها هم چنان به قوت خود باقی است که در جای تاریخ های متناوب قرار می گیرد . بدینگونه است که ما در تاریخ پایدار و یا نا متناقض گیر کرده و تردید کرده ایم . هرچند در این زمان نیازی به درگیری با مسائل جبری یا اختیاری نمی باشد . اگر احتمالات برای تاریخ فضا – زمان و خمیدگی آن بسیار کم باشد ، احتمال سفر در زمان بسیار درشت اندامی می کند و من آن را ترتیب زمانی حفظ گمان ها نامگذاری می کنم . در کل قانون های فیزیک با یکدیگر متحد شده اند و درشت اندامی می کنند تا جلوی سفر در زمان گرفته شود .

پایان این مقاله چنین است که فضا – زمان سریع و یا سفر به زمان گذشته نمی تواند از ارائه ادراک و فهم جلوگیری کند و آن را غیر محتمل جلوه دهد .

[Mohammad Hosseyn]

اهميت نسبيت عام در زندگى روزمره

آيا نسبيت عام در زندگى روزمره ما اهميت دارد؟ بستگى دارد توقع مان از زندگى چه باشد. دو مثال زير موضوع را روشن مى كند.

امروز مردم توقع دارند كه بتوان زمين لرزه را پيش بينى كرد تا از فاجعه هايى كه پيشتر طبيعى يا آسمان ناميده مى شد جلوگيرى شود. اين كار نيازمند آن است كه شبكه اى از ايستگاه هاى لرزه نگارى در سطح زمين ايجاد شود. هر ايستگاه لرزه نگارى در واقع سه ابزار بسيار مهم دارد: يكى لرزه نگار كه وسيله اى است كه لرزش هاى زمين را ثبت مى كند، يك ساعت دقيق كه بايد زمان را ثبت كند و يك فرستنده كه بايد اطلاعات را به ايستگاه هاى مركزى بفرستد. نقش ساعت در اينجا بسيار مهم است. وقتى در يك جاى زمين لرزه اى روى مى دهد موجى در سطح و عمق زمين راه مى افتد و به ايستگاه هاى مختلف مى رسد. هر ايستگاه موجى را كه به آن رسيده ثبت مى كند. براى آنكه كانون زمين لرزه و ساختار زمين شناختى مسير آن معلوم شود، بايد دانست كه دقيقاً موجى كى به كدام ايستگاه رسيده است. بدون چنين اطلاعى آنچه لرزه نگارها ثبت مى كنند بسيار كم ارزش است. بنابراين بايد ساعت هايى كه در ايستگاه هاى لرزه شناسى هست با دقت كار كنند و علاوه بر آن با دقت با هم همزمان شده باشند. اين كار بايد با دقت بسيار زيادى انجام شده باشد و در اينجا است كه نسبيت عام وارد مى شود. فيزيك پيشه ها سال ها است كه تصحيح هاى نسبيت عامى را در اين همزمان كردن و تنظيم كردن ساعت ها رعايت مى كنند.7 پس اگر دوست داريم سيستم لرزه نگارى جهانى بتواند اطلاعات درستى از زمين لرزه ها ثبت كند تا زمين فيزيك پيشه ها به كمك آنها بتوانند شناخت كامل ترى از زمين لرزه پيدا كنند، تا بتوان زمين لرزه ها را پيش بينى كرد و از فاجعه ها جلوگيرى كرد، آن وقت مى بينيم در زندگى روزمره هم به نسبيت عام نيازمنديم. توقع ديگرى كه امروز مردم دارند اين است كه وسيله اى داشته باشند كه در هر جا كه هستند موقعيت شان را نشان بدهد. چنين فناورى اى اكنون هست. آمريكا ماهواره هايى مى سازد و آنها را در مدار هايى به دور زمين قرار مى دهد. اين ماهواره ها به همراه چند ايستگاه زمين سيستمى را مى سازند كه جى پى اس نام دارد.8 هر يك از اين ماهواره ها در واقع يك ساعت اتمى بسيار دقيق و يك فرستنده است. فرستنده در هر لحظه اطلاعاتى را به زمين مى فرستد. يكى از مهم ترين اطلاعات زمانى است كه ساعت توى ماهواره نشان مى دهد. اين اطلاعات چنانند كه اگر در نقطه اى روى زمين بتوانيم همزمان اطلاعاتى را كه چهار ماهواره مى فرستند بگيريم، مى توانيم با محاسباتى مكان خود را تعيين كنيم. براى آنكه بتوانيم با دقت بهترى از چند صد متر مكان يابى كنيم، بايد تصحيح هاى نسبت عامى را هم وارد كنيم. پس اگر دوست داريم سيستم مكان يابى ما بتواند بين كوچه هاى مختلف يك خيابان فرق بگذارد، مى بينيم كه در زندگى روزمره هم به نسبيت عام نيازمنديم.

*گروه فيزيك، دانشگاه الزهرا

پى نوشت ها

1- خود اينشتين اين كشف را شادترين رويداد، زندگى اش ناميد.

2- اتاقك را از هر جايى كه ول كنيم و با هر سرعت اوليه اى كه ول كنيم اين حرف درست است. از جمله اگر اتاقك را از ارتفاع چند هزار كيلومترى و با چنان سرعتى رها كنيم كه به دور زمين بگردد! ماهواره هايى كه به دور زمين مى گردند دقيقاً چنين اتاقك هايى هستند و آنچه مشاهده مى شود اين است كه در اين سفينه ها هيچ چيز وزن ندارد!

3- ريمان كه مى خواست در دانشگاه گتنيگن استخدام شود، مى بايست به رسم آن روز سه مطلب به هيات داوران پيشنهاد كند و درباره يكى از آنها به انتخاب هيات داوران سخنرانى كند. گاوس جزء داوران بود و يكى از عناوينى كه ريمان انتخاب كرده بود براى گاوس بسيار جذاب بود: درباره فرض هايى كه اساس هندسه اند. گاوس اين موضوع را انتخاب كرد و ريمان در يك سخنرانى اساس چيزى را بيان كرد كه امروزه هندسه ريمانى نام دارد.

4- در واقع پس از اين دوره اينشتين يكى از هندسه پيشه هاى بزرگ بود؛ هم تراز هندسه پيشه هايى مثل الى كارتان و هرمان وايل.

5- نسبيت عام در 1915 يعنى درست وسط جنگ جهانى اول تكميل شد. شوارتس شيلد در اين موقع افسر بود و در سال 1916 بر اثر بيمارى درگذشت. يك نفر وسط جنگ نظريه اى ساخته كه گرانش و نسبيت خاص را آشتى بدهد، يكى ديگر وسط همين جنگ به فكر حل كردن اين معادله هاى جديد افتاده و تازه يكى از دانش پيشه هاى كشور دشمن به اين فكر افتاده كه برويم وسط دريا از خورشيدگرفتگى عكس بگيريم، ببينيم اين حرف ها درست است يا نه!

6- هر وقت از مدل استاندارد چيزى نام برده مى شود، منظور اين است كه اين مدل آنقدر موفق است كه تقريباً همه فيزيك پيشه هاى آن رشته به درست بودن آن اعتقاد پيدا كرده اند و آن را مبناى كار هاى بعدى گذاشته اند. البته اگر فيزيك پيشه هايى بتوانند نشان بدهند كه يك «مدل استاندارد»ى درست نيست، كار بزرگى كرده اند.

7- اگر نكنند نتيجه غلط مى شود. در واقع اگر امروز با صرف هزينه بسيار يك ساعت اتمى فوق دقيق بخريد و به خانه بياوريد، بايد ارتفاع خانه تان از سطح دريا را با دقت تعيين كنيد و آن را به كامپيوتر ساعت بدهيد. ساعت بر مبناى معادله هاى نسبيت عامى براى شما زمان سنجى مى كند. تازه در اين وضعيت ساعت شما در واقع يك كرونومتر است. براى آنكه آن را با ساعت رسمى (ut يا Gmt) به دقت همزمان كنيد بايد باز هم تصحيح هاى نسبيت عامى را محاسبه و اعمال كنيد!

8- روس ها هم سيستم مشابهى دارند به نام Glonass.

بزرگ ترين اشتباه اينشتين

بعد از تكميل نسبيت عام اينشتين به اين مسئله پرداخت كه معادله هايى كه نوشته چه چيزى براى كل جهان يا كيهان پيش بينى مى كنند. فرض هايى بسيار معقول و كلى براى كل كيهان كرد. مثلاً اينكه كيهان در مقياس هاى بزرگ نه مركز مرجحى دارد نه امتداد. مرجحى معادله ها را حل كرد و در كمال تعجب ديد كه حل ايستا ندارند: يا جهان در حال بزرگ شدن است يا در حال كوچك شدن، در گذشته اى متناهى از يك نقطه آغاز شده و ممكن است در آينده اى متناهى به يك نقطه بينجامد! از اين حل خوشش نيامد. دستى در معادله هايش برد. جمله اى به آنها افزود. در اين جمله ثابتى ظاهر مى شود كه آن را ثابت كيهان شناختى نامگذارى كرد. اگر اين ثابت كه آن را با ؟ نشان مى دهند، صفر باشد، معادله ها مى شوند همان معادله هاى قبلى اگر لاندا مثبت باشد، جلوى انبساط عالم گرفته مى شود و اگر لاندا منفى باشد، جهان به نحو فزاينده اى منبسط مى شود. چند سال بعد ادوين هابل منجم آمريكايى انبساط جهان را كشف كرد! پس از آن اينشتين گفت اين افزودن جمله كيهان شناختى به معادله هايش بزرگ ترين اشتباه زندگى اش بوده. امروز يك نظريه بسيار موفق براى كيهان شناخت داريم موسوم به مدل استاندارد كيهان شناخت.6 يكى از سنگ هاى اصلى اين بناى بسيار عظيم و زيبا نسبيت عام است

سه قدرتى كه در جهان حكومت مى كنند

«2 راه براى زندگى است:

يكى از اين تفكر كه هيچ چيز يك معجزه نيست. ديگر اين تفكر كه همه چيز يك معجزه است»

آلبرت اينشتين (1955-1897)

بيشتر اوقات ساكت و خاموش بود و هرگز بازى هاى كودكان را دوست نداشت. آن روزها وقتى سربازان با غرش طلب ها در خيابان هاى مونيخ به حركت درمى آمدند، پنجره هاى عمارت ها براى ديدن آنها باز مى شد اما هنگامى كه آلبرت كوچك با پدر و مادرش با چنين صحنه هايى برخورد مى كردند برخلاف كودكان ديگر به گريه و زارى مى پرداخت. از همان دوران كودكى از «اجبار» جمعى توسط عده اى ديگر تنفر داشت. سرانجام پسر بچه يهودى ما به مدرسه كاتوليك ها رفت و هيچ وقت دروغ نمى گفت. شاگردان مدرسه نام او را «شرافتمند» گذاشته بودند و همه او را شاگردى خيالباف و دوست داشتنى مى دانستند. پدر و مادرش گرچه از ديرفهمى او نگران بودند اما اين قضيه را پنهان مى كردند. مادرش يك روز گفت «شايد روزى او استاد بزرگى شود» در مواقعى كه فاميل و آشنايان دسته جمعى به تپه هاى سرسبز اطراف مى رفتند و همه بچه ها دسته جمعى دنبال بالا رفتن از تپه و بازى هاى خاص كودكان بودند ولى آلبرت به گوشه اى مى رفت و ساعت ها به برگ درختان و حركت موج گونه درختان موقع وزش باد يا حركت مورچه ها يا ملخ ها خيره مى شد و متفكرانه غرق در طبيعت مى شد. در يكى از روزهاى ماه ژوئن 1905 مردى جوان با موهاى ژوليده خسته و وامانده به اداره پست شهر «برن» آمد و بسته نسبتاً بزرگى را كه روكش آن از زرورق هاى سيگار بود به دست كارمند داد.

آدرس: «مجله عملى آنالن در رشته فيزيك در لايپزيك آلمان» وقتى كه مرد برمى گشت آرامش فكرى نداشت. نتيجه سال ها كوشش شديد فكرى و زحمت بسيار فشرده مغز او بود كه پست شد. مرد آنقدر خسته بود كه چند روز بر سر كار خود در اداره ثبت اختراعات برن حاضر نشد. سال 1905 در مجله آنالن فيزيك، 5 مقاله از او درج شد. مقاله اى تحت عنوان «سنجش ابعاد مولكول از يك راه نو» كه در دانشگاه را براى اين كارمند ناشناس گشود.

مقاله اى تحت عنوان «درباره نظريه مربوط به توليد و تبديل نور» كه بعدها نام «فتوالكتريك» گرفت براى او جايزه نوبل را به ارمغان آورد. اين كشف او بر اعتبار فيزيك كوانتوم افزود و به كارهاى طيف نگارى كمك كرد. سومين مقاله مربوط به «حركت كوچكترين ذره شناور در يك مايع» است كه زمانى موضوع تحقيقات رابرت براون گياه شناس معروف انگليسى بود. چهارمين مقاله «الكتروديناميك اجسام متحرك» بود. اين مقاله عجيب و غريبى بود! چرا كه هيچ زيرنويس و منبع و ماخذى نداشت و نويسنده به هيچ دانشمند قبلى استناد نكرده است. اين مقاله در نمايش خطوط كلى نظريه نسبيت نوشته شده بود.

و مقاله پنجم «آيا سختى يك جسم به انرژى محتوى آن بستگى دارد؟» كه يك جورهايى به قصد بيان نظريه نسبيت از وجود نيرويى شگرف و بى سابقه خبر داد. آلبرت آنقدر معروف شده بود كه ديگر همه او را در دنيا مى شناختند. از كشورهاى ديگر دعوتنامه دريافت كرد كه براى سخنرانى يا زندگى به آنجا برود. او به انگليس، فرانسه و ژاپن رفت و سرانجام به آمريكا و پرينستون. روزى 2 دانشجوى آمريكايى بر سر شهرت اينشتين شرط بندى مى كنند. لذا نامه اى به نام و نشانى كوتاه و مختصر «پروفسور اينشتين، اروپا» پست كردند كه اين نامه بدون تاخير به مقصد رسيد. دخترى از اهالى پرينستون غالب روزها منزل خود را ترك مى كرد و به منزل اينشتين مى رفت. مادر او از اين موضوع متعجب شده و از دخترك توضيح خواست و دخترك گفت، مسئله رياضى مدرسه را نمى توانستم در منزل حل كنم و مردم مى گفتند كه در خانه شماره 112 رياضيدان بزرگى زندگى مى كند كه درعين حال مرد بسيار خوبى است، به خانه او رفتم و از او خواهش كردم كه در حل مسئله به من كمك كند، وى با كمال ميل قبول كرد و مسئله را بسيار خوب براى من توضيح داد و وقتى كه او شرح مى داد مسئله خيلى ساده تر از آن بود كه معلم مدرسه براى بچه ها بيان مى كرد. و در آخر هم به من گفت، هر وقت مسئله و مشكلى داشتى كه نتوانستى آن را حل كنى پيش من بيا. مادر از اين كار دختر خود ناراحت شد و از اينشتين عذرخواهى كرد. اما اينشتين پاسخ داد: هيچ گونه عذرخواهى لازم نيست، قطعاً من ضمن صحبت با اين كودك خيلى بيشتر از او آموختم تا او از من. پروفسور آلبرت اينشتين روز دوشنبه 28 فروردين سال 1334 مصادف با 28 آوريل 1955 جهان پرآشوب را وداع گفت.

بنابر وصيت اينشتين هيچ گونه تشييع جنازه اى از او به عمل نيامد.

دانشگاه تهران نيز تلگراف تسليتى به مناسبت درگذشت آلبرت اينشتين مخابره كرد و مجلس يادبودى برپا ساخت. جواهر لعل نهرو نخست وزير هند بحق در مورد وى گفته است «وى دانشمند بزرگ اين عصر و به واقع يكى از جويندگان عدالت و راستى بود كه هرگز با ناراستى و ظلم مصالحه نكرد». اينشتين درباره تدريس فيزيك به كودكان تفكر بسيار كرده بود. و نظرهاى جالب توجهى داشت و بر خلاف اغلب دانشمندان كه از تدريس مطالب مقدماتى عار دارند، همواره اظهار تاسف مى كرد كه هيچ وقت فرصت تدريس در مدرسه متوسطه نداشته است!

به نقل از سي پي اچ تئوري



منبع : شرق

[Mohammad Hosseyn]

ماده معمول

سيارات

ماده تاريك ممكن است از چيزهاي معمولي مثل جنس سيارات تشكيل شده باشد، ولي سياراتي مثل زمين به اندازه كافي جرم ندارند، پس ممكن است ژوپيترها تشكيل دهنده ماده تاريك باشند.

اما اين نظريه چندين مشكل دارد، اول اينكه ما فرض كرده ايم سيارات فقط در اطراف ستارگان شكل گرفته اند، بنا بر اين ستارگان به ميزان بسيار كمي جرم آن ها را بالا مي برند. با اين حساب امگا = 0.005 خواهد بود كه براي تشكيل دادن 88% جرم عالم كافي نيست.

دومين و مهمترين مشكل از تركيب هسته اي مهبانگ (big bang nacleosynthesis) ناشي مي شود. در لحظه تولد عالم وقتي مهبانگ رخ داد عالم ماده اي بسيار گرم تشكيل شده از انواع ذرات بود، در حالي كه عالم بزرگ و بزرگتر و به سردي مي گراييد ذرات ماده معمول مثل الكترون، نوترون و پروتون ها نيز سرد مي شدند و اتمهاي مواد موجود در عالم را تشكيل مي دادند. غالب اين اتمها مربوط به هليوم و هيدروژن هستند.

BBN يك تئوري موفق است كه نه تنها هيدروژن و هليوم را به عنوان بيشترين عناصر جهان معرفي مي كند بلكه نسبت آنها را نيز به درستي بيان مي كند.

اما مسئله اي وجود دارد. مقدار هر ماده اي كه تشكيل مي شود به ميزان ماده معمول تشكيل دهنده اتم (ماده بارنوييك) بستگي دارد و BBN مقدار اين ماده را براي عالم كنوني چيزي در حدود امگا = 0.1 پيش بيني مي كند.

بايد توجه كرد كه اين ميزان ماده بارنوييك براي مواد قابل مشاهده در عالم ما زياد است در نتيجه مقداري ماده معمول تاريك (از جمله سيارات و ستارگان سوخته) وجود دارد اما اين مواد نمي توانند توجيه كننده سرعت خوشه و منحني دوران آنها باشند.

ستارگان تاريك - ژوپيترها، كوتوبه هاي قهوه اي، كوتوله هاي سفيد

ماده معمول ديگري كه مي تواند تشكيل دهنده ماده تاريك باشد ستارگاني هستند كه جرم كافي براي سوختن و درخشان شدن ندارند- كوتوله هاي قهوه اي - يا ژوپيترها - ژوپيترها كوتوله هايي به مراتب (حدود 10 برابر) سنگين تر هستند و به صورت ستارگان بسيار كوچك و كم نور فعاليت دارند. اما اين احتمالات مثل سيارات در مقابل BBN با مشكل مواجه مي شوند و باز باريون كافي وجود ندارد. احتمال اين نيز مي رود كه نظريه BBN اشتباه باشد ولي چون اين نظريه تا كنون بسيار موفق بوده است به دنبال انتخاب هاي ديگري براي ماده تاريك هستيم.

ماده عجيب

اين ماده آنقدر ها هم عجيب نيست فقط ماده اي است كه الكترون، نوترون و پروتون ندارد. بسياري از چنين ذرات شناخته شده اند و چند مورد از آن ها در حد تئوري هستند تا بتوان مشكل ماده تاريك را حل كرد.

نوترينو ها

نوترينو ها ذرات بدون جرمي هستند كه وجودشان ثابت شده و لي دلايلي وجود دارد كه نشان داده گاهي اوقات جرم بسيار كوچكي دارند. در عالم مقدار بسيار زيادي از اين ذرات وجود دارد، با اين حال حتي يك جرم بسيار كوچك تر براي ماده تاريك پر اهميت است. جرمي به اندازه 1/5000 جرم الكترون، امگايي به اندازه 1 بدست مي دهد.

ويمپ ها (WIMPs)

بيشتر انتخاب هاي ماده عجيت در دسته ويمپ ها Weakly Interaching massive particles قرار مي گيرند. ويمپ ها دسته اي از ذرات سنگين هستند كه به سختي با ذرات ديگر واكنش مي دهند از اين ذرات مي توان در تراسنيو ها و آكسيون ها را نام برد.

اثبات وجود ماده تاريك

جاذبه دليل وجود ماده تاريك

وجود يك پديده را از دو روش مي توان اثبات كرد:مشاهده مستقيم پديده يا مشاهده تاثير آن بر پديده هايي كه راحت تر مشاهده مي شوند.

اين مطلب كه در آسمان شب چيزهايي هست كه به راحتي ديده نمي شود و هميشه مورد توجه بوده است. هنگام استفاده از تلسكوپ يا راديو تلسكوپ فقط اشيايي رصد مي شوند كه از خود نور يا امواج راديويي گسيل مي كنند. اما هر پديده اي اين خصوصيات را ندارد حتي سياره خودمان زمين نيز به علت تاريكي بيش از حد قابل مشاهده نيست.

خوشه هاي كهكشاني

مقدار قابل توجهي ماده در بررسي خوشه هاي كهكشاني وجود دارد كه ما نمي توانيم به آساني آنها را ببينيم. خوشه هاي كه از تجمع چند صد تا چند هزار كهكشان يا كهكشان هاي تك در فضا بوجود آمده اند. در دهه 1930، zwicky، Smith، دو خوشه تقريبا نزديك به هم Coma و Virgo را از لحاظ كهكشان هاي تشكيل دهنده و سرعت خوشه ها مورد بررسي قرار دادند، و سرعتي كه بدست آوردند چيزي بين 10 تا 100 برابر مقداري بود كه انتظار داشتند.

معني اين چيست؟ در يك گروه از كهكشان ها مثل خوشه تنها نيروي موثر بر كهكشان ها گرانش است و اين گرانش اثر كششي كهكشان ها بر يكديگر است كه باعث بالا رفتن سرعت آنها مي شود.

سرعت مي تواند مقدار ماده موجود در كهكشان را به دو طريق مشخص كند:

جرم خوشه ها

جرم بيشتر كهكشان باعث مي شود نيروي شتاب دهنده به كهكشان نيز بيشتر شود.

شتاب و سرعت خوشه ها

اگر شتاب يك كهكشان خيلي زياد باشد مي تواند از ميدان جاذبه خوشه خارج شود. اگر شتاب كهكشان بيش از سرعت فرار باشد، خوشه را ترك خواهد كرد.

به اين ترتيب همه كهكشان ها سرعتي پايين تر از سرعت فرار (گريز) خواهند داشت. و با اين نگرش مي توان جرم كل خوشه را حدس زد كه مقدار قابل توجهي از ميزان مشاهده شده است. با اين حال اين نظريه به علت اينكه مبني بر مشاهده بود و مشاهدات غالبا با اشتباه همراهند مدت طولاني مورد توجه قرار نگرفت.

هنگامي كه چيزي به وسعت يك خوشه كهكشاني نگاه مي كنيد با اينكه ممكن است سرعت ها زياد باشند در مقابل وسعت خوشه ها چيزي به حساب نمي آيند پس مشاهده مداوم يك خوشه در طي چندين سال تصوير يكساني از آن بدست مي دهد. ما نمي توانيم كهكشان هايي را كه بدون الگو حركت مي كنند با دقت ببينيم. پس يك كهكشان با سرعت زياد ممكن است از خوشه جدا شده باشد يا اصلا متعلق به خوشه نباشد. حتي ممكن است بعضي از كهكشان ها فقط مقابل كهكشان هاي ديگر در راستاي خط ديد آنها باشند. با اين حساب اين كهكشان گمراه كننده خواهد بود.

منحني حركت انتقالي كهكشان ها

دلايل قابل اعتماد تري در دهه 1970 در پي اندازه گيري منحني هاي دوران كهكشان ها ارايه شد. علت قابل اعتماد تر بودن آنها اين است كه اطلاعات موثق تري در مورد تعداد يشتري كهكشان دست مي دهند.

از گذشته مي دانستيم كه كهكشان ها حول مركز شان دوران دارند درست شبيه به چرخش سيارات به دور خورشيد و مانند سيارات از قوانين كپلر پيروي مي كنند. اين قوانين مي گويند سرعت چرخشي حول يك مركز فقط به فاصله از مركز و جرم موجود در مدار بستگي دارد.

پس با پيدا كردن سرعت چرخش يك كهكشان مي توانيم جرم موجود در كهكشان را محاسبه كنيم. همان طور كه در كناره هاي كهكشان ميزان نور به سرعت كم مي شود انتظار مي رود سرعت چرخش نيز پايين بيايد ولي اين اتفاق نمي افتد و سرعت در همان ميزاني كه محاسبه شده بود ثابت مي ماند و اين مطلب آشكارا نشان مي دهد در كناره هاي كهكشان جرمي وجود دارد كه ما نمي بينيم. اين آزمايش در مورد چندين كهكشان حلزوني - از جمله كهكشان راه شيري خودمان - انجام شده و هر بار به همين نتيجه رسيده است. و اين محكمترين و بهترين اثبات براي وجود ماده تاريك است

ميزان وجود ماده تاريك

چه ميزان ماده تاريك وجود دارد؟

كيهان شناسان ميزان موجود در عالم را با پارامتري به نام امگا مورد بحث قرار مي دهند. در يك عالم بسته يعني عالمي كه جرم آن در حدي است كه عاقبت در خود فرو مي ريزد امگا بيش از 1 تعريف مي شود. در يك عالم باز يعني عالمي كه تا ابد اجزاي آن در حال دور شدن از يكديگر هستند امگا كمتر از 1 است و يك عالم مسطح به طور ايده آل امگايي برابر 1 خواهد داشت.

ميزان ماده قابل مشاهده موجود در عالم در حدود 0.05 = امگا است و به هيچ وجه بيش از آن نمي باشند. نظريه پردازان مايلند امگاي عالم را چيزي 1 در حدود در نظر بگيرند به آن معني كه ماده تاريك 0.95 = امگا يا 95% عالم را تشكيل داده است.

اما در صورتي كه واقع بينانه تر نگاه كنيم مي بينيم كه دانشمندان دليلي براي بيشتر بودن اندازه امگا از 0.4 ندارند با اين حساب ميزان ماده تاريك 0.35 امگا خواهد بود كه 88% جرم عالم است.

مي بينيم كه 88% عالممان كاملا ناشناخته است.

به نقل از سي پي اچ تئوري


منبع : دانشنامه رشد

[Mohammad Hosseyn]

آيا واقعا ممكن است كه سرعت هاي بالاتر از سرعت نور وجود داشته باشد؟

بر اساس نظريه نسبيت هيچ فرآيند فيزيكي نمي تواند در سرعت هاي بالاتر از سرعت نور در خلا انجام گيرد. بدون ترديد ، قابل قبول نبودن اين سرعت ها يكي از عجيب ترين فرضيات فيزيك جديد است.

ابر نور

در كنار دنيايي با سرعت هاي كمتر از سرعت نور (جهان تارديون ، مشتق از كلمه لاتين تاردوس به معناي آهسته) دنياي ديگري وجود دارد كه سرعت نور در آن از سرعت هاي ديگر كمتر است، نه بيشتر (جهان تاكيون مشتق از لغت يوناني تاخيس به معني سريع مي باشد). دنياي دوم كشف نشده است ، زيرا هيچ نقطه مشتركي با دنياي اول ندارد.

در سالهاي اخير ، تعدادي مقاله تحقيقاتي منتشر شده كه نويسندگان آنها احتمال وجود ذرات «ابر نور» را كه تا كنون ناميده اند، مورد بررسي قرار داده اند.

واقعيت عجيبي كه در مورد فرضيه ابر نور وجود دارد، آنست كه اين فرضيه ، نظريه نسبيت خاص را نقض نمي كند ، بلكه آن را با دنيايي كه در آن سوي محدوده سرعت نور قرار دارد سازگارتر و هماهنگ تر مي سازد.

اگر تاكيون‌ها وجود داشتند؟

عقايد متفاوتي در اين مورد وجود دارد. اگر تاكيون ها واقعا وجود داشته باشند، چه مي شود؟ در اين صورت آنها نوع سوم ذراتي مي باشند كه براي ما شناخته شده اند. اولين نوع شامل ذراتي است كه هيچگاه به سرعت نور نمي رسند. (يعني تقريبا تمام ذرات بنيادي شناخته شده) ، نوع دوم فوتون‌ها (كوانتاهاي تابش الكترومغناطيسي) و احتمالا نوترينوها مي باشند كه هر دو آنها با سرعت نور منتشر مي شوند. تاكيون ها همواره داراي سرعتي مي باشند كه از سرعت نور بيشتر است.

دنياي تاكيون ها و دنياي ما

دنياي تاكيون ها هيچ نقطه مشتركي با دنياي ما كه در آن سرعت ها كمتر از سرعت نور است ندارد. سه نوع ذره‌اي كه هم اكنون ذكر آنها به ميان آمد، داراي يك خاصيت مشترك مي‌باشند. ذرات يك گروه تحت هيچ شرايطي نمي توانند به ذرات گروه ديگر تبديل شوند. از سوي ديگر ، فقط بر اساس دانش جديد مي توانيم چنين اظهار نظري را به عمل آوريم. اگر اين مسئله را از ديدگاه اطلاعات علمي كامل‌تري كه هنوز ناشناخته است مورد بررسي قرار دهيم، ممكن است كه كاملا تغيير نمايد. در آن صورت مي توانيم فرض كنيم كه دنياي تاكيون ها با دنياي ما برخورد پيدا مي كند و اين بدان معني است كه فرآيندهايي در طبيعت وجود دارند كه در جهات نامشخص پيش مي روند.

اصل عليت كه بر اساس آن علت هميشه مقدم بر معلول است يك اصل اساسي فيزيكي است. به بيان ديگر ، هيچ رويدادي نمي تواند گذشته را تحت تاثير قرار دهد و موجب تغيير آن چيزي گردد كه اتفاق افتاده است، ولي در دنياي ذراتي كه با سرعت نور و يا بيشتر از آن حركت مي كنند ، اين اصل ممكن است تغيير نمايد و علت و معلول با توجه به چارچوب مرجع جاي خود را عوض كنند.

در فرآيندهايي كه پيام ها با سرعت بيشتر از سرعت نور حركت مي نمايند، تسلسل وقايع (وقايعي كه پيش از وقايع ديگر رخ مي دهند) به انتخاب دستگاه مختصات بستگي پيدا مي كند، در عين حال ، جهت جريان اطلاعات يعني اساس بستگي علت و معلول تغيير نمي نمايد. اين مسئله موجب نقص عليت مي گردد.

بازگشت به گذشته

گمان مي‌رود چنين جرياني بتواند براي ايجاد ارتباط تلفني با گذشته كمك كند يا ممكن است شخصي خود را به ساعت 11 صبح روز قبل انتقال دهد … . چنين چيزي مادامي كه دنياي سرعتهاي كوچك‌تر از سرعت نور با دنياي سرعتهاي بزرگ‌تر از سرعت نور برخورد پيدا كند، تناقض مي‌باشد. اگر فقط محدوده سرعت‌هاي بالاتر از سرعت نور را مورد توجه قرار دهيم، چين تناقضاتي به‌وجود نمي‌آيد. تاكنون هيچ يك از اطلاعات تجربي به دست آمده وجود تاكيون‌ها را به اثبات نرسانيده‌اند.

دنياي ريز ذره‌ها

پيشرف جهان كوچك عقايد و تصورات خارق‌العاده‌اي پديد مي‌آورد كه نظريه‌هاي دانش عادي را نقض مي‌كند و آشكارا نشان مي‌دهد. چنين عقيده‌اي كه معلومات امروزي علمي مفاهيم مطلق و غير قابل تغييري هستند، پوچ مي‌باشد. به نظر نمي‌آيد كه هيچگاه پيشرفت فيزيك و اختر فيزيك به انتها برسد.

فرضيه ذرات بنيادي كه همواره وقايع عجيب‌تري را آشكار مي‌سازد. دائما با مفاهيم پيچيده رياضي و ساير مفاهيم پيچيده به‌ وجود مي‌آيد كه با دنيايي كه ما را احاطه كرده هيچ گونه مشابهتي ندراد. بايد گفت كه اين فرضيه روز به روز بيشتر با فرضيه كيهاني آميخته مي‌شود. به عبارت ديگر قوانين طبيعي حاكم بود و نقطه نهايي و متضاد ابعاد جهاني يعني دنياي ريز ذره‌ها و دنياي وقايع كيهاني هيچگاه با يكديگر متناقض نيستند.

بيان ريز ذره‌ها بوسيله پديده گرانشي

با نفوذ بيشتر در دنياي ريز ذره‌ها ، اثرات گرانشي بطور قابل توجهي كمتر مي‌شوند. ولي اين مساله تا نقطه معيني صادق است و نقش آنها بطور مشخصي افزايش مي‌يابد. و آنها مانند وضعيتي كه در جهان بزرگ وجود دارد به صورت پديده‌هاي فيزيكي غالب در مي‌آيند. در دنياي ريز ذره‌ها كه وجه مشخصه آن فواصل كوچك است، مقادير انرژي و در نتيجه جرم به اندازه‌اي افزايش مي‌يابد كه از اين نظر دنياي ريز ذره‌ها مشابه پديده‌هاي دنياي بزرگ و فوق‌العاده بزرگ مي‌گردد و دو جهان مانند گذشته يكي مي‌شوند و به همين دليل آنها برخي از قوانين طبيعت مشترك هستند.

سياهچاله‌ها كه نشان‌دهنده چگالي فوق‌العاده زياد ماده هستند، ناحيه ديگري مي‌باشند كه در آن وقايع جهاني و ميكروسكوپيك باهم يكي مي‌شوند. در اينجا پديده گرانشي در هر دو حالت عظيم است كه در حالت اول بصورت هندسه تغيير يافته فضا و در حالت دوم به صورت اثرات مكانيك كوانتومي بيان مي‌شود.


منبع : دانشنامه رشد

[Mohammad Hosseyn]

از ميان مجموعه مقاله هاى اينشتين مقاله اى كه او در سال 1905 عرضه كرد، اثر مهمى در پيشرفت علم داشته است. در آن مقاله پديده فوتوالكتريك را شرح مى دهد و با استفاده از نظريه كوانتوم پلانك نظريه فوتونى نور را بيان مى كند. بر طبق اين نظريه نور مانند انرژى هاى ديگر حالت كوانتومى دارد. كوانتوم نور را كه فوتون مى ناميم مقدار مشخص انرژى است كه اندازه آن، E، از رابطهhv = Eبه دست مى آيد كه v بسامد موج و h ثابت پلانك است.

بنابر اين نظريه هر چه بسامد نور بيشتر يا طول موج آن كمتر باشد، انرژى فوتون بيشتر است. چنانچه اين فوتون ها در مسير حركت خود به الكترون هايى برخورد كنند، جذب الكترون مى شوند و انرژى الكترون را بالا مى برند و در نتيجه الكترون مى تواند از ميدانى كه در آن قرار گرفته است، آزاد و خارج شود. اينشتين به مناسبت توضيح پديده فوتوالكتريك جايزه نوبل سال 1921 فيزيك را دريافت كرد. نظريه فوتونى او نه فقط نور بلكه سراسر طيف موج هاى الكترومغناطيسى از موج هاى گاما تا موج هاى بسيار بلند را دربرمى گيرد و توضيح مى دهد.

موضوع دومين مقاله اينشتين حركت براونى بود. در سال 1827 رابرت براون (1858- 1773) گياه شناس و پزشك انگليسى حركت مداوم معلق دو مايع را مشاهده كرد و متوجه شد كه اين ذره ها با قطرى حدود يك ميكرون پيوسته به اين سو و آن سو حركت مى كنند. اينشتين همين آزمايش را در مقاله اى با استفاده از نظريه جنبشى ذره ها تعبير و تفسير كرد و از روى آن عدد آوودگادرو را به دست آورد.

اينشتين نظريه نسبيت خاص را در مقاله سوم معرفى كرد. در اين مقاله بود كه مفاهيم اساسى طبيعت موجى فضا، حجم، زمان و حركت به طور كامل تغيير كرد. اينشتين ضمن مطالعه هاى خود توانست مسئله سرعت نور را كه از مدت ها پيش تعجب دانشمندان را برانگيخته بود، حل وفصل كند. او نظريه خود را براساس دو اصل زير قرار داد:

1- سرعت نور در جهان ثابت است

2- قانون هاى طبيعت براى ناظرين مختلف كه يكنواخت حركت مى كنند يكسان است.

اينشتين نشان داد كه اگر ثابت نبودن سرعت نور را بپذيريم، نتيجه هاى شگفت انگيزى به بار مى آيد. براى مثل هر چه سرعت حركت جسمى بيش تر شود، طول آن كوتاه تر و جرمش بيشتر مى شود. نتيجه ديگر آنكه به زمان مطلق و فضاى مطلق به شكلى كه پيشينيان تصور مى كردند نمى توان قائل شد و زمان و فضا را جدا و مستقل از يكديگر نمى توان در نظر گرفت. دنياى مادى يك فضا و زمان چهاربعدى است. جرم يك جسم نيز ثابت نيست و با تغيير سرعت تغيير مى كند به طورى كه مى توان جرم را نوعى انرژى متراكم در نظر گرفت و يا انرژى را جرم پراكنده دانست. اينشتين با بيان نظريه نسبيت خاص، قانون بقاى ماده لاوازيه و اصل بقاى انرژى ماير را به اصل بقاى مجموع ماده و انرژى درآورد و رابطه معروف جرم و انرژى را به دست آورد. اينشتين در سال 1916 نظريه نسبيت عام را تنظيم و اعلام كرد. در اين نظريه نه تنها حركت با سرعت ثابت و مسير مستقيم، بلكه هر نوع حركتى در نظر گرفته شده بود. در بسيارى موارد دليل آنكه سرعت و مسير حركت هر متحركى تغيير مى كند، وجود نيروى جاذبه است. بنابراين در نظريه نسبيت عام بايد نيروى جاذبه در نظر گرفته شود. اينشتين يك رشته معادله تنظيم كرد كه نشان مى داد اگر در هيچ جا ماند و نيروى جاذبه وجود نداشته باشد، جسم متحرك مسير مستقيمى را طى مى كند و اگر ماده وجود داشته باشد فضاى پيرامون جسم متحرك دگرگون شده، جسم مسير منحنى را طى مى كند. نظريه نسبيت عام نشان مى دهد كه اين منحنى ها چگونه بايد باشند و اين به طور كامل با آن چه در نظريه جاذبه نيوتن پيش بينى شده بود، تطبيق نمى كرد. براى مثال بر طبق نظريه اينشتين مسير نور تحت تاثير ميدان جاذبه قوى تغيير مى كند. در صورتى كه از قانون هاى نيوتن چنين نتيجه اى به دست نمى آمد. كسوف سال 1919 نظريه اينشتين را ثابت كرد. در سال 1969 دو سفينه پژوهشى كه به سمت مريخ فرستاده شدند، اثر خورشيد بر مسير موج هاى راديويى را مورد مطالعه و مشاهده قرار دادند.

ايران و سال جهانى فيزيك

سال جهانى فيزيك فرصت مناسبى است تا در ايران به نقد آموزش علوم و پژوهش هاى علمى بپردازيم و مشخص كنيم آيا راه و روشى را كه از زمان بنيانگذارى دارالفنون تاكنون برگزيده ايم درست و بجا بوده و توانسته است بسترى مناسب براى فعاليت هاى علمى و پژوهشى به وجود آورد. آيا با همه سرمايه گذارى هاى مادى و معنوى توانسته ايم جامعه ايرانى را به حالتى برسانيم كه به علم باور داشته باشند، علمى بينديشند، بتوانند توليدكننده علم باشند و بدانند كه براى رساندن جامعه به خودكفايى و توسعه پايدار، كارى مداوم و جدى و همگانى لازم است.

گرچه نمى توان منكر تلاش هاى صميمانه افراد و سازمان هاى مؤثر در آموزش علوم جديد در ايران شد ليكن در اين مدت نتوانسته ايم به سطح مورد انتظار جامعه برسيم، ولى توانسته ايم پايه هاى اوليه را طرح ريزى و شروع به سازندگى كنيم. اين كار از يك سو از دبستان ها و از سوى ديگر از دانشگاه ها آغاز شده است. در دبستان ها فعاليت آموزش علوم با طرح جديدى كه هم اكنون در مدرسه ها اجرا مى شود، آغاز شد. كودكان را به مشاهده مستقيم طبيعت و كارگروهى برانگيخته اند و به جاى آنكه فقط دانستنى ها را به ذهن آنها منتقل كنند، معلمان، كودكان را به مشاهده طبيعت، جمع آورى اطلاعات، طبقه بندى و حتى طراحى آزمايش، فرضيه سازى و نتيجه گيرى تشويق مى كنند و همه اينها مقدمه اى است براى آنكه كودكان با روش علمى آشنا شوند.

در دانشگاه ها تحقيقات سازمان يافته آغاز شده است. پروژه هاى تحقيقاتى گرچه در ابتدا حالت تقليدى و كتابخانه اى داشت، كم كم به مرحله علمى نزديك مى شود و اميد است، تحقيقات به معناى واقعى در كشور آموزش داده شود و جريان يابد.

اكنون مشكل بزرگ در برنامه دبيرستان ها وجود دارد. دانش آموزان به جاى آموختن روش حل مسئله به حفظ كردن پاسخ ها مى پردازند تا آنها را تحويل آزمون ها و كنكور دانشگاه دهند و به مدرك هاى بالاتر دست يابند. با توجه به آنكه مخاطبان سال جهانى فيزيك، دانش آموزان نيز هستند مى توان اميدوار بود كه با نيروهاى مخلصى كه در ميان معلمان وجود دارد و نيز تشويق هايى كه از طرف سازمان ها صورت مى گيرد و كارگاه هاى علمى كه از سوى كشورهاى پيشرفته صنعتى در كشور تشكيل و اجرا مى شود، به هدف هاى مورد نظر دست يافت و روش علمى را در فعاليت هاى آموزشى و پژوهشى ياد گرفت و به كار برد.

نويسنده اين نوشته تاكنون شاهد همايش ها و جلسه هاى متعددى بوده كه از سوى دبيران فيزيك و انجمن هاى علمى تشكيل شده و دانش آموزان و دبيران به تهيه و عرضه مقاله هاى علمى و توليد نرم افزارهاى كامپيوترى و نيز ابزارهاى آزمايشگاهى و كارگاهى دست زده اند. همه اين كارها به علاقه مندان اين كشور اميد مى دهد كه جامعه علمى ما در حال بيدار شدن است. بيدارگران پرتلاش و پر اميد به بيدار كردن خواب آلودگان مشغولند. گرچه برخى از سازمان ها و افراد هنوز در كار متوقف كردن جريان علمى در كشور هستند، اما در جامعه نه تنها زنگ ها بلكه ناقوس هاى بيدارى به صدا درآمده و هيچ فردى را فرصت و مهلت خوابيدن نمى دهد.

روزى كه اينشتين رمق فكر كردن نداشت

اينشتين در نوجوانى علاقه چندانى به تحصيل نداشت. پدرش از خواندن گزارش هايى كه آموزگاران درباره پسرش مى فرستادند، رنج مى برد. گزارش ها حاكى از آن بودند كه آلبرت شاگردى كندذهن، غيرمعاشرتى و گوشه گير است. در مدرسه او را «باباى كندذهنى» لقب داده بودند. او در 15 سالگى ترك تحصيل كرد، در حالى كه بعدها به خاطر تحقيقاتش جايزه نوبل گرفت!

شايد شما نيز اين جملات را خوانده يا شنيده باشيد و شايد اين پرسش نيز ذهن شما را به خود مشغول كرده باشد كه چگونه ممكن است شاگردى كه از تحصيل و مدرسه فرارى بوده است، برنده جايزه نوبل و به عقيده برخى از دانشمندان، بزرگ ترين دانشمندى شود كه تاكنون چشم به جهان گشوده است؟

با مطالعه دقيق تر زندگى اين شاگرد ديروز، پاسخ مناسبى براى اين پرسش پيدا خواهيم كرد. آلبرت بچه آرامى بود و والدينش فكر مى كردند كه كندذهن است. او خيلى دير زبان باز كرد، اما وقتى به حرف آمد، مثل بچه هاى ديگر «من من» نمى كرد و كلمه ها را در ذهنش مى ساخت. وقتى به سن چهار سالگى پاگذاشت، با بيلچه سر خواهر كوچكش را شكست و با اين كار ثابت كرد كه اگر بخواهد، مى تواند بچه ناآرامى باشد!

پدر و مادر آلبرت به بچه هاى كوچك خود استقلال مى دادند. آنان آلبرت چهارساله را تشويق مى كردند كه راهش را در خيابان هاى حومه مونيخ پيدا كند. در پنج سالگى او را به مدرسه كاتوليك ها فرستادند. آن مدرسه با شيوه اى قديمى اداره مى شد. آموزش از طريق تكرار بود. همه چيز با نظمى خشك تحميل مى شد و هيچ اشتباهى بى تنبيه نمى ماند و آلبرت از هر چيزى كه حالت زور و اجبار و جنبه اطاعت مطلق داشته باشد، متنفر بود. اغلب كسانى كه درباره تنفر اينشتين از مدرسه، معلم و تحصيل نوشته اند، به نوع مدرسه، شيوه تدريس معلم و مطالبى كه اين دانش آموز بايد فرا مى گرفت، كمتر اشاره كرده اند. بازخوانى يك واقعه مهم در زندگى اينشتين ما را با مدرسه محل تحصيل او آشناتر مى كند: روزى آلبرت مريض بود و در خانه استراحت مى كرد. پدرش به او قطب نماى كوچكى داد تا سرگرم باشد. اينشتين شيفته قطب نما شد. او قطب نما را به هر طرف كه مى چرخاند، عقربه جهت شمال را نشان مى داد. آلبرت كوچولو به جاى اين كه مثل ساير بچه ها آن را بشكند و يا خراب كند، ساعت ها و روزها و هفته ها و ماه ها به نيروى اسرارآميزى فكر مى كرد كه باعث حركت عقربه قطب نما مى شود. عموى آلبرت به او گفت كه در فضا نيروى ناديدنى (مغناطيس) وجود دارد كه عقربه را جابه جا مى كند. اين كشف تاثير عميق و ماندگارى بر او گذاشت. در آن زمان، اين پرسش براى آلبرت مطرح شد كه چرا در مدرسه، چيز جالب و هيجان انگيزى مثل قطب نما به دانش آموزان نشان نمى دهند؟! از آن به بعد، تصميم گرفت خودش چيزها را بررسى كند و به مطالعه آزاد مشغول شود. اينشتين ده ساله بود كه در دبيرستان «لويت پولت» ثبت نام كرد. در آن موقع، علاقه بسيارى به رياضى پيدا كرده بود. اين علاقه را عمويش اكوب و يك دانشجوى جوان پزشكى به نام ماكس تالمود در وى ايجاد كرده بودند. تالمود هر پنجشنبه به خانه آنان مى آمد و درباره آخرين موضوعات علمى با آلبرت حرف مى زد. عمويش نيز او را با جبر آشنا كرده بود. اينشتين در دوازده سالگى از تالمود كتابى درباره هندسه هديه گرفت. او بعدها آن كتاب را مهم ترين عامل دانشمند شدن خود عنوان كرد. با اين كه آلبرت در خانه چنين علاقه اى به رياضيات و فيزيك نشان مى داد، در دبيرستان چندان درخششى نداشت. او در نظام خشك و كسل كننده دبيرستان، علاقه اش را به علوم از دست مى داد و نمراتش كمتر و كمتر مى شدند. بيشتر معلمانش معتقد بودند كه او وقتش را تلف مى كند و چيزى ياد نمى گيرد. هرچند اينشتين به قصد اين درس مى خواند كه معلم شود نه فيزيكدان، اما از معلمان خود دل خوشى نداشت و از زورگويى آنان و حفظ كردن درس هاى دبيرستان، دل پرخونى داشت. از اين رو، خود را به مريضى زد و با اين حيله، مدتى از دبيرستان فرار كرد! چون معلم ها نيز از او دل خوشى نداشتند، شرايط را براى اخراج او از مدرسه فراهم كردند. اينشتين بعدها در اين باره گفت: «فشارى كه براى از بر كردن مطالب امتحانى بر من وارد مى آمد، چنان بود كه بعد از گذراندن هر امتحان تا يك سال تمام، رمق فكر كردن به ساده ترين مسئله علمى را نداشتم!» اينشتين بعدها مجبور شد در دبيرستان ديگرى ديپلم خود را بگيرد و سرانجام با هزار بدبختى گواهينامه معلمى را دريافت كند. بعد از آن، مدتى معلم فيزيك در يك مدرسه فنى شد، اما چون روش هاى خشك تدريس را نمى پسنديد، پيشنهادهايى در مورد تدريس به رئيس مدرسه داد كه پذيرفته نشدند و به اين ترتيب بهانه اخراج خود را فراهم كرد.اينشتين پس از اين واقعه، زندگى دانشجويى را برگزيد و پس از فارغ التحصيلى، در اداره ثبت اختراعات به كار مشغول شد. او از كار كردن در اين اداره راضى بود. عيب دستگاه هاى تازه اختراع شده را پيدا مى كرد و در ساعت ادارى، وقت كافى داشت تا به فيزيك فكر كند. در همين اداره بود كه مقاله هاى متعددى نوشت و در مجلات معتبر منتشر كرد. جالب اين كه دانشمند بزرگ كه با فرضيات خود انقلابى در جهان دانش به پا كرد، در شرايطى كار مى كرد كه براى هر دانشمند ديگرى غيرممكن بود! او نه با فيزيكدان حرفه اى تماس داشت و نه به كتاب ها و مجلات علمى مورد نياز دسترسى داشت. در فيزيك فقط به خود متكى بود و كس ديگرى را نداشت كه به او تكيه كند! اكتشافات او چنان خلاف عرف بودند كه به نظر فيزيكدانان حرفه اى، با شغلى كه او به عنوان يك كارمند جزء در دفتر ثبت اختراعات داشت، سازگار نبودند.

برگرفته از كتاب اينشتين در 90 دقيقه - جان و مرى گريبين /ترجمه پريسا همايون روز .

به نقل از سي پي اچ تئوري

[Mohammad Hosseyn]

يكي از مباحث جالب و در عين حال جنجالي در سالهاي اخير شتاب جهان مي باشد. كه هنوز فيزيكدانان نتوانسته اند علت و نحوه ي آن را توضيح دهند، در حاليكه نظريه ي سي. پي. اچ. بخوبي مي تواند آن را توضيح و علت آن را بيان كند

قبل از هر چيز اجازه دهيد انبساط و شتاب جهان را توضيح دهم. هنگامي كه نيوتن قانون گرانش عمومي را كشف كرد، اين سئوال پيش آمد كه اگر همه ي اجسام يكديگر را جذب مي كنند، پس چرا جهان در هم فرو نمي ريزد؟ به عبارت ديگر همه ي اجسام بايد يكديگر را جذب كرده و تمام جهان يكپارچه باشد، در حاليكه چنين نيست. زيرا گرانش يك نيروي جاذبه است و هيگاه به حالت دافعه ديده نمي شود تا بتواند مانع از فرو ريختن جهان شود. از آن زمان تاكنون نيروهاي دافعه مورد بحث بوده و هست كه آن را به انگليسي Repulsive Force مي نامند. پاسخ نيوتن به اين سئوال اين بود كه اگر جهان نامحدود باشد و از هر طرف امتداد داشته باشد، آنگاه حهان داراي مركز نيست كه درهم فرو بريزد. اما اين پاسخ نيز با يك اشكال اساسي مواجه شد. اگر جهان نامحدود باشد در اين صورت چون همه ي اجسام به يكديگر نيرو وارد مي كنند، بنابراين نيروي وارد به هر حسمي بايد بينهايت باشد كه با مشاهدات سازگار نيست. از آن زمان بحث در مورد اينكه جهان نامحدود است يا محدود همواره يكي از سئوالات مورد توجه بوده و هست .

بعد از آنكه اينشتين نظريه نسبيت را مطرح كرد، باز بحث محدود يا نامحدود بودن جهان بطور جدي مطرح شد. اينشتين تلاش كرد ساختمان جهان را از نقطه نظر نسبيت عام توضيح دهد. بر اين اساس ديدگاه جهان شناختي نسبيت عام را بر مبناي دو اصل زير مطرح كرد .

ماده داراي چگالي متوسطي در فضاست كه در همه جا يكي است و صفر هم نيست .

بزرگي شعاع فضا به زمان بستگي ندارد

اين دو فرضيه مطابق نظريه نسبيت عام ، تنها در صورتي با هم سازگار بودند كه جمله اي فرضي به معادلات ميدان افزوده مي شد، جمله اي كه خود نظريه آن را ايجاب نمي كرد و از ديدگاه نظري هم طبيعي نبود كه آنرا جمله ي " كيهان شناختي معادلات ميدان" مي نامند .

اينشتين در آن زمان تصور مي كرد كه جمله ي دوم احتناب ناپذير است، زيرا اگر از آن صرف نظر كند گرفتار نظريه پردازيهاي بي نتيجه اي خواهد شد .

در همان زمان فريدمان رياضيدان روسي متوجه شد كه اگر از فرضيه دوم صرف نظر شود مي توان فرضيه اول را حفظ كرد بي آنكه در معادلات ميدان به جمله ي كيهان شناختي نيازي باشد. به اين معني كه معادلات اوليه ي ميدان داراي جوابي هستند كه در آن شعاع جهان به زمان بستگي دارد، يعني فضا در حال انبساط است .

