کليه مقالات فيزيک

[sajadhoosein]

با انتقال بيسيم انرژي الكتريكي، روياي تسلا به حقيقت پيوست


با انتقال بيسيم انرژي الكتريكي، روياي تسلا به حقيقت پيوست

محققين MIT (انستيتوي تكنولوژي ماساچوستس) توانستند سيستم آزمايشي انتقال بيسيم نيروي الكتريسيته به انواع لوازم برقي را با موفقيت به انجام برسانند.

اين محققان در اثبات صحت يك تحقيق كتبي كه پاييز گذشته تحويل داده شده بود، توانستند يك پرتو الكتريسيته را-مانند يك موج راديويي- بين دو نقطه ارسال كرده و با اين روش يك لامپ 60 واتي را روشن كنند.

اين گروه توانستند لامپ 60 واتي را با كمك يك منبع انرژي در فاصله 2 متري آن و بدون هيچ اتصال فيزيكي ميان دو نقطه، روشن كنند. اين پروژه به WiTricity - به معناي الكتريسيته بيسيم - شهرت يافته است. اين آزمايش دقيقا نمايشگر همان نقطه نظرهايي است كه اين گروه در پاييز گذشته در تحقيق كتبي خود به آن پرداخته بودند. در حال حاضر اين انتقال نيرو، دامنه محدودي دارد.

اين محققين در اين باره ميگويند: "با اين حال، براي وسيله اي با انرژيي در حد كامپيوتر دستي، مقدار الكتريسيته لازم و حتي بيشتر از حد نياز براي روشن كردن يك كامپيوتر دستي ميتواند از فضايي در اندازه يك اتاق، تقريبا در هر جهتي و حتي زماني كه اشيا كاملا خط ديد بين دو نقطه را مسدود كرده باشند، عبور كرده و دستگاه را روشن كند."

يك لپ تاپ بيسيم يا WiTricity ميتواند بدون اتصال به پريز برق در اتاقي كه يك دستگاه فرستنده در آن باشد، به طور خودكار شارژ شود و بدون باطري كار كند. اين تكنيك شباهت بسياري به القاي مغناطيسي دارد كه در ترانسفورماتورهايي الكتريكي كه در آنها سيم پيچها براي انتقال الكتريسيته در ميانشان در فاصله بسيار نزديك به يكديگر قرار گرفته اند، به كار ميرود. اما با افزايش اين فاصله ، اين سيم پيچهاي فاقد رزونانس نيز به تدريج كارايي خود را از دست ميدهند.

گزارشات منتشر شده از اين آزمايش موجب برپا شدن اعتراضاتي گاه تحقير آميز از سوي جامعه وبلاگ نويساني شد كه يادآوري ميكردند نيكولاي تسلا (Nikolai Tesla)، نابغه علم الكتريسيته، در حدود 100 سال قبل فرستنده الكتريكي بسيار قدرتمندتري به وجود آورده كه در سال 1899، طي آزمايشي نمايشي و مشهور در كولورادو اسپرينگز (Colorado Springs) آنرا آزموده است.

تسلا كه علاوه بر كارهاي ديگر، مدتي نيز با توماس اديسون (Thomas Edison) همكاري ميكرد، مخترع مبدل تسلا است، اين مبدل ترانسفورماتوري است كه با استفاده از تكنيكي به نام "دهانه جرقه"، جريان برق كم ولتاژ با فركانس پايين را به جرياني با ولتاژ و فركانس بالا تبديل ميكند.

به نظر ميرسد كه تسلا در آزمايش كولورادو سعي داشته نيروي الكتريسيته را در فواصل مختلف توليد كرده و انتقال دهد. اما يك برنامه مستند به نام "تسلا: خداي آذرخش" (Tesla: Master of Lightning) كه در سال 2000 از شبكه PBS پخش شد، چنين نتيجه گيري ميكند كه دستاورد واقعي تسلا از آزمايش كولورادو به طور دقيق مشخص نشده است.

در يكي از يادداشتهاي موجود در وب آمده است: "هنوز هم راز و رمز بسياري بر كار تسلا در كولورادو اسپرينگز سايه افكنده است. از يادداشتهاي او نميتوان به طور دقيق متوجه شد كه روش او براي انتقال بدون سيم برق چه بوده است. اما مشخص است كه او هنگام بازگشت به نيويورك كاملا به موفق بودن آزمايش خود اعتقاد داشت."

اكنون، پس از گذشت بيش از 100 سال، نوادگان دانش تسلا موفق به اجراي ايده او شده اند.

منبع:منبع : macworld.co.uk


به نقل از كانون دانش و سي پي اچ

[sajadhoosein]

نظریه نسبیت عام


همه ما برای یك‌بار هم كه شده گذرمان به ساعت‌فروشی افتاده است و ساعتهای بزرگ و كوچك را دیده ایم كه روی ساعت ده و ده دقیقه قرار دارند. ولی هیچگاه از خودمان نپرسیده ایم چرا؟مقاله ای كه در پیش رو دارید به بحث درباره نظریه نسبیت عام می پردازد و در آخر پاسخ سؤال بالا را مطـرح مـی كند. انیشتین در نظریه نسبیت خاص با حركت شتابدار و یا با گرانش كاری نداشت.
اولین موضوعات را در نظریه نسبیت عام خود كه در ۱۹۱۵ انتشار یافت مورد بحث قرار داد.نظریه نسبیت عام دید گرانشی را بكلی تغییر داد و در این نظریه جدید نیروی گرانش را مانند خاصیتی از فضا در نظر گرفت نه مانند نیرویی بین اجرام ، یعنی برخلاف آنچه كه نیوتن گفته بود !در نظریه او فضا در مجاورت ماده كمی انحنا پیدا می‌كرد.
در نتیجه حضور ماده اجرام ، مسیر یا به اصطلاح كمترین مقاومت را در میان منحنیها اختیار می‌كردند. با این كه فكر انیشتین عجیب به نظر می‌رسید می‌توانست چیزی را جواب دهد كه قانون ثقل نیوتن از جواب دادن آن عاجز می ماند.سیاره اورانوس در سال ۱۷۸۱ میلادی كشف شده بود و مدارش به دور خورشید اندكی ناجور به نظر می‌رسید و یا به عبارتی كج بود ! نیم قرن مطالعه این موضوع را خدشه ناپذیر كرده بود.بنابر قوانین نیوتن می بایست جاذبه ای برآن وارد شود.
یعنی باید سیاره ای بزرگ در آن طرف اورانوس وجود داشته باشد تا از طرف آن نیرویی بر اورانوس وارد شود.در سال ۱۸۴۶ میلادی اختر شناس آلمانی دوربین نجومی خودش را متوجه نقطه ای كرد كه « لووریه» گفته بود و بی هیچ تردید سیاره جدیدی را در آنجا دید كه از آن پس نپتون نام گرفت.نزدیك ترین نقطه مدار سیاره عطارد به خورشید در هر دور حركت سالیانه سیاره تغییر میكرد و هیچ گاه دوبار پشت سر هم این تغییر در یك نقطه خاص اتفاق نمی‌افتاد.
اختر شناسان بیشتر این بی نظمی ها را به حساب اختلال ناشی از كشش سیاره های مجاور عطارد می دانستند !مقدار این انحراف برابر ۴۳ ثانیه قوس بود. این حركت در سال ۱۸۴۵ به وسیله « لووریه» كشف شد بالاخره با ارائه نظریه نسبیت عام جواب فراهم شد این فرضیه با اتكایی كه بر هندسه نااقلیدسی داشت نشان داد كه حضیض هر جسم دوران كننده حركتی دارد علاوه برآنچه نیوتن گفته بود.وقتی كه فرمولهای انیشتین را در مورد سیاره عطارد به كار بردند، دیدند كه با تغییر مكان حضیض این سیاره سازگاری كامل دارد. سیاره هایی كه فاصله شان از خورشید بیشتر از فاصله تیر تا آن است تغییر مكان حضیضی دارند كه به طور تصاعدی كوچك می شوند.
اثر بخش‌تر از اینها دو پدیده تازه بود كه فقط نظریه انیشتین آن‌را پیشگویی كرده بود. نخست آنكه انیشتین معتقد بود كه میدان گرانشی شدید موجب كند شدن ارتعاش اتمها می شود و گواه بر این كند شدن تغییر جای خطوط طیف است به طرف رنگ سرخ! یعنی اینكه اگر ستاره ای بسیار داغ باشد و به طوری كه محاسبه می كنیم بگوییم كه نور آن باید آبی درخشان باشد در عمل سرخ رنگ به نظر می‌رسد كجا برویم تا این مقدار قوای گرانشی و حرارتی بالا را داشته باشیم، پاسخ مربوط به كوتوله های سفید است.دانشمندان به بررسی طیف كوتوله های سفید پرداختند و در حقیقت تغییر مكان پیش بینی شده را با چشم دیدند! اسم این را تغییر مكان انیشتینی گذاشتند. انیشتین می گفت كه میدان گرانشی شعاع های نور را منحرف می‌كند چگونه ممكن بود این مطلب را امتحان كرد.اگر ستاره ای در آسمان آن سوی خورشید درست در امتداد سطح آن واقع باشد و در زمان كسوف خورشید قابل رؤیت باشد اگر وضع آنها را با زمانی كه فرض كنیم خورشیدی در كار نباشد مقایسه كنیم خم شدن نور آنها مسلم است.
درست مثل موقعی كه انگشت دستتان را جلوی چشمتان در فاصله ۸ سانتیمتری قرار دهید و یكبار فقط با چشم چپ و بار دیگر فقط با چشم راست به آن نگاه كنید به نظر می رسد كه انگشت دستتان در مقابل زمینه پشت آن تغییر جا می‌دهد ولی واقعاً انگشت شما كه جابجا نشده است!دانشمندان در موقع كسوف در جزیره پرنسیپ پرتغال واقع در آفریقای غربی دیدند كه نور ستاره ها به جای آنكه به خط راست حركت كنند در مجاورت خورشید و در اثر نیروی گرانشی آن خم می شوند و به صورت منحنی در می آیند. یعنی ما وضع ستاره ها را كمی بالاتر از محل واقعیش می‌بینیم.
ماهیت تمام پیروزیهای نظریه نسبیت عام انیشتین نجومی بود ولی دانشمندان حسرت می كشیدند كه ای كاش راهی برای امتحان آن در آزمایشگاه داشتند.ـ نظریه انیشتین به ماده به صورت بسته متراكمی از انرژی نگاه می كرد به همین خاطر می گفت كه این دو به هم تبدیل پذیرند یعنی ماده به انرژی و انرژی به ماده تبدیل می شود.

برای شكافت هسته اتم اورانیوم ۲۳۵ انتخاب شد. اورانیوم عنصری است كه در پوسته زمین بسیار زیاد است. تقریباً ۲ گرم در هر تن سنگ! یعنی از طلا چهارصد مرتبه فراوانتر است اما خیلی پراكنده.در سال ۱۹۴۵ مقدار كافی برای ساخت بمب جمـع شـده بود و ایـن كار یعنی ساختن بمب در آزمایشگاهــی در « لوس آلاموس » به سرپرستی فیزیكدان آمریكایی « رابرت اوپنهایمر » صورت گرفت. آزمودن چنین وسیله ای در مقیاس كوچك ناممكن بود. بمب یا باید بالای اندازه بحرانی باشد یا اصلاً نباشد و در نتیجه اولین بمب برای آزمایش منفجر شد. در ساعت ۵/۵ صبح روز ۱۶ ژوئیه ۱۹۴۵ برابر با ۲۵ تیرماه ۱۳۲۴ و نیروی انفجاری برابر ۲۰ هزار تنT.N.T آزاد كرده دو بمب دیگر هم تهیه شد.
یكی بمب اورانیوم بنام پسرك با سه متر و ۶۰ سانتیمتر طول و به وزن ۵/۴ تن و دیگری مرد چاق كه پلوتونیم هم داشت. اولی روی هیروشیما و دومی روی ناكازاكی در ژاپن انداخته شد. صبح روز ۱۶ اوت ۱۹۴۵ در ساعت ۱۰ و ده دقیقه صبح شهر هیروشیما با یك انفجار اتمی به خاك و خون كشیده شد. با بمباران هیروشیما جهان ناگهان به خود آمد، ۱۶۰۰۰۰ كشته در یك روز وجدان خفته فیزیكدانها بیدارر شد! « اوپنهایمر» مسئول پروژه بمب و دیگران از شدت عذاب وجدان لب به اعتراض گشودند و به زندان افتادند.انیشتین اعلام كردكه اگر روزی بخواهم دوباره به دنیا بیایم دوست دارم یك لوله كش بشوم نه یك دانشمند! E = mc²دانشمندان به ناگاه جواب بسیاری از سؤالها را یافتند. پدیده رادیواكتیوی به راحتی توسط این معادله توجیه شد. كم كم دانشمندان متوجه شدند كه هر ذره مادی یك پادماده مساوی خود دارد و در اینجا بود كه ماده و انرژی غیر قابل تفكیك شدند.تا اینكه انیشتین طی نامه ای به رئیس جمهور آمریكا نوشت كه می توان ماده را به انرژی تبدیل كنیم و یك بمب اتمی درست كنیم و آمریكا دستور تأسیس سازمان عظیمی را داد تا به بمب اتمی دست پیدا كند.
منبع:گرد آورنده : راحله شفیعی
شبکه فیزیکی هوپا

[sajadhoosein]

نقش جنگلهای نامرئی درون اقیانوسها در تنظیم آب و هوای زمین


تغییرات زیست چرخه كربن در زمین تاثیر قاطعی بر دمای این سیاره و محیطی در آن دارد . هر نوع تصمیم‌گیری در خصوص نحوه مقابله با ازدیاد دمای زمین در گرو شناخت بهتر این چرخه است سه میلیارد سال قبل نخستین نمونه های فیتو پلانكتونهایی كه در زمین ظاهر شده بودند با استفاده از فرآیند فتوسنتز(تجزیه شیمیایی با استفاده از نور خورشید) با تجزیه مولكولهای آب به اكسیژن و هیدروژن ، دو ماده حیاتی برای ادامه بقا بر روی زمین را تولید كردند ، از یكسو اكسیژن برای بقای حیات همه و آدمیان روی زمین ضروری است از سوی دیگر چرخه كربن و در نتیجه آب و هوای زمین در گرو تبدیل گاز كربنیك co۲ كه ماده‌ای غیر آلی است به مواد آلی نظیر شكر اسیدهای آمینه و دیگر مولكولهای سازنده سلولها دارد و این امر بوسیله گیاهان و با استفاده از هیدروژنی كه خود تولید كرده اند به انجام می رسد.
گیاهان میكروسكوپی و بسیار ریز و نادیدنی كه تا عمق یكصدمتر ی در آبهای اقیانوسهای عالم حضور دارند نقش اساسی در تنظیم آب و هوای زمین ایفا می‌كنند. اكنون این پرسش برای محققان مطرح شده است كه آیا می توان با ایجاد تغییراتی در این جنگلهای نا مرئی با گرم شدن دمای زمین مقابله كرد؟
ارگانیزمهای تك یاخته ای گیاهانی با اندازه‌های ذره‌بینی و میكروسكوپی موجود در آبهای اقیانوسها موسوم به فیتو پلانكتونها گاز دی اكسید كربن را كه گرما را در خود حبس می‌كنند و موجب ازدیاد دمای جو زمین می شود از روی هوای مجاور دریا و آبهای سطح دریا جمع آوری می كنند و آنها را روانه اعماق اقیانوسها می سازند.
گازهایی كه به این ترتیب زیر فشار سهمگین آبهای نزدیك به كف اقیانوسها به تله می افتند تا صدها سال بعد در همان اعماق باقی می مانند و زمان بسیار درازی به طول می انجامد تا تلاطم آبها آنها را مجدداً به سطح اقیانوسها باز گرداند.
به نوشته ماهنامه علمی (ساینتفیك آمریكن) محققان اكنون سرگرم بررسی این مساله هستند كه آیا اگر با عرضه مواد مغذی به جنگلهای میكروسكوپی درون اقیانوسها بر انبوهی آنها بیفزایند تاثیری بر كاهش دمای زمین خواهند داشت؟
كار اندازه گیری میزان سهم فیتوپلانكتونها در چرخه كربن كار دشواری بوده است اما از سال ۱۹۹۷ و با ارسال ماهواره ای از جانب ناسا برای این منظور روشن شده است كه فیتو پلانكتونهای موجود در اقیانوسها ی جهان سالانه تقریبا ۵۰ ملیارد تن مكعب كربن غیر آلی را به مواد شیمیایی آلی مبدل می كنند. این رقم دو برابر تخمینهای اولیه بوده است ، از سوی دیگر اندازه‌گیریهای دقیق در مورد گیاهان و جنگلهای روی زمین نشان داده كه بر خلاف تخمینهای گذشته كه سهم آنها در تبدیل كربن غیر آلی به كربن آلی صد میلیارد تن مكعب در سال تعیین كرده است ، میزان واقعی سهم كلیه گیاهان روی خشكی برابر۵۰ میلیارد تن مكعب یعنی كم و بیش برابر سهم جنگلهای نامرئی درون اقیانوسهاست ، اما ارقام تازه به دست آمده علاوه بر آنكه سهم فیتوپلانكتونها را دو برابر كرده از حیث دیگری نیز حائز اهمیت است. فیتوپلانكتونها تقریباً همه انرژی را كه از نور خورشید دریافت می كنند یا صرف عمل تجزیه شیمیایی آب می كنند و یا تكثیر نسل خود .
این گیاهان تك یا خته ای یك هفته بیشتر عمر ندارند و جای خود را به فیتوپلانكتونهای تازه می دهند. در حالی كه درختان روی زمین بخش اعظم انرژی خود را صرف ساختن چوب و برگها و ریشه ها می كنند و ۲۰ سال طول می كشد تا با درخت دیگری تعویض شوند .
اطلاع تازه دانشمندان در خصوص سرعت جایگزینی فیتو پلانكتونها شناخت جدیدی را در خصوص تحولات آب و هوای زمین در اختیار آنان قرار داده سلولهای مرده فیتوپلانكتونها و نیز مدفوع جانورانی كه در دریا زیست می كنند به قعر دریا فرستاده می شوند و میكروبهای موجود در آب آنها را می خورند و مجدداً مواد شیمیایی غیر آلی از جمله گاز كربنیك تولید می كنند.
این گاز كربنیكها به سرعت به سطح آب بر گردانده می شوند و در آنجا یا بوسیله فیتوپلانكتونها تجزیه می‌شوند ، یا آنكه از سطح آب خارج شده و به جو زمین صعود می كنند نكته مهم در چرخه كربن در روی زمین آن است كه كل موجودی كربن درون جو هر شش سال یكبار با كل موجودی كربن درون بخشهای بالایی آبهای اقیانوسها تعویض می شوند ، ماده آلی ناشی از سلولهای مرده فیتوپلانكتونها و مدفوع جانورانی كه به قعر اقیانوسها می روند اگر تا ۲۰۰ متری از سطح آب بوسیله میكروبها تجزیه نشوند بوسیله ازدیاد فشار و كاسته شدن از دما از این پس تجزیه نشده باقی می مانند و به همین صورت ته نشین می شوند .
در این میان بخش قابل ملاحظه ای از گاز كربنیك تجزیه نشده در ته اقیانوسها به دام می افتند محاسبات دانشمندان نشان می دهد كه میزان گاز كربنیكی كه هر ساله به این ترتیب به اعماق اقیانوسها فرستاده می‌شوند حدود هشت میلیارد تن مكعب است.
منبع:شبکه فیزیکی هوپا

[sajadhoosein]

بشقاب پرنده‌


ساختار فيزيكي و تكنولوژي پرواز بشقاب پرنده‌ها



1 - انسان و پرواز



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



تنها عاملي كه انسان را به فكر پرواز انداخته و او را شيفته و مجذوب آسمان و عاشق پرواز كرده است ، پرواز و بال زدن پرندگان ميباشد . انسانها بعد از كوشش فراوان در نهايت به دانش ايروديناميك دست يافته‌اند و بعد از الهام گرفتن از آناتومي ( كالبود شكافي ) پرندگان ، هواپيما طراحي نموده و آن را ساخته‌اند . ولي مشكل اساسي اينجاست كه اين دانش در اتمسفر سياره زمين ، آنهم تا ارتفاع محدودي كارآيي دارد و در فضاي خارج از اتمسفر زمين وضعيت به گونه‌اي ديگر است .





2 - UFO ها و پرواز

با دقت زياد به عكسهاي زير توجه نماييد !



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



اين ادعا خودخواهي بسيار بزرگي خواهد بود كه اگر ما انسانها خود را با شعورترين موجودات هستي بدانيم و خود را يكه تاز در عرصه علم و دانش محسوب كنيم ، براي اينكه موجودات بسيار با شعورتر از ما به تكنولوژي پرواز بسيار بالايي دست يافته‌اند ، تصوير فوق عكسهايي از بشقاب پرنده‌ها و سرنشينان مرده آنها ( UFO's ) به علت سقوط و تصادم با زمين و همچنين كهكشانهاي M104 , NGC4565 , NGC5866 را نشان ميدهد ، انديشه و فهم آنها در پرواز بسيار وسيع‌تر و جامع‌تر از انسانهاست . عاملي كه يوفوها را به فكر پرواز انداخته و آنها را شيفته فضا نموده است ، سرعتهاي سرسام آور و باور نكردني كهكشانها در حال دور شدن از يكديگر است ، يعني چيزي كه ما آن را انبساط شتاب دار كيهان و عامل آن را انرژي تاريك مي‌ناميم . در واقع آنها ساختارهاي فيزيكي كهكشانها را شناسايي و سپس آن را در مقياس كوچك كپي كرده‌اند و به وسيله اين اسباب‌هاي پرنده در كنترل خود ، ميتوانند به همه جاي كيهان سفر كنند .

تازه‌ترين رصدهاي انجام شده توسط تلسكوپ فضايي چاندراي اشعه ايكس ناسا از كهكشان پر جرم NGC 5746 ، هاله بسيار گرمي از گاز و غبار را آشكار كرد كه اطراف اين كهكشان را پوشانده و آن را احاطه كرده است . اين هاله گازي از هر قسمت اين كهكشان كه از لبه ديده مي شود 60000 سال نوري فاصله دارد . در اين كهكشان هيچ نشانه‌اي از فعاليت هاي شديد در نواحي هسته‌اي وجود ندارد و هيچگونه روند غير عادي شكل گيري ستارگان در آن مشاهده نمي شود تا بتوانيم داغي هاله را توجيه كنيم . با اين حساب اين "هاله داغ" در اثر خروج گاز از كهكشان بوجود نيامده است .



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



هاله‌هاي كاملا مشابهي همواره پيرامون بشقاب پرنده‌ها رويت ميشود ، البته زماني كه آنها وارد اتمسفر سياره زمين ميشوند .




ويدئو




انبساط عالم و انرژي تاريك چيست ؟

"/ چنين به نظر ميرسد كه يك نيروي بسيار عجيب ، اجزاي جهان را با سرعت فزاينده‌اي از يكديگر دور ميكند ، در حالي كه نيروي گرانش با اين نيرو مقابله كرده و از سرعت اين گسترش مي‌كاهد . "



آيا نيروي ضد گرانشي باعث انبساط عالم ميشود ؟

"/ به نظر ميرسد كه نيرويي در فضا نهفته است و همانند نوعي ضد گرانش عمل ميكند . اين نيرو باعث ميشود ، بجاي اينكه جهان متراكم شود و اجزاي آن به يكديگر نزديك شوند ، انبساط يابد . كيهان شناسان دريافته‌اند كه بسياري از كهكشانهاي دور دست با سرعتي بسيار بيشتر از آنچه كه محاسبات موجود پيش بيني كرده است ، از يكديگر دور ميشوند . در واقع نه تنها از سرعت انبساط جهان كاسته نمي‌شود ، بلكه اين سرعت لحظه به لحظه در حال افزايش است . به نظر ميرسد كه بعضي از انواع نيروهاي غير منتظره و غير قابل شناسايي در عالم وجود دارند كه باعث ميشوند كهكشانهاي موجود در فضا به طور مرتب از يكديگر فاصله گرفته و از هم دور شوند " و به علت عدم توانايي در شناخت اين نيروها ، نام كلي آن را انرژي تاريك گذارده‌اند . بسياري بر اين باورند كه انرژي تاريك همان نظريه ثابت كيهاني است .



تلاشهاي بيهوده براي توجيه انرژي تاريك :

"/ طبق فرضيه تازه‌اي مهمترين معماهاي فيزيك در دهه گذشته ، يعني جرم نوترينوها و آهنگ فزاينده انبساط جهان به ذرات زير اتمي به نام اكسلرون مربوط مي‌شود . شايد بتوان دو دستاورد بزرگ فيزيك در دهه گذشته را مربوط به كيهان شناسي دانست ، يكي اينكه نوترينوها ( ذرات زير اتمي بسيار كوچك ) جرم ناچيزي دارند كه البته هنوز اندازه گيري نشده است و ديگري اينكه سرعت انبساط عالم در حال حاضر در حال افزايش است . سه فيزيكدان در دانشگاه واشنگتن معتقدند كه اين دو كشف هر دو به گونه‌اي به ناشناخته‌ترين پديده كنوني در عالم ، يعني انرژي تاريك مرتبط است - ما هنوز به درستي آن را نمي‌شناسيم ، تنها مي دانيم عاملي است كه بر ضد گرانش ، سبب سرعت بخشيدن به انبساط عالم مي‌شود - آنها معتقدند همه چيز زير سر ذره زير اتمي ديگري است كه تاكنون مورد توجه قرار نگرفته است و آن را " اكسلرون (Acceleron) " ( شتابگر ) ناميده‌اند . انرژي تاريك در عالم اوليه چندان قابل توجه نبوده است اما در حال حاضر 70 درصد عالم را اشغال كرده است . شناخت انرژي تاريك به ما كمك مي كند تا بدانيم چرا در زمان دوري در آينده عالم آن چنان وسعت پيدا مي كند كه ديگر هيچ كهكشاني در آسمان شب ديده نشود و آيا اين انبساط تا ابد و بي نهايت ادامه خواهد داشت ؟

در نظريه جديد مطرح شده ، نوترينوها تحت تاثير نيروي جديدي كه از برهمكنش آنها با اَكسِلِرون ها ناشي مي شود قرار مي گيرند اين - نيرو سبب مي شود كه نوترينوها از هم فاصله بگيرند . درست مثل اينكه يك تكه كش را از دو طرف بكشيم ، هر چقدر بيشتر كشيده شود ، انرژي بيشتري را در خود ذخيره مي كند - در هر ثانيه تريليونها نوترينو در كوره هسته‌اي ستاره‌ها از جمله خورشيد ما ساخته مي شوند . آنها در همه جاي عالم جريان پيدا مي كنند و ميلياردها نوترينو از هر نوع ماده‌اي ، حتي بدن شما بدون هيچ برهمكنشي عبور مي كنند . نوترينوها بار الكتريكي ندارند و جرم آنها هم آن قدر ناچيز است كه هنوز اندازه گيري نشده است . آن نيلسون يكي از ارايه دهندگان نظريه جديد معتقد است كه برهمكنش ميان اكسلرونها و ذرات ديگر از اين هم ضعيف‌تر است ، براي همين اين ذرات تاكنون آشكار نشده‌اند . البته نيرويي كه اين ذرات بر نوترينوها وارد مي كنند ، آنها را تحت تاثير قرار مي دهد و به اين ترتيب بايد بتوان وجود چنين نيرويي را در آشكارسازهاي نوترينوي فعلي كه در نقاط مختلف كره زمين وجود دارد نشان داد . مدلهاي مختلفي براي انرژي تاريك ارايه شده است ، اما آزمودن آنها محدود به اندازه گيريهاي دقيق در تغيير سرعت انبساط عالم است . اين امر تنها با رصد اجرام بسيار دوردست امكان پذير است ، اما اندازه گيريهاي دقيق در چنين فاصله‌هايي بسيار مشكل است . به گفته نلسون اين تنها روشي است كه ما مي‌توانيم با به كارگيري آشكارسازهاي فعلي در كره زمين به نيرويي كه سبب افزايش انرژي تاريك در عالم مي شود پي ببريم . محققان معتقدند جرم نوترينو در عبور از محيطهاي مختلف ، تغيير مي كند ، همان طور كه عبور نور از هوا ، آب يا يك منشور متفاوت است . در نتيجه آشكارسازهاي مختلف بسته به اينكه در چه مكاني نصب شده‌اند ، نتايج متفاوتي به دست خواهد آورد . اما اگر بپذيريم كه نوترينوها نيز بخشي از انرژي تاريك هستند ، وجود نيروي جديدي مي تواند اين افت و خيزها را توضيح دهد . به عقيده نلسون اين برهمكنش ميان نوترينوها و اكسلرونها مي تواند تا ابد انرژي لازم براي انبساط عالم را تأمين كند . تا پيش از اين اخترشناسان به دنبال اطلاعاتي بودند كه سرانجام تعيين كنند آيا عالم ما تا ابد منبسط خواهد شد ، يا زماني دوباره در يك " رمبش بزرگ" منقبض شده و روي خودش بسته مي شود . اما حالا بايد به دنبال اين باشيم كه آيا سرعت انبساط عالم همچنان افزايش خواهد يافت يا در جايي ثابت خواهد ماند . براساس نظريه جديد ، هنگامي كه فاصله نوترينوها بسيار زياد شود ، جرم آنها نيز آن قدر افزايش پيدا مي كند كه ديگر انرژي تاريك بر آنها اثري نخواهد داشت ، در نتيجه شتاب انبساط عالم كم كم از بين مي رود . و از آن پس عالم همچنان به انبساط خود ادامه خواهد داد ، اما با سرعتي كه دائماً در حال كاهش است . "



بزرگترين ايراد نظريه انرژي تاريك اين است كه اگر انرژي تاريك در عالم وجود دارد ، پس چرا اين انبساط خارج از كهكشانها روي ميدهد و مربوط به درون كهكشانها نميشود . در واقع چنين به نظر ميرسد كه حجم كهكشانها ثابت مي ماند و چون انبساط عالم يك پديده برون كهكشاني است و مربوط به داخل كهكشان نمي شود ، هم نظريه ثابت جهاني و هم نظريه انرژي تاريك مردود به نظر ميرسند ، براي اينكه اين دو نظريه به صورت جهان شمول عنوان شده‌اند ولي در داخل كهكشانها اعتبار ندارند . فعلا بهتر است چنين فرض كنيم كه هر كهكشاني براي خود نيروي پيشرانه‌اي دارد كه ميتواند مستقل از كهكشانهاي ديگر به حركت شتاب دار خود در فضا ادامه دهد و حركت كهكشانها به يكديگر وابسته نيست ، براي اينكه سرعت كهكشانها متغير و بسيار متفاوت و گوناگون از يكديگر است و نمي توانند در حركت و شتاب به منبع و انرژي ثابت و واحدي وابسته باشند ، كه در صورت وابستگي تمامي كهكشانها به انرژي تاريك ، امروزه ميبايست شاهد اين مي بوديم كه سرعت تمامي كهكشانها مقدار ثابتي ميبود كه چنين نيست ، سرعت آنها بسيار متغير است ، هر مقدار كه به پيرامون كيهان نزديكتر ميشويم سرعت افزايش مي يابد . اينك چند نظريه در اين مورد ميتوان ارايه داد كه به آنها اشاره مي كنيم !




1- نظريه ابرها !

همانطور كه ميدانيم جرم حجمي آب خالص تقريبا 1000 كيلوگرم بر متر مكعب است كه در كل ميتواند وزن بسيار سنگيني را براي يك ابر به ارمغان بياورد . توده ابرهايي را كه ما در آسمان مشاهده مي كنيم ميتوانند آب يك درياچه را با خود حمل كنند ! اما چگونه ؟

با ارتفاع گرفتن بخار آب و ورود به مناطق زير صفر درجه ، ذرات ريز يخ پديدار ميشوند و چون آب مقطر تقريبا براي جريان الكتريسيته عايق است ، ذرات يخ به علت وزش باد و اصطكاكشان ، شديدا باردار ميشوند كه در اين وضعيت بارهاي الكتريكي ابرها به صورت زير است .



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



شكل سمت چپ ساختار يك برق گير را نشان ميدهد و عكس سمت راست تخليه الكتريكي يك ابر با زمين را نشان ميدهد . همانطور كه مشخص است يك ابر ميتواند دو نوع بار الكتريكي منفي و مثبت را داشته باشد و به همين دليل تخليه الكتريكي مابين دو ابر و يا مابين ابر و زمين صورت مي گيرد ! در حقيقت زمين براي ابرها در حكم بار مثبت است ، اما باردار شدن ابرها دو مزيت را براي آنها خواهد داشت !

1- ذرات يخ به همان حجم كوچك باقي مانده و با هم ادغام نميشوند براي اينكه نيروي دافعه الكتريكي مابين آنها وجود دارد و تنها زماني كه تخليه الكتريكي انجام گيرد در هم ادغام ميشوند و بارندگي شروع ميشود 2 - بار الكتريكي آنها ميتواند نيروي دافعه الكتريكي ايجاد كند كه بر گرانش سياره زمين غلبه كرده و در اتمسفر سياره زمين شناور شوند و بعد از تخليه الكتريكي اين نيروي دافعه از بين ميرود و ذرات ريز تحت تاثير نيروي گرانش به طرف سطح زمين سقوط كرده و بعد از ادغام با يكديگر ، قطرات آب را تشكيل ميدهند و چنين به نظر ميرسد كه تخليه الكتريكي مابين دو ابر براي بارندگي كافي نباشد و اين تخليه الكتريكي در نهايت ميبايست با زمين نيز صورت بگيرد . پس بهترين راه براي بارش مصنوعي يك ابر ، خنثي كردن بار الكتريكي آن است . از همين رو بشقاب پرنده‌ها ميتوانند با ايجاد يك بار الكتريكي بسيار قوي ، در اتمسفر سياره زمين شناور شده و به شرايط بي وزني برسند ( فضاي مشبك ، الكتروگراويتي و نيروهاي پيشران و اسپين در فضا ) اما نكته بسيار جالب اينجاست كه شكل هندسي آنها با شكل هندسي يك گردباد نيز ، كاملا همخواني دارد . به شكل زير توجه نماييد !



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



تصوير فوق عكس ماهواره‌اي گردباد كاترينا را نشان ميدهد ، اينك به ساختار فيزيكي اين گردباد مي پردازيم :

همانطور كه مشخص است اين گردباد از ديد ناظر ، زماني كه آن را از بالا مشاهده ميكند ، مخالف جهت دوران عقربه‌هاي ساعت در حال چرخش است پس ميتوانيم شكل زير را براي ميادين الكتريكي و مغناطيسي آن رسم كنيم .



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



چون جهت حركت بار الكتريكي منفي همواره مخالف جهت ميدان الكتريكي است ، پس در شكل فوق جهت ميدان الكتريكي موافق عقربه‌هاي ساعت خواهد شد و ميتوانيم طبق قانون دست راست قطبين مغناطيسي و جهت ميدان مغناطيسي را مشخص كنيم . اين ساختار فيزيكي ميتواند ميليونها تن آب را به صورت قطعات ريز يخ در اتمسفر سياره زمين معلق و با سرعتهاي بيش از صد كيلومتر در ساعت حمل كند .

حركت دوراني و چرخشي نيز در بشقاب پرنده‌ها شناسايي شده است و همچنين ميادين بسيار قوي الكترومغناطيسي پيرامون آنها آشكار گرديده است ، براي اينكه تمامي سيستمهاي الكتريكي و الكترونيكي هليكوپترها ، هواپيماها و جت هاي نظامي در مجاورت بشقاب پرنده‌ها مختل شده و حتي براي هميشه از كار مي افتند و احتمال سانحه هوايي بسيار زياد است . بعضي از آنها در شب تاريك بسيار نوراني ديده ميشوند و علت آن اين است كه ميدان الكتريكي بسيار قوي پيرامون آنها باعث تخليه الكتريكي در هوا شده و مسلما گازها در اين حالت يونيزه و از خود نور ساطع ميكنند يعني همان چيزي كه در لامپهاي طويل نئون و يا رعد و برق ديده ميشود . چنين گزارش شده است كه نزديك شدن آنها به نيروگاه‌ها و پستهاي فشار قوي و ضعيف برق ، باعث قطع جريان ميشود و همچنين نزديك شدن آنها به مراكز راديويي و مخابراتي ، باعث بوجود آمدن اختلالات و خرابي ميشود .



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



شكل فوق مسير حركت يك ستاره دنباله دار را نشان ميدهد . همانطور كه ميدانيم جنس ستاره دنباله دار از قطعات بزرگ يخ و غبار است كه در هنگام حركت متلاشي ، تكه تكه و خرد ميشود و چون اين ذرات به شدت باردار هستند از جانب ميدان الكترومغناطيسي خورشيد به طرف بيرون پرتاب و دفع ميشوند و نيروي گرانش خورشيد بر آنها بي تاثير جلو ميكند و تنها بر جرم هسته ستار دنباله دار تاثير گذار است . قطعات ابر نيز در اتمسفر زمين همين حالت را دارند . بشقاب پرند‌ه‌ها نيز ميتوانند از اين پديده فيزيكي استفاده كرده و از طرف ميادين گرانشي قوي همچون خورشيد فرار كرده و به راحتي از منظومه شمسي خارج شوند .



غبارهاي ماه :

نور خورشيد مي‌تواند خاك ماه را داراي بار الكتريكي كند ( دو توجيه جديد براي پديده فتوالكتريك ) . آنگاه اين گرد و غبار باردار شده به خاطر بار الكتريكيش از خودش دور مي‌شود . اين يك جور از خاك را آشكار مي‌كند كه به صورت يك مه تيره از دور نمايان مي‌شود و وقتي كه خورشيد غروب كرد به صورت تابش تيره رنگي نمايان مي‌شود . اين مورد اولين بار در دهه 1960 معلوم شد . اين جور فكر كردند كه قطعات بسيار ريز تا ارتفاع چند كيلومتري بالا ميرود و ذرات به محض اين كه باردار و يا خنثي مي‌شوند به صورت فواره در مي آيند .




2- نظريه گرانش منفي ( نيروي ضد گرانشي يا جاذبه متضاد )

همانطور كه قبلا توضيح داديم با بالا رفتن سرعت دوران الكترون ، پديده وارونگي ميدان الكتريكي براي آن روي ميدهد و بار الكتريكي آن مثبت خواهد شد و اصطلاحا به پوزيترون تبديل ميشود . همين وضعيت براي نيروي جاذبه و يا ميدان گرانشي پيش بيني ميشود ، ولي تا آنجا كه ما ميدانيم ميدان گرانشي تك قطبي است يعني مثل ميدان الكتريكي و مغناطيسي داراي دو قطب منفي و مثبت و يا N و S نيست . پس اگر وارونگي ميدان براي نيروي جاذبه و ميدان گرانشي بروز كند حاصل كار قطب منفي گرانشي يا نيروي جاذبه متضاد خواهد بود ، يعني نيرويي كه باعث راندن اجرام ميشود نه جذب آنها . اين پديده در بشقاب پرنده‌ها ديده شده است . آنها اجسام سبكتر از خود در پيرامونشان را به شدت رانده و از طرف خود پرتاب ميكنند و اين مسئله علي‌رغم اينكه ميتواند باعث پرتاب خود آنها از طرف ميدان گرانش سياره زمين با شتابي نزديك به 600 كيلومتر در مجذور ثانيه شود ( شتابي كه رادارهاي زميني ثبت كرده‌اند ) بلكه مانع تصادم خرده شهاب سنگها در فضا با آنها ميشود . تا محدوده‌اي كه رادارهاي زميني كارآيي دارند سرعت آنها 7000 كيلومتر در ثانيه محاسبه شده است . در واقع با پرتابه‌هايي كه ما ميشناسيم همانند گلوله ( مرمي ) نمي توان آنها را هدف قرار داد ، اگر پتانسيل بشقاب پرنده بيشتر باشد گلوله منحرف ميشود و اگر پتانسيل گلوله بيشتر باشد بشقاب پرنده منحرف ميشود و به هر حال تصادمي روي نمي دهد . سطح صيقلي و آينه‌اي آنها ميتواند تشعشعات قوي امواج الكترومغناطيسي مثل ليزر را منعكس كند هرچند كه لايه‌اي از كريستال كوارتز آنهم به قطر يك دهم تار مو سطح بشقاب پرنده‌ها را پوشانده است و اين لايه ميتواند مقدار بار الكتريكي سطح بشقاب پرنده را تشديد كرده و همچنين خاصيت آينه‌اي نيز به آن بدهد و از اكسداسيون سطح بشقاب پرنده در اتمسفر زمين پيشگيري كند ، روي هم رفته بشقاب پرنده‌ها قدرت مانور بسيار زيادي دارند ، براي اينكه آنها جلو يا عقب نداشته و ميتوانند در محيط كاملا كروي شكل تغيير مسير دهند آنهم با هر زاويه دلخواهي كه بخواهند .



اين وارونگي ميدان گرانشي چگونه روي ميدهد ؟

راه اول براي اين كار چرخاندن يك ديسك نسبتا سنگين مخصوص با سرعتي بسيار بالاست . البته لازم به ذكر است كه آلياژ اين ديسك بايد مخصوص اين كار باشد يعني اين آلياژ تحت تاثير نيروهايي بايد مقاومت كششي فوق‌العاده زيادي داشته باشد تا در اين سرعت دوراني بالا ترك بر ندارد كه در صورت متلاشي شدن ، تكه‌هاي جدا شده آن بسيار مشكل ساز است ، به هر كجا كه بخورند نيروي انهدامي خيلي زيادي خواهند داشت و به هيچ وجه امكان كنترل تكه‌هاي آن وجود ندارد ، آنها به علت سرعت زياد قدرت نفوذي و انهدامي شهاب سنگها را دارند ، در زمان سقوط بشقاب پرنده‌ها به هر دليل ، در بسياري از موارد صداي انفجار مهيبي شنيده ميشود كه علت آن برخورد شديد اين ديسك يا تكه‌هاي آن با زمين است آن هم در زماني كه خاصيت ضد گرانشي خود را از دست داده‌اند و اگر خاصيت ضد گرانشي داشته باشند به بيرون اتمسفر زمين پرتاب ميشوند . اين ديسكها ميبايست باردار بوده و درون محفظه‌اي مغناطيسي بدون اصطكاك و بدون تماس با هر چيزي و بدون بالانس ، دوران داشته باشند آنهم به صورت معلق در فضا . برسي‌هاي متالوژي در مورد آلياژهاي يافته شده از بقاياي بشقاب پرنده‌ها مويد اين موضوع است كه هيچ كشوري فعلا قادر به تهيه اين كريستالهاي فلزي نبوده و كشورهاي غربي و شرقي با كمال اطمينان از يكديگر خاطر جمع هستند و هيچ شك و ترديدي نسبت به يكديگر در مورد ساخت و بهره برداري از اين وسايل پرنده ندارند ، آنها در اين مورد كميته‌هاي مشترك نيز تشكيل داده‌اند ، تكنولوژي بشقاب پرنده‌ها فوق دانش بشري است كه محققين را سردرگم و حيران خود كرده است . عناصري در اين آلياژها يافت شده است كه در معادن سياره زمين وجود ندارد .


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


عكس فوق يك بشقاب پرنده سقوط كرده را نشان ميدهد ، محل چرخش و دوران ديسكها در زير بشقاب پرنده كاملا مشهود است . قطر اين ديسكها چيزي در اندازه 2 متر است .



بعضي از بشقاب پرنده‌هاي پيشرفته به جاي ديسك از دوران يك آلياژ كروي شكل يا كروي پخ شده ، آنهم در خارج از سفينه بهره ميجويند . به خاطر اينكه حجم كره تو پر مقاومت ايده‌عالي در مقابل دوران با سرعتهاي بسيار بالا دارد و در صورت بروز سانحه ، خسارتي به بشقاب پرنده وارد نمي‌شود ، در واقع نه تنها آنها توانايي كپي كردن كهكشانها را در مقياسهاي كوچك دارند ، بلكه قادرند ساختارهاي فيزيكي ذرات و اتمها را در مقياسهاي بزرگ تر كپي نمايند .



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


تصوير فوق كره فلزي خارج شده از بشقاب پرنده‌ها و محل استقرار آنها را نشان ميدهد .



يك سوال مهم در مورد نظريه فوق !

سرعت زاويه‌اي ذراتي همچون الكترون بسيار بسيار زياد است يعني رقمي تا اندازه فركانس اشعه گاما ! آيا ميتوان به اين سرعتهاي زاويه‌اي بالا دست يافت ؟

جواب سوال فوق ميتواند اينگونه باشد كه قطر ذرات اتمي خيلي كم بوده و درست است كه سرعت زاويه‌اي آنها فوق‌العاده زياد ميباشد ولي با اين قطر كم ، سرعت خطي نقطه‌اي فرضي در روي سطح آنها نسبتا كم خواهد بود و با افزايش قطر يك كره و يا يك ديسك ، ميتوان به اين سرعت خطي محيطي ، بوسيله سرعتهاي زاويه‌اي كمتري دست يافت . به طور مثال اگر قطر يك ديسك دو برابر شود مسلما محيط آن دو برابر خواهد شد و براي حفظ سرعت خطي نقطه‌اي فرضي در روي محيط آن ديسك ، ميتوان سرعت زاويه‌اي آن را به نصف كاهش داد . يعني ما براي وارونه كردن ميادين الكتريكي و گرانشي ميتوانيم با افزايش قطر ديسك يا كره ، سرعت زاويه‌اي را كم كنيم ، لذا چنين به نظر ميرسد كه از اجسام بزرگ و توخالي هم ميتوان استفاده بهينه نمود .



3- نظريه مغناطيس متضاد

همانطور كه قبلا توضيح داديم تنها فرق ماده با پاد ماده در اختلاف بار الكتريكي آنهاست به اين معني كه پاد پروتون بار منفي و پاد الكترون يا همان پوزيترون بار مثبت دارد ، در اين وضعيت هيدروژن و پاد هيدروژن يكديگر را در كنار هم تحمل نخواهند كرد و با يكديگر واكنش نشان داده و ذرات با هم ادغام ميشوند . اگر چنين باشد ماده و پاد ماده در عالم ميبايست مدتها پيش در هم ادغام و عالم منهدم مي شده است ، ولي تا به امروز اينچنين اتفاقي روي نداده ، علت آن چه ميتواند باشد ؟

زماني كه پاد ماده متراكم شده و اجرام سماوي و كهكشانها را تشكيل ميدهد مسلما ميادين الكتريكي و مغناطيسي نيز پديدار خواهند شد ، مغناطيسي كه توسط پاد ماده پديدار ميشود مغناطيس متضاد ناميده ميشود به اين معني كه اين مغناطيس متضاد به جاي اينكه آهن ماده را جذب كند ، آن را دفع مينمايد و در عوض آهن پاد ماده را جذب خواهد كرد و به اين دليل توده‌هاي ماده و پاد ماده در عالم همديگر را دفع و تصادمي مابين آنها پديدار نمي شود

[sajadhoosein]

متريك گرانشي سياه چاله


محاسبه متريك گرانشي سياه چاله ( جرم نوتروني )

نسبيت عام و سياه چاله ها :
يكي از نخستين حل‌هاي معادله ميدان انيشتين را فيزيكدان منجمي به نام كارل شوارتس شيلد به دست آورد . شوارتس شيلد متريك اطراف يك كره ، مثلا اطراف يك ستاره را بدست آورد . اين متريك كه امروزه متريك شوارتس شيلد نام دارد ، خاصيت بسيار عجيبي دارد ، اگر شعاع ستاره از حدي كوچكتر شود ، ديگر حتي نور هم نميتواند از آن بگريزد . در اين حالت ستاره به شيء عجيبي تبديل مي‌شود كه سياه چاله نام دارد . درك فيزيك سياه چاله ها يكي از چالش‌هايي است كه فيزيكدانان بيش از نيم قرن است با آن دست و پنجه نرم مي‌كنند . امروزه تقريبا اكثر فيزيكدانان فعال اعتقاد دارند كه در دنيا ، از جمله در مركز كهكشان راه شيري سياه چاله وجود دارد .

تاريخچه سياه چاله ها :

پس از آنكه مكانيك نيوتني تحت عنوان مكانيك آسماني در شناخت جهان مورد استفاده قرار گرفت ، يكي از موارد مورد توجه سياه چاله ها بود . نخستين بار در سال 1784 جان ميشل طي يك مقاله سرعت فرار را با اطلاعات آن روز محاسبه كرد و اظهار داشت كه اگر گرانش چنان قوي باشد كه سرعت فرار در آنجا بيش از سرعت نور باشد ؛ نور نميتواند از آنجا بگريزد . البته در آن زمان به طور تقريبي سرعت نور را مي‌دانستند ولي حد سرعت ، سرعت نور نبود . زيرا در مكانيك نيوتني سرعت نامتناهي قابل قبول بود . در سال 1796 لاپلاس همان نظريه جان ميشل را دوباره مطرح كرد . در اواخر قرن نوزدهم سرعت نور كاملا معلوم و اندازه گيري شده بود . در سال 1915 انيشتين نظريه نسبيت عام را مطرح كرد و نشان داد كه گرانش روي نور اثر دارد . چند ماه بعد كارل شوارتس شيلد با حل معادله ميدان انيشتين براي يك جرم نقطه‌اي ، اظهار داشت كه از ديدگاه نظري ، سياه چاله ها وجود دارند . شعاعي كه نور نمي‌تواند از آنجا خارج شود به نام شعاع شوارتس شيلد شناخته ميشود . چند ماه بعد از شوارتس شيلد ، يكي از دانشجويان لورنتس به نام ژوهانس دروست ، به همان نتايج شوارتس شيلد رسيد .

در 1920 چاندرازخار كه از شاگردان ادينگتون بود ، نشان داد كه اگر سرعت فرار بخواهد بيش از سرعت نور باشد ، جرم جسم بايد حداقل 1.44 برابر جرم خورشيد باشد . اين عدد امروزه به عنوان حد چاندرازخار شناخته مي‌شود . ادينگتون با دست آورد وي مخالف كرد و آن را نادرست خواند . در 1939 اپنهايمر به اتفاق شاگرد خود اسنايدر پيش بيني كردند كه يك ستاره پر جرم در اثر گرانش فرو مي‌ريزد و به سياه چاله تبديل مي‌شود . هم زمان با آغاز جنگ جهاني دوم ، مسئله سياه چاله ها به فراموشي سپرده شد . در دهه 1960 دوباره نظريه سياه چاله ها و راه حل شوارتس شيلد و فروپاشي گرانشي مورد توجه فيزيكدانان قرار گرفت .

شعاع شوارتس شيلد :
شعاع شوارتس شيلد را ميتوان با استفاده از رابطه سرعت فرار بدست آورد . توضيحات كاملي در مورد سرعت فرار در مبحث نظريه انفجار بزرگ محال است ارايه شده و روابط آن از قرار زير است :

اگر انرژي پتانسيل گرانشي يك دستگاه شامل دو جسم در فاصله بي نهايت را برابر صفر در نظر بگيريم به راحتي مي توان اثبات كرد كه :



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




كه در اين رابطه U انرژي پتانسيل ، M جرم زمين ، m جرم گلوله ، G ثابت جهاني گرانش و r فاصله مركز زمين تا مركز گلوله است . با توجه به مطالب گفته شده در بالا مي توان گفت كه :



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








براي آنكه نور نتواند از سطح يك جسم بگريزد ، بايد در رابطه فوق سرعت فرار در آنجا برابر سرعت نور شود . چنين جسمي كه مانع فرار نور ميشود ، قابل رويت نيست و آن را سياه چاله مي‌نامند . شوارتس شيلد با استفاده از نسبيت عام ، شعاع يك سياه چاله را محاسبه كرد و به صورت زير ارايه داد :



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



كه در آن r شعاع شوارتس شيلد و c سرعت نور ميباشد . سياه چاله ها مثل گرداب عمل مي‌كنند . هر جرم يا انرژي كه به يك سياه چاله نزديك شود ، در داخل فاصله معيني كه افق رويداد آن خوانده مي‌شود ، به طور مقاومت ناپذيري به درون سياه چاله كشيده ميشود . سياه چاله ماده را به سمت خود مي‌كشد و منقبض مي‌كند ، تا آنكه ماده به كلي تجزيه و جز پيكره سياه چاله شود .

نوري كه از اطراف يك سياه چاله عبور مي‌كند ، اگر به افق رويداد نرسد ، روي مسيري منحني شكل از كنار آن مي‌گذرد . اگر به افق رويداد برسد ، در سياه چاله سقوط مي‌كند و سياه چاله را سياه و بنابراين نامريي مي‌كند .





موج يا امواج گرانشي :

گرانش يكي از چهار نيروي اساسي طبيعت فرض ميشود كه ماهيت عمل آن نظير ساير نيروهاست ، با اين تفاوت كه بسيار ضعيف تر از آنهاست . نخستين نيرويي كه به طور جدي مورد توجه قرار گرفت گرانش است . طبق قانون جهاني گرانش كه نيوتن كاشف آن است ، هرگاه دو جسم در فاصله‌اي از يكديگر قرار گيرند ، نيرويي بر هم وارد مي‌كنند كه با حاصل ضرب جرم دو جسم متناسب و با مجذور فاصله نسبت عكس دارد . اين نيرو خاصيت ذاتي ماده است و تجربه نشان داده مستقل از خواص فيزيكي ، شيميايي و محيطي همواره اعمال مي‌گردد . برد اين نيرو بينهايت است . بسياري از فيزيكدانان از جمله فارادي و پلانك اعتقاد داشتند كه نيروهاي گرانشي و الكترومغناطيسي تشابه بسيار زيادي به يكديگر دارند و احتمالاً رابطه مشابهي نظير آنچه كه بين نيروهاي الكتريكي و مغناطيسي وجود دارد ، بين گرانش و نيروي الكترومغناطيسي نيز وجود دارد . آلبرت انيشتين نيز تلاش بسيار كرد كه اين دو نيرو را در يك نيروي اوليه خلاصه كند ، اما موفق نشد . البته در زمان انيشتين نيروهاي مهم و مطرح همين دو نيروي گرانشي و الكترومغناطيسي بود .

نظريه نسبيت عام كه گرانش را به منزله انحناي فضا - زمان چهار بعدي مطرح مي كند ، انواعي از پديده‌هاي غير عادي را پيش بيني مي كند . بنابر نسبيت عام هر جسمي كه جرم داشته باشد موجب مي‌گردد كه فضاي اطراف آن خميده شود . هر زمان كه اين جسم حركت كند ، اين انحنا با صورت بندي جديد ماده ، متناسب مي گردد . اين تنظيم فضا - زمان با وضعيت متغير مكاني ماده موجب مي شود كه امواج گرانشي با سرعت نور در فضا منتشر شود . در نتيجه هر جسم متحركي از خود تشعشعات گرانشي منتشر مي كند .

امواج گرانشي نسبت به ساير نيروها فوق‌العاده ضعيف است . براي مشاهده ضعيف بودن امواج گرانشي نسبت به امواج الكترومغناطيسي كافيست قانون گرانش و قانون كولن را براي دو الكترون بكار بريد . خواهيد ديد كه امواج الكترومغناطيسي تقريباً ده بتوان چهل مرتبه از امواج گرانشي قوي تر است .

وقتي امواج الكترومغناطيسي به ماده برخورد مي كنند ، فقط ذرات باردار را تكان مي دهند . ولي امواج گرانشي موجب ميشوند كه تمام ذرات ماده تحت تاثير قرار گيرند . همچنين به دليل آنكه امواج الكترومغناطيسي بسيار قوي تر از امواج گرانشي است ( تقريباً ده بتوان چهل بار ) هنگام عبور امواج به همين نسبت نيز ذراتي كه در مسير آنها هستند تحت تاثير قرار مي گيرند .

در دهه 1960 ژوزف وبر از دانشگاه مريلند ترتيبي داد تا امواج گرانشي را آشكار سازد . آنتني كه وبر براي آشكار ساختن امواج گرانشي ساخت استوانه‌اي آلومينيمي بود به قطر 60 سانتيمتر و طول 1.5 متر كه وزن آن بيش از يك تن بود . اين استوانه توسط سيمي كه در وسط آن به دور استوانه پيچيده شده بود در يك محفظه خلا به طور معلق قرار داشت . همچنين اين محفظه به وسيله سيستمي از كمك فنرها از جهان خارج جدا شده بود . وقتي يك موج گرانشي از درون استوانه عبور ميكرد فشارهايي به وجود مي آورد . وبر براي آشكار كردن نوسانات حاصل ، تعدادي كريستال پيزوالكتريك بر روي سطح استوانه نصب كرد . اين كريستالها نوسانات را به جريان‌هاي الكتريكي ضعيفي مبدل مي كنند . سپس اين جريان‌ها تقويت و ثبت مي شوند . يك چنين استوانه آلومينيمي به دليل وجود تاثيرات گرمايي همواره در حال نوسان خواهد بود . براي غلبه بر اين مشكل صافيهايي الكترونيكي در سيستم نصب شده تا تمام نوسانات را به استثناي بزرگترين آنها حذف كند . علاوه بر اين وبر دو عدد از اين آنتن‌ها را يكي در دانشگاه مريلند در نزديكي واشنگتن و ديگري را در آزمايشگاه ملي ارگون خارج از شيكاگو نصب كرد . اين دو آنتن بوسيله خطوط تلفن به نحوي به هم وصل بودند كه نوسانات بزرگ آني كه در هر دو ايستگاه رخ مي داد ، به سرعت ثبت مي كردند . در سال 1969 وبر با اعلام اين خبر كه امواج گرانشي را به طور موفقيت آميزي آشكار كرده فيزيكدانان را متحير كرد . هر روزه حداقل يك نوسان بزرگ ثبت مي شد و نشان مي داد كه يك موج گرانشي به زمين برخورد مي كند . با اين وجود بسياري از دانشمندان نسبت به درستي نتايج آزمايش وبر مشكوك هستند . هرچند كه هيچ كس نتوانسته نشان دهد كه كدام قسمت از نتايج آزمايش وبر نادرست است .

نحوه عملكرد امواج گرانشي بر ذرات باردار و بدون بار چنين بنظر ميرسد : زمانيكه يك موج گرانشي از يك جسم عبور ميكند ، ممكن است جهت نوسان ذرات عمود بر جهت انتشار موج گرانشي باشد ، ولي در اين حالت ذرات نسبت به يكديگر حركت نسبي دارند و ذرات بطور يكسان و يكپارچه و باهم ارتعاش نمي كنند . بطور مثال اگر امواج گرانشي از يك لوله استوانه‌اي عبور كنند و ما سطح مقطع دايره‌اي آنرا ناظر باشيم ، مشاهده خواهيم كرد كه ذرات سمت چپ و راست از مركز دايره دور ميشوند و در همان لحظه ذرات بالا و پائين به مركز دايره نزديك ميشوند و لحظه‌اي بعد ، اين وضعيت بر عكس ميشود . نمونه كيهاني اين تحولات گرانشي ، لحظه انفجار ستارگان بسيار عظيم است كه جرمشان هزاران مرتبه از خورشيد ما بزرگتر است و امواج گرانشي حاصل از انفجار ، بهنگام عبور از منظومه شمسي ، موجب نوسان ماه و زمين به عقب و جلو ميشوند .





اشكالات امواج گرانشي در نسبيت عام :







"‌ اخترشناسان به تازگي از پيشرفت‌هاي رصدي و نظري درباره فاجعه بارترين واقعه در عالم ، پس از مهبانگ ، خبر دادند يعني :

ادغام سياهچاله هاي ابر پر جرم . اين برخوردهاي عظيم بايد در مدت كوتاهي ، 23^10 برابر خورشيد انرژي آزاد كنند ، كه همه اين انرژي به شكل امواج نامريي گرانشي است ؛ امواجي در انحناي فضا ـ زمان كه در نسبيت عام انيشتين هم پيش بيني شده ، اما هنوز بطور قطع شناخته نشده‌اند .

اخترشناسان سالهاست كه ميدانند ابر سياهچاله ها ، با جرمي معادل چند ميليون تا چند ميليارد برابر جرم خورشيد ، در مركز كهكشانهاي بزرگ مخفي شده‌اند . اين هيولاها به تحول كهكشانها نظم مي بخشند . وقتي دو كهكشان با هم ادغام مي شوند ، سياهچاله هاي ابر پر جرم بايد در عرض چند صد ميليون سال در مداري به گرد هم قفل شوند .

اين جفت چرخان به دور هم ، ستاره هاي نزديك را پراكنده مي كنند . به اين فرآيند كه آنها را نزديكتر به هم مي كشاند ، اصطكاك ديناميكي مي گويند . اگر اين دو به فاصله يك هزارم سال نوري از هم برسند آنچنان با حركت خود ساختار فضا ـ زمان را در هم مي پيچند كه با گسيل امواج گرانشي و از دست رفتن انرژي ، مطابق اصل بقاي تكانه انرژي ، امواج گرانشي قدرتمندي را ساطع مي كنند . مدارهايشان جمع تر مي شود و سرانجام آنقدر به دور هم مي گردند تا تبديل به يك سياهچاله شوند . اما چنين رخدادي چقدر معمول است ؟

اخترشناسان ، براي يافتن پاسخ اين پرسش ، بايد سياهچاله هاي دوتايي با جدايي كم را پيدا كنند . اخترشناسان دانشگاه نيومكزيكو در گزارش اخير خود خبر كشف احتمالي به هم چسبيده ترين جفت سياهچاله ها را اعلام كردند . اين دو سياهچاله ، دو منبع راديويي درخشان در نزديكي مركز كهكشان 0402+379 در صورت فلكي برساوش اند .

اخترشناسان با استفاده از آرايه با خط مبناي بسيار بلند (VLBA) ـ شبكه‌اي از 10 تلسكوپ راديويي كه در خطي به طول 8000 كيلومتر از هاوايي تا شرقي ترين جزاير دريايي كارايب گسترده‌اند ، جدايي زاويه‌اي اين زوج را فقط 6.9 ميلي ثانيه قوس بدست آوردند ، كه با توجه به فاصله 750 ميليون سال نوري اين جفت از ما ، فاصله آن دو از هم 24 سال نوري به دست مي‌آيد . اين عدد 100 بار كمتر از جدايي بين جفت سياهچاله هايي است كه پيش از اين كشف شده بود .

طيفهايي با تفكيك كم كه به كمك تلسكوپ هابي ـ ابرلي در تگزاس گرفته شده است كه گردش آنها به دور هم را نشان مي دهد و جرم مجموعشان را دست كم 150 ميليون برابر جرم خورشيد به دست مي دهد . احتمالا ً دوره گردش آنها به دور هم 150 هزار سال طول مي كشد تا آن دو در هم ادغام شوند .

ممكن است جدايي بين دو سياهچاله بيشتر از اين باشد ، اگر يكي از آنها بسيار جلوتر از ديگري ، نسبت به زمين باشد و از ديد ما كنار هم بنظر برسند ؛ كه البته احتمالش بسيار كم است . براساس بررسي هاي نظري وقتي كهكشانها ادغام مي شوند ، اصطكاك ديناميكي به سرعت دو سياهچاله را به هم نزديك مي كند تا فاصله شان به 30 سال نوري برسد . سپس مهاجرت بسوي هم كند مي شود ، پيش از اين كه برهمكنش با گاز ، دسته‌اي ستاره ، يا سياهچاله سومي سبب ادغام دو ابرسياهچاله شود .

فيزيكدانان همچنين مايل اند ردپاي امواج گرانشي را در انحناي فضا ـ زمان شناسايي كنند ؛ آثاري كه حاصل ادغام سياهچاله هاي غول پيكرند . مطابق نسبيت عام انيشتين انحناي فضا در اطراف جرم شكل مي گيرد و جرم زياد و بي اندازه چگال سياهچاله انحناي فوق‌العاده‌اي را در فضا ـ زمان ايجاد مي كند و با حركت دو سياهچاله به دور هم خميدگي فضا ـ زمان نيز جابجا مي شود و موجي از انحناي فضا ـ زمان را منتشر مي كند كه موج گرانشي نام دارد . اخترشناسان مركز پرواز هاي فضايي گادرد ناسا در گزارشي اعلام كردند كه شبيه سازي هاي سه بعدي ابر رايانه ها نشان مي دهد در جريان فرايند ادغام ، امواج به سوي بيرون حركت مي كنند . آنها معادلات انيشتين را به زبان رايانه ترجمه كردند . شبيه سازي مشخص كرد كه اگر سياهچاله هاي ابر پر جرم در هر كهكشان در فاصله چند ميليارد سال نوري از زمين با هم ادغام شوند ، آشكارسازهاي امواج گرانشي بايد به دنبال چه نشانه‌هايي بگردند . چندين شبيه سازي انجام شده و حالا دانشمندان مطمئن اند كه شبيه سازي‌ها بيشترين شباهت را با واقعيت دارند . آنها دريافتند كه 4 درصد جرم سياهچاله ها به امواج گرانشي تبديل مي شود . بسامد و شدت امواج با نزديكتر شدن سياهچاله ها به هم افزايش مي يابد .

هر موجود ميكروسكوپي در فاصله چند واحد نجومي از اين رخداد به سبب امواج گرانشي تكه تكه خواهد شد . اما زماني كه اين امواج ميليون‌ها يا ميليارد‌ها سال نوري سفر كنند و به زمين برسند ، اثر كشيده شدن يا فشرده شدن حاصل از عبور موج گرانشي بر موجودات زمين بسيار كمتر از اندازه هسته يك اتم است . به سبب بسامد كم و ضعيف بودن اين امواج ، دانشمندان براي آشكار ساختن آنها به آرايه‌اي از فضاپيماها نياز دارند . ناسا و اسا در حال تدارك اين ماموريت اند ؛ آنتن فضايي تداخل سنجي ليزري (ليزا) . البته ليزا هم يكي از ماموريتهاي ناسا در فهرست ابهام است زيرا كاهش بودجه ناسا بسياري از ماموريتهاي آينده را لغو كرده است .



منبع : مجله نجوم 160 ــ شماره دهم تيرماه 1385









" آشكار سازهايي كه امروزه براي جستجوي امواج گرانشي به كار مي روند ، گرچه تلسكوپ امواج گرانشي نيز نام دارند اما در عمل هيچ شباهتي به تلسكوپ نوري ندارند .
اساس كار اين آشكار سازها ، پديده‌اي به نام تداخل سنج است . در اين روش دو باريكه هم فاز نور در دو مسير عمود بر هم حركت مي كنند ، در انتهاي مسيرها بازتابنده‌اي قرار دارد كه نور را به مبداء باز مي تاباند .
دو باريكه نور وارد يك تلسكوپ مي شوند و يك طرح تداخلي مي سازند . در آنجا ميتوان فهميد كه در طول مسير آيا اتفاقي براي يكي از پرتوها روي داده است يا خير ؟
اگر پديده‌اي باعث تغيير يكي از باريكه‌ها شود آنگاه دو پرتو با هم اختلاف فاز پيدا مي كنند و وقتي با يكديگر تركيب شوند طرح تداخلي آنها تغيير خواهد كرد و ديگر همان شكل قبلي را نخواهد داشت . با مشاهده اين تغيير مي توان فهميد كه چه اتفاقي افتاده است . اگر اين پديده موج گرانشي باشد ، موج گرانشي در راستاي عمود بر انتشار خود ، فضا - زمان را دچار تغيير خواهد كرد .
به عبارتي مسير نور در اثر عبور موج گرانشي تغيير مي كند . فرض كنيم در راستاي يكي از بازوها عبور مي كند ، طبق خاصيت موج گرانشي ، طول بازو براي مسير نور تغيير مي كند . درست مثل وقتي كه نور در هوا وارد آب يا شيشه مي شود و سرعت آن تغيير مي كند . بنابراين نور در مدت زمان متفاوتي اين مسير را طي مي كند و به همين دليل نسبت به حالات قبل اختلاف فاز پيدا مي كند . اختلاف فاز اين پرتو موجب مي شود كه ديگر پرتوها يكديگر را خنثي نكنند و در نتيجه يك جرقه را لحظه‌اي با شكل خاص مشاهده مي كنيم . پس مشاهده يك درخش نمايانگر عبور موج گرانشي است اما ممكن است عوامل ديگري مثل زمين لرزه باعث ايجاد چنين تغييراتي شود . به همين خاطر در مجاورت يكي از آشكارسازها ، آشكارساز كوچكتري با همين خصوصيات ولي با طول بازوي 2 كيلومتر ساخته مي شود . اگر موج گرانشي عبور كند ، اثر آن بر آشكارساز كوچك ، نصف آشكارساز بزرگ است . از جمله آشكار سازهاي روي زمين آشكار ساز ليگو است .
ليگو با وجود آنكه در حال حاضر بزرگترين آشكار ساز امواج گرانشي روي زمين است ولي مشكلات و محدوديت‌هاي بزرگ نيز دارد كه مهمترين آنها حساسيت نسبتاً پايين به امواج گرانشي است . ليگو مي تواند منظومه دوتايي ستاره‌هاي نوتروني را تنها در چند صدم ثانيه‌اي كه اين دو با هم برخورد مي كنند آشكار كند . در چنين لحظه‌اي امواج گرانشي در حوالي منظومه بسيار قوي است .
يك راه ديگر براي آگاهي از امواج گرانشي و آنچه در پيرامون ما در فضا اتفاق مي افتد شبيه سازي رايانه‌اي است . در اين كار وضعيت فيزيكي خاصي را در نظر مي گيرند و با كمك معادلات توصيف كننده آن وضعيت ، رفتار بعدي آن را شبيه سازي مي كنند ، هر چند كه معادلات رياضي بسيار پيچيده‌اي دارند . بررسي امواج اجرام مختلف به ما كمك مي كند تا اطلاعات بيشتري در مورد ساختار آنها كسب كنيم . با مشاهده انفجار يك ابر نو اختر مي توان سرعت امواج الكترومغناطيس و سرعت موج گرانشي را مقايسه كرد . دريافت موج گرانشي از يك ستاره نوتروني مي تواند اطلاعات دقيق تري در مورد شعاع و جرم آنها به ما دهد .
طرحي به نام ليزا Lisa در دست است كه از سه ماهواره تشكيل شده در فضا به شكل يك مثلث متساوي‌الاضلاع با طول هر ضلع 5 كيلومتر قرار دارد . ماهواره‌هاي ليزا در فاصله 50 ميليون كيلومتري زمين به دور خورشيد قرار خواهند گرفت . يكي از ماهواره‌ها ، هم به صورت منبع تابنده ليزر و هم به صورت دريافت كننده پرتوهاي بازتابنده عمل مي كند و دو ماهواره ديگر در نقش بازتابنده ( از قطعات مكعبي شكل ساخته شده است ) استفاده مي كنند كه آزادانه در فضاي درون ماهواره حركت مي كند ................






2- اگر سرعت امواج گرانشي برابر سرعت نور باشد ؛ اين امواج نمي‌توانند از افق رويداد يا شعاع شوارتس شيلد اجرام نوتروني فرار و به طرف پيرامون منتشر و حتي آشكار شوند ، براي اينكه طبق نظريات جديد ، ميدان گرانش هر جسمي تشكيل شده است از امواج گرانشي خود آن جسم كه مربوط به ذرات زير كوانتومي فرضي به نام گراويتون ميشود و علت آن اين است كه اتم‌ها ساكن نبوده بلكه با نوسانات زيادي در حال جنبش هستند كه مسلما امواج گرانشي توليد خواهند كرد ، يعني چيزي شبيه امواج الكترومغناطيسي پيرامون اجسام باردار يا مواد باريوني كه مربوط به ذراتي به نام فوتون ميشود . در صورت درست بودن نظريات فعلي هيچ ميدان گرانشي نمي‌تواند پيرامون سياهچاله ها پديدار شود و اين در حالي است كه ميدان گرانش قوي پيرامون اجرام نوتروني شناسايي شده است . و بايد گفت كه اين امواج گرانشي در برهمكنش سياهچاله ها با يكديگر در يك سيستم ( منظومه ) دوتايي شناسايي و رديابي شده و جالب است كه اين پديده شناخته شده يكي از شواهد اثبات نظريه نسبيت تلقي ميشود . اگر طبق نظريات مكانيك كوانتومي ذره زير كوانتومي وجود داشته باشد و آن حامل نيروي گرانش باشد ، سرعت اين ذرات ميبايست به مراتب بيشتر از سرعت نور يا فوتونها باشد تا بتوانند خارج از افق روي داد يك سياه چاله گسترش و انتشار يابند .



امروزه سرنخ‌هايي از اين سرعت‌هاي بسيار بالا بدست آمده است :



" سرعت نور شكسته شد

محققان دانشگاهي در سوئيس سيگنالي را رديابي كردند كه سرعتي بالاتر از سرعت نور دارد . به گزارش خبرگزاري مهر ، محققان دانشگاه ژنو در سوئيس موفق به كشف سيگنالي شدند كه سرعت حركت آن از سرعت نور بيشتر است . در دنياي خارق‌العاده كوانتوم و مكانيك كوانتومي ، پديده‌اي به نام درگيري ذرات با يكديگر وجود دارد به اين معني كه اگر دو ذره كه به شدت با هم در ارتباطند را از يكديگر جدا كرده و در فاصله طولاني از هم نگه داريم ، علي رغم فاصله‌اي كه بين آنها وجود دارد ، در صورت بروز تغيير در يكي از ذره‌ها ديگري نيز دچار تغيير خواهد شد . اين پديده توسط دكتر دانيل سالارت و همكارانش در دانشگاه ژنو مورد بررسي قرار گرفت . وي دو فوتون نور مرتبط و درگير به هم را در آزمايشگاه به فاصله 18 كيلومتر از يكديگر دور كرد و با بررسي خصوصيات هر يك از آنها دريافت كه با تغيير در هر كدام ديگري نيز متحول مي شود . وي اين آزمايش را بر روي جفتهاي زيادي از فوتونها انجام داد كه نتايج به دست آمده مشابه نتيجه اوليه بود . با مشاهده اين نتايج محققان به اين نتيجه رسيدند كه بين اين دو ذره سيگنالي در حال حركت است كه خصوصيات يكي را به ديگري منتقل مي كند . بر اساس گزارش NewScientist، محققان بر اين باورند كه اين سيگنال بايد سرعتي 10000 بار بيشتر از سرعت نور داشته باشد تا بتواند خصوصيت يك فوتون را به ديگري منتقل كند . K انرژي جنبشي و Vesc سرعت فرار گلوله ميباشد . 1- همچنانكه مي دانيم در نسبيت عام ، گرانش اثر هندسي ماده بر فضاي اطرافش ميباشد و آنرا انحناي فضا - زمان مي نامند كه كميتي پيوسته است . با حركت جسم ميزان انحناي فضا - زمان نيز تغيير مي كند . اگر فرض كنيم كه امواج گرانشي نيز كميتي پيوسته است آنگاه با مكانيك كوانتوم ناسازگار خواهد بود . يعني از چهار نيروي اساسي سه تاي آنها كوانتومي و يكي پيوسته است . اگر فرض كنيم كه امواج گرانشي نيز كوانتومي است كه در اين صورت فضا - زمان با امواج گرانشي كه نسبيت خود باني است ناسازگار خواهد بود .
برای مشاهده محتوا ، لطفا وارد شوید یا ثبت نام کنید "
برای مشاهده محتوا ، لطفا وارد شوید یا ثبت نام کنید "

[sajadhoosein]

سونامي چگونه به وجود مي‌آيد؟


كلمه سونامي (tsunami) از كلمات ژاپني tsu (بندر) و nami (امواج) تشكيل شده است. سونامي موج يا رشته‌اي از امواج است كه در اقيانوس به دنبال زلزله هاي دريايي بوجود مي‌آيد.
اين امواج ممكن است صدها كيلومتر پهنا داشته باشد و هنگام رسيدن به ساحل به ارتفاع آن به 10.5 برسد.اين "ديوارهاي آب" با سرعتي تندتر از يك هواپيماي جت پهنه اقيانوس را مي‌پبمايند،به ساحل كوبيده مي‌شوند و تخريب وسيعي را باعث مي‌شوند.
براي درك سونامي بايد ساختمان موج را شناخت. امواج معمولي ما در كنار ساحل دريا يا در حوضچه‌هاي آب مي‌بينيم، از يك ستيغ(بالاترين نقطه موج) (crest)و يك ناوه (پايين‌‌ترين نقطه موج)(trough)تشكيل مي‌شوند.
امواج را به دو طريق اندازه مي‌گيرند:
*ارتفاع موج (wave heigth):فاصله بين ستيغ و ناوه.
*طول موج(wave length): فاصله افقي بين ستيغ دو موج متوالي.
بسامد يا فركانس امواج بر حسب زماني كف طول مي‌كشد تا دو موج متوالي از يك نقطه بگذرند – كه به آن دوره موج مي‌گويند- اندازه‌گيري مي‌شود.
هم سونامي‌ها و هم امواج معمولي داراي اين بخش‌ها هستند و به طريق مشابهي اندازه‌گيري مي‌شوند. اما تفاوت‌هاي زيادي ميان آن دو از لحاظ اندازه، سرعت، و منشا وجود دارد:


خصوصيت موج
موج ناشي از باد
موج سونامي

سرعت موج 8 تا 100 كيلومتر در ساعت 800 تا 1000 كيلومتر در ساعت
دوره موج 5 تا 20 ثانيه 10 دقيقه تا 2 ساعت
طول موج 100 تا 200 متر 100 تا 200 كيلومتر




امواج در اقيانوس‌ها به علل مختلفي مانند فعاليت‌هاي زيرآبي، فشار جوي، و كشش جاذبه رخ مي‌دهند، اما شايع‌ترين علت آنها باد است.
باد منبع انرژي موج حاصل است و اندازه سرعت باد به قدرت باد وابسته است. نكته مهمي كه بايد به خاطر داشت اين است كه امواج نشان‌دهنده حركت آب نيستند، بلكه حركت انرژي از طريق آب را نشان مي‌دهند.

تولد سونامي


شايع‌ترين علت سونامي‌ها زلزله‌هاي زيردريايي هستند. براي اينك بدانيم اين زلزله‌ها گونه رخ مي‌دهند، بايد "تكتونيك صفحه‌اي" را بشناسيم.
نظريه تكتونيك صفحه‌اي بين مي كند كه ليتوسفر يا بخش فوقاني كره زمين از چندين صفحه عظيم تشكيل شده است. اين صفحات قاره‌ها و كف درياها را مي‌سازند.
اين صفحات بر روي يك لايه زيرين چسبناك نيمه‌جامد به نام آستنوسفر قرار دارند. يك پاي سيب بريده‌شده را در نظر بگيريد، قشر بيروني كيك ليتوسفر و بخش داخلي داغ پركننده آن آستنوسفر است.
اين صفحات مدواما روي كره زمين با سرعتي در حد 2.5 تا 5 سانتي‌متر در سال در حال حركتند.
اين حركت بيش از همه در طول خطوط گسل( خط برش كيك را در نظر بگيريد) رخ مي‌دهد. حركت اين صفحات باعث بروز زلزله‌ها و آتش‌فشان‌ها مي‌شود كه در كف اقيانوس ها هم ممكن است رخ دهند و دو منشا احتمالي سونامي هستند.
هنگامي كه دو صفحه د ر ناحيه‌اي كه مرز صفحه‌اي ناميده مي‌شود در تلاقي با يكديگر قرار مي ‌گيرند، صفحه سنگين‌تر به زير صفحه سبك‌تر مِي‌‌لغزد. اين پديده را لغزش به پايين(subduction) مي‌نامند. بروز پديده لغزش به پايين زيرآبي اغلب جاگذاري‌هاي فراواني به شكل گودال‌هاي عميق اقيانوسي در كف دريا ايجاد مي‌كند.
در برخي مواردهنگام بروز اين پديده بخشي از كف دريا كه به صفحه سبك‌تر متصل است ممكن است به علت فشار صفحه به زيررونده ناگهان به سمت بالا جابجا شود. نتيجه اين وضعيت بروز زلزله است. كانون زلزله نقطه‌اي درون زمين است كه براي اولين بار شكست در آن رخ مي‌دهد، صخره مي‌شكنند و اولين امواج لرزه‌اي بوجود مي‌آيند.
اپي‌سنتر يا مركز سطحي زلزله نقطه‌اي از سطح درياست كه مستقيما روي كانون زلزله قرار دارد.
هنگامي كه اين قطعه از صفحه به بالا مي‌پرد، ميليون‌ها تن صخره با نيرويي عظيم به بالا فرستاده مي‌شوند، انرژي اين نيرو به آب منتقل مي‌شود.اين انرژي آب را به بالاتر از سطح معمول دريا مي‌راند.به اين ترتيب سونامي زاده مي‌شود.

ديناميك سونامي


هنگامي كه آب به سمت بالا رانده مي‌شود،‌ جاذبه بر روي آن عمل مي‌كند، وانرژي را به طور افقي به موازات سطح آب هدايت مي‌كند. سپس انرژي از ميان اعماق آب از مركز اوليه جنبش به اطراف گسترش مي‌يابد.
نيروي عظيمي كه بوسيله جنبش لرزه‌اي ايجاد مي‌شود سرعت باورنكردني سوناي را ايجاد مي‌كند.
سرعت واقعي سونامي با اندازه‌گيري عمق آب در نقطه‌ايي كه سونامي از آن مي‌گذرد، محاسبه مي‌شود.اين سرعت مساوي ريشه دوم حاصلضرب شتاب جاذبه در ميزان عمق آب است.
توانايي سونامي براي حفظ سرعتش مستقيما نحت تاثير عمق آب قرار دارد.سونامي درآب‌هاي عميق‌تر سريع‌تر حركت مي‌كند و در اب‌هاي كم‌عمق‌تر سرعتش كند مي‌شود.
بنابراين برخلاف امواج معمولي، انرژي راننده سونامي نه روي سطح آب بلكه از ميان آب حركت مي‌كند. ارتفاع سونامي معمولا تا هنگامي كه به كنار ساحل برسد بيش از يك متر نيست و معمولا قابل تشخيص نيست.

برخورد سونامي به ساحل


هنگامي كه سونامي به ساحل مي‌رسد، به شكل آشناي مرگبارش بدل مي‌شود.هنگامي كه سونامي به خشكي مي‌رسد، به آب كم عمق كنار ساحل ضربه مي‌زند.آب كم عمق و خشكي ساحلي باعث متراكم‌شدن انرژي مي‌شود كه آب منتقل مي‌كند.اين امر تغييرشكل سونامي را آغاز مي‌كند.
توپوگرافي كف دريا در اين محل و شكل ساحل بر ظاهر و رفتار سونامي تاثير مي‌گذارد.
همچنانكه سرعت موج كاهش مي‌يابد، ارتفاع آن به طور قابل‌توجهي بالا مي رود- انرژي متراكم‌شده آب را به سمت بالا مي‌راند.
سرعت يك سونامي معمول كه به خشكي نزديك مي شود تا 50 كيلومتر در ساعت كاهش مي‌يابد، و در مقابل ارتفاع آن تا 30 متر بالاي سطح دريا مي‌رسد. با افزايش ارتفاع موج حين اين فرآيند طول موج به شدت كاهش مي‌يايد.( فشرده شدن يك آكاردئون را در نظر بگيريد.)
شاهدي كه در كنار ساحل قرار دارد، بالا و پايين‌رفتن شديد آب را هنگامي كه سونامي قريب‌الوقوع است، مشاهده خواهد كرد.به دنبال آن ناوه واقعي سونامي به ساحل مي‌رسد. سونامي‌ها اغلب به صورت رشته‌هايي طغيان‌هاي قدرتمند و سريع آب و نه به صورت يك موج منفرد غول‌آسا تظاهر مي‌كنند.
البته ممكن است يك اُشترك (Bore) كه يك موج عمودي بزرگ است با جبهه‌اي زيروروكننده ظاهر شود.اُشترك‌ها اغلب با طغيان‌هاي سريع آب دنبال مي‌شوند، كه به خصوص باعث تخريب ساحل مي‌شود. پنج تا 90 دقيقه پس از ضربه اوليه ممكن است امواج ديگري به دنبال آيد- قطار موج سونامي، پس از حركت به صورت رشته‌اي از امواج در فواصلي طولاني، خود را به ساحل مي كوبد.
سونامي به خصوص اگر بدون هشدار قبلي به ساحلي برخورد كند، تلفات بسياري به بار مي‌آورد، و خط ساحلي با خاك يكسان مي‌كند و همه چيز را با خود به دريا مي‌كشاند.
منطقه‌اي كه در معرض بيشترين خطر تخريب قرار دارند، نواحي در حد فاصل 1.6 كيلومتري خط ساحلي، به خاطر طغيان آب و آوار پراكنده‌شده، و با ارتفاع كمتر از 15 متر از سطح دريا به خاطر ارتفاع امواج ضربه‌زننده است.
سونامي حتي مي‌تواند به علت خصوصيات متفاوت بستر دريا و ساحل به پناهگاه‌هاي دور از ساحل هم برسد. براي مثال يك منطقه حفاظت‌شده ساحلي با ورودي باريك يك مسير "شيپوري" ايجاد مي‌كند، كه باعث تشديد قدرت مخرب امواج مي‌شود. يا كانال رودخانه‌اي راه را براي نفوذ بيشتر سونامي به مناطق داخلي‌تر مي‌گشايد.
تا زماني كه يك سونامي به ساحل برخورد نكند، مشكل است نحوه تعامل آن را با خشكي پيش‌بيني كرد.

منبع:به نقل از سايت سي پي اچ تئوري

[sajadhoosein]

هفت شگفتي عظيم در جهان فيزيك

ما به جايي رسيده‌ايم كه كه بدون حل كردن برخي از مشكلات و مسايل فيزيك، نمي‌توانيم در مورد حقايق و پديده‌هاي جالب و شگفت‌انگيز ديگر فيزيكي، اطلاعات بيشتري كسب كنيم. براي درك مفاهيمي مثل خاستگاه و بنياد جهان هستي، سرنوشت نهايي سياهچاله‌هاي فضايي يا امكان سفر در زمان، نياز داريم كه بدانيم جهان هستي چگونه ادامه‌ي حيات مي‌دهد.





ما به جايي رسيده‌ايم كه كه بدون حل كردن برخي از مشكلات و مسايل فيزيك، نمي‌توانيم در مورد حقايق و پديده‌هاي جالب و شگفت‌انگيز ديگر فيزيكي، اطلاعات بيشتري كسب كنيم. براي درك مفاهيمي مثل خاستگاه و بنياد جهان هستي، سرنوشت نهايي سياهچاله‌هاي فضايي يا امكان سفر در زمان، نياز داريم كه بدانيم جهان هستي چگونه ادامه‌ي حيات مي‌دهد.
هم‌اكنون يك ايده‌ي خوب در ذهن ما هست كه مي‌تواند منتج به كشف حقيقت و بنياد هستي شود. علم فيزيك در قرن بيستم بر پايه‌ي انقلابهاي دوگانه‌ي مكانيك كوانتومي (تئوري ماهيت جسم) و نظريه‌ي معروف اينشتين در مورد فضا، زمان و جاذبه معروف به نسبيت، بنا شده است. اما وقتي شما به دو تعريف نهايي از واقعيت دست پيدا مي‌كنيد زماني كه تنها يك واقعيت را موجود مي‌بينيد، اين راضي‌كننده نيست.
تلاش براي يگانه‌سازي اين دو تئوري، موانع تكنيكي فني و مفهومي وحشتناكي را بر سر راه بهترين نظريه‌پردازان فيزيك در طول دهه‌هاي گذشته قرار داده و آنان را به چالش كشيده است. براي مثال از آنجايي كه جاذبه، خودش را به عنوان يك عامل ايجاد انحراف در فضاي چهاربعدي زمان-مكان معرفي مي‌كند، پذيرش نظريه‌ي كوانتومي در مورد جاذبه ايجاد مشكل مي‌كند. از يك جهت، اين به معناي پذيرش شك و ترديد هايزن‌برگ در مورد فرضيات موجود راجع به زمان – مكان به شكل في‌نفسه است كه قطعاً مشكل‌ساز خواهد بود.
اما ممكن است اين ترديدها، يك معناي ديگر هم داشته باشند و آن به معناي وجود يك مشكل در رابطه با گرايش و رويكرد ما نسبت به قضيه است. شايد ما نبايد مفهوم جاذبه را به تنهايي بررسي كنيم. اكثر تلاشهايي كه براي يكسان‌سازي نظريات موجود در مورد جاذبه انجام شدند، خود منجر به اين گشتند كه تعريف كيفيت و كميت جاذبه، وارد يك بحث و ميدان جديد شود كه به ناچار همه‌ي نيروهاي طبيعت مانند همه‌ي اجزاي زيراتمي را به يك چارچوب تئوريك محدود مي‌كند. اين ايده‌يي است كه برخي از فيزيك‌دانها آن را "تئوري همه‌چيز" مي‌خوانند.
نظريه‌ي جديدي كه در حال حاضر مطرح مي‌شود، نظريه‌ي "فرا-رشته‌يي" است كه به وجود حلقه‌هاي كوچك و ريز رشته‌يي اتمي به عنوان سازنده‌ي همه‌ي مواد حكم مي‌دهد. فرضيه‌ي ديگري كه وجود دارد و به تئوري ام مشهور است هنوز كمي پيچيده و مبهم به نظر مي‌رسد و مي‌تواند به عنوان لايه‌يي كه در ابعاد وسيعتر فضايي حركت دارد، تصوير شد. اما مرحله و روند پيشرفت در اين نظريه‌ها در بهترين حالت، اينگونه جمع‌بندي مي‌شود كه هيچ كس دقيقاً به ياد نمي‌آورد وجود حرف "M” در نظريه‌ي ام، دقيقاً به چه دليلي است و چه واژه‌يي را تداعي مي‌كند. راه درازي در پيش است...





اينشتين، ضدجاذبه را بزرگترين اشتباه خود مي‌شمارد. اما به نظر مي‌رسد كه او با اضافه كردن يك نظريه‌ي ضدجاذبه به فرضيه‌ي نسبيت خود كه آن را شرط فلسفه‌ي انتظام گيتي مي‌خوانند، كار درستي انجام داده است.
اين شرط اضافه در فرضيه‌ي نسبيت، به فضا يك خاصيت تدافعي نسبت مي‌دهد به اين معنا كه فضا خودش را دفع مي‌كند، گسترده‌تر مي‌شود و هرچه سريعتر اين روند افزايش گستردگي ادامه مي‌يابد. اينشتين اين عامل به ظاهر بي‌ارزش را اضافه كرد چرا كه تصور مي‌شد جهان هستي ثابت است و بي‌حركت. در نتيجه نياز بود تا نيرويي وجود داشته باشد و قدرت كشش جاذبه‌يي زمين را بالانس و دچار تعادل كند كه مواد موجود بر روي زمين، كوچك و كوچكتر نشوند.
اما در دهه‌ي ۱۹۲۰، ادوين هابل كشف كرد كه جهان هستي خود به خود در حال گسترش و افزايش است. در نتيجه اينشتين نيز نظريه‌ي "تعادل انتظامي گيتي" را به دليل ترس، پس گرفت!
اما به نظر مي‌رسد اين ايده نبايد محو شود. نظريه‌ي كوانتومي ميدانها، ثابت مي‌كند كه حتي فضاهاي خالي نيز با انرژي زياد در حال طغيان و جنب و جوش هستند. در واقع همان تاثير جاذبه‌يي g=۱۰ كه نظريه‌ي ضدجاذبه‌ي اينشتين را توصيف مي‌كند. اين نظريه در مورد قدرت دافعه‌ (كه در مقابل جاذبه مطرح مي‌شود) مقداري گنگ و مبهم است اما به آن يك ارزش تخميني مي‌دهد.
تقريباً 10 سال پيش، فضانوردان متوجه شدند كه سرعت گسترش ابعاد جهان هستي در حال افزايش است و در نتيجه نظريات آزمايش خود در مورد نيروي ضدجاذبه را مطرح كردند. در عين ناباوري و سرگرداني فيزيكدانها هم اين فضانوردان، قدرت ضدجاذبه را شامل ۱۲۰ نيرو دانستند كه ۱۰ بار از مقدار پيش‌بيني‌شده‌ي قبلي كوچكتر است.
اين نتيجه، بسيار گمراه‌كننده و عجيب است. اگر تعادل برقرار شده ميان جاذبه و دافعه، مقداري برابر با صفر بود، در نتيجه يكي از قوانين عميق و مهم طبيعي در موردش صدق مي‌كرد اما يك عدد غيرصفر كه تازه با تئوري ابتدايي نيز غيرقابل مقايسه شناخته شده را نمي‌شود تعبير كرد.
براي وخيم‌تر كردن شرايط، كيهان‌شناسان به ايده‌يي علاقه‌مند شدند كه نيروي دافعه‌ي بسيار قوي و بزرگي در اولين مرحله‌ي تفكيك پس از انفجار بزرگ يا Big Bang را مطرح مي‌كند چرا كه اين نظريه، سناريوي جذاب و محبوب مربوط به زمين غيرمسطح و در حال افزايش حجم را تاييد مي‌كند. با توجه به اين تئوري، جهان هستي پس از تولد و شكل‌گيري، با سرعتي غيرقابل باور توسط يك عامل قدرتمند و عظيم، تغيير حجم داد و اين نيرو را قدرت ضدجاذبه يا دافعه ايجاد نمود.

در نتيجه اگر بخواهيم دليل و برهاني بر اين افزايش حجم سريع و روزافزون بيابيم، به نظريه‌يي نياز داريم كه توضيح دهد چرا ضدجاذبه در ابتدا بسيار قوي و شديد بود، سپس با شتاب و سرعت كاهش مقدار پيدا كرد و سپس به مقداري در حوالي صفر رسيد. به عبارت ديگر، ما مي‌خواهيم بدانيم كه چرا نيروي ضدجاذبه، تقريباً در اولين فازهاي شكل‌گيري جهان هستي حذف و محو شد اما به طور كلي از بين نرفت؟
يك احتمال اين است كه نيرو بر اثر گذشت زمان، محو مي‌شود. احتمال ديگر مي‌تواند اين باشد كه نيرو در فضا تغيير مي‌كند و در نتيجه ممكن است از وراي دوربين تلسكوپهاي ما، همه چيز بسيار بزرگتر از آنچه هستند نشان داده شوند. اگر اينگونه است، در نتيجه هر جسمي در آن منطقه، با سرعت در كهكشانها و ستاره‌هاي ديگر پخش و متلاشي مي‌شد و در نتيجه اصلاً هيچ ناظري نمي‌توانست حضور داشته باشد تا نيرو را اندازه بگيرد.
آنچه كه ما نياز داريم، يك تئوري است كه قدرت نيروي دافعه يا ضدجاذبه را به اندازه‌ي بخشي از قدرت همه‌ي نيروهاي موجود در طبيعت براي ما تعريف كند. متاسفانه به نظر نمي‌رسد كه تئوريهاي موجود مثل تئوري فرارشته‌يي يا تئوري "ام"، اين ميزان خاص را مشخص كنند و مقدار كمي كه باقي مي‌ماند هم همچنان ناشناخته و اسرارآميز خواهد بود. در نتيجه بايد دوباره به سوال يك رجوع كنيم!





آيا اينكه زمين ما سه بعد دارد، اتفاقي است يا بايد برايش دنبال يك تعبير عميقتر گشت؟ بعضي از تئوريسين‌ها معتقدند كه فضاي به وجودآمده بر اثر انفجار بزرگ، تنها به صورت اتفاقي از سه بعد تشكيل گشت و ممكن است قسمتهاي ديگري از جهان هستي وجود داشته باشند كه ابعادشان متفاوت باشد.
مثلاً هيچ دليل منطقي نمي‌توان يافت براي پاسخ به اين سوال كه چرا مثلاً جهان هستي فقط دو بعد ندارد. چندصد سال پيش، ادوين آبوت اثري به نام "زمين مسطح" نوشت كه در آن جهاني دوبعدي را تصوير كرد. جهاني كه در آن اجسام و موجودات حيات خود را تنها بر روي "سطح" ادامه مي‌دادند. اما فيزيك جهان دوبعدي با فيزيك جهان ما بسيار متفاوت خواهد بود. براي مثال در فضاي دو بعدي، امواج به شفافيت انتشار در فضاي سه بعدي، پخش نمي‌شوند و باعث ايجاد انواع مشكلات در سيگنال‌رساني و انتقال اطلاعات مي‌گردند. و نيز از آنجايي كه زندگي آگاهانه، به فرآيند انتقال درست و صحيح اطلاعات بستگي دارد، در نتيجه اين تفاوتها كافي خواهند بود براي اينكه مشاهدات ما را تنها در حد مناطقي ناشناخته محدود نگاه دارند.
تصور كردن فراتر از سه بعد نيز مشكلات مختلفي به همراه خواهد داشت. در چنين حالتي، سيستمهاي نجومي و سياره‌يي غيرممكن مي‌شوند چرا كه عكس قانون جاذبه يعني قانون قدرتهاي افزايشي به وجود خواهد آمد. در نتيجه به نظر مي‌رسد كه جهان سه بعدي تنها جهاني است كه وجود دارد و فيزيكدانها مي‌توانند درباره‌اش بنويسند. اما نكات ريزي وجود دارد كه باعث مي‌شود اين فرضيه با شك و ترديد همراه باشد.
شايد فضا سه بعدي نيست و تنها اينگونه براي ما نشان داده مي‌شود. شايد فضا ۹ يا ۱۰ بعد دارد و حتي ابعاد بيشتر! برخي از تئوريهايي كه قصد يكپارچه‌سازي نيروهاي طبيعت را دارند مانند فرضيه‌ي فرا-رشته‌يي، امكان وجود تعداد ابعاد بيشتري نسبت به آنچه كه ما مي‌بينيم را رد نمي‌كنند.
دليلشان نيز اين است كه بسياري از معادلاتي كه براي توصيف وضعيت موجود به كار مي‌روند، با در نظر گرفتن تعداد بيشتر ابعاد، نتايج بهتري مي‌دهند! در نتيجه نمي‌توان آن را كاملاً بي‌معني دانست. ابعاد اضافي فضا، سابقه‌ي حل بسياري از مشكلات و مسايل حل‌ناشدني فيزيك را دارند. براي مثال اينشتين براي توصيف كردن جاذبه، به يك بعد اضافي نياز داشت و آن، زمان بود. و تئودور كالوتزا نيز يك بعد به سه بعد اثبات شده اضافه كرد چرا كه مي‌خواست نظريات جاذبه را با فرضيات ماكس‌ول در مورد الكترومغناطيس، همگون سازد.
مطمئناً ما نمي‌توانيم بعد چهارم را ببينيم اما اين هم احتمالاً يك دليل دارد. اين بعدهاي اضافه، مي‌توانند بسيار كوچك و فشرده شوند. يك لوله‌ي پليمري آب را از دور در نظر بگيريد. مانند يك خط دراز و معوج به نظر مي‌رسد. از يك بعد نزديكتر آن را نگاه كنيد. به شكل تيوب يا لوله ديده مي‌شود. اما آنچه كه در حقيقت اين لوله را مي‌سازد، يك سطح دايره‌يي شكل كوچك است كه دور محيط لوله چرخيده است. به طور مشابه، بعد چهارم نيز مي‌تواند چنين لوله‌يي باشد كه دور فضاي سه‌بعدي مي‌چرخد اما آنقدر كوچك است كه ديده نمي‌شود.
در نتيجه تصور كردن ابعاد بسيار زيادتري كه اينگونه در فضا پنهان‌ شده‌اند، به راحتي ممكن است. اما متاسفانه نظريه‌ي فرا-رشته‌يي هنوز دقيقاً سه بعد گشوده‌شده را تاييد نمي‌كند در نتيجه براي تصور ما نسبت به جهان هستي هم تعريف درستي نمي‌توان ارايه داد.
اما براي تصور كردن يك بعد جديد، راههاي ديگري هم هست. فرض كنيد نيروهاي فيزيكي بتوانند نور و جسم را به يك صفحه‌ي سه‌بعدي مسطح يا ورقي‌شكل تقليل دهند و محدود كنند در حالي كه به برخي پديده‌هاي ديگر فيزيكي اجازه مي‌دهند تا وارد بعد چهارم شوند. ساكن شدن سطوح دو بعدي به جاي اجسام سه‌بعدي در فضاهاي مشخص باعث مي‌شود تا هر جسم و پديده‌يي به شكل طرح و نقشه‌اش نشان داده شود. مثلاً ما يك توپ كره‌يي شكل را به صورت دايره ببينيم! به طريق مشابه، ممكن است ادعا شود كه ما در حال حاضر تنها تصويري سه بعدي از اجسام و مفاهيمي را مي‌بينيم كه در واقع چهاربعدي هستند.
اما فضاي "سه لايه‌يي" ما مي‌تواند تنها در چهار بعد نيز محدود نشود. لايه‌هاي قابل كشف ديگري نيز مي‌توانند وجود داشته باشند كه در فضاي چهاربعدي حضور دارند. اثبات اين فرضيه، انجام آزمايشهايي تازه را مي‌طلبد كه وجود بعد چهارم را نيز به ما نشان دهد. اما اين نظريه وجود دارد كه برخورد لايه‌هاي چندبعدي در مقياسهاي اين‌چنيني مي‌تواند به تكرار شدن "انفجار بزرگ" منجر گردد در نتيجه حضور ما بر روي كره‌ي زمين شايد اصلاً مويد همين مطلب باشد كه فضا واقعاً سه‌بعدي نيست!





شايد سوال يك نيز بازگويي همين سوال باشد. ماهيت جسم و جاذبه‌ي كوانتومي را فراموش كنيد. شايد اين سوال را هر كسي دوست دارد كه پاسخ دهد. سفر در زمان به يك موضوع علمي – تخيلي مورد علاقه و جذاب براي مردم تبديل شد پس از اينكه اچ.جي. ولز، رمان نوگرايانه و جالب خود با نام "ماشين زمان" را نوشت. اما هرآنچه كه اينجا مطرح شده، لزوماً علمي – تخيلي نيست. براي مثال سفر در زمان به سوي آينده، يك واقعيت علمي پذيرفته شده است. تئوري نسبيت اينشتين تاييد مي‌كند كه يك جسم ناظر و مشاهده‌گر در برابر زمين، مي‌تواند به سمت آينده‌ي زمين جهش كند. اين تاثير را ساعتهاي اتمي ثابت كرده‌اند.
اما اينگونه درگير شدن با تار و پودهاي زمان، به سرعتي مشابه سرعت نور نياز دارد كه شايد در تئوري قابل اثبات و ممكن باشد اما به يك شاهكار بزرگ مهندسي نياز دارد، حتي اگر به بودجه و هزينه‌هايش فكر نكنيم. اما سفر در زمان به سمت عقب، مشكلات بزرگتري خواهد داشت. نسبيت، اين فرضيه را تاييد نمي‌كند كه يك جسم ناظر بتواند در دو بعد زمان-مكان سفر كند و به عقب هم برگردد. اما در همه‌ي داستانها و سناريوها، چنين شرايط خارق‌العاده‌يي نيز در نظر گرفته شده است.
يكي از راههاي سفر به عقب در زمان، استفاده از يك "لانه‌ي مار" فضايي خواهد بود. تئوريسين‌ها معتقدند چنين تونل يا دروازه‌ي ستاره‌يي كه دو نقطه را در ابعاد زمان – مكان به يكديگر متصل كند، وجود دارد. اگر يكي‌شان را پيدا كنيد و داخلش بپريد، چند لحظه‌ي بعد از نقطه‌يي ديگر در جهان هستي سردر خواهيد آورد. آنها معتقدند اگر چنين چاله‌يي وجود داشته باشد، مي‌توان آن را با ماشين زمان نيز مطابق و هماهنگ كرد. مي‌توانيد از طريق آن سفر كنيد و نه تنها از يك مكان ديگر سر دربياوريد، كه وارد يك زمان ديگر نيز بشويد. اين "زمان" مي‌تواند در گذشته يا آينده باشد.
اگر امكان سفر به گذشته وجود داشته باشد، انواع پارادوكس‌ها و تضادها نيز اتفاق خواهند افتاد. مانند معماي يك مسافر زمان كه به سالهاي گذشته مي‌رود و مادرش را وقتي يك كودك است، به قتل مي‌رساند. از اين تضادها مي‌توان گريخت اگر اصرار بورزيم و بدانيم كه هيچ چيز نمي‌تواند قانون علت و معلول و كنش و واكنش را از بين ببرد. اما سفري دوطرفه در مسير زمان، هنوز پيچيده و غيرقابل هضم است.
براي بسياري از فيزيكدانها، اين مساله بسيار غيرعقلاني است. استفان هاوكينگز نظريه‌ي "تخمين محافظت از تسلسل وقايع" را مطرح مي‌كند و معتقد است كه يك نيرو يا عامل خاص باعث مي‌شود تا اجسام فيزيكي يا نيروها نتوانند به گذشته برگردند. اين مساله شايد به دليل موانع و سدهاي فيزيكي اساسي بر سر راه ساخت ماشين زمان اتفاق مي‌افتد. براي مثال انرژي خلاء كوانتومي در صورتي كه هيچ محدوديتي براي ورود به حفره‌هاي ماري فضا نداشته باشد، طغيان خواهند كرد و دفع خواهند شد.
اين مساله همچنان لاينحل باقي مانده اما موضوعي است كه بسياري از مردم، وقت و تلاش خود را صرف آن مي‌كنند. همانطور كه هاوكينگز اشاره كرده، صرف هزينه براي تحقيق در مورد سفر به زمان بسيار سخت است. در نتيجه به نظر مي‌رسد برهان يا تكذيبيه‌يي براي حل اين مساله، خود به مشكلات عمومي ديگر منجر شود. مانند طرح يك نظريه‌ي رام‌شدني و قابل دسترسي در مورد جاذبه‌ي كوانتومي.