اينشتين طي مقاله اي نظر فريدمان را به شدت رد كرد. اما يك هفته بعد متوجه اشتباه خود شد و نظر فريدمان را پذيرفت .

چند سال بعد، هابل با پژوهش هاي كهيشاني نشان داد كه خطوط طيفي گسيل شده به سمت سرخ از خود نشان مي دهند، يعني اين كهكشانها در حال دور شدن از يكديگر هستند. مانند بادكنكي كه روي آن نقاط رنگي وجود داشته باشد و آن را باد كنيد، اين نقاط در حال دور شدن از يكديگر خواهند بود، به اين ترتيب پذيرفته شد كه جهان در حال انبساط است .

پژوهش هاي انجام شده در سالهاي اخير نشان مي دهد كه جهان علاوه بر آنكه در حال انبساط است، اين انبساط داراي شتاب نيز مي باشد. يعني ضمن آنكه كهكشانها در حال دور شدن از يكديگر هستند، علاوه بر سرعت داراي شتاب نيز مي باشد .

هنگاميكه بحث انبساط جهان مطرح شد، براي توجيه آن بايد يك نظريه منطقي و جديد ارائه مي شد تا بتواند انبساط جهان را توجيه كند.

اين نظريه بايد توضيح مي داد كه انبساط جهان از كجا و چه زماني آغاز شده است؟

براي توجيه انبساط جهان نظريه بيگ بنگ مطرح شد كه طبق آن جهان از انفجار يك توده ي فوق العاده متراكم و با حجم ناچيز آغاز شده است .

پس از آنكه شتاب جهان مطرح شد، بايد يك دليل منطقي براي توجيه آن ارائه مي شد. همچنانكه مي دانيد طبق قوانين فيزيك شتاب ناشي از اعمال نيرو يا انتقال انرژي صورت مي گيرد. بنابراين بايد نيرويي به جهان اعمال شود يا انرژي وجود داشته باشد تا بتواند شتاب جهان را توجيه كند. براين اساس بحث انرژي تاريك يا Dark Energy مطرح شد كه هنوز منشا و علت آن ناشناخته است. البته در اين زمينه نظريه هاي گوناگوني مطرح شده است، اما هيچ كدام نتوانسته پاسخ قانع كننده به آن بدهد .

نظريه ي سي. پي. اچ. و انرژي تاريك

CPH Theory and Dark Energy

طبق نظريه سي. پي. اچ. همه ي ذرات موجود در جهان از سي. پي. اچ. تشكيل شده اند و سي. پي. اچ. همواره با مقدار سرعت ثابت حركت مي كنند و هنگاميكه يكديگر را جذب مي كنند مقداري از اين سرعت ثابت به حركت دوراني تبديل مي شود كه آن را اسپين مي نامند به طوريكه

gradVc=0 and summation velocity and Spin is constant

طبق نظريه سي. پي. اچ. پس از بيگ بنگ سي. پي. اج. ها به همه ي اطراف جهان پراكنده شدند كه با سرعت ثابت

Vc, Vc>c

به حركت خود ادامه مي دادند. بتدريج سي. پي. اچ. ها يكديگر را جدب كردند و به انرژِي تبديل شدند و انرژي نيز به ماده و پاد ماده تبديل شد. بتدريج غبارهاي آسماني تشكيل گرديد و ستارگان و كهكشانها پديد آمدند. از آنجاييكه همه ي اجسام و ذرات موجود در جهان از سي. پي. اچ. تشكيل شده اند و اين سي. پي. اچ. ها در ساختمان ماده داراي حركت دوراني يا اسپين هستند، لذا هر انفجاري كه در جهان صورت گيرد، مقداري از حركت دوراني يا اسپين سي. پي. اچ. ها به حركت انتقالي تبديل مي شود .

چون بيشتر ماده ي موجود در جهان در ستارگان در حال انفجار است، لذا بطور مداوم حركت دوراني سي. پي. اچ. ها به حركت انتقالي تبديل مي شود و اين امر موجب انبساط و در عين حال شتاب جهان مي شود .


منبع : [ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

[Mohammad Hosseyn]

تحقيق نظريه نسبيت عام توسط پاتريك بارى

كاوشگر گرانش B ماهواره اى است كه به تازگى در مدار قرار گرفته و مامور آزمايش يكى از پيش بينى هاى نسبيت عام است.

مهندسان معمولاً درباره چيز هايى كه ساخته اند مبالغه نمى كنند، پس بى گمان ماهواره «گاوشگر گرانش B (GP-B) منحصر به فرد است كه دانشمندان براى توصيف آن از لغات «زيبا» و «هنرمندانه» استفاده مى كنند.

اين ماهواره كه در بيستم آوريل براى تحقيق يكى از پيش بينى هاى نسبيت عام اينشتين به فضا پرتاب شد، دليل واضحى بر نبوغ و كاردانى بشر است. اگرچه نظريه ساخت GP-B از دهه 1950 مطرح بوده اما از لحاظ فنى امكان ساخت آن به تازگى فراهم شده است. «جف كولد زيجزاك» رئيس پروژه در مركز پرواز هاى فضايى «مارشال» ناسا درباره GP-B مى گويد: «اگر علم تجربى يك هنر است پس من هم به GP-B به عنوان يك شاهكار رنسانس نگاه مى كنم.» زيبايى و عظمت طراحى GP-B در اين است كه اين ماهواره بايد در اطراف سياره زمين كه مملو از اجرام گوناگون است به كشفياتى بسيار دقيق بپردازد كه اثر هر كدام از اين اجرام ممكن است در نتيجه آزمايش تاثير داشته باشد. دانشمندان اميدوارند كه به وسيله اين ماهواره خميدگى فضا _ زمان در اطراف زمين را بسنجند و اين عمل آن چنان دقيق بايد انجام شود كه حتى لحظه اى دخالت يك نيروى خارجى ديگر يا يك نقص كوچك و ميلى مترى در داخل ماهواره موجب ايجاد يك خطاى سيستماتيك در نتيجه آزمايش شده و باعث پنهان شدن تاثيرى مى شود كه دانشمندان به دنبال آن هستند. (نظريه نسبيت عام كه در سال 1916 توسط اينشتين تدوين شد، پيش بينى مى كند كه زمين با حركت وضعى به دور خود، فضا _ زمان را به همراه خود مى كشد و يك مارپيچ از فضا _ زمان در اطراف زمين تشكيل مى شود.م) دانشمندان به اين پديده «كشيدگى چارچوب» مى گويند. با توجه به اثبات بسيارى از پيش بينى هاى نظريه نسبيت عام، اكثر فيزيكدانان معتقدند كه چنين وضعيت گردابى در فضا _ زمان حقيقت دارد. اما پيش از اين هيچ آزمايشى براى تاييد اين پيش بينى نظريه انجام نشده بود.

كاوشگر گرانش B

ايده آزمايش بسيار ساده است. ژيروسكوپ در حال دوران كه محور دوران در چارچوب ستاره هاى ثابت وضعيت مشخصى را دارد، در مدار زمين قرار مى دهيم و تلاش مى كنيم كه نيرو هاى خارجى بر آن تاثير نداشته باشند. بنابراين محور دوران ژيروسكوپ نبايد تغيير جهت دهد و همواره بايد ثابت باشد. اما اگر فضا _ زمان در اثر جرم و حركت دورانى زمين به صورت يك مارپيچ درآمده باشد، محور دوران بايد تحت تاثير خميدگى فضا _ زمان به آرامى تغيير جهت بدهد و با اندازه گيرى اين تغييرات كوچك مى توان نظريه نسبيت عام را تحقيق كرد. اصول آزمايش ساده است ولى مشكل در نحوه انجام آن است. طبق محاسبات محور ژيروسكوپ بايد 0‎/420 ثانيه قوسى در سال نسبت به چارچوب ثوابت تغيير زاويه بدهد. (هر ثانيه قوسى يك سه هزار و ششصد درجه است.) براى تحقيق اين چرخش بايد دقت اندازه گيرى GP-B كمتر از 0005/0 ثانيه قوسى باشد.

كولد زيجزاك مى گويد: «اين آزمايش بايد از هر نظر كامل باشد. زيرا 40 سال برنامه ريزى، تحقيق و تلاش دانشمندان و مهندسين دانشگاه استانفورد مركز پرواز هاى، فضايى مارشال و شركت هواپيماسازى لاكهيد مارتين را به همراه دارد. تيم سازنده GP-B توانستند كروى ترين گوى هايى را كه تاكنون بشر ساخته است براى ژيروسكوپ هاى اين ماهواره بسازند. اين گوى ها بايد در مدار زمين در يك محفظه اى كه با پوششى فلزى از نفوذ هرگونه ميدان الكترومغناطيسى جلوگيرى مى كند، قرار بگيرند. حركات چرخشى ماهواره هم اثرات گرانش زمين را خنثى مى كند. بنابراين محور چرخش گوى ها تحت تاثير هيچ نيروى خارجى نيست و تنها خميدگى فضا _ زمان است كه مى تواند روى آن تاثير بگذارد. اين محفظه را محفظه بدون لرزش (drag-free) مى گويند. ساخت چنين محفظه اى بسيار مشكل است. زيرا ميدان مغناطيسى زمين چنان گسترده است كه GP-B را كه 400 كيلومتر بالاى سطح زمين قرار دارد احاطه مى كند. گوى هاى ژيروسكوپ به اندازه يك توپ پينگ پنگ با قطر 5/1 اينچ هستند كه از جنس آلياژ كوارتز و سيليسيم ساخته شده اند. اين گوى ها توخالى هستند و بدنه آنها به حدى نازك است كه اگر گوى ها به اندازه كره زمين بودند ضخامت جدار آنها تنها حدود 10 متر مى شد! اگر اين جدار نازك كاملاً كروى نباشد، محور دوران آن خود به خود دچار تغيير جهت مى شود (در اثر گرانش زمين) و تمام تلاش هاى آزمايشگران از بين مى رود. قرار گرفتن در مدار موجب مى شود كه گوى ها به حالت بى وزنى در محفظه خود شناور شوند اما بدون كنترل ممكن است گوى هاى چرخان چنان منحرف شوند كه به بدنه ماهواره برخورد كنند. ماهواره توسط تاثيرات آيروديناميك كندرو در حالت بى وزنى قرار دارد. در حالى كه گوى هاى شناور در داخل سفينه اين گونه نيستند. براى جلوگيرى از برخورد ژيروسكوپ با بدنه ماهواره تيم GP-B از يك بدنه ماهواره ضدلرزش استفاده كرده اند. در درون ماهواره دستگاه هاى اندازه گيرى فاصله ژيروسكوپ تا بدنه محفظه با دقتى حدود يك نانومتر در حال كنترل آن هستند و موتور هاى ماهواره كوچك ترين تغييرى در اين فاصله را تصحيح مى كنند. در نتيجه در حقيقت گوى هاى ژيروسكوپ در حالى به دور زمين مى چرخند كه درون يك محفظه اى قرار دارند كه هيچ گونه تماسى با آن ندارند اما اين محفظه همواره آنها را از شر هر نيروى خارجى در امان نگه مى دارد. براى جلوگيرى از نفوذ ميدان مغناطيسى زمين كه باعث به هم خوردن محور دوران ژيروسكوپ ها مى شود چه بايد كرد؟ ميدان هاى الكترومغناطيسى در داخل فلزات نفوذ نمى كنند به همين دليل ژيروسكوپ ها در محفظه اى سربى قرار دارند كه پيرامون آن را حدود 400 گالون هليم مايع فراگرفته كه دماى محيط را به حدود 7/1 كلوين (271 _ درجه سانتى گراد) مى رساند. اين امر باعث ايجاد خاصيت ابررسانايى در سرب مى شود و به اين ترتيب از نفوذ هرگونه ميدان الكترومغناطيسى از جمله ميدان مغناطيسى زمين و يا ميدان هاى تابشى خورشيد، به درون محفظه ژيروسكوپ ها، جلوگيرى مى كند، در حقيقت ميدان مغناطيسى در مدارى كه اين ماهواره در آن قرار دارد حدود 003/0 گاوس است (در سطح زمين اين ميزان 5/0 گاوس است) اما اثر همين مقدار كم هم بايد از بين برود تا نتايج كاملاً صحيح باشند. سرماى شديد ناشى از هليم مايع فايده ديگرى هم دارد و آن اين است كه باعث ايجاد خلا با حداقل فشار ممكن در درون محفظه مى شود. بعد از خارج كردن هوا از محفظه آن ميزان از مولكول هاى گاز كه در محيط باقى مى مانند، در اثر سرماى ايجاد شده (7/1 كلوين) عملاً به سختى حركت مى كنند و مشكلى براى چرخش ژيروسكوپ ها به وجود نمى آورند. تجهيزات ايجاد خلأ بالا (High _ Vacum) محفظه قادرند با سرعت 10 هزار دور در دقيقه به مدت هزار سال بدون كاهش حتى 1 درصد در سرعتش بچرخد. نكته مهم بعدى اندازه گيرى محور دوران ژيروسكوپ ها است كه اين عمل بايد بدون كوچك ترين ضربه به آن انجام شود. اين بار نيز از خواص ابررسانا استفاده مى شود. وقتى يك گوى رسانا مى چرخد ميدان مغناطيسى ضعيفى توليد مى كند. به همين دليل گوى ها از لايه نازكى از فلز «نيوبيوم» پوشيده شده است. در دماى محفظه فلز نيوبيوم خاصيت رسانايى دارد و در اثر چرخش ميدانى ايجاد مى شود كه توسط SQUID هاى به كار رفته در بدنه محفظه قابل رديابى هستند.

SQUID ها وسيله اى براى سنجش ميدان هاى مغناطيسى هستند كه قادرند ميدان مغناطيسى به كوچكى 50 ميلياردم يك ميكروگاوس (1014*5 گاوس) را آشكار كنند. در اثر تغيير هوا چرخش ژيروسكوپ، تغييرات ايجاد شده در ميدان مغناطيسى در همين حدود اند و قابل رديابى توسط SQUID ها هستند. در داخل ماهواره يك تلسكوپ كار گذاشته شده كه به سمت يك ستاره دوردست و تقريباً ثابت (در مدت دو سال ماموريت GP-B به نام IM-Pegasus نشانه گير شده است. اگرچه اين ستاره كاملاً ثابت نيست اما كيهان شناسان تمام حركات آن را كنترل مى كنند. اين ستاره به عنوان يك نقطه مرجع خارجى براى اندازه گيرى انحراف محور ژيروسكوپ ها به كار مى رود. ژيروسكوپ ها محفظه اى سربى ابررسانا SQUID ها، تلسكوپ ها و ساير تجهيزات GP-B كاوشگر گرانش B باعث شده كه فيزيكدانان به اين نتيجه برسند كه اين ماهواره واقعاً شاهكار فرد بشرى است.

به نقل از سي پي اچ تئوري



منبع : شرق

[Mohammad Hosseyn]

بنا بر فرضيه نسبيت اينشتين، كه او آن را در سال 1905 ميلادى ارائه كرد، ساعت هايى كه به سرعت تغيير مكان داده مى شوند نسبت به ساعت هايى با ساخت همسان كه در مكان ثابتى قرار گرفته اند، آهسته تر كار مى كنند. اين پديده كه به صورت تحت اللفظى «كش آمدن زمان» ناميده مى شود، احتمالاً يكى از نتايج اعجاب برانگيز تئورى انقلابى اينشتين در مورد فضا و زمان است. اينكه مدت يك ثانيه، بايستى به سرعت حركت خود ساعت بستگى داشته باشد، از لحاظ حسى، قابل تصور نيست و با تجارب همه روزه ما، همخوانى ندارد. با اين وجود، «انبساط زمان» كه در سال 1971 توسط ساعت هاى اتمى در داخل هواپيماهاى پر سرعت ثابت شد، يك واقعيت است. اما فيزيكدانان آلمانى درصدد برآمدند تا اين موضوع را دقيق تر بررسى كنند.

قلب تپنده انستيتوى فيزيك هسته اى ماكس پلانك، يك دستگاه شتاب دهنده ذرات است كه در مكانى به بزرگى جايگاه نگهدارى هواپيماها قرار گرفته است. «گيدو زاتهوف» كه به هنگام كار ترانسفورماتورها و دستگاه هاى توليدكننده خلاء به زحمت مى توانست صداى خود را به گوش ما برساند، گفت: «داستان از اينجا آغاز مى شود. ما اينجا يك قفس فارادى داريم كه درون آن يك منبع يونى جاى گرفته است.»

اين فيزيكدان متخصص به تانكى نارنجى رنگ و به شكل يك سوسيس بسيار بزرگ اشاره مى كند و مى افزايد: «در درون اين محفظه، يك جريان الكتريكى فشار قوى، يون هاى عنصر ليتيم را تحريك كرده و به ميزان 19 هزار كيلومتر در ثانيه به شتاب در مى آورد. اين سرعت كه يك ششم سرعت نور است براى گردش هر 2 ثانيه يكبار يون ها به دور زمين كفايت مى كند.»

بر اساس فرضيه نسبيت اينشتين، بايستى ساعت درونى ذرات پرسرعت يون ها نسبت به ساعت مچى زاتهوف آهسته تر كار كند. به گفته او: «بر اساس نظريه اينشتين، تقريباً 002/1 مرتبه آهسته تر. يعنى 002/0 ثانيه آهسته تر از ساعت هاى آزمايشگاه و ما مى توانيم به وسيله اسپكتروسكوپ ليزرى اين فاكتور را تا رقم دهم بعد از مميز نيز دقيقاً محاسبه كنيم.»

سفر يون هاى ليتيم در سالن جانبى انستيتوى ماكس پلانك خاتمه مى يابد. در اين محل مغناطيس هاى قوى، اين يون ها را وادار مى كنند تا در مدارى دايروى حركت كنند. اين لوله دايره مانند آلومينيومى، 55 متر درازا دارد و در درون آن، يون ها با شتاب 330 هزار دور در ثانيه در حركتند. به علت زياد بودن تعداد سيم پيچ ها، كابل ها و ديگر وسايل الكترونيكى، به زحمت مى توان اين لوله خالى از هوا را ديد.

زاتهوف در ادامه مى گويد: «اين ذرات، خود به عنوان يك ساعت كار مى كنند. به اين صورت كه آنها مى توانند نوسان داشته باشند. كار يك ساعت هميشه بر پايه يك سيستم نوسان كننده است. در يك ساعت پاندول دار، پاندول ساعت است كه نوسان مى كند و در يك ساعت كوارتز، كريستال كوارتز، اين حركت را انجام مى دهد. اتم ها و الكترون هاى درون آنها نيز مى توانند نوسان داشته باشند. اين ذرات، در مقايسه با يك كريستال كوارتز با سرعت بيشترى نوسان مى كنند. همين امر اين اجازه را به ما مى دهد كه بتوانيم زمان را با دقت بسيارى بسنجيم.»

فيزيكدانان براى محاسبه اين زمان از اشعه ليزر استفاده مى كنند. به اين ترتيب، پژوهشگران پوشش الكترونى يون هاى شتابدار ليتيم را هدف قرار داده و آنها را براى نوسانات مشخصى تحريك مى كنند. در اين حالت يون هاى مزبور نور فلوئورسانس از خود متساعد مى سازند كه نشان دهنده آن است كه ساعت درونى آنها با چه سرعتى در حال كار كردن است.

در زيرزمين موسسه ماكس پلانك، زير نورى ضعيف و در پس يك پرده پلاستيكى سياه رنگ، يك ميز به بزرگى ميز پينگ پونگ قرار دارد. 3 دستگاه بزرگ ليزر و شمار زيادى عدسى و آينه، بر اين ميز جاى گرفته اند. تنها سوار كردن اين سيستم دقيق نورى 3 سال تمام زمان نياز داشت.

تاكنون كارشناسان آلمانى موفق شده اند فرمول اينشتين را با دقت 10 رقم بعد از مميز نيز تائيد كنند. اما آنها قصد دارند به زودى اين آزمايش ها را با دستگاه قوى ترى در شهر «دارمشتات» به انجام برسانند.

DW-WORLD.DE

منبع :[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

[Mohammad Hosseyn]

اوايل قرن بيستم مصادف با دو انقلاب بزرگ در نظريه هاى فيزيكى بود، يعنى مكانيك نسبيت و مكانيك كوانتوم. با شروع قرن بيستم مشخص شد كه فيزيك كلاسيك نيوتنى و ماكسولى قادر به پاسخگويى به مشكلاتى كه در بررسى اشيا و با اندازه هاى اتمى رخ مى دهد نيست. اما تا دهه 1920 هيچ نظريه اى قادر نبود به خوبى مسائل حوزه اتمى را تبيين كند. در سال ،1927 «هايزنبرگ» تلاش كرد حالت و تكانه يك الكترون را محاسبه كند. «هايزنبرگ» نشان داد انجام آزمايشى كه با آن بتوان حالت و تكانه يك الكترون را محاسبه كرد ناميسر است. از طرف ديگر هر محاسبه اى كه انجام دهيم، به سبب اختلافى كه ابزار محاسبه گر به وجود مى آورد، تقريبى خواهد بود. او استدلال كرد نه تنها عملاً محاسبه كردن امكان پذير نيست، بلكه به لحاظ نظرى نيز انجام محاسبه به طور دقيق ناميسر است. اما قبل از هايزنبرگ دانشمندان ديگرى در رشد و تكامل نظريه او سهيم بودند. يكى از اين دانشمندان «ماكس پلانك» بود. پژوهش هاى وى در خصوص تابش جسم سياه (جسمى كه همه پرتوهاى تابيده شده را جذب مى كند) نشان داد كه تابش انرژى به صورت جريانى متصل گسيل نشده بلكه گسيل آن در بسته هاى جداگانه موسوم به «كوانتوا» است (quanta). او با اين كشف توانست معادله اى را كه در جست وجوى آن بود صورت بندى كند يعنى hV = E كه «V» بسامد نور و «h» ثابت پلانك است كه عددى بسيار كوچك است و پيوسته در فرمول هاى فيزيك قرن بيستم تكرار مى شود.

اينشتين نيز در نظريه نسبيتش كار پلانك را مبنا قرار داد و تبيين نور بر حسب كوانتوم ها را يكى از اصول موضوعه بنيادى نظريه اش قرار داد. او با كشف اثر «فتوالكتريك» به رشد نظريه كوانتوم يارى رساند. اينشتين پى برد كه نور مركب از ذراتى به نام «فوتون» است. هنگامى كه جريانى از فوتون ها گسيل مى شوند تا به يك صفحه فلزى برخورد كنند الكترون هايى كه صفحه فلزى از آنها ساخته شده است كنده شده و آزاد مى شوند. در سال 1925 نيز «دوبروى» اعلام داشت الكترون ها ذره نيستند بلكه منظومه هايى از امواج اند. «شرودينگر» اين نظريه را گسترش داد و اعلام كرد نه فقط الكترون ها، بلكه فوتون ها، اتم ها و تمام مولكول ها را مى توان به منزله امواج دانست. «هايزنبرگ» در اين سال ها وارد صحنه مى شود. وى نشان داد با توجه به نوع معادله اى كه استفاده مى شود فيزيكدان ها مى توانند كوانتوم هاى نور را ذرات يا امواج محسوب كنند. او در تلاش هايش براى تعيين حالت و تكانه يك الكترون به اين نتيجه رسيد كه دشوارى اى كه در چنين محاسبه اى وجود دارد اين است كه الكترون كوچك تر از يك موج نورى است. چون براى مشاهده الكترون بايد از ميكروسكوپ استفاده كرد و هنگام استفاده از ميكروسكوپ از يك چشمه نور هم استفاده خواهيم كرد. چون بنابر اثر فوتوالكتريك اينشتين، فوتون هاى نور در حالت الكترون ها اختلال ايجاد مى كند در نتيجه در محاسبه حالت و تكانه يك الكترون با دو مشكل روبه روييم:

اول آنكه از هر نورى استفاده كنيم در حالت الكترون اختلال ايجاد مى شود و اگر از پرتوهاى گاماى راديوم استفاده كنيم چون آنها هم بسامد بالا دارند و هم موج هايى با طول موج هاى كوتاه تر از نور، در نتيجه در حالت الكترون اختلال ايجاد مى كنند. به اين ترتيب محاسبه حالت و تكانه الكترون عملاً و نظراً غيرممكن است. اين نظريه كوانتوم جديد به سرعت در حوزه عمل نيز موفقيت خود را ثابت كرد هم در شرح پديده هايى مانند پايدارى اتم ها و هم در پيش بينى جزئيات كمى مانند طول موج و شدت نورى كه اتم ها در هنگام تحريك گسيل مى كنند. در مكانيك كلاسيك نيوتنى، حالت يك سيستم در يك زمان خاص كاملاً با داشتن مكان و تكانه هر يك از اجزاى سازنده آن، مشخص مى شود. در نظريه مكانيك كلاسيك، معادلات حركت مى توانند تغيير حالت سيستم را مشخص كنند. لااقل در مورد سيستم منزوى ساده حل اين معادلات حالت سيستم را در همه زمان هاى بعدى مشخص مى كنند. با توجه به حالت اوليه و نيروهاى عمل كننده بر آن، مكانيك كلاسيك نظريه موجبيتى است. رفتار زمان هاى آينده سيستم منحصراً به وسيله حالت فعلى تعيين مى شود. در اين حالت يك مشاهده ايده آل حالت سيستم نه تنها موقعيت و تكانه دقيق هر يك از اجزاى سازنده آن را در يك زمان خاص تعيين مى كند بلكه پيش بينى حالت آينده دقيق آن را نيز ممكن مى سازد. اگرچه مكانيك كوانتوم از همان كميت هاى ديناميكى استفاده مى كند با اين حال براى سيستمى كه در مورد آن اعمال مى شود (مانند الكترون) حالتى را كه در آن همه كميت ها مقدار دقيقى داشته باشند مشخص نمى كند. در عوض حالت يك سيستم منزوى به وسيله يك مفهوم رياضى انتزاعى نشان داده مى شود. به طور نمونه يك تابع موج يا به طور كلى تر يك بردار حالت (بردارى كه از يك nتايى تشكيل شده است كه تعدادى ورودى و تعدادى خروجى دارد). اين بردار فقط نشان مى دهد كه يك اندازه گيرى از هر كميت ديناميكى سيستم با چه احتمالى، مقدارى مشخص را پيدا مى كند و هيچ يك از اين احتمالات نمى تواند معادل با يك يا صفر باشد. به علاوه هيچ تلاشى براى تعيين حالت اوليه سيستم از طريق اندازه گيرى كميت هاى ديناميكى نمى تواند اطلاعاتى بيش از آنچه يك بردار حالت به ما مى دهد فراهم كند. به طور كلى هيچ اندازه گيرى يا حتى تعيين نظرى حالت فعلى سيستم نمى تواند در چارچوب نظرى مقاديرى را كه در اندازه گيرى هاى يك كميت دلخواه ديناميك در زمان هاى بعدى مشاهد مى شوند، تعيين كند.

در اين معنا، نظريه مكانيك كوانتوم «غيرموجبيت گرايانه» است. مكانيك كوانتوم در دهه 1920 بحث هاى داغى را ميان فيزيكدانان ايجاد كرد كه در نهايت به «تفسير كپنهاگى» انجاميد. تفسير كپنهاگى به صورت كلى بيان مى كند كه كامل ترين توصيف يك سيستم در يك زمان معين تنها از نظر احتمالاتى پيش بينى رفتار آتى آن را ممكن مى سازد. اين تفسير كپنهاگى اشاره بر اين دارد كه جهان غيرموجبيتى است. آيا اين سخن به معناى نفى عليت است؟ عليت واژه مبهمى است. اگر عليت به اين معناست كه پديده هاى تكرارپذير قوانين طبيعى را تاييد مى كنند پس مكانيك كوانتوم نفى عليت نيست حتى اگر اين نظريه دلالت بر اين داشته باشد كه جهان نهايتاً غيرموجبيتى است. اگر عليت معادل با موجبيت (نظريه اى موجبيت گرايانه است كه آگاهى معين درباره رويدادهايى معين در زمان و مكان خاصى بدهد) است، پس عليت در چنين جهانى ناتوان است. اما آيا عليت مى تواند در يك جهان غيرموجبيتى وجود داشته باشد؟ اين سئوال و سئوالاتى مشابه بحث هاى دقيق فلسفى را ايجاد كرده است كه تا به امروز محل نزاع فيلسوفان است.

فلسفه علم _ نيكلاس كاپالدى. ترجمه على حقى. 1377.


منبع :[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

[Mohammad Hosseyn]

مقدمه

علومي كه از يونان باستان توسط انديشمندان اسلامي محافظت و تكميل شد، از قرون يازدهم ميلادي به بعد به اروپا منتقل شد، بيشتر شامل رياضي و فلسفه ي طبيعي بود. فلسفه ي طبيعي توسط كوپرنيك، برونو، كپلر و گاليله به چالش كشيده شد و از آن ميان فيزيك نيوتني بيرون آمد. چون كليسا خود را مدافع فلسفه طبيعي يونان مي دانست و كنكاش در آن با خطرات زيادي همراه بود، انديشمندان كنجكاو بيشتر به رياضيات مي پرداختند، زيرا كليسا نسبت به آن حساسيت نشان نمي داد. بنابراين رياضيات نسبت به فيزيك از پيشرفت بيشتري برخوردار بود. يكي از شاخه هاي مهم رياضيات هندسه بود كه آن هم در هندسه ي اقليدسي خلاصه مي شد.

در هندسه ي اقليدسي يكسري مفاهيم اوليه نظير خط و نقطه تعريف شده بود و پنچ اصل را به عنوان بديهيات پذيرفته بودند و ساير قضايا را با استفاده از اين اصول استنتاج مي كردند. اما اصل پنجم چندان بديهي به نظر نمي رسيد. بنابر اصل پنجم اقليدس از يك نقطه خارج از يك خط، يك خط و تنها يك خط مي توان موازي با خط مفروض رسم كرد. برخي از رياضيدانان مدعي بودند كه اين اصل را مي توان به عنوان يك قضيه ثابت كرد. در اين راه بسياري از رياضيدانان تلاش زيادي كردند و نتيجه نگرفتند. خيام ضمن جستجوي راهي براي اثبات "اصل توازي" مبتكر مفهوم عميقي در هندسه شد. در تلاش براي اثبات اين اصل، خيام گزاره هايي را بيان كرد كه كاملا مطابق گزاره هايي بود كه چند قرن بعد توسط واليس و ساكري رياضيدانان اروپايي بيان شد و راه را براي ظهور هندسه هاي نااقليدسي در قرن نوزدهم هموار كرد. سرانجام و پس از دو هزار سال اصولي متفاوت با آن بيان كردند و هندسه هاي نااقليدسي شكل گرفت. بدين ترتيب علاوه بر فلسفه ي طبيعي رياضيات نيز از انحصار يوناني خارج و در مسيري جديد قرار گرفت و آزاد انديشي در رياضيات آغاز گرديد.

1-5 اصطلاحات بنيادي رياضيات

طي قرنهاي متمادي رياضيدانان اشياء و موضوع هاي مورد مطلعه ي خود از قبيل نقطه و خط و عدد را همچون كميت هايي در نظر مي گرفتند كه در نفس خويش وجود دارند. اين موجودات همواره همه ي كوششهاي را كه براي تعريف و توصيف شايسته ي آنان انجام مي شد را با شكست مواجه مي ساختند. بتدريج اين نكته بر رياضيدانان قرن نوزدهم آشكار گرديد كه تعيين مفهوم اين موجودات نمي تواند در داخل رياضيات معنايي داشته باشد. حتي اگر اصولاً داراي معنايي باشند.

بنابراين، اينكه اعداد، نقطه و خط در واقع چه هستند در علوم رياضي نه قابل بحث است و نه احتياجي به اين بحث هست. يك وقت براتراند راسل گفته بود كه رياضيات موضوعي است كه در آن نه مي دانيم از چه سخن مي گوييم و نه مي دانيم آنچه كه مي گوييم درست است.

دليل آن اين است كه برخي از اصطلاحات اوليه نظير نقطه، خط و صفحه تعريف نشده اند و ممكن است به جاي آنها اصطلاحات ديگري بگذاريم بي آنكه در درستي نتايج تاثيري داشته باشد. مثلاً مي توانيم به جاي آنكه بگوييم دو نقطه فقط يك خط را مشخص مي كند، مي توانيم بگوييم دو آلفا يك بتا را مشخص مي كند. با وجود تغييري كه در اصطلاحات داديم، باز هم اثبات همه ي قضاياي ما معتبر خواهد ماند، زيرا كه دليل هاي درست به شكل نمودار بسته نيستند، بلكه فقط به اصول موضوع كه وضع شده اند و قواعد منطق بستگي دارند.

بنابراين، رياضيات تمريني است كاملاً صوري براي استخراج برخي نتايج از بعضي مقدمات صوري. رياضيات احكامي مي سازند به صورت هرگاه چنين باشد، آنگاه چنان خواهد شد و اساساً در آن صحبتي از معني فرضها يا راست بودن آنها نيست. اين ديدگاه (صوريگرايي) با عقيده ي كهن تري كه رياضيات را حقيقت محض مي پنداشت و كشف هندسه هاي نااقليدسي بناي آن را درهم ريخت، جدايي اساسي دارد. اين كشف اثر آزادي بخشي بر رياضيدانان داشت.

2-5 اشكالات وارد بر هندسه اقليدسي

هندسه ي اقليدسي بر اساس پنچ اصل موضوع زير شكل گرفت:

اصل اول - از هر نقطه مي توان خط مستقيمي به هر نقطه ي ديگر كشيد.

اصل دوم - هر پاره خط مستقيم را مي توان روي همان خط به طور نامحدود امتداد داد.

اصل سوم - مي توان دايره اي با هر نقطه دلخواه به عنوان مركز آن و با شعاعي مساوي هر پاره خط رسم كرد.

اصل چهارم - همه ي زواياي قائمه با هم مساوي اند.

اصل پنجم - از يك نقطه خارج يك خط، يك خط و و تنها يك خط مي توان موازي با خط مفروض رسم كرد.

اصل پنجم اقليدس كه ايجاز ساير اصول را نداشت، به هيچوجه واجد صفت بديهي نبود. در واقع اين اصل بيشتر به يك قضيه شباهت داشت تا به يك اصل. بنابراين طبيعي بود كه لزوم واقعي آن به عنوان يك اصل مورد سئوال قرار گيرد. زيرا چنين تصور مي شد كه شايد بتوان آن را به عنوان يك قضيه نه اصل از ساير اصول استخراج كرد، يا حداقل به جاي آن مي توان معادل قابل قبول تري قرار داد.

در طول تاريخ رياضيدانان بسياري از جمله، خواجه نصيرالدين طوسي، جان واليس، لژاندر، فوركوش بويوئي و ... تلاش كردند اصل پنجم اقليدس را با استفاده از ساير اصول نتيجه بگيرنر و آن را به عنوان يك قضيه اثبات كنند. اما تمام تلاشها بي نتيجه بود و در اثبات دچار خطا مي شدند و به نوعي همين اصل را در اثباط خود به كار مي بردند. دلامبر اين وضع را افتضاح هندسه ناميد.

يانوش بويوئي يكي از رياضيدانان جواني بود كه در اين را تلاش مي كرد. پدر وي نيز رياضيداني بود كه سالها در اين اين مسير تلاش كرده بود .

و طي نامه اي به پسرش نوشت: تو ديگر نبايد براي گام نهادن در راه توازي ها تلاش كني، من پيچ و خم اين راه را از اول تا آخر مي شناسم. اين شب بي پايان همه روشنايي و شادماني زندگي مرا به كام نابودي فرو برده است، التماس مي كنم دانش موازيها را رها كني.

ولي يانوش جوان از اخطار پدير نهرسيد، زيرا كه انديشه ي كاملاً تازه اي را در سر مي پروراند. او فرض كرد نقيض اصل توازي اقليدس، حكم بي معني اي نيست. وي در سال 1823 پدرش را محرمانه در جريان كشف خود قرار داد و در سال 1831 اكتشافات خود را به صورت ضميمه در كتاب تنتامن پدرش منتشر كرد و نسخه اي از آن را براي گائوس فرستاد. بعد معلوم شد كه گائوس خود مستقلاً آن را كشف كرده است.

بعدها مشخص شد كه لباچفسكي در سال 1829 كشفيات خود را در باره هندسه نااقليدسي در بولتن كازان، دو سال قبل از بوئي منتشر كرده است. و بدين ترتيب كشف هندسه هاي نااقليدسي به نام بويوئي و لباچفسكي ثبت گرديد.

3-5 هندسه هاي نا اقليدسي

اساساً هندسه نااقليدسي چيست؟ هر هندسه اي غير از اقليدسي را نا اقليدسي مي نامند. از اين گونه هندسه ها تا به حال زياد شناخته شده است. اختلاف بين هندسه هاي نا اقليدسي و اقليدسي تنها در اصل توازي است. در هندسه اقليدسي به ازاي هر خط و هر نقطه نا واقع بر آن يك خط مي توان موازي با آن رسم كرد.

نقيض اين اصل را به دو صورت مي توان در نظر گرفت. تعداد خطوط موازي كه از يك نقطه نا واقع بر آن، مي توان رسم كرد، بيش از يكي است. و يا اصلاً خطوط موازي وجود ندارند. با توجه به اين دو نقيض، هندسه هاي نا اقليدسي را مي توان به دو گروه تقسيم كرد.

يك - هندسه هاي هذلولوي

هندسه هاي هذلولوي توسط بويوئي و لباچفسكي بطور مستقل و همزمان كشف گرديد.

اصل توازي هندسه هذلولوي - از يك خط و يك نقطه ي نا واقع بر آن دست كم دو خط موازي با خط مفروض مي توان رسم كرد.

دو - هندسه هاي بيضوي

در سال 1854 فريدريش برنهارد ريمان نشان داد كه اگر نامتناهي بودن خط مستقيم كنار گذاشته شود و صرفاً بي كرانگي آن مورد پذيرش واقع شود، آنگاه با چند جرح و تعديل جزئي اصول موضوعه ديگر، هندسه سازگار نااقليدسي ديگري را مي توان به دست آورد. پس از اين تغييرات اصل توازي هندسه بيضوي بصورت زير ارائه گرديد.

اصل توازي هندسه بيضوي - از يك نقطه ناواقع بر يك خط نمي توان خطي به موازات خط مفروض رسم كرد.

يعني در هندسه بيضوي، خطوط موازي وجود ندارد. با تجسم سطح يك كره مي توان سطحي شبيه سطح بيضوي در نظر گرفت. اين سطح كروي را مشابه يك صفحه در نظر مي گيرند. در اينجا خطوط با دايره هاي عظميه كره نمايش داده مي شوند. بنابراين خط ژئودزيك يا مساحتي در هندسه بيضوي بخشي از يك دايره عظيمه است.

در هندسه بيضوي مجموع زواياي يك مثلث بيشتر از 180 درجه است. در هندسه بيضوي با حركت از يك نقطه و پيمودن يك خط مستقيم در آن صفحه، مي توان به نقطه ي اول باز گشت. همچنين مي توان ديد كه در هندسه بيضوي نسبت محيط يك دايره به قطر آن همواره كمتر از عدد پي است.

4-5 انحناي سطح يا انحناي گائوسي

اگر خط را راست فرض كنيم نه خميده، چنانچه ناگزير باشيم يك انحناي عددي k به خطي نسبت دهيم براي خط راست خواهيم داشت k=o انحناي يك دايره به شعاع r برابر است با k=1/r.

تعريف مي كنند. همچنين منحني هموار، منحني اي است كه مماس بر هر نقطه اش به بطور پيوسته تغيير كند. به عبارت ديگر منحني هموار يعني در تمام نقاطش مشتق پذير باشد.

براي به دست آوردن انحناي يك منحني در يك نقطه، دايره بوسان آنرا در آن نقطه رسم كرده، انحناي منحني در آن نقطه برابر با انحناي دايره ي بوسان در آن نقطه است. دايره بوسان در يك نقطه از منحني، دايره اي است كه در آن نقطه با منحني بيشترين تماس را دارد. توجه شود كه براي خط راست شعاع دايره بوسان آن در هر نقطه واقع بر آن بينهايت است.

براي تعيين انحناي يك سطح در يك نقطه، دو خط متقاطع مساحتي در دو جهت اصلي در آن نقطه انتخاب كرده و انحناي اين دو خط را در آن نقاط تعيين مي كنيم. فرض كنيم انحناي اين دو خط

k1=1/R1 and k2=1/R2

باشند. آنگاه انحناي سطح در آن نقطه برابر است با حاصلضرب اين دو انحنا، يعني :

k=1/R1R2

انحناي صفحه ي اقليدسي صفر است. همچنين انحناي استوانه صفر است:

k=o

براي سطح هذلولوي همواره انحناي سطح منفي است :

k

براي سطح بيضوي همواره انحنا مثبت است :

k>o

در جدول زير هر سه هندسه ها با يكديگر مقايسه شده اند:

نوع هندسه تعداد خطوط موازي مجموع زواياي مثللث نسبت محيط به قطر دايره اندازه انحنا
اقليدسي يك 180 عدد پي صفر
هذلولوي بينهايت < 180 > عدد پي منفي
بيضوي صفر > 180 < عدد پي مثبت




4-6 مفهوم و درك شهودي انحناي فضا

سئوال اساسي اين است كه كدام يك از اين هندسه هاي اقليدسي يا نا اقليدسي درست است؟

پاسخ صريح و روشن اين است كه بايد انحناي يك سطح را تعيين كنيم تا مشخص شود كدام يك درست است. بهترين دانشي كا مي تواند در شناخت نوع هندسه ي يك سطح مورد استفاده و استناد قرار گيرد، فيزيك است. يك صفحه ي كاغذ برداريد و در روي آن دو خط متقاطع رسم كنيد. سپس انحناي اين خطوط را در آن نقطه تعيين كرده و با توجه به تعريف انحناي سطح حاصلضرب آن را به دست مي آوريم. اگر مقدار انحنا برابر صفر شد، صفحه اقليدسي است، اگر منفي شد مي گوييم صفحه هذلولوي است و در صورتي كه مثبت شود، ادعا مي كنيم كه صفحه بيضوي است .

در كارهاي معمولي مهندسي نظير ايجاد ساختمان يا ساختن يك سد بر روي رودخانه، انحناي سطح مورد نظر برابر صفر است، به همين دليل در طول تلريخ مهندسين همواره از هندسه اقليدسي استفاده كرده اند و با هيچگونه مشكلي هم مواجه نشدند. يا براي نقشه برداري از سطح يك كشور اصول هندسه ي اقليدسي را بكار مي برند و فراز و نشيب نقاط مختلف آن را مشخص مي كنند. در اين محاسبات ما مي توانيم از خطكش هايي كه در آزمايشگاه يا كارخانه ها ساخته مي شود، استفاده كنيم. حال سئوال اين است كه اگر خطكش مورد استفاده ي ما تحت تاثير شرايط محيطي قرار بگيرد چه بايد كرد؟ اما مي دانيم از هر ماده اي كه براي ساختن خطكش استفاده كنيم، شرايط فيزيكي محيط بر روي آن اثر مي گذارد. البته با توجه با تاثير محيط بر روي خطكش ما تلاش مي كنيم از بهترين ماده ي ممكن استفاده كنيم. بهمين دليل چوب از لاستيك بهتر است و آهن بهتر از چوب است.

اما براي مصافتهاي دور نظير فواصل نجومي از چه خطكشي (متري) مي توانيم استفاده كنيم؟ طبيعي است كه در اينجا هيچ خطكشي وجود ندارد كه بتوانيم با استفاده از آن فاصله ي بين زمين و ماه يا ستارگان را اندازه بگيريم. بنابراين بايد به ساير امكاناتي توجه كنيم كه در عمل قابل استفاده است. اما در اينجا چه امكاناتي داريم؟ بهترين ابزار شناخته شده امواج الكترومغناطيسي است. اگر مسير نور در فضا خط مستقيم باشد، در اينصورت با جرت مي توانيم ادعا كنيم كه فضا اقليدسي است. براي پي بردن به نوع انحناي فضا بايد مسير پرتو نوري را مورد بررسي قرار دهيم .

اما تجربه نشان مي دهد كه مسير نور هنگام عبور از كنار ماده يعني زماني كه از يك ميدان گرانشي عبور مي كند، خط مستقيم نيست، بلكه منحني است. بنابراين فضاي اطراف اجسام اقليدسي نيست. به عبارت ديگر ساختار هندسي فضا نااقليدسي است.


منبع :[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

[Mohammad Hosseyn]

تابش جسم سياه
هر جسم جامدي كسر يعني از تابش فرودي بر سطح خود را درمي‌آشامد، بقيه اين تابش بازتاب مي‌يابد. يك جسم سياه ايده‌آل به صورت ماده‌اي كه تمامي تابش فرودي را ، بدون هيچ بازتابس درمي‌آشامد، تعريف مي‌شود.

از ديدگاه نظريه كوانتومي ، جسم سياه عبارت است از ماده‌اي كه تعداد بيشماري تراز انرژي كوانتيده (در گستره وسيعي از اختلاف انرژيها) است. بطوري كه هر نوتروني كه با بسامدي بر آن فرود آيد در آشاميده مي‌شود. از آنجا كه انرژي درآشاميده بوسيله يك ماده دماي آن را افزايش مي‌دهد، اگر هيچ انرژي گسيل نشود، يك درآشام كامل يا جسم سياه ، گسيل كننده كامل نيز هست.

اطلاعات اوليه

تمام اجسام در دماي متناهي ، امواج الكترومغناطيسي تابش مي‌‌كنند. طيفهاي تابشي ناشي از گازهاي اتمي ، كه در آنها اتمها بسيار از هم دور و فقط بطور ضعيف به هم بر هم كنش مي‌كنند، شامل فركانس‌ها يا طول موجهاي گسسته هستند. طيف مولكولها، كه علاوه بر گذارهاي الكتروني ، با سمعهاي ناشي از گذارها دوراني و ارتعاشي همراه هستند، نيز شامل خطوط گسسته‌اند.

يك جسم جامد ، از لحاظ تابش يا درآشامي از اين هم پيچيده‌تر است، و از بعضي لحاظ مي‌توان آن را به عنوان يك مولكول بسيار بزرگ كه تعداد درجات آزادي آن متناظر افزايش يافته است، در نظر گرفت. تابش گسيل شده توسط جامد ، با تابش تمام فركانس‌ها يا طول موج‌ها، شامل يك طيف پيوسته است. بر اين اساس به صورت ايده‌آل ماده‌اي تعريف مي‌شود كه مي‌تواند تمام فركانس‌هاي طيف الكترومغناطيسي را جذب كند. همين جسم اگر چنانچه گرم شود، بايد بتواند تمام فركانس‌هاي طيف الكترومغناطيسي را تابش كند.

جسم سياه تقريبي

كاواكي كه حفره بسيار كوچكي در روي آن تعبيه شده است، تقريب بسيار خوبي از جسم سياه است. هر تابشي مه بر اين حفره بتابد، از طريق آن وارد كاواك مي‌شود و احتمال بسيار كمي وجود دارد كه بلافاصله مجددا باز تابيده شود. در عوض بازتابش، اين تابش يا درآشاميده مي‌شود يا بطور مكرر در ديواره‌هاي داخلي جسم سياه بازتاب مي‌يابد. در نتيجه عملا تمامي تابش كه از طريق اين حفره وارد كاواك مي‌شود، در اين ظرف درآشاميده مي‌شود.

حال اگر كاواك مورد نظر را تا دماي مفروض T حرارت دهيم، ديواره‌هاي دروني آن، با آهنگ يكسان فوتونها را گسيل مي‌كنند و درمي‌آشامند. تحت اين شرايط مي‌توان گفت كه تابش الكترومغناطيسي با ديواره‌هاي داخلي در تعادل گرمايي است. كيرشهف نشان داد كه طبق قانون دوم ترموديناميك تابش داخل كاواك در هر طول موجي بايد همسانگرد (يعني ، شار تابشي مستقل از راستا باشد)، همگن (شار تابشي در تمام نقاط فضا يكسان باشد) بوده و نيز در تمام كاواك‌هايي كه دمايشان برابر است يكسان باشد.

خواص عمومي تابش جسم سياه

· انرژي كه در بازه كوچك فركانسي dv

· بين فركانس‌هاي v

· و v+dv

· گسيل مي‌شود، در دماي ثابت نخست با فركانس افزايش پيدا مي‌كند، سپس به يك تعداد ماكزيمم مي‌رسد، و سرانجام در فركانس‌هاي باز هم بالاتر كاهش مي‌يابد.

· انرژي تابشي به ازاي هر فركانس با دما افزايش پيدا مي‌كند، در نتيجه ، انرژي كل تابشي ، با دما افزايش مي‌يابد. قبل از پيدايش نظريه پلانك در مورد جسم سياه ، معلوم شد كه انرژي تابشي با توان چهارم دما تغيير مي‌كند، كه اين بيان به قانون استيفان بولتزمن معروف است.

· با افزايش دماي جسم تابش كننده كسر بيشتري از تابش گسيل شده توسط مولفه‌هاي فركانس بالاتر حمل مي‌شود.

· طيف تابش جسم سياه مستقل از ماده‌اي است كه تابش كننده از آن ساخته شده است.

توجيه خواص جسم سياه با استفاده از نظريه كلاسيك

تمام كوششها براي به دست آوردن منحني‌هاي مشاهده شده تجربي در مورد تابش جسم سياه ، با شكست مواجه شد. از جمله اين كوشش‌ها مي‌توان به قانون وين استفاده كرد. وي با استفاده از مدلي كه جز براي تاريخ دانها، براي ديگران جالب نبود، شكل خاصي را براي انرژي تابشي يا گسيل شده بر حسب دما ارائه داد. قانون وين با وجود اين كه با مفاهيم كلي فيزيك كلاسيك سازگاري نداشت، توانست در فركانس‌هاي بالا نتايج تجربي را به خوبي تفسير كند. اما در فركانس‌هاي پايين با مشكل مواجه مي‌شد.

كار ديگري كه در اين زمينه انجام شد، قانون ريلي - جينز بود. ريلي قانون خود را از دو نتيجه كلاسيكي قانون تقسيم مساوي انرژي و محاسبه تعداد مدهاي تابش الكترومغناطيسي محبوس در داخل كاواك بدست آورد. قانون ريلي - جينز نيز در فركانس بالا كه در آن فرمول وين صادق است با نتايج تجربي وفق نمي‌دهد اما در فركانس‌هاي پايين مي‌توانست منحني‌ها را توجيه كند. بطور كلي ريلي – جينز نمي‌تواند درست باشد، چون اين قانون چگالي انرژي كل را بينهايت پيشگويي مي‌كند.

توجيه موافق با آزمايش تابش جسم سياه

در سال 1900 ماكس پلانك با تلفيق ماهرانه قوانين وين در فركانس‌هاي بالا و ريلي - جينز در فركانس‌هاي پايين ، رابطه‌اي را ارائه داد كه مي‌توانست در تمام فركانس‌ها با نتايج تجربي در توافق باشد. حسن رابطه پلانك در اين است كه هرگاه فركانس به سمت صفر ميل كند، اين قانون به قانون ريلي - جينز تبديل مي‌شود. همچنين در صورتي كه فركانس بزرگتر باشد، قانون وين نتيجه مي‌شود.


منبع :daneshnameh.roshd.ir

[Mohammad Hosseyn]

باريكه الكتروني
همچنانكه بشر عميق و عميق تر به مطالعه خواص مواد اطراف خود مي پردازد با تعداد بيشتري از مظاهر نيروهاي الكتريكي مواجه مي شود انرژي الكتريكي براي بشر روشهاي گوناگون و دقيقي در حل مسائل مختلف علم و انقلاب تكنولوژيك معاصر به ارمغان آورد.

ساختمان اتم:

هر اتم به صورت سيستم يكي از بارهاي الكتريكي ظاهر مي شود. هسته داراي بار مثبت و الكترون هاي در حال چرخش در اطراف آن داراي بار منفي مي باشد. چون تمركز جرم اتم در هسته اش مي باشد. چنين به نظر مي رسد كه تقريبا تمامي وجود ماده با بار مثبت توام است كه به مقدار زيادي ، خواص دنياي اطراف ما را تعيين مي كند.

اختلاف بين مواد شيميايي مثلا اكسيژن و آهن فقط به واسطه اين واقعيت است كه هسته اتمي اكسيژن محتوي 8 بار مثبت و آهن محتوي 26 بار مثبت بوده و لايه هاي هر اتم داراي همان تعداد الكترون مي باشد بيشتر واكنشهاي شيميايي در طبيعت نتيجه عكس العمل بين الكترونهاي خارجي است كه بطور نسبي بيشترين فاصله را از هسته دارا مي باشند.

براي مدتها تصور مي شد كه الكترون ساده ترين و كوچكترين ذره در جهان است. الكترون هاي تمامي مواد كاملا يكسان و مشابه هم مي باشند. چه در آب يا چوب يا آهن تحت هيچ شرايطي ممكن نيست كه بار الكتريكي مثبت يا منفي كوچكتر از بار مطلق يك الكترون وجود داشته باشد.

قوانين حاكم بر حركت الكترون:

- در طي مطالعات زياد معلوم شده كه قوانين حركتي اثبات شده براي مواد بزرگ را نمي تواند بطور كامل براي الكترونهاي داخل اتم به كار رود. در اجسامي كه يكصد ميليونيم سانتي متر بعد دارند به كلي قوانين متفاوتي مطرح مي شود. در مقايسه با منظومه شمسي يا هر سيستم مكانيكي عظيم الجثه اي كه مي تواند با توجه به سرعت اوليه اش در هر مسيري حركت كند.