سياهچاله‌هاي آشناي كهكشاني همچنان مي‌توانند باعث ايجاد بهت و حيرت براي فيزيكدانهاي تئوريست شوند. يك سياهچاله‌ي فضايي مي‌تواند زماني كه يك ستاره‌ي بزرگ آتش مي‌گيرد و محو مي‌شود، تشكيل گردد. هسته‌ي آن بر اثر جاذبه‌ي دروني فراوان، به دو نيم تقسيم مي‌شود. اگر جسم به لحاظ شكلي، كروي باشد، آنگاه همه‌ي مواد تجزيه‌شده از ريشه با نسبتهاي مساوي به سمت مركز هندسي هسته، ريزش مي‌كنند در نتيجه مقدار ميدان چگالنده و ميدان جاذبه به بي‌نهايت ميل خواهد كرد. تا زماني كه جاذبه، خود را به عنوان تاروپودي از هندسه‌ي مكان – زمان معرفي مي‌كند، ميزان خميدگي و پيچش اين دو بعد يعني زمان و مكان، به بي‌نهايت ميل خواهد كرد و براي زمان – مكان يا هر دوي آنها، يك خط مرز و محدوده خواهد ساخت. رياضيدانها، اين پديده را تكين يا فرديت مي‌نامند.
هيچ كس نمي‌داند كه از اين فرديت‌ها، چه چيزي حاصل مي‌شود. آيا فضا-زمان، همانجا به پايان خواهد رسيد يا اين فرديتها به از كارافتادگي نظريات ما منجر مي‌شوند؟ اگر زمان – مكان مرز و حدودي داشته باشد، آنگاه پيش‌بيني كردن حاصل آن نيز غيرممكن خواهد بود. از آنجايي كه پيش بيني و فلسفه‌ي جبر و تقدير، پايه‌ي همه‌ي تصاوير علمي و منطقي از جهان حاضر را تشكيل مي‌دهد، فرديتها مي‌توانند پا را از مرزهايي فراتر بگذارند كه علم نمي‌تواند.
وقتي يك سياهچاله‌ي فضايي، حاصل يك تفرد را در بربگيرد، آن ديگر پوشيده و مستور مي‌شود و ديگر تهديدآميز نيست. در ۱۹۶۷، راجر پنروز، فرضيه‌ي "سانسور فضايي" را مطرح كرد. در اين فرضيه، اعتقاد بر اين بود كه همه‌ي تفردهاي ايجادشده بر اساس كاهش جاذبه، قاعدتاً توسط سياهچاله‌هاي فضايي پوشيده مي‌شوند و در نتيجه براي ما غيرقابل مشاهده هستند. راه چاره نيز غيرقابل دسترسي بود يعني وجود تفردهاي ناپوشيده كه مي‌توانند باعث اتفاقاتي بدون توجيه و دليل منطقي و عقلاني شوند.
سپس چند سال بعد، استفان هاوكينگز، يك پيچيدگي ديگر در مورد اين مساله را نيز مطرح كرد. او متوجه شد كه سياهچاله‌ها، امواج گرمايي از خود منتشر مي‌كنند و به آرامي تجزيه مي‌شوند. تئوريسين‌هاي فيزيكي، آنچه كه ممكن بود در پايان اتفاق بيفتد را اينگونه تصور كردند: آيا اين تبخير و تبديل در نهايت، تفردهاي موجود در دل سياهچاله‌ها را نمايان و بي‌پرده خواهد كرد؟
اين مساله در مباحث مربوط به تئوري اطلاعات نيز به شكلي ديگر مطرح شد. وقتي ستاره‌يي از يك سياهچاله برمي‌خيزد، محتواي اطلاعات جزيي ستاره (مانند تعداد اجزا و ذره‌هايي كه از آن تشكيل شده است و از هر نوع ذره و قسمت، چند تكه عضو در ستاره به كار رفته) براي يك ناظر بيروني، غيرقابل مشاهده خواهد بود.
در نتيجه زماني كه يك سياهچاله‌ي فضايي از بين مي‌رود، آيا اطلاعات بر اثر نوعي از تابش كه هاوكينگز مطرح كرد، دوباره برمي‌گردند؟ اين سياهچاله‌ها به نظر مي‌رسد به وضوح در همه‌جاي جهان هستي وجود دارند و حاضر هستند. اگر پيچ‌ و تابهاي موجود در حفره‌هاي ماري (حفره‌هاي تكيني) باعث آشكار شدن يك چاله‌ي جديد در بعد فضا – زمان مي‌شوند، پس مي‌توان نتيجه گرفت كه جهان هستي مثل يك كف‌گير يا صافي فضايي در حال نشست كردن است؟ اگر اينگونه است، پس محتوياتش به كجا مي‌روند؟





دريغ و افسوس كه اين سردرگمي همچنان ادامه دارد. فيزيكدانها دقيقاً نمي‌دانند و مطمئن نيستند كه آنجا چه چيزهايي هست. در نجوم اينگونه مطرح مي‌شود كه آنچه شما مي‌بينيد، دقيقاً آنچه نيست كه وجود دارد. ستاره‌ها، سياره‌ها و توده‌هاي غبار موجود در فضا از اتم‌هاي معمولي تشكيل شده‌اند. اما براي هر گرم از اجرام معمولي در جهان هستي، چندين گرم اجرام ناديده و ناشناخته وجود دارد.
ما اين را از نوع حركت ستاره‌ها مي‌دانيم. كهكشان راه شيري بيش از حد تند مي‌چرخد و اين براي نيروي جاذبه ايجاد مشكل مي‌كند كه همه‌ي اجسام و اجرام قابل مشاهده‌ي بر روي آن را نگاه دارد. ستاره‌هاي اطراف نيز اگر مقدار زيادي از اجرام و اجسام فضايي در اطرافشان در حال كشيده شدن نبودند، حتماً سقوط مي‌كردند. كهكشانهاي ديگر نيز همين‌گونه اند. حجم زيادي از مواد و اجرام ناديده و ناشناس در بين كهكشانها وجود دارند كه آنها را به دسته‌هاي در حال جنب و جوش و آسياب كردن تبديل مي‌كنند.
اگر جهان هستي را يك كل در نظر بگيريم، آنگونه كه گسترش پيدا مي‌كند و پس‌زمينه‌ي كهكشاني در حال ساطع كردن امواج گرمازا (پس‌فروزشهاي در حال محو شدن پس از انفجار بزرگ) يعني همه‌ي اجزاي ظاهري و قابل رويت جهان هستي، به وجود يك اصل فراگير و نافذ اشاره مي‌كنند، يعني جهان پنهان هستي.
تئوريهاي اين‌چنيني در مورد ماهيت ماده يا "جرم تاريك" باز هم وجود دارند. از دسته‌هاي بزرگ سياهچاله‌هاي فضايي گرفته تا ذرات ريز تجزيه شده‌ بر اثر انفجار بزرگ. اساساً در اين مورد، سه ايده‌ي اصلي وجود دارد. نخستين ايده، نظريه‌ي "انرژي تاريك" است كه مانند اجرام محو و پنهان درون فضا به شكل يكسان و يكنواخت پراكنده شده‌اند، رفتار مي‌كند. مشاهدات به ما نشان مي‌دهد كه اين اجرام مي‌توانند بيش از دو سوم كل مواد جهان هستي را تشكيل دهند. نظريه‌ي دوم، نظريه‌ي "اشياي نوراني فشرده و حجيم" معروف به MACHO است. اشيايي مانند كوتوله‌هاي قهوه‌يي فضايي! فضانوردان، برخي از آنها را كشف كرده‌اند اما براي تشكيل دادن باقي‌مانده‌ي جهان هستي، اين اشيا بسيار ناچيز هستند.
در نهايت، اجزا و ذرات ريز زيراتمي مانند نوترونها را داريم. اين اجرام روان و سيال به سختي با ديگر اجرام و مواد تعامل مي‌كنند و بسيار گنگ و نامعلوم به نظر مي‌رسد كه آيا آنها به كره‌ي زمين هم وارد مي‌شوند يا نه. تعداد بسيار زيادي از آنها وجود دارند كه شايد هر گروه يك ميليارد نوتروني از آنها، فقط به اندازه‌ي يك نوترون در برابر تمام مقادير موجود در گيتي به حساب بيايد اما احتمالاً اين ذرات جرم بسيار كمي دارند و بخش كوچك و ناچيزي از مواد و اجرام موجود در جهان را تشكيل مي‌دهند.
تئوريسين‌ها معتقد به وجود نوع ديگري از ماده‌هاي پرنفوذ هستند كه جرم قابل توجه و فراواني دارند و به عنوان WIMP يا "ذرات حجيم كم‌تعامل" شناخته مي‌شوند و آزمايشها براي به دست آوردن و جمع‌آوري آنها در حال انجام است.
ايده‌هاي عجيب و هيجان‌انگيز ديگري مانند مواد و اجرام پنهان شده در بعد چهارم يا وجود يك جهان ديگر در سايه‌ي كهكشهانهاي شناخته شده نيز مطرح شده‌اند. شايد ماهيت جهان تاريك، مركبي از بسياري چيزها باشد كه بسياري از آنها هنوز هم ناشناخته‌اند ۱) جهان هستي چگونه برپاست؟ ۲) آيا "ضدجاذبه‌"ي اينشتين واقعاً يك اشتباه بود؟ ۳) چرا ما در سه بعد زندگي مي‌كنيم؟ ۴) آيا سفر در زمان امكانپذير است؟ ۵) آيا ما در يك صافي كهكشاني زندگي مي‌كنيم؟ ۶) جهان هستي از چه چيز ساخته شده است؟

[sajadhoosein]

راز میله ها


راز ميله ها
نتايج مطالعات اين ايده را تاييد مي كند كه ميله ها نشانه اي از حصول بلوغ كهكشان ها در اواخر تغيير و تحول آنهاست.تمامي مشاهدات اين پژوهش بخشي از پروژه ي بررسي تكامل كيهاني (COSMOS) مي باشد.

تيمي كه توسط Kartik Sheth از مركز علمي اسپيتزر موسسه ي فناوري كاليفرنيا (California Intitute of Technology)در پاسادنا هدايت مي شود دريافته است كه تنها 20 درصد از كهكشان هاي مارپيچي در فاصله هاي دور (و همچنين گذشته هاي دور)داراي ميله هستند كه در مقايسه با 70 درصد مربوط به همتاي نزديكتر آنها بسيار كم است.

ميله ها به آرامي و به طور پيوسته در 7 ميليارد سال گذشته تشكيل مي شده اند ، به طوري كه بيش از سه برابر ازدياد يافته اند.



وي ادامه داد: "ما مي دانيم كه بطور كلي سير تكامل در كهكشان هايي با جرم بيشتر ، سريعتر مي باشد ؛ كهكشان هاي پر جرم ستاره هايشان را به سرعت شكل مي دهند و آنها به زودي كم نور مي شوند.در حليكه كهكشان هاي كم جرم ستاره هايشان را با روش كندتري شكل مي دهند و حالا نيز مي بينيم كه آنها ميله هايشان را نيز با سرعت كم تري درست مي كنند. "



پروژه ي COSMOS بخشي از آسمان به بزرگي بيش از 9 برابر ماه كامل را مي پوشاند و 10 برابر بيش از پروژه هاي قبلي كهكشان مارپيچي بررسي مي كند. در پشتيباني تصاوير هابل از كهكشان ها ، اين تيم ، با استفاده از اطلاعات هابل و دسته اي از تلسكوپ هاي مستقر روي زمين ، فاصله ي كهكشان هاي واقع در منطقه ي COSMOS را به دست آوردند.

يكي از اعضاي تيم به نام Bruce Elmegreen شرح داد: "ميله ها زماني شكل مي گيرند كه مدارهاي ستاره اي در يك كهكشان مارپيچي بي ثبات شده و از مسير دايره اي منحرف مي شوند. يك كشيدگي كوچك در مدار ستاره ها رشد كرده و آنها در محل مي مانند و تشكيل يك ميله را مي دهند.زماني كه كشيدگي هاي مداري بيشتر و بيشتري در محل خود مي مانند ، ميله قدرتمند تر مي شود. سرانجام كسر بزرگي از ستاره ها در فضاي دروني كهكشان به ميله مي پيوندند."



ميله ها به احتمال قوي يكي از مهم ترين عوامل تغيير و تحول كهكشان ها هستند. آنها مقادير زيادي از گاز ها را به سوي مركز كهكشان هدايت كرده و باعث تشكيل ستاره ها مي شوند. آنها عامل بر آمدگي مركز ستاره ها و تغذيه ي سياهچاله هاي پرجرم هستند.



كهكشان راه شيري ما, يكي ديگرازكهكشان هاي حلزوني عظيم مسدود,داراي يك ميله است كه احتمالاً قدري زودتر شكل گرفته است,مانند ميله هاي متعلق به كهكشان هاي نمونه گيري شده در هابل.



اين تصاوير نمايان گر 4 كهكشان مارپيچي ميله اي به همراه برش هاي گازي آنها مي باشند.

منبع:منبع: هابل سايت

به نقل از :
برای مشاهده محتوا ، لطفا وارد شوید یا ثبت نام کنید Sheth اظهار داشت: "ميله هاي تازه تشكيل شده هنوز بطور يكسان بين اجرام كهكشان ها توزيع نشده اند و اين يكي از نكته هايي است كه ما مي خواهيم در تحقيقمان بدان دست يابيم ؛ بيشتر اين ميله ها در كهكشان هاي كوچك و كم جرم تر تشكيل مي شوند ، در حالي كه فراواني ميله ها در ميان كهكشان هاي پر جرم در گذشته و حال يكسان است." Lia Athanassoule يكي ديگر از اعضاي تيم ، افزود: "مشاهدات نشانگر اين واقعيت اند كه بي ثباتي در كهكشان هاي پر جرم تر سريع تر است ، احتمالا بدين دليل كه ديسك دروني آنها چگال تر است و جاذبه ي آنها قدرتمند تر." Sheth گفت: "تشكيل يك ميله ممكن است مهم ترين اتفاق در روند تكامل يك كهكشان مارپيچي باشد. كهكشان ها مي خواهند خودشان را از طريق ادغام با ساير كهكشان ها متراكم تر كنند. بعد از اتمام اين واكنش ، تنها راه مهيج براي تغيير و تحول كهكشان ها ، فرايند تشكيل ميله هاست. Sheth ادامه داد: "دانستن چگونگي شكل گرفتن اين ميله ها در فواصل دور درديگر كهكشان ها سرانجام در روشن شدن چگونگي اتفاق افتادن آن در اينجا كمك خواهد كرد."

[sajadhoosein]

همه چيز درباره ي برخورد دهنده ي بزرگ هادروني (LHC)


برخورد دهنده ي هادروني بزرگ (Large Hadron Collider ):
برخورد دهنده هادروني بزرگ ( LHC ) بزرگ ترين و پر انرژي ترين شتاب دهنده پيچيده ذرات در جهان است كه اين شتاب دهنده بر آن است كه پرتوهاي خلاف جهت هم پروتون با انرژي جنبشي زياد را به يكديگر برخورد دهد. هدف اصلي آن تحقيق صحت و محدوديت مدل استاندارد ، تصوير نظريه ي كنوني فيزيك ذرات ، است. اين نظريه وجود دارد كه برخورد دهنده حيات بوزون هاي هيگز را تائيد مي كند ، مشاهداتي كه پيش بيني و حلقه هاي گمشده ي مدل استاندارد را تائيد مي كند و مي تواند توضيح دهد كه چگونه ذرات ابتدائي مي توانند ويژگي هايي مانند جرم را حاصل كنند.

هر چند پرسش هاي بسياري در مورد امنيت برخورد دهنده هادروني بزرگ در رسانه ها و دادگاه ها وجود دارد ، جامعه علمي از عدم امكان تهديد توسط برخورد هاي ذره اي LHC اطمينان خاطر دارند.
* طراحي:

تونل برخورد دهنده داراي دو لوله هاي پرتوي مجاور موازي كه در چهار نقطه تقسيم مي شود و هر كدام يك پرتو پروتوني را حمل مي كنند و در دو جهت مخالف حركت مي كنند هستند. 1232 دوقطبي مغناطيسي پرتو را در مسير دايره اي خود نگه مي دارند ، در حالي كه 329 چهار قطبي معناطيسي به تمركز پرتو كمك مي كنند تا شانس برخورد بين دو ذره را در 4 نقطه اشتراكي كه پرتو ها از آن عبور خواهند كرد ، بالا ببرند. در نهايت 1600 مغناطيس ابرهادي با وزني بالغ بر 27 تن نصب شده است .نياز به تقريبا 96 تن هليوم مايع براي نگه داشتن مغناطيس ها در دماي فعاليتشان در 1.9 درجه ي كلوين LHC را به بزرگترين تجهيزات برودتي در جهان در دماي هليوم مايع ساخت.
يك يا دو باز در روز در حالي كه پروتون ها از 450 گيگا الكترون ولت تا 7 ترا الكترون ولت شتاب ميگرفتند ، مغناطيس دو قطبي هاي ابرهادي از 0.54 تا 8.3 تسلا افزايش مي يافت. هر پروتون 7 الكترون ولت انرژي خواهد داشت و انرژي برخورد 14 ترا الكترون ولت ( 2.2 ميكروژول ) خواهد داد. در اين انرژي پروتون ها ضريب لورنز حدود 7500 و سرعتي معادل 99.999999 % سرعت نور خواهند داشت. كمتر از 90 ميلي ثانيه طول مي كشد تا پروتون يك بار به دور حلقه مركزي بچرخد – سرعتي معادل 11000 دور در ثانيه . پروتون ها سريع تر از پرتو هاي متوالي در 2808 دسته با يكديگر دسته بندي مي شوند بنابراين برخورد دو پرتو در مدت مجزا نه كمتر از 25 نانو پانيه رخ خواهد داد. هنگامي كه برخورد دهنده براي اولين بار انجام ماموريت مي كند ، با شاخه هاي كمتري عمل خواهد كرد كه مدت 75 نانو ثانيه اي خواهد داشت. شاخه ها سرانجام آنچنان زياد خواهند شد كه دسته نهايي در مدت 25 نانو ثانيه عبور خواهد كرد.
قبل از تزريق در شتاب دهنده اصلي ، ذرات در سيستم هاي متوالي كه انرژي آن ها را به طور موثري افزايش خواهد داد آماده مي شوند. اولين دستگاه شتاب دهنده ذرات طولي Linac2 است كه پروتون هاي 50 مگا الكترون ولتي كه تقويت كننده دستگاه تقويت ذرات باردار الكتروني (Proton Synchrotron Booster ) را تغذيه خواهد كرد ، توليد خواهد كرد. در آنجا پروتون ها به حد 1.4 گيگا الكترون ولتي مي رسند و به دستگاه تقويت ذرات باردار الكتروني (PS ) كه پروتون ها را به 26 الكترون ولت مي رساند تزريق خواهد شد . در انتها دستگاه فوق تقويت ذرات باردار الكتروني (SPS) براي افزايش انرژي آن ها تا 450 گيگا الكترون ولت قبل از تزريق آن در حلقه مركزي ( در دوره اي بيش از 20 دقيقه ) مورد استفاده قرار مي گيرد. در اين نقطه دسته هاي پروتوني انباشته مي شوند و به انرژي پيك خود ، 7 ترا الكترون ولت ، ( در دوره اي بيش از 20 دقيقه ) مي رسند و سرانجام براي مدت 10 تا 24 ساعت در حالي كه برخورد ها در 4 نقطه تقاطع رخ مي دهد ، ذخيره مي شوند.

* آشكار ساز ها :

* ATLAS- يكي از دو تايي كه به نام آشكار سار با هدف عمومي ناميده مي شوند. Atlas به دنبال نشانه هايي از فيزيك جديد شامل اساس جرم و بعد هاي ديگر ميگردد .
* CMS- آشكار ساز با هدف عمومي ديگر كه مانند ATLAS به جستجوي بوزون هاي هيگز و شواهدي بر ماده تاريك مي گردد.
* ALICE- به مطالعه فرم مايع مواد با نام كوارك-گلون پلاسما كه مدت كوتاهي بعد از انفجار بزرگ وجود داشت مي پردازد.
* LHCb- مقدار ماده و پاد ماده خلق شده در انفجار بزرگ را برابر مي گيرد. اين آشكار ساز سعي در تحقيق در مورد پادماده گم شده دارد.
* اهداف:
در اين عمليات حدود 7000 دانشمند از 80 كشور جهان به LHC دسترسي دارند. اين تئوري وجود دارد كه برخورد دهنده بوزون هيگز گريزان ، آخرين ذره مشاهده نشده پيش بيني شده توسط مدل استاندارد، را توليد خواهد كرد. تحقيق در مورد وجود بوزون هاي هيگز مي تواند مكانيزم شكست متقارن الكترون هاي كم دوام را به واسطه ي ذرات مدل استانداردي كه گفته مي شود جرم خود را توليد ميكنند ، آشكار كند .
علاوه بر بوزون هاي هيگز ، ممكن است ذرات جديدي كه توسط توسعه ممكن مدل استاندارد پيش بيني شده بود ، توليد شوند. به طور كل ، فيزيك دانان اميدوارند كه LHC مي تواند توانايي هاي آنها را در پاسخ دادن به اين سوالات بالا ببرد:
· آيا مكانيزم هيگز براي توليد خرده جرم هاي ابتدائي در مدل استاندارد به درستي در طبيعت درك مي شود؟ اگر اين چنين باشد ، چه تعداد بوزون هاي هيگز در آن جا وجود دارند و جرم آن ها چقدر است؟
· آيا الكترومغناطيس ، نيروي قوي هسته اي و نيروي ضعيف هسته اي وجوه متفاوتي از يك نيروي تك همان گونه كه توسط تئوري هاي يكتاي قديمي متفاوت پيش بيني شده است ، آشكار مي شوند؟
· چرا جاذبه از 3 نيروي بنيادي ديگر ضعيف تر است؟
· آيا ابرتقارن در طبيعت درك مي شود ؟ با اشاره به اين كه ذرات مدل استاندارد شناخته شده يك جفت ابر متقارن دارند.
· آيا اندازه گيري هاي دقيق جرم و تباهي هاي كوارك ها با مدل استاندارد به طور ثابتي همچنان سازگار است؟
· چرا اشتباهي آشكار در تقارن بين ماده و پاد ماده وجود دارد؟
· طبيعت ماده تاريك و انرژي تاريك چيست؟
· آيا بعد هاي ديگري هم همچنان كه در تئوري رشته اي با مدل هاي گوناگون پيش بيني شده ، وجود دارد و آيا مي توانيم آن ها را ببينيم؟
در ميان اكتشافاتي كه LHC ممكن است انجام دهد ، تنها اكتشاف ذرات هيگز بحث برانگيز نيست اما اين اكتشاف به طور قطع ، پيش بيني نشده است. استفان هاوكينگ در مصاحبه ي BBC گفت :" به نظر من اين هيجان انگيز تر است كه ما هيگز ها را پيدا نكنيم. اين نشان ميدهد كه چيزي اشتباه است و ما نياز به تفكر دوباره داريم. من صد دلار شرط بسته ام كه ما هيگز ها را پيدا نمي كنيم. " در مصاحبه اي اين چنيني هاوكينگ امكان اكتشاف ابر جفت ها را تذكر داد :" هر چه كه LHC كشف كند يا كشف نكند ، نتايج مي تواند چيزهاي زيادي را در مورد ساختار جهان به ما بگويد."
به عنوان برخورد كننده يوني:
برنامه فيزيكي LHC بر اساس برخورد پروتون-پروتون استوار شده است. هرچند ، دوره هاي در حال اجراي كوتاه تر ، اساسا يك ماه در سال ، با برخورد هاي يون هاي سنگين در اين برنامه گنجانده شده است. در حالي كه يون هاي سبك تر هم در نظر گرفته شده است ، برنامه اصلي با يون هاي سرب سر و كار دارد. اين مي تواند پيشرفتي براي برنامه تجربي كه اكنون در برخورد كننده ي يوني نسبتا سنگين ( RHIC ) در حال اجراست ، باشد. هدف برنامه يون سنگين ايجاد پنجره اي جديد در درك ماده اي با نام كوارك-گلون پلاسما كه در مراحل ابتدائي جهان شكل گرفت ، هست.
آزمايش هاي زمانبدي شده:
سپتامبر 2008 : اولين پرتو در برخورد دهنده در صبح 10 سپتامبر 2008 به گردش در آمد. CERN پروتون ها را به طور موفقيت آميزي به طور مرحله اي به درون تونل به حركت درآورد ، 3 كيلومتر در يك زمان. ذرات در جهت ساعتگرد به درون شتاب دهنده فرستاده شدند و در ساعت 10:28 زمان محلي به طور موفقيت آميز به دور آن رانده شدند. LHC اولين تست بزرگ خود را با موفقيت پشت سر گذاشت: پس از اينكه تعداد زيادي آزمايش انجام شد ، دو نقطه سفيد بر روي سفحه نمايش ظاهر شد كه نشان ميداد پروتون ها تمام طول برخورد دهنده را طي كردند. هدايت جريان ذرات به دور مدار اوليه كمتر از يك ساعت طول كشيد موفقيت بعدي CERN فرستادن پرتويي از پروتون ها در خلاف جهت عقربه هاي ساعت در ساعت 14:59 بود.
اكتبر 2008 : اولين برخورد هاي پرانرژي براي 21 اكتبر كه LHC به طور رسمي آشكار شد ، برنامه ريزي شده است.
پيشنهاد بهبودبخشي:
بعد از گذشت چندين سال از آغاز به كار، كم اهميت تر شدن آزمايشات مجدد در هر نوعي از آزمايش فيزيك ذرات،
باعث نابه ساماني آزمايشات فيزيك ذرات گرديد. هر سال كه از عملكرد آن ميگذرد، به كشفيات كمتري نسبت به
سال قبل از آن دست مي يابد. راهي كه براي بهبود بخشي نابه ساماني هاي آزمايشات مجدد وجود دارد اين است كه آزمايش را يا از طريق
تقويت انرژي و يا از طريق تقويت تابش، بهبود بخشيم.. ترفيع درخشش LHC كه با نام ابر LHC شناخته مي شود براي ساخته شدن در 10 سال بعد از عمليات LHC پيشنهاد داده شد. راه مطلوب درخشش ترفيع LHC در افزايش پرتوي كنوني ( يعني افزايش پروتون هاي پرتو ) و اصلاح دو ناحيه پر درخشش برخورد ، ATLAS و CMS ، است. براي بدست آوردن اين پيشرفت ها ، انرژي پرتو در نقطه اي كه آن ها به ابر LHC تزريق مي شوند بايد تا 1 تراالكترون ولت افزايش يابد. اين عمل به بهبود بخشي سيستم قبل تزريق نياز دارد كه هزينه هاي تغييرات مورد نياز در دستگاه فوق تقويت ذرات
باردار الكتروني بسيار سنگين تمام خواهد شد.
هزينه ها :
هزينه ي كلي اين طرح در حدود 3.2 تا 4.4 بيليون يورو پيش بيني شده بود. ساخت LHC در سال 1995 با هزينه ي 2.6 بيليون فرانك سوئيس به علاوه 210 ميليون فرانك بابت هزينه ي تحقيقات تصويب شد. هرچند ، هزينه ها از حد گذشت. در تجديد دوباره در 2001 تا 480 ميليون فرانك براي شتاب دهنده و 50 ميليون فرانك براي تحقيقات تخمين زده شد در حالي كه بودجه CERN كم شد و اتمام كار به جاي سال 2005 در آوريل سال 2007 صورت گرفت. مغناطيس ابرهادي براي 180 ميليون فرانك افزايش قيمت مسئول بود. همچنين در آن وقتي كه غار زيرزميني را براي سولنويد مون فشرده مي ساختند ، در قسمت هاي ناقصي كه توسط آزمايشگاه هاي مشخص ملي آرگون و فرميلاب به CERN قرض داده شده بود ، با سختي هاي مهندسي روبه رو مي شدند.
ديويد كينگ ، افسر علمي رئيس سابق اتحاديه كينگ دام ، LHC را براي تخصيص اولويت بالاتري به سرمايه در برابر مشكلات عمده ي زمين – تغييرات دمايي قانون مند اما همچنان رشد جمعيت و فقر در آمريكا – انتقاد كرد.
منابع محاسبه :
شبكه محاسباتي LHC براي نگه داشتن مقادير زيادي داده توليد شده توسط برخورد دهنده بزرگ هادروني ، ساخته شده است. اين شبكه از لينك كابل نوري فيبري خصوصي و بخش پرسرعت موجود در ابنترنت عمومي با هم متحد شد كه امكان انتقال داده ها از CERN به موسسات آكادميك سراسر جهان را فراهم مي آورد.
اين طرح محاسباتي پخش شده براي حمايت ساخت و اندازه گيري LHC آغاز شد. اين طرح از پايگاه BONIC براي اندازه گيري چگونگي حركت ذرات در تونل ، استفاده ميكند. با اين اطلاعات ، دانشمندان قادر خواهند شد تا اندازه مغناطيس مورد نياز براي بدست آوردن " مداري " پويا از پرتو درون حلقه را اندازه گيري كنند.
* موضوع امنيت :
امنيت برخورد ذره ها : هرچند كه برخي افراد و دانشمندان در مورد امنيت آزمايش برنامه ريزي شده در رسانه ها و دادگاه ها سوال مي كنند ، جامعه ي علمي بر نبود پايه اي براي هرگونه تهديد ممكن در برخورد ذره اي LHC توافق دارند.
امنيت عمليات : اندازه LHC بر اساس يك رقابت مهندسي خاص با موضوع عملياتي واحد در مورد انرژي زياد ذخيره شده در ميدان مغناطيسي و پرتو ها ، شكل گرفت. در هنگام انجام عمليات ، انرژي كل ذخيره شده در ميدان مغناطيسي به 10 گيگا ژول ( معادل 2.4 تن TNT ) و انرژي كل حمل شده بر دو پرتو به 724 مگا ژول رسيد.
از دست دادن ده ميليونيم ((10−7 پرتو براي خاموش كردن مغناطيس ابرهادي كاي است. در حالي كه پرتو زائد بايد انرژي معادل بمب هوا-زمين را به خود جذب كند.اگر به اين بينديشيم كه چه ماده ي كوچكي اين انرژي هاي بي اندازه را حمل مي كند ، بسيار تاثيرگذار است : در وضعيت هاي عملياتي بسيار جزئي ( 2808 دسته براي هر پرتو و 1.15×1011 پروتون در هر دسته ) لوله هاي پرتو 1.0×10-9 گرم هيدرژن دريافت مي كنند كه در وضعيت استاندارد از نظر دما و فشار مي تواند حجمي معادل دانه اي ماسه داشته باشد.
تصادفات ساختاري و عقب افتادگي ها : در 25 اكتبر 2005 يك تكنيسين زماني كه بار جرثقيل تصادفا بر روي او افتاد ، در تونل LHC جان باخت .در 27 مارس 2007 يك پشتيبان مغناطيس برودتي در حين آزمايش فشار كه با گروه مغناطيسي سه گانه ( تمركز چهارقطبي) دروني LHC توليد شده توسط فرميلاي و كك ( KEK) درگير بود ، شكست. هيچ كسي زخمي نشد.مدير فرميلاب ، پير اودون ، اظهار داشت :" در اين موقعيت ما به خاطر از دست دادن توازن بسيار ساده نيروها ، متحر شديم." اين خطا در طراحي اصلي ظاهر شد و در چهار دوره مهندسي در اين سال ها باقي ماند. تجزيه نشان داد كه طراحي آن - كه تا آنجا كه ممكن بود براي نصب بهتر نازك طراحي شده بود – به اندازه اي كه در برابر نيروهاي تجمع يافته در آزمايش فشار مقاومت كند ، نبود. جزئياتي كه CERN با آن موافق بود ، در اعلاميه اي از فرميلاب درج شده است. پس از تعمير و تقويت دوباره هشت گروه يكسان استفاده شده توسط LHC زمان آغازكار به تاخير افتاد و براي هفته ها بعد در نوامبر 2007 برنامه ريزي شد.
در فرهنگ عمومي :
برخورد دهنده بزرگ هادروني در " اهريمن و فرشتگان " اثر دن براون بدين گونه شرح داده شد كه از پادماده هاي خطرناك توليد شده در LHC براي جنگ با واتيكان ها استفاده شد. CERN صفحه اي با عنوان " واقعيت يا افسانه؟" انتشار داد كه درباره ي دقت مجسم سازي كتاب LHC ، CERN و فيزيك ذرات به طور جامع سخن مي گويد. نسخه ويديويي كتاب يم فيلم به اندازه فوت روي سايت براي يكي از آزمايشات LHC دارند; كارگردان ، ران هاوارد ، با كارشناسان CERN ملاقات كرد تا علم را به طور دقيقي وارد فيلم سازد.
اثر كارمند CERN ، كاترين مك الپين ، با نام " رپ بزرگ هادرون " براي دو ميليون تصوير يو- تيوب در 10 سپتامبر 2008 بهتر بود.
شبكه 4 راديو BBC روز آغاز به كار LHC را در 10 سپتامبر 2008 با نام " روز انفجار بزرگ " به خاطر سپردند. اضافه بر اين رخداد ها ، پخش قسمت راديويي سريال تلويزيوني تراچ وود ( Torchwood ) با درگير سختن نقشه هاي LHC بود كه " طلب گمشده " نام گرفت. مدير ارتباطات CERN ، جيمز گيلي ، بيان كرد :" واقعيات CERN شباهت كمي به متن تراچ وود جوزف ليدستر دارد."
منبع:
برای مشاهده محتوا ، لطفا وارد شوید یا ثبت نام کنید LHC توسط موسسه اوروپايي تحقيقات هسته اي ( CERN ) ساخته شد و در زير مرز فرانسه – سوئيس نزديك ژنو سوئيس قرار دارد.LHC با همكاري بيش از 8000 فيزيك دان از بيش از 85 كشور جهان مشابه صد ها دانشگاه و آزمايش گاه سرمايه گذاري و ساخته شده است .LHC در حال عمل هست و اكنون در حال آماده شدن براي برخورد مي باشد. اولين پرتو ها در 10 سپتامبر 2008 در برخورد دهنده به گردش در آمدند و اولين برخورد هاي پرانرژي براي 21 اكتبر كه LHC به طور رسمي آشكار شد ، برنامه ريزي شده است. LHC بزرگ ترين و پر انرژي ترين شتاب دهنده پيچيده ذرات در جهان است. برخورد دهنده در يك تونل دايره اي شكل با محيط 27 كيلومتر و عمق بين 50 تا 175 متري زمين قرار دارد. عمق 3.8 متري در خط لوله بتوني كه در سال 1983 تا 1988 ساخته شده به عنوان مكان برخورد بزرگ الكترون-پوزيترون در نظر گرفته شده است. LHC مرز سوئيس و فرانسه را در 4 نقطه قطع مي كند ، اما اكثر آن در فرانسه قرار دارد. ساختمان روي سطح زمين تجهيزات فرعي مانند فشرده ساز ها ، تجهيزات تهويه ، الكترونيك هاي كنترل و دستگاه هاي خنك كننده را دارا مي باشد. LHC همچنين براي برخورد يون هاي سنگين سرب ( Pb ) با انرژي برخورد 1150 ترا الكترون ولت مورد استفاده قرار ميگيرد. يون هاي سرب ابتدا توسط شتاب دهنده خطي Linac3 شتاب داده خواهند شد و حلقه تزريقي كم انرژي براي ذخيره سازي يون ها و واحد خنك كننده مورد استفاده قرار مي گيرد. يون ها پس از آن قبل از تزريق در حلقه LHC توسط PS و SPS شتاب داده خواهند شد در حالي كه به انرژي 2.76 ترا الكترون ولتي براي هر نوكلئون خواهند رسيد. 6 آشكار ساز بر روي LHC بنا شد كه در غاز بزرگ زير زمين در نقاط تقاطع LHC قرار دارند. دو تا از آن ها ، آزمايش اطلس و مون سولنوئيد پيچيده ( CMS) بزرگ هستند و هدف عمومي آن ها آشكارسازي ذرات است. " آزمايش تصادم يوني بزرگ " ( ALICE) براي مطالعه خواص كوارك-گلون پلاسماي خرده برخورد هاي يون هاي سنگين طراحي شده است. سه تاي ديگر ، LHCb ، TOTEM و LHCf كوچكتر و تخصصي ترند. خلاصه ي BBC در مورد آشكار ساز ها اين گونه است :

[sajadhoosein]

كاسيني از حلقه اي درميان قمرهاي زحل عكس گرفت


فضاپيماي كاسيني حلقه ي كم نور و جزئي را در چرخش با قمر آنته به دور زحل كشف كرده است و وجود حلقه ي جزئي ديگري را در گردش با قمري ديگر را تاييد كرده است.اين مدرك ديگري است گواه بر اينكه بيشتر قمرهاي كوچك داخلي زحل، درون حلقه اي جزئي يا كامل بدور سياره در چرخ هستند.

تصاوير اخير كاسيني موادي را موسوم به كمان حلقوي نشان مي دهد كه مقابل و پشت قمرهاي آنته و متون در مدارهايشان گسترده شده است.يافته ها نشان ميدهد كه تاثير گرانشي قمرهاي نزديك بر روي ذرات حلقه ،عامل اصلي در جهت شكلگيري يك كمان يا حلقه است.

عر دو قمر منتون و آنته در مكان هاي موسوم به رزونانس به دور زحل در گردشند، جايي كه جاذبه ي قمر بزرگتر همسايه ميماس، مدارشان را مختل مي كند. رزونانس هاي گرانشي همچنين مسئول بسياري از ساختارها در حلقه هاي باشكوه زحل هستند. ميماس كشش گرانشي منظمي را بر هر قمر وارد مي كند كه اين باعث پرش قمر به جلو يا عقب در داخل يك محدوده ي كمان شكل در مسير مداريشان مي شود. اين عقيده ي نيك كوپر از اعضاي تيم عكس برداري كاسيني از ذانشگاه كوئين مري لندن است. كوپر گفت" هنگامي كه ما فهميديم كه كمان هاي حلقوي آنته و متون در ظاهر بسيار شبيه به منطقه اي است كه در آن قمرها بعلت رزونانسشان با ميماس به جلو و عقب نوسان دارند. ما مي دانستيم يك رابطه ي علت و معلولي ممكن را داشتيم."

دانشمندان براين باورند كه كمان حلقوي كم فروغ آنته و متون به نظر شمال مواد كنده شده از اين دو قمر كوچك در اثر برخورد شهابسنگ هاي كوچك باشد.اين مواد به دليل رزونانس هاي گرانشي در طول راه به دور زحل پخش نمي شود تا يك حلقه را تشكيل دهد. اين تعامل مواد را در محدوده اي كم پهنا در طول مدارهاي اين قمرها محدود مي كند.

اين اولين كشف دررابطه با كماني از مواد به دور آنته است.كمان متون اخيرا توسط كاسيني بوسيله ي ابزار تصويربرداري مگنتوسفري كشف شده بود،اما تصاوير جديد وجودش را تاييد مي كنند. تصاوير قبلي كاسيني حلقه هاي كم نوري را در ارتباط با قمرهايي كوچكي كه هم در داخل و هم در نزديكي مجموعه ي حلقه هاي اصلي نشان مي دهند از قبيل پن، جانوس، اپيمتوس و پالن.كاسيني همچنين قبلا كماني را در حلقه ي جي،يكي از حلقه هاي اصلي و كم نور زحل مشاهده كرده است.

متيو هدمن از اعضاي تيم عكسبرداري كاسيني از دانشگاه كرنل در ايتاكاي نيويورك گفت: "احتمالا سازوكار مشابهي مسبب ايجاد كمان در حلقه ي جي است." هدمن و همكارانش در تيم عكسبرداري كاسيني اخيرا به اين نتيجه رسيدند كه كمان حلقه ي جي به وسيله ي رزونانسي گرانشي با ميماس ابقا مي شود. بسيار شبيه به كمان هاي قمرهاي كوچك. هدمن گفت" در واقع كمان آنته ممكن است شبيه به باقي مانده هايي باشد كه ما در كمان حلقه ي جي، كه در آن بزرگترين ذرات كاملا قابل مشاهده اند، مشاهده مي كنيم. كسي ممكن است حتي فكركند كه اگر آنبه خرد شده است، بقايايش احتمالا ساختاري بسيار شبيه حلقه ي جي را شكل دهند."

تجزيه وتحليل هاي اضافي توسط دانشمندان نشان مي دهد كه هنگامي كه تاثيرات گرانشي ميماس، كمان هاي آنته، ميماس و حلقه ي جي را درجا نگه مي دارد، موادي كه بهمراه قمرهاي پالن ،جانوس و اپيمتوس در مدار حركت مي كنند و دركنترل چنين نيروهاي قوي تشديد شده اي نيستند و آزادند تا با گسترش به دور سياره حلقه هاي كامل بدون كمان ايجاد نمايند.

ارتباط هاي پيچيده بين كمان هاي حلقوي و قمرها تنها يكي از چندين سازوكاري است كه در سيستم زحل وجود دارد. عضو تيم عكسبرداري كاسيني پروفسور موراي از دانشگاه كوئين مري لندن گفت: " مثال هاي متعددي در سيستم زحل وجود دارد از قمرهايي كه ساختارهايي را در حلقه ها ايجاد مي كنند و مدار ساير قمرها را مختل مي سازند. درك اين فعل و انفعالات و يادگيري در مورد منشاشان به ما كمك مي كند تا آنچه را در تصاوير كاسيني مي بينيم قابل فهم كنيم."

منبع:
برای مشاهده محتوا ، لطفا وارد شوید یا ثبت نام کنید

[sajadhoosein]

احتمال حلقه دار بودن "رئا"، قمر زحل !


پاسادنا،كاليفورنيا: فضاپيماي كاسيني ناسا شواهدي پيدا كرده است كه دلالت بر اين دارد كه موادي به دور "رئا"، دومين قمر بزرگ زحل، ميگردند. اين اولين باري است كه ممكن است به دور يك قمر حلقه كشف شود.



به نظر ميرسد كه يك ديسك پهناور از گردوخاك و حداقل يك حلقه با تجهيزات فضاپيماي كاسيني، كشف شده باشند.



به گفته ي جراينت جونز، يكي از پژوهشگران كاسيني، "تا امروز تنها سيارات بودند كه مي دانستيم حلقه دارند؛ اما اكنون به نظر ميرسد كه قمر رئا نيز پيوند هاي خويشاوندي با مادر حلقه دار خود، زحل، داشته باشد."



رئا تقريبا به شعاع 950 مايل مي باشد. ديسك گردوغبار سرتاسر چندين هزار مايل اندازه گيري شده است است. اندازه ي ذراتي كه اين ديسك و به احتمال زياد هرحلقه ي محاط شده اي را تشكيل ميدهند، احتمالا از سنگريزه هاي كوچك تا تخته سنگ ها تغيير مي كند. يك ابراضافي از گرد و غبار هم ممكن است تا 3000 مايل از مركز قمر گسترش پيدا كند كه اين اندازه تقريبا هشت برابر شعاع رئا است.



"مانند پيدا كردن سياره به دور ستاره هاي ديگر و قمر ها به دور سيارك ها، اين اكتشاف ها نيز مقدمه ي كشف حلقه به دور ماه ها است." نوربرت كروپ، از موسسه ي تحقيقات منظومه ي شمسي مكس پلانك.



پس از اين اكتشاف، دانشمندان كاسيني چندين شبيه سازي انجام داده اند تا ببينند رئا ميتواند حلقه داشته باشد يا نه.



اين مدل ها نشان ميدهند كه ميدان گرانشي رئا در تركيب با مدارش به دور زحل، ميتواند به حلقه ها امكان شكل گيري دهد كه براي مدت بسيار طولاني در جايشان باقي بمانند.



اين اكتشاف نتيجه ي نزديك شدن كاسيني به رئا درنوامبر سال 2005م. بوده است. هنگامي كه تجهيزات اين فضاپيما محيط اطراف اين ماه را بررسي ميكرد. سه وسيله به صورت مستقيم از آن غبار نمونه برداري كردند. وجود مقداري گرد و غباربه علت باران گردوغباري كه مداوما" به قمرهاي زحلاز جمله رئا برخورد ميكند،و ذرات را در فضاي اطراف آنها را به فضاي اطرافشان پخش ميكند، پيشبيني شده بود. بررسي هاي ديگر نشان داد كه قمر چگونه با مغناط كره ي زحل واكنش مي كند و احتمال وجود يك اتمسفر را به وجود آورد.



شواهد وجود يك ديسك گرد وغبار به اضافه ي ده ابر گرد و خاك، از يافتن كاهش تدريجي الكترون هاي دو طرف رئا ، توسط كاسيني به وجود آمد. به نظر مي ايد كه مواد نزديك رئا كاسيني را از باران هميشگي الكترون ها حفاظت مي كردند. تجهيزات تصوير برداري مغناط كره ي كاسيني كاهش هاي مشخص و مختصري را در تعداد الكترون هاي هر دو طرف قمر پيدا كرد كه به وجود حلقه هايي در ديسك غبار اشاره دارد. حلقه هاي اورانوس نيز با همين سبك در رصدخانه ي كويپر ايربورن ناسا در سال 1977 م. با مشاهده ي خاموش و روشن شدن نور يك ستاره به هنگام عبور از پشت حلقه هاي اورانوس ،كشف شدند.

يك توضيح براي وجود اين حلقه ها اين است كه اين ها بقاياي يك سيارك و يا حاصل برخورد يك دنباله دار در گذشته هاي دور رئا هستند. چنين برخوردي مي توانسته مقدار قابل توجهي گاز و ذرات جامد در اطراف رئا ايجاد كند. هنگامي كه گاز پراكنده ميشود، تنها ذرات به صورت حلقه باقي ميمانند. قمر هاي ديگر زحل مانند ميماس ، شواهدي از يك برخورد فاجعه بار را در خود دارند كه تقربا" قمر را تكه تكه كرده است.



به گفته ي سندي هنسن از جي پي ال ناسا، " گوناگوني در سامانه ي خورشيدي ما هميشه ما را متحير مي كند. سال هل پيش ما تصور مي كرديم كه زحل تنها سياره ي داراي حلقه است. حالا ما يك قمر از زحل را داريم كه ميتواند يك نمونه ي مينياتوري از مادر استادانه تزيين شده ي خود باشد."



اين اكتشاف، رئا را اولين نامزد براي بررسي بيشتر مي كند. اولين رصد هاي گروه تصوير برداري هنگامي كه رئا در آسمان نزديك خورشيد بود اصلا غباري در اطراف قمر نيافت. رصدهاي ديگري برنامه ريزي شده اند تا به دنبال ذرات بزرگتري بگردند.

منبع:
برای مشاهده محتوا ، لطفا وارد شوید یا ثبت نام کنید

[sajadhoosein]

نيرنگ دانشمندان براي مكاني در مسابقه جستجوي ذرات هيگز


فيزيك ذرات بيش از 4.4 بيليون يورو براي شتاب دهنده بزرگ هادروني خرج كردند تا به گمراه كننده ترين سوالات در مورد ماهيت جهان ، اساس جرم و سرنوشت پادماده ها در كيهان پاسخي دهند.


رقابت براي كشفيات متوالي كه انتظار مي رود ظاهر فيزيك را عوض كند ، حتي در بين 10000 دانشمندي كه در اين پروژه شركت مي كنند ، به طور جدي است.



هنگامي كه تمام شرايط براي برخود اول مهيا باشد – انتظار مي رود ظرف مدت يك ماه – LHC دو پرتو موازي ذرات را يكي در جهت عقربه هاي ساعت و ديگري خلاف جهت آن به دور تونل 17 مايلي دايره اي مي چرخاند.


مغناطيس هاي ابرهادي كه تا نزديك دماي مطلق – كمترين دماي ممكن - سرد شده اند، پرتوها را به سمت خلا بسيار زياد هدايت مي كنند بنابراين آن ها درون چهار حفره كه شامل آشكارسازهاي- چشمان ماشين كه ريزش تششعات راديواكتيو برخورد را تجزيه ميكند - بزرگي است ، همگرا مي شوند .



هنگامي كه سرانجام ماشين آغاز به كار كرد ، به دليل اينكه هنوز طرح هايي براي تقويت قدرت ماشين وجود دارد ، به اندازه 70 درصد كل طراحي اش عمل كرد.



برخورد به طور خلاصه دمايي 100000 باز گرم تر از خورشيد توليد خواهد كرد .سريعا وضعيت با با آنچه سريعا بعد از انفجار بزرگ رخ داد و جهان را 13.7 بيليون سال پيش بوجود آورد ، عوض مي شود .در اين وضعيت قابل رويت بسيار كهن ، ذرات جديد مي تواند در كمين باشد.



در بالاي ليست مواد مورد انتظار بوزون هاي هيگز – كه بعد از تولد پروفسور هيگز بازنشسته ي نبوكاستل نامگذاري شد- كه وجود آن ها در تئوري در سال 1964 پيشنهاد داده شد ، هستند.


اگر موفق به كشف اين ذرات شوند ، هيگز 79 ساله موفق به دريافت جايزه نوبل خواهد شد. در ادينبرگ جايي كه تئوري به ذهنش آمد اين كشف را" بسيار محتمل " ناميد.



"هيگز"ها مي توانند توضيح دهند كه چه چيزي جرم را بوجود مي آورد و چگونه برخي اجسام از برخي ديگر پرجرمترند.


يكي از جايزه گيران نوبل بعد از اين كه ناشران وي از ناميدن كتابش با نام "ذرات خدايي ( Goddam particle ) " امتناع كردند به هيگز ها لقب بزرگ "ذرات خدا " را داد : همه بدون شك اين را قبول داشتند كه آنها راحتترين ذره فيزيك است.



گروهي كه بر روي دو آشكارساز با هدف عمومي ATLAS ( كه 1700 دانشمند روي آن كار ميكردند ) و CMS ( كه 2000 نفر بر رويش كار مي كردند) كار ميكردند ، براي يافتن شواهدي از هيگز ها به رقابت مي پردازند. انتظار مي رود اين تلاش در اوايل سال بعد زماني كه ماشين به انرژي نهايت خود رسيد به طور جدي آغاز شود.


اگر بخواهيم اين رقابت دوست داشتني را نشان دهيم ، اين آشكارساز ها در دو انتهاي برخورد دهنده بزرگ اتمي كه به بزرگي خط دايره اي لندن است ، قرار دارند.



پروفسور جاناتان باترورس كه نويسنده علمي سابق Telegraph برنده جايزه هم بود ، براي همكاريهاي انگليسي بر روي آشكارساز ATLAS كه 45 متر طول ، بيش از 25 متر ارتفاع و 7000 تن جرم ( به اندازه برج ايفل ) دارد ، گفت :" در اينجا رقابت بسيار زياد است."



پروفسور جردن ناش بر روي آشكار ساز CMS 12500 تني كه اطراف يك ميدان مغناطيسي قوي ساخته شد مي گويد:" ما مي دانيم كه آشكارساز ما بهتر است اما وانمود مي كنيم كه آن ها هم ميتوانند ذرات هيگز را ببينند."



" اين مي تواند محاسبات بسيار پيچيده اي به دنبال داشته باشد. داشتن دو آشكارساز بسيار متفاوت كه زمينه علمي يكساني دارد به تو اين اطمينان را ميدهد كه نمي تواني يك نوسان يا اثر سيستمي بر روي آشكارسازت مشاهده كني."


پروفسور ناش ميگويد:" ما هر دو مي دانيم كه قرار است نتايجي بدست آوريم. ما هر دو تمام قابليتهايمان را به كار مي بريم. از طرف ديگر ، 1000 ها نفر مثل ما بر روي اين پروژه كار مي كنند كه نگه داري رازها از همديگر سخت خواهد شد."


رقبا انتظار دارند كه اطلاعات كافي براي مطمئن شدن از مشاهده هيگز ها را تا سال 2010 بدست آورند.



قبل از آن ، در دورنماي ناشناخته چرخش انرژي آنها منفجر مي شوند ، آن ها مي توانند شواهدي براي تئوري ابرتقارن كه فرض مي كند اعضاي شناخته شده ذرات زير-اتمي به همتاي موازي ارتباط دارند، بيابند.



شايد چند تا از اين ذرات ابر متقارن يا " " گزارشي از "ماده سياه" كه منجمان قادر به مشاهده آن نيستند اما به خاطر نيروهايي گرانشي كه بر روي ساختار قابل رويت جهان اعمال مي كند در وجود آن ها شكي ندارند ، بدست دهد.



اين كشف مي تواند سرآغاز كوشش براي ايجاد تئوري جديدي به نام تئوري رشته اي باشد. دانشمندان اين تئوري را زيباتر و جذاب تر از نظريه ي استاندارد كنوني براي نيرو ها و ذرات جهان ، ميدانند.



پروفسور باترورس مي گويد :" ابرمتقارن ها يكي از چيزهاي حتمي است كه اگر خوش شانس باشيم قبل از كريسمس مشاهده خواهيم كرد ."



پروفسور ناش اضافه مي كند :" اين مي تواند منظره ديدني باشد."



برخورد دهنده اتمي فرميلاب بر اساس شيكاگو بر اين باورند كه به دام انداختن هيگزبه طور رنج آوري نزديك است. اما برپايي يك سمينار وب گاهي قبل از شروع به انجام كار CERN توسط رقيبان مركز CERN در آزمايشگاه فرميلاب، باعث عدم بروز (خاموش شدن) هرگونه نظر حسادتمندانه در اين امر گرديد.


آنها يك " پيژامه پارتي " LHC با پوشاك تزئين شده و كلاه هاي كاغذي در انتها ترتيب ددند و ليواني براي سلامي به دوستان فيزيكدانشان بالا بردند.



مدير CERN ، رابرت آيمار ، گفت كه آن روز " تركيبي از لذت و اميد " در مسيري قبل از شروع به كار بسيار جدي و مهم به ارمغان آورد.



زمان كوتاهي بعد از 8:30 صبح به وقت انگليس ( 7:30 گرينويچ ) ، اولين ذرات - پروتون ها – به تونل واقع در سرپرستي موسسه اروپايي تحقيقات هسته اي كه با اختصار فرانسوي اش CERN ناميده مي شود ، تزريق شدند .


دكتر لين ايوانس ولزي كه عهده دار روشن كردن بزرگترين تجربه تاريخ است ( اهل ولز بريتانيا ) دراتاق كنترل LHC ، گفت :" ما پرتويي در LHC داشتيم."



وي مي گويد :" اين يك نمايش كوچك است. بعد از تزريق پرتو بدست آوردن اطلاعات تنها 5 ثانيه طول مي كشد. "


هر مرحله در عبور پروتون از اين حلقه 17 مايلي توسط نقطه ايروي صفحه چشمك مي زند. دكتر اوانز مي شمارد :" پنج، چهار ، سه ، دو ... يك ... صفر." او مي گويد:" هيچ چيز. خالي شد ."



يك لحظه بعد ، يك نقطه روي صفحه چشمك مي زد در حالي كه تشويق هايي پياپي به دنبال آن بود.

كمتر از يك ساعت بعد ، پس از اينكه موانع جذب شونده يكي يكي جذب شدند تا به پرتو اطراف حلقه اجازه دهند تا آن ها هدفشان را تصحيح كنند ، اولين ذرات اولين آزمايش را با سرعت نزديك به نور به اتمام رساندند.


دانشمندان برجسته وقتي اولين ذرات maiden- دوره اي در جهت عقربه هاي ساعت- خود را به دور حلقه آزمايشگاه به اتمام رساندند و در حالي به نمايش در آمدند كه اين نمايش ابتدايي نشان داد كه تمام هشت بخش ماشين ميتوانند به عنوان يك بخش به كار بپردازند، فرياد كشيدند و دست زدند.



آزمايشات پيشين ، ذرات را به قسمت هاي ماشين مي فرستاد و مغناطيس هاي بزرگ – كه ذرات را در گردش در تونل بين مرز هاي فرانسه-سوئيس هدايت مي كنند- را آزمايش مي كرد. دكتر ديويد سانكي از آزمايشگاه آپلتون رادرفورد در آكسفورد اين چنين گفت :" اين مانند تعويض يك موتور قبل از آغاز شروع به كار آن هست.و اين واقعيت است."

[sajadhoosein]

تئوري اطلاعات كوانتومي (1)


تئوري جديد؛ چگونه جهان كلاسيك از مكانيك كوانتوم پديدار شد

شرح قلمرو كوانتوم و تفاوت عمده جهان كلاسيك ماكروسكوپي نه تنها در فرمول هاي رياضي بلكه در اساس مفهوم و نتيجه فلسفي آنها مورد بررسي قرار ميگيرد. اينكه سيستم هاي فيزيكي چه زمان و چگونه رفتار كوانتومي را متوقف و رفتار كلاسيكي را شروع مي كند، هنوز بحث سنگيني در انجمن فيزيك و موضوعي مرتبط با تحقيقات نظري و تجربي ميباشد.

مفهوما متفاوت با برنامه ي بي نظمي، ما يك دستيافت نظرياتي جديد به رئاليسم ماكروسكوپي و فيزيك كلاسيك در تئوري كوانتوم را معرفي مي نماييم. اين دستيافت جديد بر روي محدوديت هاي مشاهده پذيري اثرات كوانتومي بر اشياء ماكروسكوپيك تمركز مي كند؛ به عنوان مثال، تمركز بر روي دقت لازم از دستگاههاي اندازه گيري ما كه مانند آن پديده ي كوانتومي هنوز قابل مشاهده است.

اولاَ ما نشان مي دهيم كه براي دقت اندازه گيري نامحدود، يك خطاي ماكرورئاليسمي براي سيستم هاي بزرگ غير منطقي ممكن است.

سپس ما براي يك سير تكاملي در يك زمان معين نشان ميدهيم كه تحت محدوديت ريز و درشت سنجش و اندازه گيري ها نه تنها ماكرورئاليسم بلكه حتي قوانين نيوتن، از معادلة شرودينگر و اصل موضوع پروژه به دست آمده است.

اين عمل امكان ناپذيري شفافي از اينكه چگونه حقيقت كلاسيك و قوانين جبري مي تواند از رويدادهاي اساساَ تصادفي كوانتوم پديدار شوند را مجددا حل ميكند.

همه توصيفات ما از جهان به وسيله ي پيشنهادات ارائه مي شوند. اين ساختار شناختي، موضوع منتخب ما نيست. بلكه اين لزومي است كه در پشت همه ي تلاشهايمان براي استنتاج مفهوم حتي نه با استفاده از مشاهداتمان وجود دارد. ساده ترين پيشنهاد يك جواب به يك سوال واحد بله- خير است. تصور كردن يك پيشنهاد ابتدايي تر غير ممكن است.

اشاره كرديم كه ادراك طبيعي از بعضي از خصوصيات ذاتي فيزيك كوانتوم، از قبيل رويدادهاي تكي تصادفي ساده نشدني، حصر و مكمل كوانتوم، وقتي نتيجه مي دهد كه بنيادي ترين نظام فيزيكي، درستي ارزش يك گزاره مقدماتي را نشان دهد.متناوباَ، يك گزاره مي تواند بگويد كه بيشتر اصل سيستم را يك بيت اطلاعات حمل مي كند.

از آنجايي كه تمام اطلاعات به وسيله سيستم منتقل مي شود تعيين كردن نتايج همه اندازه گيري هاي ممكن كافي نيست، اين نتايج بايد شامل يك عنصر اصلي و ساده نشدني تصادفي باشند. بعلاوه، محدوديت تمام اطلاعات قابل مشاهده به طور ضمني بيان مي كند كه وجود يك مكمل، افزايش در شناختيك داده قابل مشاهده به معني كاهش شناخت در ديگران است. همچنين قانون مالوس، قانون شناخته شده كسينوس براي احتمالات كوانتوم.

از فرض تغيير ناپذيري جمع اطلاعات زير انتخاب يك مجموعه كامل دو طرفه قضيه هاي مكمل را منتج كرديم. سرانجام، نشان داده شده كه حصر كوانتومي برخاسته از احتمالي است كه اطلاعات در يك سيستم مركبدر ارتباطات بين مقدماتي نسبت به سيستم هاي مقدماتي فردي خودشان، بيشتر ممكن است مستقر باشد.

[sajadhoosein]

بزرگترين و پيچيده ترين آزمايش تاريخ علم


بزرگترين آزمايش علمي تاريخ بشر در مرز فرانسه و سوئيس آغاز شد. ساعت 12 ظهر روز چهارشنبه 20 شهريور به وقت ايران و مطابق با 10 سپتامبر 2008 ‌اتاق كنترل شتاب دهنده حلقوي سرن به نام LHC‌ كه ميزبان مديران سالهاي دور و نزديك اين مجموعه،‌ دانشمندان و خبرنگاران بود،‌ با توضيحات كوتاه مدير فعلي سرن، ‌كار خود را آغاز كرد!
این شتاب دهنده عظیم که Large Hadron Collider نام دارد با هزینه 9 میلیارد دلار و بزرگترین و پیچیده ترین دستگاهی است که تاکنون توسط بشر ساخته شده است. این شتاب دهنده پروتون ها را با بیش از 99.99 در صد سرعت نور به حرکت در می آورد، سپس آنها را به هم می کوباند. بر اثر این برخورد دمایی بیش از 1000,000 برابر دمای خورشید در مقیاس کوچک ایجاد می شود! این دستگاه قادر است شرایط پس از بیگ بنگ (Big Bang) يا شروع کائنات را در مقیاس میکروسکوپی شبیه سازی کند.


برخورد دهنده هادرونی بزرگ (Large Hadron Collider) که متعلق به سازمان اروپایی پژوهش‌های هسته‌ای (CERN) میباشد، در اعماق يكصد و هفتاد و پنج متری زمین، نزدیک شهر ژنو در ناحیه مرزی سوئیس و فرانسه بنا شده است و به علت اندازه بزرگ آن، بخشی از آن در خاک فرانسه و بخشی دیگر در سوئیس قرار گرفته است. سیر تکمیل پروژه این برخورد دهنده از ایده به عمل بیش از دو دهه طول کشیده است، اما سرانجام در روز چهارشنبه (دهم سپتامبر) اينكار ميسر شد و برای اولین بار این ماشین غول پیکر به راه انداخته شد. یکی از اولین اهدافی که برای این شتاب دهنده بزرگ در نظر گرفته شده، تولید و مطالعه برخوردهای بنیادینی است که به عقیده فیزیکدانان مشابه هستند با آنچه که در لحظات آغازین شروع کائنات، یا انفجار بزرگ (بیگ بنگ، Big Bang) اتفاق افتاده است.
اگر چه دانشمندان و علاقه مندان بسیاری در اروپا و گوشه و کنار دنیا با بیقراری در انتظار به راه افتادن این برخورد دهنده بزرگ و شروع به آزمایشهای مختلف برای مطالعه ذرات بنیادی بودند، خبر آماده شدن و به راه افتادن عنقریب این دستگاه عده دیگری را در وحشتی عمیق فرو برده بود : وحشت روز قیامت
و اما نکاتی در مورد این ماشین شتاب دهنده



كه قرار است شرایط مشابه با



يا لحظات آغازین شروع کائنات را ایجاد کند، بصورت اختصار مرور كنيد :

یک - مدت ۲۰ سال است که این پروژه در حال اجرا است.

دو - گروهی متشکل از ۷۰۰۰ دانشمند و فیزیکدان با مشاركت ۸۰ کشور جهان در این پروژه کار کرده اند

سه - این ماشین که شبیه یک تیوپ است محیطی برابر با ۲۷ کیلومتر دارد و در ۱۷۵ متری زیر زمین نصب شده است بطوريكه یک قطار به راحتی می تواند از داخل آن عبور کند.

چهار - هدف از آزمایشات این شتاب دهنده، پاسخ به سوالات بزرگ فیزیک از طریق اصابت و برخورد پروتون ها با یکدیگر با سرعت نور (300 هزار کیلومتر در ثانیه) است.

پنج - دمای تولید شده در آن، ۱۰۰۰،۰۰۰ بار از دمای مرکز خورشید بیشتر است

شش - مگنت های ابر رسانای بکار گرفته شده در این ماشین، می تواند دما را همانند اعماق فضا پایین بیاورد.

هفت - اين پروژه با هزينه اي بيش از 9 میلیارد دلار آغاز شده است و مهندسان پيچيدگي آن را بسيار بيش از پيچيدگي ماموريت سفر انسان به ماه مي دانند.

هشت - آنها اميدوارند در اين چند ميليونيوم ثانيه،‌ اتحاد نيروهاي اصلي، ‌ابعاد اضافي عالم، ‌ماده تاريك، ‌ضد ماده و همينطور بسياري از ذرات بنيادي ابتدايي را آشكار كنند.

نه - فيزيكدانان ذرات معتقدند در اين آزمايش مي توانند شرايط اوليه شكل گيري عالم بر مبناي نظريه مهبانگ را شبيه سازي كنند.

ده - اين شتاب دهنده به شكل دايره اي غول پيكر در زير زمين و زير خاك كشورهاي فرانسه و سوئيس مي گذرد و دايره اي به محيط 27 كيلومتر را شكل مي دهد.

یازده - بسياري از محققان اميدوارند با انجام اين آزمايش و تكرار آن در ماه‌ها و سالهاي آينده به شرايط اوليه كيهان دست يابند.

دوازده - تا اين لحظه همه مراحل آزمايش مطابق برنامه از پيش تعيين شده به پيش رفته است.

توصیه می کنم ادامه تصاوير این ماشین عجيب، که قرار است بزودي به سوالات بسیاری از عجايب خلقت و کائنات كه براي همه جهانيان مطرح است پاسخ دهد را حتما نگاه کنید
فیلم ویدیویی: گزارش آنلاین آزمايش
برای مشاهده محتوا ، لطفا وارد شوید یا ثبت نام کنید

فیلم ویدیویی: شرح کامل آزمایش
برای مشاهده محتوا ، لطفا وارد شوید یا ثبت نام کنید

ضمنا براي مشاهده تصاوير و مطالب موضوعات مرتبط (با زبان اصلي) با اين آزمايش بزرگ، که نام بزرگترين و پرهزينه ترين آزمايش تاريخ علم را به خود اختصاص داده است، روي لينک هاي زير کليک کنيد :

لينك 1 :
برای مشاهده محتوا ، لطفا وارد شوید یا ثبت نام کنید
لينك 2 :
برای مشاهده محتوا ، لطفا وارد شوید یا ثبت نام کنید
لينك 3 :
برای مشاهده محتوا ، لطفا وارد شوید یا ثبت نام کنید
لينك 4 :
برای مشاهده محتوا ، لطفا وارد شوید یا ثبت نام کنید
لينك 5 :
برای مشاهده محتوا ، لطفا وارد شوید یا ثبت نام کنید

منبع:
برای مشاهده محتوا ، لطفا وارد شوید یا ثبت نام کنید Large Hadron Collider، يا LHC‌ که به نام "برخورد دهنده هادرونی بزرگ" به فارسی ترجمه شده است، برای برخی حکم ماشین قیامت را پیدا کرده است. این برخورد دهنده یا به عبارت دیگر "شتاب دهنده ذره ای" در حقیقت یک آزمایشگاه فیزیک است شامل یک تونل ۲7 کیلومتری که در زیر زمین ساخته شده است . در این تونل ذرات کوچکتر از اتم (ذرات بنیادی) تا سرعتهای حیرت آوری نزدیک به سرعت نور شتاب داده میشوند تا پس از جمع کردن حدود ۱۴ تریلیون الکترون ولت* انرژی، با هم برخورد کنند . با دنبال کردن و مطالعه این برخوردها و نتایج حاصل از آن، فیزیکدانان امیدوارند به اسراری از دنیای زیر اتمی دست یابند که تاکنون خود را از چشم و ابزار و دوربین های آنان پنهان نگه داشته است. Big Bang CERN

[sajadhoosein]

كشف تكنيك جديد براي فشرده سازي نور


كشف تكنيك جديد براي فشرده سازي نور
محققين دانشگاه بركلي كاليفرنيا راه جديد براي فشرده سازي نور در حجم هاي خيلي كوچكتر از فضا هاي قابل تصور ارائه كرده اند كه به نوبه ي خود امكان پيشرفت هاي بسيار زيادي را در زمينه هاي ارتباطات اپتيك ، ليزر و كامپيوتر هاي اپتيك ايجاد مي كند .

محققين اپتيك قبلا موفق به رساندن امواج نور به 200 نانومتر ،‌تقريبا 400 بار كوچكتر از عرض يك تار موي انسان شده بودند . گروهي از محققين دانشگاه بركلي به مديريت مهندس مكانيك ، آقاي پروفسور ژانك زانك پيشنهاد فشرده كردن نور و رساندن آن به عرض 10 نانومتر كه تقريبا 5 بار بزرگتر از عرض يك تكه از DNA و 100 بار نازك تر از رشته هاي نوري است را ارائه كرده اند .

به گفته ي رابرت التون يكي از همكاران گروه پروفسور ژانگ و سردبير اين تحقيق ، اين تكنيك امكان كنترل و مديريت چشم گيري بر روي نور را به ما خواهد داد و همچنين امكان كشف مطالب جالبي در مورد كارهايي كه با نور انجام مي دهيم را خواهد داد .

به گفته پروفسور ژانگ هر چه قدر مهندسان كامپيوتر امكان قرار دادن ترانزيستور هاي بيشتري در چيپست هاي كامپيوتر براي رسيدن به ماشين هاي كوچكتر و پر سرعت تر را ايجاد كنند محققين اپتيك به دنبال را ه هايي براي فشرده كردن نور در سيم هاي كوچكتر براي ايجاد ارتباطات نوري بهتر خواهند بود.

به گفته دكتر ژانگ ، كاهش حجم وسايل و تجهيزات نوري از جذابيت بالايي برخوردار است و اين براي آينده ي ارتباطات يك هدف مقدس و بزرگ خواهد بود .

فشرده سازي رشته هاي نوري نه تنها امكان ايجاد ارتباطات نوري كوچكتر را فراهم مي آورند بلكه امكان ايجاد پيشرفت هاي بسيار زيادي را در زمينه هاي كامپيوتر هاي نوري خواهند داشت .

به گفته ي دكتر التون بسياري از دانشمندان در صدد ايجاد ارتباطي بين الكترونيك و اپتيك هستند ولي نور و ماده با هم هم خواني عجيبي دارند چون اندازي ساختار هاي آنها بسيار متفاوت است ، به هر حال ، فشرده سازي نور مي تواند باعث ايجاد اثراتي بنيادي بر روي نور و ماده شود .

محققين اپتيك در صدد فشرده سازي نور در حد طول موج الكترون هستند تا از اين طريق نور و ماده را همكاري بگيرند .

به گفته التون محققين با يك مشكل بزرگ مواجه مي شوند ،هرگاه كه مي خواهد نور را بيشتر از طول موجش فشرده كنند، زيرا نور ديگر تمايل به ماندن در آن حالت را ندارد .

محققين نور را فراتر از اين محدوديت ها با استفاده از رويه هاي پلاسمايي و اجسام نيم رسانا فشرده كرده اند به طوري كه از الكترون ها براي محصور كردن و جلوگيري از تكثير شدن بين سطح فلزات استفاده مي كنند .

التون بر روي متحد كردن پلاسما و و نيم رسانا ها در حال تحقيق بود و هم زماني كه اين مشكلات بيشتر نمايان شد او ايده ي خود را براي يك فشرده شازي بيشتر و پوشاندن اين مشكلات مطرح كرد.تئوري هيبريدي فيبر نوري او از يك نيم رسانا كه در نزديكي يك ورقه ي نازك نقره قرار مي گرفت تشكيل شده است .

به گفته ي التون اين يك مسئله هندسي ساده است و من تعجب مي كنم كه تا كنون چرا كسي به اين موضوع اشاره نكرده است .

التون براي آزمايش ايده خود دست به شبيه سازي رايانه اي زد و متوجه شد كه نه تنها نور را مي تواند در فضا هايي به عرض تنها 10 ها نانومتر فشرده كند بلكه نور مي تواند مسافت ها را 100 بار بيشتر از زماني كه از پلاسما هاي سطحي استفاده مي كرد ، طي كند وبه گفته ي محققين به جاي حركت نور به سمت مركز سيم ، هنگامي كه نور به ورقه ي آهني مي رسد ، امواج نور در يك فضاي خالي بين آنها به دام مي افتد .

به گفته ي التون اين تكنيك به اين دليل موثر بود كه سيستم هيبريدي به عنوان يك باطري و ذخيره كننده ي برق عمل مي كند و انرژي بين سيم و ورقه ي آهني را ذخيره مي كند

هنگامي كه نور بين اين فضاي خالي حركت مي كند باعث ايجاد برانگيختگي در ساخت بار در هر دوي سيم و فلز مي شود و اين بار ها به انرژي اين امكان را مي دهند تا در فاصله ي بيشتري قدرت خود را حفظ كند . به گفته ي دكتر ژانگ اين كشف بر اين باور كه ، فشرده سازي نور هيچ تاثيري بر افزايش فاصله ي طي شده نخواهد داشت ، غلبه خواهد كرد .

به گفته دكتر ژانگ قبلا براي فشرده سازي نور بايد انرژي زيادي مصرف مي شد كه براي كاهش مصرف انرژي بايد ابعاد را بزرگتر مي كرديم و اين دو موضوع هميشه در تقابل همديگر بودند ، ولي اين فكر و طرح اين امكان را ايجاد كرد كه هر دو را به دست آوريم يعني هم كاهش حجم نور و هم كاهش مصرف انرژي .

به گفته ي التون در حال حاضر آزمايش فقط به صورت تئوري است ولي ساخت چنين دستگاهيي را در آينده در دست خواهيم داشت . تنها مشكل موجود ، در تشخيص نور در اين ابعاد است زيرا هم اكنون وسيله اي براي تشخيص نور در اين ابعاد وجود ندارد . ولي گروه دكتر ژانگ ساخت چنين دستگاهي را براي تشخيص نور در اين بعاد در دست دارند .

به نظر التون ، تكنيك هيبريدي فشرده سازي نور تاثيرات زيادي را در آينده خواهد داشت ، از جمله مي توان به فشرده سازي نور و نزديك كردن آن به طول موج الكترون اشاره كرد كه باعث ايجاد ارتباطي بين اپتيك و الكترونيك خواهد شد .

به گفته التون : ما در حال فشرده سازي ابعاد تا حد ابعاد الكترون هستيم تا با اين روش كارهايي را انجام دهيم كه تا كنون انجام داده نشده است .

به گفته ي التون اين فكر مي تواند باعث ايجاد قدمي موثر درجاده ايجاد كامپيوتر اپتيكي شود ، كامپيوتري كه در آن تمام الكترونيك جاي خود را به تجهيزات نوري داده اند . به گفته محققين ساخت يك ترانزيستور نوري مانعي است در رسيدن به محاسبات نوري . اما اين تكنيك يعني فشرده سازي نور و ايجاد ارتباط بين پلاسما با نيم رسانا شايد در حل اين مشكل كمك كند .
منبع:
برای مشاهده محتوا ، لطفا وارد شوید یا ثبت نام کنید

[sajadhoosein]

انفجار ستاره اي1843 مي تواند نوع جديدي از انفجار ستاره باشد


انفجار ستاره اي 1843 مي تواند نوع جديدي از انفجار ستاره باشد
تصور هنرمندانه موج انفجار سريع از انفجار1843 اتا كارينا(Eta Carinae's 1843)،كه امروزه با حركت آهسته پوسته خارج شده در انفجار حدود 1000 سال پيش به دست آمده،با توليد يك آتش بازي درخشان آشكار كرد كه پوسته قديمي تر گرم و باعث انتشار اشعه هاي ايكس شد(به رنگ نارنجي).سحابي معروف دو جزئي"كوتوله"،با حركت كند لايه گاز و ذرات گرد و خاك هم كه در انفجار 1843 توليد شد،بيشتر به ستاره مي ماند تا يك ابرغول آبي داغ.

اتا كارينا بزرگترين، درخشان ترين و شايد بيشترين كهكشان مورد مطالعه قرار گرفته بعد از خورشيد،رازي نگه داشته: مشخص شد كه انفجارهاي غول پيكر آن به وسيله نوع كاملاً جديدي از انفجار ستاره اي كه ضعيف تر از ابرنواختر است و ستاره را از بين نمي برد انجام شده است.

گزارش منتشر شده در11 سپتامبر توسط ناتان اسميت ستاره شناس،در نشريهNature دانشگاه بركلي كاليفرنيا،پيشنهاد داد كه انفجار تاريخي 1843اتا كارينا در واقع انفجاري بود كه موج انفجار پايداري شبيه يك ابرنواختر واقعي اما با انرژي كمتري نسبت به آن توليد كرد.اين رويداد مستند شده در كهكشان راه شيري ما شايد به يك دسته انفجارهاي ستاره اي ضعيف در كهكشان هاي ديگر مربوط مي شود كه در سال هاي اخيرتوسط جستجوي ابرنواخترهاي فراكهكشاني تلسكوپ ها شناخته شده اند.

اسميت،دارنده مدرك فوق دكتري دانشگاه بركلي گفت:نوعي از انفجارهاي ستاره اي هست كه به علتي كه هنوز نمي دانيم از كهكشان هاي ديگر بيرون مي روند،اما اتا كارينا نمونه اصلي است.

اتا كارينا (η Car)ستاره اي عظيم،داغ و بي ثبات است كه تنها در نيمكره جنوبي قابل رؤيت است و در حدود 7500 سال نوري از زمين فاصله دارد و در ناحيه جوان پيدايش ستاره كه سحابي كارينا ناميده مي شود قرار دارد. درخشان شدن بي اندازه آن در سال 1843 مشاهده شد و منجمان الآن،توده گاز و گرد و غبار حاصل از آن را،كه به عنوان سحابي كوتوله مي شناسند و كنار ستاره شناور است،مي بينند.لايه خفيفي از بقاياي انفجار ابتدايي تري هم كه احتمالاً در حدود 1000 سال پيش اتفاق افتاده،قابل رؤيت است.

احتمالاً با انحناي شديد ستاره،لايه هاي گاز و گرد و غبار به آرامي- با سرعت 650 كيلومتر در ثانيه (1.5 ميليون مايل در ساعت) يا كمتر- در مقايسه با لايه انفجاري يك ابرنواختر در حال حركت هستند.

رصدهاي اخير اسميت با استفاده از تلسكوپ بين المللي 8 متري برج جنوبي(Gemini South) و تلسكوپ 4 متري بلانكو(Blanco) در كرو تلولو،رصدخانه آمريكاي مركزي در شيلي موارد جديدي را آشكار كرد:حركت به شدت سريع رشته هاي گاز پنج بار سريع تر از حركت بقايا در سحابي كوتوله،در واقعه اي يكسان از اتا كارينا به جلو رانده شده اند.اسميت گفت:ميزان اين جرم در حركت نسبتاً آهسته سحابي كوتوله پيش از اين به طرزي باوركردني و معقول در شرايط هرچه بيشتر انحناي ستاره اي مي توانست طبق قواعد طبيعي عمل كند. مواد سريع تر و پرانرژي تري كه او كشف كرد اشكالات بيشتري را در نظريه هاي فعلي مطرح مي كنند.

در عوض،سرعت ها و انرژي هاي درگير يادآور افزايش سرعت مواد توسط موج انفجار سريع (انفجار) ابرنواختر هستند.

سرعت هاي زياد در اين موج انفجار تقريباً توانست تخمين هاي اوليه انرژي آزاد شده در انفجار 1843 اتا كارينا را دو برابر كند،حادثه اي كه اسميت گفت تنها يك انفجار سطحي ساده كه توسط انحناي ستاره اي انجام شده نبود،اما انفجاري واقعي در ستاره بود كه بقاياي برخورد را به فضاي بين ستاره اي فرستاد.در واقع،موج انفجار پرسرعت الآن در حال برخورد با توده كم سرعت باقي مانده از انفجار 1000 سال قبل و توليد اشعه هاي ايكس است كه به وسيله رصدخانه در حال چرخش چاندرا مشاهده شده.

او گفت:اين رصدها ما را وادار به تغيير تفسيرهايمان از آنچه در انفجار 1843 رخ داد،كرد. به نظر مي رسد كه نسبت به يك انحناي پايدار درحال تخليه لايه هاي بيروني،اين انفجاري بوده كه از داخل ستاره شروع شده و لايه هاي بيروني آن را به حركت درآورده.كه اين مكانيزم جديد ايجاد انفجارهاي اين چنيني را تعبير مي كند.

اگر اطلاعات اسميت صحيح باشد،ستاره هاي مافوق سنگين مثل اتا كارينا ممكن است مقدار زيادي از جرمشان را در انفجارهاي دوره اي تخليه كنند به طوري كه قبل از موعد به انتهاي زندگي شان نزديك شوند،با توجه به تحولات عظيم ابرنواختر،ستاره به قطعات ريز تبديل مي شود و يك سياه چاله به وجود مي آورد.

انفجاري كه موج انفجار با سرعت بالاي اطراف اتا كارينا را توليد كرد،بسيار ضعيف تر از انفجار ابرنواختر و شبيه انفجارهاي ستاره اي ضعيف بوده- كه گاهي اوقات "شبه ابرنواختر"ناميده مي شود- كه توسط تلسكوپ هاي رباتيك مستقر در زمين و ديگر جستجو ها براي يافتن ابرنواختر در كهكشان هاي ديگر كشف شده است.اسميت گفت:اين قبيل كاوش ها اصولاً براي جستجوي نوعي ابرنواختر بوده كه مي توانست به اخترشناسان كمك كند كه سرعت انبساط جهان را دريابند،اما آنها در اين مسير موارد گرانبهاي ديگري هم كشف كردند.

او گفت:اخترشناسان با نگاه كردن به كهكشان هاي ديگر،ستاره هايي مثل اتا كارينا را ديده اند كه درخشان تر مي شوند ولي نه به درخشاني يك ابرنواختر واقعي.ما نمي دانيم آن ها چه هستند.آنچه مي تواند يك ستاره را بدون نابودي كامل (ستاره) روشن كند، معمايي ديرپاست.

اتا كارينا يك ستاره فوق سنگين نادر در كهكشان ماست،كه احتمالاً جرمي 150 برابر خورشيد داشته.چنين ستارگان بزرگي تنها براي چند ميليون سال به طور درخشان مي سوزند،درطول مدت ريزش جرم به همان اندازه نور شديد،لايه هاي بيروني ستاره را به سمت انحناي ستاره اي هل مي دهد.بعداز سپري شدن 2 تا 3 ميليون سال به اين شكل اتا كارينا حالا وزني حدود 90 تا 100 (برابر)جرم خورشيدي دارد كه به تنهايي حدود 10(برابر) جرم خورشيدي خود را در آخرين انفجار1843 از دست داده.

اسميت گفت:اين انفجارات مي تواند راه اصلي هركدام از ستاره هاي پرجرم براي بيرون ريختن لايه هاي هيدروژني بيروني شان قبل از مرگشان باشد.اگر اتا كارينا هر هزار سال يا بيشتر قادر به بيرون ريختن 10(برابر)جرم خورشيدي باشد،اين يك مكانيزم مؤثر براي از دست دادن بخش بزرگي از ستاره است.

اخترشناسان معتقدند كه اتا كارينا و ديگر ستاره هاي بي ثبات درخشان كه نزديك به انتهاي زندگيشان هستند،هيدروژن را در هسته هاي خود به هليم تبديل مي كنند.اگر آن ها در مرحله اي منفجر شوند كه هنوز محفظه اي از هيدروژن در حال تبديل به هسته هليومي است،ابرنواختر حاصل بسيار متفاوت از ستاره اي كه قبل از انفجار همه هيدروژنش را بيرون ريخته به نظر خواهد رسيد.

اسميت اظهار كرد كه هنوز نامشخص است كه شبه ابرنواخترها گونه هاي كاهش يافته ابرنواخترهستند-ابرنواختر ناكامل- يا انواع كاملاً متفاوتي از انفجارها.

او گفت:اين مي تواند سرنخ مهمي براي درك آخرين تغيير و تحولات شديد در زندگي ستارگان پرجرم باشد،با درنظر گرفتن اين كه اخترشناسان هنوز نمي توانند به درستي سرنوشت ستارگاني كه 30 برابر جرم خورشيد يا بيشتر وزن دارند را پيش گويي كنند.

مشاهدات منتشر شده در نشريه نيچر(Nature) شامل طيف هاي قابل رؤيت از تلسكوپ بلانكو كه بخشي از رصدخانه ملي اخترشناسي نوري ايالت متحده(National Optical Astronomy Observatory (NOAO)) است شده و همچنين طيف هاي مادون قرمز نزديك گرفته شده به وسيله تلسكوپ برج جنوبي.هردوي اين تلسكوپ ها در كوه هاي اندس شيلي در ارتفاع نزديك به 9000 پايي از دريا هستند. NOAO و رصدخانه جميني توسط انجمن دانشگاه ها براي پژوهش نجومي اداره مي شوند.

منبع:
برای مشاهده محتوا ، لطفا وارد شوید یا ثبت نام کنید

[sajadhoosein]

آيا زندگي در مريخ در اثر يك برخورد سنگين ناگهان ناپديد شد؟


آيا زندگي در مريخ در اثر يك برخورد سنگين ناگهان ناپديد شد؟

تا كنون انسان ها با هدف كليدي؛ يعني جستجوي حيات گذشته يا حال در مريخ، مأموريت هاي متعددي را به سياره سرخ به انجام رسانده است. اما چه مي شود اگر يك برخورد سنگين در اوايل عمر مريخ، هرگونه امكان براي رشد حيات را در آينده را از بين برده باشد؟

مطالعات اخير در مورد " انشعاب قشري" يا پوسته مريخ نشان مي دهد كه احتمالأ يك سيارك بزرگ با اين سياره برخورد نموده. حالا پژوهشگران باور دارند كه اين گونه برخورد توانسته چنان به پوسته بيروني مريخ فرو رود كه ساختار داخلي آن را بطور جبران ناپذيري تخريب نمايد و مانع ايجاد يك ميدان مغناطيسي جهت حفاظت و پوشش مريخ شود. بنابرين، نبود پوشش مغناطيسي هر گونه شانس براي پرورش اتموسفر را از بين برده است...

مريخ واقعأ بي نظير است.

اين گفته ستاره شناسان اوليه است و امروزه هم رصدخانه ها هر بار كه به آن مي نگرند، در واقع يك سياره سرخ را مي بينند. مريخ دو چهره دارد. يك چهره آن ( نيمكره شمالي) مركب از همواري هاي تهي و بي حاصل و دانه هاي ريگ (شن) نرم. چهره دوم آن (نيمكره جنوبي) كاملأ بي نظم و مركب از كوه ها و دره هاي دندانه دار يا ناهموار. در نتيجه چنين به نظر ميرسد كه انشعاب يا تقسيم بندي قشري يا پوسته بعد از برخورد سنگين يك سنگ آسماني در اوايل شكل گيري مريخ صورت گرفته و زخم ابدي را بر چهره اين سياره گذاشته است. اما بايد گفت، چه مي شود اگر اين برخورد قوي تر از تخريب زيبايي مريخ بوده؟ چه مي شود اگر اين محل برخورد نشان دهنده چيزي عميق تر باشد؟

بخاطر درك آنچه ممكن براي مريخ اتفاق افتاده باشد، بايد اول به زمين خودمان بنگريم. سياره ما يك ميدان مغناطيسي بسيار قوي دارد كه در نزديكي محور آن بوجود مي آيد. انتقال يا جريان آهن مذاب جريان هاي آزاد الكترون را با خود مي كشاند و بيرون دهي بسيار عظيم جريان دائم يا ميدان مغناطيسي دو قطبي را ايجاد مي كند. ميدان هاي مغناطيسي همانند رشته ها از سراسر سياره عبور نموده و به بيرون افكنده مي شوند و با امتداد هزاران مايل در فضا يك حباب بسيار بزرگ را تشكيل مي دهند. اين حباب به مگنتوسفر مشهور است، و ما را در برابر باد هاي مخرب خورشيدي حفاظت نموده و مانع از بين رفتن اتموسفر ما در فضا مي شود. به پاس اينكه زمين يك سپر بسيار قوي مغناطيسي در برابر باد هاي خورشيد دارد، زندگي در داخل اين حباب تكامل مي يابد.

با اينكه مريخ در مقايسه با زمين كوچكتر است، اما دانشمندان نتوانسته اند بگويند كه چرا سياره سرخ فاقد كره مقناطيسي است. با توجه به رشد ناوگان ماهواره هاي در حال گردش در مدار، سنجش ها نشان مي دهند كه مريخ در گذشته داراي كره مغناطيسي بوده. براي مدت زيادي باور همه اين بود كه ميدان مغناطيسي مريخ زماني ناپديد شد كه هسته داخلي مريخ سرد گرديده و توانايي لازم براي حفظ حالت جريان يا انتقال را در هسته آهني از دست داد. حالا مي دانيد كه بدون جريان، اثرات ديناميكي از بين مي رود و در نتيجه ميدان مغناطيسي ( و هرگونه كره مغناطيسي) ناپديد مي شود. اين مسئله همواره به مثابه دليل عمده براي اينكه چرا مريخ داراي اتموسفر رقيق يا نازك است گفته شده و در نتيجه گاز هاي اتموسفري آن در اثر باد هاي خورشيد در فضا پراكنده شده اند.

اينكه چرا مريخ قابليت مغناطيسي خود را از دست داده، شايد توضيح بهتري وجود داشته باشد. در اين باره سابين استينلي متخصص فيزيك در دانشگاه تورنتو و يكي از دانشمنداني كه در اين تحقيقات سهيم است چنين مي گويد: " شواهد نشان مي دهند كه در اوايل عمر مريخ، يك برخورد بسيار عظيم هسته مذاب آن را از هم گسسته و جريان و اثر گذاري ميدان مغناطيسي را تغيير داده است. ما مي دانيم كه مريخ يك ميدان مغناطيسي داشته كه حدود 4 ميليارد سال قبل ناپديد شده و در همان زمان بوده كه انشعاب يا تقسيم بندي قشري كه احتمالأ به برخورد يك سيارك ارتباط دارد، رخ داده است".

حدود 4 ميليارد سال قبل يعني در زمان تكامل مريخ، شايد اوضاع اندكي خوشبينانه بوده. مريخ با داشتن يك ميدان مغناطيسي قوي داراي اتموسفر ضخيم بوده كه مي توانسته در برابر باد هاي خورشيدي آن را محافظت كند. اما زماني يك برخورد بسيار سنگين جريان تكامل مريخ را براي ابد تغيير داد.

خانم مونيكا گريدي – پروفسور سياره شناسي و علوم فضايي در دانشگاه آزاد مي گويد "مريخ زماني داراي يك اتموسفر ضخيم ، آبهاي ايستاده و يك ميدان مغناطيسي بوده، كه برخلاف ظاهر خشك و بي ثمر امروزي آن، محل زيبا و مناسبي بوده".

بعد از برخورد عميق يك سيارك، فعاليت دروني مريخ به شدت تخريب گرديد و اين سياره ميدان مغناطيسي خود را از دست داد و اتموسفر اش هم فرو ريخت و در نتيجه توانايي حفظ حيات در سياره سرخ حدود 4 ميليارد سال قبل متوقف شد. چه داستان تلخي!

منبع:نقل از پارس اسكاي
برای مشاهده محتوا ، لطفا وارد شوید یا ثبت نام کنید

منبع كابل اسكاي Kabulsky.com

[sajadhoosein]

جرم و جاذبه منفي


همانطور كه مي‌دانيم ميدان‌هاي الكتريكي و مغناطيسي دو قطبي هستند ( مثبت و منفي ، N و S ) . قطب‌هاي همنام همديگر را دفع ولي قطب‌هاي غير همنام يكديگر را جذب مي‌كنند . اگر ما گرانش را يك ميدان فرض كنيم ، آن تك قطبي است و جالب است كه قطب‌هاي همنام همديگر را جذب مي‌كند . چنين تصور ميشود كه ميدان گرانشي كه ما شناخته‌ايم قطب دومي هم دارد كه ميبايست اين دو قطب غير همنام همديگر را دفع كنند ، يعني برعكس حالت قبلي مربوط به ميدان الكتريكي يا مغناطيسي . به طور مثال :



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



F نيروي جاذبه ، G ثابت جهاني گرانش ، M1 M2 دو جرم از نوع مثبت و r فاصله مابين آن دو است . اينك يكي از اجرام ميبايست منفي شود تا نيروي جاذبه به دافعه ( ضد جاذبه ) تبديل شود يعني :



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



اينك اين جرم منفي را وارد معادله هم ارزي جرم و انرژي نسبيت مي‌كنيم ، مسلما حاصل كار انرژي منفي خواهد بود .



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



يعني اگر ما بتوانيم ميدان گرانش جسمي را صفر كنيم ، جرم آن مثل فوتون فرضي صفر ميشود و با كوچكترين انرژي ميتوان سرعت آن را به سرعت نور رساند ، ولي اگر ميدان گرانش آن را منفي كنيم ، جسم از طرف ميدان گرانش مثبت اجرام سماوي مثل زمين و خورشيد پرتاب ميشود ، آنهم بدون صرف هيچگونه انرژي ، و سرعت آن ميتواند به بينهايت هم برسد . اين پديده واقعا در بشقاب پرنده‌ها ديده شده است ، شتاب ثقل 600 كيلومتر بر مجذور ثانيه البته تا جايي كه رادارهاي زميني توان اندازه گيري داشته‌اند . چنين تصور ميشود كه اين نيرو باعث شتاب در انبساط عالم ميشود كه آن را با تعاريف ديگري انرژي تاريك ناميده‌اند و ماهيت آن براي فيزيكدانان مبهم و ناشناخته است .



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



m جرم جسم در حال حركت ، m0 جرم سكون جسم ، v سرعت جسم و c سرعت نور است . آنچه كه اتفاق مي‌افتد اين است كه با رسيدن به سرعت نور جرم به طرف منهاي بينهايت ميل مي‌كند و نيروي دافعه نيز بينهايت خواهد شد يعني :



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



يعني بشقاب پرنده‌ها در عرض چند ثانيه از ميدان گرانش منظومه شمسي و در عرض چند دقيقه از ميدان گرانش كهكشان راه شيري به بيرون پرتاب ميشوند .

[sajadhoosein]

تبادل انرژي كوانتومي


اصل تبادل انرژي كوانتومي توسط لايه‌ها و زير لايه‌ها در اتم‌ها




تعريف : موج الكترومغناطيس توليد شده توسط يك لايه يا يك زير لايه از يك اتم ( تراز انرژي ) ، فقط قابل جذب توسط همان لايه يا زير لايه از اتم ديگر است . به بيان ديگر موج الكترومغناطيس توليد شده توسط يك لايه يا يك زير لايه از يك اتم ، فقط در همان لايه يا زير لايه از اتم ديگر القا يا شارژ ميشود . به طور مثال همانطور كه مي‌دانيم تمامي وسايل مخابراتي كه براي انتقال صوت ، تصوير ، اطلاعات و ... از امواج الكترومغناطيسي بهره مي‌جويند براي عمل كرد خود يك محدوده فركانس مشخص و تعريف شده استاندارد و بين‌المللي دارند كه نمي‌توانند و نبايد وارد محدوده فركانسهاي ديگر شوند . به طور مثال امواج برنامه‌هاي راديو و تلويزيون ، بي سيم پليس و ادارات ، نيروهاي نظامي ، شركتهاي خصوصي ، موبايل ، ماهواره ، راديو آماتورها و ......... هر كدام براي خود محدوده و پهناي باند دارند كه ورود به حريم ديگران تخلف فركانسي محسوب ميشود و به تاثيرات آن پارازيت گفته ميشود . اما هر دستگاه مخابراتي در نهايت يك محدوديت سخت افزاري براي استفاده از كل فركانسها و هر فركانس يك محدوديت فيزيكي براي كاربرد دارد . در واقع در اتم‌ها هم اينگونه است ، يك لايه يا يك زير لايه نمي‌تواند امواج گسيل شده توسط لايه‌ها يا زير لايه‌هاي نا همسان از اتم ديگري را جذب كند . به شكل زير دقت كنيد .



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




همانطور كه از شكل فوق برمي‌آيد تبادل انرژي فقط در لايه‌ها و زير لايه‌هاي همسان و مشابه مجاز و عملي است .



علت اين موضوع را مي‌توان در پديده زير توجيه نمود .



طيف جذبي :

در سال 1814 فرانهوفر كشف كرد كه اگر به دقت طيف خورشيد را برسي كنيم ، 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 عناصر 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 قرن 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 . توضيحات بيشتر در مبحث هندسه دوجيني و ساختار اتم ارايه شده است .



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



در واقع هم در طيف گسيلي و هم در طيف جذبي هر عنصر ، طول موج‌هاي معيني وجود دارد كه از ويژگي‌هاي مشخصه آن عنصر است . طيف‌هاي گسيلي و جذبي هيچ دو عنصري مثل هم نيست . اتم هر عنصر دقيقا همان طول موج‌هايي را جذب مي‌كند كه اگر دماي آن به اندازه كافي بالا رود و يا به‌هر صورت ديگر برانگيخته شود ، آنها را تابش مي‌كند . حال اين سوال مهم مطرح ميشود كه انرژي جذب شده توسط اتمها در نهايت چه ميشود ؟

اگر مقدار اين انرژي دريافتي كم باشد در نهايت همگي در داخل اتم جذب و به طرف لايه و زير لايه‌هاي بالايي القا و شارژ شده و به صورت طيف مادون قرمز ( حرارت ) دفع ميشوند تا اتم به حالت اوليه و پايدار خود برگردد . طبيعي است كه اگر مقدار انرژي دريافتي نسبتا زياد باشد مستقيما توسط خود لايه‌ها و زير لايه‌ها دفع ميشود و مسلما مقداري از آن هم به لايه و زير لايه‌هاي بالايي صعود و به صورت طيف مادون قرمز دفع خواهد شد . پديده‌اي است كه به دفعات و به طور عيني مشاهده شده است . اما چنين به نظر ميرسد كه اين تبادل انرژي در اتمها به صورت پيوسته نبوده بلكه به صورت گسسته و كوانتومي ( بسته‌اي ) ميباشد .





انرژي كميتي پيوسته است يا گسسته ؟

براي فهميدن اين موضوع نياز به يك مثال داريم ! همانطور كه مي‌دانيم باطري يك انباره الكتريكي است كه جريان الكتريكي پيوسته و يكطرفه‌اي را توليد مي‌كند كه به اين نوع انرژي الكتريكي ، كميتي پيوسته مي‌گويند ولي يك خازن ميتواند مقدار مشخصي از بار الكتريكي به اندازه ظرفيت خود را به صورت لحظه‌اي ذخيره و به همان صورت لحظه‌اي تخليه كند كه به اين نوع انرژي الكتريكي ، كميتي گسسته يا كوانتومي ( بسته‌اي ) گفته ميشود . در فيزيك كلاسيك اگر در صدد توليد امواج راديويي ( الكترومغناطيسي ) باشيم ، مي‌بايست اين جريان الكتريكي يكطرفه و پيوسته باطري را به يك جريان الكتريكي متناوب و گسسته تبديل كنيم كه راه آن استفاده از يك خازن و سلف ( سيم لوله ) است . همانطور كه مي‌دانيم بار الكتريكي متناوبا مابين سلف و خازن رد و بدل شده و امواج راديويي توليد ميشوند . از طرفي با بالا رفتن فركانس موج ، انرژي موج نيز در واحد زمان افزايش مي‌يابد به طور مثال اگر هر فركانس موج را يك ضربه در نظر بگيريم طبيعي است موجي كه فركانس بيشتري داشته باشد مي‌تواند در واحد زمان ضربات بيشتري وارد كرده و انرژي بيشتري را انتقال دهد . هرچند كه امواج الكترومغناطيسي در هر طول موج خود دو كميت يا بسته مثبت و منفي را از خود نشان مي‌دهند ولي در نهايت چنين به نظر ميرسد كه با تواتر يكنواخت و ثابت موج الكترومغناطيس كميت آن به صورت پيوسته باشد يعني شكل زير :



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




ولي در فيزيك هسته‌اي يا مكانيك كوانتومي معلوم شده است كه انرژي الكترومغناطيسي مابين اتم‌ها به صورت بسته‌هاي انرژي رد و بدل ميشود كه نام اين بسته‌هاي انرژي را فوتون گذارده‌اند و در محاسبات رياضي ( اندازه مقدار انرژي ) از آن استفاده مي‌كنند . كوانتوم نور كه فوتون ناميده شده است مقدار مشخص از انرژي است كه اندازه آن E از رابطه E=hν به دست مي‌آيد كه ν فركانس موج و h ثابت كوانتوم پلانك است كه مقدار خردي معادل 34-^10*6.626 ژول بر ثانيه دارد . مقدار h كوانتوم پايين انرژي الكترومغناطيس در نظر گرفته ميشود كه مربوط به يك سيكل موج ميشود . يكي از بزرگترين مناقشات و چالشها در علم فيزيك بر سر اين موضوع است كه آيا نور ماهيت موجي دارد يا ذره‌اي كه نيوتن ماهيت ذره‌اي را براي نور قائل بود كه بعدا مشخص شد نور خاصيت موجي دارد و در نهايت با توجيه كوانتومي پديده فتوالكتريك توسط انيشتين عنوان شد كه نور خاصيت ذره‌اي دارد و اينك با توضيحات زير اين موضوع را مجددا تحت برسي قرار ميدهيم .