- الكترون ها در اتم مجبورند كه فقط در طول مدارهايي حركت كنند كه مربوط به مقادير معين انرژي و همان مغناطيسي آنها مي شود. به طوري كه الكترون نمي تواند مقادير ديگري انرژي را جز مقادير فوق الذكر داشته باشد. طبيعت منفرد و غير متوالي مكان الكترون ها در مدارها يا به طور دقيق تر وجود مقادير دقيقاً معين از انرژي در اتم يكي از خواص اساسي تئوري مكانيك كوانتومي است.

- بر طبق تئوري كوانتومي انتقال يك الكترون از يك مدار به مدار ديگر يعني از يك حالت انرژي به حالت ديگري از انرژي در اتم با جذب يا پخش يك بار انرژي دقيقا معين همراه است. اگر يك حالت معين انرژي بوسيله يك الكترون اشغال شود، الكترون ديگر نمي تواند آن را اشغال نمايد و يك اتم نمي تواند دو الكترون با حالت انرژي يكسان داشته باشد.

- از تمام حالات ممكني كه يك الكترون مي تواند در يك اتم داشته باشد در اولين حالت آن الكترون كمترين مقدار انرژي را داشته در نتيجه به شدت جذب هسته شده و در داخلي ترين مدار الكتروني نزديك به هسته متمركز مي گردد. بنابر اين ، همه الكترونها نمي توانند در يك سطح انرژي متمركز شوند و هر الكترون بعدي سطح انرژي بيشتري را اشغال كرده و بقيه سطوح غيراشغال شده باقي مي مانند. اين قانون كه نشان دهنده پخش الكترون در تمام عناصر به ترتيب افزايش انرژي مي باشد، حالت كوانتومي نام دارد.

- خواص شيميايي يك اتم بستگي به مقدار و ترتيب الكترون ها در مدار الكتروني دارد.

مدار الكتروني عناصر در جدول تناوبي:

- هر دوره تناوب از جدول تناوبي مطابق با شباهتهاي موجود در خواص شيميايي اتمها ساخته شده است. بنابر اين ، خواص شيمايي مثلا تناوب دوم ، نزديك به خواص شيميايي تناوب اول است.

- ترتيب الكترون ها در اتم ليتيوم شبيه اتم سديم است (با سطوح انرژي متفاوت تناوب بعدي). شكل الكتروني مشابهي را براي اتم پتاسيم داريم. در مورد اتمهاي روبيديوم و سزيوم همين شباهت وجود دارد. تمامي اين عناصر متعلق به اولين گروه از جدول تناوبي يعني گروه فلزات قليايي مي باشد.

- براي جداكردن خارجي ترين الكترون ها در اتمي مثلا ليتيوم لازم است كه انرژيي معادل 5.39 الكترون ولت مصرف شود. براي دو الكتروني كه به هسته نزديك تر مي باشند، چون با قدرت بيشتري به وسيله هسته نگهداري مي شوند انرژي اتصال آنها با هسته به ترتيب برابر 75.6ev و 122.4ev مي باشد.

- جريان مستقيمي از الكترون ها (مستقل از نوع اتمهايشان) در يك هادي يا نيمه هادي جريان الكتريسته خوانده مي شود.

انتقالات مجاز الكتروني بين ترازي:

- زماني كه يك اتم از خارج انرژي دريافت مي كند اين انرژي در بسته هاي دقيقا معين كوانتا جذب اتم مي گردد و الكترون ها به مدارهاي دورتر از هسته به سطوح انرژي بالاتر جابه جا مي شوند و جذب بيشتر كوانتاي انرژي به وسيله اتم باعث انتقال بيشتر الكترون از هسته مي گردد. اين حالت كه اتم به صورت تحريك شده در آمده نمي تواند براي مدت طولاني دوام بياورد و با برگشتن الكترون به حالت قبلي اتم نيز به حالت عادي خود بر مي گردد.

- قسمت زيادي از انرژي الكترون تحريك شده به صورت كوانتايي از اشعه الكترومغناطيس پخش مي شود زماني كه اين انتقال الكتروني در خارجي ترين لايه ها انجام گيرد كه انرژي اتصال الكترون به هسته كمترين مقدار است، كوانتاياشعه مادون قرمز ، نورمرئي يا اشعه ماوراي بنفش پخش مي گردد.

- در زماني كه الكترون ها به اربيتالهاي نزديك هسته منتقل شوند (براي مثال پرش به يك يا چند مدار) كوانتاي پر انرژي تري از تشعشعات الكترومغناطيسي «اشعه ايكس محتوي انرژي چند برابر بيشتر از تابش مادون قرمز و ماوراي بنفش) منتشر مي شود.


منبع : دانشنامه رشد

[behnam karami]

من که این مقاله رو خوندم چیزی نفهمیدم . حالا ببینید شما میتونید بفهمید
متن زير ترجمه مقاله‌اي است از پروفسور هاوكينگ :
پس از سال 1985 كم كم مشخص شد كه تئورى تار (ريسمان) تصوير كاملى نيست. اول آن كه مشخص شد كه تارها فقط يك عضو از دسته وسيعى از موضوعاتى هستند كه مى‌توان آنها را به بيش از يك بعد گسترش داد. پال تونسند كه همانند من يكى از اعضاى بخش رياضى كاربردى و فيزيك نظرى در كمبريج است و بسيارى از پژوهش‌هاى بنيادى اين حوزه را انجام داده است، نام پ-برين را براى آنها برگزيده است. هر پ-برين در جهت داراى طول است. بنابراين يك برين با تار است و برين با يك سطح يا غشا و به همين ترتيب تا آخر. به نظر مى‌رسد كه هيچ دليلى وجود ندارد كه تارهاى با را بر ساير مقدارهاى ممكن ترجيح دهيم. در عوض بايد اصل موكراسى را بپذيريم: تمام تارها به طور برابر ايجاد شده‌اند.
تمام تارها را مى‌توان به عنوان راه حل‌هايى براى معادلات نظريه‌هاى ابرگرانش در 10 يا 11 بعد در نظر گرفت. هر چند كه ابعاد 10 گانه يا 11 گانه با فضا زمانى كه درك مى‌كنيم، چندان شباهتى ندارد؛ اما در توجيه اين نكته گفته مى‌شود كه 6 يا 7 بعد ديگر چنان پيچ خورده و كوچك شده‌اند كه متوجه وجود آنها نمى‌شويم و فقط 3 بعد باقيمانده را كه بزرگ و تقريباً مسطح هستند، درك مى‌كنيم.
لازم است يادآور شوم كه شخصاً از پذيرفتن ابعاد بالاتر چندان خرسند نبوده‌ام. اما از آنجا كه اثبات‌گرا هستم، پرسش «آيا ابعاد بالاتر واقعاً وجود دارند؟» بى‌معنى است. فقط مى‌توان پرسيد آيا مدل‌هاى رياضياتى با ابعاد بالاتر توصيف مناسبى از جهان ارائه مى‌دهد يا خير. ما تاكنون مشاهداتى نداشتيم كه براى تفسير آنها به وجود ابعاد بالاتر نيازى باشد. با اين همه اين احتمال وجود دارد كه اين ابعاد را در برخورد دهنده بزرگ هادرون كه در ژنو قرار دارد، مشاهده كنيم. اما آنچه كه بسيارى از افراد و از جمله مرا متقاعد ساخته است كه مدل‌هاى با ابعاد بالاتر را جدى تلقى كنند، آن است كه شبكه‌اى از ارتباط‌هاى غيرمنتظره كه دوگانگى ناميده مى‌شود، در اين مدل‌ها وجود دارد. اين دوگانگى‌ها نشان مى‌دهد كه مدل‌ها اصولاً معادل يكديگرند، به عبارت ديگر اين مدل‌ها جنبه‌هاى مختلف يك نظريه بنيادى هستند، كه نظريه ام-تئوري نام گرفته است.
اگر وجود اين شبكه از دو گانگى‌ها را نشانه‌اى از حركت در مسير صحيح ندانيم، تقريباً مثل آن است كه فكر كنيم خداوند فسيل ها را در صخره‌ها قرار داده است تا داروين در مورد تكامل حيات گمراه شود. اين دوگانگى‌ها نشان مى‌دهد كه 5 نظريه ابرتار مبانى فيزيكى يكسانى را بيان مى‌كند و از لحاظ فيزيكى معادل ابرگرانش است. نمى‌توان گفت كه ابر تارها بنيادى‌تر از گرانش است يا برعكس، ابر گرانش بنيادى‌تر از ابرتار. بلكه اين نظريه‌ها بيان‌هاى متفاوتى از يك نظريه بنيادى است كه هركدام از آنها براى محاسبه در موقعيت‌هاى مختلف مفيد واقع مى‌شوند. نظريه‌هاى تار براى محاسبه حوادثى كه هنگام برخورد چند ذره با انرژى بالا و تفرق آنها روى مى‌دهد، مناسب است زيرا فاقد بى‌نهايت‌ها است. با اين همه اين نظريه براى توصيف چگونگى تابدار شدن جهان به وسيله انرژى تعداد زيادى ذره يا تشكيل حالت محدود مثل سياهچاله فايده چندانى ندارد. براى چنين وضعيت‌هايى به ابر گرانش نياز است كه اصولاً از نظريه فضا زمان خميده اينشتين همراه با بعضى موضوع‌هاى ديگر تشكيل شده است. اين تصويرى از عمده مطالبى است كه پس از اين در مورد آنها صحبت خواهم كرد.
مناسب است براى تشريح اينكه چگونه تئورى كوآنتوم به زمان و فضا شكل مى‌دهد، ايده زمان موهومى را بيان كنيم. شايد به نظر برسد زمان موهومى برگرفته از داستان‌هاى علمى تخيلى باشد، اما زمان موهومى در رياضيات مفهومى كاملاً تعريف شده است: زمان موهومى زمانى است كه با اعداد موهومى سنجش مى‌شود. مى‌توان اعداد حقيقى معمولى همانند 1، 2، 5/3- و غيره را به صورت مكانشان روى خطى كه از چپ به راست امتداد دارد در نظر گرفت: صفر در وسط خط، اعداد حقيقى مثبت در سمت راست و اعداد منفى حقيقى در سمت چپ قرار دارند.
اعداد موهومى را مى‌توان به صورت مكانشان روى خط عمود در نظر گرفت: صفر باز هم در وسط خط قرار دارد، اعداد موهومى مثبت رو به بالا و اعداد موهومى منفى رو به پايين ترسيم مى‌شود. بنابراين اعداد موهومى را مى‌توان به صورت نوع جديدى از اعداد، عمود بر اعداد حقيقى معمولى در نظر گرفت. از آنجايى كه اين اعداد ساختارى رياضياتى هستند لازم نيست كه به طور فيزيكى تحقق يابند، هيچكس نمى‌تواند به تعداد عدد موهومى پرتقال داشته باشد يا صاحب يك كارت اعتبارى با صورت حساب اعداد موهومى باشد.
ممكن است كسى فكر كند كه اين گفته‌ها به اين معنى است كه اعداد موهومى فقط يك بازى رياضى است كه با دنياى واقعى كارى ندارد. با اين همه از ديدگاه فلسفه اثبات‌گرا نمى‌توان تعيين كرد كه چه چيزى واقعى است. تنها كارى كه مى‌توانيم انجام دهيم اين است كه دريابيم كدام مدل‌هاى رياضى جهانى را كه در آن زندگى مى‌كنيم، توصيف مى‌كند. معلوم مى‌شود كه مدل رياضياتى شامل زمان موهومى نه تنها آثارى را كه پيش از اين مشاهده كرديم، پيش گويى مى‌كند، بلكه آثارى را پيش گويى مى‌كند كه تاكنون نتوانسته‌ايم اندازه گيرى كنيم، ولى به دلايل ديگر، آنها را باور داشتيم. پس چه چيز واقعى و چه چيز موهومى است؟ آيا اين دو فقط در ذهن ما متمايز از يكديگرند؟
نظريه نسبيت عام كلاسيك (يعنى غير كوآنتومى) اينشتين زمان واقعى را با سه بعد ديگر فضا ادغام مى كند تا فضا زمان چهار بعدى را به وجود آورد. اما جهت زمان واقعى با سه جهت ديگر زمان تفاوت داشت؛ خط جهانى يا تاريخ يك ناظر در زمان واقعى هميشه افزايش مى‌يابد (به عبارت ديگر زمان هميشه از گذشته به سوى آينده حركت مى‌كند.) ولى سه بعد ديگر فضا هم مى‌توانند كاهش يابند و هم افزايش به عبارت ديگر مى‌توان در فضا تغيير جهت داد اما نمى‌توان در خلاف جهت زمان حركت كرد.
از طرف ديگر، از آنجايى كه زمان موهومى عمود بر زمان واقعى است، همانند جهت فضايى چهارم رفتار مى‌كند و بنابراين زمان موهومى مى‌تواند شامل احتمال‌هايى بيش از مسير راه آهن زمان واقعى باشد كه داراى آغاز و پايان است يا روى يك مسير بسته حركت مى‌كند. با توجه به اين مفهوم موهومى است كه مى‌گوييم زمان داراى شكل است.
××××××××××××××××××××××××× ××××××××××××××××
اين هم يك متن يك خبر در اين باره :
آيا زمين در يك چاله فضا-زمان واقع شده است؟
به زودي جواب را به دست خواهيم آورد: آزمايش فيزيكي مشتركي بين سازمان فضايي آمريكا(ناسا) و دانشگاه استنفورد ، به نام "گرانش كاو B" اخيرا به نخستين نتايج رسيده است. اكنون اولين سال جمع‌آوري اطلاعات اين ماهواره در مدار زمين به پايان رسيده است. نتايج‌، كه تجزيه و تحليل آنها يك سال ديگر طول خواهد كشيد، شكل انحناي فضا-زمان را در نزديكي زمين مشخص خواهد كرد.
زمان و فضا –بر طبق نظريه نسبيت اينشتين –به يكديگر بافته شده اند و ساختار تار و پودي چهاربعدي به نام فضا-زمان را به وجود آورده اند.جرم قابل توجه زمين ، اين ساختار را به شكل يك گودي در مي آورد.مانند شخص سنگيني كه وسط يك تشك بادي نشسته باشد (هر چند كه چنين خميدگيهاي فضا-زمان را اغلب در محيط اطراف اجرام بسيار پر جرم تر و فشرده تري مانند سياهچاله ها، ستاره هاي نوتروني، و كوتوله هاي سفيد سراغ داريم اما اگر با دقت كافي محيط اطراف اجرام بسيار كم جرم تري مانند زمين را نيز بررسي كنيم خميدگي فضا-زمان ناشي از جرم زمين را مي توانيم بيابيم).
بر طبق نظريه نسبيت عام اينشتين ، حركت اجسام در ساختار تار و پودي فضا-زمان صورت مي گيرد. يعني جسم در حال حركت تابع شكل فضا-زماني است كه در آن واقع شده است. بر اساس اين نظريه، گرانش باعث تغيير شكل ساختار فضا-زمان مي شود و در نتيجه حركت جسم نيز بر اثر ميدان گرانشي تغيير مي كند. مي توان گفت كه به زبان اينشتين گرانش در اصل حركت اجسام در مسير خميدگي ساختار فضا-زمان در اطراف جسم پرجرم است. يعني وقتي زمين ر مداري به دور خورشيد در گردش است از ديد نسبيتي به دليل انحناي فضا-زمان اطراف خورشيد در اين مسير هدايت مي شود.
اگر زمين ثابت بود، ضرورتي براي انجام اين كاوش نبود، ولي از آنجا كه زمين به دور خود حركت دوراني دارد ، اين خميدگي نيز بايد همراه با زمين بچرخد.زمين با پيچ و تاب دادن ساختار فضا-زمان به دور خود به آرامي آن را به صورت يك ساختار چرخشي 4 بعدي در مي آورد.اين همان چيزي است كه ماهواره گرانش كاو يا Gp-b براي آزمايش آن به فضا فرستاده شده است.
اين آزمايش براساس فكر بسيار ساده اي انجام مي شود: يك ژيروسكوپ (گردش نما) در حال چرخش در مداري در نزديكي زمين قرار مي دهند ، در حالي كه محور چرخش آن به سمت يك ستاره بسيار دور -در نقش يك مرجع ثابت و بدون حركت- نشانه رفته است. بدون وجود نيروهاي خارجي، محور ژيروسكوپ بايد تا ابد به سمت همان ستاره ثابت بماند.ولي چون فضا-زمان در نزديكي زمين خميده است، جهت محور ژيروسكوپ به مرور زمان تغيير مي كند.با اندازه گيري بسيار دقيق تغييرات جهت محور ژيروسكوپ نسبت به ستاره، مي توان ميزان خميدگي فضا-زمان را در نزديكي زمين اندازه گرفت.
اما در عمل اين آزمايش بسيار دشوار است:
4 ژيروسكوپي كه در Gp-b كار گذاشته شده اند، كامل ترين كره هايي هستند كه تا به حال به دست بشر ساخته شده اند.اين كره ها كه هر كدام به اندازه يك توپ پينگ پونگ اند (به قطر حدود 4 سانتي متر)، از جنس سيليكون و كوارتز هستند. هيچ گاه اختلاف آنها با يك كره كامل بيش از 40 لايه اتمي نيست. اگر ژيروسكوپ ها كاملا كروي نبودند، محور چرخش آنها حتي بدون اثرات نسبيتي ‌، حركت مي كرد.
بر طبق محاسبات فضا-زمان انحنا پيدا كرده در نزديكي زمين باعث مي شود تا محور ژيروسكوپ در طول يك سال به اندازه ي 041/0 ثانيه قوس جابه جا شود. يك ثانيه قوس 3600/1 يك درجه است. براي اندازه گيري دقيق اين زاويه، Gp-b به دقت سنجش فوق العاده 0005/0 ثانيه قوس نياز دارد.اين عمل مانند آن است كه بخواهيم قطر يك ورق كاغذ را از فاصله‌ي 150 كيلومتري اندازه بگيريم.
محققان Gp-b فناوري هاي كاملا جديدي را براي اين اندازه گيري اختراع كرده اند. آنان ماهواره گرانش كاو را كاملا “بدون لرزش” ساخته اند تا در هنگام حركت ماهواره در لايه هاي بالايي جو به ژيروسكوپ ها لرزشي وارد نشود. آنها دريافتند كه چگونه از نفوذ ميدان مغناطيسي زمين به داخل فضاپيما جلوگيري كنند و همچنين دستگاهي را براي اندازه گيري چرخش ژيروسكوپ ، بدون تماس با آن، اختراع كردند.
فرانسيس اوريت ، استاد فيزيك دانشگاه استنفورد و محقق اصلي پروژه Gp-b مي گويد: “در جريان انجام آزمايش هيچ حادثه غافلگير كننده اي اتفاق نيفتاده است.” اكنون كه مرحله جمع آوري اطلاعات پايان يافته است ، او مي گويد : “دانشمندان Gp-b با اشتياق و علاقه بيشتري به كار خود ادامه مي دهند و كار سخت پيش روي خود را ناديده نمي گيرند.”
در مرحله بعدي آنها بايد اطلاعات گرفته شده را به طور دقيق و كامل بررسي كنند.اوريت توضيح مي دهد كه دانشمندان Gp-b اين كار را در سه مرحله انجام مي دهند: در مرحله اول آنان اطلاعات را به صورت روز به روز بررسي مي كنند تا بي نظمي هاي موجود در آنها را بيابند. سپس اطلاعات را به صورت ماه به ماه در مي آورند و در نهايت آنها را به صورت يك مجموعه كامل به دست آمده در طول يك سال، تحليل مي كنند. بدين ترتيب دانشمندان ايرادات موجود در اطلاعات را ، كه از طريق يك روش تجزيه و تحليل ساده نمي توان پيدا كرد، مي يابند.
نهايتا دانشمندان از سراسر دنيا نتايج را به دقت بررسي مي كنند.اوريت مي گويد: “بدين طريق به سخت ترين منتقدان، اجازه شركت در اين پروژه داده مي شود.” اگر Gp-b بتواند به طور دقيق چاله فضا-زماني را كه انتظار مي رود مشخص كند، بدين معني است كه بر اساس باور عمومي فيزيكدانان نظريه اينشتين حقيقت داشته است ولي اگر اين گونه نشود، چه اتفاقي رخ خواهد داد؟ شايد ايرادي در نظريه نسبيت عام اينشتين يافته شود. اختلاف كوچكي كه ظهور انقلابي بزرگ را در فيزيك عصر جديد اعلام خواهد كرد.

[مرتضی nvcd]

كوارك چيست ؟
كوارك چيست ؟ مدت زيادي اين طور تصور مي شد كه پروتونها و نو ترونها ذرات بنيادي هستند وبنابراين گمان مي رفت مثل تقسيم الكترون ديگرقابل تقسيم نبوده و داراي يك ساختار داخلي نيستند امروزه مي دانيم كه نو كلئونها يا به عبارت ديگر پروتونها و نو ترونها خود از ذرات كوچكتري ساخته شده اند كه كوارك ناميده مي شوند. تا به حال 6نوع كوارك متفاوت شناسايي شده اند با اين همه فقط دو نوع آنها در تشكيل مواد پايدار معمولي نقش مهمي دارند كه عبارت از كوارك u و كوارك D هستند U علامت اختصاري براي بالا (UP) و D علامت اختصاري براي پايين (down) مي باشد . اگر روابط ونسبتها در اتمها كه در مقايسه با كواركها بزرگ هستند مهم و چشمگير است اين روابط در كواركها ي كوچك مسلماً مهمتر هستند مثلا كواركها هيچ گاه به تنهايي نقشي را به عهده ندارند بلكه هميشه در گروههاي 2و 3تايي هستند ذراتي كه از 2كوارك تشكيل مي شوند مزون نام دارند ذراتي را كه از 3كوارك دارند بار يون مي نامند كواركها دركنار بار الكتريي اي كه دارند خاصيت مرموز ديگري نيز دارا مي باشند كه رنگ خوانده مي شود كوراكها از ين جهت به قرمز سبز و آبي طبقه بندي مي شود البته از اين طبقه بندي بايد رنگهاي حقيقي را تصور كرد بلكه منظور نوع با ر الكتريكي آنهاست . بنابراين ذرات آزاد معلق درطبيعت بايد هميشه داراي رنگ خنثي و به عبارت ديگر سفيد باشند به شرخ زير اين نتيجه حاصل ي شوديك كوارك قرمز يك كوارك سبر ويك كوارك آبي يك گروه سه تايي مثلا يك پروتون مي سازد. همان طور كه تركيب رنگهاي رنگين كمان رنگ سفيد را به وجود مي آورد ازتركيب رنگهاي سه گانه كوارك نيز سفيد به دست مي آيد به اين ترتيب يك ذره سفيد مجاز و پايدار تشكيل مي شود. امكان ديگر اين است كه يك كوارك قرمز با يك ضد كوارك كه رنگ ضد قرمز دارد يك زوج بسازند قرمز و ضد قرمز همديگر را خنثي كرده رنگي خنثي را به وجود مي آورند به هرحال چون اين گروههاي دوتايي (مزونها ) از ماده و پادماده ايجاد شده اندخيلي سر يع فور مي پاشند به اين جهت مزونها پايدار نيستند . كواركها نوكلئونها را ميسازند وآنها به يكديگر متصل شده هسته اتمها را به وجود مي آروند . هسته هاو الكترونها دراتحاد با يكديگر اتمها را ايجاد مي كنند و اتمها نيز با پيوستن به يكديگر مولكولها ي كوچك و بزرگ از قبيل مولكولهاي آب يا سفيده تخم مرغ را مي سازد. ميلياردها مولكول سلولهاي بدن ما را به وجودمي آورند و هرانسان در بدن خود ميلياردها سلول دارد اما با تمام تقاوتهايي كه انسانها ،جانوران ،گياهان سياره ها و يا ستارگان با يكديگر دارند باز هم تمام آنها فقط اط 3ذره زير بنايي ساخته شده اند كه عبارتند از كوراكها U كواركهاي D و الكترونها . آيا كوارك ها را مي توان مشاهده كرد؟ روشن است كه كوارك ها را نمي توان مشاهده كرد بلكه مي وشد وجود أنها را مثل هسته اتمها از طريق آزمايشهاي فراوان پيچيده اثبات نمود براي اين كار مثل آنچه كه رادرفورد 75 سال پيش براي شناسايي هسته اتم انچام داد عمل مي شود و پرو تونها يا الكترونها ي بسيار پر شتاب مورد اصابت قرار مي گيردند بيشتر الكترونها در اين آزمايش به ندرت تغيير مسير مي دهند ولي تعدادي از 'آنها كاملا از مدار خود خارج مي شوند درست مثل اينكه به گلوله هاي سخت وكوچكي در داخل پرو تونها برخورد كنند اين گلوله هاي بسيار كوچك همان كوا رك ها هستند كه در جستجويشان بوده ايم يك بررسي دقيق نشان داده كه پرو تون در مجموع از سه سنگ بناي اوليه اين چنين تشكيل شده است .

[Silence so loud]

هر كسي از نظريه كوانتوم شوكه نشود آن را نفهميده است
نيلس بور

حوزه هاي معدودي از پژوهش علمي وجود داشته اند كه مانند نظريه كوانتوم تاثير عميقي بر فلسفه داشته باشند. دليل امر به اين حقيقت مربوط مي شود كه به قول نويسنده كتاب هاي علمي جان گريپين: «در دنياي مكانيك كوانتوم، قوانين فيزيك كه براي هر كسي آشنا هستند ديگر عمل نمي كنند، در عوض احتمالات هستند كه بر رويدادها حكم مي رانند.»آلبرت اينشتين، برخلاف بور، نه تنها از برخي از استلزامات نظريه كوانتوم تكان خورده بود، بلكه از آنها هراسان بود. چنانچه مشهور است او با عدم قطعيت كوانتومي با همين اظهارنظر صريح مخالفت مي كرد كه: «خدا تاس نمي اندازد.» اروين شرودينگر يكي از معماران نظريه كوانتوم، كه به همان اندازه از اين وضع آشفته بود، تجربه خيالي ساده اي را طرح كرد تا بيهودگي يكي از اين استلزامات را نشان دهد. او اتاقي دربسته يا جعبه اي را تصور كرد كه گربه اي زنده درون آن قرار دارد و نيز حاوي «وسيله اي جهنمي» شامل يك شيشه سيانور و مقدار كمي ماده راديواكتيو است. اين مقدار ماده راديواكتيو آن قدر كم است كه در طول يك ساعت ممكن است يكي از اتم هاي ماده راديواكتيو متلاشي شود، اما با احتمالي مشابه ممكن است هيچ كدام از اتم ها دچار تلاشي نشود. اگر اتم راديواكتيو تجزيه شود پرتوهاي حاصل يك شمارشگر گايگر را به كار مي اندازد و از طريق يك رله چكش كوچكي را فعال مي كند كه شيشه سيانور را مي شكند و باعث مرگ گربه مي شود.

در زندگي روزمره احتمال پنجاه _ پنجاه وجود دارد كه گربه كشته شود و بدون نگاه كردن به درون جعبه مي توانيم با خوشحالي تمام بگوييم كه گربه درون آن مرده يا زنده است. اما براساس نظريه كوانتوم هيچ كدام از اين دو امكاني كه براي ماده راديواكتيو و در نتيجه گربه وجود دارد واقعيت ندارد، مگر آنكه مشاهده شوند.

فروپاشي اتمي نه اتفاق مي افتد و نه اتفاق نمي افتد، گربه نه كشته مي شود و نه كشته نمي شود، مگر هنگامي كه ما به درون جعبه نگاه كنيم و ببينيم كه چه اتفاقي رخ داده است. نظريه پردازاني كه تفسير استاندارد از مكانيك كوانتومي را مي پذيرند مي گويند كه گربه در حالتي غيرقطعي و نامعين _ به عبارت ديگر در يك «ابرمرتبه حالت ها» (Superposition of States) _ نه مرده و نه زنده وجود دارد، تا زماني كه يك مشاهده گر واقعاً به درون جعبه بنگرد و ببيند كه گربه زنده است يا مرده.متاسفانه برخلاف ميل شرودينگر، اين تجربه تخيلي نه تنها باعث نشد كه فيزيكدانان پوچي بعضي از خصوصيات نظريه كوانتوم را درك كنند، جعبه شرودينگر براي اكثريت فيزيكدانان به مثال اعلاي استلزام هاي غيرمعمول و فوق العاده اين نظريه بدل شد. «ابرمرتبه حالت ها» به جاي به هم ريختن نظريه كوانتوم به خصلت معرف آن بدل شد.آنهايي كه تجربه خيالي شرودينگر را با معنايي كه در نظر داشتند مطرح مي كردند مي توانستند با اين حقيقت تسكين يابند كه موقعيت ياوه اي كه در آن گربه به طور همزمان هم زنده و هم مرده است به طور واقعي در آزمايشگاه قابل بازآفريني نيست.

دليل اين امر ناپيوستگي كوانتومي (quantum decoherence) است _ پديده اي كه به وسيله آن يك «ابرمرتبه» از يك حالت به حالت ديگر بدل مي شود. سرعت اين ناپيوستگي در يك سيستم فيزيكي به اندازه آن بستگي دارد. در حالي كه در موجوديت هاي فيزيكي در اندازه اتم ممكن است در يك «ابرمرتبه حالت ها» وجود داشته باشند، موجوديت هاي بزرگ تر، به خصوص در اندازه يك گربه، كه متشكل از ميلياردها اتم هستند، در يك حالت منفرد و معين ثابت مي شوند. در نتيجه افرادي كه با موضع اينشتين همدلي دارند مي توانند مدعي شوند كه گرچه خصوصيات غريب كوانتومي ممكن است در جهان زيراتمي مصداق داشته باشند، در دنياي روزمره متشكل از اشياي معمول مثل گربه، كتاب و افراد و... خدا از هر لحاظ تاس نمي اندازد. اما اكنون حتي اين دفاع (تاحدي نوميدانه) از شعور عام در خطر سرنگون شدن است. فيزيكدانان ويليام مارشال، كريستوف سايمون و ويك بوويستر اخيراً آزمايشي را طراحي كرده اند كه در آن مي توان از «ناپيوستگي كوانتومي» اجتناب كرد تا به يك «ابرمرتبه حالت ها» در مورد جسمي در اندازه حدود يك گلبول قرمز (به طور مشخص آينه اي با قطر ۱۰ ميكرون يا يك صدم ميلي متر) دست يافت، اندازه اي كه شايد در مقايسه با يك گربه بزرگ نباشد ولي در مقياس هاي اتمي بسيار بزرگ است. براساس گزارش مارشال و همكارانش: «اين جسم تقريباً دامنه اي ۹ برابر بيشتر از هر ابرمرتبه مشاهده شده تا به حال دارد.»

اين آزمايش فرضي در اصول بر تعامل يك فوتون منفرد نور با يك آينه كوچك كه بر روي يك بازوي كوچك نصب شده است تكيه دارد. فشار تابش فوتون براي جابه جا كردن آينه كوچك كافي است. به وجود آمدن يك ابرمرتبه فوتون باعث مي شود سيستم به صورت يك ابرمرتبه حالت هاي متناظر با دو جايگيري متمايز آينه تكوين پيدا كند.پيشنهاد اين دانشمندان اولين پيشنهاد براي تعيين كردن چگونگي ايجاد و مشاهده يك ابرمرتبه ماكروسكوپيك نيست، اما اولين پيشنهادي محسوب مي شود كه امكان تحقق آن با تكنولوژي فعلي وجود دارد.

در واقع در حال حاضر ساختن اجزاي لازم براي اين آزمايش در جريان است و بنابراين تنها اندكي بايد صبر كرد تا گونه اي از «وسيله جهنمي» شرودينگر به واقعيتي مشاهده پذير بدل شود. معاني ضمني اين آزمايش بر آفرينندگان آن پوشيده نيست چرا كه بدون اغراق اظهار مي كنند: «اينكه انجام آزمايشي بر روي يك ميز توانايي بالقوه به آزمون گذاشتن مكانيك كوانتوم را در نظامي كاملاً نوين در اختيار بگذارد، امري فوق العاده است.»

و غيرعادي تر اين است كه اين آزمايش بر مبناي تجربه اي فرضي تكوين يافته است كه در اصل براي افشا كردن پوچي نظريه كوانتوم طراحي شده بود. شرودينگر مسلماً از روبه رو شدن با اين آزمايش شوكه مي شد.

[talot]

نظریه نسبیت

متأسفم از اینکه این مدت طولانی وقت نداشتم مطلب بذارم. امیدوارم که چند نفر از شما دوستان علاقه مند بخواهید در ادامه ی کار این وبلاگ به من کمک کنید. کار گروهی نتیجه ی بهتر میدهد، همیشه!
نظریه‌های اینشتین(نسبیت عام و خاص)
اینشتین دو نظریه دارد. نسبیت خاص را در سن 25 سالگی بوجود آورد و ده سال بعد توانست نسبیت عام را مطرح کند.
نسبیت خاص بطور خلاصه تنها نظریه ایست که در سرعتهای بالا (در شرایطی که سرعت در خلال حرکت تغییر نکند--سرعت ثابت) می‌توان به اعداد و محاسباتش اعتماد کرد. جهان ما جوریست که در سرعتهای بالا از قوانین عجیبی پیروی می‌کند که در زندگی ما قابل دیدن نیستند. مثلا وقتی جسمی با سرعت نزدیک سرعت نور حرکت کند زمان برای او بسیار کند می‌‌گذرد. و همچنین ابعاد این جسم کوچکتر می‌شود. جرم جسمی که با سرعت بسیار زیاد حرکت می‌کند دیگر ثابت نیست بلکه ازدیاد پیدا می‌کند. اگر جسمی با سرعت نور حرکت کند، زمان برایش متوقف می‌شود، طولش به صفر میرسد و جرمش بینهایت می‌شود.
نسبیت عام برای حرکتهایی ساخته شده که در خلال حرکت سرعت تغییر می‌کند یا باصطلاح حرکت شتابدار دارند. شتاب گرانش زمین g که همان عدد 9.81m/sاست نیز یک نوع شتاب است. پس نسبیت عام با شتابها کار دارد نه با حرکت. نظریه ایست راجع به اجرامی که شتاب گرانش دارند. کلا هرجا در جهان، جرمی در فضای خالی باشد حتما یک شتاب گرانش در اطراف خود دارد که مقدار عددی آن وابسته به جرم آن جسم می‌‌باشد. پس در اطراف هر جسمی شتابی وجود دارد. نسبیت عام با این شتابها سر و کار دارد و بیان می‌کند که هر جسمی که از سطح یک سیاره دور شود زمان برای او کندتر می‌شود. یعنی مثلا، اگر دوربینی روی ساعت من بگذارند و از عقربه‌های ساعتم فیلم زنده بگیرند و روی ساعت آدمی که دارد بالا می‌رود و از سیارهٔ زمین جدا می‌شود هم دوربینی بگذارند و هردو فیلم را کنار هم روی یک صفحهٔ تلویزیونی پخش کنند، ملاحظه خواهیم کرد که ساعت من تند تر کار می‌کند. نسبیت عام نتایج بسیار شگرف و قابل اثبات در آزمایشگاهی دارد. مثلا نوری که به پیرامون ستاره‌ای سنگین میرسد کمی بسمت آن ستاره خم می‌شود. سیاهچاله‌ها هم برپایه همین خاصیت است که کار می‌کنند. جرم انها بقدری زیاد و حجمشان بقدری کم است که نور وقتی از کنار آنها می‌‌گذرد به داخل آنها می‌‌افتد و هرگز بیرون نمی‌آید.

[ashna86]

پديدة كامپتون


يكي از بهترين آزمايشاتي كه به وسيله آن مي توان خاصيت ذره اي نور را مشاهده كرد و دريافت، اثر كامپتون است. اين پديده را كه نمي توان آنرا در پرتو فيزيك كلاسيك توجيه كرد آرتور هالي كامپتون در سال 1922 كشف كرده است. وي طي آزمايشي نشان داد كه با تابيدن نور با بسامد (رنگ) مشخص بر سطح فلزي براق، الكترون ها و فوتون ها به صورت ذره اي با يكديگر برخورد مي كنند.

با ابعادي ريزتر به اين اثر نگاه مي كنيم: در هنگام تابش يك فوتون به الكترون آزادي كه در سطح فلز قرار دارد برخورد مي كند و بخشي از انرژي خود را به الكترون مي دهد كه طي اين برخورد ذره را از مسير خويش منحرف كرده و به آن انرژي منتقل مي كند (شكل 1):



[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
(شكل 1)

پس از اين برخورد بدليل اينكه اندازه حركت ثابت مي ماند فوتون تخريب مي شود كه اين تخريب با كاهش انرژي يا تغيير بسامد (رنگ) فوتون مي باشد. كه مقدار اين تغيير بسامد را مي توان با توجه به رابطه زير محاسبه كرد.(شكل 2)



[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
(شكل 2)

از طرفي همانطور كه گفته شد انرژي ذره افزايش پيدا مي كند كه نتيجة اين افزايش انرژي، افزايش سرعت ذره مي باشد. (شكل 3)



[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
(شكل 3)

با محاسبه انرژي فوتون پس از برخورد و با داشتن معلوماتي چون جرم الكترون، سرعت نور، انرژي ابتدايي فوتون مي توان زاويه انحراف الكترون را بدست آورد.(شكل 4)



[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
(شكل 4)
ممكن است در برهم كنش فوتون با ماده همه انرژي فوتون به ماده منتقل شود و يا اينكه فوتون جذب الكترون شود:


اصل موضوعه اتم بور:


نيلز بور1 در سال 1913 بعد از اينكه نظريه اتمي رادرفورد نتوانست چرخش الكترون به دور هسته و پايدار ماندن اتم را توضيح دهد، مدلي نوين را براي اتم ارائه داد. در اين مدل بور به عناون اصل مي پذيرد كه الكترونها تنها مي توانند گذارهاي ناپيوسته اي از يك مدار مجاز به مدارهاي مجاز پايين تر انجام دهند، و تغيير انرژي، به صورت تابش با بسامد زير ظاهر مي شود:

[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
الكترونها مي توانند با جذب فوتون، گذار به مداري با انرژي بيشتر انجام دهند.


اثر فوتوالكتريك:


اين اثر كه حالتي خاص از پديده كامپتون است يكي از 4 مقاله2 تكان دهنده اي بود كه آلبرت اينشتين3 در سال 1905 نوشت. البته تحقيقات اوليه اين اثر را هرتز4 در سال 1887انجام داد. هاينريش رودلف هرتز دانشمند آلماني كه سالهاي زيادي از عمر علمي خود را صرف تحقيقات بر روي امواج كرد آغازگر كشف اثري بود كه بعدها يك پايه استوار تجربي براي نظريه مكانيك كوانتوم و ذره ذره يا گسسته بودن انرژي شد.
هاينريش هرتز در حالي كه سرگرم مطالعات امواج الكترومغناطيس بود متوجه اين موضوع شد كه با تاباندن نور با طول موج هاي كوتاه يا ماورا بنفش به سطح كلاهك فلزي الكتروسكوپي با بار منفي باعث تخليه شدن كلاهك فلزي مي شود.
همانطور كه گفته شد كار بر روي اين اثر و توجيه آن در پرتو نظريه كوانتوم كه در آن روزها يك تئوري نوپا بود، به همت آلبرت اينشتين جوان انجام شد كه دستاوردي بزرگ براي او و علم فيزيك به همراه داشت. اينشتين به واسطه توجيه اين پديده نوبل فيزيك را از آن خود كرد و فيزيكدانان به نظريه بزرگ كوانتوم جدي تر از قبل نگاه كردند.
اين پديده مي گويد كه اگر برسطح فلزي براق نور بتابانيم مشاهده مي كنيم كه در فركانسي خاص و ويژه الكترونها از سطح فلز جدا مي شوند.(شكل 5)



[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
(شكل 5)


حال اگر در محفظه اي ايده آل در مقابل سطح فلزي كه در حال گسيل كردن الكترون است (كاتد) قطعه اي آندي قرار دهيم. مي بينيم كه جريان الكتريكي ايجاد مي شود. كه به آن جريان فوتوالكتريكي مي گوييم. حال بايد ببينيم چه عواملي در اين پديده وجود دارد كه موجب مي شود تا براي توجيه آن به مكانيك كوانتوم رجوع كنيم.

آ - در اين پديده مشاهده مي شود كه شدت جريان فوتوالكتريكي ايجاد شده مستقل از شدت نور مي باشد و فقط به بسامد (رنگ) نور بستگي دارد. اين مشاهده در حالي انجام شد كه ماكس پلانك5 فيزيكدان بزرگ آلماني به تازگي با توجه به تابش جسم سياه اثبات كرده بود كه انرژي بر خلاف تصور مكانيك كلاسيك ماهيت كوانتايي يا ذره ذره دارد. كه مقدار انرژي نور تنها به بسامد بستگي داشته و از شدت آن مستقل است. اين مشاهده از پديده فوتوالكتريك به وسيله فرمول پلانك يا بطور كلي تئوري كوانتوم قابل توجيه بود

ب- هر كاتد داراي يك فركانس ويژه مي باشد بطوري كه اگر بسامد نور تابانده شده از اين فركانس ويژه يا بسامد آستانه كمتر باشد هيچ جريان فوتوالكتروني ايجاد نخواهد شد و اين آستانه براي فلزهاي مختلف متفاوت است. اينشتين با در نظر گرفتن كوانتومهاي انرژي نشان داد كه هر فوتون انرژي الكترون را به اندازه معين افزايش مي دهد پس بديهي است كه مقدار انرژي كه صرف جدا كردن الكترون مي شود از فلزي به فلز ديگر فرق كند، اما نبايد به انرژي الكترون بستگي داشته باشد.


اصل عدم قطعيت


يكي از بزرگترين دستاوردهاي علمي بشر اصل عدم قطعيت و تعابير فلسفي آن مي باشد
اين اصل را ورنر هايزنبرگ6 با كمك هاي نيلز بور در سال 1927 ارائه كرد.
براي آنكه تكانه و وضعيت آينده ذره اي را پيش بيني كنيم بايد بتوانيم وضعيت و تكانه فعلي آن را به دقت اندازه بگيريم . بديهي است براي اندازه گيري بايد ذره را در پرتو نور مورد مطالعه قرار دهيم چون برخي از امواج نور به وسيله ذره پراكنده خواهند شد و در نتيجه وضعيت ذره مشخص مي شود . اما دقت اندازه گيري وضعيت يك ذره بناگزير از فاصله بين تاجهاي متوالي موج نور كمتر است در نتيجه براي تعيين دقيق وضعيت يك ذره بايد از نوري با طول موج كوتاه تر استفاده كرد . حال بنابر فرضيه كوانتوم پلانك ، نمي توانيم هر قدر دلمان خواست مقدار نور را كم اختيار كنيم ، دست كم بايد يك كوانتوم نور مصرف كنيم . اين كوانتوم يا همان فوتون ذره را متاثر خواهد كرد . از اين گذشته براي آنكه وضعيت ذره را هر چه دقيق تر اندازه بگيريم . بايد از نوري با طول موج كوتاهتر استفاده كنيم كه با توجه به رابطه پلانك كه مي گويد فركانس با انرژي رابطه مستقيم دارد انرژي هم افزايش پيدا مي كند و بنابراين انرژي هر كوانتوم بيشتر مي شود . با افزايش انرژي نور تابانده شده مقدار انرژي جنبشي كه به الكترون تزريق مي شود افزايش پيدا مي كند. كه باعث زياد شدن اندازه حركت الكترون مي شود بنا براين هرچه تلاش كنيم كه موقعيت الكترون را دقيق تر مشخص كنيم اندازه حركت آنرا بيشتر تغيير خواهيم داد. به عبارتي ديگر ما هيچگاه نمي توانيم آينده ذرات را با وجود اصل ذاتي عدم قطعيت به طور دقيق مشخص كنيم كه اين دستاورد دقيقا در مقابل فلسفه فكري مكانيك نيوتوني قرار دارد.

با يك مدل ساده مي توان گفت كه مكانيك نيوتوني براي توصيف وضعيت ذره تنها نياز به يك عكس در لحظه اي معين از ذره دارد. يعني با داشتن خاصيت هاي كمي ذره مي تواند وضعيت ذره را پيش بيني كند حال آنكه مكانيك كوانتوم از ذره فيلم مي گيرد. يعني هزاران عكس از ذره را در نظر مي گيرد. و اساس توصيف وضعيت ذره را بر ميانگين و احتمالات مي گذارد. يا به عبارتي ديگر در برگيرنده همه چيز و در عين حال هيچ چيز.
اين اصل مي گويد اندازه حركت و مكان ذره (و هر زوج ديگري كه ديمانسيون حاصلضربشان با اين زوج برابر شود) در كوانتوم بر خلاف نظريه كلاسيك مكمل يكديگرند.

[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
و كوانتوم هيچ آزمايشي را براي رد كردن اين اصل ممكن نمي داند. كه حدس زدن همين آزمايش ها زماني داغترين موضوع بحث كنفرانسهاي فيزيك از جمله انجمن سلواي7 بود.
در ادامه بحث چند آزمايش در مورد عدم قطعيت را بررسي خواهيم كرد:
آ- پراش الكترون: فرض كنيد فاصله شكافها از يكديگر و فاصله شكافها تا پرده مقدار هاي معيني باشند. در اينصورت انتظار ما از آزمايش اينست كه با رقراري شرط محاسبه شده تداخل سازنده انجام شود. حال آنكه آزمايش با خطا همراه است و عدم قطعيت يك ابهام در مكان الكترون بوجود مي آورد.
كه دليل ايجاد شدن اين عدم قطعيت حضور ناظري بر آزمايش مي باشد.
ب- ميكروسكوپ هايزنبرگ: هدف اصلي اين آزمايش اينست كه بوسيله نوري كه الكترون ها پراكنده مي كنند مكان آنها مشخص شود. يعني بوسيله يك عدسي مي توان نور پراكنده شده توسط الكترون را مشاهده كرد. حال براي محاسبه دقيق تر مكان الكترون ها بايد توان تفكيك را تغيير داد يا به عبارتي ديگر عدم قطعيت در مكان الكترون را كه تابع طول موج و سينوس زاويه اي كه ميان محور اصلي و خط گذرنده از نقطه ابتداي عدسي مي باشد، را بايد كاهش داد. اما اين كار باعث مي شود تا تكانه با دقت كمتري محاسبه شود. كوانتوم مي گويد راستاي حركت فوتون پس از پراكندگي در محدوده تشكيل نامعين است. در نتيجه تكانه عدم قطعيتي دارد كه با زاويه ذكر شده رابطه مستقيم دارد. يا به عبارتي ديگر اگر ما بخواهيم بوسيله كاهش سينوس زاويه مذكور عدم قطعيت اندازه حركت را كم كنيم آنگاه عدم قطعيت ما در مكان افزايش مي يابد.
پ- الكترون ها در مدار اتم بور: در اين آزمايش تحت مطالعه قرار دادن الكترون باعث انتقال مهارنشدني تكانه به الكترون مي شود. كه خود عدم قطعيتي در انرژي الكترون ايجاد مي كند كه بسيار بزرگتر از اترژي بستگي الكترون در مدار مي باشد. يا به عبارتي ديگر اين جذب تابش در الكترون موجب خارج شدن الكترون از مدار مي شود. كه ازين رو نمي توان مدلي از مدار به دست آورد.
نكته مهمي كه از آزمايش آخر نتيجه مي گردد اينست كه عدم قطعيت تنها به زوج اندازه حركت و مكان محدود نمي گردد بلكه زوج هاي ديگري همچون انرژي- زمان را در بر مي گيرد. كه مي توان گفت كه اين زوج حاصل و ثمره نظريه نسبيت است.

[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
ت- بودن يا نبودن مسئله اينست. (گربه شرودينگر): يكي از عميق ترين آزمايشاتي كه توسط ذهن خلاق اروين شرودينگر8 جوان شكل گرفت آزمايش گربه شرودينگر بود. هرچند اين آزمايش بيشتر به يك سفسطه فلسفي شبيه است تا يك آزمايش اما تفكر ذهني كه پس از مطالعه اين آزمايش به دست ميايد اعتماد ما را نسبت به عدم قطعيت بيش از پيش جلب مي كند.
در اين آزمايش او اتاقي در بسته را در نظر مي گيردكه درونش يك گربه وجود دارد و شامل مقداري سيانور در يك شيشه شكننده كه به يك چكش وصل است مي باشد. در اين اتاقك مقدار بسيار كمي ماده راديواكتيو است كه ممكن است در يك زمان طولاني حتي يك اتم آن تجزيه نشود. و در اين اتاقك شمارشگر گايگر موجود است كه به محض اكتيو شدن ماده راديواكتيو رله چكش را به كار مي اندازد و اين چكش شيشه حاوي سيانور را مي شكند و حيوان مي ميرد. حال سوال اينست كه آيا در صورت باز نكردن جعبه مي توانيم در مورد زنده بودن يا نبودن جانور حرفي بزنيم. شرودينگر مي گويد كه زندگي گربه پنجاه-پنجاه است. جان ويلسون مي گويد: « طبق كوانتوم گربه تا زماني كه كسي در جعبه را باز نكرده و مشاهده اي انجام نداده در حال زنده و مرده قرار دارد»
ث- در حيطه ماكروسكوپيك: اگر از خطاهاي كوچك در حوزه مكانيك كلاسيك چشم نپوشيم آنگاه اين اصل را مي توان براي اجسام ماكروسكوپيك هم بكار گرفت.
بطور مثال يك توپ را در نظر بگيريد اگر اين توپ را از ارتفاعي رها كنيم به زمين مي خورد و به سمت بالا بر مي گردد وآنقدر اين كار را ادامه مي دهد تا بايستد.اما آيا واقعا از حركت ايستاده است؟ اصل عدم قطعيت مي گويد نه! به اين دليل كه اگر اين توپ بخواهد دقيقا در يك نقطه باقي بماند در آن صورت مكان دقيقش مشخص مي شود طبق اصل عدم قطعيت اگر عدم قطعيت ما در مورد مكان كم باشد عدم قطعيت ما در مورد اندازه حركت فوق العاده زياد است
به حدي كه اصلا نمي توانيم عددي براي اندازه حركت قائل شويم. بنا براين احتمال اينكه توپ از حركت ايستاده باشد صفر است. يعني به محض مشاهده، نور به آن انرژي وارد مي كند پس ما هيچگاه نمي توانيم واقعيت يا همان از حركت ايستادن توپ را ببينيم.) بوسيلة اين اصل و استدلالي مشابه مي توانيم توجيه كنيم كه چرا ذرات داخل اتم مدام در حال حركت هستند.
آزمايشات ديگري نيز مطرح شده است كه از ميان آنها مي توان به مهمترين آنها يعني پديده تونل زني در كوانتوم كه بر اساس علم احتمالات در كوانتوم شكل گرفته است اشاره كرد.
اين اصل نگاه ديگري را به نوع نگرش فيزيك در طبيعت مي بخشد.كوانتوم بوسيله اين اصل توانست در خط فكري فلسفه قرن 20 و مسير كلي فلسفه علم تغييرات مهمي را ايجاد كند.


عدم قطعيت و سرنوشت غير قابل پيش بيني:


سالها از مطرح شدن اين اصل توسط هايزنبرگ مي گذرد اما اين اصل همچنان به قوت خويش باقيست. و تمام نظريه ها كه مطرح شد و تمام برداشتهايي كه بعدها از نظريه كوانتوم انجام شد اين اصل را محترم شمرد.
از دل اصل عدم قطعيت نظريه هاي ديگري بيرون آمدند كه از بين آنها مي توان به نظريه آشوب اشاره كرد. اين تئوري يكي از مهمترين جريانات در فيزيك مدرن پس از كوانتوم بود. اين نظريه تلاشي است براي پاسخگويي به پرسش هايي كه نشان از ايجاد حوادث مهم توسط حركات آشوبناك دارد. كشف وجود پديده هاي تصادفي در نظام غير قابل پيش بيني فيزيك به برآمدن رشته جديدي از علم منجر شده است كه مدعي جهان ما بسيار غير قابل پيش بيني تر از آنيست كه تصور مي شد! نظريه آشوب با در نظر گرفتن تمام آثاري كه فيزيكدانان آنها را تا پيش ازين از محاسبات خويش حذف مي كردند توانست جلوه ديگري از طبيعت را آشكار سازد: « پروانه اي در برزيل بال مي زند و در نقطه اي از آمريكاي شمالي سيل مي آيد » . البته نبايد ازين مسئله غافل شد كه نظريه آشوب غالبا در سيستم هايي حاكم است كه حساسيت فوق العاده نسبت به شرايط اوليه دارند يا اينكه به دليل دارا بدن فاكتورهاي زير تحت تاثير اثرات شگفت انگيز آشوب قرار مي گيرند:
ميان رشته اي بودن.
بزرگ مقياس بودن.
دارابودن تعداد زياد پارامتر هاي مداخله گر.
غير خطي يا بودن. بويژه زماني كه رفتار ديفرانسيلي باشد. يعني عامل زمان
(نرخ و سرعت تغيير) در سرنوشت و رفتار سيستم اثر بگذارد.
اين نظريه مدعي است كه پيچيده ترين ساختار ها تركيبي از چند قاعده ساده هستند.
اما اين نظريه تنها بر ژنتيك و هواشناسي حاكم نيست بلكه اگر به هر خاطره ذهني به چشم يك فركانس نگاه كنيم مي بينيم كه يك خاطره كوچك مي تواند آشوبي در ذهن به پا كند..


اما آشوب چگونه بوجود آمد؟


نخستين بار سيستمهايي مشاهده شدند كه اگرچه در قلمرو فيزيك مكانيك كلاسيك بودند، اما رفتار ديناميك و غير خطي آنها باعث شده بود تا پيش بيني رفتار بلند مدت آنها عملا غير ممكن گردد.
بعدا ثابت گرديد كه نه تنها در عمل پيش بيني نا ممكن است بلكه در تئوري نيز سدهايي براي رسيدن به يك پيش بيني دقيق و دراز مدت وجود دارد.
دانشمندي بنام لورنتس در سال 1965 مشغول پژوهش روي مدل رياضي بسيار ساده اي كه از آب و هواي زمين بود ، به يك معادله ديفرانسيل غير قابل حل رسيد.
وي براي حل اين معادله به روشهاي عددي با رايانه متوسل شد. او براي اينكه بتواند اين كار را در روزهاي متوالي انجام دهد، نتيجه آخرين خروجي يك روز را به عنوان شرايط اوليه روز بعد وارد مي كرد. لورنتس در نهايت مشاهده كرد كه نتيجه شبيه سازي هاي مختلف با شرايط اوليه يكسان با هم كاملا متفاوت است. بررسي خروجي چاپ شده رايانه نشان داده كه رويال مك‌بي رايانه‌اي كه لورنتس از آن استفاده مي كرد، خروجي را تا ۴ رقم اعشار گرد مي كند. از آنجايي محاسبات داخل اين رايانه با ۶ رقم اعشار صورت مي گرفت، از بين رفتن دورقم آخر باعث چنين تاثيري شده بود. مقدار تغييرات در عمل گرد كردن نزديك به اثر بال زدن يك پروانه است. اين واقعيت غير ممكن بودن پيشبيني آب و هوا در دراز مدت را نشان مي دهد..


نظم در آشوب:


هم شكلي: در تئوري آشوب ؛ نوعي شباهت بين اجزاء و كل قابل تشخيص است. بدين ترتيب كه هر جزئي از الگو همانند و مشابه كل مي باشند. خاصيت خودمانائي در رفتار اعضاي سازمان نيز مي تواند نوعي وحدت ايجاد كند ؛ همه افراد به يكسو و يك جهت و هدف واحدي نظر دارند.
جاذبه هاي بي نظم: جاذبه ها انواع مختلف دارند مانند جاذبه نقطه ثابت ؛ جاذبه دور محدود ؛ جاذبه گوي مانند و جاذبه بي شكل يا بي نظم. جاذبه هاي بي نظم برخلاف جاذبه هابي قبلي كه نوعي نظم و قابليت پيش بيني داشتند ؛ بي نظم هستند و به همين خاطر برخي آنها را جاذبه هاي بي نظم نيز ناميده اند. اما همين جاذبه بي نظمي از الگوهاي خاص و مشخصي تبعيت مي كنند.
پويا بودن: سيستمهاي بي نظم خود را با محيط پيرامون وفق مي دهند.


توضيحات پاياني:


1- دانشمند و فيلسوف بزرگ دانماركي كه مكانيك كوانتوم را بنيان نهاد.


[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
نيلز بور
2- نسبيت خاص، حركت براوني، فيزيك براي مواد حالت جامد و اثر فوتو الكتريك

3- دانشمند بزرگ آلماني كه در سال 1879 در اولم آلمان بدنيا آمد و در سال 1955 در آمريكا درگذشت.


[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
آلبرت اينشتين

صداي سخنراني اينشتين:
4- دانشمند پرتلاش آلماني كه وجود امواج الكترومغناطيس را اثبات كرد. وي در سال 1857 در آلمان بدنيا آمد و در سن 37 سالگي درگذشت.


[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
هاينريش هرتز


5- دانشمند آلماني كه با مطرح كردن رابطه كوانتش انرژي انقلابي در فيزيك ايجاد كرد. وي در سال 1947 در سن 89 سالگي در آلمان از دنيا رفت.


[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
ماكس پلانك


6 - دانشمند بزرگ آلماني كه در سال 1901 چشم به جهان گشود و در سال 1976 در مونيخ درگذشت.


[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
ورنر هايزنبرگ

[ashna86]

آيا قبل از انفجار بزرگ جهاني وجود داشته است ؟ اين سوالي است كه...


همه فيزيكدانان باور ندارند كه زمان با انفجار بزرگشروع شده باشد. انفجار بزرگ تنها مي توانسته گذري از يك رمبش به جهاني در حال انبساط باشد. اينك " مارتين بوجووالد " از دانشگاه ايالت پنسيلوانياي امريكا در حال بررسي مدلي از «گرانش كوانتومي حلقوي» است تا نشان دهد كه حتي اگر چنان جهاني، پيش از انفجار بزرگ وجود داشته باشد، شناخت جنبه هاي خاص آن غيرممكن خواهد بود. بسياري انفجار بزرگ را همچون «گلوله آتش» در نظر مي گيرند كه حدود ۱۴ ميليارد سال پيش از حالتي داغ و متراكم آغاز شد و به شكل جهان وسيعي كه امروزه مي بينيم، منبسط شد. در فيزيك كلاسيك مشكلي وجود دارد؛ وقتي مدل هاي خود را در جهت گذشته مورد استنتاج قرار مي دهيم، اين مدل ها انفجار بزرگ را به عنوان لحظه يي با انرژي و دماي بي نهايت پيش بيني مي كنند كه آن را «تكينگي» مي نامند. مدل هاي كلاسيكي مي توانند تا يك هزارميلياردم ثانيه اين تكينگي پيش بروند، اما همه مفهوم هاي پيشين معادلات شان از دست مي رود. فيزيكدانان براي شناخت جهان در زمان هاي دور بايد نظريه يي انتخاب كنند كه بتواند سه نيروي قوي تر طبيعت (الكترومغناطيسي، نيروي ضعيف هسته يي و نيروي قوي هسته يي) را با نيروي گرانش تلفيق كند، يعني آنها بايد نظريه گرانش اينشتين (نسبيت عام) را با مكانيك كوانتومي تطبيق دهند و يك نظريه كوانتومي گرانشي به وجود آورند. يكي از نظريه هايي كه به همين منظور پيشنهاد شده است، گرانش كوانتومي حلقوي نام دارد. اين نظريه فرض مي كند زمان در «جهش »هاي كوانتومي محدودي جلو مي رود. در نظريه كلاسيك انرژي مقادير بالاي دلخواهي مي گيرد، اما در نظريه گرانش كوانتومي حلقوي با يك حد فوقاني محدود مي شود. «بوجووالد» در اين باره مي گويد؛ " حدود ۶ سال قبل دريافتم كه گرانش كوانتومي حلقوي مي تواند از تشكيل تكينگي اجتناب كند، اما معادلاتي به كار بردم كه هنوز هم براي نشان دادن دقيق حالت كوانتومي بسيار پيچيده هستند
به هر حال فقدان تكينگي اين احتمال را پديد آورده است كه جهان مي توانست حالتي داشته باشد كه تا زمان هاي قبل از انفجار بزرگ امتداد يابد. اين يعني انفجار بزرگ آغاز جهان را نشان نمي دهد، اما انفجار بزرگ بيشتر يك گذر يا جهش جهان بود از حالتي پيش از رمبش به چيز در حال انبساط كه امروزه مي شناسيم. اكنون «بوجووالد» مشغول تحقيق روي اين موضوع است كه آيا مي توان به جهان پيش از انفجار بزرگ نگاهي گذرا افكند يا خير. او كه تحقيقاتش را با مدلي بر اساس گرانش كوانتومي حلقوي شروع كرد، در اوايل امسال گفت كه حالت جهان با تعدادي پارامتر از جمله چگونگي انبساط كنوني جهان، مقدار ماده موجود و شدت گرانش توصيف مي شود. وي به تدريج مدل را ساده سازي كرد و توانست معادلاتي براي حالت جهان بيابد كه در زمان پيش از انفجار بزرگ دقيقاً قابل حل باشد. ما كه هم اكنون در دوره پس از انفجار بزرگ زندگي مي كنيم، از فضا و زمان كاملاً هموار برخورداريم. اما پيش از انفجار بزرگ (اگر چنان زماني وجود داشته باشد) احتمال دارد كه جهان در چنان حالت كوانتومي پرافت و خيزي بود كه حتي مفاهيم معمولي زمان هم معني خود را از دست مي دادند. «بوجووالد» دريافت كه وسعت جهان حاضر عدم قطعيت بنيادي يي در معادلاتش به وجود مي آورد كه ما را از درك چگونگي تغييرات كوانتومي بزرگ پيش از انفجار بزرگ بازمي دارد؛ يعني امكان ندارد كه مثلاً براي پيگيري گذشته همه جنبه هاي جهان پيش از انفجار بزرگ، محاسبات مان را رو به عقب انجام دهيم. اين چيزي است كه «بوجووالد» نامش را «فراموشي كيهاني» مي گذارد. او مي گويد؛ «اين حقيقت كه برخي ويژگي ها به طور كامل پيش بيني ناپذيرند، بسيار غيرمنتظره است.» البته وي اضافه مي كند كه جنبه هاي مرتبط با رفتارهاي كلاسيكي همچون وسعت جهان و آهنگ انقباض را مي توان به طور كلي مشخص كرد. اما «جان بارت»، نظريه پرداز گرانش كوانتومي از دانشگاه ناتينگهام انگلستان يادآور مي شود كه گرانش كوانتومي حلقوي نظريه يي كاملاً مقبول در ميان ساير نظريه ها نيست كه اين موضوع مي تواند نتيجه گيري هاي «بوجووالد» را متزلزل سازد. او مي گويد : گرانش كوانتومي حلقوي مثل كيكي نيم پخته است. براي دستيابي به يك نظريه كوانتومي گرانشي كامل به برخي جنبه ها نياز داريم كه هنوز وجود ندارد.
منبع : [ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ] ([ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ])

[Mohammad Hosseyn]

فيزيك نظري مشكلات و راه حل ها


روش استقرايي و ديفرانسيلي:

جهان بيني علمي در فيزيك نظري با كارهاي گاليله آغاز شد. هرچند كه تلاشهاي گاليله زيربناي فيزيك را تشكيل داد، اما اين تلاشها ريشه در نگرشهاي جديد به پديده هاي فيزيكي داشت كه مهمترين آنها را مي توان در آثار برونو و كپلر مشاهده كرد. برونو به طرز ماهرانه اي در آثار خود تشريح كرد كه همه ي ستارگان جهان نظير خورشيد هستند. كپلر با ارائه سه قانون خود نشان داد كه حركت سيارات قانونمند است و يك نظم منطقي در حركت، دوره تناوب و مسير آنها وجود دارد.

گاليله آزمايشهاي زيادي انجام داد تا بتواند حركت اجسام را در يكسري قوانين كلي خلاصه كند. در اين ميان آزمايش سطح شيبدار گاليله از همه مشهورتر است. اما نمي توان تاثير نگرش گاليله را در پيشرفت علم به اين آزمايشها خلاصه كرد. در حقيقت گاليله نوعي نگرش منطقي به پديده هاي فيزيكي داشت كه تا آن زمان بي سابقه بود. اين نگرش زيربناي روش استقرايي را در فيزيك تشكيل داد و بتدريج به ساير علوم گسترش يافت.

هرچند آزمايشهاي گاليله از نظر كمي و كيفي با آزمايشهاي امروزي قابل مقايسه نيست، اما آزمايشهاي بسيار پيچيده و پيشرفته امروزي نيز از همان قاعده ي نگرش استقرايي گاليله پيروي مي كنند. به اين ترتيب گاليله زير ساخت فيزيك را ايجاد كرد و نحوه ي برخورد علمي با طبيعت را نشان داد. اما نتيجه ي اين تلاشها به صورت تشريحي بيان مي شد.

سالها بعد نيوتن نتايج به دست آمده توسط گاليله را فرمول بندي و در قالب يكسري معادلات رياضي ارائه كرد و ساختار فيزيك كلاسيك را مدون ساخت. قانون جهاني گرانش نيوتن دست آورد بزرگي بود. نيوتن براي توجيه پديده هاي فيزيكي " نگرش ديفرانسيلي" را جايگزين روش انتگرالي كرد. در روش انتگرالي همواره نتايج مورد نظر است. در حاليكه در نگرش ديفرانسيلي تحليل روند رسيدن به نتايج مورد بحث قرار مي گيرد و جواب هاي خاص را مي توان از ان به دست اورد. به عنوان مثال قوانين كپلر را با قانون جهاني گرانش نيوتن مقايسه كنيد. در قوانين كپلر نمي توان دوره ي گردش يك سياره را از روي دوره ي گردش سياره ي ديگر استخراج كرد. علاوه بر آن هر سه قانون كپلر مستقل از هم هستند. در حاليكه در قانون نيوتن مي توان دوره گردش همه ي سيارات به دور خورشيد را به دست آورد.

بنابراين مي توان گفت گاليله روش استقرايي را به وجود آورد و نيوتن روش ديفرانسيلي را ابداع كرد. لذا تاثير تلاشهاي گاليله و نيوتن در پيشرفت علوم ممتاز و غير قابل انكار و در عين حال بي نظير است.

مشكلات قوانين نيوتن

هنگاميكه نيوتن قوانين حركت و قانون جهاني جاذبه را ارائه كرد، اين قوانين از نظر منطقي با اشكالات جدي همراه بود. قانون دوم نيوتن تا سرعتهاي نامتناهي را پيشگويي مي كرد كه با تجربه سازگار نيست. قانون دوم به صورت F=ma ارائه شده است كه طبق آن نيروي وارد شده به جسم مي تواند تا بي نهايت سرعت آن افزايش دهد. اين امر با مشاهدات تجربي قابل تطبيق نيست. مشكل بعدي كنش از راه دور بود. يعني اثر نيروي جاذبه با سرعت نامتناهي منتقل مي شد. تاثير از راه دور همواره مورد انتقاد قرار قرار داشت.

اما مهمترين مشكل قوانين نيوتن در قانون جهاني جاذبه وي بود و خود نيوتن نيز متوجه آن شده بود.

نيوتن دريافت كه بر اثر قانون جاذبه او، ستاركان بايد يكديگر را جذب كنند و بنابراين اصلاً به نظر نمي رسد كه ساكن باشند. نيوتن در سال 1692 طي نامه اي به ريچارد بنتلي نوشت "كه اكر تعداد ستارگان جهان بينهايت نباشد، و اين ستارگان در ناحيه اي از فضا پراكنده باشند، همگي به يكديگر برخورد خواهند كرد. اما اكر تعداد نامحدودي ستاره در فضاي بيكران به طور كمابش يكسان پراكنده باشند، نقطه مركزي در كار نخواهد بود تا همه بسوي آن كشيده شوند و بنابراين جهان در هم نخواهد ريخت."

اين برداشت نيز با يك اشكال اساسي مواجه شد. بنظر سيليجر طبق نظريه نيوتن تعداد خطوط نيرو كه از بينهايت آمده و به يك جسم مي رسد با جرم آن جسم متناسب است. حال اكر جهان نامتناهي باشد و همه ي اجسام با جسم مزبور در كنش متقابل باشند، شدت جاذبه وارد بر آن بينهايت خواهد شد.

مشكل بعدي قانون جاذبه نيوتن اين است كه طبق اين قانون يك جسم به طور نامحدود مي تواند ساير اجسام را جذب كرده و رشد كند، يعني جرم يك جسم مي تواند تا بينهايت افزايش يابد. اين نيز با تجربه تطبيق نمي كند، زيرا وجود جسمي با جرم بينهايت مشاهده نشده است.

مشكل بعدي قوانين نيوتن در مورد دستكاه مرجع مطلق بود. همچنان كه مي دانيم حركت يك جسم نسبي است، وقتي سخن از جسم در حال حركت است، نخست بايد ديد نسبت به چه جسمي يا در واقع در كدام چارچوب در حركت است. دستگاه هاي مقايسه اي در فيزيك داراي اهميت بسياري هستند. قوانين نيوتن نسبت به دستگاه مطلق مطرح شده بود. يعني در جهان يك چارچوب مرجع مطلق وجود داشت كه حركت همه اجسام نسبت به آن قابل سنجش بود. در واقع همه ي اجسام در اين چارچوب مطلق كه آن را "اتر" مي ناميدند در حركت بودند. يعني ناظر مي توانست از حركت نسبي دو جسم سخن صحبت كند يا مي توانست حركت مطلق آن را مورد توجه قرار دهد.

براين اساس مايكلسون تصميم داشت سرعت زمين را نسبت به دستگاه مطلق "اتر" به دست آورد. مايكلسون يك دستگاه تداخل سنج اختراع كرد و در سال 1880 تلاش كرد طي يك آزمايش سرعت مطلق زمين را نسبت به دستگاه مطلق "اتر" به دست آورد. نتيجه آزمايش منفي بود. (براي بحث كامل در اين مورد به كتابهاي فيزيك بنيادي مراجعه كنيد.) با آنكه آزمايش بارها و بارها تكرار شد، اما نتيجه منفي بود. هرچند مايكلسون از اين آزمايش نتيجه ي مورد نظرش به دست نياورد، اما به خاطر اختراع دستگاه تداخل سنج خود، بعدها برنده جايزه نوبل شد.

نسبيت خاص

براي توجيه علت شكست آزمايش مايكلسون نظريه هاي بسياري ارائه شد تا سرانجام اينشتين در سال 1905 نسبيت خاص را مطرح كرد. نسبيت خاص شامل دو اصل زير است:

1 - قوانين فيزيك در تمام دستگاه هاي لخت يكسان است و هيچ دستگاه مرجع مطلقي در جهان وجود ندارد.

2 - سرعت نور در فضاي تهي و در تمام دستگاه هاي لخت ثابت است.

در نسبيت سرعت نور، حد سرعت ها است، يعني هيچ جسمي نمي تواند با سرعت نور حركت كند يا به آن برسد.

نتيجه اين بود كه قانون دوم نيوتن بايد تصحيح مي شد. طبق نسبيت جرم جسم تابع سرعت آن است، يعني با افزايش سرعت، جرم نيز افزايش مي يابد وهر جسمي كه بخواهد با سرعت نور حركت كند بايد داراي جرم بينهايت باشد. لذا قانون دوم نيوتن بصورت زير تصيح شد.

F=dp/dt=d(mv)/dt=vdm/dt+mdv/dt

m=m0/(1-v^2/c^2)^1/2

بنابر اين جرم تابع سرعت است و با افزايش سرعت، جرم نيز افزايش مي يابد. هنگاميكه سرعت جسم به سمت سرعت نور ميل كند، جرم به سمت بينهايت ميل خواهد كرد و عملاً هيچ نيرويي نمي تواند به آن شتاب دهد.

از طرف ديگر طبق نسبيت جرم و انرژي هم ارز هستند، يعني جرم جسم را مي توان بصورت محتواي انرژي آن مورد ارزيابي قرار داد. بنابراين انرژي داراي جرم است. اما در نسبيت نور از كوانتومهاي انرژي تشكيل مي شود كه آن را فوتون مي نامند و با سرعت نور حركت مي كند. اين سئوال مطرح شد كه اكر انرژي داراي جرم است و فوتون نيز حامل انرژي است كه با سرعت نور حركت مي كند، پس چرا جرم آن بينهايت نيست؟

پاسخ نسبيت به اين سئوال اين بود كه جرم حالت سكون فوتون صفر است. در حاليكه رابطه ي جرم نسبيتي در مورد جرم حالت سكون غير صفر بر قرار است. لذا در نسبيت با دو نوع ذرات سروكار داريم، ذراتي كه داراي جرم حالت سكون غير صفر هستند نظير الكترون وذراتي كه داراي جرم حالت سكون صفر هستند مانند فوتون. در نسبيت تنها ذراتي مي توانند با سرعت نور حركت كنند كه جرم حالت سكون آنها صفر باشد.

مشكل نسبيت خاص در اين است كه جرم نسبيتي آن (جرم بينهايت) مانند سرعت بينهايت در مكانيك كلاسيك با تجربه تطبيق نمي كند. يعني هيچ نمونه ي تجربي كه با جرم بينهايت نسبيت تطبيق كند وجود ندارد.

علاوه بر آن در نسبيت و حتي در مكانيك كوانتوم توضيحي وجود ندارد كه نحوه ي توليد فوتون را با سرعت نور توضيح بدهد. و چرا فوتون در حالت سكون يافت نمي شود. آيا فوتون از ذرات ديگري تشكيل شده است؟ اگر جواب منفي است اين سئوال مطرح مي شود كه فوتون هاي مختلف با يك ديگر چه اختلافي دارند؟ در حاليكه همه ي فوتون ها با انرژي متفاوت با سرعت نور حركت مي كنند. آزمايش نشان داده است كه فوتون در برخورد با ساير ذرات قسمتي از انرژي خود را از دست مي دهد. حال اين سئوال مطرح مي شود كه فرض كنيم فوتون شامل ذرات ديگري نيست، اين را بايد توضيح داد وقتي قسمتي از آن جدا مي شود و باز هم داراي همان خواص اوليه است ولي با انرژي كمتر؟ يعني فوتون قابل تقسيم است، هر ذره ي قابل تقسيمي بايد شامل زير ذره باشد.

واقعيت اين است كه فوتون در شرايط نور توليد مي شود و اجزاي تشكيل دهنده آن نيز بايستي با همان سرعت نور حركت كنند و حالت سكون فوتون يعني تجزيه ي آن به اجزاي تشكيل دهنده اش.

از طرفي مي دانيم جرم و انرژي هم ارز هستند، آيا اين منطقي است كه مي توان سرعت جرم را تغيير داد اما سرعت انرژي ثابت است؟

نسبيت عام:

نسبيت خاص داراي يك محدوديت اساسي بود. اين محدوديت ناشي از آن بود كه رويدادهاي فيزيكي را در دستگاه هاي لخت مورد بررسي قرار مي داد، در حاليكه در جهان واقعي دستگاه ها شتاب دار هستند. هرچند مي توان در بر رسي برخي رويداد ها به دستگاه هاي لخت بسنده كرد، اما اين دستگاه ها براي بررسي تمام رويدادها ناتوان هستند.

اينشتين در سال 1915 نسبيت عام را ارائه كرد و نسبيت خاص به عنوان حالت خاصي از نسبيت عام در آمد.

نسبيت عام بر اساس اصل هم ارزي تدوين شد.

اصل هم ارزي:

قوانين فيزيك در يك ميدان جاذبه يكنواخت و در يك دستگاه كه با شتاب ثابت حركت مي كند، يكسان هستند.

به عنوان: فرض كنيم يك دستگاه مقايسه اي با شتاب ثابت در حركت است. مشاهدات در اين دستگاه نظير مشاهدات در يك ميدان گرانشي يكنواخت است در صورتي كه شدت ميدان گرانشي برابر شتاب دستگاه باشد، يعني:

a=g

باشد، در اين صورت مشاهدات يكسان خواهد بود.

مهمترين دستاورد نسبيت عام توجيه مدار عطارد بود. بررسي هاي نجومي نشان داده بود كه نقطه حضيض عطارد جابه جا مي شود. بيش ار يكصد سال بود كه فيزيكدانان متوجه ان شده بودند، اما نمي توانستند با قوانين نيوتن توجيه كنند. اما نسبيت عام توانست أن را توجيه كند. بنا بر نسبيت، گرانش اثر هندسي جرم بر فضاي اطراف خود است. كه فضا-زمان ناميده مي شود. يعني جرم فضاي اطراف خود را خميده مي كند و مسير نور در اطراف آن خط مستقيم نيست، بلكه منحني است. در سال 1919 انحناي فضا را اهنگام كسوب كامل خورشيد با نوري كه از طرف ستاره ي مورد نظري به سوي زمين در حركت بود و از كنار خورشيد مي گذشت مورد تحقيق قرار دادند كه با پيشگويي نسبيت تطبيق مي كرد. اين موفقيت بسيار بزرگي براي نسبيت بود. از آن زمان به بعد توجه به ساختار هندسي و خواص توپولوژيك فضا بررسي واقعيت هاي فيز يكي را به حاشيه راند.

مضافاً اين كه گرانش را از فهرست نيروهاي اساسي طبيعت در فيزيك نظري حذف كرد. مشكلات اساسي نسبيت را مي توان به صورت زير فهرست كرد: 1- مشكل نسبيت با مكانيك كوانتوم- مكانيك كوانتوم ساختار ريز و كوانتومي كميت ها و واكنش متقابل آنها را مورد بررسي قرار مي دهد. به عبارت ديگر نگرش مكانيك كوانتوم بر مبناي كوانتومي شكل گرفته است. در اين زمينه تا جايي پيش رفته كه حتي اندازه حركت و برخي ديگر از كميتها را كوانتومي معرفي مي كند. اين نتايج بر مبناي يكسري شواهد تجربي مطرح شده و قابل پذيرش است. علاوه بر آن تلاشهاي زيادي انجام مي شود پديده هاي بزرگ جهان را با قوانين شناخته شده در مكانيك كوانتوم توجيه كنند. حال به نسبيت توجه كنيد كه فضا-زمان را پيوسته در نظر مي گيرد. بنابراين نسبيت با مكانيك كوانتوم ناسازگار است.

تلاشهاي زيادي انجام شده تا به طريقي يك همانگي منطقي و قابل قبول بين نسبيت و مكانيك كوانتوم ايحاد شود. در اين مورد كارهاي ديراك شايان توجه است كه مكانيك كوانتوم نسبيتي را پايه گذاري كرد و آن را توسعه داد. اما در مورد نسبيت عام موفقيت چنداني نصيب فيزيكدانان نشده است. 2- پيچيدگي و عدم وجود تفاهم در نسبيت- پيچيدگي نسبيت موجب شده كه تفاهم منطقي بين فيزيكدانان در مورد نتايج و پيشگويي هاي نسبيت وجود نداشته باشد. به عبارت ديگر نسبيت شديداً قابل تفسير است. اين تفاسيرگاهي چنان متناقض هستند كه حتي فيزيكدان بزرگي نظير استفان هاوكينگ نظر خود را تغيير داد. البته اين براداشتهاي متفاوت از نسبيت ناشي از گذشت زمان نيست، بلكه از آغاز حتي براي خود اينشتين كه نسبيت را مطرح كرد وجود داشت. به عنوان مثال: اينشتين از سال 1917 شروع به تدوين يك نظريه قابل تعميم به عالم يرد.

وي با مشكلات حل نشدني رياضي برخورد كرد. به همين دليل در معادلات گرانش عبارت مشهور " پارامتر عالم " را وارد كرد. ملاحظات وي در اين موضوع بر دو فرضيه مبتني بود. 1- ماده داراي چگالي متوسطي در فضاست كه در همه جا ثابت و مخالف صفر است. 2- بزرگي " شعاع " فضا به زمان بستگي ندارد. در سال 1922 فريدمان نشان داد كه اگر از فرضيه دوم چشم پوشي شود، مي توان فرضيه اول را حفظ كرد بي آنكه در معادلات به پارامتر عالم نيازي باشد. فريدمان بر اين اساس يك معادله ي ديفرانسيل به صورت زير ارائه كرد: (dR/dt)^2 - C/R+K=0 در واقع سالها قبل از كشف هابل در مورد انبساط فضا، فريدمان دقيقاً كشفيات او را پيش بيني كرده بود. معادله ي فريدمان معادله ي اصلي كيهان شناخت نيوتني است و بدون تغيير در نظريه نسبيت عام نيز صادق است.

اينشتين بر همه نتايج به دست آمده توسط فريدمان اعتراض كرد و مقاله اي نيز در اين باب انتشار داد. سپس حقايق را در فرضيه فريدمان ديد و با شجاعت كم نظيري طي نامه اي كه براي سردبير مجله آلماني فرستاد به اشتباه خود در محاسباتش اعتراف كرد. بيشتر مشيلات نسبيت ناشي از خواصي است كه به علت وجود ماده براي فضا قايل مي شوند. كه در آن هندسه جاي فيزيك را مي گيرد. زماني پوانكاره گفته بود كه اگر مشاهدات ما نشان دهد كه فضا نااقلبدسي است، فيزيكدانان مي توانند فضاي اقليدسي را قبول كرده و نيروهاي جديدي وارد نظريه هاي خود كنند. اما نسبيت چنين نكرد و ماهيت پديده هاي فيزيكي را به دست فراموشي سپرد. هرچند پديده هاي فيزيكي را بدون ابزار محاسباتي، اعم از جبري و هندسي نمي توان توجيه كرد، اما فيزيك نه هندسه است و نه جبر، فيزيك، فيزيك است وبس!!! 3- مشكل گرانش نيوتني در نسبيت همچنان باقي است- در نسبيت فضا-زمان داراي انحناست. هرچه ماده بيشتر و چگالتر باشد، انحناي فضا بيشتر است.

سئوال اين است كه اين انحناي فضا تا كجا مي انجامد؟ در نسبيت انحناي فضا مي تواند چنان تابيده شود كه حجم به صفر برسد. براي آنكه ماده بتواند چنان بر فضا اثر بگذارد كه حجم به صفر برسد، بايد جرم به سمت بي نهايت ميل كند. يعني نسبيت نتوانست مشكل قانون گرانش را در مورد تراكم ماده در فضا حل كند، علاوه بر آن بر مشكل افزود. زيرا قانون نيوتن مي پذيرد كه ماده تا بي نهايت مي تواند متمركز شود، اما حجم صفر با آن سازگار نيست. اما نسبيت علاوه بر آن كه مي پذيرد ماده مي تواند تا بي نهايت متراكم شود، پيشگويي مي كند كه حجم آن نيز به صفر مي رسد.

چه بايد كرد؟

1 - مشاهدات تجربي نشان مي دهد كه قانون جهاني گرانش نيوتن (يا حجم صفر نسبيت) بايد مجدداً مورد بررسي قرار گيرد.

2 - قانون دوم نيوتن نياز به برسي مجدد دارد، اما نه به گونه كه افزايش جرم (انرژي) را تا بي نهايت بپذيرد. جرم-انرژي بينهايت در نسبيت مانند سرعت بي نهايت در م كانيك نيوتني غير واقعي و با مشاهدات تجربي ناسازگار است.

3 - ساختار هندسي فضا تابع چگالي ماده است كه از نيروي گرانش آن ايجاد مي شود. به عبارت ديگر اين نيروي گرانش است كه ساختار هندسي فضا را شكل مي دهد، نه شكل هندسي فضا موجب ايجاد پديده اي مي شود كه ما آن را گرانش مي ناميم. در واقع گرانش نه تنها يك نيروي اساسي است، بلكه منشاء توليد انرژي است.

4 - در ساختار كلان حهان همان قانوني حاكم است كه در كوچكترين واحدهاي كميت هاي طبيعت حاكم است. يعني قوانين جهان ميكروسكپي را مي توان به جهان ماكروسپي تعميم داد.

نتيجه: مكانيك كلاسيك، مكانيك كوانتوم و نسبيت را بايد همزمان مورد بررسي مجدد قرار داد و اين كاري است كه:

Theory of CPH آن را انجام داده است.



منبع :[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

[Mohammad Hosseyn]

پلانك و مكانيك كوانتومي

مردي كه فصلي را در دنياي فيزيك گشود

در يكي از روزهاي زمستان سال 1900 ميلادي در شهر برلين يك استاد 42 ساله دانشگاه پسر كوچكش را براي پياده روي بيرون برده بود. در طول راه او رازي را براي فرزندش آشكار كرد ( امروز چيزهايي به ذهن من رسيدند كه به اندازه افكاري كه به ذهن اسحاق نيوتن خطور كردند تحول برانگيزو بزرگند). آن استاد كسي نبود جز ماكس پلانك و تنها چند ساعت پيش از آن او بينشي نسبت به ماهيت واقعيت يافته بود كه فيزيك كلاسيك را از هم مي پاشيد و نحوه تفكر در دنياي نوين را تغيير مي داد. اين عقايد از طريق عاملي پيش پا افتاده به ذهن پلانك خطور كرده بودند همانند بسياري از فيزيكدانان ديگر.

در يك قرن پيش پلانك روي مسائلي در ارتباط با ويژگي هاي اساسي حرارت كار مي كرد. هنگامي كه او در تلاش بود تا ماهيت آزمايش‌هاي مربوط به گرما و نور برخاسته از يك جسم ساده گرم و درخشان «جسم سياه) را دريابد، متوجه شد كه ناگزير است عقيده اي به ظاهر مسخره را بپذيرد. اينكه انرژي تابشي برخاسته از اجسام نه به صورت پيوسته بلكه در بسته هايي مجزا به اطراف پراكنده مي شود.

پلانك هر يك از اين بسته ها را يك "كوانتوم" ناميد. كه واژه اي برگرفته از لاتين و به معناي "چه مقدار" است و در جمع "كوانتا" خوانده مي شود. و رابطه اي را روي كاغذ آورد كه انرژي آنها را به فركانس ربط مي داد. با اين كار او پدر نظريه مكانيك كوانتومي شد. اين نظريه شامل قوانيني بود كه بر اين بسته هاي انرژي حاكم بودند. و البته به زودي مشخص شد كه دامنه نفوذ آنها بسيار فراتر از همين بسته هاست.

امروزه مي دانيم كه نظريه مكانيك كوانتومي ، حاكم بر تمامي مسائل است كه در عالم وجود دارند. از كوچكترين ذرات زيراتمي گرفته تا نيروهاي فضا زمان. اين نظريه توضيح مي دهد كه

ريز تراشه ها چگونه كار مي كنند؟

چرا گچ سفيد است؟

اتم ها چگونه انرژي هسته اي خود را آزاد مي كنند؟

نظريه مكانيك كوانتومي شالوده كل صنعت الكترونيك است. و در عين حال ممكن است منشا عالم «انفجار بزرگ) را نيز توضيح دهد. پلانك آنقدر زنده ماند تا ببيند كه كوانتاي او چه گستره وسيعي از پديده ها را توضيح مي دهند. گستره اي كه هنوز هم انتهايي بر آن متصور نيست. اما او همچنان يك "انقلابي ميل" باقي ماند.

پلانك سالها در جستجوي راههايي براي رهايي از كوانتوم ها وقت صرف كرد. براي او مايه شرمساري بود كه سبب شهرتش دنبال مفهومي باشد كه خود او به سختي آن را باور داشت. اما درنهايت اكتشافات بنياد افكن پلانك بيش از آن كه ناشي از استعداد هاي علمي باشد، از صداقت خلل ناپذير او برخاسته بود.

پلانك با اينكه باورهاي خودش را واژگون شده و ادراكش از واقعيت را ديگر گونه مي ديد. سرانجام آنچه را كه معادلاتش به او مي گفتند، پذيرفت. او به يكي از همكاران فيزيكدانش پس از اينكه ستيز براي احتراز از مفاهيم نظريه مكانيك كوانتومي را وانهاده بود، اين طور گفته بود: "اين كار هيچ فايده اي ندارد ما مجبوريم با نظريه مكانيك كوانتومي زندگي كنيم."

كشفي كه به يك انقلاب منجر شد

در ادامه مطالعه جسم سياه ، در عرض چند ساعت پلانك رابطه اي را يافت كه به نظر مي رسيد قادر به انجام چنين كاري است. او دريافت كه طول موج تابش هر مقدار كه باشد، پاسخ صحيح را به دست مي دهد. ساير دانشمندان به سرعت كشف او را به عنوان پيشرفتي كليدي مورد تحسين قراردادند، اما براي پلانك تنها اين كافي نبود او مي خواست بداند كه چرا رابطه اش كار مي كند؟

در جستجوي پاسخي براي اين پرسش او در ذهن خود مجسم كرد كه جسم سياه از نوسانگرهاي بسيار كوچكي ساخته شده است كه هر يك از آنها تابش هاي الكترومغناطيسي از خود گسيل مي كنند. اين گامي بسيار اساسي بود كه پلانك برداشت. در آن زمان فيزيكدانان اندكي آنقدر شهامت داشتند كه به تشكيل يافتن ماده از اتم ها معتقد باشند. تشكيل شدن انرژي از اجزا كوچك كه ديگر جايي براي خود داشت. با اين حال به نظرمي رسيد كه اين نگرش كار آمد است.

با استفاده از نظريه الكترومغناطيسي پلانك دريافت كه مدلي كه او به اين ترتيب از جسم سياه ساخته است، بخشي از رابطه رياضي انرژي ساطع شده از جسم سياه را به دست مي دهد «محاسبه انرژي تابشي جسم سياه). تمام آنچه كه مي ماند، تبديل كردن اين رابطه به شكل رابطه اي بود كه پلانك در آن عصر يكشنبه سرهم كرده بود. اينجا بود كه پلانك كشف تاريخي اش را انجام داد.

كشف تاريخي پلانك

پلانك دريافت كه براي دستيابي به هماهنگي لازم با رابطه يافته شده ، بايد فرض را بر اين بگذارد كه نوسانگرهاي كوچك نمي توانند تحت هر فركانسي كه دلشان خواست نوسان كنند. براي فيزيكداني كه با هزاران سال تحقيق و پژوهش در مورد نوسان اشباع شده بود، اين كار ارتداد محض بود. حتي يونانيان باستان هم مي دانستند كه سيم هاي كشيده شده را مي توان تحت هر فركانسي به نوسان در آورد. حتي اگر نتيجه كار چندان هم موسيقي يايي نباشد.

با اين وجود ، براي اينكه رابطه پلانك بتواند كار آمد باشد، او مي بايست اين را مي پذيرفت كه نوسان گرهاي كوچك در جسم سياه همانند يك زه ويولن هستند كه مي توانند دو نت موسيقي متوالي را توليد كند، اما قادر به توليد هيچ صدايي بين آن دو نيست. پلانك تلاش كرد تا از يافته عجيب خودش سردرآورد. اما در دانش شناخته شده فيزيك در آن روز چيزي وجود نداشت كه بتواند به او كمك كند.

در آنچه كه او بعدها آن را "عملي از روي ناچاري" ناميد، پلانك پذيرفت كه انرژي تابش شده در واحدهاي بسته بندي شده اي كه او آنها را كوانتا ناميده، گسيل مي شود. و دليل او نيز چيزي بيش از آن نبود كه رابطه حاصل از اين رويكرد كار آمد است و به پاسخ هاي درست منتهي مي شود. در عين حال پلانك احساس مي كرد كه كشفي بزرگ را به انجام رسانده ، همان كشفي كه هنگام قدم زدن در آن روز زمستاني براي پسرش از آن صحبت مي كرد.

يكي از منافع جنبي كشف او رابطه ساده اي بود كه مقدار انرژي موجود در اين بسته ها را به طول موج آنها ربط مي داد. هر چه طول موج كوتاهتر باشد انرژي بيشتر خواهد بود. ارتباط اين دو متغيير را كميتي كه با h نشان داده مي شد، برقرارمي كرد. چيزي كه در حال حاضر ثابت پلانك خوانده مي شود. هم اكنون مشخص شده است كه اين ثابت همراه با سرعت نور C و ثابت گرانش نيوتن از لحاظ كيهان شناسي اهميت بسيار زيادي دارد.

پلانك به قله دانش صعود مي كند

هم اكنون فيزيك كوانتومي به عنوان موفق ترين نظريه علمي شناخته مي شود. زيرا مبدع اين نظريه پلانك افتخارات بسياري از جمله جايزه نوبل فيزيك 1918 را از آن خود كرد. در آن هنگام پلانك 60 ساله باقي توان خود را بر گرد آوردن بهترين فيزيكدانان دوران از جمله آلبرت انيشتين در برلين ، براي كار روي نظريه مكانيك كوانتومي متمركز كرده بود. اين كار ارزشمند را پلانك در حالي انجام مي داد كه در زندگي شخصي خود با رويدادهاي غم انگيز هولناكي رو در رو بود.

حوادث ناگوار پلانك

در سال 1916 پسر او ، همان كسي كه كشفش را اولين بار براي او بازگو كرده بود، در يك عمليات نظامي در وردون كشته شد كه در آن زمان چندين سال از مرگ همسر اولش مي گذشت.

طي سه سال هر دو دختر او هنگام وضع حمل از دنيا رفتند.

در سال 1944 آخرين پسر او كه مظنون به شركت در نقشه اي براي قتل هيتلر بود، توسط نازيها اعدام شد.

پلانك در سال 1947 در سن 89 سالگي در آلمان از دنيا رفت.

آلبرت انيشتين وقتي از مرگ يكي از قهرمانان علمي اش خبردار شد، نامه اي به بيوه پلانك نوشت و در آن از خاطرات كار با مردي گفت كه نگاهش به حقايق جاوداني بود. اما در عين حال فعالانه درگير همه آن چيزهايي بود كه به پيشرفت مربوط است.



منبع : دانشنامه رشد

[Mohammad Hosseyn]

اتم - ملكول - ساختار اتم 

از مدتها قبل ،انسان مي داند كه تمام مواد از ذرات بنيادي يا عناصر شيميايي ساخته شده اند. از ميان اين مواد،مثلاً مي توان از اكسيژن ،گوگرد ،و آهن نام برد .كوچكترين ذره آهن ،يك اتم آهن و كوچكترين ذره گوگرد ،يك اتم گوگرد ناميده مي شود .
آهن خالص فقط داراي اتمهاي آهن است و گوگرد خالصل نيز فقط اتمهاي گوگرد دارد . اتمها جرمهاي گوناگوني دارند .سبكترين آنها اتم هيدوژن است .
اتمهاي آهن بسيار سنگينتر از هيدروژن و اتمهاي "اورانيم" از اتمهاي آهن سنگينترند ،يعني جرمشان بيشتر ايت .واژه اتم ،از بان يوناني گرفته شده و معناي آن در واقع "ناكسستني" يا "تقسيم ناپذير" است .
امروزه ما مي دانيم كه امها را هم مي توان به اجزاء كوچكتر تقسيم كرد.ولي به هر حال ،اگر مثلاً يك اتم آهن را درهم بشكنيم ،اجزاء شكسته شده ،و ديگر آهن نسيتند و خصوصيات آهن را ندارند به اين دليل است كه در بسياري از كتابهاي شيمي تعريف زير در باره واژه "اتم" آورده شده است :
"يك اتم كوچكترين سنگ بناي يك عنصرشيميايي است كه كليه خصوصيات ويژه آن عنصر را دارا بوده و در صورت تقسيم آن به اجزاء كوچكتر ،اين خصوصيات را از دست خواهد داد ".
اتمها در مقايسه با كليه چيزهايي كه ما در زندگي معمولي خود با آنها برخورد مي كنيم ،خيلي خيلي كوچك هستند .قطر يك اتم تقريباً سانتيمتر يا 8 - 10×1 سانتيمتراست . با ذكر يك مثال مي توان پي برد كه اتمها چقدر كوچك هستند :
برروي كره زمين تقريباً 5 ميليارد نفر زندگي مي كنند. اگر هر نفر را يك اتم حساب كنيم و با اين اتمها يك زنجير بسازيم طول اين زنجير به زحمت 50 سانتيمتر خواهد شد .
مولكول چيست؟ اتمها مي توانند براي ايجاد ذرات بزرگنر با يكديگر پيوند پيدا كنند و به اصطلاح "مولكولها " را تشكيل دهند.به عنوان مثال ،دو اتم اكسيژن با يكديگر تشكيل يك مولكول اكسيژن را مي دهند. در طبيعت اغلب اوقات اتفاق مي افتد كه امهاي عناصر مختلف به صورت مولكول با يكديگر اتحاد مي يابند .
يكي از معروفترين اين اتحادها مولكول آب است . كه ازيك اتم اكسيژن و دو اتم هيدوژن تشكيل شده است . يك مولكول آمونياك ،يك اتم نيتروژن وسه اتم هيدوژن دارد .
آب و آمونياك برخلاف اكسيژن و كربن عناصر شيميايي نيستند بلكه تركيبات شيميايي از عناصر متقاوت هستند .كوچكترين ذره چنين تركيبي مولكول ناميده مي شود .چنانچه يك مولكول آب را تجزيه كنيم خصوصيات آب از دست مي رود و فقط ذرات تشكيل دهنده آن يعني هيدروژن و اكسيژن باقي مي مانند كه خصوصياتي كاملاً متفاوت با آب دراند .
مولكولهانيز مثل اتمها به طرز غيرقابل تصوري كوچك هستند دريك ليوان ـآب معمولي تقريباً 6000000000000000000000000 يا 24 10×6 مولكول آب وجود دارد . اگر اين لوان آب را به ميزان مساوي بر روي تمام اقيانوسها و درياهاي كره زمين پخش كنيم درهر ليتر از آب درياها ،چندين هزار مولكول از آب ليوان وجود خواهد داشت . 
ساختار اتم چيست ؟ تقريباً 75سال پيش "ارنست رادر فورد " در انگلستان مطلبي را كشف كرد كه فيزيك اتمي جديد را نبيان گذارد . اما اكنون به اين مطلب مي پردازيم .اين فيزيكدان بريتانيايي يك ورق نازك طلايي را مورد اصابت ذرات آلفا قرار داد تا در ون اتمها را شناسايي كند . 
اگر مواد در يك چنين ورق فلزي بطور متناسب و يكنواخت پخش بودند ذرات آلفا درهمان مسير پرواز خود به حركت ادامه مي دادند،اگر چه در اين حالت كمي از سرعت ذرات آلفا كاسته مي شد. تمام "ذرات آلفا" تقريباً به همين شكل رفتار كردند .البته تعداد كمي نيز كاملاً از مسير خود منحرف شدند درست مثل اينكه به يك گلوله كوچك اما خيلي سنگين برخورد كرده باشند "رادرفورد " از اين آزمايش چنين نتيجه گيري كرد كه تقريبا تمام جرم اتم طلا در يك هسته بسيار كوچك وناچيز تمركز يافته است .
هسته اتم كشف شده بود.امروز ه ما دقيقاً مي دانيم ساختار اتم چيست ."اتم ماننديك منظومه شمسي كوچك است ". در مركز اتم يك هسته بسيار كوچك قرار دارد كه از نظر الكتريكي داراي با ر مثبت است و تقريباً تمام جرم اتم را تشكيل مي دهد به دور اين هسته ذرات كوچك و بسيار سبكي كه داراي بار الكتريكي منفي هستند يعني الكترونها در حركت هستند. 
اتمها ي سنگين تر ين فلزات در وقاع داراي "ساختماني اسفنجي " هستند و تقريبا فقط از فضاي خالي تشكيل شده اند اگر هسته اتم را به برزگي يك گيلاس فرض كنيم ،ساختمان اتم با مدارهاي اكتروني خود تقريبا به بزرگي "كليساي دم " در شهر كلن خواهد بود .
قطر هستهه اتم تقريبا برابر سانتيمتر يا 12- 10سانتيمتر مي باشد به عبارت ديگر 100ميليارد هسته اتم دركنار هم زنجيري به طول يك ميليمترخواهند ساخت .
ساده ترين اتم هيدروژن است . دراين اتم فقط يك الكترون به دور هسته بسيار كوچكي مي گردد . در شرايط عادي اين اكترون فقط پنج ميليارددم سانتيمتر يا 9- 10×5 سانتيمتر از هسته فاصله دارد .اما اين الكترون مي تواند روي مدارهاي دور تري نسيت به هسته نيز قرار گيرد و در اينجاست كه متاسفانه و جه تشابه بين اتم و منظومه شمسي از بين مي رود .
حركت الكترون فقط روي مدارهاي ويژه و معين يا به عبارت ديگر"تراز انرژي " مشخصي امكان پذير مي بادش در حالي كه سياره ها در هر فاصله دلخواهي از خورشيد مي توانند حركت كنند مثلا اگريك الكترون از يك مدار داخلي يا به عبارت ديگراز يكتراز پر انرژي تر به يك مدارداخلي يا يك تراز كم انرژي تر منتقل شود مقدار انرژي به شكل يك ذره يا "كوانت نوري " يا "فوتون" رها مي وشد چون فقط مدارها يا ترازهاي انرژي كاملاً معيني وجود دارد در نتيجه فقط ذره هاي نوري يا انرژي كاملاً معيني نيز منتشر خواهند شد و به عبارت ديگردرنمودار موجي طول موجهاي كاملا معيني پديدار مي شوند كه انسان ار روي آنها مي تواند درتمام كيهان يك انم هيدروژن را باز شناسايي كند.
اين مطلب براي ساير عناصر شيميايي نيزصادق است زير بناي علم "طيف نگاري و طيف شناسي " مي باشد كه به كمك آن مثلا مي توان تشخيص داد چه نوع اتمهايي در آتمسفر خورشيد وجود دارند .

منبع : physicsir.com

[Mohammad Hosseyn]

نظريه ي ريسمان


در نظريه ي ريسمان به جاي اينكه هر ذره را مستقل در نظر بگيريم به صورت رشته اي پيوسته با شكلهاي مختلف درنظر ميگيريم , مثلا الكترون را مي توان مانند يك النگو رشته اي بدانيم كه دو سرش بهم گره خورده و حلقه دايره اي تشكيل داده است. علت بوجود آمدن اين نظريه اين بود كه گرانش با كوانتوم مشكل دارد. حتماٌ مي دانيد در دنياي ما چهار نيروي اصلي بنامهاي الكترومغناطيسي، هسته اي قوي، هسته اي ضعيف و گرانشي وجود دارد. سه نيروي اول به ترتيب مي توانند با هم در انرژيهاي بالا متحد شوند و يك نظريه واحد داشته باشند. يعني انشعاباتي از يك نظريه ي اصلي باشند. اصطلاحاٌ مي گويند اين سه نظريه در انرژيهاي بالا تقارن دارند و در انرژيهاي معمولي دچار شكست خودبخودي تقارن مي شوند. اما چهارمين نيروي اصلي يعني گرانش دو مشكل اساسي دارد. يكي وحدت نيافتن با سه نيروي ديگر و ديگر اينكه اگر ذرات را نقطه اي در نظر بگيريم، سطح مقطع برهم كنش نيروي گرانشي بين دو ذره ي نقطه اي كه بهم نزديك مي شوند طبق نظريه ي كوانتومي بي نهايت بدست مي آيد. از اينرو ذرات بصورت ريسمانهاي يك بعدي در نظر گرفته شدند. مثلا الكترون يا كواركها همگي ريسمانهاي بسته و حلقوي با شكلهاي مختلفند. در اين تصورجديد، ديگر برهم كنش ذرات در زمان و مكان خاص رخ نمي دهد بلكه شما دو حلقه داريد كه در فضا بهم نزديك مي شوند و با عكسبرداي تخيلي يك پوسته به شكل شلنگ نمايش داده مي شود. مثل اينكه دو شلنگ بهم برخورد كرده باشند و دو شلنگ جديد بوجود آورده باشند. در اين نظريه هم وحدت ميسر است و هم بينهايتهاي گرانش كوانتومي برطرف مي شود.

نظريه ي ريسمان ادعا مي كند كه دنياي ما 10 بعديست. يعني 9 بعد مكاني و يك بعد زماني دارد. اين برخلاف تجربيات ماست. يعني ما فكر مي كنيم كه در دنيايي با سه بعد مكاني و يك بعد زماني زندگي مي كنيم. به همين دليل توجيه مي كند كه 6 بعد اضافي در واقع در دنياي ما وجود دارند ولي فشرده شده اند. فشرده شدن يعني اينكه مثلا شما يك شلنگ را از فاصله ي دور بصورت يك بعدي مي بينيد اما از نزديك بصورت يك استوانه ي دو بعدي. در نظريه ي ريسمان اشكالاتي هم وجود دارد. مثلا تمام جوابهايي كه براي ريسمانهاي موجود در ابعاد R بدست مي آيد در ابعاد R-1 هم بدست مي آيد. يعني اصطلاحا ابعاد بزرگ و كوچك خواص مثل هم دارند كه بطور بديهي غلط است. و اينكه ما مي دانيم كه دما حداقل دارد ولي نظريه ي ريسمان مي گويد علاوه بر اين حداقل دمايي، يك حداكثر هم وجود دارد به اندازه ي 1032 سانتيگراد.

براي اطلاعات كامل تر مي توانيد به مقالات زير مراجعه فرمائيد :

1) دكتر كامران وفا (استاد دانشگاه هاروارد آمريكا) در مجله ي فيزيك سال 1371 به شماره ي 4 سال 10 زمستان تحت عنوان: مروري بر فيزيك ذرات.

2) مقالات سخنراني دكتر تهوفت (برنده ي جايزه ي نوبل فيزيك سال فكر كنم 97) درسايت نوبل .



منبع : physicsir.com

[Mohammad Hosseyn]

عنوان مطلب :
فيزيك نوين دنياي كوچكترين ذرات
نوع فايل :
[ PDF ]
اندازه فايل :
305 KB


[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]


منبع : هوپا

[Mohammad Hosseyn]

شتاب دهنده ذرات

علي رستمي

امروز سوخت و انرژي در دنيا به چند دسته كلي تقسيم مي شوند. سوخت هاي فسيلي و سوخت هاي غيرفسيلي و انرژي هاي تجديد پذير و غيرقابل تجديد.

سوخت هاي فسيلي عبارتند از: نفت، گاز و زغال سنگ كه با اكسيژن هوا تركيب مي شوند و ايجاد انرژي به شكل حرارت مي كنند. اين سوخت ها در مقايسه با سوخت هاي ديگر انرژي كمتر توليد مي كنند. مثلاً يك كيلوگرم زغال سنگ حدود 8 كيلووات ساعت انرژي توليد مي كند و يك كيلوگرم نفت حدود 12 كيلووات ساعت انرژي توليد مي كنند. اين سوخت ها آلوده كننده محيط زيست نيز هستند.