هر لايه يا زير لايه اتم به منزله يك سلف ( سيم لوله ) يا يك خازن ميتواند انرژي مشخصي را به صورت ميدان الكتريكي در خود جذب و ذخيره كند كه با افزايش آن ، يكجا و به صورت يك بسته ( كوانتوم ) از انرژي دفع ميشود كه در اين حالت هرقدر به هسته و مركز اتم نزديك شويم بر شدت ميدان الكتريكي افزوده و هر چه از مركز هسته فاصله بگيريم از شدت ميدان الكتريكي كاسته ميشود . پس ميتوان نتيجه گرفت كه كوانتوم‌هاي انرژي دفع شده از لايه‌ها و زير لايه‌هاي پايين اتم ، پر انرژي‌تر از كوانتوم‌هاي انرژي دفع شده از لايه‌ها و زير‌لايه‌هاي بالاتر اتم است . آنچه كه اتفاق مي‌افتد اين است كه امواج الكترومغناطيسي بسته به فركانس‌شان در لايه و يا زير لايه مربوطه اتم القا و شارژ ميشوند و باعث بالا رفتن پتانسيل ميدان الكتريكي در لايه يا زير لايه ميشوند كه اين افزايش پتانسيل باعث شتاب الكترونها در صورت وجود در لايه و زير لايه‌ها ميشود كه اگر اين انرژي و شتاب الكترون به اندازه كافي باشد الكترون به مدار بالاتر جهش مي‌كند كه در نهايت با تخليه انرژي به صورت ميادين و امواج الكترومغناطيسي ، الكترون به مدار قبلي تنزل مي‌كند . در واقع بجاي اينكه E=hν را مربوط به انرژي جنبشي ذره مادي به نام فوتون تعبير كنيم مي‌توانيم آن را انرژي پتانسيل الكتريكي ذخيره شده در لايه يا زير لايه اتم بدانيم كه با افزايش فركانس موج يا شدت ميدان الكتريكي لايه و زير لايه رابطه مستقيم داشته ولي با افزايش محيط مدار يعني افزايش شعاع مدار رابطه معكوس دارد . پس مي‌توان نتيجه گرفت كه ميادين الكتريكي به صورت دايره‌وار پيرامون هسته اتم‌ها شكل مي‌گيرند كه اگر به صورت كره بود اين انرژي ميبايست با مجذور فاصله ( شعاع مدار ) رابطه معكوس داشته باشد كه چنين نيست . به طور مثال طول موج طيف بنفش مريي از 390 الي 430 نانومتر و طول موج طيف قرمز 650 الي 800 نانومتر است ، در واقع فركانس طيف بنفش مريي تقريبا دو برابر تواتر طيف قرمز مريي است كه طبق رابطه پلانك انرژي طيف بنفش مريي تقريبا دو برابر طيف قرمز مريي خواهد بود كه بيانگر اين موضوع است كه پتانسيل و شدت ميدان الكتريكي در لايه اول اتم درست دو برابر پتانسيل و شدت ميدان الكتريكي در لايه هفتم اتم است براي اينكه شعاع مدار و محيط مدار ، دو برابر و بدنبال آن پتانسيل و شدت ميدان الكتريكي نصف و بدنبال آن سرعت زاويه‌اي الكترون كاهش و فركانس و تواتر نيز نصف شده است . يعني اگر شدت ميدان الكتريكي در پيرامون يك بار الكتريكي ساكن با عكس مجذور شعاع متناسب باشد يعني E≈1/r² ، شدت ميدان الكتريكي در پيرامون يك بار الكتريكي دوار ( با اسپين ) يعني هسته اتم با عكس شعاع مدار متناسب است يعني E≈1/r . كه در حالت كلي بيانگر اين موضوع است كه شدت ميدان الكتريكي در مدارهاي اتم با شعاع مدار رابطه عكس دارد نه با مجذور شعاع مدارها . البته اين رابطه بر روي صفحه‌اي كه مدارها روي آن قرار گرفته‌اند و اين صفحه با محور دوران هسته عمود است متصور ميباشد يعني شكل زير :



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



در نهايت ميتوان اشكال زير را براي ميادين الكتريكي و الكترومغناطيسي پيرامون اتم يا يك ذره باردار تصور نمود :




[ 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 ]






حد نهايي دما براي ماده :


همانطور كه مي‌دانيم موج الكترومغناطيس حامل انرژي است و اصولا خودش هيچ دمايي ندارد و بعد از اينكه بر ماده‌اي تابش كرد ، انرژي آن در ماده يا بهتر است بگوييم ترازهاي انرژي يا لايه‌ها و زير لايه‌ها شارژ يا جذب و باعث بالا رفتن دما در ماده ميشود ، براي اينكه يك تابش ثابت مي‌تواند حرارتهاي مختلفي در مواد و رنگهاي گوناگون ايجاد كند كه علت آن توضيح داده شد و مربوط به خود رنگ و تيرگي و روشني آن ميشود . فرض كنيد بينهايت انرژي الكترومغناطيسي را در نقطه‌اي تشديد و يا متمركز كرديم ، دما در آن نقطه معني ندارد زيرا بعد از اينكه ماده در آن نقطه قرار گرفت دما معني پيدا مي‌كند آنهم براي ماده نه براي خود موج الكترومغناطيسي و دما در اين ماده تا جايي بالا مي‌رود كه ماده توان جذب آن موج الكترومغناطيس را داشته باشد و زماني كه ترازها و يا لايه‌هاي انرژي منتفي و مضمحل شدند ، دما در همان نقطه ثابت ميشود و بيشتر از آن بالا نمي‌رود و معني و مفهوم هم نخواهد داشت .



جهت برسي طيف نشري خطي عناصر ، اگر اين عنصر به صورت گاز باشد درون لامپ خلا نموده ، فشار گاز را كم كرده و بعد از تخليه الكتريكي در آن ، طيف عنصر را با عبور از منشور تجزيه و برسي ميكنند . ولي اگر اين عنصر جامد و يا مايع باشد ابتدا آن را بخار كرده و سپس درون لامپ خلا با تخليه الكتريكي يونيزه نموده و طيف آن را بعد از عبور در منشور ، تجزيه و مطالعه مي‌كنند . ولي طيف گازها در فشار زياد ( ستارگان ) و اجسام ( جامدات ) پيوسته بوده و به صورت خطي نمي‌باشد و اين طيف مستقل از نوع عنصر است و فقط به حرارت عنصر وابسته است ، اگر حرارت پايين باشد فقط طيف مادون قرمز و اگر خيلي داغ باشد طيف ماوراي بنفش نيز توليد و منتشر ميشود و با اين شيوه اندازه گيري ، حرارت عناصر سنجيده ميشود . در واقع فشار در گازها و تراكم در جامدات مي‌تواند طيف نشري خطي آنها را به طيف پيوسته‌اي تبديل كند . به شكل زير توجه نماييد :



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



چنين به نظر ميرسد كه الكترونها در زماني كه فشار گاز كم است در روي مدارها ( لايه‌ها و زير لايه‌ها ) حضور دارند ، يعني چرخش آنها به دور هسته روي خط است . ولي الكترونها در زماني كه فشار گاز زياد است در ميان مدارها ( ميان لايه‌ها و زير لايه‌ها ) حضور دارند يعني چرخش آنها به دور هسته روي منطقه و باندي از سطح صفحه ميباشد .

[sajadhoosein]

الكتروگراويتي


فضاي مشبك ، الكتروگراويتي و نيروهاي پيشران و اسپين در فضا





چكيده :

هنگامي كه خازني با الكترودهاي نامتقارن با ولتاژ بسيار بالا شارژ شود ، يك نيروي پيشران غير عادي به سمت الكترود كوچكتر ظاهر ميشود . اين پديده كه به اثر بيفلد - براون مشهور است اساس كار بسياري از پرنده‌هاي امروزي را تشكيل مي‌دهد . بهترين ركورد منتشر شده براي پرواز اين نوع پرنده‌ها 2.4 متر از [سطح زمين] اعلام شده است . با اين حال هنوز توجيه فيزيكي قابل قبولي براي اين اثر شناخته نشده است .




ويدئو

برای مشاهده محتوا ، لطفا وارد شوید یا ثبت نام کنید





جهت كسب اطلاعات بيشتر فايل PDF زير را به دقت مطالعه فرماييد .


برای مشاهده محتوا ، لطفا وارد شوید یا ثبت نام کنید






اينك در اين قسمت سعي مي‌كنيم كه اين پديده شگفت انگيز و همچنين اسپين ذرات باردار در فضا را توجيه كنيم :



همانطور كه ميدانيم اولين نيرو و يا انرژي مهار شده توسط بشر ، انرژي و نيروي باد بود كه بوسيله بادبانها جهت پيش راندن كشتي‌ها استفاده شد . نكته جالب توجه اينكه لازم نبود كه حتما مسير حركت كشتي در امتداد مسير وزش باد قرار مي‌گرفت ، بلكه اين دو مي‌توانستند زاويه‌اي مابين 90 الي 180 درجه داشته باشند . ملوانان با مشاهده تغيير جهت وزش باد ، زاويه بادبانها را تغيير داده و به مسير خود ادامه مي‌دادند و اگر اين زاويه كمتر از 90 درجه و يا مخالف جهت حركت كشتي مي‌شد ، آنها مجبور بودند بادبانها را پايين كشيده و منتظر تغيير جهت وزش باد بمانند ، حتي اگر اين وضعيت روزها و ماه‌ها به طول مي‌كشيد ، به هر حال چاره‌اي نداشتند جز صبر و انتظار .




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




در رسم فوق خطوط و فلش سبز رنگ مسير وزش باد ، پاره خط قرمز رنگ زاويه بادبان و همچنين خطوط و فلش آبي رنگ مسير و جهت حركت كشتي را نشان ميدهد . به اين نيرو ، نيروي پيشران كشتي در آب گفته ميشود . با توجه به اين مسئله ميتوانيم پديده الكتروگراويتي و اسپين ذرات باردار را توجيه كنيم .



ويدئو

برای مشاهده محتوا ، لطفا وارد شوید یا ثبت نام کنید




ما ميتوانيم چنين تصور كنيم كه فضا ساختار مشبكي دارد كه از مكعب‌هاي بسيار كوچكي تشكيل شده است كه هندسه آن كاملا اقليدسي ميباشد ، 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 مشخص است خطوط به موازات محورهاي x , y , z در فضا امتداد يافته و فضاي مشبكي را تشكيل مي‌دهند . اينك اگر در فضا يك ميدان الكتريكي يكنواخت برقرار شود همانند شكل زير :




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



هيچ برهمكنشي مابين اين ميدان الكتريكي و فضاي مشبك بوجود نمي‌آيد . اما اگر در فضا يك ميدان الكتريكي غير يكنواخت با چگالي متفاوت پديدار شود همانند اشكال زير :




[ 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 ]




اين ميدان با فضاي مشبك برهمكنش داشته و يك نيروي پيشران به طرف تراكم ميدان الكتريكي با چگالي بالا پديدار ميشود ، يعني شكل زير :



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



خطوط سياه رنگ بيانگر خطوط فضاي مشبك و خطوط آبي رنگ بيانگر خطوط ميدان الكتريكي ميباشد .





اينك وضعيت يك ذره يا گوي باردار در فضاي مشبك را برسي مي‌كنيم :


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



همانطور كه مشخص است با نزديك شدن به مركز گوي يا ذره باردار به ميزان تراكم ( چگالي ) ميدان الكتريكي افزوده ميشود ، پس نيروي پيشراني از محيط پيرامون به طرف مركز جرم ( گرانيگاه ، مركز سقل ) وارد ميشود كه برآيند اين نيروها در كل صفر ميشود و ذره يا گوي در فضا بدون حركت مي‌ماند ، ولي تراكم يا چگالي ميدان الكتريكي در مركز اين ذره يا گوي بشدت افزايش مي‌يابد و ميبايست خنثي شود تا ذره يا گوي به پايداري الكتريكي برسد . براي اين منظور ذره و يا گوي چاره‌اي ندارد جز دوران يا چرخش حول مركز خود تا ميدان الكتريكي آن از حالت خطي به اسپيرال لگاريتمي و يا دايره‌اي و بسته تغيير شكل دهد ، يعني اشكال زير :



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



كه اصطلاحا به اين حالت ( دوران ، چرخش يا سرعت زاويه‌اي ) ذره باردار ، اسپين گفته ميشود . اين سرعت زاويه‌اي ميبايست نيروي پيشران در فضا را نيز خنثي كند . اينك ما اين وضعيت را براي ذره بارداري همچون الكترون برسي مي‌كنيم :




ابتدا بايد بدانيم كه انرژي جنبشي دوراني چيست :

جسم صلبي را در نظر بگيريد كه با سرعت زاويه‌اي ω حول محوري كه نسبت به يك چهارچوب لخت خاص ثابت است ، می‌چرخد . هر ذره اين جسم در حال دوران ، مقدار معيني انرژي جنبشي دارد . چون تعداد اين ذرات در جسم صلب زياد است ، لذا كميتي به نام لختي دوراني تعريف می‌شود . لختي دوراني به صورت مجموع جملاتي تعريف مي‌شود كه هر جمله با حاصل ضرب جرم يك ذره از جسم صلب در مجذور فاصله عمودي ذره از محور دوران برابر است . بنابراين انرژي جنبشي دوراني جسم صلب كه بخاطر دوران حاصل می‌شود ، برابر است با نصف حاصل ضرب لختي دوراني جسم صلب در مجذور سرعت زاويه‌اي . در حقيقت انرژي جنبشي دوراني الكترون ، حاصل نيروي پيشران وارد بر الكترون است ، يعني همان نيروي الكتروگراويتي وارد بر الكترون .



k=½Iω²



كه k انرژي جنبشي دوراني ، I ممان اينرسي جسم دوار و W سرعت زاويه‌اي اين دوران است . براي درك اين انرژي يا نيرو فرض مي‌كنيم كه ميدان الكتريكي پيرامون الكترون ، تقارن خود را براي مدتي از دست داده و تمام انرژي جنبشي دوراني آن تبديل به انرژي جنبشي انتقالي شود كه در اين وضعيت الكترون شتاب گرفته و سرعت آن اينچنين بدست مي‌آيد :



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



Kω انرژي جنبشي دوراني الكترون ، I لختي دوراني يا ممان اينرسي الكترون ، ω سرعت زاويه‌اي الكترون معادل 20^10 الي 23^10 راديان بر ثانيه ( علت اختيار اين سرعت زاويه‌اي اين است كه زوج الكترون - الكترون در هنگام تبديل شدن به زوج الكترون - پوزيترون و برعكس ، تابش گاما جذب و يا گسيل مي‌كند كه بيانگر اين موضوع است كه الكترونها به تعداد فركانس امواج گاما در حال دوران حول محور فرضي خود در هر ثانيه هستند ) ، Kv انرژي جنبشي انتقالي الكترون ، m جرم الكترون معادل 9.109534X10-31 كيلو گرم و v سرعت خطي ( انتقالي ) الكترون ميباشد .

بشقاب پرنده‌ها توان توليد ميدان الكتريكي بسيار قوي ، پيرامون خود را دارند كه با تغيير در چگالي آن ميتوانند به نيروي بسيار زيادي از نوع الكتروگراويتي دست يابند كه اين نيرو ميتواند بي‌وزني و شتاب بسيار زيادي به آنها بدهد .




برای مشاهده محتوا ، لطفا وارد شوید یا ثبت نام کنید
ويدئو

[sajadhoosein]

مرگ فضازمان - پايان نسبيت

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

این مقاله در مورد قوانین حرکت بوده و با انگشت گذاشتن بر یک سری اشتباهات در درک بنیادی ترین و در نگاه اول بدیهی ترین مفاهیم حرکت مسائلی که منجر به ارائه نظریات نسبیت خاص و عام شده است برشمرده و بر پایه تصحیحات انجام گرفته قوانین حرکت و پدیده گرانش را به زیبایی دوباره توضیح می دهد. در حقیقت در این مقاله نظریه نسبیت به کلی رد می شود.