به علاوه جزء ذخاير غيرقابل تجديد بوده و داراي مشكلات زيادي در حمل و نقل ايمني نيز هستند. مانند گازگرفتگي (خفگي) يا توليد گاز سمي منوكسيد كربن. دسته ديگر از سوخت ها شامل سوخت هاي هسته اي هستند مانند اورانيوم يا پلوتونيوم يا ايزوتوپ هاي هيدروژن مانند دوتريوم يا تريتيوم يا فلز سبك ليتيوم. اين سوخت ها در مقايسه با سوخت هاي دسته اول داراي امتيازات مثبت و منفي هستند. اول اينكه در اين سوخت ها بعضي ايزوتوپ ها توانايي توليد انرژي به وسيله تكنولوژي فعلي بشر را دارد مانند ايزوتوپ هاي كمياب اورانيوم 235 يا پلوتونيوم 239 يا اورانيوم 233 كه به اين ايزوتوپ ها شكاف پذير مي گويند. امتيازات اينها عبارتند از توليد مقادير زياد انرژي به وسيله حجم كم ماده سوختني. مثلاً از يك كيلوگرم اورانيوم 235 يا پلوتونيوم 239 مي توان مقدار 23ميليون كيلووات ساعت گرما ايجاد كرد، اما مشكلاتي نيز دارند از آن جمله اين كه: غني سازي و توليد اين ايزوتوپ ها مشكلات و هزينه زيادي دارند. دوم اينكه، اين سوخت هاي هسته اي سنگين پس از توليد انرژي مقادير زيادي ايزوتوپ هاي پرتوزا از خود به جاي مي گذارند كه به زباله هاي هسته اي موسوم است.

اين زباله ها براي محيط زيست و سلامت افراد خطرناك هستند و بايد براي صدها سال در انبار هاي محكم نگهداري شوند تا راديواكتيو آن از بين برود. دسته ديگر از سوخت هاي هسته اي شامل عناصر سبك مانند دوتريوم يا تريتيوم يا ليتيوم هستند كه قرار است در راكتور هاي گداخت يا همجوش هسته اي توليد انرژي كنند. البته تاكنون از اينها در بمب هاي هيدروژني بهره برداري نظامي و تسليحاتي مي شد، اما براي توليد انرژي براي مصارف صلح آميز تكنولوژي راكتور هاي گداخت بايد تكميل شود، اين سوخت ها معايب و مزاياي فراواني دارند. اول توليد نوترون و تشعشعات نوتروني مي كنند كه بايد در راكتور هاي همجوشي هسته اي به نحوي جذب و كنترل شوند دوم اينكه تريتيوم نبايد از راكتور نشت كند زيرا يك ايزوتوپ راديواكتيو است.مزاياي اين سوخت ها عبارت از اين كه فراوان در دسترس هستند و دوم اينكه توليد انرژي زيادتري نسبت به اورانيوم يا پلوتونيوم مي كنند. مثلاً انرژي حاصل از گداخت هيدروژن به هليوم مساوي است با 177 ميليون كيلووات ساعت در صورتي كه انرژي حاصل از اورانيوم برابر است با 000/000/23 كيلووات ساعت. بنابراين يك كيلوگرم هيدروژن حدود 8 برابر يك كيلوگرم اورانيوم توليد انرژي مي كند.

انواع ديگر انرژي عبارتند از: انرژي خورشيدي، انرژي باد، انرژي زمين گرمايي و انرژي بيوگاز كه مشكل بزرگ اين انرژي تجديدپذير اينكه بازده انرژي اينها پايين است و دوم اينكه دائمي نيستند و سوم اينكه تكنولوژي بشر براي استفاده مقياس زياد از اينها تكميل نيافته است. ما در اين مقاله سعي مي كنيم جديدترين طرح توليد انرژي كه شايد يكي از منابع انرژي قرن 21 باشد را معرفي كنيم. اين طرح توليد انرژي عبارت از شتاب دهنده ذرات اتمي براي توليد انرژي زياد، عملكرد اين سيستم و دستگاه براساس استفاده از ميدان هاي الكتريكي و مغناطيسي براي شتاب دادن و كنترل ذرات باردار الكتريكي تا مرز سرعت نور است. اين سيستم ها قادر هستند سرعت الكترون ها و پروتون ها را تا مرز سرعت نور شتاب دهند. وقتي ذرات تا اين حد شتاب يافتند سطح انرژي آنها چند ميليون برابر مي شود و داراي انرژي عظيم و فراواني مي شود. يك مثال نشان دهنده اين مطلب است، به عنوان مثال شتاب دهنده پروتون در آزمايشگاه فرمي آمريكا قادر است ذرات پروتون را تا يك تريليون الكترون ولت (Tev) شتاب دهد.

اگر ما به وسيله اين شتاب دهنده پروتون هاي يك گرم هيدورژن معمولي كه در آب زياد است را تزريق كنيم و شتاب دهيم انرژي پروتون ها برابر خواهد بود با انرژي 26 ميليارد كيلووات ساعت انرژي، كه مساوي است با انرژي توليد شده به وسيله شكافت حدود 1200 كيلوگرم اورانيوم يا 15 ميليون بشكه نفت. همه اين انرژي عظيم و غيرقابل باور فقط به وسيله شتاب دادن پروتون هاي يك گرم هيدروژن تا سطح انرژي يك تريليون الكترون ولت است. پس با اين محاسبات دانستيم كه شتاب دهنده ها داراي چه قدرت عظيمي هستند.

شتاب دهنده ها به چند دسته كلي تقسيم بندي مي شوند: 1- شتاب دهنده هاي خطي، 2 _ شتاب دهنده هاي مداري، 3 _ شتاب دهنده سيلكووترون. علاوه بر آن ساخت و نگهداري شتاب دهنده آسان و كم هزينه است. در ضمن مي توان اين سيستم هاي مولد را در ابعاد و مقياس هاي مختلف ساخت به عنوان مثال يك شتاب دهنده خطي كه طول آن 100 متر و ولتاژ آن 10 ميليون ولت است كه قادر است انرژي معادل يك گيگا (Gev) الكترون ولت توليد كند. اين انرژي معادل است با انرژي 26 ميليون كيلووات ساعت در هر ثانيه. اگر تنها موفق شويم 50 درصد انرژي اين شتاب دهنده را استفاده كنيم اين شتاب دهنده قادر است معادل 20 هزار نيروگاه اتمي در مقياس نيروگاه اتمي هزار مگاواتي نيروگاه بوشهر توليد انرژي كند. يعني قادر خواهد بود 20 ميليون مگاوات انرژي الكتريكي توليد كند.

علاوه بر آن از حرارت و گرماي توليدي اين دستگاه مي توان براي بخار كردن آب دريا و توليد آب شيرين استفاده كرد. محاسبات نشان مي دهد كه اين سيستم قادر خواهد بود در سال معادل بارندگي ساليانه كشور آب شيرين توليد كند، بدون اينكه هوا را آلوده كند يا مشكلاتي از قبيل زباله هاي هسته اي يا پس مانده و آلودگي ايجاد كند، در واقع يكي از بهترين منابع انرژي خواهد بود. سوخت مصرفي اين دستگاه تنها چند گرم هيدروژن معمولي است انرژي توليدي از يك دستگاه شتاب دهنده يك گيگا الكترون ولت (Gev) برابر است با انرژي حاصل از سوختن 000/500/2 ليتر بنزين خواهد بود. بنابراين اگر به مدت يك سال كار كند معادل انرژي 500 ميليارد بشكه نفت انرژي توليد مي كند.

ارزش اقتصادي اين مقدار انرژي كه 2 برابر انرژي ذخاير نفت عربستان سعودي است با احتساب قيمت هر بشكه نفت بر مبناي 20 دلار برابر است با 10 تريليون دلار. در صورتي كه ما از اين سيستم شتاب دهنده استفاده كنيم نيازي به سوزاندن اين حجم عظيم نفت و گاز براي توليد انرژي نداريم. مزاياي اين سيستم عبارتند از: 1- مي توان در ابعاد و اندازه هاي مختلف ساخت. 2- هزينه ساخت و نگهداري آن كم بوده است. 3_ هيچ گونه زباله يا آلودگي محيطي توليد نمي كند. محصول نهايي آن آب خالص يا بخار آب است. 4 _ با استفاده از اين دستگاه عملاً عمر منابع انرژي نامحدود مي شود و منبع عظيمي از انرژي در دسترس خواهد بود.

در حوزه ذرات

1-الكترون ولت: واحد انرژي است و برابر انرژي يك الكترون يا پروتون وقتي از اختلاف پتانسيل يك ولت عبور كند برابر است با 19-10*6/1 ژول

2 _ يك گرم هيدروژن 1023 * 02/6 اتم بوده كه به آن يك اتم گرم يا يك مول هيدروژن گويند.

اگر اين مقدار هيدروژن از شتاب دهنده يك (Gev) عبور كند معادل انرژي آن برابر خواهد بود:

ژول 1013*6/9=109*1*1023*02/6* 19-10*6/1

يك كيلووات ساعت برابر است با 000/600/3 ژول. بنابراين انرژي آن برابر است با 26 كيلووات ساعت.

1013 *6/9 ژول تقسيم بر 000/600/3 مساوي 105*26



منبع 1 : physicsir.com

منبع 2 : روزنامه شرق

[Luti]

نظریهٔ ریسمان شاخه‌ای از فیزیک نظری و بیشتر مربوط به حوزه فیزیک انرژی‌های بالاست .این نظریه در ابتدا برای توجیه کامل نیروی قوی به وجود آمد ولی پس از مدتی با گسترش کرومودینامیک کوانتومی کنار گذاشته شد و در حدود سالهای ۱۹۸۰ دو باره برای اتحاد نیروی گرانشی و برطرف کردن ناهنجاری‌های تیوری ابر گرانش وارد صحنه شد. بنا بر آن ماده در بنیادین‌ترین صورت خود نه ذره بلکه ریسمان مانند است. یعنی تمام ذرات بنیادین (مثل الکترون، پوزیترون و فوتون) اگر با بزرگنمایی خیلی خیلی زیاد نگریسته‌شوند ریسمان‌دیس هستند. ریسمان می‌تواند بسته (مثل حلقه) یا باز (مثل بند کفش) باشد.
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
همانطور که حالت‌های مختلف نوسانی در سیمهای سازهای زهی مثل گیتار صداها(نتها)ی گوناگونی ایجاد می‌کند، حالتهای مختلف نوسانی این ریسمانهای بنیادین نیز به صورت ذرات بنیادین گوناگون جلوه‌گر می‌شود.
خاصیت مهم ابرریسمان که فیزیکدانان را به سمت خود کشاند این بود که این نظریه به طرزی بسیار طبیعی گرانش (نسبیت عام) و مدل استاندارد (نظریهٔ میدان کوانتوم) که سه نیروی دیگر موجود در طبیعت (یعنی الکترومغناطیس، نیروی ضعیف و نیروی هسته‌ای قوی) را توصیف می‌کند به هم مرتبط می‌سازد.
ابعاد بالاتر
به طور سنتی فضایی که ریسمان‌ها در آن می‌زیند بیست و شش بعدی است (البته همیشه اینطور نیست چنان که در زیر توضیح داده خواهد شد). عدد بیست و شش از روی ضوابط ریاضی و نظریهٔ گروهها (برای حفظ تقارن لورنس) به‌ دست می‌آید. این امر ممکن است در ابتدا کمی ثقیل و مشکل‌زا به نظر برسد چرا که به هرحال ما در اطراف خود چهار بعد (سه بعد مکانی و یک بعد زمانی) بیشتر احساس نمی‌کنیم پس این بعدهای اضافه کجایند؟ جوابی که معمولاً به این سوال داده می‌شود اینست که این بعدها برخلاف چهار بعد دیگر) کوچک و نیز فشرده (معادل انگلیسی compact) هستند. فشرده یعنی آنکه اگر در جهت آنها به اندازهٔ کافی پیش‌روی کنید به جای اول خود باز می‌گردید. کوچک بودن هم معنایش اینست که برای آنکه به جای نخست بازگردید باید مسافت خیلی کمی را طی کنید.
برای نمونه یک لولهٔ بینهایت دراز را در نظر بگیرید. سطح این لوله مسلما دوبعدی است. یعنی مورچه‌ای که روی سطح این لوله قرار دارد می‌تواند در دو راستای مستقل از هم حرکت کند. فرض کنید که سر مورچه در راستای طول لوله‌است. مورچه می‌تواند یا عقب-جلو برود یا چپ-و-راست. اما اگر به‌فرض این مورچه به اندازهٔ کافی (یعنی به اندازهٔ محیط لوله) در جهت چپ حرکت کند به جای اول خود باز می‌گردد اما قضیه در مورد عقب جلو رفتن صدق نمی‌کند. پس یکی از بعدهای این فضای دوبعدی (یعنی یکی از بعدهای سطح لوله) فشرده و یکی نافشرده است.
اینک فرض کنید که این مورچه روی یک توپ قرار دارد. باز هم می‌تواند در دو راستای مستقل از هم حرکت کند منتهی این‌بار در هر جهتی روی سطح کره مستقیم حرکت کند، پس از طی مسافتی (برابر با محیط دایرهٔ عظیمهٔ کره) به جای نخست بازمی‌گردد. پس این بار هر دو بعد این فضای دوبعدی (یعنی سطح توپ) فشرده است.
بازگردیم به فضای دوبعدی سطح لوله. این بار فرض کنید که محیط این لوله خیلی کم باشد یا مثلاً به جای لوله یک کابل برق داشته‌باشیم. برای مورچه (اگر به اندازهٔ کافی کوچک باشد)این کابل هنوز یک سطح دو بعدی است یعنی وقتی که روی سطح کابل قرار دارد می‌تواند در دو راستای مستقل از هم حرکت کند. اما برای ما انسان‌ها کابل برق یک شی یک بعدی محسوب می‌شود چون فقط درازای آن قابل درک است.
حالتی بسیار شبیه به این در مورد این بعدهای اضافه در نظریه ریسمان رخ می‌دهد. به این معنی که ما به خاطر اندازهٔ بزرگ خود از درک این ابعاد اضافی عاجز هستیم اما این ابعاد برای ‌بعضی از ذره‌ها با انرژی زیاد قابل دسترسی است.
انواع نظریه ریسمان
باید گفت که چندین نظریه ریسمان وجود دارد. تنها تعداد کمی از آنها می‌توانند نامزدی برای توصیف طبیعت باشند. برای مثال نظریهٔ ریسمانی که در طیف ذراتش (یعنی در حالت‌های مختلف نوسانی‌اش) ذره‌ای دارد که سریع‌تر از نور حرکت می‌کند نمی‌تواند مدل خوبی از طبیعت باشد. چون هیچ چیز نمی‌تواند سریع‌تر از سرعت نور حرکت کند. اما حتی نظریه‌های ریسمانی که مدل خوبی از طبیعت نیستند می‌توانند به فهم فیزیکدانان از این نظریه و نظریه‌هایی که می‌توانند به فهم طبیعت کمک کنند، مدد برسانند.
به طور کلی دو گونه نظریه‌ ریسمان وجود دارد:
۱. ریسمان بوزونی
۲. اَبَرریسمان
ریسمان بوزونی
نخستین نوع و ساده‌ترین نوع نظریه‌ٔ ریسمان است. به طور سنتی احتیاج به ۲۶ بعد برای همخوانی با ضوابط و پیش‌فرضهای فیزیکی (مانند تقارن لورنس) دارد. متاسفانه در طیف ذرات آن تاکیون (ذره‌ای که سریعتر از نور حرکت می‌کند) وجود دارد بنابراین نمی‌تواند مدلی از طبیعت باشد. همچنین از آمار بوز (در مقابل فِرْمی در مکانیک آماری) پیروی می‌کند بنابراین به طور طبیعی نمی‌تواند توصیف‌گر ذراتی مثل الکترون باشد.البته این نظریه در توصیف ذرات میدانی مانند گراویتون‌ها و فوتون‌ها موفق است.
ابرریسمان
با استفاده از فرض ابرتقارن (یعنی در مقابل هر ذره بوزی ذره‌ای فرمیی داریم) نوعی نظریه ‌است که قابلیت آن را دارد که توصیف‌گر طبیعت باشد. تعداد ابعاد مورد نیاز در ابرریسمان غالبا ده است. در حال حاضر پنج نظریهٔ ابرریسمان وجود دارند که می‌توانند توصیف‌گر طبیعت باشند.
د-وسته (D-Brane) و نظریه-م (M-Theory)
در سال ۱۹۹۵ میلادی ادوارد ویتن فیزیکدان مشهور با معرفی د-وسته (خوانده می‌شود دالوسته بر وزن آموخته) انقلابی در نظریه‌ٔ ریسمان پدید آورد. د-وسته‌ها اشیایی هستند که دو سر ریسمانهای باز روی آنها می‌لغزند. این اشیا می‌توانند صفر-بعدی تا تعداد ابعاد-فضایی(غیر زمانی)-بعدی باشند. به د-وستهٔ دو بعدی یعنی شکلی مثل یک صفحه‌کاغذ با ضخامت صفر «پوسته» یا د۲-وسته (تلفظ می‌شود دال-دووسته) می‌گویند. (نام د-وسته هم به قرینهٔ پوسته انتخاب شده‌است). د۱-وسته (خوانده می‌شود دال-یکوسته) خود به شکل ریسمان است. به همین منوال می‌توانیم د۰-وسته(دال-صفروسته) د۳-وسته(دال-سووسته) د۴-وسته و … داشته‌باشیم. حرف «د» که در ابتدای این کلمه‌ها می‌آید حرف نخستین نام دریشله(ریاضیدان‌است) ‌است. بنابراین د-وستهٔ هرچند بعدی که داشته‌باشیم آن را به صورت «د تعداد ابعاد-وسته» می‌نویسیم. علاوه‌براین برای گنجاندن این اشیای جدید در نظریهٔ ابرریسمان تعداد ابعاد به ۱۱ ارتقا پیدا کرد.
ویتن همچنین ثابت کرد که پنج نظریهٔ ابرریسمان موجود بی‌ارتباط به هم نیستند و با نوعی روابط همزادی (duality) به هم مربوط می‌شوند. امروزه به نظر می‌آید این پنج نظریه درواقع پنج «نمود» (=جلوه) گوناگون از یک‌ نظریهٔ مادر و بزرگ‌تر هستند. یعنی این نظریهٔ مادر که آن را نظریه-م(تلفظ می‌شود نظریهٔ میم) می‌خوانند در شرایط خاص به هر یک از این پنج نظریه تقلیل می‌یابد (بسته به شرایط به نظریه‌های مختلف).
فیزیکدانان هنوز شناخت کاملی از نظریه-م ندارند حتی بر سراینکه «م» در نام نظریه دقیقا مبین چیست اختلاف نظر وجود دارد. بعضی می‌گویند «م» به معنی مادر است. برخی می‌گویند «م» مخفف «ماتریس» است. برخی دیگر (البته به شوخی) می‌گویند «م» (M) از واژگون‌کردن حرف نخست نام ویتن (W) می‌آید.هرچه‌ هست همکنون بسیاری از فیزیکدانان به دنبال کشف و درک نظریه-م هستند. احتمالاً یافتن نظریه-م از بزرگ‌ترین دستاوردهای بشر خواهد بود زیرا این نظریه قادر خواهد بود تمام دنیا را در بنیادین‌ترین حالت توصیف کند.باید توجه داشت که نظریهٔ ریسمان (و به تبع آن نظریه-م)، نظریه‌‌ای فاقد پارامتر آزاد است. یعنی جایی برای تنظیم پارامترها به کمک آزمایش باقی نمی‌گذارد. به بیان روشن‌تر خواص تمام ذرات باید از روی معادلات ریاضی درآورده شود. بنابراین مثلاً این نظریه‌ باید بگوید چرا الکترون وجود دارد و چرا جرم آن فلان اندازه و چرا اسپین آن یک‌دوم و چرا بار الکتریکی آن بهمان مقدار است.
د-وسته‌ها و جهانهای موازی
آیا حقیقتاً نظریهٔ ریسمان علمی‌است؟
بعضی از فیزیکدانان معتقدند که نظریهٔ ریسمان اصولا نظریه‌ای علمی نیست چرا که هیچ پیش‌بینی ابطال‌پذیری نمی‌کند و در بهترین شرایط تنها به توضیح واقعیات موجود می‌پردازد.
نظریه-م و مسایل فلسفی مربوط به آن و سرنوشت ناپیدایش
در اینجا طنز کوچکی مطرح می‌شود: ما انسان‌ها یا قابلیت آن را داریم که به کشف نظریه-م نایل شویم یا نه. یعنی نظریه-م اصولا یا قابل کشف/فهم هست یا نیست. در نهایت به نظر می‌آید که این نظریه-م است که در مورد قابل کشف/فهم بودن یا نبودن خود تصمیم گرفته است! چون بالاخره ما انسان‌ها محصول جهانی هستیم که بر اساس قوانین نظریه-م کار می‌کند.
به علاوه این سوال بنیادی‌تر هم مطرح است که آیا اصلاً نظریه-م وجود دارد؟ چرا طبیعت باید موجودی قانونمند و در درجهٔ بعد قابل فهم باشد. اینشتین معتقد بود که غیرقابل‌فهم‌ترین چیز در مورد طبیعت این‌است که طبیعت قابل فهم است. متاسفانه یا خوشبختانه از هیچ‌کجا آیه نیامده‌است که نظریه-م به عنوان نظریهٔ همه چیز یا نظریهٔ وحدت‌بخش وجود دارد تا حالا ما به دنبال آن باشیم. هرچند که به نظر می‌آید تمام فیزیکدانان ریسمان‌کار به طور ضمنی معتقد/ خستو/ اند که نظریه-م وجود دارد و همچنین قابل درک برای ما انسان‌ها است وگرنه بعید بود عمر خود صرف آن کنند. اما این فرض تماما برخاسته از خوشبینی مفرط است که خوشبختانه تاکنون خلاف آن ثابت نشده‌است.
همچنین این احتمال (هرچند بسیار اندک) وجود دارد که روزی ثابت شود نظریهٔ ریسمان اساسا نادرست است. اتفاقی شبیه این امر در مورد نظریهٔ متغیر پنهان چندین سال قبل رخ‌ داد. ریسمان‌کارها معتقدند که شانس از بیخ و بن نادرست بودن نظریهٔ ریسمان بسیار بسیار اندک و حتی نزدیک صفر است. چرا که تاکنون شواهد بسیار زیادی مبنی بر صحت آن یافت شده‌است. ممکن است آزمایش‌های آینده جهت تحقیقات را تغییر دهد ولی احتمال تکذیب این نظریه چنانکه که گفته شد تقریباً صفر است



منبع :
برای مشاهده محتوا ، لطفا وارد شوید یا ثبت نام کنید

[Luti]

منبع / نويسنده : هوپا
اين مقاله تحليلي است بر نظريه ي ريسمان همراه با چند فرمول براي درك بهتر موضوع كه
براي دريافت نظرات شما خوانندگان منتشر مي شود.

قرن بيستم را مي توان دوران طلايي علم فيزيك دانست. انواع نظريات و پيش بيني هاي
مختلف همراه با تجهيزات پيشرفته كه سيل عظيمي از اطلاعات را در اختيار دانشمندان
قرار مي داد ظهور يافت. چنانكه اين روند در قرن جديد نيز با سرعتي بيشتر در حال
پيگيري است.

از جديدترين نظريات فيزيك مي توان به نظريه ي ريسمان اشاره كرد. اين نظريه ادعا مي
كند مي تواند تمام پديده هاي فيزيكي جهان را تفسير نمايد كه البته با توجه به مباني
ان مي توانند درست باشد. البته منتقدان هم به همين موضوع اشكال مي گيرند. چون اگر
تمام ذرات و پديده هاي عالم از نوسان اين ريسمان ها ايجاد شود در عمل نمي توان وجود
انها را به اين راحتي اثبات كرد . همچنين اين موضوع يك حالت كلي است يعني هنوز وارد
شدن در بحثي كه تمام جوانب ان كشف نشده است و بيان كلي از يك مطلب چندان درست نيست.
چون ما تا نتوانيم تمام ابعاد عالم را كشف كرده و بر ان مسلط شويم نمي توانيم
جزييات اين نظريه را باز گويي كنيم. البته اين نظريه توسط اثبات هاي رياضي ارائه
شده و نمي توان ان را كاملا رد كرد و در همين حالت كلي ان ايراد جدي وارد نمود.



اما براي بحث در اين مورد از عمق مطلب وارد مي شويم. همه ي ما مي دانيم كه در اين
نظريه تمام مطلب بر اساس نوسان اين ريسمان ها شكل مي گيرد. از يك ذره ي داراي جرم
تا يك فوتون كه حامل انرژي است. حال موضوع را اينگونه مطرح ميكنيم كه دو ذره ي
ريسمان دقيقا چه اندازه انرژي را در فضا مي توانند منتقل كنند . در اين رابطه مقدار
انرژي پايه اي كه بدست مي ايد به اين مقدار است. (1)
e=h/t

كه در آنt زمان پلانك و hثابت پلانك است.

در اين محاسبه انرژي پايه در كيهان مطرح مي شود يعني انرژي كه ميان دو ذره ي ريسمان
ايجاد مي شود.


اما اگر اين انرژي را براي يك فوتون مورد بررسي قرار دهيم انرژي فوق را بر انرژي
كوانتومي يك فوتون تقسيم ميكنيم. در اين حالت عدد بدست امده تعداد ذرات ريسمان را
كه در گير در اين نوسان و انتقال فوتون بوده اند را مشخص مي سازد. اما اگر همين
تعداد فوتون را در فاصله ي پايه يا همان فاصله ي بين دو ريسمان كه با r مشخص شده
ضرب كنيم طول موج فوتون فوق بدست مي ايد . يعني تعداد ريسمانهايي كه يك فوتون بااين
طول موج را ايجاد كرده اند با عدد ان مشخص مي شوند . مطلبي كه در اينجا مهم است اين
است كه هر چه تعداد اين ريسمان ها كمتر باشد فوتون از انرژي كوانتومي بيشتري
برخوردار خواهد بود . (2)

n=h/t/hv

طول موج = r * 1/tv

طول موج = r * n

طول پلانك = r

فركانس فوتون = v

اما اينكه چگونه ذره ي باردار شتاب دار از خود موج الكترو مغناطيسي گسيل مي كند را
بايد در نحوه ي نوسان ريسمان ها بررسي كرد. براي مثال وقتي ذره اي ساكن كه از تعداد
مشخصي ريسمان كه در حال نوسان هستند تشكيل شده شتاب مي گيرد (شتاب زياد) اين ريسمان
ها به باقي ماندن در حالت سكون و به حفظ سرعت اوليه ي خود تمايل دارند. با شتاب اين
ذره تعدادي از اين ريسمانها با شتاب ناگهاني نيروي مخالف با ان شتاب را به ريسمان
خارج از ان منتقل مي كنند و به اين ترتيب يك موج الكترو مغناطيسي نوسان كننده از
اين ريسمان هاي خارج از جرم به وجود مي ايد . اين توضيح بي شك يكي از قانون هاي
اينرسي است كه حالت هاي ديگر ان نيز مي تواند براي ريسمانها صادق باشد.

البته در اين كه تمام ريسمانها از يك نوع هستند جاي شك است يعني ممكن است دو نوع
ريسمان وجود داشته باشد يكي حامل نيرو و ديگري جهت دهنده به آن نيرو .

[Mohammad Hosseyn]

طيف اتمي
طيف نور گسيل شده از بخار هر عنصر را طيف اتمي آن عنصر مي‌نامند. پس مي‌توان گفت كه طيف اتمي عنصرهاي مختلف با هم تفاوت دارد.

ديدكلي

همانطور كه مي‌دانيم نيوتون براي نخستين بار با گذراندن نور خورشيد از منشور ، طيف نور سفيد را تشكيل داد. نيوتون نشان داد كه نور سفيد آميزه‌اي از رنگهاي مختلف است و گسترده طول موجي اين رنگها از 0.4 ميكرومتر (بنفش) تا 0.7 ميكرومتر (قرمز) است. طيف نور سفيد يك طيف پيوسته است. به همين ترتيب مي‌توان طيف هر نوري را توسط پاشندگي در منشور شناسايي كرد. اما علت اينكه در طيف اتمي خطوط مختلفي ديده مي‌شود، چيست؟

خطوط طيفي

طيف اتمي مستقيما به ترازهاي انرژي اتم نسبت داده مي‌شود. هر خط طيفي متناظر يك گذار خاص بين دو تراز انرژي يك اتم است. پس آنچه در طيف نمايي داراي اهميت است، تعيين ترازهاي انرژي يك اتم به كمك اندازه گيري طول موجهاي طيف خطي گسيل شده از اتمها است. پايين ترين تراز انرژي ، حالت پايه و همه ترازهاي بالاتر حالتهاي برانگيخته ناميده مي‌شوند. موقعي كه يك اتم از حالت بر انگيخته بالاتر به يك حالت برانگيخته پايين تر گذاري را انجام مي‌دهد. يك فوتون متناظر به يك خط طيفي گسيل مي‌شود.

طيف نشري

اگر جسمي بتواند نور توليد كند و نور توليد شده را از منشوري عبور دهيم، طيفي بدست مي‌آيد كه طيف نشري ناميده مي‌شود. اگر رنگهاي طيف حاصل بهم متصل باشند، طيف نشري اتصالي و اگر فاصله‌اي بين آنها باشد، طيف نشري انفصالي يا خطي مي‌نامند. به عنوان مثال لامپ حاوي بخار بسيار رقيق را در نظر بگيريد. اين لامپ بصورت لوله باريك شيشه‌اي است كه درون آن يك گاز رقيق در فشار كم وجود دارد.

دو الكترود به نامهاي كاتد و آند در دو انتهاي لوله قرار دارند. اگر بين اين دو الكترود ، ولتاژ بالايي برقرار شود، اتمهاي گاز درون لامپ شروع به گسيل نور مي‌كنند. اگر اين بخار مربوط به بخار جيوه باشد، اين گسيل به رنگ نيلي - آبي است. اگر اين نور را از منشور بگذرانيم و طيف آن را تشكيل دهيم مي‌ينيم كه اين طيف پيوسته نيست. بلكه تنها از چند خط رنگي جدا از هم با طول موجهاي معين تشكيل شده است.

طيف جذبي

در سال 1814 ميلادي فرانهوفر فيزيكدان آلماني كشف كرد كه اگر به دقت به طيف خورشيد بنگريم، خطهاي تاريكي در طيف پيوسته آن مشاهده خواهيم كرد. اين مطلب نشان مي‌دهد كه بعضي از طول موجها در نوري كه از خورشيد به زمين مي‌رسد، وجود ندارد و به جاي آنها ، در طيف پيوسته نور خورشيد خطهاي تاريك (سياه) ديده مي‌شود. اكنون مي‌دانيم كه گازهاي عنصرهاي موجود در جو خورشيد ، بعضي از طول موجهاي گسيل شده از خورشيد را جذب مي‌كنند و نبود آنها در طيف پيوسته خورشيد به صورت خطهاي تاريك ظاهر مي‌شود. در اواسط سده نوزدهم معلوم شد كه اگر نور سفيد از داخل بخار عنصري عبور كند و سپس طيف آن تشكيل شود، در طيف حاصل خطوط تاريكي ظاهر مي‌شود. اين خطوط توسط اتمهاي بخار جذب شده‌اند.

طيف اتمي از ديدگاه فيزيك كلاسيك

درك ساز و كار جذب و گسيل نور بوسيله اتمها از ديدگاه فيزيك كلاسيك آسان است. زيرا بنابر نظريه‌هاي كلاسيكي يك اتم در صورتي نور گسيل مي‌كند كه به طريقي مانند برخورد با ساير اتمها يا توسط ميدان الكتريكي به الكترونهاي آن انرژي داده شود، در نتيجه الكترونها با به دست آوردن انرژي ارتعاش مي‌كنند و امواج الكترومغناطيس بوجود مي‌آورند، يعني نور گسيل مي‌كنند. اما اين كه چرا اتمهاي همه عنصرها موج الكترومغناطيسي با طول موجهاي يكسان نمي‌كنند و اين كه چرا هر عنصر طول موج خاص خود را دارد، ا ز ديدگاه فيزيك كلاسيك قابل توجيه نيست.

در مورد جذب نور هم ، از ديدگاه فيزيك كلاسيك ، مي‌توان گفت كه وقتي نور به يك اتم مي‌تابد، نوسان ميدان الكتريكي ناشي از نور فروري باعث مي‌شود كه الكترونهاي اتم شروع به ارتعاش كنند و نور فرودي را جذب كنند. ولي باز هم در اين ديدگاه هيچ توجيه قانع كننده‌اي براي اين كه چرا هر عنصر تنها طول موجهاي خاصي را كه مشخصه آن عنصر است جذب مي‌كند و بقيه طول موجها را جذب نمي‌كند؟ وجود ندارد.

رابطه ريدبرگ - بالمر

طيف اتمي هيدروژن ، اولين طيفي بود كه بطور كامل مورد تجزيه و تحليل قرار گرفت. آنگستروم تا سال 1885 ميلادي طول موجهاي چهار خط از طيف اتم هيدروژن را با دقت زياد اندازه گرفت. بالمر كه يك معلم سوئيسي بود، وي اين اندازه گيريها را مطالعه كرد و نشان داد كه طول موج خطهاي اين طيف را مي‌توان با دقت بسيار زياد بدست آورد. توفيق بالمر در خصوص يافتن رابطه‌اي براي خطهاي طيف اتم هيدروژن در ناحيه مرئي موجب شد، كه تلاشهاي بيشتري در جهت يافتن خطوط ديگر طيف اتم هيدروژن صورت گيرد. كار عمده در زمينه جستجو براي طيف كامل اتم هيدروژن توسط ريدبرگ در حدود سال 1850 ميلادي انجام شد.

نتيجه

1. هم در طيف گسيلي و هم در طيف جذبي هر عنصر ، طول موجهاي معيني وجود دارد كه از ويژگيهاي مشخصه آن عنصر است. يعني طيفهاي گسيلي و جذبي هيچ دو عنصري مثل هم نيست.

2. اتم هر عنصر دقيقا همان طول موجهايي از نور سفيد را جذب مي‌كند كه اگر دماي آن به اندازه كافي بالا رود و يا به هر صورت ديگر بر انگيخته شود، آنها را تابش مي‌كند.



منبع : دانشنامه رشد

[Mohammad Hosseyn]

فيزيك ذرات بنيادي
امروزه مدت زيادي نگذشته كه ثابت شده تمامي مواد از مولكول ها، مولكول ها هم از اتم ها، اتم ها از هسته ها و الكترون ها و هسته ها از پروتون ها و نوترون ها تشكيل شده اند اما پروتون ها و نوترون ها والكترون ها از چه چيزي تركيب يافته اند؟ اين ذزات ، ذرات بنيادي يعني ذرات غير قابل تجزيه نام دارند. با فرض اينكه تجزيه بيشتر آنها باعث مي شود كه به ذرات ديگري تبديل شود.

تاريخچه

در اواخر قرن بيستم دانشمندان درباره ساختمان پنهاني ذرات بنيادي به يك مطالعه سيستماتيك و مداوم پرداختند. اين مطالعه ابتدا از نوكلئون ها (اجزاي هسته ) يعني پروتون ها و نوترون ها شروع شد. عموما در فيزيك هسته اي اين كار مي توانست دردوخط اصلي ادامه يابد.

بررسي پديده هاي شامل ذرات بنيادي با فيزيك هسته اي

كوشش براي شكستن يا خرد كردن يك ذره بنيادي در صورت امكان و تبديل آن به اجزا تشكيل دهنده اش اگر اجزا تشكيل دهنده اي داشته باشد. براي اين منظور ذرات مشابه ديگر را با سرعت هاي حتي المقدور نزديك به سرعت نور شتاب داده و اين گلوله هاي شتاب دار را به ذرات بنيادي موجود در اتم هاي ديگر برخورد مي دهند. براي مثال براي بمباران هيدروژن يونيزه شده (يعني پروتون) از پروتون هاي شتابدار يا براي بمباران پروتون و ذرات آلفا از پروتون و ذرات آلفا ي ديگر استفاده گردد.

انرژي لازم براي اين عمل فقط مي تواند به كمك شتابدهنده هاي قوي ذرات باردار فراهم شود توليد ذرات باردار شتابدار براي دسترسي به انرژي هاي دهها ميليون و بالاخره دهها هزار ميليون الكترون ولت زماني يك كار بزرگ تلقي مي شد.

بررسي ساختمان ذرات بنيادي

اين روش بر اساس پديده آشناي نوري قرار داشت. هر چه ماده مورد مشاهده كوچكتر باشد طول موج نور تابانده شده به اين ماده بايستي كوتاهتر گردد. اگر طول موج نور از طول جسم بزرگتر باشد موج به آساني از اطراف جسم عبور كرده و چيزي ديده نمي شود. و اگر از طول جسم كوچكتر باشد موج منعكس شده بازتاب نور) و جسم روشن شده و قابل رويت مي گردد.

ديدگاه موجي ذرات

دوبروي (De Broglie) كشف كرد كه هر چه ذرات سريعتر حركت كنند خواص موجي بيشتري از خود نشان مي دهد. پس از اين كشف تهيه نوعي ميكروسكوپ الكتروني ممكن گرديد كه در آنها الكترون با انرژي 100Kev شتاب داده مي شد. اين ميكروسكوپ رويت اجسام با قطر چند انگستروم را ميسر مي سازد. كه هر آنگستروم برابر 8- ^ 10 سانتيمتر مي باشد.

مطابق نظريه دوبروي هرچه ذرات سنگين تر بوده و سريعتر حركت كند ، طول موج معادل آن كوتاهتر خواهد بود. اين مطالب نشان مي دهد اگر الكتروني تا انرژي چند صد ميليون الكترون ولت شتاب داده شود طول موجش آنقدر كوچك مي شود كه متناسب با اندازه ذرات هسته اي شده و مي تواند براي بررسي ساختمان هسته اتمي بكار رود.

ساختار فيزيك ذرات بنيادي

- از بازتاب و پخش اين فيزيك امواج براي اندازه گيري ذرات داخل هسته استفاده مي شود. اگر الكتروني تا انرژي يك يا دو هزار ميليون الكترون ولت شتاب يابد طول موج الكترون چندين مرتبه كوچكتر از قطر ذرات هسته اي مي شود. اين فيزيك امواج تحقيق ساختمان پروتون هاو نوترون ها را ممكن مي سازد از روزي كه دانشمندان به يك "توپخانه اتمي قوي" مسلح شدند.ذرات جديد اتمي يكي پس از ديگري كشف گرديد.

- انرژي معادل با يك ميليون الكترون ولت موجب كشف الكترون مثبتي به نام پوزيترون شد. شتاب دهنده هايي با صدها ميليون الكترون ولت تهيه مصنوعي مزون ها را ممكن ساخت. مزون ها اولين بار در پرتوهاي كيهاني كشف شدند.توسعه شتابدهنده هاي با انرژي بسيار زياد موجب كشف ضد ذرات گرديد.ضد ذرات تشكيل دهندگان اصلي ضد ماه مي باشد كه عمده ترين انها عبارتند از: ضد پروتون ، ضد نوترون و غيره.

- بسياري از ذرات كشف شده ، ذرات ناپايدارند آنها پس از يك دوره زماني بسيار كوتاه تجزيه شده و به تعدادي ذرات كوچكتر و پايدارتر تبديل مي شود اين ذرات كوچكتر پايدارتر شامل : الكترون ها ، نوترون ها ، اشعه گاما و يا نوترينو ها مي باشند.

- ذرات ناپايدار ممكن است به ضد ذرات معادل خود كه اصولا پايدارترند ، تبديل مي گردند.

- همانگونه تا بحال معلوم شده هيچيك از ذرات بنيادي شناخته شده نمي توانند به اجزا كوچكتر شكسته شوند. آنها همگي به نام ذرات بنيادي معرفي شده است به همين دليل نشان مي دهد كه ساختماني ندارند.

تقسيم بندي ذرات ناپايدار :

ذرات ناپايدار بدو گروه به صورت زير تقسيم مي شوند:

- يك دسته از آن شامل ذرات سنگين تر از الكترون ولي سبك تر از پروتون است كه مزون (Meson) نام دارند.

- گروه ديگر شامل ذرات سنگين تر از پروتون است كه هيپرون(Hyperon) خوانده مي شوند. هيپرون ها فقط به ذرات هسته اي از جمله پروتون ها و نوترون ها تجزيه مي شوند.



منبع : دانشنامه رشد

[Mohammad Hosseyn]

فيزيك شتابدهنده
دستيابي به انرژي بالا يكي از آرزوهاي فيزيكدانان ، شيميدانان ، دانشمندان طب و ... و حتي با وجود امكان دست رسي به انرژي بالا هنوز هم تلاشها براي فراهم آوردن انرژيها بالاتر ادامه دارد زيرا انرژي بالا در شناخت و بررسي جهان ريز (مثل سيستمهاي اتمي) و جهان بزرگ (مثل كهكشانها) و در كشف پديده‌هاي موجود در اين جهانها با ايجاد تسهيلات فراوان موثر واقع مي شود. آيا در تشخيص فرد خاصي در انبوه جمعيت ، مثلا دانش آموزان يك دبستان ، از راه دور به زحمت افتاده ايد؟

براي اين تشخيص يا به داخل جمعيت مي رود يا در محل ايستادن خودتان از يك دوربين كمك مي گيرد. انرژي بالا نيز با وضع مشابهي به فيزيكدان يا شيميدان در كشف پديده‌هاي جديد كمك مي دهد. شتابدهنده‌ها دستگاههايي هستند كه از طريق شتاب دادن ذرات در ميدانهاي الكتريكي يا مغناطيسي به منظور دادن انرژي بالا به آنها بكار مي روند. اين ماشينها در كشف ذرات ريز اتمي فيزيكدانان و در تجزيه ساختار تركيبات شيميدانان را ياري رسانده و دانشمندان طب را براي مبارزه با بيماريها مسلح مي كند.

مكانيزمهاي شتاب دادن ذرات

سازنده‌هاي شتابدهنده به طرق گوناگوني موفق به شتاب دادن ذرات باردار شده اند. برخي از آنان از طريق اعمال ولتاژ مستقيم بين دو ترمينال براي شتاب ذرات باردار به سمت هدف استفاده كرده اند و برخي ديگر از طريق حمل بار با ابزار مكانيكي مثل تسمه و قرقره به محفظه‌اي كه شامل منبع يونهاي با بار هم‌نوع بار حمل شده به اين محفظه است، به شتاب ذرات باردار پرداخته اند. بعضي توانسته اند از طريق شتاب دادن كوچك متوالي ذرات باردار به انرژي بالا دست يابند.

وجود نواقصي در روشهاي مذكور سازنده‌ها را به استفاده از روشهاي پيشرفته براي شتاب ذرات واداشته است «شتابدهنده پيشرفته). يكي از اين روشها شتاب دادن ذرات باردار روي مسير مارپيچي دايروي به كمك ميدانهاي مغناطيسي بوده كه خود اين روش نيز در طي تكامل خود روش بهتري را سبب شده است مثلا در مسير مارپيچ دايروي براي رسيدن به ذرات با انرژي خيلي بالا لازم است كه طول اين مسير را طولاني كنند ولي استفاده از تغيير اندازه ميدان مغناطيسي و تغيير فركانس توانسته‌اند به جاي مسير مارپيچ دايروي ، ذرات باردار روي دايره‌هاي هم مركز شتاب بزرگي بدهند. علاوه براين‌ها با استفاده از مغناطيس‌هاي فوق هادي به جاي مغناطيس‌هاي معمولي قدم ديگري برداشته و در صدد ساختن شتاب دهنده‌هاي عظيم و كامل نهاده اند.

اجزاي شتابدهنده‌ها

شتاب دهنده‌ها از چهار جز درست شده اند. جز اول چشمه ذرات است كه ذرات باردار الكتريكي توليد مي كند، چرا كه بسياري از دستگاههاي شتابدهنده از ميدانهاي الكتريكي و مغناطيسي براي شتاب دادن استفاده مي كنند. چشمه‌ها ممكن است يون‌هاي منفي ، الكترونها ، يا يون‌هاي مشابه توليد كنند. از بين يونهاي مثبت مخصوصا پروتون‌ها و ذرات آلفا متداول مي باشد. يونها پس از توليد شدن بايد به داخل سيستم تزريق شوند. گاهي اين كار فرآيند ساده اي است كه در آن يون‌ها بوسيله الكترواستاتيك‌هاي ساده به داخل لوله شتابدهنده جذب مي شوند. در حالتهاي ديگر تزريق كننده خود يك شتابدهنده‌اي است كه شتاب دهنده بزرگتري را تغذيه مي كند. طريق شتاب دادن از دستگاهي به دستگاه ديگر متفاوت است. ولي همه آنها بر اساس ميدان‌هاي الكترومغناطيسي براي بوجود آوردن شتاب استوار هستند. در نهايت ذرات پايدار از ماشين شتابدهنده خارج شده و به سوي هدف هدايت شوند.

انواع شتابدهنده‌ها

شتاب دهنده‌ها از نظر اندازه و طرح بسيار متنوع هستند، از يك مولد نوترون كاك كرافت والتن گرفته كه بوسيله يك فرد قابل حمل است تا شتابدهنده SSL كه محيط دايره آن در حدود 54 مايل مي باشد.

شتابدهنده‌هاي كاك كرافت والتن

اين شتاب دهنده از ولتاژ مستقيم اعمال شده بين دو ترمينال براي شتاب دادن ذرات به سمت يك هدف استفاده مي كند. اين نوع شتابدهنده‌ها اكثرا بعنوان تزريق كننده براي سيستم‌هاي بزرگتر شتابدهنده بكار مي‌روند.

شتابدهنده وان دوگراف

در اين نوع شتاب دهنده تسمه اي از جنس يك ماده غير هادي بر روي دو قرقره قرار داده شده و قرقره ها بطور پيوسته چرخانده مي شوند. در كي انتها ، يك منبع ولتاژ ، بار مثبت را به روي تسمه مي پاشد. ذرات باردار مثبت ، بوسيله تسمه به قرقره كه در داخل يك گنبد فلزي ميان تهي قرار دارد، حمل مي شوند. بارهاي مثبت بوسيله نشانه اي متصل به گنبد از تسمه جدا شده و بر روي سطح كره توزيع مي گردند.

در داخل كره ميان تهي با بار مثبت يك منبع يوني وجود دارد كه مي تواند يونهاي مثبت توليد كند. بارهاي مثبت همديگر را دفع مي كنند. يونهاي مثبت دفع شده در يك لوله شتابدهنده تا پتانسيل زمينه به سمت پاين شتاب داده شود. هدف در انتهاي اين لوله باريكه قرار دارد. شتاب دهنده‌هاي وان دوگراف در كاربردهاي تجزيه اي جهت تجزيه بطريق فعال‌ سازي با ذره باردار ، نشر اشعه ايكس حاصله از ذره ، تجزيه بطريق فعالسازي با نوترون سريع و اسپكترومتري پراكندگي برگشتي رادرفورد بكار مي روند.

شتابدهنده‌هاي خطي

اولين شتاب دهنده از اين نوع شتابدهنده ليناك بوده كه هدف اصلي آن دادن شتاب‌هاي كوچك زياد به ذرات ، به جاي يك شتاب بزرگ است. در اين شتابدهنده ذرات از ميان يك سري از لوله‌هاي ميان تهي كه بر روي يك خط مستقيم ترتيب يافته اند شتاب داده مي شوند. يونهاي حاصله از چشمه در اولين لوله كه داراي بار مخالف است، جذب مي شوند. با رسيدن ذره به انتهاي لوله با تغيير علامت ولتاژ لوله ، ذره از اين لوله دفع شده و در لوله بعدي جذب مي گردد. تازماني كه ذرات انرژي دارند اين عمل ادامه پيدا مي كند. با عبور ذره از ميان هر لوله افزايش مي يابد. اين نوع شتابدهنده در فرآيندهاي تشعشعي صنعتي ، در تحقيقات فيزيك و براي درمان طبي تشعشعي استفاده مي شود.

سيكلوترون‌ها

در اين نوع شتابدهنده ذره به جاي اينكه روي مسير مستقيمي شتاب داده شود در يك مدار مارپيچي نيم دايره اي شتاب داده مي شود. سيكلوترون داراي يك چشمه يوني است كه بين دو صفحه نيم دايره ميان تهي قرار گرفته است. به اين صفحه ها «دي» گفته مي شود. ذرات بر اثر اعمال يك ميدان مغناطيسي در مسيري دايروي حركت مي كند و با عوض شدن علامت ولتاژ صفحه‌ها ذرات نسبت به مرحله قبلي در مسيري با شعاع بزرگتر قرار مي گيرند و انرژي بيشتري پيدا مي كنند.

سرانجام شعاع مسير مارپيچي ذرات كه بايد سيكلوترون آن را در حركت بعدي خود نگه دارد بسيار بزرگ شده و ذرات بصورت الكتريكي از داخل سيكلوترون به طرف هدف منحرف مي شود. سيكلوترونهاي ساده در حال حاضر بعنوان تزريق كننده براي سيستم‌هاي شتابدهنده بزرگتر بكار مي روند. همچنين از اين شتابدهنده‌ها در مقاصد پزشكي استفاده مي‌شود.

سنيكروترون‌ها

در اين نوع شتابدهنده‌ها از طريق تغيير ميدان مغناطيسي و فركانس امكان حركت ذرات در مدارها با شعاع ثابت به جاي مواد مارپيچي سيكلوترون فراهم مي شود. در اين شتابدهنده‌ها به جاي «دي» ها تنها يك لوله بسته انحنادار وجود دارد كه حاوي ذرات است. مغناطيس‌هاي به شكل C در تناوبهاي طول لوله جايگزين شده اند. ذرات بوسيله يك شتابدهنده كوچكتر به داخل حلقه تزريق شده و در داخل لوله بوسيله مغناطيس‌ها نگهداري مي شوند. شتاب ذرات بوسيله حفره‌هاي شتاب دهنده انجام مي گيرد. اين شتابدهنده براي شتاب الكترون‌ها و يون‌هاي مثبت بكار مي روند.



منبع : دانشنامه رشد

[bb]

ر کسی با کمی اندیشیدن میتواند دریابد که آدمی نمیتواند برای همیشه بر زمین زیست کند.

ناگواریهای زیادی برای ما در این سیاره را میتوان بر شمرد: گرمایش جهانی، احتمال برخورد اجرام سرگردان فضایی به زمین، نابودی جنگلها، گازهای گلخانه ای، آلودگی محیط زیست، بیماریهای مرگبار، جنگها و جنگ افزارهای کشتار همگانی، بلایای طبیعی و موارد بیشتر.

بنابراین، اندیشه رفتن از زمین برای زیست گزینی در دیگر سیاره ها، خردمندانه و بلکه یک نیاز است.

از سوی دیگر، کاهش شمار مردم جهان از این راه میتواند بسیاری از تنگناهای برآمده از کمبود منابع طبیعی، پخش دادگرانه ثروت، امنیت و مانند اینها را از سر راه بردارد. پس به باور من، زیست پذیر کردن دیگر سیاره ها کاری خواستنی برای کم کردن فشارهایی است که بر زمین میایند. هرچند، پرسش اینست که: با کدام فناوری؟

****


اگر شما بخواهید به ستارگان دوردست سفر کنید، چه راه هایی در پیش رو دارید؟ توجه کنید که فاصله نزدیکترین ستاره به ما (بجز خورشید) حدود 4.28 سال نوری است. پس یک سفر رفت و برگشت به آنجا با سرعت نزدیک به نور بیشتر از 8 سال از دید یک بیننده زمینی به درازا میکشد. ماجرا برای ستاره های دیگر و منظومه ها و کهکشانهای دورتر بسیار جالب تر است. اگر بخواهیم به آنجاها برویم باید سالها (ده ها، صدها، هزاران، و بلکه میلیونها سال) در راه باشیم؛ تازه اگر سرعت سفینه ما در همه راه نزدیک سرعت نور باشد، چون به خود سرعت نور که نمیتوانیم برسیم. پس اگر بخواهیم روزی به آنجا برویم باید چه کرد؟ اصلا اگر کسی بخواهد زودتر به مقصدی برسد باید چه کار کند؟ یک راه آنست که سرعت وسیله نقلیه اش را زیادتر کند. همین؟ راه دیگری نیست؟ شاید راه دیگر آن باشد که مسافت مورد نظرش را کوتاه تر کند!



تصور كنيد اگر راندن در يك جاده كوهستاني براي شخصي مثلاً هشت ساعت طول بكشد، شايد يافتن يك تونل در آنجا، زمان لازم براي پيمودن اين مسير را به ده دقيقه كاهش دهد. پس اگر كسي با دوستانش قرار بگذارد كه اين مسير را برود و سپس به آنها اطلاع دهد كه به مقصد رسيده و آنها هم از داستان آن تونل فرضي آگاهي نداشته باشند، شايد بتواند براي دوستانش چنين وانمود كند كه راه هشت ساعته را چنان تند پيموده كه ده دقيقه اي رسيده!


اما مگر ميشود كه در هر شرايطي فاصله فيزيكي را چنان كوتاه كرد كه زودتر به مقصد برسيم؟ مگر ميشود در هر شرايطي ميانبر پيدا كرد؟ پاسخ دانش فيزيك به اين پرسش آري است.


براي شكافتن بهتر موضوع بهتر است كمي درباره نيروي گرانش (جاذبه) بگوييم. در افسانه ها ميگويند كه نيوتن با افتادن سيبي به سرش قانون گرانش را كشف كرد. او فكر كرد كه چرا سيب بالا نميرود و پايين ميايد؟ او پي برد كه اگر هر جسمي را با سرعت به اندازه كافي به هوا پرتاب كنيم، با شتاب ثابتي و در يك مسير راست به زمين برميگردد. پس ميتوان گفت كه كشش زمين و جسم دليل اين رويداد است. از آن پس دانش فيزيك پيشرفت كرد و دانشمندان فهميدند كه حركت سيارات به دور خورشيد هم از همين گونه است. گرچه به خاطر جرم زياد سيارات و خورشيد و مسافت زياد ميان آنها، خورشيد نميتواند آنها را در يك مسير راست به سوي خود بكشد و آنها روي خورشيد نمي افتند. پس با اينكه گرانش همان گرانش است و نيروي تازه اي در كار نيست، اما در اينجا كمي پيچيده تر خود را نشان ميدهد و اثر گذاري آن از حركت ساده و سقوط راست اجسام بر روي زمين، به حركت پيچيده و چرخشي سيارات گرد خورشيد با سرعتها و دوره هاي تناوب و ... متفاوت تبديل شده. پس ميتوان اينگونه نتيجه گيري كرد كه در شرايط پيچيده تر، گرانش ميتواند اثر گذاريهاي پيچيده تري را به بار دهد.


در اينجاي داستان لازم است نگاه خود را از دستاورد نيوتن به دستاورد انيشتين تغيير دهيم. نظريه نسبيت عام انيشتين گرانش نيوتن را كامل كرد و يك برداشت متفاوت از آنرا به دست داد. نظريه انيشتين گفت كه هنگام سخن از نيروي گرانش، چيزي چيزي را به سوي خود نميكشد، بلكه جرم ها فضا را به گونه اي خم ميكنند كه حركت اجسام ناشي از نيروي گرانش (آن گونه كه ما مي بينيم) در واقع سقوط آزاد آنها در يك فضاي خميده است. پس زمين سيب را به سوي خود نميكشد، بلكه نيروي گرانش كره زمين فضاي پيرامون اين سياره را جوري خم كرده كه هر جسمي بسته به ويژگي هايش (جرم، سرعت، ...) در اين فضاي خميده حركت ميكند. خورشيد هم طوري فضاي منظومه شمسي را خم كرده كه هر سياره ناگزير بايد گرد آن بچرخد. براي تجسم بهتر به سوراخ چاه حمام نگاه كنيد كه چطور آب و كفها را به سوي خودش ميكشد، طوري كه اگر هر چيزي همراه آنها باشد (مثلاً يك سوسك!) به گرد سوراخ چاه ميچرخد و ميچرخد و سرانجام به درون سوراخ ميريزد. خورشيد نيز چنين ميكند، اما خوشبختانه سيارات به اين زوديها به آن نزديك نميشوند و تنها پس از ميلياردها سال است كه ما هم مانند كفهاي درون حمام به درون خورشيد كشيده ميشويم.
به هر حال، ميخواستم اين را بگويم كه نيروي گرانش ميتواند حركتهاي پيچيده اي را نتيجه دهد، حركت راست و حركت چرخشي. همه چيز به سيستم مورد مطالعه بستگي دارد؛ اينكه جرمها چه اندازه اند و چه ويژگيهايي دارند (سرعت، شتاب، اندازه حركت، اندازه حركت زاويه اي، ...) و چه مسافتي از هم دارند و مانند اينها. بر پايه نسبيت عام انيشتين، هر چه سيستم مورد مطالعه پيچيده تر باشد، ميتواند فضاي پيرامونش را پيچيده تر خم كند. اما آيا ميتوان طوري پيچيدگي را بالا برد كه خميدگي فضاي اطراف به كم شدن فاصله ميان دو مكان بيانجامد؟ در مثال جاده كوهستاني با زدن تونل از دل كوه، ميشد كه بگوييم مسير (بهتر بگوييم: مسير موثر و نه مسير واقعي) را كوتاه كرده ايم؛ انگار كه جاده كوهستاني جوري خم شده كه آغاز و پايانش همان آغاز و پايان تونل شده است. پس براي زودتر رسيدن بايد مسير دلخواه را طوري خم كنيم كه ابتدا و انتهايش در يك مسير فشرده شده و كوتاه شده قرار بگيرد. اگر بتوانيم تا اين اندازه پيچيده كار كنيم و فضا را خميده در بياوريم، خواهيم توانست مسير را كوتاه كنيم و سرعت موثر پيمودن در آنرا افزايش دهيم.


معادلات نسبيت عام انيشتين ميگويند كه چنين كاري شدني است و اگر شما مسير مورد نظر و ويژگي هاي خمش آنرا به معادلات بدهيد، معادلات به شما ويژگي هاي آن سامانه از جرمها را ميدهند.


دانشمندان سالها روي اين موضوع كار كرده اند و به پاسخ هايي از معادلات ميدان گرانش نسبيت عام دست يافته اند كه ميتوانند كوتاه كردن مسير را براي ما به بار دهند.


دو دسته از پاسخها كه بيشترين كار روي آنها انجام پذيرفته، متريكهاي كرمچاله گذرپذير و حامل پيچشي ميباشند. در مدل يك كرمچاله گذرپذير استاتيك و كروي-متقارن، ميتوان با گذر از گلوگاه كرمچاله، از يك دهانه در يك فضاي مجانبي-تخت، به يك فضاي مجانبي-تخت ديگر رفت كه در فاصله ي به اندازه بسنده دوري قرار دارد. اينگونه كه بر ميايد، محدوديتي در برد اين سامانه نيست! پس هر دو جا در يك جهان يا دو جهان را ميتوان به هم پيوند داد. اما بررسيهاي بيشتر نشان داده اند كه چنين هندسه زمختي، نياز به مقادير زمختي از ماده شگفت يا به زبان فني تر: ماده ناقض شرط انرژي ميانگين پوچ، را به همراه مياورد.

پيوستگي مولفه هاي متريك چنان است كه گريزي براي رسيدن به يك ساختار خوشرفتار نيست. چنانكه اگر اندازه انرژي كاهش يابد، كاهش شعاع گلوگاه را به بار ميدهد؛ يا اندازه فاصله ميان دهانه تا گلوگاه را به مقادير حدي ميل ميدهد. پس بايد رهيافت رقيق سازي هندسه را برگزيد. يعني روي هر مولفه از متريك خام نخستين چنان كار ميكنيم كه - در دامنه ي توانش - به تمركززدايي چگالي انرژي در فضازمان پيرامونش كمك كند.


يكي از بهترين گزينه ها رفتن به سوي بي تقارني در اسكلت متريك است، به هدف آنكه به جز مولفه هاي قطر تانسور ماده-انرژي (كه چهار تا هستند)، هر شانزده مولفه اين تانسور باري از ماده شگفت همبسته را به دوش بگيرند و فشار ضريب كلان اندازه انرژي بجاي چهار مولفه، در پشت شانزده مولفه پخش شود. پيچيدگي رياضي چنين رهيافتي بسيار بالاست و بي ترديد نيرومندترين راهكار پرداختن به آن، به كار بردن تقريبهاي عددي و مانند سازيهاي رايانه اي است. بزرگترين گامي كه در اين راه تاكنون برداشته شده، رفتن از هندسه متقارن-كروي به هندسه متقارن-محوري بوده است.


ديگر گزينه ديناميك سازي هندسه است. يعني بگذاريم هندسه در زمان جريان بيابد و تمركز زمخت ماده شگفت "جاري" شود. گرچه در جهان واقعي هم رودخانه زمان هميشه به جلو در پيش ميرود.


گزينه ديگر افزودن چرخش به توابع ريخت و جابجايي به سرخ در متريك است كه بخشي از انرژي همبسته را به خود جذب ميكند و آنرا كاهش ميدهد.


و همچنين گزينه ديگر افزودن بار الكتريكي به متريك است كه با برپايي بر هم كنش ميان ميدانهاي الكترومغناطيسي و گرانشي ميتواند بر هندسه اثرگذار باشد. با فناوري كنوني، اين كاراترين راهكار رقيق سازي هندسه كرمچاله است.


همه گزينه هاي بالا در جبهه اي به نام كار روي سمت چپ معادلات ميدان نسبيت عام و كار روي هندسه ي بهتر جاي ميگيرند. اما جبهه دومي هم در كار است كه همان كار روي سمت راست معادلات ميدان و كار روي انرژي بيشتر نام دارد.



اكنون پرسش اينست كه چگونه ميتوان يك كرمچاله گذرپذير را در آزمايشگاه ساخت؟ و پاسخ آنست كه بايد انرژي بايسته آنرا فراهم كرد. يعني بايد ماده شگفت را توليد كرد كه داراي چگالي انرژي كمتر از چگالي انرژي خلا در فضازمان تخت در دماي صفر مطلق و در شرايط خلا ايده آل (= شمار ذرات محيط آزمايش برابر صفر) ميباشد.


بر پايه عدم قطعيت مكانيك كوانتمي، نميتوان گفت كه در خلا كامل انرژي پايه فضازمان هيچ است، بلكه پس از كوانتيده كردن تابع انرژي، در مي يابيم كه نوسانگر مربوطه در خلا بر شمرده شده كه آنرا نقطه صفر هم مينامند، داراي مقدار است. پس قرارداد ميكنيم كه انرژي كمتر از اين مقدار را انرژي منفي بناميم.


اما اين انرژي داراي سرشتي كوانتمي ميباشد، و مهار آن كاري دشوار است. همچنين تا رسيدن به يك نظريه گرانش كوانتمي فراگير، توضيح درخوري از رفتار كف كوانتمي فضازمان را نداريم. نميدانيم كه فضازمان ماهيتي پيوسته دارد (نسبيت كلاسيك) يا از واحدهاي گسسته ساخته شده (نظريه ميدان كوانتمي) يا از واحدهايي يك بعدي و مرتعش (نظريه ريسمان) و يا سنگ بناهايي دوبعدي و رويه گونه كه مانند لوله كشي و غشابندي مي مانند (نظريه هاي ابرريسمان). بنابراين بهتر است كه به آزمايشها بسنده كرد كه رفتارهايي سرراست را گزارش ميدهند و بررسي فضازمان را بسيار ساده تر ميكنند؛ گرچه بايد پذيرفت كه دقت رهيافت نظري را در اين شيوه نداريم، اما در بيشتر پيشرفتها راهبرد نظريه را گزارشات تجربي رفتار طبيعت در اندازه هاي كوانتمي و كهكشاني به دست داده اند و فيزيك كار را پي ريخته اند. پس رهيافت بررسي آزمايشها بيشتر مهندسي و در سطح است تا فيزيكي و در عمق، و حتي برخي آنرا "مهندسي كوانتمي" ناميده اند، اما در پايه ي داستان تفاوتي را نميسازند، گرچه هر رهيافت جايگاه خود را دارد و پيشرفتهاي نظريه بسيار مهم هستند.


از ميان پديده هاي به آزمايش درآمده كه در برخي حالتها برخوردن به انرژي منفي را در سيستم مورد بررسي دارند، دو پديده اثر كازيمير و خلا فشرده بيشترين احتمال دستيابي به اندازه هاي ماكروسكوپيكي ماده شگفت را در خود دارند. جالب آنكه از اين دو پديده در نخستين مقاله هاي پديد آورندگان فيزيك كرمچاله در سال 1988 نيز نام برده شده است.
اثر كازيمير را ده ها سال است كه فيزيكدانها ميشناختند، اما تا تاييد آزمايشگاهي آن در دهه نود، چيزي بيش از يك حالت ويژه از نوسانگر هاي كوانتمي نگريسته نميشد.
هنوز نيز با اينكه اين بارزترين گزينه ديدن اثرات انرژي نقطه صفر خلا ميباشد، بسياري نميپذيرند بتوان با يك اثر ذاتاً كوانتمي به ساختارهايي ماكروسكوپيكي از فضازمان پيچانده شده (كرمچاله، حامل پيچشي، لوله كراسنيكف، و هر گونه پيچنده فضايي) رسيد.

اينجاست كه اهميت مهندسي فضازمان (Spacetime Engineering) روشن ميشود كه در شرايطي كه فيزيك قضيه به مرزهاي خود رسيده و توان پيش رفتن بيشتر را در آينده اي نزديك براي خود نميبيند، مهندسي دانسته ها و داشته هاي كنوني، ميتواند رهيافتهايي در چهارچوب دانش را باز كند كه نويد اين را ميدهند كه ميتوان با تردستي، بازده توليد ماده شگفت را از سطح كوانتمي به سطح كلاسيكي برساند.

برخی کاربردهای این فناوری

برای مشاهده محتوا ، لطفا وارد شوید یا ثبت نام کنید

نویسنده: محمد منصوریار

منبع مقاله : پیاده سازی ایده ساخت پیچنده فضایی

[eMerald1]

نسبیت چیست؟

دانش- همشهری آنلاین- ترجمه دكتر علی ملائکه
آلبرت اینشتین به خاطر بسیاری چیزها مشهور است، اما بزرگترین ثمره فکری او نظریه نسبیت است
این نظریه برای همیشه درک ما را از فضا و زمان تغییر داد. نسبیت چیست؟ به طور خلاصه، نسبیت به معنای این است که قوانین فیزیک در همه جا یکسان هستند.ما در این جا در روی کره زمین از همان قوانین نور و جاذبه تبعیت می‌‌کنیم که در هر گوشه‌ای از جهان حکفرماست.
جهانشمولی قوانین فیزیک به این معناست که "تاریخ محلی است" : ناظران متفاوت زمان و مکان رویدادهای مختلف را به طور متفاوت خواهند دید.
آنچه برای ما یک میلیون سال طول کشیده است، ممکن است از چشم کسی که با یک موشک با سرعت فوق‌العاده در حال حرکت است یا در حال سقوط به درون یک سیاهچاله است، تنها به اندازه پلک زدنی طول بکشد.
همه اینها نسبی هستند.
نسبیت خاص
نظریه نسبیت اینشتین ([ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]) به دو نظریه نسبیت خاص و نسبیت عام تقسیم می‌شود.

[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
نظریه نسبیت خاص ابتدا ارائه شد و بر این اساس است که سرعت نور برای هرکسی ثابت است. گرچه ممکن است این بیان ساده به نظر رسد، اما پیامدهای گسترده‌ای دارد.
اینشتین در سال 1905 پس از آنکه شواهد تجربی نشان داد که سرعت نور در چرخش کره زمین به دور خورشید تغییر نمی‌کند، به این نتیجه‌گیری رسید.
این نتیجه‌گیری برای فیزیک‌دانان غافلگیرکننده بود، زیرا سرعت اغلب چیزهای دیگر بسته به جهت حرکت ناظر دارد.
اگر شما ماشینی را به موازات یک خط آهن برانید، قطاری که به سوی شما حرکت می‌کند، دارای سرعت بسیار بیشتری به نظر خواهد رسید تا هنگامی که شما دور بزنید و هم‌جهت با قطار حرکت کنید.
اینشتین می‌گفت که برای همه ناظران سرعت نور 300 هزار کیلومتر در ثانیه است، بدون توجه به اینکه این ناظران با چه سرعتی و در چه جهتی در حال حرکت باشند.

این برداشت از سرعت نور یک کمدین را برانگیخت تا بپرسد : "اگر شما سوار بر یک سفینه فضایی باشید که با سرعت نور در حال حرکت است، و چراغ‌های جلوی سفینه را روشن کنید، آیا اتفاقی می‌‌‌افتد؟"
پاسخ این است که چراغ‌های جلوی سفینه به طور طبیعی روشن می‌شود، اما تنها از دیدگاه فردی که درون سفینه است.
برای فردی که بیرون از سفینه به حرکت آن نگاه می‌کند، چراغ‌های آن به نظر روشن نمی‌رسد: نور از آنها خارج می‌شود، اما برای پرتوهای نور زمانی بی‌نهایت طول می‌کشد تا از سفینه جلو بیفتند.
این مشاهده‌های متناقض به خاطر این هستند که "خط‌کش‌ها و ساعت‌ها"- چیزهایی که مکان و زمان را مشخص می‌کنند- برای ناظران متفاوت یکسان نیستند.
اگر سرعت نور چنانچه اینشتین می‌گفت حدی ثابت داشته باشد، آنگاه مکان و زمان نمی‌‌توانند مطلق باشند: مکان و زمان باید سوبژکتیو یا وابسته به ناظر باشند.
برای مثال یک سفینه فضایی 50 متری که با سرعت 99.99 درصد سرعت نور حرکت می‌کند، از دیدگاه یک ناظر ثابت نیم متر طولانی‌تر به نظر خواهد رسید، اما از دید کسی که بر آن سوار است طولش تغییر نکرده است.
شاید عجیب و غریب‌‌تر این باشد که که زمان هر چه فرد سریع‌تر حرکت کند، کندتر می‌گذرد.
اگر یک نفر از زوج دوقلوی همسان سوار بر سفینه فضایی پرسرعتی شود و به سوی ستاره‌ای دوردست برود و سپس بازگردد، نسبت به برادر یا خواهرش که روی زمین باقی مانده است، جوانتر خواهد ماند.
جرم نیز به سرعت بستگی دارد. هر چه یک جسم با سرعت بیشتری حرکت کند، جرم آن بیشتر می‌شود. در واقع هیچ سفینه فضایی نمی‌تواند به 100 درصد سرعت نور برسد، چرا که جرم آن به نهایت میل خواهد کرد.

این رابطه میان جرم و سرعت اغلب به صورت رابطه جرم و انرژی بیان می‌شود: E=mc^2‍ ([ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]) که m نماینده جرم و c نماینده سرعت نور است.
نسبیت عام
اینشتین تنها درک ما را از فضا و زمان به هم نریخت. او با وارد کردن شتاب به نظریه‌‌اش به تعمیم دادن آن پرداخت و دریافت که این کار شکل فضا و زمان را معوج می‌کند.
برای درک این قضیه به این مثال توجه کنید: سفینه‌ای فضایی را تصور کنید که با روشن‌کردن موتورهای رانشی‌اش سرعتش را بالا می‌برد.
آنهایی که در این سفینه هستند به کف سفینه خواهند چسبید، درست همانطور که افراد روی کره زمین به آن چسبیده‌اند..
اینشتین ادعا کرد که نیرویی که ما جاذبه می‌نامیم، از نیرویی که بر افراد یک سفینه در حال شتاب گرفتن وارد می‌‌آید، غیرقابل تشخیص است.
این نظریه به خودی خود خیلی انقلابی نیست، اما هنگامی که اینشتین با ریاضیات پیچیده آن کار کرد (این کار 10 سال وقت او را گرفت)، کشف کرد که فضا و زمان در نزدیک یک جسم دارای جرم زیاد قوس برمی‌دارند، و این قوس‌‌برداشتن است که ما آن را به صورت نیروی جاذبه درک می‌کنیم.

[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
مشکل است که هندسه قوسی نسبیت عام را توصیف کرد، اما اگر فضا - زمان را مانند یک پارچه تصور کنیم، آنگاه یک جسم با جرم زیاد پارچه پیرامونش را طوری می‌کشد که هر چیزی که از کنار عبور می‌کند دیگر خط مستقیم را طی نخواهد کرد.
معادلات نسبیت عام شماری از پدیده‌ها را پیش‌بینی می‌کند، که وجود بسیاری از آنها تا به حال ثابت شده است:[ظاهراً اينشتين درست مي‌گفت ([ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ])]
• خم‌شدن نور در اطراف اجسام دارای جرم زیاد (عدسی گرانشی).
• تغییر تدریجی مدار سیاره عطارد.
• کشش چارچوب (frame dragging) فضا - زمان در اطراف اجرام در حال چرخش.
• ضعیف‌شدن نوری که از کشش جاذبه‌ای می‌ گریزد (تغییر فرکانس نور به سوی بخش قرمز طیف ناشی از جاذبه)
• افزایش سرعت در دوره‌های چرخشی ستاره‌های دوگانه و ستاره‌ های تپنده (پالسارها).
• امواج گرانشی (امواجی در ساختار فضا - زمان).
• وجود سیاه‌چاله‌ها که هر چیزی از جمله نور را به دام می‌اندازند.

[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
تاب برداشتن فضا - زمان در اطراف یک سیاهچاله از هر جای دیگری شدیدتر است.
اگر آن یک نفر از دوقلوهایی که در بالا گفتیم در سفر فضایی‌‌اش به درون یک سیاهچاله سقوط کند، چنان کشیده می‌شود که به صورت اسپاگتی در خواهد آمد!!
خوشبختانه او بیش از چند ثانیه‌ای زنده نخواهد ماند.
اما جفت او در روی کره زمین هرگز پایان کار او را نخواهد دید- دیدن او که ذره ذره در طول عمر کیهان به سوی مرکز سیاهچاله حرکت می‌کند.

[hlpmostafa]

تعريف و اصل نظريه سي. پي. اچ. و تشريح آن


مقدمه
نظريه سي. پي. اچ. بر اساس يک تعريف ساده از سي. پي. اچ. و يک اصل موضوع بنا شده است. هرچند در نگاه اول اين اصل ساده به نظر مي رسد، اما به دليل نگرش ماوراي کوانتومي به پديده ها، درک شهودي و سير انديشه را به فضاي ماوراي کوانتومي سوق دادن نيازمند دقت است. به همين دليل يکي از فصول اين کتاب را به گزيده اي از سئوالات و پاسخهايي اختصاص داده ام که با دوستان داشته ام. لذا علاوه بر اينکه دقت در مطالب مربوطه ضروري است، مطالعه ي سئوالات و جوابها را نيز توصيه مي کنم.
اما اشاره کوتاهي در مورد اصطلاح سي. پي. اچ. را لازم مي دانم. اميدوارم مفيد واقع شود.
مفهوم سي. پي. اچ.


CPH , Creation Particle Higgs

کلمه يسي. پي. اچ. از سهاصطلاح
C : Creation به معني آفرينش (توليد) بوجود آوردن
P : particle ذره


Higgs

تشکيل شده است که آن را



Theory of CPH or CPH Theory


مي ناميم.
بسياري ازفيزيکدانان اعتقاد دارند بزرگترين چالش فيزيک در قرن بيست و يکم به تحقيقات رويذرات هيگز مربوط مي شود و در اين زمينه نيز سرمايه گذاري زيادي انجام شده است.

اما سوال اين است که اصولاًهيگز چيست؟

کلمه هيگز اولين بار در سال 1960 توسط پتر هيگز وارد فيزيک شد.

ايده اساسي چنين استکه تمام ذراتي که با يکديگر کنش و واکنش دارند،کنش آنها توسط يک ميدان اعمال مي شودکه توسط ذرات هيگزبوزون حمل مي شوند. اين ذره که با همه ي ميدانها در آميخته وموجب کسب جرم توسط ساير ذرات مي شود، هيگزبوزون "Higgs boson" ناميده مي شود.
بار - رنگ و مغناطيس-رنگ
اجازه دهيد يک نگاه جديد به رفتارالکترومغناطيسي در ميدان گرانشي بيندازيم،اين نگرش مي تواند در حل اين معما که فوتون از چه ذراتي تشکيل شده، مفيد واقع گردد. همچنانکه مي دانيم يک موج الکترومغناطيسي از دو ميدان الکتريکي و مغناطيسي عمودبر هم تشکيلشده است که با سرعت خطي برابر با سرعت نور حرکت مي کنند. شکل زير


[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]


با توجه به توصيف امواج الکترومغناطيسي و نظريه هيگز و ترکيب اين دو نظريه به نتيجه بسيار جالبي خواهيم رسيد.
در اينجا دو ميدان داريم، يکي ميدان الکتريکي و ديگري ميدان مغناطيسي که با توجه يه نظريه هيگز، اين ميدانها توسط ذرات هيگز ايجاد مي شوند. اما در اينجا ميدانها متفاوتند، يکي ميدان ابکتريکي که توسط ذراتي ايجاد مي شوند که از خود، خواص الکتريکي بروز مي دهند و با سرعت خطي برابر سرعت نور منتقل مي شوند. اما علاوه بر سرعت خطي که در موج الکترومغناطيسي دارد، روي محور عمود بر آن نيز داراي حرکت است. لذا مجموع مسيري که اين ذرات در واحد زمان طي مي کند، بيشتر از سرعت نور است.
در اينجا سه نکته کاملاً مشهود و قابل تعمق است:
1 – اين ذرات خواص الکتريکي دارند. چون به اندازه بار الکتريکي پايه (بار الکتريکي الکترون يا پروتون) نيستند، لذا آنها را بار – رنگ مي ناميم. بطور مشابه در مورد ميدان مغناطيسي و ذرات تشکيل دهنده ي آن ميتوان چنين تعبيري داشت که ميدان مغناطيسي اطراف فوتون از مغناطيس – رنگ تشکيل شده است .
2 – حرکت اين ذرات را مي توان شامل سه نوع حرکت دانست، يکي سرعت خطي که برابر سرعت انتقال موج الکترومغناطيسي (برابر سرعت نور)، دوم سرعتي که در ميدان دارند (در شکل بالا مشخص شده است) و سوم اسپين اين ذرات. لذا مجموع مقادير سرعتها برابر مقدار سرعت اين ذرات است که آن را با Vcنشان مي دهيم. بطور وضوح مشخص است که Vc > cکه در آن Vc, cبترتيب مقدار سرعت نور و مقدار سرعت بار – رنگ و مغناطيس – رنگ هستند.
3 – ميدان گرانشي از ذراتي (گراويتون) تشکيل مي شود که داراي خواص - بار رنگي و مغناطيس – رنگي مي باشند. زيرا همچنانکه در فصل قبل مشاهده شد، هنگاميکه فوتون در ميدان گرانشي در حال سقوط است، انرژي و در نتيجه شدت ميدانهاي الکتريکي و مغناطيسي آن افزايش مي يابد (جابجايي بسمت آبي)، لذا ورود گراويتونها (بار – رنگ و مغناطيس – رنگ) به ساختمان فوتون موجب افزايش انرژي آن مي شود.
با توجه به اين اطلاعات به تعريف سي. پي. اچ. پرداخته و اصل سي. پي. اچ. را بيان مي کنيم. لازم به ذکر است که:
براي سي. پي. اچ. از کلمه ي ذره استفاده شده است،منظور از ذره همان نقطه يمادي نيست و در فارسي کلمه ايکه گوياي مفهوم سي. پي. اچ. باشد نديدم. بهمين دليل از لغت ذره استفاده شد. همچنين توجه شود که در مورد شکل آن نيز هيچ نظر خاصي وجود ندارد. لذا هر کس بنا بر برداشت و سليقه ي خود مي تواند براي آن شکل مورد نظر خويش را تجسم کند.



CPHتعريف

فرض کنيميک ذره با جرم ثابتm وجود دارد که نسبت به هر دستگاه لختي با مقدار سرعت ثابت Vcحرکت مي کند. و


Vc>c c, is speed of light

بنابراين سي. پي. اچ. داراي اندازه حرکت خطي برابرmVc مي باشد. شکل زير


[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]




CPH اصل

پي. اچ. يک ذره بنيادي با جرم ثابت است که با مقدار سرعت ثابت حرکت مي کند. اين ذره داري لختي دوراني است. در هر واکنش بين اين ذره با ساير ذرات يا نيروها در مقدار سرعت آن تغييري داده نمي شود، بطوريکه :


gradVc=0 in all inertial frames and any space


توجه:هنگاميکه نيروي خارجي بر آن اعمال شود،قسمتي از سرعت انتقالي آن به سرعت دوراني (يا بالعکس ) تبديل مي شود، بطوريکه درمقدارVcتغييري داده نمي شود. يعني اندازه حرکت خطي آن به اندازه حرکت دوراني و بالعکس تبديل مي شود. بنابراين مجموعانرژي انتقالي و انرژي دوراني آن نيز همواره ثابت است. تنها انرژي انتقالي آن به انرژي دوراني و بالعکس تبديل مي شود.

هنگاميکهسي. پي. اچ. داراي حرکت دوراني حول محوري کهاز مرکز جرم آن مي گذرد است،يعني زمانيکهسي. پي. اچ. داراي Spin است،آن را گراويتون مي ناميم.


When CPH has Spin, It calls Graviton



[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]


تشريح
هنگاميکه يک سي. پي. اچ. وجود سي. پي. اچ. ديگري را احساس مي کند. داراي اسپين مي شوند که گراويتون ناميده مي شود. علت ايجاد اسپين در اصل موضوع سي. پي. اچ. نهفته است که بايد با مقدار سرعت ثابت Vc حرکت کند بطوريکه


gradVc=0 in all inertial frames and any space

بنابراين هر مقدار که از سرعت آن روي يک محور مختصات کاسته مي شود، به همان ميزان بر مقدار سرعت روي دو محور ديگر افزوده مي شود. يعني


[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]


بعبارت ديگر مجموع مقدار شتاب هاي سي. پي. اچ. روي سه محور مختصات برابر با صفر است. حال دو سي. پي. اچ. را در نظر بگيريد که متوجه بار- رنگي و مغناطيس – رنگي يکديگر شده اند. شکل زير


[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]


شکل بالا نشان مي دهد که دو گراويتون با جرم mو اندازه حرکتP =mVc ، درفاصله rتحت تاثير بار – رنگي و مغناطيس رنگي يکديگر قرار گرفته، با هم ترکيب مي شوند، اما چون مقدار سرعت آنها ثابت است،حرکت انتقالي آنها به حرکت دورانيSpinتبديل مي شود. فاصله ي بين آنها تا جايي مي تواند کاهش يابد که باهم برخورد نکنند. در صورت برخورد به دليل اسپيني که دارند، از يکديگر دور مي شوند. لذا تراکم (چگالي) آنها تا زماني مي تواند افزايش يابد که به حالت تماس نرسند. در صورت تماس طي برخوردي شديد يکديگر را مي رانند و به اطراف پراکنده مي شوند.
يکبار ديگر جابجايي بسمت آبي را به خاطر آوريد که طي آن يک فوتون در حال سقوط در ميدان گرانشي است. (اثر مسبوئر و آزمايش پوند – ربکا). فوتوني با انرژي hnبه اندازه yسقوط مي کند و انرژي آن به اندازه ي
mgyافزايش مي يابد و به مقدار hn'مي رسد


hn'=hn+mgy

انرژي و جرم فوتون افزايش ميابد. شکل زير حرکت يک فوتون در حال سقوط در يک ميدان گرانشي را نشان مي دهد که با ورود گراويتونها به آن انرژي (جرم)، فرکانس و شدت ميدانهاي الکتريکي و مغناطيسي آن افزايش مي يابد.


[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]


بنابراين يک فوتون از تعدادي گراويتون تشکيلمي شود که داراي اسپين هستند. شکل زير


[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]


همچنين فوتون داراي اسپين است. بنابراين هنگاميکه فوتون با سرعت نور حرکت مي کند،گرايتون هايي که فوتون را تشکيل داده اند دارايحرکتهاي زير مي باشند:
حرکت انتقالي برابر سرعت نور،زيرا فوتون با سرعت نور منتقل مي شود و اجزاي تشکيلدهنده آن نيز الزاماً با همينسرعت منتقل مي شوند.
حرکت دوراني (اسپين)، زيرا طبق اصل سي. پي. اچ. مقدار سرعت سي. پي. اچ. بيشتر از سرعت نور استو هنگاميه سي. پي. اچ. ها با يکديگر ادغام مي شوند و ساير ذرات را تشکيل مي دهند،مقداري از سرعت انتقالي آنها به اسپين تبديل مي شود.
و حرکت ناشي از اسپين فوتون،زيرا گراويتون ها در ساختمان فوتون هستندو از حرکت اسپيني فوتون سهم مي برند.
زير کوانتوم انرژي، جرم و نيرو
در فرآيند بالا نشان داده شد که چگونه گراويتونها وارد ساختمان فوتون شده و انرژي آنرا افزايش مي دهند. از طرفي ديگر مي دانيم که گراويتونها حامل نيروي گرانشي هستند. لذا بسادگي مشاهده مي شود که نيرو قابل تبديل به انرژي است. گراويتونهايي که به اين ترتيب تبديل به انرژي مي شوند.
دريک ميدان گرانشي، هنگاميکه فوتون بسمت آبي جابجامي شود،گراويتون ها تبديل به انرژي مي شوندو زمانيکه فوتون بسمت قرمز جابجامي شود،انرژي فوتون به گراويتون تبديل مي شود وو سرانجام با تباه شدن انرژي ، ماده و پادماده پديد مي آيد.

شکل زير


[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]


در حقيقت سي. پي. اچ. يک زير کوانتوم هستي در طبيعت است که همه ي ذرات از آن ساخته شده اند.
CPH is Sub Quantum of existence in Nature
اين زير کوانتوم داراي جرم است،پس جلوه ي ماده است،داراي اندازه حرکت است که بيان کننده ي انرژي است. همچنين داراي خواص بار-رنگي و مغناطيس – رنگي است. يک کوانتوم انرژي از تعدادي سي. پي. اچ. تشکيل مي شود و امواج الکترومغناطيسي ظاهر مي شوند.
بدين ترتيب مشخص است که چرا نمي توان فوتون را در حالت سکون مشاهده کرد، زير يک فوتون در شرايط سرعت نور و از تعدادي ذرات زير فوتون (بار-رنگها و مغناطيس-رنگها) توليد مي شود که خود اين ذرات زير فوتوني با مقدار سرعتي بيشتر از سرعت نور حرکت مي کنند.


بار-رنگ و مغناطيس رنگ در امواج الکترومغناطيسمعادلات

فرض کنيم دوسي. پي. اچ. نسبت به يک دستگاه لختبا سرعت خطيVcحرکت مي کنند که به دليل خواص بار-رنگي و مغناطيس - رنگي با يکديگر ترکيب شده و فوتون توليد مي شود. چون


gradVc=0

داراي اسپين خواهند شد و مي توان نوشت.


gradVc=0 => axi+ayj+azk=

يعني مجموع شتاب ها روي سه محور برابر صفراست
فرض کنيم کهسي پي. اچ. ( در پرتو الکترومغناطيسي) روي محورxحرکت انتقالي برابر با سرعت امواج الکترومغناطيسي(سرعت نور) دارد. شکل زير


[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]


بنابراين مقدار سرعت آن تنها روي محور هايy, zتغيير مي کند و شتاب روي محورxصفر است،يعني


ax=0

تنهاروي دو محور ديگر شتاب خواهد داشتبطوريکه:


ayj+azk=0

هنگاميکه


ay=0 => az is maximum. And ay is maximum when az=0

فرض کنيم يک بار- رنگ در ساختمان فوتون همراه با يک پرتو الکترومغناطيسي روي محور y

در حرکت است. اين بار-رنگ تحت تاثير ميدان مغناطيسي موجود (مغناطيس-رنگها) دائماً در حال شتاب روي اين محور است. بهمين دليل اسپين بار-رنگها دائماً در حال تغيير است و اين تغييرات از مقدار سرعت آنها روي همين محور تامين و تبديل مي شود. با افزايش اسپين، از مقدار سرعت روي محورyکاهش مي يابد و با کاهش اسپين بر مقدار سرعت روي همين محور افزوده مي شود و در صورتي که شدت ميدان گرانشي ثابت باشد، مانند فضاي بين ستارگان، سرعت نور ثابت خواهد ماند. بهمين دليل مشاهده مي کنيم که همانطور که نسبيت خاص تصريح کرده، مقدار سرعت نور در فضاي تهي نسبت به همه ي دستگاه هاي لخت ثابت و برابرCاست.
به همين ترتيب حرکت و اسپين مغناطيس – رنگها روي محور Zقابل توجيه است. توجه شود که اين تغييرات در در مورد بار – رنگها و مغناطيس – رنگها هماهنگ هستند. اگر به شکل انتشار امواج الکترومغناطيسي توجه فرماييد، مشاهده خواهيد کرد که هم زمان دامنه ي ميدانهاي الکتريکي و مغناطيسي ماکزيمم و صفر مي شوند.
حال مي توان معادله حرکت بار – رنگ را نوشت. با توجه به شکل بالا، سي. پي. اچ. ي که بصورت بار رنگ ظاهر شده حرکتي متناوب دارد که معادله ي حرکت آن را مي توان بصورت زير نوشت:


Ec=EcmCosw(t-x/c)

که در آنEcمقدار بار-رنگ استو Ecmمقدار مازيمم بار-رنگ است

براي سي. پي. اچ. ديگر کهبصورت مغناطيس-رنگ ظاهر مي شود مي توان نوشت:



Bc=BcmCosw(t-x/c)


که در آن Bcمقدار مغناطيس-رنگ است وBcmمقدار ماکزيمم مغناطيس رنگ است.فرض کنيم يک فوتون شامل nبار – رنگ و mمغناطيس – رنگ است که معادله ميدانهاي الکتريکي و مغناطيسي آن بصورت زير خواهد شد


E=nEcmCosw(t-x/c)



B=nBcmCosw(t-x/c)



هنگاميکه يک فوتون در حالسقوط در يک ميدان گرانشي است، تعداد بار – رنگها و مغناطيس – رنگهاي آن افزايش مي يابد و در نتيجه جابجايي بسمت آبي خواهيم داشت. و هنگام صعود فوتون در ميدان گرانشي، از تعداد آنها کاسته مي شود و شاهد جابجايي بسمت قرمز خواهيم.

معادلات الکترومغناطيس در گرانش
همجنانکه در بالا تشريح شد، هنگام سقوط فوتون در ميدان گرنشی، گراويتون ها خواص بار-رنگی و مغناطيس-رنگی از خود نشان می دهند. بهمين دليل بر شدت ميدانهای الکتريکی و مغناطيسی فوتون افزوده می شود. بنابراين يک رابطه ی تنگاتنگ بين گرانش و امواج الکترومغناطيسی وجود دارد. اما می دانيم که امواج الکترومغناطيسی از معادلات ماکسول پيروی می کنند. لذا وابستگی گرانش و امواج الکترومغناطيسی نيز بايد از معادله ای شبيه معادلات معادلات ماکسول تبعيت کند. سئوال اين است که اين معادله را چگونه می توانيم به دست آوريم؟
يکبار ديگر سقوط فوتون را در ميدان گرانشي مورد بررسي قرار مي دهيم. محور قائم را در جهت شتاب گرانش در نظر مي گيريم. جهت حرکت نور بطرف پايين و با شتاب گرانش همجهت است. بنابراين جهت ميدان الکتريکي افقي (عمود بر جهت حرکت فوتون) خواهد بود. با سقوط فوتون، شدت ميدان الکتريکي افزايش مي يابد و بنابر نظريه سي. پي. اچ. همان مقدار تغييرات روي ميدان گرانش ايجاد خواهد شد. يعني تعدادي بار-رنگ از ميدان گرانش وارد ساختمان فوتون خواهند شد(شکل زير). توجه شود که مجموع انرژي فضايي که فوتون در آن حرکت مي کند و انرژي فوتون مقدار ثابتي است. بنابراين هر تغييري روي يکي از آنها برابر است با همان مقدار تغيير روي ديگري با علامت مخالف.




[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]



در اينجا دو تابع برداري داريم. يکي شدات ميدان گرانشي و ديگري شدت ميدان الکتريکي:


g and E

حال اگر عملگر


[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]



را بصورت ضرب برداري روي ميدان برداري گرانش اعمال کنيم، نتيجه يک ميدان برداري عمود بر جهت حرکت فوتون به دست مي آيد و خواهيم داشت:


[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]



هنگام سقوط فوتون، شدت ميدان الکتريکي نسبت به زمان افزايش مي يابد و به همان ميزان از تعداد بار-رنگهاي موجود در ميدان گرانش کاسته مي شود. جدول زير را که با توجه به شکل بالا تنظيم شده ملاحظه کنيد:


Point A; Photon contains k1 CPH



Point B; Photon contains k2 CPH



k2 > k1


لذا به همين مقدار که بر تعداد سي. پي. اچ. هاي فوتون افزوده مي شود، از تعداد بار-رنگهاي ميدان گرانشي کاسته مي شود. اما اين تمام فرايند انجام شده نيست، زيرا ميدان الکتريکي تغيير مي کند و اين تغيير ميدان الکتريکي موجب تغيير ميدان مغناطيسي نيز مي شود، يعني:


[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]



لذا به همين ميزان نيز که بر شدت ميدان مغناطيسي افزوده مي شود، از تعداد گراويتوننهاي ميدان گرانشي کاسته مي شود.

اين پديده فرايند معکوسي نيز دارد، و آن مربوط به زماني است که فوتون در حال فرار از ميدان گرانشي است. هنگام فرار فوتون در ميدان گرانشي، جابجايي بسمت سرخ است که انرژي و در نتيجه شدت ميدان الکتريکي فوتون کاهش مي يابد. لذا تعدادي از بار-رنگها از ساختمان فوتون خارج شده و بر تعداد گراويتون هاي ميدان گرانشي افزوده خواهد شد. لذا خواهيم داشت:


[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]



در حالت کلي اگر بخواهيم معادلات ماکسول را براي فضاي واقعي که در آن آثار گرانشي نيز وجود دارد بنويسيم، بايد معادلات شش گانه ي زير را بکار ببريم.


[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]



هر فضايي که آثار گرانشي داشته باشد و امواج الکترومغناطيسي از آن عبور کند، شدت ميدانهاي گرانشي و مغناطيسي و در نتيجه انرژي آن تغيير خواهد کرد.



ذره ي باردار چگونه امواج الکترومغناطيسي منتشر مي کند؟
از موارد مهم الکتروديناميک تشعشعات الکترومغناطيسي توسط يک بار شتاب دار است.
در نظريه الکترومغناطيس کلاسيک چنين پيشگويي شده که هرگاه يک ذره ي باردار شتاب بگيرد، تشعشعات الکترومغناطيسي تابش مي کند. اين موضوع تا زماني که دانش فيزيکدانان در مورد ساختمان اتم اندک بود، با اشکالي مواجه نمي شد. اما بعد از آزمايش راترفورد مشخص شد که اتم از يک هسته نسبتاً سنگين تشکيل شده است و فاصله بين الکترونها و هسته نسبت به اندازه اتم خيلي زياد است. در واقع قسمت عمده اي از ساختمان اتم، فضاي خالي است.
بور با در نظر گرفتن اين موضوع مدل اتمي خود را ارائه کرد. طبق مدل اتمي بور، اتم از يک هسته نسبتاً سنگين تشکيل شده است و الکترونها در مدارات ثابتي به دور آن در حال چرخش هستند. اين مدل نشان مي داد که الکترونها در ساختمان اتم داراي شتاب هستند و طبق نظريه الکترومغناطيس مي بايست انرژي تابش کند. پس مي بايست بتدريج انرزِي از دست بدهند و سرانجام در هسته سقوط کنند.
اين مدل با نظريه ي الکترومغناطيس کلاسيک سازگار نبود. زيرا الکترونها ضمن آنکه به دور هسته مي چرخند (داراي شتاب هستند) اما انرژي از دست نمي دهند و در هسته سقوط نمي کنند. بور براي دوري از اين مشکل فرض کرد اتم هيدروژن مانند نوسان کننده هاي پلانک، در حالت هاي ثابت و معيني وجود دارد. که در آنها تابشي از خود گسيل نمي کنند. وقتي تابش گسيل مي شود که الکترون از يک حالت پايه به حالت ديگري با انرژي کمتر انتقال يابد بطوريكه


hf=E2-E1




.hf که در آن انرژي فوتون گسيل شده برابر است با


[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]




هرچند مدل اتمي بور داراي نارسايي هايي است، اما مفهوم کوانتيزه بودن را در قالب فيزيک کلاسيک با بيان رياضي ساده اي نشان داد.
پيش از ادامه بحث لازم به يادآوري است که الگوي مکانيک موجي جايگزين مدل اتمي بور شد، اما کاملاً پذيرفته شده است که الکترونها در مدار ثابت انرژي تابش نمي کنند. هنگاميکه الکترون انرژي کسب مي کند به مدار بالاتر صعود مي کند و هنگام بازگشت به مدار پائينتر، انرژي از دست مي دهد. الکترومغناطيس کلاسيک پيش بيني مي کند که وقتي بار الکتريکي شتاب داشته باشد، انرژي تابشي از خود گسيل مي کند. بهمين دليل است که آنتن يک فرستنده راديويي که در آن الکترونها به عقب و جلو رانده مي شوند، امواج الکترومغناطيسي تابش مي کنند. شکل زير



[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]



الکترونهاي متحرک در اثر تابش مقداري انرژي از دست مي دهند که در آنتن راديو بوسيله يک نوسان کننده جبران مي شود.
حال بايد ديد اين پديده را چگونه مي توان با نظريه سي. پي. اچ. توضيح داد. در حاليکه در مکانيک کوانتوم اين پديده به عنوان يک فرض پذيرفته شده است و هيچگونه تحليلي براي آن وجود ندارد. اما اجازه بدهيد اين پديده (گسيل تابش توسط بار شتاب دار) را در حالت کلي مورد توجه قرار دهيم. آيا اين پديده حالت کلي و عمومي دارد که هرگاه يک ذره باردار شتاب بگيرد تشعشعات الکترومغناطيسي تابش مي کند يا در موارد خاصي چنين است و اصولاً چرا هنگام شتاب انرژي تابش مي کند؟
مي دانيم هرگاه جسمي در ميدان گرانشي سقوط (يا صعود) کند شتاب مي گيرد. سئوال اين است که اگر يک ذره ي باردار در ميدان گرانشي سقوط کند، انرژي تابش مي کند؟
جواب نسبيت به اين سئوال مثبت است. اما هنوز يک توافق کلي و تجربي در اين مورد وجود ندارد. در هر صورت طبق نسبيت هرگاه يک ذره ي باردار در ميدان گرانشي شتاب بگيرد، انرژي تابش مي کند. اما چون گرانش نيروي بسيار ضعيفي است، هنوز بطور تجربي نتوانسته اند گسيل انرژي توسط يک ذره ي باردار را در ميدان گرانشي بطور آزمايشي ثابت کنند. معمولاً اثبات آن را به دستگاه هاي مقايسه اي و از ديد ناظر مورد بحث قرار مي دهند.



تشعشع و سي. پي. اچ
در نظريه سي. پي. اچ. نيرو و انرژي قابل تبديل به يکديگر هستند، يعني نيرو به انرژي تبديل مي شود و انرژي نيز به نيرو تبديل مي گردد. هرگاه نيرو به جسمي وارد شود و روي آن کار مثبت انجام دهد، نيرو به انرژي تبديل مي شود. اما اگر کار انجام شده منفي باشد، انرژي به نيرو تبديل مي شود، يعني با توجه به رابطه


[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]


اگر کار مثبت باشد، انرژي جسم (يا ذره ) افزايش مي يابد که در اين صورت نيرو به انرژي تبديل مي شود. اگر کار انجام شده روي جسم منفي باشد، يعني جسم انرژي از دست بدهد، انرژي به نيرو تبديل مي شود. آگر کار انجام شده برابر با صفر باشد، هيچ تغييري در انرژي جسم ايجاد نمي شود
بنابراين هنگاميکه الکترون در ساختمان اتم روي مدار خاصي به دور هسته مي گردد، هرچند داراي شتاب است اما کار انجام شده روي آن صفر است. و تغييري در انرژي آن ايجاد نمي شود. اما هنگاميکه الکترون شتاب بگيرد، بطوريکه کار انجام شده روي آن صفر نباشد ، امواج الکترومغناطيسي تابش مي کند. يعني تابش امواج الکترومغناطيسي توسط ذره ي باردار تابع کاري است که روي آن انجام مي شود. در اين بحث هنوز دو نکته مشخص نشده است، يکي اينکه اصولاً چگونه تابش امواج الکترومغناطيسي توسط ذره ي باردار شتاب دار قابل توضيح است؟ و ديگر اينکه چرا هنوز تابش ذره ي باردار در ميدان گرانشي (آنچنان که نسبيت پيش گويي کرده) با تجربه ثابت نشده است؟
طبق نظريه ي سي. پي. اچ. هرگاه يک ذره ي باردار حرکت کند، گرانش در مقابل اين حرکت مقاومت مي کند و مقامت گرانش با حرکت ذره ي باردار به صورت نيروي مغناطيسي ظاهر مي شود. اما اگر ذره ي باردار علاوه بر سرعت، شتاب نيز داشته باشد بطوريکه کار انجام شده روي آن مخالف صفر باشد، امواج الکترومغناطيسي تابش مي کند. در ساختمان اتم جون کار انجام شده روي الکترون صفر است ، لذا انرژي تابش نمي کند
بطور کلي مي توان براي يک ذره ي شتاب دار چنين گفت


W(on electron or proton)=E



W=0 => E=0

بنابراين تابش امواج الکترومغناطيسي يک بار شتاب دار تابع مقدار کاري است که روي آن انجام مي شود
در مورد سقوط يک ذره ي باردار در ميدان گرانشي بايد به جرم ناچيز ذره توجه کرد که با توجه به رابطه ي


W=F.d=mgh

کاري که نيروي گرانش روي ذره ي باردار انجام مي دهد بسيار ناچيز است و اندازه گيري آن به ابزار بسيار دقيقي نياز دارد. در اينجا لازم به يادآوري است که امواج الکترومغناطيسي داراي طيف بسيار گسترده اي است و يک ذره که در ميدان گرانشي سقوط مي کند، مي تواند امواج الکترومغناطيسي با طول موج بسيار بلند توليد کند که آشکار سازي آن عهده ي فناوري حاضر خارج است.

گرانش در نظريه سي. پي. اچ

در نظريه سي. پي. اچ. گرانش يک جريان است. اين جريان دائمي بين تمام ذرات و اجسام وجود دارد. به عنوان مثال به زمين و ماه توجه کنيد. زمين داراي ميدان گرانش است. يک ميدان گرانشي از تعداد متنابهيسي. پي. اچ. (گراويتون) تشکيل شده است. پس ميدان گرانشي زمين نيزتعداد بيشماري سي. پي. اچ تشکيل شده استدر اطراف زمين در حرکت هستند.
نگاهي به زمين و ماه بيندازيد. در اينجا دو ميدان وجود دارد،يکي ميدان گرانشي زمين و ديگري ميدان گرانشي ماه. هنگاميکه يک گراويتون به زمين مي رسد،گراويتون ديگري زمين را ترک مي کندبه دليل اينکه گراويتون يک زير کوانتوم با خواص بار – رنگي يا مغناطيس – رنگي است، هنگام ترک زمين، آنرا به دنبال خود مي کشد. به عنوان مثال فرض کنيم يک بار – رنگ (گراويتون) از ماه به زمين براسد و به يک اتم زمين وارد شود و وارد الکترون شود. تعادل الکتريکي الکترون بهم مي خورد و الکترون مذکور با ارسال بار- رنگ مشابهي (گراويتون ديگري) مقدار بار الکتريکي خود را ثابت نگاه مي دارد. بار-رنگ ورودي و خروجي از نظر علامت يکسان هستند تا بار الکتريکي الکترون ثابت بماند. هنگاميکه بار – رنگ ورودي وارد ساختمان اتم مي شود، با توجه به علامت آن (منفي يا مثبت) بطرف الکترون يا پروتون تغيير مسير مي دهد و جذب آنها مي شود. فرض کنيم بار – رنگ ورودي منفي است که جذب پروتون مي شود. با ورود بار-رنگ منفي به ساختمان پروتون، تعادل بار پروتون بهم مي خورد. پروتون مزبور براي حفظ مقدار بار الکتريکي که موجوديت و خواص پروتون مربوط به آن است، بار – رنگ مزبور را باز پس مي فرستد و بار – رنگ با سرعتي بالاتر از سرعت نور، پروتون را ترک مي کند. اما به دليل بار – رنگي منفي که دارد، پروتون را به دنبال خود مي کشد. پروتون مزبور در کنش با ساير ذرات، آنها را به دنبال خود مي کشد.
دقيقاً نظير گلوئون ها(گلوئون به معني چسب است) که موجب کشيده شدن کوارکها بطرف يکديگر مي شود. با توجه به اينکه پروتونها خود نيز از کوارکها با بار الکتريکي کسري ساخته شده اند، در واقع بار – رنگ هاي ورودي (گراويتونها) با کوارکها کنش خواهند داشت. در مورد الکترون نيز بحث مشابهي مي توان ارائه داد.




فضا-زمانچگونه انرژي توليد مي کند؟

يک کوانتومانرژي از تعداد زياديسي. پي. اچ. تشکيل مي شود. سي. پي. اچ. ها روي يکديگر کار انجام مي دهند(با تغيير اسپين يکديگر) و با ترکيب آنها کوانتومهاي انرژي توليد مي شود. البتهاين رويداد هنگامي رخ مي دهدکه چگالي گرانش در فضا به حد کافيباشد.



[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]



با توجه به اندازه ي فوتون گاما مي توانچگالي سي. پي. اچ. را در ساختمان فوتون به دست آورد. قطر يک الکترون تقريباً بربر 18- 10 متر است. يک فوتون گاما در توليد زوج،يک الکترون و يک پوزيترون توليد مي کند. فرض کنيم حجم يک فوتون گاما تقريباً دو برابر حجم الکترون باشد. حال فرض کنيم چگالي سي. پي. اچ. در ساختمان فوتون به صورت زير باشد.



De(cph)=n per m3


اما مي دانيم که فضا از گراويتون انباشته است. هنگاميکه چگالي آنها به مقدار بالا برسد، کوانتومهاي انرژي پيديد مي آيند. بنابراين انتگرال روي فضا از چگالي صفر تا چگالي فوتون،توليد انرژي الکترومغناطيسي توسط فضا-زمان ( گرانش) است.



Integration of gravitons



is a projection to production electromagnetic energy

[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

جنين فرايندي در فضايي رخ مي دهد که چکالي گراويتونها به اندازه ي لازم براي توليد انرژي باشد. چنين رويدادي در اطراف سياه چاله ها انري عادي است.



[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]



در چنين فضايي با چگالي گراويتون بالا، داراي فرايند جالبي نيز مي تواند ياشد و آن توليد ماده – پاد ماده است که تحت عنوان تابش هاوکينگ مطرح شده است. شکل زير



[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]








سرعت انتقالي و اسپين
سي. پي. اچ. با مقدار سرعت ثابت Vc حرکت مي کند . بنابراين هنگاميکه سرعت انتقالي آن کاهش مي يابد بر مقدار اسپين آن افزوده مي شود. شکل زير


gradVc=0, in all inertial frames and any space



[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

به عبارت ديگر اسپين سي. پي. اچ. تابع چگالي ماده است. هنگاميکه چگالي ماده افزايش مي يابد، اسپين نيز افزايش مي يابد.