قبل از اينكه ذهن مخاطب آمادة دريافت مطلب ومنظور اصلي اين نوشته شود، لازم مي‌دانم موضع مكانيك كلاسيك ونظريات نسبيت خاص وعام در قبال آنچه كه فضا مي ناميم روشن شود. همچنين صرف نظر از خصوصيات مفهوم فضا مانند تخت يا خميده بودن وبطور كلي چيستي آن، به نقشي كه در توضيح مفهوم حركت وتدوين قوانين آن ايفا مي كند توجه شود.
همانطور كه مي دانيم تعريف مكانيك به طور ساده از زبان يكي از بزرگان علم فيزيك، عبارت است از نشان دادن تغيير وضعيت اجسام در فضا بازمان، براي انجام اين كار جسم صلب مراجعه كه حركت نسبت به آن سنجيده مي شود تعريف ودستگاه مختصات دكارتي برآن چنان فرض مي كنند كه هرگونه حادثه يا وضعيت حركتي جسم رجوع داده شده را بتوان نسبت به محورهاي اين دستگاه با توجه به اصول انطباق مورد سنجش قرار داد. بسياري از مقدمات ذكر نشدة اين كار از جمله تعريف واحدهاي طول و زمان بركسي پوشيده نيست. همة اين مقدمات جهت بررسي وتدوين قوانين حركت برپاية پيش فرض بديهي مفهوم حركت يعني جابجايي وانتقال جسم از يك نقطه به نقطه ديگر با گذر از فضاي بين اين دو نقطه استوار شده اند. لازم است كه فضا حتماً متصل وپيوسته باشد زيرا در غير اينصورت جسم مي بايست از يك نقطه از فضا به نقطة ديگر برود بدون گذر ازهيچ نقطه‌اي.
فضا در مكانيك نيوتني محمل تخت ماده وميدان است واجسام برطبق قانون اول او در غياب نيرو در حال سكون يا حركتي مستقيم الخط ويكنواخت در فضا هستند.
در نظرية نسبيت خاص نيز آنچنانكه توسط باني آن عنوان شده است، همبافتة چهار بعدي مينكوسكي به عنوان محمل ماده وميدان است واگر ايندو از ميان برداشته شوند، محمل يعني فضا-زمان باقي خواهد ماند زيرا فضا زمان وجودي مقدم برماده ومستقل است. وبالاخره در نسبيت عام ميدان بازيگر نقش محمل وفضا وهندسة جهان است.
با همة تغييراتي كه در ساختار اين مفهوم( فضا) در روند تكامل نظريات بوجود آمده است، وظيفه ونقشي كه بخاطر آن در اذهان بوجود آمد، در همة نظريات ايفا مي شود ودر توضيح وتدوين قوانين حركت دخالت دارد.
نقش اين مفهوم اغلب به دو صورت درذهن متصور مي‌شود. اول جا ومكاني كه اجسام فيزيكي وداراي واقعيت خارج از ذهن اعم از ماده وميدان درون آن قرار دارند وساكن يا متحركند. دوم نقشي است كه بعنوان يك دستگاه مراجعه به هنگام بررسي حركت يا سكون اجسام بازي مي‌كند. به اين معنا كه نقاط يا مكانهاي مختلف آن مي‌تواند محلي براي قرار گرفتن ناظر باشد. درست مانند مكان ناظري كه مي تواند خود يا جسمي را كه برآن قرار دارد در مركز يك دستگاه مختصات دكارتي فرض كند وحركات وپديده ها را نسبت به محورهاي اين دستگاه بسنجد.
اكنون فرض كنيم ناظري برجسمي قرار دارد كه فارغ از نيرو ولخت است به عبارت ديگر يك ناظر گاليله‌اي است. از نظر اين ناظر تمام اجسام ديگر نسبت به دستگاه مختصاتي كه او برجسم خود فرض مي‌كند ساكنند يا متحرك. تمام اجسامي كه نسبت به دستگاه اين ناظر ساكنند، خود نيز نسبت به هم ساكنند ومي‌توان همة آنها رابا اجسام صلب به هم وبه جسم اين ناظر وصل كرد وبراي همه يك دستگاه مختصات فرض كرد. مي‌توان بر روي هر جسم از اين مجموعه ناظري همراه يك دستگاه مختصات فرض كرد .چون همه نسبت به هم ساكنند، دستگاه مختصات آنها نيز نسبت به هم ساكنند ويك شبكه را تشكيل مي‌دهند. براي كل اين شبكه يك دستگاه مختصات مي‌توان تصور كرد. در واقع هريك از اين ناظرين از نقاط يا مكانهاي مختلف اين دستگاه كلي به كار نظارت مشغولند. اگر جسمي نسبت به يكي از اين ناظرين در حال حركت باشد نسبت به بقيه نيز در حال حركت است وسرعت وجهت ومسير حركت آن براي همه يكي است.
حال با توجه به خصوصياتي كه فضا بايد داشته باشد تا نقش اول آن رابدرستي بازي كند از جمله اتصال وپيوستگي آن، مي‌توان بحث بالا را در مورد فضا نيز صادق دانست. به اين معنا كه تمام ناظريني كه ادعا مي‌كنند براجسامي قرار دارند كه نسبت به فضا ساكنند ويا از نقاطي از فضا در حال نظاره هستند، همه نسبت به هم ساكنند واز مكانهاي مختلف يك دستگاه در حال نظارت هستند.
اگر جسمي نسبت به يكي از اين ناظرين در حال حركت باشد نسبت به بقيه نيز در حركت واگر نسبت به يكي در حال سكون باشد نسبت به همه در حال سكون است.
آنچه ذكر شد زمينه‌اي بود براي اثبات وجود تناقضي بزرگ در توضيح مفهوم حركت وتدوين قوانين آن كه حل وفصل آن منجر به توضيحي زيبا ساده وبسيار منطقي از پديدة گرانش وتمام نمودهاي آن خواهد شد.
تاريخچة مكانيك حاكي از اين است كه در روندتكامل نظريات در مورد حركت، از آموزه هاي ارسطو تا نسبيت عام، تعريف ومفهوم حركت بدون تغيير مانده است. به اين معنا كه حركت يعني جابجايي يك جسم از يك مكان به مكان ديگر يا انتقال آن از يك نقطه به نقطة ديگر. تاپيش از اثبات نسبي بودن حركت، براي ارسطو وپيروانش كه فقط از ديدگاه ناظر زميني حركت را مورد بررسي قرار داده بودند، مكانها يا نقاطي كه جسم طي مي‌كرد نقاطي مشخص ونامتغير بودند. به اين معنا كه ازهر نقطة جهان كه به حركت يك جسم نگاه شود مسير وجهت حركت يكي است. اما معلوم شد كه از ديد ناظريني كه خود نسبت به هم در حال حركتند، سرعت، جهت ومسير حركت يك جسم متفاوت است. با اثبات نسبي بودن حركت، توصيف حركت يك جسم مقيد به ذكر دستگاه مختصاتي شد كه با مراجعه به آن حركت جسم بررسي وتوصيف شده است. اما هيچگونه تغييري در مفهوم حركت حاصل نشد. در حالي كه تمام شاخصهاي حركت يك جسم يعني سرعت، جهت ومسير حركت آن از يك دستگاه مراجعه به دستگاه يا دستگاههاي مراجعة متحرك نسبت به هم متفاوت است بازهم حركت جسم به معناي جابجايي يا انتقال تلقي شده است. در نتيجه اندازه‌هاي حاصل شده از شاخصهاي حركت يك جسم در هر دستگاه مختصات به صورت يك طرفه فقط به خود جسم نسبت داده مي‌شود واعتبار آنها در هر دستگاه مراجعه درحدي است كه پاية تمام اندازه گيريهاي بعدي همچون اندازه حركت وانرژي جسم قرار مي‌گيرد.
گرچه در مكانيك كلاسيك ونسبيت خاص منظور از جابجايي وانتقال جسم غالباً جابجايي وانتقال نسبت به يك دستگاه مراجعه بوده است وبه دليل عدم شناخت از ذات وساختار فضا به صراحت از انتقال جسم درون فضا صحبت نشده است اما چنانكه خواهيم ديد، تلقي حركت به مفهوم جابجايي وانتقال جسم حتي نسبت به يك دستگاه مراجعه نيز مشروط به وجود محيطي است كه جابجايي وانتقال از نقاط آن وسكون نيز نسبت به نقاط آن معناي مشخص وكاربرد فيزيكي پيدا مي‌كنند واين محيط بعنوان يك دستگاه مختصات در تدوين قوانين حركت نقش داشته است‌. اين نكته غير قابل انكار است كه اساس وپاية اندازه گيريها در حركت بر مفهوم مذكور صورت مي‌گيرد. اندازة سرعت يعني تعداد واحدهاي فاصلة پيموده شده در واحد زمان كه خود حكايت از انتقال جسم از يك نقطه به نقطة ديگر درون فضا دارد. از طرفي قانون اول نيوتن كه حركت جسم فارغ از نيرو را توصيف مي‌كند، بخوبي بيانگر اين مفهوم است: حركتي يكنواخت ومستقيم الخط در فضا.
اما نسبي بودن حركت به اين معنا كه شاخص‌هاي حركت يك جسم(سرعت، جهت ومسير) با اندازه گيري ناظرين دستگاههاي مختلف متفاوت است با مفهوم حركت به معناي جابجايي جسم نسبت به نقاط يك دستگاه مختصات مراجعه يا نقاط فضا سازگاري منطقي ندارد زيرا به اين سؤال منجر مي‌شود كه آيا يك جسم مي‌تواند در يك آن در همة جهات جابجا شود؟
اهميت اين سؤال هنگامي بخوبي روشن مي‌شود كه هم به اهميت واعتبار اندازه‌هاي حاصل شده در هر دستگاه ودر عين حال عدم اعتبار اين اندازه‌ها براي دستگاههاي ديگر توجه كنيم وهم به هدف اعلاي مكانيك يعني توصيف فضازماني حوادث وحركات از ديدگاه دستگاههاي مراجعه مختلف.
هدف از علم مكانيك اين است كه نشان دهد اجسام چگونه جاي خود را درفضا بازمان تغيير مي‌دهند. اما اولاً تغيير مكان جسمي كه مورد بررسي قرار مي‌گيرد براي ناظرين دستگاههاي مراجعة مختلف ومتحرك متفاوت است. ثانياً نمي‌توانيم نقطه‌اي از محيطي كه اجسام درون آن جابجا مي‌شوند يعني نقطه‌اي از فضا را پيدا كنيم كه بدون دخالت در حركت اجسام جابجايي آنها را مورد بررسي قرار دهيم وهرگونه تصوري از چنين نقطه‌اي بازهم از ديدگاه ناظري خواهد بود كه باديگر اجسام در حركت نسبي است.
بنابراين وبه ناچار تغيير مكان اجسام را بايد نسبت به يك دستگاه مراجعه سنجيد وبدون اينكه از دستگاه مراجعه ذكري شود، صحبت از تغيير مكان بي معناست.
آنچه در مكانيك رايج است در واقع چنين كاري است. يعني اندازه گيري مكان وزمان وقوع رويدادهاي مربوط به پديده يا جسم مورد سنجش از جمله حركت آن نسبت به يك دستگاه مراجعة خاص. نتيجة اندازه گيري در هر دستگاه مراجعه، خاص همان دستگاه است وبراي اعتبار يافتن اين اندازه ها براي دستگاههاي ديگر بايد از قالب تبديلات گاليله در مكانيك نيوتني يا تبديلات لورنتس درنسبيت خاص بگذرند.
اما تلقي حركت يك جسم به معناي انتقال وجابجايي آن نسبت يك دستگاه مختصات مراجعه به تناقض منجر مي‌شود.
قبل از بيان اين تناقض لازم است كه به سه نكتة مهم اشاره شود:
نكته اول اينكه بنا به اصل نسبيت همة اجسام لخت گاليله‌اي مي‌توانند به عنوان دستگاه مراجعه انتخاب شوند وصلاحيت همه به يك اندازه است.
نكته دوم اينكه جابجايي جسم نسبت به يك دستگاه مراجعه به شرطي معناي مشخص فيزيكي وقابل اندازه گيري دارد كه نقاطي كه جسم از آنها عبور مي‌كند نسبت به دستگاه مختصات ساكن باشند. به عبارت ديگر دستگاه مختصات خودبايد نسبت به نقاط مسير جسم ساكن باشد تا تغيير مكان جسم معنا پيدا كند.
نكته سوم كه از اهميت بيشتري برخوردار است اينكه در مكانيك علاوه بر مختصات عددي(x,y,z) كه براي هر نقطه از نقاط مسير جسم نسبت به دستگاه مختصات بدست مي‌آيد، هر نقطه متناظر با مكان فضايي جسم نيز محسوب مي‌شود. (اصطلاح مكان فضايي در اينجا معرف نقاط فضاي متصور براي ناظر قرار گرفته روي يك دستگاه است كه او با تكيه بر سكون دستگاهش نسبت به آن، حركت دستگاههاي متحرك نسبت به خود را درك مي كند) به عبارت ديگر هر نقطه از نقاط مسير جسم متناظر با يك عضو از دو مجموعه است. يك مجموعه مختصات عددي نقاط نسبت به دستگاه مختصات وديگري مجموعه نقاطي كه بعنوان مكانهاي فضايي جسم فرض مي‌شوند. آنچه كه تصورفضا را در ذهن ناظر يك دستگاه مختصات تشكيل مي‌دهد، در واقع تصورنقاط مجموعة اخير در همه جهات دستگاه مراجعه تا بينهايت است. هر عضو از اين مجموعه مي‌تواند مكاني براي قرار گرفتن يك جسم باشد. كه نسبت به دستگاه مختصات مراجعه ساكن است و چنانكه ذكر شد براي معنا دار بودن جابجايي يك جسم متحرك اين مجموعه بايد نسبت به دستگاه مختصات ساكن باشند. گرچه اين نقاط فقط تصورات ذهني هستند، اما چون هر نقطه مي‌تواند متناظر بايك جسم باشد كه نسبت به دستگاه مختصات ساكن است ادعاي سكون يا حركت نسبت به اين نقاط معناي مشخص فيزيكي پيدا مي‌كند. بعنوان مثال اگر دو جسم نسبت به مكان فضايي متناظر با نقطه (x,y,z) در يك دستگاه مختصات كه محل قرار گرفتن يك جسم است ساكن باشند، خود نيز نسبت به هم ساكنند. به اين ترتيب ادعاي ناظر يك دستگاه مبني برجابجايي يك جسم نسبت به دستگاه او مشروط به فرض وجود مجموعة اين مكانها كه آن را محيط انتقال مي‌ناميم وهمچنين سكون دستگاه مختصات او نسبت به اين محيط است. در غير اين صورت نه سكون دستگاه مختصات او معناي مشخص فيزيكي دارد نه انتقال جسم.
اكنون اگر مختصات نقطة متناظر با مكان يك حادثه در يك دستگاه مراجعه معلوم باشد، براي تعيين مكان همين حادثه در دستگاهي كه نسبت به دستگاه اول در حركت است ملاك ميزان انتقال دستگاه اخير نسبت به دستگاه اول خواهد بود. چون دستگاه اخير در لحظة تعيين مكان حادثه در يكي از نقاط مسيرش نسبت به دستگاه اول خواهد بود واين نقطه نسبت به دستگاه اول ساكن است، مفهوم كلي مطلب اين است كه در مكانيك سعي بر اين است كه مكان وقوع يك حادثه را از نقاط مختلف يك محيط متصل فرضي كه نقاط آن نسبت به هم ساكنند به نام فضا تعيين كنند.
از طرفي همة دستگاههاي لخت گاليله‌اي به هنگام توصيف وبررسي يك حادثه ويا حركت يك جسم رجوع داده شده به آنها، خودرا نسبت به نقاط اين محيط ساكن فرض مي‌كنند در نتيجه همة آنها نسبت به هم ساكن خواهند بود وحركت آنها نسبت به هم نقض مي شود.
ذيلاً طي يك آزمايش ذهني اين تناقض به صورت تجسمي تر توضيح داده مي‌شود:
دو جسم لخت گاليله‌اي به نامهاي K و K' كه نسبت به هم در حال حركتند مجسم مي‌كنيم. بر روي هر جسم ناظري كه مي‌تواند يك دستگاه مختصات دكارتي براي خود فرض كند قرار گرفته است. آنچنانكه مي‌دانيد هيچ راهي وجودندارد كه حركت را به طور مطلق به يكي وسكون را به ديگري نسبت داد. هر يك از اين ناظرين خودودستگاهش را ساكن مي بيند وديگري را در حال حركت يكنواخت.
در دستگاه K نقطه دلخواهي به مختصات(x,y,z) تصور مي‌كنيم. اين نقطه مي‌تواند توسط جسمA اشغال شود. در اين صورت جسم A در دستگاه K ساكن است ومكان فضايي آن با مراجعه به دستگاه K متناظر با نقطه (x,y,z) است. مكان جسم A را كه يك نقطه از پيوسته فضا است با P نشان مي دهيم. بديهي است كه سكون جسم A نسبت به دستگاه K منوط به ثبات (x,y,z) وسكون P نسبت به K است. با مراجعه به دستگاه K'جسمA در حال حركت يكنواخت است. ناظراين دستگاه خود ودستگاهK' را ساكن مي‌بيند ودستگاه K و جسمA را در حال حركت. مكان جسمA با مراجعه به دستگاه K' ديگر نظير يك نقطه نيست بلكه متناظر با مجموعه‌اي از نقاط است كه مسير حركت جسم A را تشكيل مي‌دهند. اين نقاط هر يك مختصات ثابتي در دستگاه K' دارند وهركدام نظير يك نقطه از نقاط پيوستة فضا است كه نسبت به دستگاه K' ساكن است. آنچنانكه حركت جسم به معناي انتقال از يك نقطه به نقطه ديگر از اين مجموعه نقاط فضا خواهد بود. مجموعة اين نقاط را با خط d1 نشان مي‌دهيم وبه جاي همة آنها جسم صلب وميله اي B را قرار مي‌دهيم كه نسبت به K'ساكن است. مي‌توانيم به تعداد دلخواه دستگاههاي ديگر ,K1 K2000 را تصور كنيم كه به همراه ناظرين قرار گرفته برآنها نسبت به دستگاه K ودر نتيجه جسم A در جهات مختلف در حال حركتند. با مراجعه به هريك از آنها جسمA در جهتي در حال حركت است و به ترتيبي كه در مورد دستگاه K' ذكر شد مسير حركت جسمA نسبت به هر دستگاه مجموعه نقاطي از فضا خواهد بود كه نسبت به هر دستگاه ساكن است. مجموعه اين نقاط براي هر دستگاه خطوطي تشكيل مي‌دهند كه آنها را d2 ,d1000 مي ناميم. به جاي اين خطوط نيز مي‌توانيم اجسام صلب B1وB2و000 را قرار دهيم كه هر يك نسبت به دستگاه خود در حال سكون است. اما همه خطوط d2 ,d1000 دست كم يك نقطه مشترك دارند.
زيرا همه از جسم A مي‌گذرند.( بعضي از اين خطوط مربوط به دو دستگاه كه نسبت بهA در دو جهت مخالف يك راستا در حال حركتند برهم منطبقند) اكنون اگر بر يك نقطة مشترك از اين خطوط يك دستگاه مختصات دكارتي بنا كنيم همة اين خطوط نقش محورها وخطهاي گذرنده از مبدا اين دستگاه را دارند وهمه نسبت به هم ساكنند وبالاخره دستگاههاي مراجعةK K' و000 نيز نسبت به هم ساكن خواهند بود.
هيچ راه گريزي از اين مسئله نيست وهندسة فضا چه به صورتي كه نيوتن توصيف كرده است وچه به صورت همبافتة فضا زماني آن در نسبيت خاص آنچنانكه مينكوسكي توصيف كرده است به عنوان محمل ماده وميدان وصحنة وقوع حوادث وحركات، با خود حركت و اصل نسبيت در تناقض است.
موضع مكانيك كلاسيك ونظريه نسبيت خاص در قبال مسئله فضا بخوبي توسط باني نسبيت خاص بيان شده است.
« در مكانيك كلاسيك كليه حوادث فيزيكي در پيوستة چهار بعدي محاط مي‌شوند. اما اين پيوستة چهار بعدي به يك بعد زمان وسه بعد فضا تقسيم ميشد. در نسبيت خاص پيوستة چهار‌بعدي قابل تقسيم به قسمتهاي فضا وزمان نيست. ساختمان چهار بعدي وغير قابل تقسيم مينكوسكي به عنوان محمل ماده وميدان تلقي مي‌شود واگر تصور كنيم كه ماده وميدان از ميان برداشته شوند، فضا زمان باقي خواهد ماند. توصيف حالات فيزيكي برمبناي اين اصل است كه فضا زمان را وجودي مقدم بر ماده وميدان ومستقل بدانيم»
اما هيچ راهي براي تعيين نقطه يا مكاني از اين محمل (فضازمان) براي برپاكردن يك دستگاه مختصات كه بدون دخالت در حركت اجسام حركات وحوادث را از طريق آن بسنجيم وجود ندارد و هرتلاش ذهني براي يافتن چنين مكاني بازهم از ديدگاه ناظري خواهد بود كه باديگر اجسام در حركت يا سكون نسبي است.
بناچار اجراي اين نقش به دستگاههاي گاليله‌اي سپرده شده است. به اين معنا كه تمام اجسامي كه داراي حركت يكنواخت هستند و از آنها به عنوان اجسام گاليله‌اي ياد مي‌كنيم اين صلاحيت را دارند كه بعنوان دستگاههاي مراجعه جهت توصيف فضا زمان وتدوين وفرمولبندي قوانين حركات وحوادثي كه در آن رخ مي‌دهد به كار گرفته شوند. خاصيت مشترك همه اين دستگاهها احساس سكوني است كه ناظرين آنها دارند. اما تفكر وجود محمل فضا زمان بعنوان گستره وزمينه‌اي كه ماده وميدان را در برمي گيرد وحوادث وحركات درون آن صورت مي‌پذيرد باعث شد تا احساس سكون ناظرين گاليله‌اي سكون نسبت به فضا تلقي شود. زيرا اولاً اثبات حركت يك دستگاه گاليله‌اي نسبت به فضا توسط ناظر همان دستگاه به دليل اصل نسبيت امكانپذير نيست. ثانياً نحوة رجوع دادن حوادث وحركات به يك دستگاه مراجعه به مفهوم حادث شدن در يك نقطة خاص از فضا وانتقال جسم از يك نقطه به نقطة ديگر فضا، دستگاه مراجعه را در موضع سكون نسبت به فضا قرار مي‌دهد وبالعكس سكون دستگاه مراجعه نسبت به فضا، به حركت جسم رجوع داده شده مفهوم انتقال در فضا مي‌دهد. به اين ترتيب هر ناظر اندازه گير در دستگاه مراجعة خود با تكيه برسكون دستگاه خويش حركت جسم رجوع داده شده به دستگاهش را به معناي جابجايي وانتقال آن تلقي مي‌كند وميزان انتقال جسم مبناي تمام اندازه گيريهايي است كه همه به صورت يك طرفه به جسم رجوع داده شده نسبت داده مي‌شود. شاخصهاي حركت جسم رجوع داده شده كه برپاية مفهوم انتقال اندازه گرفته مي‌شود فقط براي ناظر اندازه گير معتبر است وبراي اعتبار يافتن آنها براي دستگاههاي ديگر ملاك بازهم ميزان انتقال يك دستگاه نسبت به ديگري است. نتيجة كار اين خواهد بود كه براي يك جسم به تعداد دستگاههاي مراجعه كه حركت آن را بررسي مي كنند سرعت، جهت ومسير مختلف بدست مي‌آيد كه همه فقط به اين جسم نسبت داده مي‌شود.
اين برداشت از مفهوم حركت يعني انتقال وجابجايي جسم نسبت به دستگاه مختصات مرجع واندازه گيري ميزان آن منجر به چندين اشكال مي‌شود.
اول اينكه ناظرين قرار گرفته برچندين دستگاه كه نسبت به هم در حركتند، با تلقي حركت يك جسم رجوع داده شده به آنها به معناي جابجايي آن، دستگاه مختصات خود را نسبت به نقاطي فرضي كه فقط با فرض وجود آنها جابجايي جسم معنا دارد ساكن مي‌دانند. اين نقاط خود نسبت به هم ساكنند. در نتيجه همة دستگاهها نسبت به هم ساكن خواهند بود. با اين كار نقش نيروهايي كه باعث ايجاد حركت نسبي دستگاهها شده است به كلي ناديده گرفته مي‌شود.
دوم اينكه هر ناظر اندازه گير حركت نسبي دستگاه خود وجسم رجوع داده شده را به صورت يك طرفه فقط به جسم رجوع داده شده نسبت مي‌دهد زيرا عمل انتقال وجابجايي واندازةآن فقط مربوط به جسم رجوع داده شده است. از طرفي آنچه كه باعث مي‌شود اندازه‌هاي بدست آمده از حركت جسم رجوع داده شده در دستگاههاي مختلف متفاوت باشد به دليل اعمال نيروهاي مختلفي است كه باعث ايجاد حركت نسبي دستگاههاي اندازه‌گير شده است. به عبارت ديگر هر دستگاه با دستگاه ديگر داراي تفاوتي است كه نيرو ايجاد كرده است. اما در مكانيك كلاسيك ونسبيت خاص اختلاف وتفاوت بين دو يا چند دستگاه فقط از جنس جابجايي خطي است ونقش نيرو به كلي ناديده گرفته شده است. دستگاهها وناظرين آنها در حقيقت از مكانهاي مختلف يك دستگاه مختصات كه نقاط آن نسبت به هم ساكنند اقدام به اندازه گيري حركت جسم رجوع داده شده مي‌كنند وآنچه كه ناديده گرفته مي‌شود، يعني تفاوت هردستگاه با ديگري كه در اثر وارد شدن نيرو ايجاد شده است در اندازه‌هاي بدست آمده از حركت جسم رجوع داده شده بروز مي‌كند وفقط به اين جسم نسبت داده مي‌شود. آنچنانكه بايد فكر كنيم كه اين جسم علاوه بر حركت همزمان در مسيرهاي مختلف، سرعت خود را نيز بدون هيچ دليلي نسبت به هر دستگاه اندازه گير تغيير دهد.
سومين اشكال مربوط به اصل نسبيت است. آنچه كه اصل نسبيت در حوزة حركات لخت گاليله‌اي عنوان مي‌كند عبارت است از هم ارزي دستگاههاي مختلف ومتحرك گاليله‌اي براي تدوين وفرمولبندي قوانين طبيعت منجمله قوانين مكانيك.
چنانكه ذكر شد تلقي حركت يك جسم رجوع داده شده به يك دستگاه مختصات مرجع به معناي انتقال وجابجايي آن، دستگاه مرجع را در موضع سكون نسبت به نقاط مفروض محيط انتقال قرار مي دهد. به اين ترتيب هنگامي كه حركت يك جسم را به چندين دستگاه رجوع داده‌ايم همة دستگاهها در مواضعي ساكن نسبت به محيط انتقال قرار مي‌گيرند. اين درست به اين معناست كه حركت جسم رجوع داده شده از نقاط مختلف يك دستگاه مورد بررسي قرار گرفته است نه از دستگاههاي مختلف وهم ارز. روشن است كه با وضعيت موجود لازم است كه در بنيادي ترين ودر نظر اول بديهي ترين مفاهيم وضع شده براي توضيح حركت يعني فضا زمان وجابجايي تجديد نظر كنيم.
قبل از هر چيز بايد روشن شود كه آيا اين مفاهيم به ويژه مفهوم فضا بادركي كه ما بواسطة كشف دو خاصيت مهم حركت يعني نسبي بودن حركت واصل نسبيت از حركات اجسام بدست آورده‌ايم سازگاري منطقي دارند يا خير.
وجود فضا بعنوان زمينه ومحيطي كه حركت به معناي جابجايي در آن صورت مي‌پذيرد، از اركان وملزومات اساسي فرمولبندي قوانين حركت در مكانيك كلاسيك ونظريات نسبيت است. براي اينكه حركت جسم يا پديدة بررسي شونده به معناي انتقال آن باشد ودر نتيجه بتوان ميزان آن را اندازه گيري وبصورت يك طرفه فقط به خود آن جسم يا پديده نسبت داد، لازم است دستگاه مرجع وناظر اندازه گير همراه آن نسبت به فضايي كه جسم درون آن منتقل مي‌شود ساكن باشد ودر صورتي كه دستگاه مرجع خود نيز در حال حركت باشد ناظر همراه آن مي‌بايست بتواندميزان انتقال دستگاه خودرا نسبت به محيط انتقال يعني فضا اندازه گيري كند وسپس به تركيب وتبديل سرعتها بپردازد. در آن صورت اصل نسبيت معنا نداشت وهمة حركات وپديده ها نسبت به يك دستگاه مراجعة متماز يعني فضا بررسي واندازه گيري مي‌شد.
اما ما دو اصل متضاد وناقض هم رابا هم پذيرفته‌ايم. از يك طرف اصل نسبيت را بدرستي پذيرفته‌ايم. به اين معنا كه همة اجسام لخت گاليله‌اي هنگامي كه بعنوان دستگاه مراجعه انتخاب مي‌شوند براي تدوين وبيان قوانين طبيعي هم ارزند وهيچ دستگاه مراجعة ممتازي وجود ندارد از طرف ديگر به اشتباه وبا تكيه براحساس سكون ناظر دستگاه مرجع حركت جسم يا پديدة رجوع داده شده را به معناي جابجايي وانتقال آن تلقي كرده‌ايم. با اينكار يك دستگاه سوم وپنهان را نيز در قانون حركت دخالت داده ايم. زيرا فقط با فرض وجود نقاط اين دستگاه است كه سكون دستگاه مراجعه وجابجايي جسم رجوع داده شده معناي فيزيكي وقابل اندازه گيري پيدا مي‌كند.
سكون همة دستگاههايي كه حركت يك جسم را اندازه گيري مي‌كنند نسبت به نقاط همين دستگاه سوم وجابجايي جسم از نظر هريك از ناظرين نيز از نقاط همين دستگاه خواهد بود.
بنابراين برخلاف آنچه كه اصل نسبيت عنوان مي‌كند، بررسي حركت جسم يا پديدة مورد نظر از مكانها يا نقاط مختلف يك دستگاه ( فضا) صورت مي‌گيرد.
نتيجه اينكه تلقي حركت جسم نسبت به دستگاه مختصات به مفهوم جابجايي جسم مشروط به وجود مفهوم فضا است وهر دو مفهوم با اصل نسبيت ناسازگارند.
از طرف ديگر خاصيت نسبي بودن حركت با اين تصور رايج در مكانيك كلاسيك ونسبيت خاص كه حوادث دريك نقطه يا مجموعه‌اي از نقاط فضا بعنوان محيط پيوسته‌اي كه همه اجسام وحوادث را دربر مي‌گيرد رخ مي‌دهند در تضاد است.
اگر دو جسم لخت گاليله‌اي با ناظر ودستگاه مختصات فرضي بر روي هر يك مجسم كنيم كه نسبت به هم در حال حركت باشند، ناظر هر دستگاه خود وجسمي را كه برآن قرار دارد نسبت به چارچوب مختصاتي خود ساكن مي‌بيند وبا هيچ آزمايشي نمي‌تواند اثري از حركت دستگاهش در هيچ جهتي بيابد. ناظر هر دستگاه جسم ودستگاه ديگر را درحال حركت مي‌بيند. هيچگونه دليل شهودي يا منطقي وجود ندارد كه براساس آن بتوان حركت مطلق را به يك جسم وسكون مطلق را به جسم ديگر نسبت داد. آنچنانكه هر دو ناظر برآن توافق داشته باشند به اين معنا كه ناظر دستگاه متحرك بتواند حركت دستگاه خودرا اندازه گيري كند ودر عين حال دستگاه ديگررا ساكن ببيند.
مي‌توانيم قضاوت در مورد حركت اين دو جسم را به عهدة ناظر سوم بگذاريم. موضوع مهم مكاني است كه ناظر سوم مي‌تواند برآن قرار بگيرد. اگر اين ناظر برجسمي سوم قرار گرفته باشد چند حالت قابل تصور است: اول اينكه اين جسم نسبت به جسم اول ساكن باشد كه در اين صورت نسبت به دستگاه دوم در حال حركت خواهد بود. دوم اينكه نسبت جسم دوم ساكن باشد كه دراينصورت نسبت به دستگاه اول در حال حركت خواهد بود. امكان سوم اين است كه جسم سوم نسبت به هر دو دستگاه اول ودوم در حال حركت باشد. در همة موارد مكاني كه ناظر سوم برآن قرار دارد جسمي است كه دست‌كم با يكي از دو دستگاه اول ودوم در حال حركت نسبي است. بنابراين فقط صورت مسئله به جسم سوم ودستگاه مراجعة او تعميم داده مي‌شود وقضاوت اومنوط به حل مسئله در حركت نسبي خود با اجسام اول ودوم است. اضافه كردن جسم چهارم وپنجم و000 نيز تعميم مسئله است ومشكلي حل نمي‌شود.
آيا نقطه يا مكاني براي قرار گرفتن ناظر سوم وجود دارد كه نسبت به هيچ يك از دو جسم اول ودوم حركتي نداشته باشد؟ روشن است كه يافتن چنين مكاني غيرممكن است زيرا وجود آن منوط به سكون جسم اول ودوم نسبت به يك نقطه ودر نتيجه سكون آنها نسبت به هم ونقض حركت نسبي آنهاست. روش بررسي واندازه‌گيري حركت در مكانيك كلاسيك ونسبيت خاص منجر به فرض وجود چنين نقطه يا نقاطي مي‌شود كه وجود آنها از لحاظ نظري غيرممكن است، زيرا در مكانيك توصيف معنادار مكان يك حادثة آني(يا مدت دار) مشروط به سكون نقطه يا مكان وقوع حادثه نسبت به هر دستگاه توصيف كننده است. به عبارت ديگر لازمه وشرط توصيف دقيق مكان وقوع يك حادثة آني وهمچنين توصيف تغيير مكان يك رويداد متغير از نظر مكاني اين است كه مكان وقوع حادثه يا مكانهايي كه تغيير از آنها صورت مي‌گيرد نسبت به دستگاه مختصات اندازه‌گير بدون تغيير وساكن باشند. بنابراين بايد چنين تصور كنيم كه نقطه يا نقاطي بعنوان محل وقوع حادثه يا مكان قرار گرفتن يك جسم وجود دارند كه نسبت به دو يا چند دستگاه كه نسبت به هم درحركتند، ساكنند. ويا برعكس دو يا چند دستگاه كه نسبت به هم درحركتند نسبت به يك نقطه ساكنند. اما اين به معناي سكون دستگاهها نسبت به هم ونقض حركت آنهاست.
اين نتيجه با اين تصور رايج كه فضا متصله وپيوسته‌اي است كه همة اجسام وحوادث را در برمي‌گيرد وهر نقطه از آن را مي‌توان يك نقطة جهان ناميد در تضاد است. تصور هر ناظر از فضا در دستگاه مختصات خويش بعنوان نقاط يا مكانهايي كه محل قرار گرفتن اجسام ساكن در همة جهات دستگاه او تابينهايت است، منفصل وجدا از همين تصور ناظرين دستگاههاي مراجعه ديگر است. فضاي قابل تصور توسط ناظر هردستگاه، از نظر ناظر دستگاه ديگرهمان رفتاري را دارد كه اجسام آن دستگاه دارند. بنابراين تصور فضا بعنوان كليتي يكپارچه ومتصل آنچنانكه همة اجسام وحوادث را دربربگيرد وبتوان مختصات نقاط آن را نسبت به يك دستگاه كلي كه بريكي از نقاط آن بنا شده است تعيين كرد، امكانپذير نيست.
حركت پديده‌اي دوطرفه وغير قابل جمع وكسر است .
براي روشن شدن مطلب دو جسم لخت را به همراه ناظر ودستگاه مختصات فرضي مجسم مي‌كنيم كه نسبت به هم ساكنند. بديهي است كه براي ايجاد حركت نسبي اين دو جسم نسبت به هم كافي است كه به يكي از اين دو نيرويي تماسي وارد شود. بعد از ايجاد حركت وقطع نيرو دو جسم در حالت لختي وفارغ از نيرو قرار مي‌گيرند. پس از اين مرحله اندازه‌گيري هر ناظر با هدف بدست آوردن ميزان انتقال جسم ديگر ومبنا قرار دادن اندازة بدست آمده براي گذر از يك دستگاه به دستگاه ديگر اشتباه خواهد بود وبه تناقضات مذكور منجر مي‌شود. زيرا پارامتر متغيري وجود ندارد كه بتوان آن را به صورت يك طرفه فقط به يك جسم نسبت داد واندازه گرفت.
پس از ايجاد حركت، باگذشت زمان در ميزان نيروي لازم براي ساكن شدن دو جسم نسبت به هم وقرار گرفتن در يك دستگاه تغييري رخ نخواهد داد. ناظر قرار گرفته برهر يك از اين اجسام خودرا نسبت به چارچوب مختصاتي خويش ساكن مي‌بيند ومي‌تواند در همة جهات محورهاي دستگاه خود تا بينهايت اجسامي را تصور كند كه نسبت به او ساكنند. در عين حال همة اين اجسام با مراجعه به دستگاه ديگر در حركتند. اما چنانكه ذكر شد نقطه يا مكاني وجود ندارد كه سكون يك دستگاه نسبت به آن وجابجايي دستگاه ديگر نيز نسبت به آن معناي فيزيكي وقابل اندازه‌گيري پيدا كند. آنچه كه با اعمال نيرو ميان اين دو جسم ايجاد شده است وما آن را حركت نسبي مي‌ناميم، به مفهوم جابجايي يكي نسبت به ديگري يا جابجايي هر دو نسبت به يك نقطه سوم نيست بلكه نيروي اعمال شده اين دو جسم را در دو سطح يا دو پله يا دو تراز مختلف قرار داده است. آنچه ايجاد شده است، قابل تقسيم بين دو جسم نيست و نمي‌توان آن را بصورت يك طرفه به يك جسم نسبت داد. پس از قطع نيرو هيچ متغيري تابع زمان وجودندارد كه يك ناظر به دستگاه ديگر نسبت دهد واندازه گيري كند. به عبارت ديگر مفهوم سرعت كه به معناي ميزان تغيير مكان است وفقط به يك جسم نسبت داده مي‌شود، درست نيست. ماناچاريم در رابطه با حركت از مفاهيمي دو جانبه استفاده كنيم.
مثلاً به جاي استفاده از مفهوم سرعت حركت مفهوم شدت حركت را بكار ببريم آنچنانكه اگر يكي از دو جسم حذف شود اين مفهوم هيچ معنايي نداشته باشد. تنها عاملي كه قابل اندازه‌گيري است عامل ايجاد حركت وتغيير در آن يعني نيروي وارد شده است. آنچه كه شدت حركت نسبي دو جسم را تعيين كند نيروست وتنها راه تغيير در آن نيز اعمال نيروست. هنگامي كه به جسمي نيرو وارد مي‌شود، شدت حركت آن با همة اجسام ديگر تغيير مي‌كند آنچنانكه همة دستگاههاي مراجعه ميزان نيروي اعمال شده را يكسان اندازه مي‌گيرند.
اگر جسم سوم را كه نسبت به هريك از اين دو جسم در حال حركت است به جمع آنان اضافه كنيم واز ناظرين قرار گرفته براين دو جسم بخواهيم كه مطابق روش مكانيك كلاسيك حركت آن را اندازه‌گيري كنند، هريك از آنها حركت نسبي جسم يا دستگاه خود وجسم سوم را با تكيه برسكون خود به جسم سوم نسبت مي‌دهند وبا اين تلقي كه جسم سوم نسبت به دستگاه آنان جابجا مي‌شود، سرعت آن را اندازه‌گيري مي‌كنند. اندزة بدست آمده شاخص وعاملي است كه مختص جسم سوم است وبه صورت يك طرفه به اين جسم نسبت داده مي‌شود. به اين ترتيب ناظر هر دستگاه اندازه‌اي براي سرعت جسم سوم وجهت ومسيري براي حركت آن بدست مي‌آورد كه با اندازه هاي بدست آمده توسط ناظر ديگر متفاوت است. مي‌توانيم ناظريني اندازه‌گير بر روي اجسام چهارم وپنجم و000 تصور كنيم كه همگي نسبت به هم ونسبت به جسم سوم در حركتند. در اين صورت به همين تعداد اندازه‌هاي مختلف براي سرعت جهت ومسير حركت جسم سوم بدست مي‌آيد كه همه فقط به اين جسم نسبت داده مي‌شود. اين روش چنانكه قبلاً ذكر شد به اين تناقض منجر مي‌شود كه از يك طرف همه ناظرين اندازه‌گير ودستگاه مختصاتي آنها نسبت به نقاطي فرضي كه جابجايي جسم سوم از آنها صورت مي‌گيرد ساكن فرض شوند كه به معناي سكون همه اين دستگاهها نسبت به هم وناديده گرفتن حركت نسبي هر يك نسبت به ديگري ونيروي موجد اين حركات است. از طرف ديگر همة اندازه‌هاي بدست آمده مختص جسم سوم است وبه اين نتيجه منجر مي‌شود كه اين جسم علاوه بر تغيير مكان نسبت به هر دستگاه، بدون هيچ دليلي سرعت خودرا نيز نسبت به هر دستگاه اندازه گير به تنهايي تغيير دهد، به عبارت ديگر لازم است كه اين جسم بدون هيچگونه عامل فيزيكي مانند نيرو از نوعي شتاب برخوردار باشد. اما در توضيح مطلب بايد براين نكته تأكيد شود كه در حركت نسبي دو جسم عاملي متغير كه بتوان به يك جسم نسبت داد واندازه گرفت وجود ندارد. دستگاه هر ناظر اندازه گير با جسم سوم داراي اختلاف سطح وترازي است كه نيرو ايجاد كرده است. آنچه ايجاد شده است، نه قابل تقسيم است ونه مي‌توان آن رابه يك جسم نسبت داد. تلقي انتقال جسم سوم توسط هر ناظر اندازه‌گير واندازه‌گيري ميزان آن در حقيقت ناديده گرفتن سهم دستگاه خود ناظر در حركت نسبي است. با اين كار حركت نسبي كه رابطه اي دو طرفه واختلاف تراز وپتانسيلي مربوط به هر دو جسم است، فقط به يك جسم نسبت داده مي شود و موجب بروز اندازه هاي مختلف براي سرعت حركت يك جسم رجوع داده شده به چندين دستگاه مي‌شود. در حالي كه جسم رجوع داده شده با هر دستگاه اندازه‌گير يك رابطة دو طرفه دارد كه قبلاً توسط نيرو ايجاد شده است وهيچگونه تغييري در وضعيت آن متناسب با تغييراتي كه در اندازه‌ها حاصل شده است صورت نمي‌گيرد. ناظر قرار گرفته بر جسم رجوع داده شده تغيير در اندازه هاي نسبت داده شده به جسم او را به دليل تفاوتي واقعي در حركت نسبي هر يك از دستگاههاي اندازه‌گير مشاهده مي‌كند. اما ناظرين اين دستگاهها با احساس سكون خود وتلقي انتقال جسم رجوع داده شده، اين تفاوتها را ناديده گرفته وبصورت كاذب ودروغين به جسم رجوع داده شده نسبت مي‌دهند.
بطور كلي حركت نسبي اجسام لخت به مفهوم انتقال هريك نسبت به ديگري ويا نسبت به نقاط محيطي فرضي كه فضا مي‌ناميم نيست بلكه حركت نسبي بين هر دو جسم رابطه‌اي دو طرفه وغير قابل تركيب است.
نتايج اين بحث را مي‌توان در چند مورد خلاصه كرد:
1- نتيجه اول تصحيحي است كه بايد در قانون اول حركت صورت گيرد. به اين معنا كه قانون جبر يا لختي را نمي‌توان به مفهوم انتقال جسم درون ساختاري كه فضا مي‌ناميم تلقي كرد. اتلاق عمل رفتن در يك خط مستقيم ما رابه مسيري اشتباه مي‌برد. جسم لخت جسمي فارغ از نيروست وچنانكه در بحث گرانش خواهيم ديد، يك جسم لخت از ديد ناظر يك دستگاه شتابدار حركتي منحني الخط دارد درعين حال همين جسم را ناظرين لخت در حركتي مستقيم الخط مي‌بينند وناظر همراه جسم آن را در حال سكون خواهيد ديد وقانون حاكم بر جسم كه فراغت از نيروست را نمي‌توان باآنچه ناظرين مي بينند مساوي دانست.
2- نتيجه دوم در رابطه با انرژي حركتي جسم لخت است.
در مكانيك كلاسيك اندازة انرژي حركتي يك جسم لخت كه منتج از اندازة سرعت آن نسبت به دستگاههاي مراجعه اندازه‌گير است متفاوت ونسبي است. هر ناظر اندازه‌گير با تكيه بر سكون دستگاه خود ميزان جابجايي جسم مورد سنجش را اندازه‌گيري وبر اساس آن انرژي حركتي جسم را بدست مي آورد. روش كارچنان است كه همانند اندازة بدست آمده براي سرعت جسم كه شاخصي است مختص آن وبصورت يك طرفه فقط به جسم مورد سنجش نسبت داده مي‌شود، اندازة انرژي نيز فقط به جسم مورد سنجش نسبت داده مي‌شود. درنتيجه براي انرژي حركتي يك واحد جرم به تعداد دستگاههاي اندازه گير اندازه هاي مختلف بدست مي‌آيد كه همه به اين واحد جرم نسبت داده مي‌شود. درحالي كه هر دستگاه اندازه گير باجسم مورد سنجش داراي اختلاف ترازي است كه با اختلاف تراز دستگاه اندازه گير ديگر وجسم مورد سنجش متفاوت است. بنابراين ناظرين دستگاههاي اندازه گير از سطوح وترازهاي مختلف به سنجش جسم مورد نظر مي‌پردازند. اما چون همة آنها حركت نسبي خود وجسم مورد سنجش را بصورت يك طرفه به اين جسم نسبت مي‌دهند وآن را در حال جابجايي فرض مي‌كنند، تفاوت تراز دستگاهها ناديده گرفته مي‌شود زيرا همة ناظرين دستگاه خودرا نسبت به نقاط يك دستگاه (فضا) ساكن فرض مي‌كنند. اين دقيقاً به اين معناست كه از چندين نقطة يك دستگاه كه نسبت به هم ساكنند انرژي حركتي يك جسم مورد سنجس قرار گيرد واندازه هاي مختلف به دست آيد. بديهي است كه اگر از جذب ودفع انرژي از طريق امواج توسط جسم لخت صرف نظر كنيم، هيچگونه تغييري كه بتوان فقط به اين جسم نسبت داد در وضعيت انرژي آن صورت نمي‌گيرد. براي ساكن شدن اين جسم نسبت به هر دستگاه اندازه‌گير ميزان متفاوتي نيرو بايد صرف شود‌. به عبارت ديگر براي اينكه جسم لخت مورد سنجش همتراز با هر دستگاه مراجعة اندازه‌گيرقرار گيرد ونسبت به آن ساكن شود ميزان متفاوتي انرژي نياز است كه از آن به عنوان انرژي جنبشي ياد مي‌شود.
3- نتيجه مهم ديگر در رابطه با نحوة رجوع دادن پديدة موردبررسي به دو يا چند دستگاه مراجعه وتبديلات مكاني زماني حادثه از يك دستگاه به دستگاه ديگر است. روشن است كه پديده‌هاي شناخته شدة فيزيكي از اجسام ناشي مي‌شوند. اين نكته نيز بديهي است كه براي هر جسم هميشه دستگاه مختصات مراجعه‌اي مي‌توان تصور كرد كه جسم نسبت به آن در حال سكون باشد ودر عين حال به تعداد زياد دستگاه مراجعه نيز قابل تصور است كه همين جسم نسبت به آنها در حال حركت باشد. مختصات مكاني يك حادثه كه از يك جسم يا جرم نشئت مي‌گيرد فقط براي دستگاه مختصات مراجعه‌اي كه جسم منشأ حادثه نسبت به آن ساكن است اعتبار دارد ويك نقطه ومكان مشخص وثابت رابراي ناظر دستگاه تداعي مي‌كند. همچنين براي تمام ناظريني كه در نقاط مختلف اين دستگاه قرار دارند وهمه نسبت به هم ونسبت به اين دستگاه ساكنند مكان حادثه داراي اعتبار است وهمه بر نقطة وقوع حادثه توافق دارند. حال اگر مختصات نقطة وقوع يك حادثه در دستگاه K(x,y,z) باشد وبر هر نقطه از محور x ها دستگاه مختصاتي به مركزيت همان نقطه به همراه ناظر بنا كنيم، بيشمار دستگاه مراجعة ساكن نسبت به هم خواهيم داشت كه ناظر هريك از آنها مي‌تواند با يك جسم صلب ساكن خودرا به نقطة وقوع حادثه وصل كند. مختصة نقطة وقوع حادثه براي هريك از اين ناظرين ثابت واز يك دستگاه به دستگاه ديگر متغير خواهد بود. اكنون اگر ناظر دستگاه مراجعهK' كه نسبت به دستگاه K وجسم منشأ حادثه به موازات محورx ها در حركت نسبي است، با استفاده از تبديلات مكانيك اقدام به تعيين مختصات حادثه در دستگاه خود كند در هر لحظة اندازه گيري نقش يكي از ناظريني را خواهد داشت كه دستگاه مختصات خود را بر محور x ها در دستگاه بنا كرده‌اند. به عبارت ديگر با وجود حركت نسبي دستگاه K'وجسم منشأ حادثه به هنگام تعيين لحظه‌اي مختصات حادثه نسبت به اين دستگاه لزوماً جسم منشأ حادثه با دستگاه ساكن فرض مي‌شود. به معناي ديگر شرط معنا دار بودن مكان حادثه نسبت به دستگاهKيعني سكون جسم منشأ حادثه نسبت به K به دستگاه K'نيز تعميم داده مي شود. مفهوم كلي مطلب اين خواهد بود كه مابراي تعيين لحظه‌اي مختصا ت مكاني يك حادثه نسبت به دو دستگاه، كه نسبت به هم در حركتند، از حركت نسبي ونيروي موجود آن واختلاف سطح وتراز ايجاد شده چشم پوشي مي‌كنيم. در مثال فوق حادثه هم سطح وهمتراز دستگاه K است وبا وجود اختلاف سطحي كه نيرو در دستگاه K' ايجاد كرده است، در لحظة تعيين مختصات، مكان حادثه هم سطح دستگاهK' نيز قرار مي گيرد.
توجه به اين نكته بسيار مهم است كه پس از وارد شدن نيرو وايجاد حركت نسبي ميان دو دستگاه، حالت حركت هيچكدام با قضاوت ديگري متغيري تابع زمان نيست. آنچنانكه فكر كنيم در لحظات بسيار كوتاه دستگاه K را مي‌توان نسبت به يك نقطة ساكن در دستگاه K' ساكن دانست. تنها راه سكون دو دستگاه نسبت به هم همانند ايجاد حركت وارد شدن نيروست. در مكانيك كلاسيك ونسبيت خاص غالباً چنين فكر مي‌شد كه حوادث در نقاط همبافتة فضا‌زمان رخ مي‌دهند وتلاش براين بود كه مختصات نقطة حادثه را كه يك نقطة جهان ناميده مي‌شد نسبت به دستگاههاي مختلف بدست آورند. اما حوادث از اجسامي كه واقعيت فيزيكي دارند ناشي مي‌شوند ويك جسم هيچگاه از حركت نسبي با ديگر اجسام مستثني نيست به عبارت ديگر مكان يا نقطه‌اي داراي واقعيت فيزيكي يافت نمي‌شود كه در حركت نقشي نداشته باشد يعني همزمان نسبت به دو جسم متحرك در حال سكون باشد. اين نقطه كه وجود آن غير ممكن است در صورت وجود يك نقطه از نقاط پيوستة( فضا‌زمان) بود وحادثة رخ داده در آن مي‌توانست داراي مختصات ثابت دردودستگاه مختلف باشد. بديهي است كه عدم وجود چنين نقاطي به اين معناست كه مكان يك حادثه فقط نسبت به دستگاه مختصات ساكن وهم سطح آن معنا دارد ومانمي‌توانيم همين مكان را يك مكان يا نقطه از پيوستة فضا نيز بدانيم وسپس تلاش كنيم كه مختصات همين نقطه از فضا را در دستگاه ديگر نيز پيدا كنيم. به بياني عمومي تر مي‌توان گفت ادعاي وقوع حادثه درهر جا وتعيين مكان آن نسبت به هر دستگاه اشتباه است. برخلاف تصور، ملاك ومعيار گذر ازيك دستگاه به دستگاه ديگر جهت تبديلات مكاني حوادث، ميزان جابجايي يكي نسبت به ديگري به صورت خطي ودر يك سطح نيست بلكه براي عبور از يك دستگاه به ديگري تنها راه تحمل نيرو وصرف انرژي ورفتن از يك سطح به سطح ديگر است.
بدين ترتيب راه حل تناقضي كه باعث ارائه نظريه نسبيت خاص شد، برخلاف آنچه كه اين نظريه عنوان مي‌كند خصوصي كردن واحدهاي معادلة حركت براي هر دستگاه وتغيير در نحوة تبديل از يك دستگاه به دستگاه ديگر نيست. بلكه چيزي از جنس ميزان يا اندازة انتقال كه بتوان آن را فقط به يك جسم نسبت داد براي جمع وكسر وتبديل از يك دستگاه به دستگاه ديگر وجود ندارد. مشكل اين بود كه در مكانيك كلاسيك شاخصهاي حركت يك جسم با اندازه‌گيري ناظرين دستگاههاي مختلف نسبي ومتفاوت است. اين وضعيت در مورد نور صادق نيست. اما درحقيقت راه حل معما در مفهوم حركت نهفته است. حركت نمي‌تواند نسبي باشد ودر عين حال به مفهوم انتقال وجابجايي تلقي واندازه‌گيري شود. حركت يك جسم با قضاوت ناظرين دستگاههاي مختلف نسبي است به اين دليل كه اين دستگاهها خود در تراز ها وسطوح مختلفي كه نيرو ايجاد كرده است قرار دارند وتلقي حركت اين جسم به معناي جابجايي آن منجر به سكون همة اين دستگاهها نسبت به هم وناديده گرفتن نقش نيرو وترازهايي ايجاد شده خواهد شد. بنابراين اگر دودستگاه مختصاتK وK' نسبت به هم در حال حركت باشند ودر دستگاه K گلوله‌هايي همزمان به همه جهات پرتاب شوند، يا درصورت وجود هوا امواج مكانيكي توليد ودر همة جهات نشر شوند ويا امواج الكترومغناطيسي انتشار داده شوند، ناظردستگاK' نمي‌تواند حركت دستگاه K را نسبت به دستگاه خود وگلوله هاوامواج را نسبت بهK به مفهوم جابجايي وانتقال تلقي وبا محاسبة اندازه‌ها به جمع وكسر آنها بپردازد. اصل نسبيت در تمام دستگاههاي لخت صادق است ونحوة وقوع پديده هاي مذكور وقوانين حاكم بر آنها در تمام دستگاهها يكسان است. به طور كلي دستگاهها واجسام لخت در حال انتقال نسبت به هم درون ساختار آفريدة ذهن ما موسوم به پيوسته يا هندسة فضا زمان نيستند بلكه در سطوح وترازهاي مختلف انرژي كه نيرو عامل ايجاد آن است قرار دارند وهمة اين سطوح براي فرمولبندي وبيان قوانين حاكم بر پديده ها هم ارزند.
گرانش
هركس آشنايي نسبي با نظريه نسبيت عام داشته باشد مي‌داند كه هدف اصلي در اين نظريه تعميم اصل نسبيت براي همة دستگاههاي مراجعة ممكن اعم از لخت وشتابدار است. در اين راستا باتوجه به اصل هم ارزي دستگاههاي شتابدار وپديدة گرانش مسائل مربوط به اين پديده نيز مورد بحث قرار مي گيرد. از ديدناظرين دستگاههاي لخت گاليله‌اي حركت يك جسم لخت به صورت مستقيم‌الخط ويكنواخت است. گرچه شاخصهاي حركت اين جسم از يك دستگاه به دستگاه ديگر متفاوت است اما قانون حاكم بر حركت آن كه قانون لختي است، براي همة دستگاههاي لخت معتبر وبصورت يكسان فرمولبندي وبيان مي‌شود. اما ناظر يك دستگاه متحمل نيرو وشتابدار ازاجسامي كه متحمل اين نيرو نيستند ودر شتاب آن شركت ندارند، حركتي متفاوت مشاهده مي‌كند يعني حركتي منحني الخط وشتابدار. آنچه كه ناظر اين دستگاه شتابدار از حركات اين اجسام مشاهده مي‌كند دقيقاً با آنچه كه ناظر قرار گرفته بر يك جرم داراي گرانش مانند زمين از حركات اجسام در حال سقوط مشاهده مي‌كند يكسان وهم ارز است. هيچگونه شكي در صحت اين اصل كه تحت عنوان اصل هم ارزي پديدة گرانش ودستگاههاي شتابدار توسط باني نظريه نسبيت عام در قالب مثال اتاقك شتابدار عنوان شده است وجود ندارد. بنابراين قصد ومنظور تكرارشواهد ودلايل اين اصل نيست بلكه بحث برسر اين است كه چگونه مشاهدات وتجارب اين دوناظر را توضيح داده وتفسير كنيم. درآزمايش ذهني اتاقك شتابدار فرض اوليه اين است كه اتاقك در محيطي بدور از ميدان‌هاي جاذبه به وسيله طنابي با نيرويي ثابت در جهتي كشيده شود. ناظردرون آن با آزمايشهايي كه انجام مي‌دهد مانند رها كردن اجسام وپرتاب آنها وهمچنين تجارب حسي مانند احساس سنگيني وسكون كه در خود سراغ دارد، خود را دقيقاً بر روي يك جرم داراي گرانش خواهد يافت وبا ديدن طناب به اين نتيجه مي‌رسد كه به همراه اتاقك در يك ميدان جاذبه آويزان است. از نظر استاد اولين نتيجة حاصله پيدا شدن يك وجه مشترك بين دستگاههاي لخت ودستگاههاي شتابدار براي تعميم اصل نسبيت به همة دستگاههاست. اين وجه مشترك احساس سكوني است كه هم ناظر يك دستگاه لخت دارد وهم ناظر درون اتاقك شابدار.
بنابراين آنچنانكه عنوان شده است مي‌توان گفت كه با وجود حركت تند شونده وشتابدار اتاقك يا هر دستگاه شتابدار نسبت به فضاي گاليله‌اي مي‌توان آن را ساكن دانست به اين شرط كه يك ميدان جاذبه بران حاكم باشد. در نتيجه اگر فرض كنيمK دستگاه لختي در محيط وفضاي گاليله‌اي باشد و K'دستگاهي باشد كه نسبت به K داراي شتاب ثابت است، رفتار نقاط مادي واجسام درK'چنان است كه مي‌توان آن را دستگاهي لخت دانست كه در آن يك ميدان گرانش وجود دارد. پس اگر بتوان يك دستگاه شتابدار را تحت چنين شرايطي همانند يك دستگاه لخت حساب كرد انحصار وامتياز خاصي كه دستگاههاي لخت براي فرمول بندي وبيان قوانين طبيعت دارند سلب وهمة دستگاههاي مختصات مراجعه باهر حالت حركت دلخواه براي فرمولبندي وبيان قوانين طبيعت هم ارز خواهندبود. قدم بعدي توضيح قوانين حاكم بر موقعيت مكاني وزماني اجسام ونقاط مادي قرار گرفته درون ميدان وچگونگي تغيير آن است. اما به دليل انقباض طول وانبساط زمان منتجه از نظريه نسبيت خاص، قوانين هندسة اقليدسي كه در مكانيك كلاسيك ونسبيت خاص بر موقعيت اجسام حاكم بود در اينجا صادق نيست. ونمي‌توان از دستگاه مختصات دكارتي بعنوان چارچوبي براي تعيين موقعيت نقاط واجسام استفاده كرد. بنابراين لازم است متناسب با شرايط هندسي ميدان از دستگاه مختصات منحني گوس استفاده كنيم با اين شرط كه رفتار هندسي واحد طول براي تعيين مسافت نقاط بسيار نزديك به هم بايد مطابق با همان قواعد هندسة اقليدسي باشد. به هر نقطه از نقاط حوزة ميدان كه معادل با يك حادثه است چهار مختصه نسبت داده مي‌شود كه متغير هاي معادلات توصيف فضا زماني آن نقطه يا حادثه هستند وبا هم يك دستگاه مختصات گوسي تشكيل مي‌دهند. با عبور از يك دستگاه گوسي به دستگاه گوسي ديگر توسط تبديلات شكل معادلات توصيف كنندة يك حادثه حفظ مي‌شود وهمة اين دستگاههاي گوسي براي فرمولبندي قوانين طبيعت هم ارز مي‌باشند.
اما اين مسير اشتباه است وبه دلايلي كه ذكر خواهد شد گرانش حاصل وجودميدان نيست. بررسي هاي ما در حيطة اجسام ودستگاههاي لخت گاليله‌اي به اين نتيجه منجر شد كه روش مكانيك كلاسيك در بررسي وتوصيف حركات بر اساس مفهوم جابجايي وانتقال جسم، به چند تناقض وسؤال بي جواب مي انجامد. درمكانيك كلاسيك همة ناظرين دستگاههاي لخت گاليله‌اي، به هنگام بررسي واندازه‌گيري حركت يا سكون يك جسم لخت كه به آنها رجوع داده شده است با تكيه برسكون دستگاه خويش، حركت جسم رجوع داده شده را به معناي جابجايي از يك نقطه به نقطة ديگر تلقي مي‌كنند. اين تلقي باعث مي‌شود كه اولاً همة اين دستگاهها در موضع سكون نسبت به محيط انتقال قرار بگيرند وعلي‌رغم حركت نسبت به هم به عنوان نقاط يا مكانهاي يك دستگاه كلي نسبت به هم ساكن فرض شوند، ثانياً با اين كار تفاوتهاي هر دستگاه گاليله‌اي با دستگاههاي ديگر كه قبلاً در اثر وارد شدن نيرو ايجاد شده است ودر واقع آنها را در پله هاي متفاوت نسبت به هم قرار داده است ناديده گرفته مي‌شود وتفاوتها در اندازه هاي بدست آمده از سرعت حركت جسم رجوع داده شده به دستگاهها بروز مي‌كند ونمايان مي شود. آنچنانكه اگر اندازه هاي بدست آمده توسط ناظرين چندين دستگاه را كنار هم قرار دهيم شاهد يك تغيير نامنظم در سرعت جسم رجوع داده شده، خواهيم بود. به عبارت ديگر حركت جسم رجوع داده شده داراي يك شتاب غيرثابت است. اما مي‌توانيم شرايطي را تصور كنيم كه چندين دستگاه گاليله‌اي كه آنها را شماره‌گذاري كرده‌ايم در يك راستا با جسم رجوع داده شده در حركت نسبي باشند. طوري كه شدت حركت نسبي هر دستگاه با جسم رجوع داده شده از حركت نسبي دستگاه قبل از آن با جسم رجوع داده شده به يك ميزان وبه صورت جزئي تندتر باشد. در اين صورت اگر اندازه‌هاي بدست آمده توسط ناظرين اين دستگاهها ازحركت جسم رجوع داده شده را براساس شماره دستگاهها مرتب كنيم، شاهد تغييرات منظم سرعت جسم رجوع داده شده ودر نتيجه يك شتاب ثابت در حركت آن خواهيم بود، مي‌توانيم فقط به اندازه‌هاي عددي اكتفا نكنيم وبا تركيب فيلم‌هاي چند ثانيه‌اي كه ناظرين دستگاهها از جسم رجوع داده شده گرفته‌اند، شتاب را دقيقاً مشاهده كنيم. شتابي را كه ما از اين طريق يعني مرتب كردن مشاهده واندازه‌گيري چندين ناظر لخت مشاهده مي‌كنيم، ناظر يك دستگاه متحمل نيرو وشتابدار به تنهايي در جسم رجوع داده شده مشاهده مي‌كند. به عبارت ديگر در آزمايش ذهني قبل اگر در همان راستايي كه دستگاههاي لخت گاليله‌اي با جسم رجوع داده شده حركت نسبي دارند، دستگاه شتابداري وجود داشته باشد، ناظر قرار گرفته بر آن از حركت جسم رجوع داده شده همان فيلمي را خواهد ديد كه قطعات آن در لحظات كوتاه مساوي بر روي دستگاههاي لخت ذكر شده فيلم برداري شده است. آنچنانكه جسم رجوع داده شد از ديد او داراي يك شتاب ثابت است. دليل هم ارز بودن آنچه كه اين ناظر به تنهايي مشاهده مي‌كند وآنچه كه با مرتب كردن مشاهده چندين ناظر لخت شاهد آن خواهيم بود اين است كه به دستگاه شتابدار يك نيروي ثابت وارد مي‌شود واين نيرو در حين مشاهدة ناظر قرار گرفته برآن در حال عمل است. در مورد دستگاههاي لخت مربوط به آزمايش ذهني مانيز نيروي وارد شده به هر دستگاه آن را نسبت به دستگاه قبل از خود در سطح وترازي متفاوت قرار داده است. اما اين كار قبلاً صورت گرفته است وناظرين ودستگاه آنها در حين مشاهده ناظريني لختند. بدين ترتيب عامل ايجاد تغيير در هر دو مورد نيروست. اما نكتة اساسي ومهم اين است كه تغيير در دستگاه‌هاي ناظرين اندازه‌گير صورت مي‌پذيرد نه در آنچه كه اندازه مي‌گيرند. به اين معنا كه تفاوت وتغيير در اندازه هاي جاصل شده از سرعت جسم رجوع داده شده در دو يا چند دستگاه لخت به دليل قرار گرفتن هر دستگاه نسبت به دستگاه ديگر ونسبت به جسم رجوع داده شده در سطح وترازي متفاوت توسط نيروست وهيچگونه تغييري در جسم رجوع داده شده، صورت نمي‌گيرد. بنابراين شتابي كه در آزمايش ذهني ما از طريق مرتب كردن اندازه هاي حاصل شده توسط چندين ناظر لخت در حركت جسم رجوع داده شده مشاهده مي‌شود ونيز شتابي كه ناظر دستگاه شتابدار به تنهايي در حركت جسم رجوع داده شده مشاهده مي‌كند، شتابي كاذب ودروغين است. كاذب به اين مفهوم كه برخلاف آنچه كه قانون نيوتني ايجاد شتاب حكم مي‌كند كه هنگامي كه شتابي مشاهده شد اين شتاب حاكي از وجود نيرو ويا ميداني براي ايجاد آن است، در اين مورد هيچگونه عامل فيزيكي مانند نيرو يا ميدان كه جسم رجوع داده شده را وادار به حركت شتابدار كند وجود ندارد.
در واقع فيزيك كلاسيك در اولين گام توضيح وفرمولبندي حركت دچار اشتباه شده است. مكانيك كلاسيك حركت را به مفهوم جابجايي وانتقال تلقي كرده است. اعتبار اين مفهوم وابسته به وجود يك دستگاه مختصات سوم است كه به عنوان مبنا ومعياري براي معنادار شدن مفاهيم سكون وحركت و كاربردي شدن آنها لازم است. هنگامي كه ناظرين چندين دستگاه لخت حركت يك جسم رجوع داده شده به آنها را به مفهوم انتقال تلقي مي‌كنند، آنچه را كه نيرو دروجود هريك از آنها نسبت به جسم رجوع داده شده ايجاد كرده است به صورت يك طرفه فقط به جسم نسبت مي‌دهند واندازه مي‌گيرند. به اين ترتيب از يك طرف همة اين دستگاهها نسبت به دستگاه مبنا يا دستگاه سوم ساكن خواهند بود وتفاوت سطح وتراز هريك باديگري كه قبلاً به وسيلة نيرو ايجاد شده است ناديده گرفته مي‌شود، از طرف ديگر در اندازه هاي حاصل شده كه همه به جسم رجوع داده شده نسبت داده مي‌شود تغييري به صورت يك شتاب كاذب نمايان مي‌شود. اگر حركت همين جسم به يك دستگاه شتابدار ومتحمل نيرو رجوع داده شود، ناظر قرار گرفته بر اين دستگاه در هر لحظه در نقش يكي از ناظرين دستگاههاي لخت خواهد بود وآنچه را كه مجموع ناظرين لخت مشاهده واندازه‌گيري كرده‌اند او به تنهايي مشاهده واندازه گيري ميكند. همانند ناظرين دستگاههاي لخت كه هر يك خودراساكن وحركت را فقط به جسم رجوع داده شده نسبت مي‌دهند، اين ناظر نيز خودرا ساكن مي‌داند وتغييري را كه در حركت نسبي دستگاهش بواسطة نيروي وارد بر آن با جسم رجوع داده شده در حال انجام است، در جسم رجوع داده شده مي‌بيند وفقط به اين جسم نسبت مي‌دهد. بنابراين از نظر او بايد عاملي همچون ميدان وجود داشته باشد تا تغيير حركت يا شتاب جسم را توجيه كند. غافل از اينكه عامل ايجاد تغيير نيرويي است كه به دستگاه خود او درحال وارد شدن است ونتيجه را كه تغيير در حركت نسبي دستگاه شتابدار وجسم رجوع داده شده است، او در وجود جسم رجوع داده شده مي‌بيند بدون اينكه هيچگونه نيرو يا ميداني براين جسم اثر كند.
در نظريه نسبيت عام عنوان شده است كه ناظر قرار گرفته در درون اتاقك شتابدار همانند يك ناظر قرار گرفته بر سطح زمين خود را درحال سكون مي‌بيند واين احساس سكون زمينه‌اي است براي تعميم اصل نسبيت به دستگاههاي شتابدار زيرا ناظر يك دستگاه شتابدار نيز مانند ناظرين دستگاههاي لخت در احساس سكون شريك خواهد بود. اما پيامد مهم اين برداشت اين است كه دستگاه شتابدار نسبت به فضاي گاليله‌اي ساكن خواهد بود وناظرقرار گرفته برآن آنچه را كه از اجسام روبرو واطراف خود كه درشتاب دستگاه او شركت ندارند مشاهده مي‌كند، كه در واقع تصويري از تغيير حركت دستگاه خود اوست كه در وجود اين اجسام نمايان مي‌شود، بصورت يك طرفه فقط به خود اين اجسام نسبت مي دهد وخاصيتي مانند خميدگي فضا وميدان را عامل شتاب اين اجسام مي‌داند.
اما ميداني در كارنيست ويك دستگاه متحمل نيرو با تمام اجسامي كه اين نيرو به آنها وارد نمي‌شود در حركتي نسبي اما متغير است. ناظر قرار گرفته برچنين دستگاهي بدون مشاهدة اجسامي كه نيرو به آنها وارد نمي‌شود هيچ اثري از حركت دستگاه خود نمي‌يابد وعلاوه بر احساس سنگيني خودرا در حال سكون مي‌بيند. ناظر چنين دستگاهي نتيجة نيروي وارده به دستگاهش را آيينه وار به صورت شتابي كاذب در وجود اجسام اطرافش مي‌بيند. از طرف ديگر ناظريني كه بر روي اجسام اطرافش قرار دارند، شتاب واقعي را به همراه نيروي ايجاد كنندة آن در دستگاه اين ناظر خواهند ديد.
نكتة اساسي در درك موضوع اين است كه نه ناظر دستگاه شتابدار ونه ناظرين قرار گرفته براجسام در حال سقوط اطراف او هيچكدام نمي‌توانند با تكيه براحساس سكون خود حركت دستگاه ديگر را به معناي انتقال وجابجايي به طرف خودتلقي كنند. به عبارت ديگر بجز دستگاه ناظر شتابدار ودستگاه ناظر در حال سقوط، دستگاه سومي كه نقاط آن بدون دخالت در حركت معياري براي نسبت دادن سكون يك دستگاه وجابجايي دستگاه ديگر باشد وجود ندارد. هر نقطة ساكن از نظر ناظر دستگاه شتابدار، از نظر ناظرين در حال سقوط در حال حركت است وبرعكس هر نقطه ساكن از نظر ناظرين در حال سقوط، از نظر ناظر دستگاه شتابدار در حال حركت وسقوط است.
نگاه نيوتن به يك دستگاه شتابدار از ديدگاه ناظري است كه خود را نسبت به اين دستگاه سوم ساكن مي‌داند. بنابراين از نظر او معناي شتاب عبارت است از تغيير سرعت جسم نسبت به نقاط اين دستگاه ساكن. در نسبيت عام نقشها عوض شده است. به اين معنا كه با تكيه براحساس سكون ناظر دستگاه شتابدار اين دستگاه ساكن فرض مي‌شود وشتاب وخاصيت شتابدهندگي به نقاط وفضاي محيط اطراف نسبت داده مي‌شود. اما هر دو ديدگاه اشتباه هستند. زيرا در هر دو محل ومكان نظارت ناظرين، نقطه‌اي ساكن از دستگاه سوم است و وجود اين دستگاه مشروط به سكون دست‌كم يك نقطه از آن نسبت به دو دستگاه متحرك است واين غير ممكن است. بنابراين وجود دستگاه سوم واقعيت فيزيكي وخارج از ذهن ندارد و ما نمي‌توانيم مكاني براي نظارت براين پديده بيابيم كه از قاعده حركت نسبي دستگاه شتاب دارو واجسامي كه در اين شتاب شركت ندارند مستثني باشد. نيروي وارد شده به يك دستگاه باعث تغيير حركت نسبي آن با همة اجسامي كه اين نيرو به آنها وارد نمي‌شود مي‌شود. به همين دليل ناظريني كه بر اين اجسام قرار دارند، ميزان نيروي وارد شده به اين دستگاه را يكسان بدست مي‌آورند. اما ناظر دستگاه شتابدار وتمام ناظريني كه نسبت به او ساكنند اثر نيرو را بصورت احساس سنگيني در خود وتغيير حركت را به صورت شتابي كاذب در اجسامي كه نيرو به آنها وارد نمي‌شود مي‌بينند. روشن است كه نظر ارنست ماخ در رابطه با قانون لختي ومفهوم اينرسي كه براساس آن اين نتيجه حاصل مي شود كه هنگام ايجاد شتاب در يك دستگاه، اينرسي ومقاومتي كه در آن ظاهر مي‌شود به دليل القاء شتاب به بقية مواد موجود در جهان است، يك اشتباه سينما تيكي است ودرست نيست. زيرا چنانكه ذكر شد شتابي كه ناظر دستگاه شتابدار در اجسام روبرو واطراف خود مشاهده مي‌كند، شتابي دروغين است وناظريني كه بر روي اين اجسام قرار دارند، در صورتي كه نيروي تماسي به آنها وارد نشود خود را در حال سكون ويا در حال حركت يكنواخت ولخت خواهند ديد. اين شتاب دروغين يك تفاوت اساسي حتي از نظر سينما تيكي با شتابي كه نظرية ميدان براي اجسام پيش بيني مي‌كند دارد كه مهمترين محك اثبات تجربي اين نظريه خواهد بود. بنابر نظرية ميدان يك جسم در حال سقوط در ميدان گرانش بايد كشيده ومتسع شود. به عبارت ديگر فاصلة دو نقطة مشخص حتي در ابعاد اتمي بر روي جسم در راستاي سقوط بايد دائماً افزايش پيدا كند. در غير اينصورت از لحاظ نظري ميدان هيچگونه معنايي نخواهد داشت. اما در آنچه كه از آن بعنوان شتاب كاذب ياد مي‌كنيم چنين نيست ويك جسم در حال سقوط كه از ديد ناظر دستگاه شتابدار داراي اين شتاب است جسمي لخت است وهيچگونه كشيدگي در آن ايجاد نمي‌شود. علاوه بر اين دليل شتاب يكسان اجسام در حال سقوط وعدم وابستگي آن به جرم و جنس وحالت فيزيكي اجسام اكنون بسيار روشن است. زيرا اين شتاب دروغين كه فقط ناظر دستگاه شتابدار شاهد آن است نتيجة تغيير حركت نسبي دستگاه او با اجسامي است كه در شتاب دستگاه او شركت ندارند وچون عامل ايجاد تغيير تنها نيروي وارده به دستگاه خود اوست، ميزان تغيير وحركت دستگاه او با اجسام به يك اندازه است. آنچنانكه ناظر دستگاه نتيجه را كه تغيير در حركت است در وجود اجسام در حال سقوط به يك اندازه ويكسان مي‌بيند.
پديدة گرانش آنچنانكه ما در مورد زمين واجرام ديگر مي‌شناسيم در واقع حاصل كار يك دستگاه شتابدار است وتمام آنچه كه در مورد يك دستگاه شتابدار ذكر شد‌، در مورد سطح زمين به عنوان يك دستگاه شتابدار نيز صادق است. آنچه كه ماناظرين زميني در اجسام در حال سقوط واجسام پرتاب شده مي بينيم، يعني حركات شتابدار وبعضاً منحني الخط نتيجة وجود ميدان گرانش ويا نيروي وارده به اين اجسام از طرف زمين براي جذب آنها نيست. در حقيقت ما برروي يك سطح شتابدار قرار داريم وآثار وجود آن را بصورت احساس سنگيني در خود واجسام ساكن نسبت به اين سطح دريافت مي‌كنيم. اين توقع كه مطابق با درك شهودي خود از حركت اين شتاب را ببينيم، انتظار بيجايي است وتنهاناظريني مي‌توانند شاهد اين شتاب باشند كه خود در آن شركت نداشته باشند. يعني ناظريني كه براجسامي قرار دارند كه از نظر ما در حال سقوطند. اين سؤال كه چگونه ممكن است زمين در يك آن درهمة جهات شتابدار باشد ودر عين حال متلاشي نشود، مربوط به ناظري است كه مكاني كه برآن قرار گرفته است ودستگاه مختصاتي كه براي خود فرض مي‌كند واقعيت فيزيكي وخارج از ذهن ندارد. به عبارت ديگر مكان يا مكانهايي بعنوان نقاط ساكن وبي‌حركت هندسي يا فضايي كه در حركت نسبي زمين واجسام در حال سقوط شركت نداشته باشند يافت نمي‌شود كه ديدگاهي براي اين ناظر باشد. آنچه كه شتابدار بودن سطح زمين را مخالف با عقل سليم جلوه مي‌دهد در واقع تصور چنين ناظري است كه با قرار گرفتن در اين مكان فرضي وتصور محوري از نقاط ساكن نسبت به خودانتظار جابجايي همزمان زمين در دو جهت مختلف اين محور را دارد. بنابراين از نظر اوغيره ممكن است.
ديدگاه اين ناظر نسبت به شتاب زمين همان ديدگاهي است كه نيوتن نسبت به شتاب داشت يعني، جابجايي تند شوندة يك جسم نسبت به فضا. آنچنانكه از هر نقطه ساكن نسبت به فضا، بتوان بدون دخالت در اين حركت مطلق شاخصهاي آن را اندازه گرفت. اما اين ساختة ذهني ما يعني فضا نقش دستگاه مختصاتي را خواهد داشت كه تلقي مفهوم حركت به معناي انتقال وجابجايي بناچار نسبت به نقاط آن خواهد بود وهمانطور كه ذكر شد وجودآن منجر به تناقض مي‌شود. بنابراين شتاب سطح زمين حركتي تند شونده وجابجايي نسبت به فضا نيست وناظر در حال سقوطي كه شاهد اين شتاب است نمي تواند با تكيه بر سكون خود به معناي سكون نسبت به فضا، زمين را در حال انتقال تند شونده به طرف خود بداند. به همين دليل ناظر زميني نيز نمي‌تواند چنين ادعايي در مورد جسم در حال سقوط داشته باشد ونيز هيچ نقطه يا مكاني كه از قاعدة حركت مستثني باشد واز آن نقطه بتوان قضاوت كرد كه جابجايي از آن زمين است يا اجسام در حال سقوط وجود ندارد.
اگر از اثرات وجود جو صرف نظر كنيم، جسمي كه از زمين روبه بالاپرتاب مي‌شود بعد از قطع نيروي پرتاب جسمي لخت خواهد بود. درلحظة قطع نيرو حركت نسبي جسم وسطح زمين داراي بيشترين مقدار است. پس از اين لحظه شتاب ثابت سطح زمين باعث تغيير در اين حركت نسبي مي‌شود وبه صورت منظم از شدت آن مي‌كاهد. در اين هنگام جسم از نظر ناظر زميني با شتابي كاهنده روبه بالا در حركت است سپس حركت نسبي زمين وجسم در يك لحظه به صفر مي‌رسد وجسم باسطح زمين در يك دستگاه قرار مي‌گيرند ونسبت به هم ساكن مي‌شوند. در اين لحظه جسم از نظر ناظر زميني در انتهاي مسير خود به حالت سكون در مي‌آيد. اگر راستاي پرتاب عمود نباشد جسم در انتهاي مسير ساكن نخواهد بودوبازمين در حركت نسبي عرضي خواهد بود. پس از اين مرحله شتاب سطح باعث افزايش شدت حركت نسبي زمين وجسم خواهد شد. در اين حالت جسم از نگاه ناظرزميني در حال برگشت با شتابي افزاينده خواهد بود. چون شتاب سطح ثابت وبدون تكان است، شدت حركت نسبي جسم وسطح زمين در يك ارتفاع مشخص از ديد ناظر زميني به هنگام رفت وبرگشت جسم مساوي خواهد بود. بدينترتيب سه عمل رفتن، ساكن شدن وبرگشتن جسم در يك مسير منحني كه تاكنون به خودجسم نسبت داده مي‌شود وعاملي همچون نيروي جاذبه وميدان باعث انجام آن بود‌، اكنون در قالب يك عمل يعني شتاب سطح زمين وبدون هيچگونه نيرو يا ميداني كه برجسم اثر كند انجام مي‌شود.
دلايل بسياري از قوانين تجربي گرانش اكنون بسيار روشن مي‌شوند. يكي از اين قوانين برابري جرم جبري وجرم جذبي يك جسم است.
ناگفته پيداست كه چيزي به عنوان جرم جذبي در طبيعت وجود ندارد. سنيگيني يك جسم نيرويي رو به زمين براي جذب جسم توسط زمين نيست، بلكه مقاومتي است كه جسم درحين تحمل شتاب سطح از خودنشان مي‌دهد وتعيين كننده ميزان آن همان جرم جبري است. شتاب يكسان اجسامي كه از يك ارتفاع با هم رها مي‌شوند وعدم وابستگي آن به ميزان جرم وجنس اجسام اكنون بسيار مستدل ومنطقي است. زيرا چنانكه ذكر شد اين شتاب دروغين است واين اجسام شتاب واقعي سطح زمين راكه باعث تغيير در حركت نسبي زمين وآنها مي‌شود، آينه وار به ناظر سطح زمين نشان مي‌دهند.
تمامي قوانين سقوط آزاد، آونگها وچگونگي قرار گرفتن سيالات وهر آنچه كه به گرانش مربوط است، به زيبايي هر چه تمامتر در اين نظريه قابل توضيح هستند. اما مجال بحث درموردهمة آنها دراين نوشته نيست.
قبل از اينكه به اختصار به بيان نتايج واصلاحات اين بررسي در حوزة مكانيك سماوي پرداخته شود ذكر يك نكته ضروري است. اگر اتاقكي را به همراه ناظر درون آن در شرايطي كه نيروي ديگري به آن وارد نشود، وادار به دوران حول نقطه يامحوري مركزي وساكن نسبت به يك ناظر لخت كنيم ناظر درون اتاقك خودرا دقيقاً بر روي يك سطح داراي گرانش خواهد يافت كه شدت آن متناسب با شدت دوران اتاقك با قضاوت ناظر لخت بيروني است. ناظر درون اتاقك خود واتاقك را ساكن مي‌بيند وبا هيچ آزمايشي نمي‌تواند اثبات كند كه در مسيري دوراني در حال حركت است يا در مسيري مستقيم. اين قضاوت فقط مربوط به ناظر لخت بيروني است. از نظر ناظر لخت، اتاقك چه در مسيري دايره‌اي دوران كند وچه در مسيري مستقيم شتابدار باشد هر دو نتيجة يك عمل فيزيكي است. تنها در حين دوران اتاقك جهت وارد شدن نيرو نسبت به او مدام تغيير مي‌كند. اما ناظر درون اتاقك مانند هرناظر ديگر در دستگاه خويش ساكن است ونتيجة نيروي وارده به اتاقك را كه تغيير در حركت نسبي اتاقك با ديگر اجسام است، اين ناظر به صورت حركات منحني‌الخط وشتابدار در وجود اجسام ديگر مي‌بيند. در حالي كه ناظرين قرار گرفته براين اجسام خود را در حال سكون ولخت خواهند ديد.
در مكانيك كلاسيك ونظريات نسبيت علي‌رغم نسبي بودن وعدم اعتبار مسير يك جسم نسبت به همة دستگاههاي مراجعه به دليل تلقي مفهوم حركت به معناي انتقال، مسير جسم همانند سرعت آن نسبت به هر دستگاه مراجعه داراي ارزش واعتباري خاص است. تاجايي كه در خيلي از موارد از جمله مسير اجرام در منظومة شمسي به كار گرفته شده است. بنابه ملاحظات قبلي خصوصاً اين نكته كه حركت نسبي دو جسم پديده‌اي دو طرفه است ونمي‌توان آنچنانكه در مكانيك كلاسيك رايج است با تكيه برسكون يك جسم مرجع، جسم ديگر را در حال جابجايي از نقاط ساكن نسبت به جسم مرجع دانست، روشن مي‌شود كه تصور شهودي ناظر يك دستگاه كه مسير حركت يك جسم رجوع داده شده به دستگاهش را تشكيل مي‌دهد واقعيتي فيزيكي نيست كه بتوان به جسم نسبت داد وادعا كرد كه جسم مطابق با اين تصور عمل مي‌كند. زيرا در تشكيل اين تصور دستگاه مراجعة خود ناظر نيز نقشي عمده ايفا مي‌كند. به ويژه هنگامي كه دستگاه مراجعه متحمل نيروست كه در اينصورت ناظر قرار گرفته برآن، از يك جسم لخت مسيري منحني الخط وحركتي شتبادار مشاهده مي‌كند ودرهمان حال ناظرين لخت، حركت اين جسم را مستقيم‌الخط يكنواخت ودر جهات گوناگون مشاهده مي‌كنند. به اين ترتيب مسيرهاي منحني‌الخطي كه ما ناظرين زميني در اثر گرانش از اجسام در حال سقوط ويا اجرامي همچون ماه مشاهده مي‌كنيم وبه كل منظومة شمسي تعميم داده‌ايم، به معناي عبور وجابجايي اين اجسام از نقاط ومكانهاي مشخص فضا نيست آنچنانكه نسبت به هر دستگاه مراجعة ممكن اين انحنا معتبر باشد. برخلاف تصور اين تفكر كهن كه درمنظومه شمسي اجرام درمدارهاي مشخص گرد خورشيد در گردشند اشتباه است وپيش از هر چيز مكاني يا دستگاه مراجعه‌اي براي ناظري كه چنين ادعايي دارد، وجود خارجي ندارد. اگريك دستگاه لخت را به عنوان مرجع اختيار كنيم، اجسام نسبت به يك نقطة ثابت آن به عنوان مركز فقط بواسطة نيروي تماسي مي‌توانند در مسيري بسته دوران كنند در حالي كه اجسام پرتاب شده از سطح زمين واجسام در حال سقوط كه از نظر ناظر زميني داراي حركت منحني الخط هستند، نسبت به اين دستگاه لخت، مسيري مستقيم الخط دارند. ذكر جزئيات همة مشاهدات ما در منظومة شمسي از عهدة اين نوشته خارج است اما روال كلي توضيحات آن درپرتو اين نظريه كاملاً روشن است.
تجديد نظر در مفاهيم پايه‌اي وبنيادين توضيح حركت كه شالوده ومحور اساسي اين بررسي است در حوزة مكانيك كوانتوم نيز نتايج واصلاحات مهمي خواهد داشت. مابراي فهم وتوصيف رويدادهاي اتمي در مكانيك كوانتوم، ناچار به استفاده از مفاهيمي بوده‌ايم كه در زبان مكانيك كلاسيك تعريف شده‌اند ونيز همان هدفي را به عنوان توصيف علمي دنبال كرده‌ايم كه منظور مكانيك كلاسيك است يعني توصيف فضا زماني حوادث. روشن است كه در صورتي كه مفاهيم مكانيك كلاسيك متناقض واشتباه باشند، كاربرد آنها در مكانيك كوانتومي نيز نتايج اشتباه در برخواهد داشت. بعنوان مثال موضع ومكان يك حادثه، فقط در دستگاه مراجعه‌اي كه جسم منشأ حادثه نسبت به آن ساكن است معنا دارد. تلاش براي تعيين مكان همين حادثه نسبت به دستگاهي كه حادثه نسبت به آن درحركت است، منجر به ناديده گرفتن نيروي ايجاد كنندة حركت نسبي حادثه واين دستگاه واختلاف تراز انرژي ايجاد شده خواهد شد. بعبارت ديگر تلاش ما براي اين منظور منجر به ايجاد همان شرايطي خواهد شد كه جسم منشأ حادثه نسبت به دستگاه مراجعه ساكن است. بطور كلي حوادث در نقاط محيط وزمينه‌اي كه ساختة ذهن ماست يعني فضا ودر يك سطح حادث نمي‌شوند كه بتوان مكان وقوع آنها را نسبت به هر دستگاه مراجعه تعيين كرد.
بنابراين ادعاي مكانيك كلاسيك مبني بر اندازه گيري همزمان موضع واندازه حركت يك جسم درست نيست كه چنين انتظاري در مورد يك رويداد كوانتومي داشته باشيم.
منبع :
برای مشاهده محتوا ، لطفا وارد شوید یا ثبت نام کنید
([ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ])

[sajadhoosein]

انبساط فضا


انبساط فضا ، توجيهي غير موجه براي انبساط كيهان است



توجه : در اين مبحث تعريف جديدي از همبافته فضا - زمان ارايه ميشود !