حرکت فوتون در ميدان گرانشي و انحناي فضا

اگر حرکت فوتون ها در فضا بدون هيچگونه اثر گرانشي باشد،تنها حرکت راست خط خواهند داشت(قسمت بالاي شکل زير). اما فضا از گرانش انباشته است، يعني جايي در فضا وجورد ندارد که بدون اثر گرانشي باشد. بنابراين مسير فوتون شبيه سمت راست شکل زير است



[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]


در سمت چپ تصوير بالا، فوتون در يک ميدان گرانشي حرکت مي کند. فوتون داراي سرعت و فرکانس و انرژي زير است:
در نقطه A ، Energy E, Frequency f ،گرانش روي فوتون کار انجام مي دهد. تعدادي گراويتون وارد ساختمان فوتون مي شوند. فوتون به طرف جسم شتاب مي گيرد. فرکانس، انرژي و سرعت فوتون افزايش مي يابد.

در نقطهB ، Energy E1, Frequency f ، در مدت زمانيکه فوتون در حال سقوط است، فاصله ي فوتون و جسم رو به کاهش است. تا به نقطه ي Gبرسد. در اين نقطه فرکانس و انرژي فوتون در مسير مورد بحث ماکزيمم است. از اين نقطه به بعد انرژي و فرکانس فوتون کاهش مي يابد تا به نقطه A’ برسد. در نقاط A and A’انرژي و فرکانس فوتون مشابه است(با فرض يکنواخت بودن شدت ميدان گرانشي). در صورتي که شدت ميدان گرانشي زياد باشد (نظير فضاي اطراف يک سياه چاله) فوتون در جسم عامل ميدان گرانشي سقوط مي کند. در غير اينصورت جسم نظير يک عدسي رفتار مي کند.
در شکل زير نشان داده شده است که ناظر داخل و خارج مسير نور را چگونه مي بينند




[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]



بنابراين مشاهدات براي ناظر داخل و خارج يک ميدان گرانشي يکسان نيست.
اطلاعات در مورد مهبانگ و درون سياه چاله ها
با توجه به نظريه بيگ بنگ، جهان در 14 بيليون سال پيش از يک توده فوق العاده داغ و چگال آغاز شده است. پس از آن جهان به طور مداوم شروع به گسترش کرده و در حال سرد شدن است. و تمام جهان سرشار از نورهاي ساطع شده از مهبانگ است. نوري که اکنون به ما مي رسد، حدود 14 بيليون سال در راه بوده است. بنابراين به ما اين امکان را مي دهد که ازدل زمان عبور کرده و نگاهي به گذشته بيندازيم و دوران ابتدايي عالم را ببينيم
نگاهي به اطلاعات و ارقام مي تواند کمک کند تا پرده از برخي اسرار جهان بر داريم

عمر جهان

Age of universe

Universe is 13.7 billion years old

T=13.7x1012 years =4.3x1020 s
شعاع جهان

Radius of universe

R=1.6x1026 m
حجم جهان
Volume of universe


V=17.1x1078m3

چگالي چهان
Density of universe
D=10-18 kg/m3

جرم جهان
Mass of universe

M=(density)x(volume), so;

M= 17.1x1060 kg
توجه شود که ارقام فوق تقريبي است، اما نتيجه اي که از آنها مي خوهيم بگيريم، عميقتر از اهميت درستي يا نادرستي ارقام فوق است.
و هنگاميه جهان در هم فرو خواهد ريخت
براي يک لحظه شتاب جهان و انبساط جهان را فراموش کنيد. حالا فرض کنيد جهان در حال فرو ريختن در خود است. چه اتفاقي خواهد افتاد؟
در اين حالت تمام شواهد نشان مي دهد که جهان در حال انقباض است.نخست نور دريافتي از ستارگان به طرف آبي جابجا مي شوند.فاصله بين اجسام در حال کاهش است.
بنابراين فاصله بين زمين و ماه کاهش مي يابد، ماه به زمين وصل مي شود. زمين و ساير سيارات در خورشيد سقوط مي کنند. فشار گرانش افزايش مي يابد. خورشيد وستاره ي آلفا قنطورس (نزديکترين ستاره به خورسيد) يکديگر را جذب مي کنند. فاصله ها به سرعت کاهش مي يابد. حجم جهان کاهش مي يابد و شدت گرانش و فشار آن افزايش مي يابد.
چه اتفاقي براي اتمها مي افتد؟
شعاع مدار اتمها کاهش مي يابد. الکترونها در هسته سقوط مي کنند. بنابراين تنها هسته ها باقي مي مانند. همچنين ممکن است حجم هسته ها نيز کاهش يابد. اما ما هيچگونه شاهدي بر اين امر نداريم. لذا اجازه بدهيد با توجه به چگالي هسته بحث را ادامه دهيم.
چگالي هسته
2x1017 kg/m3
فرض کنيم جهان کاملاً درهم فرو ريزد. بنابراين با توجه به چگالي هسته حجم جهان را حساب مي کنيم

حجم جهان Vo=M/D=8.5x1043 m3آنگاه شعاع جهان برابر خواهد شد با
Ro=2.7x1014 mو اين يک سياه چاله ي مطلق است.
سياه چاله مطلق
با توجه به نظريه سي. پي. اچ. همه چيز از سي. پي. اچ. ساخته شده است. همچنين هسته ها نيز از سي. پي. اچ. ساخته شده اند. سي. پي. اچ. ها در هسته اتم اسپين دارند و در کنار يکديگر حرکت مي کنند. سي. پي. اچ. داراي اسپين و حرکت انتقالي است. بطوريکه


gradVc=0 in all inertial frames and any space

فرض کنيم يک سي. پي. اچ. داراي سرعت انتقالي و اسپين v, sهنگاميکه سرعت انتقالي آن به سمت صفر ميل مي کند، اسپين آن به ماکزيمم مي رسد. هنگاميکه فشار گرانش خيلي افزايش يابد، فاصله بين سي. پي. اچ. ها کاهش مي يابد. هيچ جسم يا ذره اي حتي نور و ساير امواج الکترمغناطيسي نمي تواند از ميدان گرانش آن بگريزد. شکل زير



[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]




در اين حالت سرعت انتقالي سي. پي. اچ. نزديک به صفر است. مهبانگ (بيگ بنگ ) از سياه چاله اي نظير آن بوجود آمده است.
با توجه به معادله زير ما مي توانيم درک خوبي از مهبانگ داشته باشيم



[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]



فرض کنيم شدت گرانش به قدري باشد کهاسپين سي. پي. اچ. ها در سطح يک سياه چاله به حداکثر ممکن برسند، يعني سرعت انتقالي آنها بسمت صفر ميل کند. چنين سياه چاله اي يک سياه چاله ي مطلق است. در اين حالت سياه چاله حالت بحراني خواهد داشت و با افزايش شدت ميدان گرانشي آن، سي. پي اچ. از نيروي خارجي تبعيت نمي کند و سياه چاله ي مطلق منفجر مي شود.

[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

در لحظات اوليه سي. پي. اچ. ها با سرعت Vc مي گريزند و اثر گرانش در همه جا گسترش مي يابد. با توجه به اينکه شعاع جهان در اين حالت از رابطه زير به دست مي آيد


Ro<<2.7x1014 m

و با توجه به سرعت سي. پي. اچ. جهان در چند ثانيه شديداً منبسط مي شود. اما در آنجا ماده و انرژي وجود ندارد. در اين وضعيت تنها سي. پي. اچ. است که با سرعت انتقالي Vc در فضا منتشر مي شود. اما سي. پي . اچ. ها با يکديگر داراي کنش متقابل هستند و يکديگر را جذب مي کنند. سي. پي. اچ. ها اسپين مي گيرند و کوانتوم هاي کوچک انرژي شکل مي گيرند. آنگاه امواج الکترومغناطيسي ظاهر مي شوند. اين مرحله در يک مدت زمان بسيار طولاني اتفاق مي افتد. بتدريج انرژي در مدت هاي کوتاه تري توليد مي شود. و مقدار زيادي کوانتوم هاي بزرگ انرژي ظاهر مي شود.
حال به مرکز انفجار توجه فرماييد. مرکز سياه چاله مطلق نظير مرکز ساير اجسام بزرگ است و فشار گرانش در آنجا تقريباً صفر است. بنابراين هنگاميکه جهان (سياه چاله مطلق) منفجر مي شود، مرکز آن تحت فشار شديد از همه ي اطراف قرار مي گيرد.
در ثانيه اول انفجار کنش و واکنش ها در مرکز جهان بسيار شديد است. مقادير متنابهي انرژي تشکيل مي شود و به ماده و پاد ماده تبديل مي شوند. بتدريج گرد وعبار و اجسام ظاهر مي شوند. با انبساط جهان اندازه اتمها نيزافزايش مي يابد.
و اين تاريخ واقعي جهان ما است.
منبع:

برای مشاهده محتوا ، لطفا وارد شوید یا ثبت نام کنید

[مرتضی nvcd]

بر اساس اصل عدم قطیت هایزنبرگ تعیین مکان و تکانه ی ذره با دقت نامحدود غیر ممکن است.
بر اساس اصل عدم قطیت هایزنبرگ تعیین مکان و تکانه ی ذره با دقت نامحدود غیر ممکن است.در توضیحی ساده علت این امر ان است که برای تعیین دقیق مکان یک ذره مثل الکترون باید فوتونی با طول موج کوتاه به ان تابانده شود تا موقعیت دقیق ان برای ما مشخص شود.ولی این کار باعث می شود که انرژی ذره افزایش پیدا کرده و اندازه حرکت ان بیشتر شده در نتیجه دقت در اندازه گیری سرعت و تکانه کم شود.این اصل از معادلات زیر بدست میاید.
ΔPx . Δx ≥ h/2л , Δpy . Δy ≥h/2ЛΔ pz . Δz ≥h/2л ,

اما این معادلات فقط برای ذرات معمولی با سرعت های متعارف در نظر گرفته شده اند.در واقع سوال اینجاست که این ذرات وقتی به سرعت نور نزدیک شوند باز هم از این معادلات پیروی می کنند.برای اجسام معمولی به خاطر جرم زیاد انها دقت اندازه گیری بسیار دقیق محاسبه می شود اما ذرات زیر اتمی و کم جرم را نمی توان با این دقت اندازه گیری کرد.اما همین ذرات کوچک مثل الکترون وقتی به سرعت نور نزدیک شوند جرم حرکتی انها افزایش پیدا میکند و معادلات هایزنبرگ را باید با تلفیقی از نسبیت خاص ارئه کرد.چون ذره هرچه به سرعت نور نزدیک می شود انرژی لازم برای افزایش سرعت ان هم بیشتر می شود.پس در نتیجه حتی اگر ما طول موج خیلی کوتاهی هم به طرف ذره پرتاب کنیم تا موقعیت ان را بسنجیم عدم قطعیت در مورد تندی سرعت ان قابل ملاحظه نخواهد بود.چون این فوتون توانایی چندانی در تغییر سرعت یا انرژی جنبشی ذره نخواهد داشت و اصل عدم قطعیت هایزنبرگ در سرعتهای بسیار نزدیک به نور تا حدی قابلیت خود را از دست می دهد. این مطالب از این اصل که هرچه به سرعت نور نزدیک شویم افزایش سرعت ذره سخت تر می شود بدست می ایند. البته باید این موضوع را نیز در نظر گرفت که ما در اینجا دیگر از تکانه صحبت نمیکنیم و جرم و سرعت را مستقلا در معادلات وارد می کنیم. در واقع بحث از دو مطلب مثل اندازه ی حرکت و مکان دقیق جسم به سه مطلب جرم . سرعت ومکان دقیق جسم تغییر می کند.که نشان می دهد ما نمی توانیم در این معادلات جرم را همیشه ثابت فرض کنیم.در انتها این مطلب را می توان گفت که ما اگر اندازه حرکت و مکان جسم را در نظر بگیریم در سرعت های نزدیک به نور عدم قطعیت برای تکانه بیشتر خواهد شد ولی اگر از جرم جسم . مکان دقیق و سرعت دقیق همان جسم صحبت کنیم با بهبود قطعیت برای مکان یا سرعت ذره مواجه خواهیم شد.
ΔP .Δx ≥h/2л → Vx . m" .Δx ≥h/2л

منبع: parssky

[Mohammad Hosseyn]

دنياي شگفت انگيز ذرات





احتمالا از دبيرستان به ياد داريد که مواداطراف ما از الکترون ، پروتون و نوترون تشکيل شده اند. در نگاه اول اين حرف درستاست : اتمهايي که مواد اطراف ما را تشکيل داده اند ، نه فقط روي زمين ؛ بلکه درديگر نقاط عالم از يک هسته تشکيل شده اند که تعداد مشخصي الکترون در مناطق بخصوصيحول آن مي چرخند. در هسته نيز تعداد مشخصي پروتون و نوترون وجود دارد و تفاوت عناصرمختلف در تعداد پروتون هاي موجود در هسته است ؛ اما فهميدن اين موضوع خيلي طولکشيد. اولين ذره اتمي در سال 1895 کشف شد ، زماني که لامپهاي کاتدي موضوع روزبودند. در آن زمان تابش کاتدي با بار الکتريکي منفي شناسايي شد که بعدها مشخص شدخاصيت ذره اي دارد و به همين دليل ، اين ذره را الکترون ناميدند. در سال 1896 ،تابش X و مواد راديو اکتيو شناسايي شدند. در سال 1899 ، ذرات آلفا شناسايي شدند وبعدها مشخص شد اين ذرات ، درواقع اتمهاي هليوم هستند که الکترون هاي خود را از دستداده اند. به عبارت ديگر، ذرات آلفا هسته اتم هليوم هستند که از 2پروتون و 2نوترونتشکيل شده است .

اما در سال 1911 ، مدل اتمي نيلز بوهر ارائه شد که براساسآن هسته اي سنگين با بار مثبت در مرکز اتم قرار داشت و الکترون هاي سبک در مدارهايشخصي حول آن مي چرخيدند. اين مدل بسياري از خواص اتمها را توجيه مي کند. در همينسال ، آزمايش ديگري با استفاده از قطرات ريز روغن صورت گرفت و رابرت ميليکان توانستبار الکترون را اندازه گيري کند. در سال 1932 ، آخرين ذره اتم يعني نوترون به طورمستقل کشف شد و بدين سان ، دانش دبيرستاني ما در مورد اجزاي تشکيل دهنده ماده شکلگرفت . اما اين آغاز ماجرا بود. در سال 1928 ، دانشمندي انگليسي به نام پل ديراک ،با تلفيق نظريه نسبيت خاص اينشتين و معادلات مکانيک کوانتوم ، معادله جديدي به دستآورد که به معادله ديراک مشهور شد. اين معادله وجود ذره اي مشابه الکترون را پيشبيني مي کرد که فقط بار الکتريکي مخالف الکترون داشت (يعني بار الکتريکي مثبت). ناماين ذره خيالي را پوزيترون نهادند؛ ولي هنگامي که در سال 1932 وجود اين ذره طي يکآزمايش به اثبات رسيد، مسير دنياي علم تغيير کرد. پل ديراک هم مانند ديگردانشمنداني که اکتشافات مذکور را به عمل آوردند، مفتخر به دريافت جايزه نوبل فيزيکشد.

پوزيترون ، نخستين پادماده اي بود که کشف شد و درک ما را نسبت به جهانمتحول کرد. اگر ذره اي با پادذره اش برخورد کند، هر دو نابود مي شوند و انرژي آزادمي کنند. مقدار انرژي آزاد شده و جرم ذره و پادذره با دقت تمام از رابطه E=mc2 ميآيند. تاکنون ذره اي کشف نشده که فاقد پادذره باشد. در سال 1937 ، اولين ذره جديدکشف شد. ميون ، ذره اي مشابه الکترون ولي با جرم بيشتر و بالطبع ناپايدارتر از آن . در سال هاي بعد نيز ذرات بيشتري کشف شدند، مانند فرون هاي پاي ، با ريون لامبدا ،فرون K ، نوترينوها و انبوهي ديگر از ذرات . تعداد ذرات بسيار بسيار زياد شده بود وهمه در تلاش بودند نظريه اي ارائه کنند تا اين جمعيت زياد را منظم کند . در سال 1963 ، هوري گلمان نظريه اي ارائه کرد مبني بر آن که ذراتي مانند پروتون و نوترون ،از ذرات کوچکتري تشکيل شده اند که بارشان مضربي از ثلث بار الکترون است . اين نظريهبسيار عجيب بود ولي به مرور زمان کارايي خود را نشان داد ، تا جايي که موفقيت هايآن جايزه نوبل را براي گلمان به ارمغان آورد .

امروزه مدل استاندارد ذرات ،انواع مختلف ذرات بنيادي و واکنش هاي آن را بخوبي تفسير مي کند. طبق اين مدل ، مواداطراف ما از 2گروه اصلي تشکيل شده اند: لپتون ها و هادرون ها. در حال حاضر 6لپتونشناخته شده است که به همراه پاد ذرات آنها 12عدد مي شود! 6 لپتون عبارتند از : الکترون ، ميون ، تاو، نوترينوي الکترون ، نوترينوي ميون و نوترينوي تاو. به نظر ميرسد لپتون ها از چيز ديگري تشکيل نشده باشند. اما هادرون ها، انواع ذراتي هستند کهاز کوارک ها تشکيل شده اند. طبق مدل استاندارد، 6کوارک داريم که همراه با پادکوارکها ، 12ذره بنيادي ديگر را تشکيل مي دهند. اين کوارک ها به ترتيب اکتشاف عبارتنداز: بالا (up) ، پايين (down) ، شگفت (Strange) ، افسون (charm) ، ته (bottom) و سر (top) شايد از خودتان بپرسيد اين همه ذره چه کمکي به ما مي کند. واقعيت ماجرا آناست که زماني تمام اين ذرات وجود داشته اند. در يک هزار ميليارديم ثانيه پس ازمهبانگ ، دما به قدري زياد بود که کوارک ها آزادانه در حرکت بودند. يک ميليونيمثانيه پس از مهبانگ ، هادرون ها و لپتون ها شکل گرفتند و به همين ترتيب ماجرا ادامهيافت . دانشمندان توانسته اند شتاب دهنده هايي بسازند که تا يک ميليارديم ثانيه پساز مهبانگ را شبيه سازي کند و ما را با خصوصيات عالم در آن زمان آشنا سازد. دانشمندان در تلاشند با ساخت شتاب دهنده هاي بزرگتر مانند LHC در سرن به مهبانگنزديکتر شوند و درکشان را از عالم پيرامون افزايش دهند.


------------------------

[Mohammad Hosseyn]

در جست وجوى نقض نسبيت

«دانشمندان براى آشكار شدن خصوصيات و ساختارهاى احتمالى يك نظريه نهايى در جست وجوى نقض اصول فيزيكى اينشتين هستند
كه زمانى مقدس بود.»
نسبيت در قلب مهم ترين نظريات بنيادين فيزيك قرار گرفته است. نسبيت آنگونه كه اينشتين آن را در ۱۹0۵ فرمولبندى كرد بر اين ايده كليدى بنا شده كه قوانين فيزيك از نگاه تمام مشاهده گرهاى لخت (اينرسى) (مشاهده گرهايى كه از ديد يك مشاهده گر داراى جهت دلخواه و سرعت ثابت هستند) يكسان است. اين نظريه يك دسته از آثار شناخته شده را پيش بينى مى كند كه از ميان آنها مى توان به ثابت بودن سرعت نور براى تمام مشاهده گرها، كند شدن ساعت هاى در حال حركت، كوتاه شدن طول اجسام متحرك و هم ارزى جرم و انرژى E=mc2 اشاره كرد. آزمايش هاى بسيار دقيق اين نتايج را تائيد مى كنند. نسبيت اكنون يك پايه و ابزار مهم و روزمره براى فيزيكدانان تجربى است: برخورد دهنده هاى ذرات از مزاياى افزايش جرم و طول عمر ذرات پرسرعت به خوبى بهره مى برند و آزمايش با ايزوتوپ هاى راديواكتيو نشان دهنده تبديل جرم به انرژى است.

متن کامل این مقاله ی زیبا در فایل ضمیمه ی زیر ... حتما بخونیدش ...

[Mohammad Hosseyn]

تاب برداشتن فضا و زمان



در داستان هاي علمي تخيلي تاب خوردن فضا – زمان يك موضوع پيش پا افتاده است و از آن براي سفر سريع به كهكشان هاي دور استفاده مي شود . اينكه سفر در زمان اغلب داستان هاي علمي تخيلي امروز واقعيت هستند و اين بخت و اقبال فضا – زمان است .

به عقيده من فضا مي تواند خميده شود يا اينكه تاب بردارد . براي بيش از دو هزار سال اصل هاي هندسه ي اقليدسي بديهي بودند . حتي امروزه شما مي تواند قدرت آن را براي آموزش در مدارس مشاهده كنيد . از نتايج مهم و اساسي اين هندسه اين است كه مجموع زواياي داخلي مثلث را ١٨٠ درجه در نظر مي گيرد . گرچه امروز مردم به اين موضوع پي برده اند كه قدم هاي ديگر نيز در علم هندسه ممكن است .
براي مثال در سطح زمين نزديكترين چيز به يك خط صاف چيزي است كه آن دايره بزرگ مي خوانند . بين دو نقطه كوتاهترين مسير وجود دارد . بنابراين اين يك اصل است و آن جريان استفاده از خط است .
حال به مثلث سطح زين كه ستوا را مي سازد . خط صفر درجه در طول جغرافيايي در لندن و طول جغرافيايي در شرق كه ٩٠ درجه است و از بنگلادش مي گذرد . دو خط طول جغرافيايي در استوا در حالي كه زاويه قائم است با هم مواجه مي شوند . اين دو طول جغرافيايي همچنين در قطب شمال با هم ملاقات دارند در حالي كه زاويه ٩٠ درجه است . بنابراين مثلثي با سه زاويه قائم داريم كه مجموع زواياي داخلي آن ٢٧٠ درجه است و در اين حالت مجموع زواياي از ١٨٠ درجه بيشتر است . اين مثلث كه در هندسه اقليدس وجود دارد در صفحه صاف صدق مي كند .
يك خواسته براي مثلث ها وجود دارد كه مجموع زواياي آن را كمتر از ١٨٠ درجه جلوه مي دهد .
سطح زمين داراي دو بعد فضايي مي باشد كه شما مي توانيد در سطح زمين در دوبعد مذكور به صورت قائم به طرف يكديگر حركت كنيد . شما حتي اين امكان را داريد كه در چهار جهت اصلي يعني شمال ، جنوب ، شرق و غرب حركت كنيد البته بعد سومي هم در جهت قائم بر دو بعد وجود دارد كه آن هم همان بالا و پائين است . يعني در سطح زمين سه بعد فضايي وجود دارد . سومين بعد فضايي تخت است . يعني از هندسه اقليدسي تبعيت مي كند در مثلث آن مجموع زوايا ١٨٠درجه است . هرچند هر شخص مي تواند حركت در زمين دو بعدي را تصور كند . اما نمي تواند حركت در سومين بعد فضايي را تجربه كند يعني بعد بالا يا پائين . كساني كه هندسه اقليدسي پايبند بودند تمايل نداشتند ، براي زندگي در سطح زمين از بعد سوم اطلاعي حاصل كنند . فضا نيز براي اينكه خميده باشد تمايل دارد تا هندسه غير اقليدسي باشد . آنها تمايل داشتند زندگي دشوار باشد و در اين صورت فضا بايد دو بعدي مي بود .
بنابراين سه بعد براي حد اقل زندگي مناسب بود . اما فقط افراد معدودي مي توانستند فضاي سطح زمين را براي زندگي دو بعدي در نظر بگيرند . براي افراد قابل تصور بود كه در محيط زندگي شان سه بعد فضايي وجود دارند . اما در سطح كرات بعد ديگري نيز بود كه قابل روئت نبود . اگر سطح كره بزرگ باشد فضاي نزديك آن تخت است و قوانين هندسه اقليدسي در اين شرايط بسيار خوب هستند ، البته در فاصله هاي كم . اما ما اخطار كرده ايم كه هندسه اقليدسي در مسافت هاي زياد ناگهان از عرصه سقوط كرد .
براي تصوير اين موضوع يك تيم از نقاش ها را تصور كنيد كه رنگ هايي را به سطح يك توپ بزرگ اضافه مي كنند و به ضخامت لايه هاي رنگ افزوده مي شود و مساحت سطح نيز تمايل دارد افزايش يابد و به سمت بالا رود ، اگر سطح توپ مسطح بود فضا سه بعدي مي بود و هر كس مي توانست در روي رنگهاي نامحدود اضافه شده حركت كند و توپ خواسته اش اين بود كه بزرگ و بزرگتر شود . هرچند اگر سه بعد فضا واقعي بودند در سطح ديگر كره ها بعدهاي ديگري بود . همچنين حجم توپ تمايل داشت افزايش يابد اما متناهي باشد . هچنين شخصي كه لايه هاي رنگ را افزوده ؛ و عاقبت توپ مي خواهد نصف فضايش پر شود .
نقاش ها نيز تمايل دارند منطقه اي را جستجو كنند كه كوچك باشد و هرگز كوچك نشود و در اين حالت تقريبا" تمام فضاي توپ به وسيله لايه هاي رنگ اشغال شده است . سپس آنها مي دانند فضاي زندگي شان خميده است نه تخت .
اين مثال براي كساني است كه نمي توانند اصل اول هندسه جهاني را استنباط كنند . در عوض هر كس بايد اندازه ي محيطي را كه در آن زندگي مي كند به وسيله آزمايش هاي هندسي در مي يابد .
هرچند يك راه براي خميدگي فضا را جرج فردريك ريمان آلماني در سال ١٨۵٤ شرح داد و هندسه را توضيح داد و باقيمانده از قسمتي از رياضيات در ٦٠ سال بود . هندسه او به طور مطلق مي توانست خميدگي فضا را شرح دهد . ولي به نظر مي آمد كه نتواند علت فيزيك فضا را در رابطه با خميدگي آن توضيح دهد كاربرد كار او در سال ١٩١۵ توسط اينشتن مشخص شد زماني كه او تئوري نسبيت عام را مطرح ساخت .
نسبيت عام يك انقلاب فكري در فيزيك بود كه راه تفكر در رابطه با جهان را به طور كلي متحول ساخت . اين تئوري فقط در رابطه با خميدگي فضا نيست و خميدگي يا تاب زمان نيز نيز در آن داراي اهميت ويژه اي است ؛ در سال ١٩٠۵ عقيده اينشتين اين بود كه فضا و زمان با هم بسطي دوستانه دارند و مكان رويداد را با چهار عدد مي توان شرح داد .
سه عدد وضعيت رويداد را توضيح مي دهد و در مقياس هاي بزرگ مانند طول ها و عرض هاي جغرافيايي كيهاني و فاصله از مركز كهكشان ها كاربرد دارند . چهارمين عدد زمان رويداد است ، بدينگونه مي توانيم فكر كنيم كه فضا و زمان با هم هستند ، همچنين در اين وضعيت چهارمين بعد آفريده مي شود كه آن را فضا – زمان مي خوانند . هر نقطه در فضا زمان است كه داراي برچسبي شامل چهار عدد مي باشد و اين اعداد وضعيت زمين را در فضا – زمان مشخص مي كنند . به هم پيوستن فضا و زمان در فضا – زمان چيزي است كه اگر بتوان يكي از آنها را رها كرد راهي منحصر به فرد است ؛ يعني اگر راهي يكتا وجود داشت تا زمان و موقعيت يك چيز در رويداد مشخص شود . هرچند مقالات قابل توجه اينشتن در ادره ي ثبت اختراعات در سال ١٩٠۵ نشان داد كه فضا – زمان در يك رويداد رخ مي دهد منوط براينكه حركت جسم چگونه باشد . فضا – زمان مشترك است و اين دو جزو لايجتزي يكديگرند .
بنابراين ما براي سفر در زمان به كشتي فضايي نياز داريم كه با سرعتي فراتر از سرعت نور مسافت ها را پيمايش كند . متأسفانه در همان مقالات اينشتين آمده است كه براي شتاب دادن به كشتي فضايي نياز به نيروي پيشرانه و شتاب دهنده اي داريم كه بزرگ و بزرگتر شود تا شتابي نزديك به سرعت نور بگيرد . در اين زمان به مقدار انرژي زيادي و در واقع به انرژي بي نهايتي نياز داريم تا از زمان گذر كنيم . در سال ١٩٠۵كه مقالات اينشتين منتشر شد به نظر مي آمد كه تئوري سفر در زمان پيش فرضي رد شده باشد . همچنين بيان شده بود سفر به ستاره هاي ديگر و ديگر كهكشان ها در قالب سفرهاي فضايي تجارتي آرام و كسل كننده خواهند بود ؛ در كل در آن مقالات آمده بود كه گذر از سرعت نور ناممكن است و با تجهيزات كنوني براي سفر به نزديكترين ستاره هشت سال و به مركز كهكشان هشتاد هزار سال وقت لازم است . اگر كشتي فضايي بتواند به سرعت نور نزديك شود مردم مي توانند طي سالهاي معدودي به مركز كهكشان ها بروند هرچند كه باز هم بسيار زياد است .
در مقالات اينشتين كه در سال ١٩١۵ منتشر شد اين موضوع شرح داده مي شود كه فضا – زمان به وسيله ماده و انرژي پيچ و تاب داده مي شود و يا مي پيچد. ما واقعا" مي توانيم اين پيچ و تاب را مشاهده كنيم . محصول جرم خورشيد اين است كه نور و امواج راديويي هنگام عبور از كنارش مسيرشان كمي خميده مي شود . علت اين پديدار شدن موقعيت ستاره يا چشمه هاي شبه اختري است كه باعث تغييرمكان كم آن مي شود .
زماني كه خورشيد بين زمين و منبع راديويي قرار مي گيرد تغيير مكان بسيار كم است و در حدود يك هزارم درجه است ، در حكم حركت يك اينچ در مسافت يك مايل . با وجود اين اندازه مذكور مي تواند به دقت اندازه گيري شود . اين امر با پيشگويي نسبيت عام تطابق دارد . اين مدركي بر پايه آزمايش است كه فضا – زمان خميده مي شود .
مقدار اين خميدگي در همسايگي ما بسيار كم است . زيرا ميدان گرانشي خورشيد كم دوام است . هرچند براي ما روشن است كه اين رويداد در تمام ميدان هاي گرانشي قوي نيز رخ مي دهد ، براي مثال در بيگ بنگ يا در سياهچاله ها .
بنابراين فضا – زمان به درخواست داستان هاي علمي تخيلي مي تواند به اندازه كافي خميده باشد ؛ البته براي سفرهاي ماوراي فضايي به وسيله كرم چاله يا تونل فضا – زماني .
در اولين نظر همه ي اينها قابل دسترس به نظر مي رسد ، براي مثال در سال ١٩٤٨ كرت گودُل در جستجو راه حل هايي براي معادلات ميداني نسبيت عام بود تا بتواند جهان را به گونه نمايش دهد كه دركل ماده دوار است . درجهان او ممكن بود تا خارج شوي از سفينه فضايي و بازگردي قبل از اينكه عازم شوي .
گودُل در انجمن پيشرفته پرينستون بود جايي كه اينشتين آخرين سال هاي عمر خود را در آن سپري كرد . او بيشتر به خاطر اين موضوع معروف است كه كه ثابت كرد هر چيز درست را نمي توان ثابت كرد . حتي در چيز به ظاهر ساده اي مانند حساب . اما آيا واقعا" او چقدر نظر نسبيت عام را در رابطه با سفر به زمان دچار دگرگوني ساخت ؟ چيزي كه اينشتين تمايل نداشت آن را ممكن بداند .
حال ما مي دانيم كه راه حل گودُل نتواست جهاني را كه ما در آن زندگي مي كنيم را نمايش دهد . زيرا آن توسعه يافته نبود . ولي مقدار زياد و نسبتا" خوبي را براي كميتي داشت كه ما آن را ثابت كيهاني مي خوانيم و به طور كلي باور دارد كه روبه صفر است . هرچند به ديگر چيزها ظاهر راهي معقول و خوب را براي سفر در زمان پيشنهاد و جستجو مي كرد . مخصوصا" اين موضوع جالب به نظر مي رسد كه جهان داراي ريسمانهاي كيهاني باشد كه سرعت حركتشان به يكديگر بسيار نزديك است . هرچند سرعتشان اندكي از سرعت نور كم تر است . ريسمانهاي كيهاني تئوري قابل توجهي در فيزيك هست كه داستان هاي علمي تخيلي آنها را واقعي نمي دانند تا بتوان آنها را گرفت . چنانكه نامشان اشاره مي كنند كه مانند ريسمان هستند كه طول دارند ولي مقطع عرضي آن ها بسيار كوچك است و اين اجسام بيشتر شبيه نوارهاي اسفنجي هستند . آنها در زير كشش و فشار زيادي هستند . كششي همانند يك صد ميليارد ميليارد ميليارد تن .
ريسمانهاي كيهاني ممكن است صداي محض و دوردست داستان هاي علمي تخيلي باشند . اما يك علت علمي خوب براي آن وجود دارد كه مي تواند فرمي از جهان اوليه باشد براي مدتي بعد از بيگ بنگ . چون آنها زير كشش چنين بزرگ قرار دارند ممكن است هركس از آنها انتظار داشته باشد كه سرعت نور را بهبود بخشند جهان گودُل و حركت سريع ريسمانهاي كيهاني هر دو باهم اشتراك دارند . زيرا هردو اقدام به خميده شدن فضا – زمان مي كنند كه در آنها سفر در گذشته براي همه ي اوقات ممكن است . امكان دارد خداوند خميدگي جهان را آفريده باشد . اما ما دليلي براي تفكر مانند او نداريم . جهان براي مجاز شدن سفر در گذشته بعد از بيگ بنگ تا حدي اقدام به خميده شدن كرد .
از زماني كه ما نتوانستيم راه آغاز شده جهان را تغيير دهيم ، سوال اينجا است كه آيا سفر در زمان ممكن است ؟ و متعاقبا" سوال اين است كه آيا مي توانيم فضا – زماني خميده بسازيم تا هركس بتواند به وسيله آن به گذشته قدم بگذارد ؟ به عقيده من اين يك مبدأ مهم براي پژوهش است . اما هركس براي خم كردن آن دقت ندارد . اگر هركس امتياز كاربردي يك پژوهش را براي سفر در زمان در دست داشته باشد بي شك آن را روانه ميدان خواهد كرد . هر كس كه تكنيك عمل را دارد اين كار رامي كند ، كارهايي مانند حبس زمان و يا خميدگي كه رمزهايي براي سفر در زمان هستند . هرچند اين مطلب تا حدي در رابطه با سفر در زمان است ، ولي بايد نام نهادن قابل احترام علمي را در رابطه با خميدگي فضا – زمان دريافت كنيم .
اگر از نسبيت عام گذر كنيم مي توانيم اجازه سفر در زمان را صادر كنيم ؛ آيا اين اجازه در قالب جهان ما مي گنجد و اگر نمي گنجد چرا نه ؟ اين موضوع دقيقا" وابسته به سفر در زمان است كه از موضعي از جهان به جاي ديگر برويم . هم چنين من گفتم اينشتن اين موضوع را بيان كرد نيروي پرتابه سفينه فضايي براي گذر از سرعت نور بايد بي نهايت باشد . بنابراين تنها راه موجود براي سفر در جهان و يا براي رفتن از يك سوي كهكشان به سوي ديگر آن خميدگي زياد فضا – زمان است كه يك تونل كوتاه يا كرمچاله را مي آفريند . با اين امكان مي توانستيم از يك سوي كهكشان يه سوي ديگر آن وصل شويم و اين عملي ميان بر است كه برويد و برگرديد ، در صورتي كه در اين شرايط دوستانتان زنده باشند . چنين كرمچاله هايي به سختي به ذهن ما خطور مي كنند ، همچنين هستي و مقدورات آينده .
اگر شما مي توانستيد از يك سوي كهكشان به سوي ديگر آن سفر كنيد در يك يا دوهفته بازگشت شما مقدور بود تا اينكه به زمان قبل از عازم شدنتان برسيد . شما حتي مي توانستيد در سفر برگشت خود در زمان به وسيله يك كرمچاله اداره كنيد اگر پايان آن دو حركتي نسبي نسيت به يكديگر بود .
اگر چه براي آفريده شدن كرمچاله به ماده اي كه فضا – زمان در راه مقابل خميده مي كند نياز است مانند سطح يك زين و اين همان راه درست براي خميدگي فضا – زمان و مجاز كردن سفر در زمان است . اگر جهان آغازي نمي داشت اين خميدگي تصويب سفر در زمان بود و براي ساختن راههاي مورد نياز به ماده با جرم منفي و چگالي انرژي منفي نياز است .
قوانين فيزيك كلاسيك مي خواهند تا توانايي جهان در خميده شدن ممنوع شود براي سفر زمان مجاز نشود . هر چند قوانين فيزيك كلاسيك قوانين فيزيك كوانتومي را بر هم مي زنند . در حالي كه صرفنظر از نسبيت عام اين تئوري يعني كوانتوم تصوير جديدي از جهان را ايجاد كرده است . اين تئوري را مي توان آرام بخش دانست و اضافه برداشت را از روي يك يا دو محاسبه را مجاز مي كند . در صورتي كه لبه ها موافقت كنند . در ديگر الفاظ تئوري كوانتوم در بعضي جاها منفي بودن چگالي انرژي را مجاز مي كند مشروط براينكه در ديگر جاها مثبت باشد . علت اينكه تئوري كوانتوم اجازه مي دهد چگالي انرژي منفي باشد وجود اصل عدم قطعيت است . اين سخنان كميت مسلم هست . و گفته هايش در قالب اين مثال مي گنجد ؛ ما نمي توانيم مقدار سرعت و و موقعيت يك ذره را با هم به طور خوب مشخص كنيم ، معمولا موقعيت آن تعيين مي شود زيرا نسبت به سرعت آن از خطاي كمتري برخوردار است و بالعكس . همچنين اصل عدم قطعيت در ميدان هايي مانند ميدان هاي الكترومغناطيسي و ميدان هاي گرانشي به كاربسته مي شود و دركل براين موضوع دلالت مي كند كه ميدان ها به طور دقيق نمي توانند صفر باشند ، حتي در وقتي كه ما فكر مي كنيم فضا خالي است . به اين دليل نمي تواند صفر باشد كه اگر به اين گونه باشد مقدار هر دو كميت يعني مقدار سرعت و مقعيت آن به خوبي مشخص مي شد و اين با اصل عدم قطعيت مغايرت دارد و تخلفي در آن است . در عوض ميدان بايستي مقدار حداقل و محققي از تغييرات را داشته باشد كه اشخاص مي توانند آن را تفسير كنند و ما آن را نوسانات خلاء مي خوانيم .
يك جفت ذره و ضد ذره ناگهان پديدار مي شوند و مجزا از هم به حركت مي پردازند و با هم بازمي گردند و يكديگر را نابود مي كنند . اين جفت مذكور يعني ذره و ضد ذره حقيقي اند . زيرا اندازه آنها را مستقيما" با آشكارساز نمي توان مشاهده كرد . هرچند اثر غيرمستقيم آنها قابل رؤيت است . يك راه براي اين كار عملي است كه آن را اثر كسمير مي خوانند . هر كس با دو تكه فلز نظير هم مي تواند اين كار را بكند ، اين دو ورقه ي فلز بايد در فاصله نزديك و مجزايي از هم باشند ؛ اين ورق ها براي ذرات و ضد ذرات عملي همانند آينه دارند . اين وسيله كه ناحيه اي ازبين دو صفحه است مانند يك ذره شبيه به آلت پيپ است و فقط امواج نوري كه فركانس آنها تشديد شده را مي پذيرد . همچنين نتيجه اين است كه مقدار كمي نوسان خلاء وجود دارد و ذرات حقيقي در نوسانات خلاء و يا بيرون آن مي تواند هر طول موجي داشته باشد . كاهش تعداد ذرات بين صفحات دستگاه كه ضربه اي وارد نكرده اند فشار را كاهش داده ، در صورتي كه فشار زيادي به صفحات اعمال نشده است . بدين سال نيروي نحيفي بين دو صفحه وجود دارد ، اين نيرو با آزمايش اندازه گيري شده است . بنابراين واقعا" ذرات حقيقي وجود دارند و محصول و مفهومي واقعي هستند . چون كه ذرات حقيقي و يا نوسانات خلاء كه بين دو صفحه است داراي مقدار كمي چگالي انرژي هستند نسبت به داخل منطقه بيروني . اما چگالي انرژي فضاي خارجي دور از صفخات است و بايد صفر باشد و يا به صورت ديگر فضا تمايل دارد خميده باشد تا اينكه تقريبا" مسطح باشد . بنابراين چگالي انرژي بين دو صفحه بايد منفي باشد .
و اصل اينكه فضا زمان خميده مي شود .و اين تأييدي بر اثر كسمير است كه مي توان آن را در جهت منفي خميده كرد و اين پيشرفتي در علم تكنولوژي است و نيرو مذكور مي تواند كرمچاله و يا خميدگي فضا – زمان را شكل دهد تا سفر در گذشته ممكن شود اگر در زماني در آينده سفر در زمان را آموختيم در صورتي كه اين سفر بازگشتي ندارد در آن زمان به بحث در رابطه با آن مي پردازيم .
بعضي از مردم ادعا دارن د كه ما با آينده ملاقات داريم آنها مي گويند يوفوها ( بشقاب پرنده ها ) از آينده مي آيند . و كار آنها صلاحديد دولت هاي خيانتكار كهكشاني براي پوشاندن خود است .
تا از خودشان محافظت كنند و اين امر تا حدي ناممكن و ضعيف به نظر مي رسد تا اينكه بتوانيم از بيگانه ها اطلاعات كسب كنيم . من به اين طوري تا حدي شكاك هستن . گزارش مشاهده بشقاب پرنده ها نمي تواند علتي بر وجود فرازميني ها باشد ، زيرا آنها متقابلا" متغاير هستند . اگر شما يك بار پذيرفتيد كه اين ها اشتباهند و يا خيال بوده اند ، اين موضوع تماما" احتمالي نيست كه آنها وجود دارند تا بيايند ودرآينده با مرم ما ملاقات كنند .
و يا اينكه اگر آنها واقعي هستند تمايل دارند از سمت ديگر كهكشان ها بيايند و در زمين ساكن شوند و آن را به تسخير خود در بياورند و يا اينكه در رابطه اي به ما اخطار دهند ، آنها موجوداتي بيهوده اند . يك راه ممكن براي اينكه با سفر در زمان تطبيق كند امري است كه بايد در آينده نظاره گر آن باشيم و خواستار آن است كه در موردش به بحث پرداخته شود .
اين ديدگاه تميل دارد آينده ما را ثابت جلوه دهد و اينگونه سخن مي گويد كه طبق مشاهدات فضا به اندزه كافي براي سفر در زمان خميده نيست ، از سوي ديگر راههاي آينده باز است و ممكن است كه ما بتوانيم فضا را به اندازه كافي خميده كنيم تا بتوانيم در زمان سفر كنيم . همچنين ما نيز تمايل داريم كه در زمان سفر كنيم و بازگرديم .
چه كسي تمايل دارد فضاپيما را در پايگاه پرتاب منجر كند و يا اينكه از عازم شدنش در اولين محل جلوگيري كني شرح ويژه ديگري براي اين پارادوكس وجود دارد . چه فرزندي مي خواهد خانواده اش را به قتل برساند در صورتي كه هنوز زاده نشده است . اين دو ذاتا" هم ارز هستند .
هركس بايد راه حلي پايدار را براي معادلات فيزيك جستجو كند حتي اگر فضا به حدي خميده شود كه سفر در زمان ممكن شود . در اين ديدگاه شما نمي توانيد با موشك شروع به كارشوي و به گذشته سفر كني مگر اينكه شما از قبل بازگشتي داشته ايد ؛ افرادي كه اين ديدگاه را مطرح كرده اند خواسته اند كه ما كاملا" مصمم باشيم . در اين صورت ما نمي توانيم افكاري را متحول سازيم كه به قدري اختياري هستند كه در ديگر مكان ها آن را نزديك شدن به تاريخ متناوب مي خوانند . اين نظريه توسط فيزيكداني به نام ديويد دويش حمايت شده است و توسط فيلم سازي به نام استيون اسپيلبرگ به تصوير كشيده است . « بازگشت به جهان آينده »
اين تاريخ متناوب تمايل ندارد تا هر بازگشتي از آينده را در خود داشته باشد قبل از اينكه سفينه فضايي عازم شود و وارد يك تاريخ متناوب ديگر شود .
فيزيكداني به نام ريچارد فيمان عقيده داشت كه بر طبق نظريه كوانتوم جهان فقط داراي يك تارخ نيست و در عوض در جهان ممكن است تاريخ هاي يكتاي زيادي وجود داشته باشد كه هر يك داراي احتمالاتي هستند . تاريخ هاي آرامي كه در شرق ميانه وجود دارند بادوام هستند .
در بعضي از تاريخ ها فضا – زمان خميده بوده است كه بعضي از اجسام مانند راكت ها مي توانسته اند در ميانشان سفر كنند . در هر حال هر تاريخ تودار ، كامل و جامع است و بعضي از آنها فضا را خميده شرح نمي دهد بنابراين يك موشك نمي تواند به تاريخ ديگري انتقال يابد و دوبار به حالت نخست بازگردد . اين ها در تاريخ هاي يكسان و آرام است و فرضيه ي تاريخ ها هم چنان به قوت خود باقي است كه در جاي تاريخ هاي متناوب قرار مي گيرد . بدينگونه است كه ما در تاريخ پايدار و يا نا متناقض گير كرده و ترديد كرده ايم . هرچند در اين زمان نيازي به درگيري با مسائل جبري يا اختياري نمي باشد . اگر احتمالات براي تاريخ فضا – زمان و خميدگي آن بسيار كم باشد ، احتمال سفر در زمان بسيار درشت اندامي مي كند و من آن را ترتيب زماني حفظ گمان ها نامگذاري مي كنم . در كل قانون هاي فيزيك با يكديگر متحد شده اند و درشت اندامي مي كنند تا جلوي سفر در زمان گرفته شود .
پايان اين مقاله چنين است كه فضا – زمان سريع و يا سفر به زمان گذشته نمي تواند از ارائه ادراك و فهم جلوگيري كند و آن را غير محتمل جلوه دهد .


منبع : هوپا .

[مرتضی nvcd]

چند محاسبه نسبيتي(بخش اول)

مقدمه:

در اين مقاله تعدادي از محاسبات اثرات نسبيتي به طوري كه به مقدار واقعي خود نزديك باشد و نياز به دانستن رياضيات پيشرفته نداشته باشد، جمع آوري شده و همچنين به طور موازي سعي دارد كه تصور خواننده را راجع به مفاهيم و رياضيات نسبيت به گونه اي تغيير دهد كه دشواري نسبيت را فراموش كند و با وارد شدن به دنياي رياضيات ،زيبايي هاي نسبيت را نه با قصه هاي نسبيتي حاصل از تحليل ديگران ،بلكه با تحليلي كه خود از نتايج رياضي مي كند،درك نمايد.

روند پيدايش يك نطريه در سطح نظريه ي نسبيت ،با نتايج دور از انتظاري كه به بار مي آورد،به نظر عجيب مي آيد و نبوغ نظريه دهنده را در فهميدن نتايج دور از انتطاري كه به ذهن كسي نمي رسد، ميدانند، در اين مقاله اين تفكر نيز تا حدودي مورد شك قرار گرفته و پيدايش يك نظريه را در يك زمان معين ،نه تنها محتمل،بلكه لازم مي داند، مثل اينكه سيبي كه از بالا رها مي شود، افتادنش با درصد بسيار بالايي، در آن لحظه محتمل است.




عناوين:

- سوال ساده اي كه ساختمان عظيمي را فرو ريخت!



- مثالي از يك محاسبه ي نسبيتي، قبل از نسبيت



- شانس به كسي روي مي آورد كه به شانس اعتقادي نداشته باشد!


- انتقال به سرخ گرانشي



- عقل،اگر لازم باشد تعريف عقل سليم را تغيير مي دهد،نگران فهميدن نباشيد!



- همه چيز فقط با يك اختلاف كوچك آغاز مي شود



- تحول آنقدرها هم كه فكر مي كرديم عظيم نبود!



- نسبيت اول اشكالات را برطرف مي كند بعد معلوم مي شود كه آن اشكالات وجود داشته اند



- يك سوال از هزاران سوال



- نسبيت هم رفتني است






سوال ساده اي كه ساختمان عظيمي را فرو ريخت!



همه چيز با يك سوال آغاز شد :"اگر دستگاهي با سرعت نور حركت كند و باريكه اي از نور در دستگاهي ديگر در جريان باشد ،اين باريكه در دستگاه اول چگونه است؟"

ابتدا هدف فقط پاسخ دادن به اين سوال بود و نه چيز ديگري.

ذهن اينشتين كه درگير اين سوال بود ،او را به معادلات ماكسول رهنمون كرد. نتيجه ي اين معادلات ،اصل ثابت بودن سرعت نور را در خلاء نشان مي دهد.

جسارتي كه اينشتين داشت به او اين جرئت را داد تا اصولي براي دنياي خويش برگزيند.

اين اصول به قرار زيرند:

*سرعت نور در همه ي دستگاه هاي لخت ثابت و برابر 8^10*3 متر بر ثانيه است.

*سرعتي بيشتر از سرعت نور نمي تواند وجود داشته باشد.

او پاسخ سؤال را داده بود! وشايد به نتايج در نظر گرفتن اين اصول فكر نكرده بود.

از طرفي محاسبه ي تأثيرات گرانش ماده بر نور از يك قرن پيش شروع شده بود ،خصوصاً اينكه نيوتون و هم كيشانش علاقه داشتند كه نور جرياني از ذرات باشد

منبع : هوپا

[مرتضی nvcd]

مثالي از يك محاسبه ي نسبيتي، قبل از نسبيت



محاسبات زير مقدار انحراف نوري را كه براي اولين بار سلندر در سال 1801 محاسبه كرد نشان مي دهند.

نتيجه اي كه به دست مي آيد بسيار به مقدار واقعي خودش نزديك مي باشد.البته شانس مي آوريم كه دو اثر همديگر را به طور كامل خنثي مي كنند و محاسبات ما با محاسبات سنگينتر فرقي نخواهد كرد.


g=M.G/R^2

y=(g/2)t^2

x=c.t

y(x)=(g/2c^2).x^2

اگر اثر نيرو را فقط در مسير پيمودن قطر خورشيد در نظر بگيريم:

y`(x)=(G.M/R^2.c^2)x

y`(2R)=2G.M/R.c^2

شعاع شوارتزشليد <------R0=2G.M/c^2

D=R0/R


انحرافي را كه به دست آورديم،دقيقا با مقدار انحرافي كه بر مبناي مكانيك نيوتوني بدون تقريب به دست مي آيد برابر است.

ولي بر پايه و بنياد نسبيت عام مقدار به دست آمده دقيقا 2 برابر مقدار بالا است.

شايد اگر زماني كه از اينشتين مي پرسيدند"اگر رصد خورشيدگرفتگي در آفريقا نظريات او را رد مي كرد،اينشتين چه مي كرد؟" و او نمي گفت كه "به آزمايش كننده شك مي كردم" اين چنين طبيعت او را ياري نمي كرد كه درست 2 برابر چيزي كه نيوتون مي گويد جوابِ درست باشد!





اينشتين يك طرف خط بود و شادمان از اينكه به سوالي كه در ذهن داشته پاسخ داده است.و كساني چون سلندر آن طرف خط بودند و سعي داشتند رفتار نور را بررسي كنند و ببينند اين موج در ارتباط با ماده و دستگاه هاي مختلف چه خصوصياتي از خود نشان مي دهد.

اصلا شايد ذره نباشد!!!!



شانس به كسي روي مي آورد كه به شانس اعتقادي نداشته باشد!



اينشتين شانس آورد كه اين طرف خط بود ،نه فيزيكدان خبره اي بود، نه رياضي دان كهنه كاري. او فقط مي خواست به سوالات ساده اي كه در ذهنش پيش مي آيد پاسخ دهد.

ابتدا شايد قصد جسارت و دخالت در محاسبات سنگين الكترومغناطيسي و گرانشي را نداشت. ولي پاسخ سوالش او را به يك حالت مرزي و حدي برد.

فايده ي حالات مرزي را مي توان با اين مثال مشخص كرد كه كسي كه در مرز مسئله اي قرار بگيرد، مي تواند مسئله را درحالت كلي تري ببيند،كه حالت خاص درون مسئله ي اولي را هم شامل مي شود. ولي كسي كه نمي تواند مرز مسئله را ببيند گمان مي كند كه كل، يعني مسئله ي او. و جوابي را هم كه پيدا مي كند، حالتي عمومي مي پندارد.

اينشتين يك شانس ديگر هم آورد، اينكه شهرتي در علم نداشت،همين باعث شد كه جسارت پيدا كند.

اين كه سرعتي بيش از سرعت نور وجود نداشته باشد به نظر شوخي بزرگي مي آمد ، ولي كوچكتر ها حق شوخي كردن دارند! اما اينشتين حتي نمي خواست شوخي كند . او فقط مي خواست جواب سوالش را بدهد.

كم كم با همكاري همسرش، اين اصولي را كه براي دنياي خودش ساخته بود، به معادلات كشانيد و نتايجي به دست آورد كه در دنياي همه ي ما صادق است،بزرگترها كم كم قبول كردند كه اصول دنياي اينشتين در دنياي آنها هم حكمراني مي كند.

دربخش بعد با چند مثال شما را در لذت نتايجي كه اينشتين به خاطر پاسخ به يك سوال ساده به دست آورد شريك خواهم كرد.