براي روشن شدن موضوع از يك مثال ساده شروع مي‌كنيم . فرض مي‌كنيم كه دو مفتول فلزي داريم كه از آلياژ يكساني تهيه شده‌اند . يكي به طول 1متر در دماي 30 درجه سلسيوس و ديگري به طول 10 متر در همان حرارت . لازم به توضيح است كه ما از مفتول 1 متري به عنوان سانتي متر استفاده كرده و آن را به صد قسمت مساوي تقسيم كرده‌ايم . اينك اين دو مفتول را به سياره‌اي فرضي انتقال مي‌دهيم كه حرارت سطح آن بيشتر از 30 درجه بوده و باعث انبساط مفتول‌ها تا حدي ميشود كه اندازه‌ مفتول 1 متري به 101 سانتي متر و مفتول 10 متري ، 10 متر و 10 سانتي متر افزايش پيدا مي‌كند . در اين وضعيت اگر ما مفتول دومي را با مفتول اولي متر كنيم به همان طول 10 متر خواهيم رسيد ، براي اينكه :



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



m0 طول مفتول 1 متري و T0 طول مفتول 10 متري در دماي 30 درجه است . m طول مفتول اولي و T طول مفتول دومي در سطح سياره فرضي داغ است . Δm , ΔT تفاوت طول ( مقدار انبساط ) دو مفتول است . واضح است كه براي اندازه گيري مقدار انبساط مفتول دوم ، ميبايست مفتول اول را تا حرارت 30 درجه سرد و سپس متراژ را انجام دهيم كه در غير اين صورت به همان نتيجه قبلي خواهيم رسيد .



يكي از نتايج بسيار مهم اندازه گيري سرعت نور تحت شرايط و وضعيت مختلف در فضا يا خلاء ، اين واقعيت بديهي است كه اندازه تغيير مكان نور در تغيير زمان ، همواره مقدار ثابتي است ، يعني :



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



به حاصل تقسيم طول بر زمان كه همواره مقدار ثابتي است ميتوان همبافته فضا - زمان گفت كه ساده‌ترين تعريف براي همبافتگي فضا - زمان است . از اين رو اگر ما با هر سرعتي كمتر از سرعت نور اقدام به اندازه گيري سرعت نور كنيم ، همان عدد ثابت C را بدست خواهيم آورد . براي اولين بار شخصي به نام فيتز جرالد نظريه عجيبي ارايه داد . طبق نظر او ، تمام اجسام در جهت حركت خود منقبض ( كوتاه ) ميشوند ، بعدا شخصي به نام لورنتس مدعي شد كه زمان نيز در اين وضعيت ميبايست اتساع يابد و اين تغييرات در طول و زمان را فرموليزه كردند . آنچه كه اتفاق مي‌افتد اينكه با افزايش سرعت ، متر ما كوتاه‌تر و زمان ما كندتر كار مي‌كند و در هنگام اندازه گيري سرعت نور به همان نتيجه قبلي خواهيم رسيد .




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



به طور مثال پرتو نور و سفينه‌اي را در نظر مي‌گيريم كه با نصف سرعت نور نسبت به ما در حال حركت است . اگر از سرنشينان سفينه بخواهيم كه سرعت نور را اندازه گيري نموده و گزارش دهند ، ما انتظار گزارش سرعت 150.000 كيلومتر بر ثانيه را خواهيم داشت ( گزارش‌سرعتV= سفينهV-نورV ) ، ولي آنها با كمال تعجب همان رقم 300.000 كيلومتر بر ثانيه را گزارش خواهند داد و اولين و منطقي‌ترين استنباط ما اين خواهد بود كه در ابزار اندازه‌گيري متر و زمان آنها تغييراتي بوجود آمده و به استناد معادلات لورنتس :


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



در واقع آنها رقم 259.807 كيلومتر ما را تقسيم بر 0.8660 ثانيه ما مي‌كنند و به رقم 300.000 كيلومتر بر ثانيه مي‌رسند ، در واقع يك متر آنها به 86.60 سانتي متر ما و يك ثانيه آنها به 0.8660 ثانيه ما تقليل پيدا كرده است . در ساده‌ترين توضيح هم بافته فضا - زمان را ميتوان با تناسب زير تعريف كرد :


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




بعدها انيشتين با استفاده از اين نظريات ، تئوري نسبيت را پايه ريزي و ارايه نمود و عنوان كرد كه سرعت نور نسبت به تمام دستگاه‌هاي لخت ( بدون شتاب ) ثابت و برابر C است كه درك آن براي همگان آسان نيست ، بلكه واقعيت امر اين است كه سرعت نور در تمامي دستگاه‌هاي لخت ( بدون شتاب ) ثابت و يكسان اندازه‌گيري و محاسبه ميشود ، براي اينكه به تناسب تغيير متر ، زمان نيز تغيير خواهد يافت و ما هميشه به همان مقدار اندازه‌گيري شده قبلي خواهيم رسيد . در واقع نور و يا سرعت آن در حكم ابزار و وسيله‌اي جهت انطباق واحد طول بر واحد زمان است و ما ميتوانيم در هر لحظه و هر جا ، ابزار‌هاي اندازه گيري طول و زمان خود را به دقت بسيار زيادي تنظيم كنيم .





با توجه به شكل زير فرض مي‌كنيم كه فضا به دلايل غير گرانشي در نقطه B انقباض يافته است :



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



دو پرتو نور با فاز ، شدت و فركانس ( طول موج ) يكسان را در نظر مي‌گيريم كه يكي از كنار نقطه B و ديگري دورتر از آن و به موازات همديگر در حال انتشار و گذر هستند . با گذر پرتو نور دوم از كنار نقطه B ، چون فضا انقباض يافته است به تدريج از طول موج نور كاسته شده و به فركانس و انرژي آن افزوده ميشود ، يعني حركت به طرف طيف آبي ، ولي در هنگام دور شدن پرتو نور دوم از نقطه B ، به تدريج به طول موج نور افزوده شده و از فركانس و انرژي آن كاسته ميشود ، يعني حركت به طرف طيف قرمز . بديهي است كه در اين وضعيت پرتو نور اول از پرتو نور دوم پيشي ( سبقت ) مي‌گيرد ، در حالي كه اندازه انرژي هر دو موج در كل ثابت مانده است ( يعني تعداد سيكل‌هاي مساوي دارند ) . ما در رسم شكل فوق از تاثيراتي كه موجب انحراف نور دوم شود صرف نظر كرده‌ايم .



همانطور كه ميدانيم معادله طول موج و فركانس عبارت است از :



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



C سرعت ثابت نور و واحد آن متر بر ثانيه ، ƒ تواتر يا فركانس و واحد آن هرتز ( سيكل بر ثانيه ) و λ طول موج و واحد آن متر است . آنچه كه كاملا مشخص است اينكه همبافته فضا - زمان يعني همان حاصل تقسيم متر بر ثانيه در هر دو طرف معادله مشخص و معلوم است ، اين موضوع به چه معني است ؟

اين دقيقا به اين معني است كه اگر فرض كنيم ناظري به همراه پرتو نور دوم نزديك نقطه B شود با كاهش طول موج نور ، واحد اندازه‌گيري طول او يعني متر نيز كوتاه خواهد شد و همچنين ابزار اندازه‌گيري زمان او يعني كرنومتر يا ساعت كندتر كار خواهد كرد ، پس او به هيچ وجه متوجه كاهش سرعت نور و افزايش فركانس و انرژي موج نخواهد شد و همچنين است زماني كه هر دو در حال دور شدن از نقطه B باشند . در واقع تمامي اين تغييرات در سرعت ، فركانس و انرژي نور براي ناظران دور از نقطه B محسوس خواهد بود و اين پديده براي ناظر واقع در نقطه B غير قابل شناسايي است .

در واقع هر سه ناظر مستقر در نقاط A , B , C در مورد سرعت ، فركانس و انرژي نور اتفاق نظر و تفاهم خواهند داشت ، ولي ناظر چهارم دور از نقطه B متوجه اين تغييرات در فضا - زمان ، سرعت نور ، فركانس و انرژي آن خواهد شد .



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



d اندازه طول است . در ساده‌ترين توضيح ما براي پيدا كردن سرعت نور ، مقدار تغيير مكان آن را تقسيم بر مقدار تغيير زمان مي‌كنيم . چون در انقباض فضا ، واحد اندازه‌گيري طول ما كوتاه ميشود و ساعت ما نيز كند كار مي‌كند به همان اندازه گيري قبلي دست مي‌يابيم و هم چنين است در مورد انبساط فضا ، يعني واحد اندازه‌گيري طول ما بلند شده و ساعت ما نيز تندتر كار مي‌كند و در نهايت همان اندازه‌گيري قبلي نتيجه ميشود . به معادله زير توجه كنيد :



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



با افزايش طول موج ( λ ) به علت بلند شدن m ( انبساط فضا ) ، سرعت نور نيز ميبايست نسبت به ديد ناظر مجاور افزايش يابد ، ولي توام با افزايش اين طول موج به علت انبساط فضا ، زمان نيز تندتر كار خواهد كرد ، پس مقدار s نيز افزايش يافته و سرعت نور در نهايت ثابت اندازه‌گيري خواهد شد . ولي ناظر دور ( غير مجاور ) متوجه افزايش سرعت نور خواهد بود ، براي اينكه تغييري در زمان او ( مقدار s ) بوجود نيامده است ، پس براي ناظر مجاور ميتوانيم مقدار ثابت m/s ( همبافته فضا - زمان ) را از طرفين معادله حذف و به برابري زير برسيم :


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



K كيلو يعني ضريب 1000 ، n سيكل ( يك موج نور ) و Z بيانگر مقدار عددي است . در واقع در اين شرايط انبساط و انقباض فضا ، همواره و هميشه مقدار سرعت ، فركانس ( انرژي ) و طول موج نور براي ناظر مجاور پرتو دوم مقدار ثابتي خواهد بود و اين مقادير براي ناظري كه دور از نقطه B ميباشد تغيير مي‌يابد و علت آنهم اختلاف در فضا - زمان آنها خواهد بود ، ولي مقدار تناسبات ( همبافتگي فضا - زمان ) همواره يكي ( ثابت ) است .



نظريه پردازان تئوري انفجار بزرگ چنين نظر مي‌دهند كه قبل از انفجار بزرگ ، فضا - زمان وجود نداشته است . و همه چيز داخل گوي بسيار چگال و داغي بوده است ، بعد از انفجار ، فضا - زمان ، ماده و انرژي پديدار شده است و فضا - زمان ما در حال انبساط است و اين انبساط به مرور زمان باعث شده است كه طول موج نور اوليه انفجار ، افزايش يافته و به امواج پس زمينه فعلي كيهان تبديل شود و آن را مدركي براي اثبات فرضيه خود مي‌دانند . در اين رابطه بايد گفت كه ما ناظرين همراه يا مجاور نور انفجار محسوب ميشويم و با انبساط فضا ميبايست اولا واحد اندازه‌گيري طول ما ( متر ) بلند شود و دوما زمان ما ( ساعت ) نيز تندتر حركت كند كه در اين رابطه چون سرعت نور را همواره ثابت اندازه گيري مي‌كنيم ، ميبايست فركانس و انرژي نور را نيز ثابت اندازه‌گيري كنيم كه چنين نيست ، يعني ما شاهد نور انفجار بزرگ نيستيم براي اينكه ماهيت اين امواج پس زمينه كيهان ، راديويي و از نوع ماكروويو است . پس اولا امواج پس زمينه كيهان مدرك اثبات نظريه انفجار بزرگ نيست و مربوط به نور انفجار بزرگ نميشود و دوما انفجار بزرگ يا انبساط فضا عامل انبساط كيهان نيست ، براي اينكه در اين صورت متر ما نيز همواره در حال بلند شدن بوده و نهايتا" متوجه انبساط عالم نخواهيم شد ، زيرا حاصل تقسيم تغيير اندازه قطر كيهان در تغيير اندازه طول متر ما همواره مقدار ثابتي خواهد بود : يعني



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



ΔU تغيير قطر كيهان ، Δm تغيير طول متر ، Constant مقدار ثابت ميباشد و ما در هر زمان در اندازه گيري قطر كيهان به همان نتيجه قبلي خواهيم رسيد كه چنين نيست ! ما در هر لحظه متوجه انبساط كيهان ، آنهم با سرعت شتاب دار ميشويم كه بيانگر اين است كه اندازه متر ما در حالت كلي در كيهان ثابت به نظر ميرسد . به بيان ساده‌تر :


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



يعني حاصل تقسيم تغيير قطر كيهان به متر ما ، روز به روز در حال افزايش و رو به بينهايت است و اين افزايش به صورت تصاعدي است . در حقيقت آنچه كه باعث انبساط كيهان ميشود ، ميدان گرانش منفي ( نيروي ضد جاذبه ) موجود در كيهان است كه باعث ميشود كهكشانها با سرعت شتاب دار و سرسام آوري ، آنهم درون فضا از يكديگر دور شوند . و از همه مهمتر اين انبساط برون كهكشاني است و مربوط به داخل كهكشانها نميشود ، يعني ابعاد خود كهكشانها در كل ثابت مي‌ماند .

[sajadhoosein]

گرانش منفي


چگونگي پديدار شدن ميدان گرانش منفي ( نيروي ضد جاذبه )





قانون جهاني گرانش : اگر پرتابه‌اي با سرعت زياد ، از يك ارتفاع نسبتا زياد از سطح سياره‌ زمين در امتداد مماس بر دايره‌اي به مركزيت سياره زمين پرتاب شود ، تحت تاثير گرانش ، مسيري منحني شكل را طي مي‌كند و سرانجام بر روي سطح زمين سقوط خواهد كرد . اگر سرعت پرتابه به اندازه كافي زياد باشد ، مي‌تواند يك دايره كامل را حول زمين طي كند و دور زمين بچرخد يعني شكل زير :



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




اينك اگر پرتابه را ثابت فرض كرده و سياره زمين را با همان سرعت زاويه‌اي پرتابه دوران دهيم چه اتفاقي روي ميدهد . مسلما به استناد نظريات نسبيت ، چون قوانين فيزيكي در تمامي دستگاه‌هاي لخت يكسان است ، پس فرقي نمي‌كند كه پرتابه به دور سياره زمين بچرخد يا سياره زمين با همان سرعت زاويه‌اي دوران داشته باشد و پرتابه ثابت بماند ، در هر دو حالت پرتابه به شرايط بي وزني ميرسد و هيچگاه به سطح سياره زمين سقوط نخواهد كرد . اين مدار در شكل فوق به رنگ قرمز مشخص شده است و اگر فاصله پرتابه با سطح سياره زمين كمتر شود ، به مرور زمان پرتابه به سطح سياره زمين سقوط خواهد كرد ، اين منطقه به رنگ صورتي روشن نشان داده شده كه منطقه گرانش مثبت نامگذاري ميشود . و اگر فاصله پرتابه با سطح سياره زمين زيادتر شود ، به مرور زمان پرتابه از سطح سياره زمين دور ( دفع ) خواهد شد ، اين منطقه به رنگ زرد روشن نشان داده ميشود كه منطقه گرانش منفي نامگذاري ميشود . البته ناگفته نماند كه اگر سياره زمين را در حال دوران با سرعت زاويه‌اي پرتابه در نظر بگيريم اين دو منطقه ، شامل تمامي اجرام حاضر خواهد بود و اگر پرتابه را در حال چرخش به دور سياره زمين در نظر بگيريم ، اين دو منطقه فقط شامل پرتابه خواهد شد . حالت ديگري هم وجود دارد يعني سرعت زاويه‌اي پرتابه يا سياره زمين بيشتر از حد لزوم باشد كه در اين صورت پرتابه ابتدا به ساكن از طرف سياره زمين دفع و پرتاب ميشود يعني شكل زير :



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






توجيه حركت شتابدار كهكشانها در كيهان :

سرعت حركت خطي بعضي از اجرام سماوي در هسته كهكشانها چيزي در حدود يك سوم سرعت نور اندازه‌گيري شده است . در اين وضعيت مي‌توان پيش بيني كرد كه تمامي اجرام خارج از هسته كهكشان در محدوده گرانش مثبت كهكشان بوده و در كناره‌هاي بيروني لبه كهكشان گرانش صفر و در خارج از اين محدوده گرانش منفي ميباشد . يعني تمام كهكشانها در خارج از محدوده گرانش مثبت و صفر خود ، نيروي ضد گرانشي يا گرانش منفي دارند كه به وسيله اين نيرو ميتوانند به حركت و سرعت شتابداري در كيهان دست يابند . 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 .



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



البته تصور اين پديده تازه شناخته شده براي ما بسيار دشوار مي‌نمايد ، براي اينكه ما از گرانش توقع نيروي جاذبه داريم و نه دافعه ولي اين پديده نو شناخته را ميتوان هم با قوانين جهاني گرانش و هم با نظريات نسبيت توجيه نمود .

اينك سعي مي‌كنيم با فرموليزه كردن روابط فيزيكي ، ادعاي خود مبني بر وجود ميدان گرانش منفي ( يعني نيروي ضد جاذبه ) را به ثبوت برسانيم :



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



همانطور كه ميدانيم در معادلات فوق f نيروي جانب مركز ( گريز از مركز ) پرتابه ، m جرم پرتابه ، v سرعت خطي پرتابه ، r شعاع مدار يا فاصله پرتابه از مركز جاذبه ( سياره زمين ) ، F نيروي جاذبه مابين مركز جاذبه و پرتابه ، G ثابت جهاني گرانش ، M جرم مركز گرانش ميباشد . اينك براي اينكه پرتابه به دور مركز جاذبه چرخش دايمي داشته باشد ، ميبايست F=f شود ، كه در اين رابطه فاصله r قابل محاسبه خواهد بود . اينك پرتابه را ثابت فرض كرده و مركز جاذبه را با همان سرعت زاويه‌اي پرتابه دوران مي‌دهيم . براي پيدا كردن روابط فيزيكي ميبايست به جاي سرعت خطي پرتابه ، سرعت زاويه‌اي مركز جاذبه را وارد معادله نماييم ، همانطور كه ميدانيم :



v=w2πr



كه w همان سرعت زاويه ( راديان بر ثانيه ) ميباشد :



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



نكته شگفت انگيز در اين معادلات اين است كه w يا سرعت زاويه‌اي ميتواند هم مثبت و هم منفي باشد ، يعني دوران مركز جاذبه در ديد ناظر يا ناظرين ساعت گرد و يا پاد ساعت گرد باشد . ولي شعاع يا فاصله پرتابه و مركز جاذبه همواره مثبت بوده و كسي نمي‌تواند به استناد اين فرمول‌ها مدعي طول يا بعد منفي در عالمي خيالي ديگر شود ( يعني ضد عالم يا ضد دنيا ، ابعاد منفي و ..... ) . در واقع اين فرمول‌ها وجود سفيد چاله‌ها و امكان ورود به دنياي ديگر را نفي و منتفي مي‌كند .





طرح يك مسئله فيزيكي بسيار مهم مربوط به اختر فيزيك :

سياه چاله اي ( جرم نوتروني ) داريم به جرم پنج برابر جرم خورشيد ، اگر سرعت زاويه‌اي اين جرم 500 راديان بر ثانيه باشد ، 1- محدوده ميدان گرانش مثبت 2- مرز ميدان گرانش صفر 3- برد ميدان گرانش منفي پيرامون آن را مشخص كنيد ؟




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



جواب :

1- محدوده ميدان گرانش مثبت سياه چاله ، كمتر از شعاع 40.682 كيلومتري

2- مرز ميدان گرانش صفر ، مدار 40.682 كيلومتري

3- برد ميدان گرانش منفي ، از شعاع 40.682 كيلومتري تا بينهايت . در واقع برد ميدان گرانشي اين سياه چاله بينهايت است ولي شتاب گرانشي آن بعد از شعاع 40.682 كيلومتري منفي خواهد بود .



اين مسايل براي اولين بار در علم فيزيك ما حل و فصل ميشوند و اينك ما ميتوانيم به راحتي متوجه سه مسئله مهم شويم .



1- چرا تمامي اجرام فعلا به كام سياه چاله ها فرو نمي‌روند ( كشيده نمي‌شوند ) ؟

2- علت اصلي انبساط شتاب دار كيهان چيست ؟

3- جهت توجيه انبساط عالم هيچ نيازي جهت ارايه و پذيرش نظريه انفجار بزرگ نيست ، براي اينكه اين انبساط به راحتي قابل توجيه است !

[sajadhoosein]

سفر در زمان



شاگرد:
- به هیچ وجه باورم نمی شه که تا ساعاتی بعد، کوششهای شما برای سفر در زمان به نتیجه می رسه. واقعا که شاهکار بی نظیریه.
دانشمند:
- دقیقا همینطوره. خودت شاهد بودی که سالها روی این پروژه کار کردم. هرچند که بخاطر مخفی بودن اون، از خیلی کمکها محروم شدم. ولی به هرحال آنرا به انجام رساندم.
- با اینکه تنها کسی بودم که در جریان جزء به جزء کارهاتون قرار داشتم، ولی هنوز هم به لحاظ تئوریک نمی دونم اون رو درک کنم. کاری ندارم به اینکه ماشین زمان شما چطوری کار می کنه … (و لبخندی می زنه و ادامه می ده) هرچند که می دونم اگه ازتون بپرسم هم تا لحظۀ آزمایش، جوابی نمی گیرم. با اینحال هنوز هم دوست دارم پارادوکسهای سفر در زمان برام حل بشه.
- می دونی پسرم. مشکل تو اینه که درک فلسفی ت از قضیه ضعیفه. موضوع زمان - در حال حاضر - بیشتر از اونی که به لحاظ تجربی و محاسباتی قابل درک باشه، یک مفهوم فلسفی و ماوراء طبیعه محسوب می شه. به همین جهت هم توضیح فرآیندی که رخ می ده، حتی برای من هم مشکله. از طرفی بخاطر الکن بودن زبان - در بیان حقیقت - اونچه که بیان می کنم نیز پر از اشکال و کاستی هست. موضوع، مشابه انسانهای ماقبلی است که وقتی سفاین فضایی بر آنها وارد می شدن، ناچار بودن از واژه هایی که در دسترسشون بود استفاده کنن. اونها ارابۀ خدایان رو می دیدن که با اسبهای آتشین حمل می شدن و هنگام عصبانیت صاعقه پرتاب می کردن. توصیفاتی که برای ما خنده دار و نامفهوم هستن. در اینجا نیز همین مشکل پیش روی ماست. به همین جهت هم ناچاریم از واژه های مترادف استفاده کنیم.
- به طور مثال من نمی فهمم چرا ما نباید شاهد حضور مسافرانی از آیندۀ پیشرفته تر باشیم. وقتی به گذشته می رویم و تغییراتی در اون می دهیم، این تغییرات چه تاثیری بر زمان حال می گذارن؟ اگر ما به دو روز قبل برویم و دو روز در آنجا بمانیم، در روز دوم (همان لحظه ای که زمان حال را ترک کردیم) با چه چیزی مواجه می شیم؟ یک نفر دیگرهمانند ما که می خواهد زمان را ترک کند؟
دانشمند دستی به موهای سفیدش کشید و به سمت اتاق کار خود حرکت کرد. شاگرد نیز همراهش رفت. در اتاق کار همه چیز کاملا در هم ریخته و شلوغ بود و حکایت از شرایط ویژه ای داشت که ظاهرا در چند روز خیر پیش آمده بود. روی یکی از دیوارها صفحۀ بزرگ نمایش نصب شده بود و در کنار آن نیز یک تخته سیاه قرار داشت. روی تخته سیاه، نمودارها و اعداد فراوانی به چشم می خورد.
دانشمند چراغ اتاق را روشن کرد و از شاگرد خواست تا در گوشه ای بنشیند. خود نیز با آرامش پشت میزش نشست. آرامشی که تنها پس از رسیدن به هدف به انسان دست می دهد. سپس شروع کرد:
- قبل از هر چیز، تو باید نگاه جدید و متفاوتی نسبت به فرایند زمان و موجودیت مکان داشته باشی. بگذار از فیلسوف بزرگ، «اوسپنسکی» کمک بگیرم. می دانی که جهانی که در آن زندگی می کنیم، چند بعدی ست و ما به کمک حواس خود قادر به تشخیص سه تای آنها بطور مستقیم و یکی بطور غیر مستقیم هستیم. خود ما دارای سه بعد (ارتفاع، عرض و طول) هستیم. ولی در جهانی چهار بعدی زندگی می کنیم. فرض کن در یک جهان یک بعدی قرار داری. این جهان طبیعتا یک «خط» صاف خواهد بود. اگر بطور فرضی، «نقطه» را نیز واقعی در نظر بگیریم، در این جهان دو موجود زندگی می کند: نقطه و خط.
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
این دو موجود، قادر هستند در طول «یک» محور یعنی «طول» خط حرکت کنند. یعنی تنها حرکتی که می شناسند حرکت رو به جلو و عقب است. توجه کن که این موجودات هیچ شناختی نسبت به ابعاد بالاتر یعنی حرکت به بالا یا چپ و راست ندارند. این موجودات وقتی به یکدیگر می نگرند، تنها چیزی که می بینند «نقطه» است. با این حال چشم آنها با کمک مغزشان می تواند بعد «طول» را شبیه سازی کند و بین خط و نقطه، تمیز قائل شود.
شاگرد که کمی حوصله اش سر رفته بود داشت با یک پاک کن بازی می کرد. دانشمند ادامه داد:
- حالا می رویم سراغ یک بعد بالاتر. در این جهان که از یک «سطح» تشکیل شده، موجودات متنوع تری زندگی می کنند. ما در این جهان انواع سطوح بعلاوۀ انواع خطوط و نقاط را دار
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
این موجودات می توانند در دو بعد «طول» و «عرض» حرکت کنند. آنها نیز هیچ شناخت و آگاهی نسبت به بعد سوم یعنی «ارتفاع» ندارند. سایر موجودات را تنها به صورت خط می بینند ولی آگاهند به اینکه آنها دارای بعد دوم هستند.
و اما جهان سه بعدی که با آن آشنا هستیم. در این جهان همه نوع حجم زندگی می کنند و آزادانه به هر سمت حرکت می کنند. این موجودات نیز یکدیگر را بصورت «سطح» می بینند ولی آگاهند به اینکه بعد سومی نیز وجود دارد. (همۀ ما یکدیگر را بصورت سطوح می بینیم و این مغز ماست که احساس عمق و بعد سوم را ایجاد می کند).
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
در اینجا دانشمند بطرف شاگرد آمد و با لبخند گفت:
- می دانم حوصله ات سر رفته و هنوز نمی دانی کل این ماجرا چه ربطی به زمان دارد. پس خوب گوش کن. از اینجا داستان زمان شروع می شود: می دانیم که همۀ ما زمان را به عنوان تغییر می شناسیم. یعنی عاملی که باعث بروز تحول در اجسام و عالم می شود. بیا با این تعریف کلی به سراغ جهان های خود برویم.
از جهان تک بعدی شروع می کنیم. در این جهان خط و نقطه داشتیم. فرض کن از عالمی بالاتر - یعنی دارای دو بعد - یک شی دو بعدی با این عالم تصادم ایجاد کند. می دانی چه احساسی به موجودات واقع در آن دست می دهد؟
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
می دانی که از برخورد سطح با خط، یک خط تشکیل می شود. در نظر بگیر یک سطح مربعی شکل با جهان تک بعدی برخورد کند. در این حال نیز در محل برخورد، موجودی جدید به دنیا می آید: یک خط! موجوداتی که در جهان دو بعدی زندگی می کنند هیچ شناختی نسبت به سطحی که موجود جدید را بدنیا آورده، ندارند. سطح فوق برای آنان یک «ابر موجود» است که آنها حتی نمی توانند شکل یا ماهیت آنرا تصور کنند. اما ایشان بطور کاملا طبیعی، موجود یا شی جدیدی را در جهان خویش می یابند.
حالا فرض کن یک مثلث وارد جهان آنان شود. در این حال نیز آنان «قطاع» یا بخشی از آنرا بصورتی که ادراکشان اجازه می دهند خواهند دید. بگذار چیزی بگویم. به نظر می رسد آنچه آنان تجربه خواهند کرد، به مراتب فراتر از یک شی تک بعدی خواهد بود.
یک وجود دو بعدی حاوی خصائصی فراتر از حواس آنان و شامل کلیۀ پدیده هایی است که جهان آنان را تشکیل می دهد. حضور این شی در جهان تک بعدی، می تواند از ظهور یک تکه سنگ یا یک موجود کامل تک بعدی یا بروز احساس خشم و یا هر پدیدۀ دیگری تفسیر شود. چرا که حقیقتی که کل جهان آنان را شکل می دهد (با تمامی پدیده های آن) در واقع از جهانی دو بعدی نشات می گیرد که حاوی تمامی آن پدیده هاست.
ولی در صورت حرکت مثلث چه اتفاقی می افتد؟ موجود مورد نظر (فرضا کودکی که به دنیا آمده یا خورشید صبحگاهی) تغییر حالت یا حتی تغییر ماهیت می دهد. بزرگ می شود و متحول می گردد (همانگونه که در شکل، خط بزرگتر می شود)… و این تصور زمان است که برای موجودات تک بعدی بوجود می آید. در این مورد بعدا بطور کامل صحبت خواهم کرد.
اینک برویم سراغ جهان دو بعدی:
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
در اینجا نیز صحبت از حضور موجوداتی سه بعدی است که با توجه به ادراک ناقص جهان دو بعدی، فقط بخشی از ماهیت آنان - به صورتی متفاوت وقابل درک برای جهان کهتر دوبعدی - تجلی می یابد. در اینجا نیز حرکت موجودات سه بعدی همانند هرم یا مخروط می تواند بصورت عامل «زمان» تلقی گردد. موجودات دوبعدی، شاهد حضور پدیده هایی متغیر در جهان خود هستند که با توجه به ادراک محدود آنان، می تواند به پدیده های طبیعی محیط - همانند روز و شب یا رشد گیاهان یا بروز جنگ و زلزله و غیره - تعبیر شود.
شاگرد که کاملا هیجان زده شده بود به میان سخنان دانشمند پرید و گفت:
- شگفت انگیزه! شما می خواهید به همین ترتیب تمامی تغییراتی که در جهان سه بعدی شاهد آن هستیم را نیز به عاملی چهار بعدی نسبت دهید؟ …
و بعد از لحظه ای تامل - که دانشمند احساس کرد وی به آن نیاز دارد - ادامه داد:
- … ای داد! پس لابد خود ما نیز به عنوان پدیده های جهان سه بعدی، بخشی از حضور محدود شدۀ یک وجود چهار بعدی هستیم؟
دانشمند سرش را تکان داد و گفت:
- همینطوره. اصولا هر آنچه در این جهان می بینیم، بازتاب محدودی از یک حضور سه بعدی - و آنطور که «اوسپنسکی» می گوید، چند بعدی - می باشد. بگذار قضیه را اینطور مطرح کنم. می دانی که زمان و مکان ابعادی به هم وابسته و از یک جنس هستند. وقتی می گویی «از اینجا تا آنجا»، در حالیکه داری به مکان اشاره می کنی، ولی صحبت از زمان می کنی. همان زمانی که برای گذر از «اینجا» به «آنجا» نیاز است. همچنین وقتی می گوئیم «از امروز تا فردا»، صحبت از مکان می کنیم. چرا که برداشت ما از«امروز تا فردا»، به تغییراتی باز می گردد که در محیط می بینیم و اگر مکانی در کار نباشد - هیچ مکانی - دیگر سخن از گذر زمان، بی معنی ست.
حال فرض کن وضعیت را عوض کنیم. به موقعیتی بی اندیش که در آن «از اینجا تا آنجا» بدون هیچ درنگی طی شود. یعنی برای رفتن و حتی اندیشیدن به «اینجا تا آنجا» نیاز به هیچ گذری در زمان نباشد. با این اوصاف «اینجا» و «آنجا» مفهوم خود را از دست می دهند و بصورت یک واقعیت یک پارچه در می آیند. یکی می شوند. تو در یک آن هم در «اینجا» و هم در «آنجا» هستی. در واقع در وضعیتی که زمان را حذف کنیم، مفهوم مکان نیز خود بخود حذف می شود و ما به حضور «همۀ واقعیات در همۀ اعصار از ازل تا ابد» در یک وجود مطلق می رسیم. همۀ واقعیات بر هم منطبق می شوند. همۀ اجزاء تبدیل به یک کل می گردند.
شاگرد گفت:
- می فهمم. می فهمم. ولی با سر درد فراوان!
- بله. شناخت این موضوع از طریق قیاس امکان پذیر است. ولی باز هم شناخت است، نه درک. مترتینگ می گوید: «روزی که ما بعدچهارم را درک کنیم و به کار بندیم تقریبا فوق انسانی خواهیم بود».
سپس به سمت پنجرۀ اتاق رفت و آنرا گشود. هوای خنکی وارد اتاق شد که تا حدی باعث آرامش هردو می شد. پس از چند لحظه ادامه داد:
- بیا یک مرور کلی بر آنچه گفته شد، انجام دهیم. گفتیم که در جهان های با ابعاد پائینتر، موجودات فقط می توانند در محدودۀ همان جهان حرکت کنند و هیچ ادراکی نسبت به ابعاد بالاتر ندارند. به همین جهت وقتی با ابعاد بالاتر برخورد می کنند، ناخودآگاه آنرا به مفاهیمی که می شناسند تجزیه می کنند. فرض کن در یک جهان دو بعدی (سطح) دایره به معنای خورشید باشد. مربع موجودات و مستطیل، اشیاء آن جهان باشند. حالا در نظر بگیر از جهان بالاتر، یک شی سه بعدی، مثلا یک مخروط - از جهت باریکتر - با جهان آنها تماس بر قرار کند. آنها تنها قطاع آنرا خواهند دید که بصورت دایره - یعنی خورشید - می باشد. در صورتیکه این مخروط به سمت جهان دو بعدی حرکت کند، دایرۀ فوق بزرگتر می شود. پس آنچه این موجودات شاهد آن هستند، ظهور خورشید و بزرگتر شدن آن است. همچنین از آنجا که یک شیء سه بعدی، شامل تمامی خصائص و ویژگی های شیء دو بعدی می باشد - و البته خصائصی به مراتب فراتر نیز دارد - پس برخورد یک شیء سه بعدی، می تواند در جهانی کهتر به هر آنچه در آن جهان وجود دارد تعبیر شود. دقت کن: «هر آنچه در آن جهان وجود دارد». یعنی نه فقط اجسام و موجودات بلکه تمامی پدیده ها و احساسات و وقایع را نیز در بر می گیرد.
در ضمن به این نکته نیز توجه کن: فرض کن یک موجود سه بعدی انگشتان دست خود را در سطح فرو کند. در جهان دو بعدی پنج دایره پدیدار می شوند که هیچ ارتباطی با هم ندارند. آنها پنج شیء یا پدیدۀ گوناگون هستند که در باور دو بعدی ها، هیچ ارتباطی به هم ندارند. ولی در واقع از یک موجود واحد نشات گرفته اند. (در اینجا به یاد داستان معروف مولوی و انسانهایی می افتیم که در تاریکی به بدن فیل دست می کشیدند).
حالا قدمی به پیش می گذاریم. همانطور که گفتم، پدیدۀ زمان چیزی نیست جز برداشت لحظه به لحظۀ ما از یک وجود چند بعدی. در حقیقت چون ما عاجز از مشاهده یا شناخت یک وجود چهار، یا چند بعدی بطور کامل هستیم، پس با توجه به ادراک سه بعدی خویش، فقط قطاعهایی از آنرا مشاهده می کنیم که شعور - یعنی بخش زنده و پویای هستی - در آنجا حضور دارد.
شاگرد پرسید:
- یعنی می خواهید بگویید که بطور مثال در همان جهان دو بعدی، وقتی یک استوانه وارد جهان آنها می شود و دایره (که مثلا یک موجود زنده است) می آفریند، در واقع تعداد بسیار زیادی از همان موجود در بطن استوانه موجود بوده؟
- آفرین. اشارۀ درستی کردی. اگر بپذیریم که یک وجود با ابعاد بالاتر، حاوی تمامی خصائص و پدیده های جهان کهتر است، پس این می تواند شامل تمامی حالات و احوالات موجودات آن جهان (فرضا دوبعدی) نیز باشد. در حالت واقعی - یعنی در جهانی که ما در آن زندگی می کنیم - آن وجود چهار یا چند بعدی، خود هیچ محدوده ای ندارد. یعنی نا محدود است. پس حاوی تمامی امکانات و احوالات موجود و قابل تصور می باشد. ولی این حالات به صورت به القوه هستند که وقتی نور شعور بر آن می تابد - با توجه به اینکه این شعور تنها می تواند سه بعد از آنرا روشن کند - یکی از حالات فوق به الفعل می گردد.
- پس شعور، قاعدتا باید این وجود چهاربعدی را اصطلاحا «جاروب» کند تا تصور گذر زمان برای ما بوجود بیاید. اینطور نیست؟
- دقیقا همینطوره. در واقع سرعت حرکت آن نیز مشخص است. سرعت حرکت آنرا نور تعیین می کند. یعنی زمان گذر از یک وضعیت به وضعیت دیگر، به اندازه ای است که فوتون از عرض کوچکترین ذرۀ شناخته شده در طبیعت عبور می کند.
- چیزی که شما تشریح کردید، شبیه به نمایش فیلمهای انیمیشن است. در آنجا نیز ما یک رشته فیلم داریم که روی سرتاسر آن تصاویر ثابت و بی جان از حالات مختلف موجودات ترسیم شده. وقتی نور به تک تک فریمها می تابد، آنچه بر پرده می بینیم مناظری جاندار و زنده است.
- بله و بشر - بطور نا خودآگاه و- با توجه به مکانیزم هستی، چنین سیستمی طراحی کرده تا از دل یک نوار بی جان، زمان را بیرون بکشد. البته با یک تفاوت اساسی. نوار فیلمی که مفهوم زمان و وجود سه بعدی ما از آن نشات می گیرد، دارای ابعادی بی نهایت است. یعنی هم در درازا و هم در «سناریو های ممکن». پس حاوی تمامی حالات مفروض برای جهان ما می باشد و این شعور ماست که با راهنمایی «اراده»، می تواند راهی مناسب را از بین آنها انتخاب کند. به این شکل توجه کن:
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
می توانی حقیقت جهان را، یا همان وجود چهار یا چند بعدی را بصورت رشته هایی در امتداد هم تصور کنی. توجه داشته باش که زبان و بیان ما برای تشریح یک وجود چهار بعدی الکن است و همانطور که در ابتدا هم گفتم، در چنین وضعیتی ناچاریم از مفاهیمی که می شناسیم استفاده کنیم که قطعا دارای نقائص فراوانی خواهد بود. ولی در هر حال می تواند تصور مناسبی بدست دهد. این رشته ها حاوی تمامی حالات و اوضاع ممکن در هستی می باشند. یعنی هر آنچه در تصور بگنجد. ولی هیچیک از این حالات بالفعل نیستند. بلکه تصاویری هستند بر کادر نوار فیلمبرداری. تصاویری که تنها وقتی از سه بعد به آنها می نگریم، واقعی و ملموس می شوند (همانند استوانه ای که تنها وقتی با جهان دو بعدی - یعنی سطوح - مماس می شود، واقعی و ملموس می شود). حال در نظر بگیر که برشی از این استوانه ها داشته باشیم. صفحه ای که در محل برخورد، جهان سه بعدی را می سازد:
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
باز هم تکرار می کنم که این شکل تنها یک قیاس است. دوایری که از محل برخورد صفحه با استوانه ها تشکیل می گردد، همانند جهان واقعی است که دنیای سه بعدی را می سازد. در اینجا برای سادگی، فقط وضعیت یک نفر را در نظر می گیریم. استوانه های فوق هریک حاوی یکی از حالات ممکن برای فرد از ازل تا ابد می باشد. یعنی هریک حاوی سرنوشتی مشخص برای وی است. مثلا در یکی از آنها فرد، کودکی باهوش است که در بزرگسالی دانشمندی قابل می گردد. در دیگری امکانی دیگر برایش مهیاست و غیره. در نظر داشته باش که تعداد این استوانه ها بی نهایت است. یعنی تمامی حالات و سرنوشتهای ممکن برای فرد مهیاست. ولی شعور - یا بهتر است بگوئیم نور شعور - فقط بر یکی از آنها می تابد. صفحۀ فوق همان نور شعور است:
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
وقتی این صفحه حرکت می کند، در هر لحظه فقط یکی از حالات قابل تصور، برای فرد محقق می گردد. فرضا در یک لحظه فرد در اتاق نشسته است (الف) در وضعیت بعدی احساس تشنگی می کند(ب) در وضعیت بعد تصمیم می گیرد آب بخورد(پ) در وضعیت بعدی منصرف می شود (ت) و در وضعیت بعدی عمل دیگری انجام می دهد(ث). می بینیم که شعور از یک وضعیت به وضعیت دیگری می رود و یکی از حالات ممکن برای فرد را محقق می سازد. حالاتی که از قبل تصویر شده اند و اینک قابل انتخاب و تحقق هستند. آنچه ما اینک از وجود خویش می بینیم و احساس می کنیم، تنها بخش سه بعدی و محدود شده ای ست که شعور محدود ما از آن کل - یعنی وجود چهار یا چند بعدی - می بیند.
شاگرد در حالیکه چشمانش را می مالید گفت:
- پس یعنی تمام آنچه ما می بینیم و با آن زندگی می کنیم، بنوعی غیر واقعی و تصور ماست؟
- چیزی در همین حد!
- با این تفسیر، پس چرا همۀ ما یک تصور واحد از جهان و هستی داریم؟ چرا مثلا همۀ ما وقتی به این بطری نگاه می کنیم، آنرا یک شکل می بینیم؟ چرا وقایع در تصور ما یکسان شکل می گیرد؟
- تمام آنچه می بینیم و احساس می کنیم (که البته همه را به واسطۀ حواس چند گانۀ خویش در می یابیم)، به واسطۀ انعکاس آن وجود چند بعدی بر آینۀ ذهن قابل لمس است. ذهن ما چون محدود به سه بعد است - طبق آنچه گفته شد - قادر به درک تمام هستی (بطور یک پارچه و یک جا) نیست. به همین سبب آنرا از filter عبور می دهد و به خورد ما می دهد. دو نوع ذهن داریم: یکی ذهن کل و دیگری ذهن فردی. آنچه از « کل » برداشت می کنیم و شامل تمامی جهان به همراه کلیۀ حوادث و پدیده های آن و همچنین وجود مادی خود ما می شود، از طریق ذهن کل به ما می رسد (و در واقع بازتاب آن وجود چند بعدی بر ذهن کل است که ما نیز جزوی از آن هستیم). اما یک ذهن فردی نیز وجود دارد که در ارتباط مستقیم با ذهن کل است. تمامی احوالات شخصی و امیال و اراده و خواسته های ما مستقیما بر ذهن فردی تاثیر می گذارد. بگذار چیزی را بگویم. خواسته و ارادۀ ما و همچنین خیال پردازی و تخیل ما، همگی دارای ماهیتی چند بعدی هستند (دقیقا همانند همان وجودی که شرح دادم) و تنها زمانی که از filter ذهن فردی عبور می کنند، در جهان مادی متجلی می شوند. و از آنجا که ذهن کل و فردی مستقیما بر هم تاثیر می گذارند، هر آنچه در اولی جان بگیرد، در دومی نیز پدیدار می گردد.
شاگرد گفت:
- حالا تکلیف سفر در زمان چه می شود؟ چرا ما شاهد مسافرانی از آینده نیستیم؟ با توضیحات شما وقتی به گذشته سفر می کنیم، به کدام حالت ممکن می رویم؟ همان که قبلا رخ داده؟ در این صورت (اگر به چند سال قبل باز گردیم) در کنار خود قبلی مان قرار می گیریم…
- صبر کن پسرم. یکی یکی ! در اینجا توجه تو را باز به مفهوم « بی نهایت » جلب می کنم. ما گفتیم که جهان ما پس از تابش نور شعور بر وجودی چند بعدی، و گذر از filter ذهن هویت می یابد و گفتیم که آن وجود چند بعدی دارای گسترۀ بی نهایت است. به این ترتیب در چنین وجودی برای هر حوزۀ امکان، یک وضعیت « جدید » (و نه همان وضعیت قبلی) رخ می دهد. فرض کن هم اکنون سکه ای را به هوا پرتاب کنی. اگر ساعتی بعد همان سکه را در همان شرایط به هوا پرتاب کنی، وضعیتی جدید آفریده ای. حتی اگر سکه با همان حالت قبل بچرخد و به همان مکان سقوط کند، ولی همه چیز تغییر کرده. اصلا جهان در این یک ساعت عوض شده. سکه در ظاهر همان سکه است، ولی حتی وضعیت قرار گیری مولکولهای آن تغییر کرده. وقتی به زمان گذشته می روی، درست است به همان وضعیتی می روی که قبلا رخ داده، ولی این همان وضعیت نیست. بگذار مثالی عملی بزنم:
تو به پنج سال قبل می روی. به جایی که خودت حضور داری و مثلا می خواهی از خیابان عبور کنی. برای راحتی به خود فعلی ات (که به زمان گذشته سفر کرده) « من ۱ » و به خود قبلیت « من ۲ » می گوئیم. « من ۲ » با تعجب شخصی را می بیند که کاملا شبیه اوست! البته او واقعیست. « من ۲ » به سمت شما می آید و با شما صحبت می کند. شما برای وی از آینده می گویی. از ماشین زمان و سفر خویش. شما با هم دوست می شوید! و مدتی را با هم می گذرانید. همۀ این وقایع رخ می دهند ولی نه در گذشتۀ شما. بلکه در گذشته ای که همان لحظه و همان جا خلق شده! نور شعور شما این گذشته را خلق کرده که کاملا شبیه همان است که در همان زمان روی داده و نه دقیقا همان. در واقع درست از لحظه ای که شما در آن گذشته ظاهر می شوید، این گذشته مسیر خود را عوض می کند و با حفظ تمامی شرایط قبلی (که در ذهن کل ثبت گردیده و برای همیشه محفوظ است) عنصر « من ۱ » را به عناصر قبلی می افزاید. باید توجه داشته باشی که این گذشته نمی تواند روی آینده ای که تو از آن آمده ای تاثیر بگذارد. حضور تو در آنجا ممکن است همه چیز را به هم بریزد. همه راجع به تو سخن می گویند. علم و دانش تو همه را شگفت زده می سازد (البته خود تو بزرگترین شگفتی خواهی بود!) ممکن است هرج و مرج پیش آید. ممکن است تو « من ۲ » را نابود کنی. اصلا ممکن است بشریت در اثر عواقب غیر قابل پیش بینی از صفحۀ روزگار محو شود… ولی همۀ اینها مربوط به تاریخی است که به زمان حاضر مربوط نمی شود. وقتی مجددا به زمان حاضر باز گشتی، همه چیز سر جای خود است. آب از آب تکان نخورده چون هیچ کس ، هیچ گاه نمی تواند گذشته ای را که به زمان حاضر مربوط می گردد، تغییر دهد. آنچه شما تغییر می دهید، برداشتی نو از هستی ست که توسط ذهن شما ایجاد شده. این برداشت یک کپی برابر اصل از آنچه در ذهن کل ثبت شده می باشد.
- خب تکلیف کسانی که هم اکنون از آینده به حال سفر می کنند چیست؟ چرا ما آنها را نمی بینیم.
- نور شعور تنها بر حال (و آنجا که ذهن فردی اجازه می دهد) می تابد. آنها هنوز بالفعل نیستند. با کلام مادی ، آنها هنوز وجود ندارند.
- یک سوال دیگر. شما فرمودید وقتی به گذشته می رویم، در واقع به یک کپی از آنچه در همان زمان رخ داده سفر می کنیم و البته در آن گذشته تمام جهان (با همۀ انسانها و حوادث و دیگر اجزاء) وجود دارند و حتما تمامی آن افراد نیز نسبت به خود احساس واقعی دارند. خب من از کجا بدانم هم اکنون واقعی هستم و یا فقط در اثر سفر فرد دیگری بوجود نیامده ام؟
- در ظاهر هیچ راهی برای تمیز بین این دو وجود ندارد. ولی در اصل « من ۱ » با « من ۲ » فرق دارد. « من ۱ » دارای عنصری به نام اراده است. او می تواند تصمیم بگیرد و از بین بینهایت راه ممکن (که قبلا از آنها صحبت شد) یکی را برگزیند. هرچند که او نیز تا حدودی اسیر بایدهاست. بایدهایی که به خاطر تاثیر عوامل محیطی او را به سمت خاصی می رانند. با این حال او قادر به انتخاب است. ولی « من ۲» فاقد چنین ویژگی است. هرچند که در ظاهر نمی توان آنرا تشخیص داد. چرا که او در واقع راهی را می رود که یک بار قبلا توسط « من ۱» پیموده شده. با این حال « من ۱ » دارای تفاوتی بنیادی با « من ۲ » است. او از خود و منیت خویش آگاهی دارد. ولی « من ۲ » هیچ آگاهی از خود ندارد. تنها یک نسخه از تو دارای آگاهی از خویش است که تو هستی.
- یک سوال دیگر. وقتی شما به زمانهای گذشته می روید، از کجا معلوم در زمان ظهور، در مکانی نامناسب حاضر نشوید؟ فرضا در مکانی که سالها قبل در آنجا تپه ای بوده.
- این امکان وجود دارد. ولی من می توانم در هر مکان دلخواه حاضر شوم. وقتی از تنگنای زمان خارج می شوی، در همان آن، از مخمصۀ مکان نیز رها می گردی. به بیانی دیگر ماشین زمان، ماشین مکان هم هست و تو را به هر زمان و مکان دلخواه می برد. با این حال خطر فوق همواره وجود دارد.
در اینجا دانشمند به ساعت خود نگاه کرد و گفت:
- بسیار خب. وقت شروع آزمایش فرا رسیده. باید از تو جدا شوم.
- ولی استاد، هنوز سوالاتی دارم.
- می دانم. ولی بگذار تا هنگام بازگشت راجع به آنها صحبت کنیم. پاسخ بسیاری از سوالاتت را با شروع آزمایش در خواهم یافت و هنگام بازگشت به آنها پاسخ خواهم داد.
- ولی اگر در محاسبات خود اشتباه کرده باشید چه؟
- هر چیزی ممکن است. هرچیزی. به هرحال من برای تمام آنچه پیش آید، آماده ام.
و از شاگرد جدا شد. شاگرد که نمی توانست از استاد خویش جدا شود، با اندوه گفت:
- پس لااقل چیزی بگویید تا دل من به دیدار مجددتان امیدوار شود.
دانشمند گفت:
- به یاد داشته باش: « زمان و مکان، هردو فریب ذهن ما هستند. ماشین زمان، دور زدن این فریب ذهنی ست». به امید دیدار.

[sajadhoosein]

فیزیك روشنگر جهان




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

[sajadhoosein]

فرضیه نسبیت اینشتین چیست؟


بنا بر فرضیه نسبیت اینشتین، که او آن را در سال ۱۹۰۵ میلادى ارایه کرد، ساعت هایى که به سرعت تغییر مکان داده مى شوند نسبت به ساعت هایى با ساخت همسان که در مکان ثابتى قرار گرفته اند، آهسته تر کار مى کنند. این پدیده که به صورت تحت اللفظى «کش آمدن زمان» نامیده مى شود، احتمالاً یکى از نتایج اعجاب برانگیز تیورى انقلابى اینشتین در مورد فضا و زمان است. اینکه مدت یک ثانیه، بایستى به سرعت حرکت خود ساعت بستگى داشته باشد، از لحاظ حسى، قابل تصور نیست و با تجارب همه روزه ما، همخوانى ندارد. با این وجود، «انبساط زمان» که در سال ۱۹۷۱ توسط ساعت هاى اتمى در داخل هواپیماهاى پر سرعت ثابت شد، یک واقعیت است. اما فیزیکدانان آلمانى درصدد برآمدند تا این موضوع را دقیق تر بررسى کنند.