[مرتضی nvcd]

انتقال به سرخ گرانشي:

m=E/c^2=h.F/c^2

كاري كه پرتو نور به هنگام صعود در ميدان گرانشي انجام مي دهد، برابر است با

-(U2-U1)=(E`-E)

h.F`-h.F=(U1-U2)

ّF`=F.(1-(u2-u1)/c^2)

z=(F`-F)/F=(u2-u1)/c^2

(u2-u1)= -G.M/R

z=-R0/2R

اين آزمون براي اثبات نسبيت تا سال 1965 به تعويق افتاد. با اينكه انتقال به سرخ گرانشي در بسياري از نقاط عالم(روي كوتوله هاي سفيد و ستاره هاي نوتروني) اتفاق مي افتد،آن هم با اندازه هاي بزرگ،ولي اثر دوپلري حاصل از سرعت شعاعي با آن جمع مي شود و نمي توان مقدار حقيقي آن را تعيين كرد.تا اينكه "پوند" و "اشنايدر" آن را براي زمين تعيين كردند.







عقل،اگر لازم باشد تعريف عقل سليم را تغيير مي دهد،نگران فهميدن نباشيد!



بر خلاف تصور بعضي ازافراد كه سختي نسبيت را در معادلات آن مي دانند و براي خواندن يك كتاب راجع به نسبيت بلافاصله سراغ توضيحات آن مي روند و به معادلات نگاه هم نمي كنند. لازم به ذكر است كه آنچه نسبيت را در زمان اينشتين غير قابل فهم مي نمود،معادلات آن نبود بلكه تحليل معادلات و فهميدن اينكه اين معادلات چه معنايي در دنياي فيزيكي دارند، دشوار بود.

البته دشواري بيش از حد اين نكته در همان زمان نوپايي اين نظريه صحت داشته وادعا مي كنم كه مشكل تغييربنيان عقل سليم با گذشت زمان تا حدودي رفع شده.امروزه دانشجويان مطالبي را مي خوانند و درك مي كنند كه روزي اينشتين و فقط چند نفر ديگرآن را مي فهميدند.حتي دانش آموزان براي درك اينكه سرعت يك جسم بدون وجود نيرو ثابت مي ماند مشكلي ندارند در صورتي كه نيروي اصطكاك سالها پيش در زمان گاليله ،دانشمندان را از درك اين امرعاجز مي كرد.

لازم به ذكر است كه اين ادعا به اين معني نيست كه با گذشت زمان ميانگين هوش بشر افزايش مي يابد، بلكه اين موضوع سازگاري مغز انسان را با محيط اطراف به خوبي نشان مي دهد.در واقع امروز، عقل سليم تعريفي ديگر دارد.[بحث در اين مورد به موضوع مقاله ارتباطي ندارد،ولي حقيقتا نياز به بحثي بيش از اين دارد.]





همه چيز فقط با يك اختلاف كوچك آغاز مي شود



اگر ساعت ها با گسيل و دريافت يك كوه موج عقربه هايشان حركت كند، در ارتفاعات بيشتر به تدريج فاصله ي كوه موج ها از هم زياد مي شود، سرعت نور هم كه ثابت است، در نتيجه ساعتي كه با دريافت كوه موج كار مي كند، در چنين شرايطي كندتر است.





منشاء افزايش جرم و كوتاه شدن طول و تغيير كميتهاي اصلي ،اختلاف زماني است.

[در اينجا بايد از يك اشتباه بزرگ پرهيز كنيم:

در نسبيت خاص اختلاف مكاني موجب اختلاف زماني مي شود[چونكه سرعت نور محدود است] ولي در نسبيت عام اختلاف زماني نيز تغيير مي كند. در جمله ي بهتري مي توان گفت"تغييرات زماني تغيير مي كند."]





تحول آنقدرها هم كه فكر مي كرديم عظيم نبود!:



زيبايي نسبيت در تحولاتي كه به وجود آورد نبود،زيرا بسياري از اين اثرات بدون اينكه دانشمندان متوجه ارتباظشان با هم شوند ،قبلا محاسبه شده بودند.بلكه زيبايي اين نظريه در طرز نگاه آن به دنياست:

ابتدا تصور مي كرديم كه نور هم از اصل تفاضل سرعت نيوتون پيروي مي كند ومثلا سرعت نور چراغي كه با سرعت 10 متر بر ثانيه از ما دور مي شود برابر 10-8^10*3 متر بر ثانيه است.

اگر قبول كنيم كه بودن در اتاق در بسته اي كه با شتاب ثابت در فضاي ميان ستاره اي با بودن در ميدان گرانشي با همان شتاب گرانش فرقي نمي كند، و همچنين اصل تفاضل سرعت نيوتون را در هرلحظه براي سرعت شتابدار به كار بريم،مي توانيم اين اصل را در مورد يك ميدان گرانشي هم صادق فرض كنيم.

نسبيت پيش بيني مي كند كه در فضاي اطراف خورشيد مفهوم خط راست به يك خط خميده بدل مي شود و نور در واقع مجبور است در آن خط سير كند، كه در نتيجه نسبت به حالت اول كه فضا خميده نباشد مجبور است مسافت بيشتري بيمايد ودر واقع زمان بيشتري را در راه خواهد بود. حال فرض مي كنيم كه هنوز دوران كلاسيك فيزيك است: حال با اين ديد مسيله را چگونه توصيف مي كنيم؟ ساده است..اصل تفاضل سرعتها در ميدان گرانشي را قبول داريم پس سرعت نور كمتر مي شود[اين توجيه زماني] و گرانش نور را به طرف خود مي كشد.[اين هم بابت جابجايي نور ستاره در كنار خورشيد]



البته اينجا يك كلكي هم زدم و آن اينكه از اصل هم ارزي اينشتين استفاده كرده ام. نبوغ اينشتين در ديدن اين اصل بود...كه نبوغ ديدن اين اصل را نيوتون نداشت...شايد مي توانست بيشتر پايداربماند...

البته توضيحات بالا توجيحات كيفي است. و در محاسبات كمي،استفاده از دو نظريه متفاوت ضرايب مختلفي را به دست مي دهند، كه مي توان با توجه به تجربه تصحيحات و تعديلاتي در هر كدام انجام داد.

و در نتيجه ي تصحيحات هر دو نظريه به يك پايان مي رسند....

خوبي ديد اينشتين اين بود كه از اول به همان پايان رسيد و نياز به تصحيحات نداشت.

چرا كه اينشتين فضا را كِشيد...تا به اصل خود مبني بر ثابت بودن سرعت نور وفادار بماند!آخر او نمي خواست بار ديگر سوالش بي جواب بماند.


در فهميدن محاسبات انتقال به سرخ مشكلي نداشتيم ولي درك اينكه چه نتايجي به بار مي آورد دشوار است. نتيجه ي مستقيم آن كند شدن زمان در ارتفاع بيشتر در يك ميدان گرانشي است.

[befermatooo]

پديده‌ دوران ميادين گرانشي و توجيه چرخش ستارگان درون كهكشاني ، 90 درصد خطا در محاسبات فيزيك كلاسيك و فيزيك مدرن .


مقدمه : سقوط به مركز جاذبه

[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]


شكل فوق سقوط آزاد جسم A به طرف مركز جاذبه B را نشان ميدهد . اگر مركز جاذبه B را بدون دوران يا با دوران ناچيز در نظر بگيريم ، 1- نيروي وارده به جسم A از طرف ميدان جاذبه B و 2- شتاب گرانشي 3- سرعت سقوط جسم و مسافت طي شده در هر لحظه از زمان را ميتوانيم از طريق معادلات مكانيك كلاسيك به دست آوريم ، حتي ميتوانيم بدانيم كه جسم در چه شعاعي از مركز جاذبه با چه سرعت زاويه‌اي بايد چرخش كند تا جذب ميدان جاذبه نشده و همواره به دور مركز جاذبه در حال چرخش باشد . اينك برعكس اين موضوع را ميتوانيم در نظر گرفته و مسئله‌اي را مطرح كنيم ، و آن اينكه مركز جاذبه B با چه سرعت زاويه‌اي بايد دوران داشته باشد تا جسم A از حالت سكون ، پيرامون آن به چرخش در آمده و به طرف ميدان گرانش سقوط نكند ؟


[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]


جواب ! شكل فوق سقوط آزاد جسم A با سكون اوليه به طرف مركز جاذبه B با دوران نسبتا زياد را نشان ميدهد . همانطور كه مشخص است بردار سبز رنگ تقريبا نيروي جاذبه ، بردار نارنجي رنگ تقريبا بردار دوران مركز جاذبه و بردار قرمز رنگ تقريبا بردار برآيند دو نيرو را نشان داده و مارپيچ آبي رنگ مسير حركت و سقوط جسم به طرف مركز جاذبه را نشان ميدهد . آنچه كه در اين شكل بسيار قابل توجه است اينكه ، طبق قوانين مكانيك كلاسيك در مورد گرانش هر چه قدر فاصله مابين دو جسم كمتر شود ، نيروي جاذبه مابين دو جرم افزايش پيدا مي‌كند ، ولي در شكل هندسي فوق چنين به نظر ميرسد كه در حالت دوران مركز جاذبه با سرعت زاويه‌اي نسبتا زياد ، اين نيروي جاذبه تقريبا ميبايست ثابت بماند و تا حدودي ، مستقل از فاصله دو شي باشد و عجيب‌تر از آن اينكه با كم شدن فاصله جسم با مركز دوران ، اندازه بردار دوران مركز جاذبه نيز كمتر ميشود . در واقع هر مقدار فاصله جسم از مركز جاذبه افزايش مي‌يابد ، بردار دوران نيز بزرگتر ميشود . حال اين سوال مطرح ميشود كه آيا اينچنين رسم هندسي ميتواند در عالم فيزيكي وجود داشته و پديدار شود يا اين مسئله صرفا به صورت يك رسم يا طرح هندسي بر روي كاغذ است ؟ از مارپيچ طلايي ( فيبوناچي ) يا اسپيرال لگاريتمي بدست آمده چنين حدس زده ميشود كه چنين رسم هندسي ميتواند در عالم فيزيكي وجود داشته باشد و حادث شود ! براي اينكه مسير سقوط شهاب سنگ‌ها به طرف اجرام همين است و اين مسير بيشتر مربوط به سرعت اوليه سنگ‌هاي آسماني ميشود و نه دوران مراكز جاذبه ، ولي اين ساختار در بازوهاي ميله‌اي كهكشانها كاملا مشهود است كه مربوط به دوران هسته آنها ميشود .

[befermatooo]

" / كشف حيرت انگيز ماده تاريك

كيهان شناسان در زمينه‌ يك خوشه كهكشانهاي دور دست اثر گرانشي بسيار نيرومند ماده‌اي را يافته‌اند كه هيچ نشاني از آن در تصاوير طول موجهاي مختلف نيست . اين نخستين نقشه برداري مستقيم و دقيق ماده تاريك در عالم است كه به نظريه‌ وجود ذرات مادي با برهمكنش ضعيف كه ممكن است سهم بزرگي از جرم عالم را تشكيل دهد ، كمك مي‌كند .
بيش از نيم قرن است كه مسئله ماده تاريك در جامعه فيزيك مطرح شده است . كيهان شناسان دريافته‌اند كه كهكشانهاي مارپيچي فقط با وجود ستاره‌ها و سحابي‌هايشان نمي‌توانند سرعت دوراني رصد شده در آنها را توجيه كنند . سرعت گردش ستاره‌ها به دور مركز كهكشان در نواحي حاشيه‌اي كهكشان ، ميبايست كندتر از هر جاي ديگري درون كهكشان باشد ، اما اين طور نيست و ستاره‌هاي بيروني كهكشان با سرعت زيادي در حركت‌اند . اين نوع حركت كهكشان نشان از وجود گرانش عظيم ماده‌اي را دارد كه در نواحي بيرون كهكشان پنهان شده است . از سوي ديگر جرم ناپيداي مشابهي با گرانش عظيم در خوشه‌هاي كهكشانها وجود دارد . در واقع تمام آنچه به صورت ستاره‌ها و اجزايشان ، سحابي‌ها و ابرهاي ميان - ستاره‌اي و ميان ­ كهكشاني و تمام ماده عادي ، يا آن طور كه در فيزيك نام مي‌بريم ماده باريوني مي‌شناسيم ، فقط ۴ درصد جرم كل عالم است و ماده تاريك سهم بسيار بزرگي از جرم در كيهان را اشغال مي‌كند . به طور مثال در كهكشان راه شيري فقط ۱۰ درصد جرم به صورت ماده باريوني ، مانند ستاره‌ها و گازهاي ميان ­ ستاره‌اي است و ۹۰ درصد ديگر را ماده تاريك تشكيل مي‌دهد . "

" / رابطه‌ سرعت چرخش ستارگان موجود در هر كهكشان با ابعاد كهكشان

ستاره شناسان موفق به شناسايي قانوني شده‌اند كه بر تمامي كهكشانهاي جهان حاكم است و بر اساس اين قانون هر چه ابعاد يك كهكشان بزرگتر باشد ، ستاره‌ها و توده‌هاي گاز موجود درون كهكشان نيز با سرعت بيشتري درون كهكشان دوران مي‌كنند . به گزارش سايت اينترنتي "نيوساينتيست"، محققان دانشگاه كاليفرنيا در "سانتا كروز" اعلام كردند كشف جديد نشان مي‌دهد صرف نظر از شكل كهكشان كه خواه به صورت بيضي مانند ، مارپيچ و يا ساير اشكال باشد ، قانون جديد در تمامي انواع كهكشانهاي موجود در جهان صدق مي‌كند . كشف جديد نشان مي‌دهد رابطه ميان ابعاد كهكشان و سرعت دوران ستارگان موجود در كهكشان ، در ميان تمامي انواع كهكشانهاي جهان رابطه ثابتي است و به علاوه اين ثابت از ميلياردها سال قبل تاكنون تغيير نكرده است ...
محققان اين دانشگاه در مطالعه ‪ ۵۴۴‬ كهكشان عظيم با اشكال و قدمتهاي مختلف و سنجش سرعت دوران ستارگان موجود در اين كهكشانها متوجه شدند به رغم ظاهر پرآشوب اين كهكشانها ، قانون مذكور در تمامي آنها صدق مي‌كند و هرچه ابعاد يك كهكشان بزرگتر باشد ، ستارگان و توده‌هاي گاز موجود در كهكشان نيز با سرعت بيشتري درون كهكشان حركت مي‌كنند . دانشمندان در اين مطالعه حتي وضعيت كهكشانهاي بسيار دور با فاصله ‪۸‬ ميليارد سال نوري تا زمين را بررسي كردند و متوجه شدند اين قانون در مورد آنها نيز صدق مي‌كند . نور كهكشانهايي كه در فاصله ‪ ۸‬ ميليارد سال نوري از زمين قرار گرفته‌اند در حقيقت پس از ‪ ۸ ‬ميليارد سال سفر در فضا هم اكنون به زمين مي‌رسد و بنابراين آنچه هم اكنون با دريافت نور اين كهكشانها مشاهده مي‌شود ، بيانگر وضعيت اين كهكشانها در ‪ ۸‬ ميليارد سال قبل است . دانشمندان با مطالعه اين قبيل كهكشانهاي قديمي نيز متوجه شدند بين ابعاد كهكشان و سرعت دوران ستارگان درون آنها ، ارتباط مستقيم وجود دارد . محققان در اين تحقيقات براي مطالعه كهكشانهاي ياد شده از چندين تلسكوپ مختلف از جمله تلسكوپ فضايي " هابل " و تلسكوپ "كك ‪ "۲ ‬در هاوايي ، استفاده كرده‌اند . "
در واقع اين اثر گرانشي بسيار نيرومندي را كه كيهان شناسان پيدا كرده‌اند مربوط به مركز يا بهتر است بگوييم دوران هسته كهكشان است و چون قوانين مكانيك كلاسيك و ... مربوط به جاذبه ، در مورد مراكز گرانش بدون دوران و يا با دوران ناچيز طرح شده است و نمي‌توانند گرانش مراكز جاذبه با دوران بالا را توجيه نمايند ( براي اينكه اين پديده دوران را در نظر نگرفته‌اند ) از اين رو كيهان شناسان مجبور شده‌اند اين گرانش را به ماده تاريك نسبت داده و به نظريه پردازي روي آورند ، ولي اصل قضيه ميتواند از اين قرار باشد كه قوانين مكانيك كلاسيك و ... در مورد گرانش ، با دوران مراكز جاذبه تغيير ميكنند و در اين مورد بخصوص ، همان شكل هندسي ترسيمي درست به نظر مي‌رسد ، يعني بردار دوران گرانش با افزايش فاصله تا محدوده‌اي مشخص ، افزايش مي‌يابد و به دنبال آن سرعت چرخش ستارگان در نواحي حاشيه‌اي كهكشان نيز ، بيش از انتظار افزايش نشان خواهد داد ، يعني روي دادي برعكس توجيه قوانين فيزيك كلاسيك و ... و بسيار دور از انتظار ما



اين پديده را بهتر توجيه نماييم !



[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]



در شكل فوق جسم A در حالت سقوط به مركز جاذبه ، دو برابر حالت قبلي به دور مركز گرانش چرخيده است و علت آن افزايش سرعت دوران ( زاويه‌اي ) مركز گرانش در نظر گرفته ميشود ، حال اگر سرعت دوران مركز جاذبه تا حد قابل توجهي افزايش داشته باشد خطوط مارپيچ به هم نزديك شده و در نهايت به دايره‌هاي بسته و تو در تو تبديل ميشوند ، يعني همان طور كه قبلا در مورد دوران ميادين الكتريكي توضيح داديم ، به اشكال زير توجه نماييد !




[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]







[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]






همانطور كه از شكل فوق بر مي‌آيد امتداد بردارهاي حركت جسم و بردارهاي دوران مركز گرانش ، بر هم منطبق و هم سو شده‌اند و در اين حال بخصوص ، اجسام به مركز جاذبه سقوط نكرده و همواره به دور مركز جاذبه خواهند چرخيد ، زيرا امتداد نيروي جاذبه از مركز خارج و خطوط ميدان گرانش تبديل به كمانهاي دايره‌اي و بي‌نهايت شده است كه اجسام هر چه قدر در آنها حركت كنند در نهايت به مركز جاذبه نخواهند رسيد ، در واقع مي‌توانيم چنين استنباط كنيم كه فضا - زمان پيرامون مراكز جاذبه انحنا پيدا نمي‌كند ، بلكه اين خطوط يا بردارهاي ميدان گرانش است كه پيرامون مراكز جاذبه دوار ( در حال چرخش ) انحنا مي‌يابند و بعد از خم شدن تقريبا به دايره يا كره تبديل ميشوند . مكانيك كلاسيك چنين استنباط ميكند كه براي اينكه يك جسم پيرامون مركز جاذبه به چرخش هميشگي در آيد ، مي‌بايست نيروي گريز از مركز ( جانب مركز ) آن برابر نيروي جاذبه مركز گرانش وارد بر آن شده و به شرايط بي وزني برسد و از اين رو شعاع چرخش و سرعت دوران ( زاويه‌اي ) جسم يا سرعت خطي آن محاسبه ميشود ، يعني معادلات زير :




[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]






ولي در اين حالت بخصوص فعلا ميتوانيم چنين فرض كنيم كه اجسام وارد كانالهاي گرانشي دايره‌اي شكل ميشوند ، كه تا حركت بي‌نهايت خود به مركز جاذبه نخواهند رسيد و از لحاظ قوانين فيزيكي چنين استنباط خواهند كرد كه بر روي خطوط مستقيم در حال حركت هستند و هر چه فاصله آنها از مركز افزايش يابد ، در نواحي حاشيه‌اي كهكشان با افزايش سرعت مواجه خواهيم شد

[befermatooo]

اما موضوع مهم مطرح شده براي كيهان شناسان !

" اگر كاملترين شناختي را كه اكنون نسبت به نيروي گرانش داريم ، براي تبيين چگونگي چرخش كهكشانها به كار بگيريم با مسئله عجيبي مواجه خواهيم شد ، كهكشانها با چنان سرعتي در حال چرخشند كه بايد تا كنون مضمحل مي‌شدند به عبارت ديگر در كهكشانها آنقدر جرم وجود ندارد كه آنها را با سرعتي كه اكنون مشاهده ميكنيم به چرخش درآورد . ( ورا روبين ) اختر شناس موسسه كارنگي واشينگتن ، اولين كسي بود كه در دهه 1970 به اين مسئله عجيب و ناشناخته پي برد ، بهترين عكس‌العمل فيزيكدانان براي حل اين مسئله اين بود كه فرض كنند ماده بيشتري در فضاي درون كهكشانها وجود دارد ، ماده‌اي كه براي ما غير قابل مشاهده است اما مشكل اساسي در اينجاست كه تا كنون هيچ كس نتوانسته در مورد چيستي اين ماده توضيح قابل قبولي ارائه دهد . در واقع بايد گفت كه مسئله ماده تاريك شكافي اساسي را در دانش امروز بشر ايجاد كرده است . مشاهدات اختر شناسان حاكي از آن است كه ماده تاريك بايد حدود 90 درصد كل جرم جهان را تشكيل دهد و اين مسئله وحشتناكي است كه ما از ماهيت اين 90 درصد جرم جهان هيچ چيز ندانيم . "
اولا ، همانطور كه قبلا گفتيم ماده تاريك منشاء پيدايش ماده و پاد ماده و بهتر است بگوييم هيدروژن و پاد هيدروژن و .. مي‌باشد و در نهايت ماده تاريك با ادغام نوترونها در داخل سياه‌چاله‌ها پديدار خواهد شد ( مراجعه شود به واكنش هسته‌اي از نوع چهارم ) . دوما ما نبايد در مورد مراكز گرانشي دوار ( در حال چرخش ) به نگرش مكانيك كلاسيك و ... برگرديم ، براي اينكه در قوانين مكانيك كلاسيك چنين بيان ميشود كه اجرامي كه حول مركز گرانشي در حال چرخش هستند ، داراي نيروي گريز از مركز ( جانب مركز ) بوده كه اگر اين نيرو بيشتر از نيروي جاذبه ميدان وارد بر آنها باشد ، اجرام به طرف بيرون پرتاب خواهند شد و با يك چنين تصور و انديشه‌اي ، نيروي گرانشي به آن مقدار در هسته كهكشان رويت نمي‌شود كه برابر نيروي گريز از مركز ستارگان باشد و مانع از پرتاب آنها به طرف خارج از كهكشان شود ، پس اجرامي در داخل يا بيرون كهكشان بايد جبران اين كمبود را بكنند تا قوانين مكانيك كلاسيك در مورد كهكشانها جاري شود و اين ماده تاريك بايد خاصيت چسبي شكل هم داشته باشد تا اجرام داخل كهكشان را به هم پيوند دهد و مانع از گسيختگي آنها از همديگر شود . در حقيقت نيازي به اين مقدار جرم فراوان نيست ، براي اينكه با دوران ميادين گرانشي ، خطوط ميدان گرانش از خط مستقيم به دايره بسته و كره تبديل شده و مشكل بردارها و نيروهاي رو به بيرون و رو به داخل ( نيروي جاذبه و گريز از مركز ) تا حد قابل قبولي مرتفع ميشوند و از ديد قوانين واقعي حاكم بر ستارگان ، چنين استنباط ميشود كه آنها در امتداد خط راست در حال حركت هستند و از اين رو نسبيت در مورد انحناي فضا - زمان ، نظر جامعي نداده است و ما نمي‌توانيم با قوانين نسبيت نيز چرخش ستارگان در داخل يك سيستم كهكشاني را توجيه نماييم ، براي اينكه انحناي فضا - زمان موجود ، البته در صورت وجود به مراتب بيشتر از انحناي فضا - زمان پيش بيني شده از جرم هسته كهكشانها ميباشد ، و در نهايت مجبور به اعمال مقادير بسياري زيادي از جرم ، آن هم از نوع مجهول جهت برطرف كردن كمبود نيروي گرانش يا انحناي فضا - زمان هستيم و اين در حالي است كه درك و قبول انحناي فضا - زمان بسيار مشكل است ، ولي درك و فهم انحناي بردار و نيروي گرانش براي همگان بسيار سهل و آسان به نظر ميرسد ، پس اينك ميتوانيم قبول كنيم كه بردار گرانش در داخل فضا با دوران مركز جاذبه انحنا مي‌يابد و چون تمامي پديده‌ها در عالم نسبي به نظر ميرسند ، انحنا را بايد نسبت به چيزي اندازه گيري كنيم كه آن مستقيم و راست باشد و اين ايده‌آل است كه ما انحناي ميادين گرانشي را نسبت به خود فضا اندازه گيري كنيم و در نهايت اينكه ستارگان مجبور هستند در اين مسير انحنا يافته گرانشي حركت كنند و نمي‌توانند از آن خارج شوند و اگر ماده تاريكي هم درون يا بيرون كهكشان وجود داشته باشد ، به هر حال همانند ستارگان به چرخش در خواهد آمد و اصولا هر چيزي كه در حالت نرمال از خارج وارد كهكشان شود مجبور به هماهنگي با چرخش كهكشان است مگر اينكه نيروي مخالف چرخش كهكشان داشته باشد . در جايي كه روابط و معادلات رياضي و فيزيكي شناخته شده توسط ما نتوانند پديده‌ها را توجيه كنند ، هندسه حتما به كمك ما مي‌آيد . دوران ميادين گرانشي چيزي همانند گرد باد بسيار قوي است كه علي‌رغم اينكه همه چيز را به كام خود مي‌كشد ولي باعث چرخش آنها پيرامون مركز خود نيز ميشود .




[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]



دو عكس بالايي لحظاتي از گردباد مهيب كاترينا را نشان ميدهند كه خسارات بسيار سنگيني به بار آورد ، تشابهي كه مابين ساختار فيزيكي اين گردباد و كهكشانهاي مارپيچي موجود در عالم ديده ميشود ، حاكي از اين مسئله است كه نيروي دوران هسته كهكشانهاي موجود در عالم شايد قادر باشد چندين برابر جرم فعلي از ستارگان و گازهاي موجود را در خود جاي داده و آنها را پيرامون خود به گردش درآورد و با سرعت‌هاي بسيار بالا در كيهان حركت كند براي اينكه اين گردبادهاي زميني قدرت غير قابل تصوري دارند كه نياز به توضيح ندارد ، چه برسد به نيروي كهكشانهاي مارپيچي و منظور كردن جرم ناشناخته‌اي براي توجيه قدرت گرانشي فوق‌العاده زياد كهكشانها ، كمي دور از ذهن به نظر ميرسد .

قدر مسلم در زمان برسي و تحقيق در مورد نيروي گرانشي داخل كهكشانها ، ميبايست پديده دوران ميادين گرانشي را مد نظر داشته باشيم ، چرا كه به نوعي از طوفانهاي فوق‌العاده شديد گرانشي سرو كار داريم كه براي ما ناشناخته است و در نهايت ميبايست تاثير آن را بر كل ميدان گرانش منظور كنيم كه صد البته برسي اين پديده با قوانين مكانيك كلاسيك و ... كمي دشوار به نظر ميرسد . البته جهت شناخت كامل تاثيرات اين پديده نياز به تجهيزات پيشرفته‌اي داريم ، ولي بعد از مشخص شدن اين تاثيرات ، توجيه بسياري از پديده‌هاي فيزيكي كه به نوعي با گرانش سر و كار دارند سهل و آسان خواهد بود و نيازي به نظريه پردازي نخواهيم داشت و با توجه به ضعيف بودن ميدان گرانشي نسبت به ميدان الكتريكي و عدم دست رسي آسان به محيطي تقريبا خالي از اثرات گرانشي خارجي ، بهتر است اين تاثيرات را از دوران ميادين الكتريكي بر روي سطح سياره زمين شروع كرد ، چرا كه براي دوران ميادين گرانشي نيز نتايج مشابهي پيش بيني ميشود . و ما هرگز اين دو موضوع بسيار مهم را نبايد فراموش كنيم و آن اينكه 1- اگر طبق نظر كيهان شناسان 90 درصد كهكشان را ميبايست ماده تاريك تشكيل داده باشد تا نيروي گرانش آن مانع اضمحلال كهكشان شود ، پس اين ماده تاريك طبق اين نظريه ميبايست نيروي گرانشي قوي داشته باشد و به دنبال آن اين ماده ميبايست همانند گازهاي داخل ستارگان تجمع يافته و اجرامي را در آسمان تشكيل دهد و همچنين اين ماده مي‌بايست با ستارگان و سيارات ( ماده باريوني ) نيز اتحاد و تجمعي بر قرار كند كه اينچنين چيزي در عالم مشهود نيست ، پس نظريه ارايه شده به هيچ وجه نمي‌تواند معتبر باشد و صرفا يك خطا در محاسبات نجومي است 2- اين ماده تاريك خود مجبور است همانند ستارگان در كهكشان چرخش داشته باشد و چون گرانش دارد حتما جرم هم خواهد داشت و اين مسئله چرخش ماده پر جرم در كهكشان همراه و با سرعت ستارگان ، مشكل مضاعفي افزون بر مشكل قبلي به وجود خواهد آورد كه مجبوريم تا بي‌نهايت براي يك كهكشان جرم و گرانش منظور كنيم .



چه عاملي باعث خميدگي و انحناي نور ميشود ؟

طبق دانسته‌هاي فعلي " / اگر نور ستاره‌ بسيار دوري از نزديكي هاله ماده تاريك عبور كند ، نور خميده مي‌شود . ماده تاريك همچنين گاهي اوقات بصورت يك عدسي گرانشي بزرگ عمل ميكند و باعث ميشود كه يك ستاره درخشنده‌تر از وضع طبيعي خود ظاهر شود . به اين طريق با مشاهده ستارگان كم نور كه ناگهان درخشنده‌تر ميشوند ، ميتوان به وجود ماده تاريك پي‌برد . اندازه گيري ميزان خميدگي نور ، ميتواند بعنوان روشي براي محاسبه وزن كهكشانها و وزن ماده تاريك بكار رود ، كه رصدها نشان ميدهند كه اين خميدگي‌ها بسيار بيشتر از وزن كهكشانهاست و 90 درصد خميدگي‌ها ناشي از وجود ماده تاريك است . "

اينك ما به جرات مي‌توانيم بگوييم كه نه ماده تاريك و نه انحناي فضا - زمان ، هيچ كدام علت اصلي خميدگي و انحناي نور در فضا نمي‌تواند باشد ، براي اينكه ماده تاريك جاذب نور است و به همين دليل اساسي رويت نمي‌شود و علت اصلي انحناي نور در فضا ، انحناي ميادين گرانشي به علت دوران مراكز گرانش ( اجرام ) است زيرا اين ميادين به اندازه‌ لازم قدرت براي چرخاندن و نگه داشتن ستارگان را داشته ، پس ميتوانند براي مسير حركت نور نيز خميدگي و انحراف ايجاد كنند و اصولا چون نسبيت خميدگي را صرفا به فضا - زمان به علت حضور جرم منسوب كرده است و از پديده دوران جرم يا بهتر است بگوييم دوران ميدان گرانش غافل شده است ، از اين رو كيهان شناسان مجبور به اعمال مقادير افزون بر نياز جرم در عالم و كهكشان براي توجيه اندازه خميدگي نور ميشوند كه وجود خارجي هم ندارد . در واقع اين جرم مجهول به علت نقص در معادلات فيزيكي موجود به دست مي‌آيد كه بزرگترين خطاي بشر در محاسبات فيزيك كلاسيك و فيزيك مدرن محسوب ميشود ، البته تا به امروز آنهم رقمي معادل 90 درصد مقدار واقعي ، به هر حال اين جرم بيش از اندازه آنگونه كه كيهان شناسان محاسبه كرده‌اند وجود خارجي ندارد و صرفا يك تصور و ذهنيت است ، آنهم براي اينكه قوانين مكانيك كلاسيك و نسبيت بر عالم حاكم بمانند و از اين موضوع كه شايد اين قوانين مطرح شده جهان شمول نباشند غفلت شده است ، اگر ميزان ماده تاريك در عالم به اين مقدار هم باشد ، حضور آن در ماهيت و مكان ديگري از عالم خواهد بود كه ما انتظار آن را نداريم . نور در هنگام عبور تحت تاثير كانالهاي گرانشي ، خميده و منحرف ميشود ، چرا كه استنباط اوليه اين است كه امواج الكترومغناطيس و گرانشي ماهيت و منشاء واحدي دارند و انحناي نور ربطي به نظريه انحناي فضا - زمان ندارد ، براي اينكه نسبيت چيزي به نام گرانش را قبول ندارد و معتقد است كه حضور جرم در فضا باعث انحناي فضا - زمان ميشود و اين انحناي فضا - زمان است كه اجرام و نور را به طرف خود مي‌كشد . امواج الكترومغناطيسي و ميدان گرانش قابليت تبديل شدن به يكديگر را دارند و ميتوانند بر هم تاثير گذار هم باشند و اصولا در قوانين نسبيت نمي‌توان انحناي ميادين گرانش را در فضا اعمال كرد ، براي اينكه فضا - زمان قبلا توسط حضور جرم انحنا يافته است ، يعني از ديدگاه نظريه نسبيت ، همانند ديدگاه مكانيك كلاسيك ، دوران جرم بر ميدان گرانش يا بهتر است بگوييم در انحناي فضا - زمان بي‌تاثير است ، براي اينكه سرعت دوران ( زاويه‌اي ) جرم يا مركز گرانش در تمامي معادلات ارايه شده توسط مكانيك كلاسيك و نسبيت ، مطرح و درج نشده است ، حتي معادله مقدار انحناي نور توسط جرم در نسبيت ، كه اين مسئله از نقاط ضعف قوانين فيزيك كلاسيك و فيزيك مدرن و در كل اندوخته فعلي بشر از علم فيزيك است ، و مسلما يك مركز ثابت گرانشي با يك مركز گرانشي دوار از لحاظ خواص فيزيكي ميتواند بسيار متفاوت باشد كه چنين پيش بيني ميشود كه يك ميدان گرانشي دوار ميتواند بيشتر از يك ميدان گرانشي تقريبا ثابت بر مسير نور تاثير گذار باشد و خواص بسيار جالبي از خود نشان دهد كه در آينده در مورد آن مطالبي ارايه خواهيم كرد . انحناي ميادين گرانشي از نظر هندسي خيلي توجيه پذيرتر از انحناي فضا - زمان در نسبيت است به اشكال زير توجه نماييد .

[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

شكل سمت چپ انحناي خطي يك ميدان گرانشي را نشان ميدهد و شكل سمت راست انحناي كروي همان ميدان را نشان ميدهد كه از مقاطع و زواياي مختلف برش خورده است . اين در حالي است كه نسبيت شكل زير را براي انحناي فضا - زمان ارايه كرده است كه سطحي و دو بعدي به نظر ميرسد و اين در صورتي است كه فضا سه بعدي بوده و اصولا انحناي فضا - زمان قابليت رسم هندسي را ندارد ، بلكه پديده‌اي است كه مي‌بايست در ذهن تجسم و شبيه سازي شود ، در نتيجه توجيه هندسي خوبي هم نخواهد داشت .

[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]


به طور مثال اگر پرتو شعاع نور بر روي سطح افقي حركت كند ميتوان با شكل فوق انحراف آن را در جوار يك جرم توجيه نمود ولي اگر پرتو نور زير سطح افقي حركت كند يا به حالت عمودي بر جرم بتابد با شكل فوق نمي توان انحراف آن را توجيه نمود . ولي با اشكال ارايه شده مبني بر انحراف خطي و كروي ميدان گرانشي ، انحراف نور را تحت هر زاويه‌اي ميتوان توجيه كرد . يك سوال بسيار مهم كه مي‌توانيم در نظريه نسبيت مطرح كنيم اين است كه اگر ميدان گرانش يك جرم ، انحناي فضا - زمان حاصل آن در فضاي پيرامون است ، پس ميدان الكتريكي و يا الكترومغناطيسي حاصل از يك جسم باردار ساكن و يا در حال دوران در فضاي پيرامون چه خواهد بود ؟

سخن آخر اينكه اطلاعات ما در مورد ماهيت ماده تاريك و مقدار آن و حتي مكان حضور آن درست به نظر نمي‌رسد ، ولي قدر مسلم بيشتر از اينكه گرانش بر ماده تاريك تاثير گذار باشد يا ماده تاريك از خود خواص گرانشي نشان دهد ، امواج الكترومغناطيس با ماده تاريك برهمكنش قوي دارند و از اين رو ماده تاريك غير قابل رويت به نظر ميرسد مگر اينكه مابين منبع نور و ديد ناظر قرار گيرد و سايه آن آشكار شود كه در اين وضعيت ، ماده تاريك ميبايست از غلظت بالايي در فضا برخوردار باشد كه در غلظت پايين ، فقط پديده انحراف مشهود خواهد بود .

[befermatooo]

ميدان گرانش حجمي ، سطحي و خطي :

نيوتن فرض كرد كه نيروي گرانش زمين ، بر سطح كره‌اي بزرگ و در حال انبساط در همه جهات پراكنده است . بنابراين مساحت كره S كه شعاع آن r باشد ، برابر است با :

S=4πr²

يعني همان نيرويي كه موجب سقوط سيب به طرف زمين مي‌‌شود ، بر ماه نيز اعمال مي‌گردد . وي فرض كرد نيروي گرانش با عكس مجذور فاصله بين دو جسم متناسب است يعني :

F≈1/r²

اين تناسب به اين معني است كه اگر شعاع يك كره را دو برابر كنيم ، مساحت آن چهار برابر خواهد شد . پس اگر فاصله ما از مركز زمين دو برابر شود نيروي گرانشي مابين ما و زمين به يك چهارم حالت قبل كاهش پيدا خواهد كرد .

آنگاه نيوتن نتيجه گرفت كه نيروي گرانش ميان هر دو جسم موجود در جهان ؛ مستقيما متناسب با حاصل ضرب جرم‌هاي آنها است . سپس وي با وارد كردن يك ضريب ثابت ، تناسب را به تساوي تبديل كرد و قانون جهاني گرانش را به صورت زير ارايه داد :

F=Gm1m2/R²

كه در آن m1 و m2 به ترتيب جرم دو جسم ، R فاصله مركز دو جسم و G ثابت جهاني گرانش نيوتن است . لازم به ياد آوري است نيوتن فرض كرد ، جرم اجسامي كه به يكديگر نيروي گرانش وارد مي‌كنند در مركز آنها متمركز شده و از اين نظر مانند دو ذره عمل مي‌كنند .

ولي همانطور كه توضيح داده شد با مشاهده ساختار فيزيكي كهكشانها و سياه‌چاله‌هاي دوار ، چنين مشخص ميشود كه كليه اجرام پيرامون آنها ، تقريبا تمايل دارند تا بر روي سطح ( ديسك ) قرار گيرند نه سطح كره‌اي فرضي نيوتن ، كه مشاهدات نشان داده است مركز اين سطح يا ديسك ، هسته كهكشان و يا جرم نوتروني است و علت اين پديده دوران ميادين گرانشي است . به تصاوير زير توجه نماييد :

[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]


در واقع اين قانون گرانش نيوتن براي اجرامي با سرعت زاويه‌اي پايين ، مثل خورشيد و يا سياره زمين صادق است ، ولي چنين به نظر ميرسد كه نيرو و ميدان گرانشي يك جرم سنگين با سرعت زاويه‌اي نسبتا زياد ، از سطح يا حجم كروي به سطح يا محيط دايره‌اي تغيير شكل پيدا مي‌كند

[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

قبل از هر چيز ميبايست در مورد دو كسر m³/m² و m²/m توضيحاتي ارايه نمود . همانطور كه ميدانيم منظور از m متر ، m² متر مربع و m³ متر مكعب است . حاصل عمل m³/m² و m²/m بينهايت است براي اينكه در يك متر مربع ميتوان بينهايت خط به طول يك متر در نظر گرفت و همچنين در يك متر مكعب ميتوان بينهايت صفحه يك متر مربعي در نظر گرفت . در واقع اين كسرها بيشتر از اينكه مفهوم جبري داشته باشند و بتوان آنها را از حالت كسري خارج نمود ، مفهوم هندسي دارند و به بينهايت ميل مي‌كنند . از اين رو ما به اين نتيجه كلي ميرسيم كه اگر اجسام سنگيني همچون هسته كهكشانها و يا ستارگان نوتروني با سرعت زاويه‌اي بالايي دوران داشته باشند ، ميدان گرانشي آنها از حجم و سطح كروي به صفحه مسطح و خطوط دايره وار تغيير يافته ( يعني دوران ميادين گرانشي ) و شدت ميدان گرانشي شكل گرفته بر روي ديسك تشكيل شده ، فوق‌العاده افزايش مي‌يابد و اجرام پيرامون اين اجرام ميبايست با سرعت بيشتري به چرخند تا به طرف مركز گرانش جذب و سقوط نكنند . از اين رو قوانين گرانش نيوتني و حتي انحناي فضا - زمان نسبيت ، مفهوم و اعتبار خود را از دست مي‌دهند و نمي‌توانند اين پديده را توجيه كنند و اعمال ماده تاريك براي توجيه اين گرانش بيش از انتظار از ديدگاه فيزيك كلاسيك و مدرن ، بي مورد و غير ضروري است و هيچ نيازي نيست كه براي پايدار ماندن و حفاظت از اين قوانين ، جرم بسيار زياد آن هم از نوع مجهول اعمال كنيم .

[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]


[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

در نمودار حجمي فوق ، كره سبز رنگ ميدان گرانش كهكشان راه شيري بدون دوران هسته را نشان ميدهد . استوانه آبي رنگ ( ديسك ) منطقه و حجمي است كه تقريبا تمامي اين ميدان گرانش به علت دوران هسته در آن تراكم پيدا نموده است و با توجه به شدت ميدان اندازه گيري شده بر روي مناطقي از اين ديسك ، طبق معادلات مكانيك كلاسيك و نسبيت ، كره قرمز رنگ براي اندازه گرانش كهكشان راه شيري پيشنهاد شده است ، كه مقدار گرانش آن 10 برابر جرم رويت شده در كهكشان است ، يعني 90 در صد خطا در محاسبات روز دنياي فيزيك ما انسانها . در واقع ميتوانيم به اين نتيجه كلي برسيم كه اگر سرعت خطي اجرام موجود در هسته كهكشان حول مركز ، به يك سوم سرعت نور برسد ، شدت ميدان گرانش در روي ديسك ايجاد شده 10 برابر خواهد شد ، پديده‌اي است كه مشاهده ميشود و پيدا كردن رابطه رياضي آن در آينده امكان پذير خواهد بود .

و نكته مهم اينجاست كه با افزايش مقدار R ، حاصل كسر 4R/3 و عبارت 2R نيز افزايش پيدا مي‌كند . يعني نمودار زير :

[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

ولي اين افزايش مقدار R تا اندازه‌اي ميتواند ادامه داشته باشد و بعد از مسافتي وارونگي ميدان گرانشي روي داده و شتاب گرانشي ، تبديل به شتاب گرانشي منفي ميشود . يعني همان چيزي كه باعث انبساط شتابدار كيهان ميشود و از اين روز جهت توجيه انبساط عالم نيازي به نظريه انفجار بزرگ نداريم . هر جسم سنگين دوار در فاصله‌اي از خود اين ميدان ضد گرانش را پديدار و توليد مي‌كند كه اگر اينچنين نبود كيهان خيلي وقت پيش در هم فرو رفته و منهدم ميشد . اين همان چيزي است كه انرژي تاريك نام گرفته است و تا به امروز از ماهيت آن بي اطلاع بوده‌ايم . لازم به توضيح است كه از زمان نيوتن برخي از فيزيكدانان اعتقاد داشتند كه در مقابل گرانش كه يك نيروي جاذبه است و مي‌بايست موجب فرو ريزش جهان شود ، يك نيروي دافعه وجود دارد كه مانع درهم ريختن جهان مي‌شود و جهان پايدار باقي مي‌ماند . در هر صورت نه مخالفين جهان پايدار براي ادعاي خود دليل داشتند و نه طرفداران آن مي‌توانستند آنرا اثبات كنند . اين نيروي دافعه‌اي گرانشي ، برون كهكشاني ميباشد و مربوط به داخل كهكشان نمي‌شود . خود نيوتن در اواخر زندگي خود متوجه نقص قانون گرانش خود شده بود ، براي اينكه برد اين نيروي گرانش در اين قانون بينهايت بوده و تجميع اين نيروها در نهايت براي كيهان مشكل ساز خواهد شد .

ما بايد به ياد داشته باشيم كه شكل ميدان گرانشي در پيرامون يك جرم دوار ( با سرعت زاويه‌اي ) ، يكسان و همگن توسعه نمي‌يابد ، بلكه چيزي شبيه به تصوير زير است :

[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

منطقه آبي رنگ گرانش كروي ، منطقه سبز رنگ گرانش بيضوي ، منطقه زرد رنگ گرانش در روي ديسك و منطقه قرمز رنگ گرانش منفي را نشان مي‌دهد كه البته اين ميدان گرانش منفي تا بينهايت ادامه يافته و باعث انبساط شتاب دار كيهان ميشود .

با فرض اينكه يك ستاره ، دوران ( سرعت زاويه‌اي ) ناچيزي داشته باشد ، ممكن است كه سيارات در مسيرهاي ( مدارهاي ) مخالف يكديگر چرخش داشته باشند ، چرخش ماهواره‌ها در جهت مخالف يكديگر به دور سياره زمين دليلي بر اين مدعاست و لازم نيست كه تمامي اين مسيرها ( مدارها ) بر روي يك صفحه ( ديسك ) باشند ، اين مدارها ميتوانند با هم زاويه نيز داشته باشند ، ولي در مورد كهكشانها كه هسته آنها با سرعت خطي تقريبا 3/1 سرعت نور در حال دوران و چرخش است ، ممكن نيست كه ستارگان در مسيرهاي مخالف يكديگر چرخش داشته باشند . براي اينكه ميادين گرانشي هسته كهكشانها در اين وضعيت دوران پيدا كرده و ستارگان مجبورند كه فقط در يك جهت چرخش داشته باشند . اين موضوع و پديده ، دليل قانع كننده‌اي براي اثبات نظريه دوران ميادين گرانشي ميباشد ، چرا كه تمامي ستارگان مجبورند در روي ديسك چرخش داشته باشند و ممكن نيست كه مدار چرخش آنها با يكديگر زاويه‌اي را تشكيل دهد


محمدرضا طباطبايي 19/6/86

منبع:
برای مشاهده محتوا ، لطفا وارد شوید یا ثبت نام کنید

[mahdiak48]

رفتار منحصر به فرد يك مولكول در يك تراشه كامپيوتري سيلي************ منجر به كشفي شده است كه درها را به روي محاسبات كوانتمي در نيم رساناها ميگشايد.
محققان طي يك مقاله در مجله Nature Physics روش ساخت يك مولكول هيبريدي جديد را توضيح داده اند كه در اين مولكول ويژه حالتهاي كوانتمي ميتواند بصورتي دلخواه و عمدي دستكاري شود كه البته اين موضوع گامي لازم در جهت ساخت كامپيوتر هاي كوانتمي است.
Gerhard Klimeck استاد مهندسي كامپيوتر و برق دانشگاه Purdue ميگويد:
" تا كنون محاسبات كوانتمي در مقياس بزرگ چيزي شبيه به رويا بود . اين پيشرفت ممكن است نتواند ظرف سريعتر از 10 سال ما را به كامپيوترهاي كوانتمي برساند، اما روياي ما درباره چنين ماشينهايي، اكنون واقعي تر هستند."
مكانيسم كامپيوتر هاي سنتي از 50 سال قبل، يعني زمان كامپيوتر هاي اتاق سايز!، تغيير نكرده است. اين كامپيوتر ها هنوز از بيت هاي اطلاعات (0 و 1) براي ذخيره و پردازش اطلاعات استفاده ميكنند . در مقابل ، كامپيوتر هاي كوانتمي ، رفتار هاي عجيب و غريب كشف شده در فيزيك كوانتمي را تحت كنترل در خواهند آورند تا از آنها كامپيوترهايي خلق شود كه از بيت هاي كوانتمي (qubit)براي حمل اطلاعات استفاده ميكند.اين گونه كامپيوتر ها اين قابليت را دارند كه اطلاعات بيشتري را (از نظر افزايش نمايي!)پردازش كنند.
مثلا اگر شما از يك كامپيوتر سنتي بخواهيد شماره تلفن يك شخص را در دفترچه تلفن جستجو كند،كامپيوتر تمام اسامي را به ترتيب ميخواند تا به شماره مورد نظر برسد.البته كامپيوتر ها اين كار را سريعتر از آدمها انجام ميدهند اما در هر دو ،روش كار ترتيبي است.اما كامپيوتر هاي كوانتمي ميتوانند همزمان در تمام نامهاي دفترچه تلفن جستجو كنند!
هم چنين كامپيوتر هاي كوانتمي ميتوانند از رفتار هاي عجيب و غريب مكانيسمهاي كوانتمي!
–آنهايي كه حتي براي فيزيكدانها هم بر خلاف منطق هستند- از روشهاي به سختي قابل فهم،به نفع خود استفاده كنند.
براي مثال ،دو كامپيوتر كوانتمي مي توانند از هر فاصله قابل تصوري (حتي از اين طرف تا آن طرف منظومه شمسي!) بصورت آني با هم ارتباط برقرار كنند.
آلبرت انيشتين در دهه 1930 در نامه اي به ادوين شرودينگر نوشت كه در يك ويژه حالت كوانتمي يك شبكه باروت هم مولكولهاي منفجر شده و هم منفجر نشده دارد!!(ايده اي كه بعدها شرودينگر را به سمت ابداع آزمايش فكري مشهورش يعني گربه در جعبه هدايت كرد.)
اين ويژه حالت هاي كوانتمي نه اين نه آن (يا هم اين هم آن!) چيزي هستند كه در اين مولكول جديد به سادگي با تغيير ولتاژ قابل كنترل اند.
تا كنون جدال اصلي ، بر سر ساخت كوبيت ها بود. يعني همان نيم رساناي كامپيوتري كه حالت هاي كونتمي اش قابل كنترل باشد.
Klimeck ميگويد:
" شما اگر بخواهيد يك كامپيوتر كوانتمي بسازيد،بايد قادر باشيد اشغال ترازها را كنترل كنيد.
ما ميتوانيم جاي الكترون در اين اتم مصنوعي را كنترل كنيم و در نتيجه ترازها يا ويژه حالات را تنها با كاربرد يك ميدان الكتريكي خارجي ، تحت اختيار در آوريم. "
اين كشف زماني شروع شد كه Sven Rogge و همكارانش در دانشگاه تكنولوژي Delft در هلند مشغول آزمايش درباره ترانزيستورهاي نانو سايزي بودند كه تاثيرات ناخالصي غير عمدي (dopant)زا نشان ميدادند . محققان خواصي را در ويژگيهاي جريان ولتاژ ترانزيستور كشف كردند كه نشان مي داد الكترونها به وسيله يك تك اتم حمل شده اند.اما واضح نبود چه ناخالصي باعث ايجاد اين اثرات ميشد.
Lloyd Hollenberg و همكارانش در دانشگاه Melbourne در استراليا ، قادر به ساخت يك پردازنده كوانتمي با پايه سيليكون شدند كه اساس آن بر استفاده از يك ناخالصي منحصر به فرد بود.
Hollenberg ميگويد:
" تيم متوجه شد اندازه گيري ها ، تنها در صورتي معقول هستند كه فرض شود مولكول از دو قسمت ساخته شده : يك انتها حاوي مولكولهاي ارسنيك جاسازي شده در سيليكون و انتهاي ديگر مولكولي مصنوعي شكل گرفته در نزديكي سطح ترانزيستور . يك تك الكترون هم در سرتاسر دو انتها پراكنده بود.
نكته عجيب در مورد انتهاي سطح مولكول اين بود كه وقتي ما جريان الكتريكي را در ترانزيستور بكار ميبرديم ، چيزي شبيه به يك محصول مصنوعي رخ ميداد و بنابر اين مولكول ميتواند ساختگي تلقي شود.هيچ معادلي براي چنين مولكولي بطور طبيعي در دنياي اطراف ما وجود ندارد . "
Klimeck همراه با Rajib Rahman يك نسخه به روز شده از برنامه مدل سازي نانو الكترونيك (NEMO 3-D) را ، به منظور شبيه سازي مواد در سايز 3 ميليون اتم، ايجاد كرده است.
Klimeck اشاره ميكند:
" ما به چنين مدلي از تعداد زيادي اتم نياز داشتيم تا ويژگيهاي كوانتمي جديد بسط داده شده را مشاهده كنيم."
شبيه سازي نشان داد كه مولكول جديد يك هيبريد است ،با اتمهاي ساخته شده به صورت طبيعي از ارسنيك با شكل معمول كروي و همچنين يك اتم مصنوعي جديد،در انتهاي ديگر به شكل 2 بعدي مسطح شده.
محققان فهميدند كه بوسيله كنترل كردن ولتاژ توانسته اند يك الكترون را وادار كنند به سر ديگر مولكول برود يا در يك ويژه حالت ميانه باشد.
Rogge ميگويد:
" اين كشف امكانات كنوني ما براي طراحي ماشين الكترونيك را نيرو ميبخشد.
آزمايشها ما را به اين درك رساند كه تجهيزات اكترونيك صنعتي ما اكنون به سطحي رسيده اند كه ما ميتوانيم حالت يك تك اتم را مطالعه يا دستكاري كنيم و اين حدي است نهايي ! شما نخواهيد توانست به كوچكتر از اين دست يابيد!

* منبع مقاله: [ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

[doajoon]

از این همه اطلاعات واقعا ممنونم از شما