قلب تپنده انستیتوى فیزیک هسته اى ماکس پلانک، یک دستگاه شتاب دهنده ذرات است که در مکانى به بزرگى جایگاه نگهدارى هواپیماها قرار گرفته است. «گیدو زاتهوف» که به هنگام کار ترانسفورماتورها و دستگاه هاى تولیدکننده خلاء به زحمت مى توانست صداى خود را به گوش ما برساند، گفت: «داستان از اینجا آغاز مى شود. ما اینجا یک قفس فارادى داریم که درون آن یک منبع یونى جاى گرفته است.»

این فیزیکدان متخصص به تانکى نارنجى رنگ و به شکل یک سوسیس بسیار بزرگ اشاره مى کند و مى افزاید: «در درون این محفظه، یک جریان الکتریکى فشار قوى، یون هاى عنصر لیتیم را تحریک کرده و به میزان ۱۹ هزار کیلومتر در ثانیه به شتاب در مى آورد. این سرعت که یک ششم سرعت نور است براى گردش هر ۲ ثانیه یکبار یون ها به دور زمین کفایت مى کند.»
بر اساس فرضیه نسبیت اینشتین، بایستى ساعت درونى ذرات پرسرعت یون ها نسبت به ساعت مچى زاتهوف آهسته تر کار کند. به گفته او: «بر اساس نظریه اینشتین، تقریباً ۰۰۲/۱ مرتبه آهسته تر. یعنى ۰۰۲/۰ ثانیه آهسته تر از ساعت هاى آزمایشگاه و ما مى توانیم به وسیله اسپکتروسکوپ لیزرى این فاکتور را تا رقم دهم بعد از ممیز نیز دقیقاً محاسبه کنیم.»
در زیرزمین موسسه ماکس پلانک، زیر نورى ضعیف و در پس یک پرده پلاستیکى سیاه رنگ، یک میز به بزرگى میز پینگ پونگ قرار دارد. ۳ دستگاه بزرگ لیزر و شمار زیادى عدسى و آینه، بر این میز جاى گرفته اند. تنها سوار کردن این سیستم دقیق نورى ۳ سال تمام زمان نیاز داشت.
تاکنون کارشناسان آلمانى موفق شده اند فرمول اینشتین را با دقت ۱۰ رقم بعد از ممیز نیز تایید کنند. اما آنها قصد دارند به زودى این آزمایش ها را با دستگاه قوى ترى در شهر «دارمشتات» به انجام برسانند.

[sajadhoosein]

چهار نیروی بنیادی




جهان ما بر پایه چهار نیرو یا بر هم کنش استوار است:نیروی گرانشی، نیروی الکترو مغناطیسی، نیروی قوی هسته ای و نیروی ضعیف هسته ای.عامل وقوع این بر هم کنشها گروهی از ذرات به نام بوزونهای پایه هستندکه در بین ذرات تشکیل دهنده مواد مبادله می شوند.
فیزیکدانها در تلاش هستند که نشان دهند که این چهار نیرو در واقع از یک نیروی بنیادی سرچشمه می گیرد.


([ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ])h ttp://[ 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 ])







۱- نیروی قوی هسته‌ای



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

می دانیم که درون هسته اتم پروتونهای باردار ونوترونهای بدون بار وجود دارند که به آنها نوکلئونهای هسته می‌گوییم. قطر(diameter ) آنها بسیار کوچک است. این ذره‌ها با نیروی هسته‌ای بسیار قوی به یکدیگر متصلند این نیروها فقط در ابعاد هسته‌ای وجود دارند یعنی کوتاه بردند. وقتی فاصله ذرات از هم زیاد شود نیروی هسته‌ای کاهش می‌یابد.
۲- نیروی الکترومغناطیسی


اکثر نیروهای مورد استفاده در زندگی از نوع نیروهای الکترو مغناطیسی هستند. همانطور که در شکل زیر دیده می‌شود بین دو بار همنام نیروی الکتریکی دافعه و بین دو بار غیر همنام نیروی الکتریکی جاذبه بوجود می‌آید که بنا بر قانون کولن اندازه این نیروها F با حاصلضرب بارها q رابطه مستقیم و با مجذور فاصله انها r رابطه عکس دارد.


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

اگر مطابق شکل فوق بار q در میدان مغناطیسی یک اهنربا B با سرعت v عمود بر میدان حرکت کند از طرف میدان بر آن نیروی مغناطیسی F=qvB وارد می‌شود.
۳-نیروی ضعیف هسته‌ای



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

نیروی ضعیف هسته‌ای تنها در واکنش‌های هسته‌ای وجود دارد مانند واکنش فوق که در اثر برخورد یک نوترینو به یک هسته پرتو B (الکترون منفی) تولید می‌شود
۴-نیروی گرانشی



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

که همان قانون گرانش نیوتن است F=GmM/r2

تعریف نیروی گرانشی :

این نیرو بر اجسام واقع در میدان گرانشی وارد می‌شود و از پتانسیل گرانشی ناشی می‌گردد که یک نیروی پایستاری می‌باشد و عامل حرکت سقوط آزاد اجسام و همچنین حرکت پرتابی و نیز یک نیروی جاذبه‌ای بین اجرام مختلف می‌باشد. بنابراین ، نیروی گرانش عبارتست از حاصلضرب جرم جسم در شتاب جاذبه ناشی از گرانشی.
دید کلی :


پدیده طبیعی سقوط آزاد اجسام در اثر گرانشی ، گردش اجرام آسمانی در مدارات ویژه خودشان ، حرکت ماه دور زمین و آیا تا به حال این سوال را از خود پرسیدید که :


چرا اجسام بر روی سطح زمین سقوط می‌کند و از آن دور نمی‌شود؟



چرا زمین در مدار مشخصی حول خورشید می‌گردد؟ و هزاران پدیده دیگر.

قانون جهانی گرانش :


این قانون از قوانین بنیادی فیزیک است که کشف و فرمولبندی شد. اگر چیزی را رها کنید سقوط می‌کند. چون سرعت اجسام در ضمن سقوط تغییر می‌کند، باید نیرویی بر آن وارد شود. این نیرو که نیوتن اولین بار در اثر سقوط سیبی از درخت آنرا کشف نمود، قانون گرانش نام دارد که نیوتن آنرا یک نیرویی بنیادی در جهان دانست و آنرا نیرویی بین اجسام مختلف معرفی کرد که توسط رابطه F=GmM/r2 داده می‌شود که در آن G ثابت جهانی گرانش m و M جرم اجسام و r فاصله اجسام از همدیگر می‌باشد.
نیروی وزن :


نیروی وزن را می‌توان با ترازوی فنری خنثی کرد. وزن یک ویژگی اجسام نیست ، بلکه مقدار آن با حمل جسم تغییر می‌کند. به عنوان مثال اگر وزن شخصی در قطب شمال 712N باشد، وزن او در استوا 708.5N خواهد بود. اگر وزن همان شخص بر روی کره ماه اندازه گیری شود، ترازو عدد 120N را نشان خواهد داد.

هرچه شتاب ناشی از گرانش کمتر باشد وزن هم کمتر است. در واقع ، وزن مستقیما با شتاب ناشی از گرانشی متناسب است. بدیهی است که نیروی وزن به عامل دیگری هم بستگی دارد، زیرا وزن اجسام در مکانهای معین نیز متفاوت است و آن کمیت مقدار ماده موجود (جرم جسم) می‌باشد.
آزمایش ساده :


اگر شما 10 کیلوگرم شکر بخرید تصور می‌رود که 10 نیوتن باشد. اگر شکر را به کره ماه منتقل کنید. در آنجا نیز وزن کیسه شکر 10 کیلویی ، دو برابر وزن کیسه شکر 5 کیلویی است. مقدار شکر (جرم شکر) در جاهای مختلف تغییر نمی‌کند و وزن آن با جرم متناسب است. در حالت کلی نیروی وزن هم با جرم و هم با شتاب ناشی از گرانش متناسب می‌باشد. به عبارتی W=mg که در آن w وزن ، m جرم و g شتاب جاذبه گرانشی می‌باشد. این شتاب جاذبه در میادین مختلف گرانشی (شتاب گرانشی کرات مختلف) مقادیر متفاوتی دارد.
پتانسیل گرانشی منشا نیروی گرانشی :


شبیه مبحث الکتریسیته برای نیروهای پایستار که نیروی گرانش نیز از این نوع می‌باشد یک پتانسیلی وجود دارد. میدان گرانشی نیز از این پتانسیل گرانشی ناشی می‌شود. بر این اساس ، نیروی گرانشی عبارتست از تغییرات مکانی پتانسیل گرانشی با علامت منفی. یعنی V=GmM/r→F=-∇V→F=GmM/r2
نحوه اندازه گیری نیروی وزن :


از وسایلی که در اندازه گیری نیروی وزن به کار می‌رود، ترازوی فنری می‌باشد که از طریق سنجش نیروی کشانی فنر به اندازه گیری نیروی وزن دست می‌یابیم برای اندازه گیری نیروی وزن ترازوهای مختلفی از جمله ترازوی دوکفه‌ای ، ترازوی اهرمی ، ترازوی دیجیتالی و غیره استفاده می‌شود. این ترازوها در اندازه گیری نیروی وزن دقت‌های متفاوتی بر حسب مکانیزم اندازه گیریشان دارند.

[sajadhoosein]

انرژی تاریک چیست؟

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

از آنجا که اینشتین فکر می کرد جهان ساکن است، حدس زد که حتی خالی ترین فضای ممکن، تهی از ماده و تابش، بایستی هنوز یک انرژی تاریک داشته باشد، که آنرا « ثابت [نظام مند] (وابسته به فلسفه انتظام گیتی) » نامید. زمانیکه ادوین هابل انبساط جهان را کشف کرد، اینشتین این را بزرگترین اشتباه او خواند و نظرش را رد کرد. همین که ریچارد فاینمن و دیگران نظریة کوانتومی ماده را توسعه دادند، پی بردند ‹ فضای تهی › پُر است از ذرات موقتی (‹مجازی›) که مرتباً در حال شکل دهی و نابود سازی خویش اند. فیزیکدانان به مرور گمان کردند که حقیقتاً بایستی خلاء شکل تاریکی از انرژی را داشته باشد، ولی نتوانستند اندازه اش را پیش بینی کنند.

[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
بواسطة اندازه گیریهای اخیر انبساط جهان، ستاره شناسان کشف کردند که « اشتباهِ » اینشتین یک اشتباه نبود: به راستی شکلی از انرژی تاریک ظاهر میشود که بر کل محتوای جرم-انرژی جهان تسلط دارد، و گرانش دافع خارق العاده اش در حال جدا ساختن جهان است. ما هنوز نمی دانیم که چرا یا چگونه انبساط با شتاب زیاد در جهان پیشین ( تورم ) و انبساط شتابدار کنونی ( بواسطة انرژی تاریک ) به یکدیگر مربوط ند.

[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
یک مأموریت ماوراء اینشتین انبساط را با دقت کافی اندازه گیری خواهد کرد تا بفهمیم که آیا این انرژی یک خاصیت ثابت فضای خالی است ( همانگونه که اینشتین حدس زد )، یا آیا این علایمی از ساختار قویتری را نشان می دهد که در نظریات متحد شدة مدرنِ نیروهای طبیعی امکان پذیر است.

[sajadhoosein]

فیبر نوری و بازتاب کلی

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


امروزه اغلب مکالمات تلفنی، مخابره ی فکس ها و تقریباً تمام نقل و انتقالات اینترنتی و پست الکترونیکی (email) بین شهرها و قاره ها بوسیله ی فیبرهای نوری انجام می شود. هادی ( رسانا ) در فیبر نوری، نور است در صورتی که در سیم برق، جریان الکتریسیته کار هدایت را انجام می دهد. در یک سیم برق، الکترونها بوسیله ی اعمال میدان الکتریکی از یک انتهای سیم به طرف دیگر آن می روند. در فیبر نوری، این فوتونهای نور هستند که چون در کابل محبوس شده و راه گریزی ندارند به ناچار تنها انتخابی که پیش روی خود می بینند حرکت از یک طرف فیبر به سمت دیگر آن است! البته محبوس شدن سیگنالهای نوری در هسته ی کابل فیبر نوری به علت پدیده ای است که ما آنرا « بازتاب کلی » نامیده ایم.
اگر شما در استخر شنا به طور کامل تا سر زیر آب فرو رفته و از آنجا به سطح آب نگاه کرده باشید شاید متوجه این مساله شده باشید که سطح جدایی هوا - آب به یک آینه تبدیل شده و شما نمی توانید آن طرف را ببینید. این مثالی از « بازتاب کلی » است. به طور اساسی هر وقت یک سطح اشتراک از دو ماده با ضریب شکست یا چگالی متفاوت داشته باشید، پرتو نوری که بخواهد از ماده ی چگالتر تحت زاویه ای بزرگتر از زاویه ی حد وارد محیطِ ( ماده ی ) با غلظت کمتر شود به طور کامل از این سطح اشتراک بازتاب می کند.
اساس تمامی فیبرهای نوری را سیمهای استوانه ایی از جنس شیشه تشکیل می دهند. این فیبرها شامل هسته و روکش هستند؛ بطوریکه چگالی نوری هسته بیشتر از چگالی نوری روکش است. روکش، هسته را مانند ژاکتِ استوانه ای شکلی کاملاً احاطه می کند، سیگنال نوری به هسته وارد و طبق خاصیت « بازتاب کلی » از سطح جدایی هسته – روکش بازتابیده می شود. این تقریباً مثل این است که یک آینه ی استوانه ای باریکی داشته باشید که نور را بازتاب می کند. بازتابهای کلی تأثیر بسزایی در اینکه سیگنال نوری شدت اولیه اش را از دست ندهد دارند؛ در صورتیکه بازتاب از یک آینه ی نقره اندود معمولی اینگونه نیست. به مدد خاصیت « بازتاب کلی » سینگنالها می توانند فاصله ای بیشتر از ۲۵۰ مایل ( ۴۰۰ کیلومتر ) را بدون نیاز به تقویت طی کنند

[sajadhoosein]

ن طرف رنگین کمان کجاست؟



وقتی در طول بارندگی فقط یک رنگین کمان می بینیم در واقع چند رنگین کمان وجود دارد؟ پاسخ این سؤال آنطور که فکر می کنید ساده نیست! وقتی نور وارد یک قطره آب می شود، در داخل قطره بازتاب کرده، و آنچه به چشم ما باز می تابد رنگین کمان را تشکیل می دهد. هر قطره باران، نوری را که واردش می شود در تمام جهات ممکن بازتابانده و می شکند. اولین بار که نور با قطره برخورد می کند، یک پرتو کسری از آن نور بازتاب می کند و و بقیة آن در طول قطره حرکت می کنند تا به پشت قطره از سمت داخل برخورد کنند. دوباره، مقداری از نور شکت خورده و مقداری بازتاب می کند. در هر برخورد با سطح سطح داخلی قطره، مقداری از نور باز می تابد و در قطره می ماند، و باقیماندة آن خارج می شود. بنابراین پرتو های نور می توانند بعد از یک، دو، سه بازتاب داخلی یا بیشتر از قطره خارج شوند.
وقتی شما دو رنگین کمان می بینید، اولین یا اصلی ترین کمان در زاویة ۴۲ درجه، با نور قرمز در بیرون و نور بنفش در داخل به طور واضح دیده می شود. کماان دوم همیشه کم رنگ تر بوده و بواسطة بازتاب دوم با رنگهای معکوس (بنفش در بیرون و قرمز در درون) در زاویة ۵۱ تشکیل می شود. اسحاق نیوتن یک معادله ریاضی بر حسب اندازه زاویة رنگین کمانها بعد از بازتاب N اُمِ داخل قطره بدست آورد. او معتقد بود که در بازتاب سوم نور کافی وجود ندارد که در واقع شخص آنرا ببیند، از اینرو هرگز مسیله را برای ۳=N حل نکرد. ادموند هالی، بعد از نامگذاری ستارة دنباله دار هالی، محاسبات را بر دوش گرفت و کشف کرد که سومین رنگین کمان در زاویة ۴۰ درجه و ۲۰ ثانیه تشکیل می شود، و شگفت زده شد. این رنگین کمان نبایستی در مقابل خورشید تشکیل شود بلکه دور تا دور خورشید تشکیل می شود! دو هزار سال بود که بشر به اشتباه در طرف دیگر آسمان در جستجوی این کمان بود.


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

[sajadhoosein]

ايزاك نيوتن
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ] ايزاك نيوتن در سال 1642 در انگلستان بدنيا آمد.پدرش دو ماه قبل از متولدشدنش درگذشته بود. زماني كه ايزاك 3 ساله بود مادرش دوباره ازدواج كرد،واو نزد مادربزرگش باقي ماند. او علاقه اي به مزرعه خانوادگي نداشت،به همين جهت او براي تحصيل به دانشگاه كمبريج فرستاده شد.

ايزاك تنها چند ماه بعد ازمرگ گاليله متولد شد،يكي از بزرگترين دانشمندان تمام قرن ها. گاليله ثابت كرده بود كه اين سياره ها هستند كه به دور خورشيد مي چرخند و نه بدور زمين،آمطور كه عموم مردم مي انديشيدند. ايزاك نيوتن به دستاوردها و اكتشافات گاليله و ديگران بسيار علاقمند بود. ايزاك فكر مي كرد كه عالم هستي مثل ماشيني عمل مي كند كه قوانين كم و ساده اي بر آن حاكم است.

او همانند گاليله بر اين انديشه بود كه رياضيات راهي ست براي اثبات و بيان اين قوانين.نيوتن يكي از بزرگترين دانشمندان دنيا بود چون هم ايده و انديشه هاي خود را حفظ كرده بود و هم از انديشه هاي ديگر دانشمندان بهره ميگرفت تا تصويري از كاركرد عالم بدست آورد. ايزاك نحوه كار جهان را با رياضيات مي داد،او قوانين حركت و جاذبه را فرمولبندي كرد.اين قوانين فرمولهاي رياضي هايي هستندكه حركت اشيا هنگامي كه بر آنها نيرويي وارد ميشود را توضيح ميدهند.

هنگامي كه ايزاك به عنوان پروفسور رياضيات در دانشگاه تدريس مي كرد،مشهورترين كتابش،را منتشر كرد. او 3 قانون مهم را در مورد حركت اشيا در اين كتاب آورده است. سپس او تئوري ها و نظراتش را در مورد جاذبه تشريح كرد.

جاذبه نيرويي است كه باعث ميشود اشيا به طرف زمين كشيده شوند. مثلا اگر مدادي از ميز به پايين سقوط كند بر روي كف اتاق مي افتد نه روي سقف.

ايزاك همچنين در اين كتابش از قوانينش استفاده كرد تا نشان دهد كه سيارات در يك مدار بيضوي شكل بدور خورشيد ميگردند نه مداري دايره اي نيوتن از سه قانون براي بيان حركت اجسام استفاده كرد. كه از آنها به قوانين نيوتن اسم برده ميشود.

قانون اول ميگويد كه جسمي كه نه كشيده شود و نه هل داده شود،همچنان باقي مي ماند ويا حركتش را برخط مستقيم با سرعت ثابت ادامه مي دهد.

فهميدن اين مطلب كه يك دوچرخه بدون اينكه كشيده شود ويا هل داده شود بدون حركت مي ماند ساده است،اما فهميدن اينكه جسمي بدون كمك به حركتش ادامه دهد مشكلتر به نظر مي رسد. دوباده به دوچرخه فكر كنيد، اگر كسي در هنگام دوچرخه راندن قبل از توقف دوچرخه ازآن پايين بپرد چه اتفاقي مي افتد؟ به حركتش ادامه ميدهد يا مي افتد.

تمايل يك جسم به بي حركت باقي ماندن وياادامه حركت در يك خط مستقيم با سرعت ثابت اينرسي خوانده ميشو د.

قانون دوم F=MA

نيرو = جرم شتاب بيان ميكند كه چگونه نيرويي بر جسمي عمل ميكند اگر شخصي سوار بر دوچرخه پدال آن را به جلو فشار دهد دوچرخه به سمت جلو ميرود،واگه شخصي دوچرخه را از پشت بگيرد و به جلو هل دهد شتاب دوچرخه افزايش مي يابد.اگر دوچرخه سوار ترمز را فشار بدهد از سرعتش بآرامي كم ميشود واگراو فرمان دوچرخه را به سمتي به گرداند،مسيرآن عوض خواهد شد.

قانون سوم مي گويداگر جسمي كشيده شود يا هل داده شود،همين جسم در مسيرمخالف به همان اندازه ميكشد و يا هل خواهد داد.

شخصي جعبه اي را بلند ميكند،براي اين كار نيرويي صرف كرده است جعبه سنگين است به اين دليل كه،همان مقدار نيرو را به دستهاي بلندكننده وارد ميكند. اين وزن از طريق پاهاي فرد به زمين منتقل ميشود،زمين هم به همان اندازه به پاهاي فرد نيرويي به سمت بالا وارد مي كند. اگر زمين نيروي كمي را به شخص وارد كند،شخص بلندكننده مي افتد. و اگر كف زمين نيروي زيادي وارد كند شخص به پرواز در خواهدآمد.

بيشتر مردم وقتي به نيوتن فكر ميكنند،اون رو زير يك درخت سيب در حال افتادن سيب مي بينند.زماني كه نيوتن سيب راهنگام افتادن ديد به فكر حركت خاصي افتادـجاذبه. نيوتن فهميد كه جاذبه نيروي جذب كننده اي ست بين دو جسم. او همچنين دانست كه اجسام با جرم بيشتر نيروي جاذبه بيشتري را اعمال مي كنند،يا به بيان ديگري اجسام كوچكتر را به سمت خود مي كشند.اين همان دليلي است كه سيب به خاطر آن به سمت زمين مي افتدبه جاي رفتن به هوا،واينكه چرا مردم در آسمان شناور نيستند ايزاك در مورد جاذبه وسيب انديشيد. او فكر مي كرد كه ممكن است جاذبه به زمين واشياي بر روي آن محدود نشود چه مي شوداگر جاذبه در ماه واطراف آن وجود داشته باشد؟ ايزاك نيرويي كه لازم بود تا ماه به دور زمين بگردد را محاسبه كرد.وسپس با نيرويي كه موجب افتادن سيب شده بود،مقايسه كرد.بعد از پذيرفتن اين واقعيت كه ماه بسيار از زمين دور است،و جرم بسيار بيشتري دارد،او متوجه شدكه نيروها مساوي است.ماه توسط نيروي جاذبه زمين به دور مدار زمين نگه داشته شده است محاسبات نيوتن درك مردم از عالم را تغيير داد.كسي تا آن زمان نمي توانست بگويد كه چرا سيارات در مداراتشان مانده اند؟. چه چيزي آنها را نگه داشته است؟ پنحاه سال قبل از اينكه نيوتن متولد شود تصور مردم براين بود كه سياره ها توسط سپرهاي نامرئي نگه داشته شده است.ايزاك ثابت كردكه آنها توسط جاذبه خورشيد نگه داشته شده اند.همچنين او نشان داد كه نيروي جاذبه به فاصله و جرم دو جسم بستگي دارد او اولين كسي نبود كه فهميد مدار سيارات حلقوي نمي باشد،بلكه بيشتر بيضوي شكل هستند.

[sajadhoosein]

رشته دانشگاهی فیزیک



هدف
در معرفی علم فیزیک دکتر پروین استاد فیزیک دانشگاه امیرکبیر می‌گوید: «فیزیک علم زندگی و اصلا علم حیات است» . و یا دکتر منیژه رهبر استاد فیزیک دانشگاه تهران معتقد است هر چیزی که در اطراف خویش می‌بینیم به فیزیک ربط پیدا می‌کند. همچنین پاسخ به بسیاری از سوالهایی را که همیشه ذهن بشر به آن مشغول بوده است به وسیله علم فیزیک می‌توان داد. مثل این که دنیا چگونه بوجود آمده است؟ از چه تشکیل شده و کوچکترین جزء آن چیست؟
در کل می‌توان گفت که جهان در بزرگترین مقیاس تا ریزترین مقیاس در ارتباط با علم فیزیک می‌باشد.
یکی دیگر از استادان دانشگاه نیز فیزیک را دانش کشف و استفاده عملی از قوانین و روابط حاکم بر پدیده‌های طبیعی می‌نامد که مبنای این دانش بر تجربه و آزمایش استوار است.
ماهیت
رشته فیزیک در حد لیسانس عبارت است از فیزیک دبیرستانی به اضافه فیزیک قرن بیستم . از سوی دیگر می‌توان گفت که فیزیک در حد لیسانس مفاهیم فیزیکی دبیرستانی را عمیق‌تر کرده و طرز برخورد با مسایل فیزیکی را آموزش می‌دهد».
دکتر پروین نیز می‌گوید: «فیزیک دانشگاهی بر پایه کتاب فیزیک هالیدی و برخی کتب دیگر که به زمینه‌های فیزیک مدرن می‌پردازد، قرار گرفته است یعنی به نظر من اگر کسی مطالبی را که در فیزیک هالیدی نوشته شده است به درستی بفهمد باید به او لیسانس فیزیکش را بدهند».
گرایش‌های مقطع لیسانس
رشته فیزیک در دوره کارشناسی دارای ۵ گرایش اتمی مولکولی، هسته‌ای ، حالت جامد، هواشناسی و نجوم است (البته فیزیک دارای گرایش دبیری نیز هست که ما در اینجا به بررسی آن نمی‌پردازیم چرا که گرایش دبیری به عنوان یک گرایش تخصصی در علم فیزیک مطرح نمی‌باشد) که تعداد واحدهای تخصصی هر یک از این گرایش‌ها در دوره کارشناسی بسیار محدود است و به همین دلیل گرایش‌های فوق در این دوره تفاوت محسوسی با یکدیگر ندارند.
برای اطلاع هرچه بیشتر به معرفی اجمالی هر یک از گرایشهای این دوره می‌پردازیم.
گرایش اتمی - مولکولی
فیزیک اتمی- مولکولی که مربوط به فیزیک جدید است از زمانی متولد شد که دانشمندان متوجه شدند کوچکترین جزء در طبیعت اتم نیست بلکه اتم از اجزای کوچکتری به نام الکترون‌ها و هسته تشکیل شده است. یعنی اتم از هسته‌ای تشکیل شده است که الکترون‌هایی در اطراف آن می‌گردند.
دکتر منیژه رهبر استاد فیزیک دانشگاه تهران در ادامه سخنان خویش می‌گوید: «در این میان فیزیک اتمی به بررسی نقل و انتقال‌های الکترون‌های اطراف هسته می‌پردازد و خواص آنها را مورد بررسی قرار می‌دهد. یعنی ما در فیزیک اتمی کاری به این نداریم که هسته از چه تشکیل شده است بلکه هسته برایمان مرکزی با بار مثبت است و بیشتر توجه ما جلب الکترون‌های اطراف هسته می‌شود».
دکتر هوشنگ روحانی‌زاده استاد فیزیک دانشگاه تهران نیز در معرفی فیزیک اتمی می‌گوید: «اگر ما بپذیریم که در کل، علم فیزیک به دو بخش دنیای بزرگ و دنیای کوچک تقسیم می‌شود. دنیای بزرگ فیزیک ، مربوط به دنیای روزمره است و در آن حرکت اتومبیل‌ها، موشک، ماهواره و در کل تمام حرکاتی که می‌بینیم مورد بررسی قرار می‌گیرد، فیزیک اتمی به دنیای بی‌نهایت کوچک‌ها برمی‌گردد چرا که ما در فیزیک‌اتمی به بررسی ساختار ذره‌ای به نام اتم می‌پردازیم و این که اتم چگونه تشکیل شده و چه ویژگی‌هایی دارد؟»
گرایش فیزیک هسته‌ای
دکتر رهبر در معرفی فیزیک هسته‌ای می‌گوید: «در فیزیک هسته‌ای، خود هسته، مورد مطالعه قرار می‌گیرد یعنی متخصصان و دانشمندان بررسی می‌کنند که هسته از چه تشکیل شده و چه نیروهایی بین اجزای هسته حکمفرما است و در نتیجه واکنش‌های انجام شده،‌ چقدر انرژی آزاد می‌گردد؟»
دکتر دویلو نیز در معرفی این گرایش می‌گوید: «انرژی هسته‌ای و رادیوایزوتوپ‌ها مسایلی هستندکه در فیزیک هسته‌ای مورد بررسی قرار می‌گیرد».
فیزیک حالت جامد
گرایش حالت جامد مربوط به سیستم‌های بس ذره‌ای مخصوصا جامدات است.
سامان مقیمی عراقی در ادامه می‌گوید: «ابتدایی‌ترین کار در این گرایش بررسی بلورهای جامدات و خواص اپتیکی ، مکانیکی، الکتریکی و صوتی امواجی است که در آن منتشر می‌شود که این بررسی منجر به پدیده‌های مختلفی مثل ابر رسانایی، نیم رسانایی و یا پخش و انتقال گرما می‌گردد.»
دکتر پروین نیز می‌گوید: «مطالعه دانش مربوط به کریستال‌ها و ویژگی‌های فیزیکی آنها به گرایش حالت جامد بر می‌گردد.»
گرایش هواشناسی
دو گرایش نجوم و هواشناسی بسیار محدودتر از سه گرایش اتمی – مولکولی، هسته‌ای و حالت جامد ارایه می‌شود. برای مثال در سال تحصیل ۷۹-۷۸ گرایش هواشناسی تنها در دانشگاه هرمزگان ارایه شده و گرایش نجوم اصلا ارایه نشده است.
اما در معرفی این گرایش سامان مقیمی عراقی می‌گوید:
«گرایش هواشناسی ، اطلاعات پایه‌ای و متنوعی درباره انواع پدیده‌های جوی و برخورد علمی با آنها ارایه می‌دهد و همچنین با مطالعه دینامیک وضعیت هوا می‌توان بررسی کرد که شرایط هوا چگونه تغییر کرده و چه پارامترهایی برای ایجاد این تغییر لازم است؟»
گرایش نجوم
سه بخش اصلی این گرایش را نجوم رصدی، اخترشناسی و کیهان‌شناسی تشکیل می‌دهد.
سامان مقیمی عراقی در ادامه می‌گوید: «در بخش نجوم که جنبه مشاهداتی دارد، پدیده‌های مختلف نجومی را رصد و ثبت کرده و سپس از آنها عکس گرفته و طیف آنها را می‌سنجد.
در اخترشناسی که جنبه نظری دارد وضعیت ستارگان مورد مطالعه قرار می‌گیرد یعنی بررسی می‌شود که هر ستاره در چه مرحله‌ای قرار دارد و چه اتفاقاتی برایش رخ می‌دهد؟
بخش کیهان‌شناسی نیز با این که زیاد جنبه نجومی ندارد اما به هرحال پیشرفتش را مدیون علم نجوم است. به این معنی که مدل‌های مختلف کیهان‌شناسی باید با داده‌های رصدی مطابقت کند.»‌ گفتنی است که این کیهان‌شناسی به صورت کلاسیک به چگونگی ایجاد جهان و تشکیل ساختارهای کهکشانی مانند خوشه‌ها و ابر خوشه‌ها می‌پردازد.
آینده شغلی ، بازار کار، درآمد
امروزه اگر کشوری بخواهد پیشرفت کند باید پژوهش کند و چیزهای جدیدی بسازد. اگر بخواهد پژوهش کند باید به آزمایشگاهها برود و اگر بخواهد در آزمایشگاهها کار کند،‌ احتیاج به تیم علمی دارد و در یک تیم علمی نیز همیشه متخصصان شاخه‌های مختلف فیزیک حضور دارند چون هر کاری که بخواهیم انجام بدهیم باید بنیان فیزیکی داشته باشد.
دکتر پروین در ادامه می گوید: «برای مثال اگر بخواهیم یک دستگاه الکتریکی بسازیم اول باید بدانیم چه قوانین فیزیکی بر آن حاکم است و بعد از شناخت آن قوانین، می‌توان دستگاه مورد نظر را با استفاده از فن و هنر ساخت.
«اگر کسی فیزیک را خوب خوانده باشد در سازمانهای مختلف کشور از قبیل صداوسیما، برنامه و بودجه، مخابرات و همچنین در صنایع مختلف مفید واقع شده و موفق می‌گردد. چون دانشجویان فیزیک مطلب مختلفی از قبیل الکتریسیته و مکانیک می‌خوانند و در زمینه‌های مختلف دید وسیعی پیدا می‌کنند.»
آقای صحبت‌زاده دانشجوی دکتری فیزیک دانشگاه شهید بهشتی در مورد موقعیت‌های شغلی فارغ‌التحصیلان فیزیک می‌گوید: «فارغ‌التحصیلان این رشته در حد کارشناسی می‌توانند در صنعت مخابرات و ارتباطات ، نیروگاههای هسته‌ای، مراکز تولید قطعات غیرهادی و سلول‌های خورشیدی، صنایع تولید و نگهداری لیزر در صنعت، پزشکی و نظامی و سازمان انرژی اتمی فعالیت کنند.»
داریوش شیرازی فارغ‌التحصیل این رشته نیز می‌گوید: «اگر کسی به امید به دست آوردن یک موقعیت شغلی مناسب، واردرشته فیزیک بشود، باید بداند که در انتها فقط یک مدرک لیسانس به دست خواهد آورد. برای این که رشته‌های علوم پایه و از جمله فیزیک در جامعه ما موقعیت کاری مناسبی ندارند و در نهایت اگر شانس داشته باشند جذب کلاسهای تقویتی و خصوصی می‌شوند.»
البته این در مورد دانشجویانی صدق می‌کند که رشته فیزیک انتخاب چهل یا سی به بعد آنها بوده است و در واقع به امید این که فقط در دانشگاه پذیرفته شوند این رشته را انتخاب کرده‌اند وگرنه دانشجویانی که با علاقه و دقت و تامل بسیار این رشته را انتخاب کرده‌اند حتی به صورت خصوصی نیز در این رشته فعالیت می‌کند. برای مثال یکی از فارغ‌التحصیلان این رشته کارگاهی برای ساخت وسایل اپتیکی دایر کرده است و یا تعدادی از فارغ‌التحصیلان با شرکت ایران خودرو برای بعضی از پروژه‌های این شرکت قرارداد بسته‌اند چون دانشجویان این رشته یاد می‌گیرند با مسایلی که در پیش رویشان قرار می‌گیرد براحتی برخورد کرده و مدل‌ ساده‌ای برای حل مسایل ارایه بدهند.
توانایی‌های مورد نیاز و قابل توصیه
اسماعیلیان دانشجوی دکتری فیزیک هسته‌ای دانشگاه شهید بهشتی می‌گوید: «فیزیک منهای ریاضی یعنی صفر به همین دلیل دانشجویان این رشته باید از نظر ریاضیات در سطح بسیار بالایی باشند.»
سامان مقیمی عراقی نیز معتقد است که دانشجوی این رشته باید به فیزیک علاقه‌مند باشد به این معنی که از آنچه یاد گرفته است بتواند در زندگی روزمره خویش استفاده کند.
برای مثال با توجه به معلومات فیزیک دبیرستانی خود بررسی کند که آبی که از شیر آب می‌ریزد چرا به تدریج باریک می‌شود و سطح مقطع آن در این هنگام به چه حدی می‌رسد؟
بی‌شک عواملی که باعث شد نیوتن با افتادن سیب پی به قانون جاذبه ببرد، کنجکاوی مفرط، صبر و بردباری، مطالعه و آزمایش‌های مستمر و قدرت تحلیلی همراه با تفکر فراوان بود که با مشاهده پدیده‌های تکراری و عادی زندگی روزمره قوانینی را کشف کرد.
دکتر منیژه رهبر در این باره می‌گوید: «برخلاف رشته‌های مهندسی که با اتفاقات علمی کار دارند در رشته‌های علوم پایه از جمله فیزیک به چگونگی پیش‌آمدهای علمی توجه می‌کنند و در واقع به دنبال یافتن دلایل و چرایی هر پدیده یا اتفاق هستند و به همین دلیل بچه‌هایی که مستعد،‌ باهوش و کنجکاو هستند، می‌توانند در این رشته موفق گردند.
اما متاسفانه چون در دبیرستان فیزیک بخوبی آموزش داده نمی‌شود و دانش‌آموزان تنها به حفظ فرمول‌ها می‌پردازند، نمی‌توانند بین آنچه خوانده‌اند و آنچه در دنیای خارج وجود دارد، ارتباط برقرار کنند و در نتیجه کنجکاوی آنها تحریک نمی‌شود و تعداد اندکی از دانش‌آموزان با استعداد به رشته فیزیک علاقه‌مند شده و این رشته را انتخاب می‌کنند.»
مهم این است که دانشجوی فیزیک از آنچه در اطرافش اتفاق می‌افتد به راحتی نگذرد.
وضعیت نیاز کشور به این رشته در حال حاضر
امروزه اگر ما به فکر پیشرفت و ساخت وسایل صنایع مختلف کشورمان از نظامی گرفته تا پزشکی نباشیم باید این صنایع را به صورت آماده از کشورهای دیگر بخریم که این کار احتیاج به سرمایه‌ای گزاف دارد و باعث وابستگی کشور ما به کشورهای صنعتی می‌گردد»
دکتر رهبر نیز در همین زمینه می‌گوید: «ما در ایران صنایع چندانی نداریم و صنایع موجود نیز بیشتر مونتاژ بوده و ابتکاری نیست اما اگر روزی بخواهیم صنایع پیشرفته‌ای داشته باشیم باید خواص مواد را بدانیم تا متوجه شویم که چطور می‌توان از آنها استفاده بهتری بکنیم و وضعیت آن را بهبود ببخشیم و چنین پیشرفتی تنها با توسعه و پیشرفت علم فیزیک امکان‌پذیر است چرا که متخصصان فیزیک می‌توانند موجب بهبود کیفیت محصولات گشته و یا وسایل جدید طراحی بکند. یعنی ما به جای این که مواد خام خود را خیلی ارزان صادر کنیم به یاری دانش فیزیک آنها را به محصولات ساخته تبدیل بکنیم چرا که این محصولات ارزش افزوده بسیار زیادی دارد.
کار ی کشور پیشرفته‌ای مثل ژاپن انجام داد. چون این کشور به یاری صنایع نیمه‌رسانا، ترانزیستور و الکترونیک پیشرفت کرده است،‌صنایعی که علم زیربنایی آنها فیزیک می‌باشد.»
نکات تکمیلی
دکتر هادی دویلو استاد مهندسی هسته‌ای دانشکده فیزیک دانشگاه صنعتی امیرکبیر می‌گوید: «بیشتر واحدهای درسی دانشجویان گرایش‌های مختلف رشته فیزیک، در دوره لیسانس مشترک چرا که دانشجویان فیزیک تنها در سال آخر تحصیلی اقدام به انتخاب گرایش خود می‌کنند و هر گرایش نیز تنها ۹ واحد تخصصی یعنی سه درس تدریس می‌شود و به همین دلیل نمی‌توان بین یک لیسانس گرایش فیزیک حالت جامد یا هسته‌ای و یا سایر گرایشهای تفاوتی قایل شد یعنی یک لیسانس فیزیک در هیچ‌یک از گرایشها متخصص نمی‌شود».
دکتر عراقی استاد فیزیک دانشگاه صنعتی امیرکبیر با تاکید بر همین امر می‌گوید: «هر دانشجوی فیزیک در دوره کارشناسی باید ۱۳۰ واحد بگذراند که دروس تخصصی هر یک از گرایشها فقط ۹ واحد از این ۱۳۰ واحد است و بدون شک ۹ واحد نمی‌تواند تغییری در دیدگاه دانشجویان ایجاد کند و هر دانشجو فقط شناختی جزیی نسبت به گرایش مورد نظر خود پیدا می‌کند. تازه، گاه همین ۹ واحد نیز به گونه‌ای مشترک اما در دروسی مختلف در هر یک از گرایشها تدریس می‌شود یعنی کتابها یا واحدهای درسی هر گرایش، متفاوت است اما در کل همه به اطلاعات یکسانی دست پیدا می‌کنند. در نتیجه یک لیسانسه فیزیک، یک کارشناس فیزیک به معنای عام آن است و کارشناس یا متخصص در یکی از گرایشهای فوق به شمار نمی‌آید.

[sajadhoosein]

همه چیز در مورد سرعت

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

سرعت، یک اندازه‌گیری برداری، از مقدار و جهت جابجایی است. مقدار مطلق بزرگی سرعت، تندی نامیده می‌شود. سرعت را همچنین می‌توان بصورت نرخ تغییر جابجایی تعریف نمود.در هر دو شاخه مکانیک میانگین تندی v یک جسم که در حال پیمودن مسافت d در مدت زمان t است بوسیله فرمول ساده زیر بدست می‏آید.
v = dr/dt. بردار سرعت لحظه‌ای جسمی v که موقعیتش در زمان t بوسیله (x(t نشان داده شده را می‌توان بصورت مشتق آن، از رابطه ذیل محاسبه نمود.
v = dx/dt. شتاب تغییر سرعت جسم در خلال زمان است. میانگین شتاب a جسمی که طی زمان t سرعتش از vi به vf تغییر می‌کند توسط فرمول زیر بدست می‌آید.
a = (vf - vi)/t. بردار شتاب لحظه‌ای a جسمی که موقعیتش در زمان t بوسیله (x(t نشان داده شده بصورت ذیل است.
a = d۲x/(dt)۲ محاسبه سرعت نهایی vf جسمی که با سرعت اولیه vi شروع به حرکت کرده سپس در مدت زمان t به شتاب a می‌‌رسد اینگونه است:
vf = vi + a t متوسط سرعت جسمی با شتاب ثابت برابر (vf + vi) است. برای پیدا کردن میزان جابجایی d چنین جسم شتابداری در مدت زمان t این مفهوم را در فرمول اول جایگزین کنید تا رابطه ذیل بدست آید:
d = t (vf + vi)/۲ هنگامیکه تنها سرعت اولیه جسم مشخص است فرمول
d = vi t + (a t ۲)/۲ را می‌توان مورد استفاده قرار داد.
از ترکیب فرمول‌های پایه برای میزان جابجایی و سرعت نهایی می‌توان فرمول جدیدی که مستقل از زمان است را ایجاد نمایند:
vf۲ = vi۲ + ۲a d فرمول‌های بالا هم در مکانیک سنتی و هم در نسبیت خاص معتبر هستند. اختلاف مکانیک سنتی و نسبت خاص در توصیف یک وضعیت مشابه بوسیله ناظران متفاوت است. بخصوص، در مکانیک سنتی تمامی ناظران درباره مقدارt هم عقیده هستند، همچنین قوانین تغییر وضعیت موقعیتی را ایجاد می‌‌نمایند که در آن تمامی ناظران فاقد شتاب، مقدار مشابهی را برای شتاب جسم اعلام می‌‌نمایند. اما هیچیک از آنها در نسبیت خاص درست نیستند.
انرژی جنبشی یک جسم در حال حرکت با جرم آن جسم و مجذور سرعتش متناسب است.
file:///I:/content/wikipedia/sorat_files/704a0cf40d2a2848258c05eb4d7745d8.png انرژی جنبشی یک کمیت مطلق (scalar) می‌‌باشد.

[sajadhoosein]

تشریح طول موج



فاصله بین دو قله متوالی(یا بین هر دو نقطه تکراری موجی،شکل یکسان دارند )را “طول موج “می نامند و آن را با لاندا نشان می‌دهند.چون شکل موج با سرعت ثابت c پیش میرود،فاصله یک طول موج را در یک دوره تناوب طی می‌کند.
فاصله بین دو نقطه یکسان موج می‌‌باشد که مشخص کننده رنگ موج است. با تعیین رنگ، انرژی و طول موج می‌‌توان یک موج را نسبت به دیگر موج ها سنجید. به عنوان مثال طول موج های کوتاه در طیف مریی در ناحیه بین آبی و فوق بنفش قرار می‌‌گیرد در حالیکه رنگ قرمز دارای طول موج های بلندتری می‌‌باشد. فاصله بین این قله های موج آن چنان کوچک است که واحد آن را نانومتر (ده به توان منفی نه) یا میکرون (ده به توان منفی شش) قرار داده اند. تشعشع الکترومغناطیسی طیف طولانی از طول موج های بلند رادیویی تا طول موج های کوتاه اشعه ایکس را شامل می‌‌شود.

[sajadhoosein]

اندازه گیری شعاع زمین



اراتستن دانشمند یونانی (اهل لیبی امروز) ا ولین فردی بود که توا نست شعاع زمین را اندازه گیری نماید اندازه گیری ا وبسیار نزدیک به اندازه گیریهای امروزشعاع زمین به کمک ماهواره ها
می باشد.
اراتستن بخوبی از نحوه تابش خورشید بر نقاط مختلف شهرهای مصر خبردار بود.
وی می دانست که در یکبار از سال-درظهر۲۱ام ژوین(اول تابستان) پرتوهای موازی خورشید به طور عمود درون چاه عمیقی درe syenn جنوب مصر (اسوان امروزی) می تابد و پرتوهای نوری توسط آب کف چاه رو به بالا نیز بطور عمود نیز منعکس می گردد
بنابراین وی در این تاریخ در شهر ا سکندریه در شمال syenne) (یک تیرک هرمی نصب نمود که سایه اش در همان لحظه بر روی زمین می افتاد زاویه بین راستای پرتو عمودی وسایه همان زاویه بین پرتو عمودی چاه وامتداد سایه ا ست که برابر با ۵ /۷ میباشد.
از انجایی که ۵ /۷- ۵۰/۱ دایره ۳۶۰ درجه زمین است. بنابراین می توان گفت که فاصله بین آسوان و اسکندریه (قاعده مثلت )۵۰/۱ محیط زمین خواهد بود و به عبارتی محیط زمین ۵۰ برابر فاصله بین آسوان syeneو اسکندریه Alexsandraا ست .
اراتوستن ابتدا فاصله بین دو شهر را اندازه گرفتD=۸۰۰km و سپس در ۵۰ ضرب نمود و محیط زمین را بدست آورد سپس با استفاده از فرمول محیط دایره شعاع زمین را تخمین زد.

[ 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 ]

[sajadhoosein]

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



[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
برهم نهی دو موج با جابجایی های هم جهت مثبت -برهم نهی سازنده:شکل زیر
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

برهم نهی دو موج با جابحا یی خلاف جهت یکد یگر برهم نهی ویرانگر

[ 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 ]
موجهای پیش رونده به موجهایی اتلاق می شوند که بدون انتشار ماده انرژی را در محیط منتقل میکنند .
در شکل فوق سفر قله های ا بی قرمز وسبز را می بینید

[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
امواج ایستاده: امواجی هستند که وضعیت نوسانی
ثا بتی دارند و در فضا پیش نمی روند. هر ذره با یک دامنه ثابت در جای خود حرکت
نوسا نی ساده انجام میدهد. بنابراین امواج ایستاده انرژی را نمی توانند از نقطه ای
به نقطه دیگر منتقل نمایند.
چگونگی تولید امواج ایستاده:
همانطور که در شکل زیر می بینید (موج سبز و موج ابی) از تداخل دو مو ج هم بسامد -هم دامنه -با عددموج یکسان و جابحایی های خلاف جهت امواج ایستاده بوجود
می ایدکه موج سیاه رنگ همان موج حاصل یعنی موج ایستاده است
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
مشخصات امواج ایستاده:
۱-گره ها:( NODS) :به نقا طی گفته میشود که از تداخل دوموج در فاز مقابل بوجود امده اند که تداخلشان ویرانگر است و جابجایی از وضع تعادل ودامنه برایند صفر میشود به همین دلیل این نقطه ها همواره ساکنند
۲- شکمها(antinodes):به نقاطی گفته میشود که از تداخل دو موج هم فاز بوجود می اید که تداخلشان سازنده است وبا جابجای بیشینه از وضع تعادل(مجموع جابجایی های دو موج تداخل کننده)در حالی که دامنه ان بیشینه است به ارتعاش در می ایند.


[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
۱.
[ 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 ]) ۲.
[ 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 ]) ۳.
[ 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 ]) ۴.
[ 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 ]) ۵.
[ 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 ]) ۶.
[ 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 ])
۱. ۲ nodes, ۱ antinode
۲. ۳ nodes, ۲ antinodes
۳. ۴ nodes, ۳ antinodes
۴. ۵nodes, ۴ antinodes
۵. nodes, antinodes
۶. nodes, antinodes

[sajadhoosein]

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



ذخيره انرژي به شكلهاي مختلف ...

انري ذخيره شده در اجسام را انرژي شيميايي مي نامند. انرژي ذخيره شده در اجسامي كه درارتفاع بالايي قرار دارند ، انرژي گرانشي ناميده مي شود. انرژي ذخيره شده در اجسام كشسان را انرژي كشساني مي نامند.

انرژي پتانسيل

انرژي شيميايي ، گرانشي وكشساني مي توانند توسط اجسام ذخيره شوند، اين انرژيها كه قابليت انجام كار را دارند، انرژي پتانسيل ناميده مي شوند.

انرژي جنبشي

انرژي يك جسم متحرك را انرژي جنبشي مي نامند. انرژيهاي ذخيره شده مي توانند موجب حركت اجسام شوند.

انواع ديگر انرژي

گرما، نور وصوت از انواع ديگر انرژي هستند كه از جايي به جاي ديگر منتقل مي شوند. گرما انرژي را از اجسام گرم به اجسام سرد منتقل مي كند. نور انرژي را از لا مپها يا خورشيد به نقاط دورتر منتقل مي كند. صوت انرژي را از ارتعاشات يك جسم صدادار به نقاط دورتر منتقل مي كند. انرژي الكتريكي نوع ديگري از انرژي است كه مي تواند به راحتي منتقل شود.

تبديلات بيشتر انرژي

انرژي مي تواند به راحتي به نوع ديگر تبديل مي شود. انرژي ذخيره شده مي تواند آزاد شده و به انرژيهايي تبديل شود كه براي ما كار مفيد انجام دهند. در تبديل انرژيها هميشه مقداري انرژي به صورت انرژي گرمايي به هدر مي رود. منشأ انرژي كجاست ؟

1 - منبع انرژي روزانه …

بخش اعظم انرژي روزانة مورد مصرف ما توسط نور خورشيد تأمين مي شود. ‌اين انرژي بايد به انواع ديگري از انرژي تبديل شود تا بتوان از آن استفاده كرد.

فوتوسنتز ــ گياهان سبز انرژي نور خورشيد را جذب كرده و آن را به انرژي شيميايي تبديل مي كنند.

فوتوسل ــ فوتوسل وسيله اي است كه انرژي نوري را به انرژي الكتريكي تبديل مي كند.

2 - منابع انرژي فسيلي ...

نفت، زغال سنگ و گازهاي طبيعي قسمت عمده اي از انرژي مورد نياز ما را به صورت انرژي شيميايي ذخيره شده تأمين مي كنند.

3 - چند منبع انرژي ديگر ...

مواد راديو اكتيو (پرتوزا) ، به خصوص اورانيوم، منابعي از انرژي هستند كه مي توانند به گرما و الكتريسيته تبديل شوند.

هستة مذاب زمين مقدار زيادي انرژي گرمايي دارد و گاهي گرماي ن به سطح زمين نيز مي رسد.

4 - انرژي حاصل از خورشيد و ماه ...

از جزر و مد درياها كه توسط حركت خورشيد و ماه ايجاد مي شوند، مي توان براي چرخاندن توربينها و توليد الكتريسيته استفاده كرد.

پايستگي انرژي (بقاي انرژي )

ماشـين كـوكي كوچـكي را در نـظر بـگيريد كه فنـرش را كوك مـي كنيم و شتاب مي گيـرد. انرژي كشساني فنـر به انرژي جنـبشي و گرمـايي (كه كمي ماشين را گرم مي كند )تبديل مي شود. مجموع انرژي جنبشي و گرمايي ايجاد شده با مقدار انرژي كشساني فنر (كه آزاد مي شود ) برابر است.

يكاي اندازه گيري انواع انرژي ژول (J) است. اگر فنر 20 ژول انرژي كشساني را از دست بدهد، اين 20 ژول انرژي بايد بهصورت گرمايي و جنبشي ظاهر شود. بنابراين انرژي از بين نمي رود بلكه از نوعي به نوع ديگر تبديل مي شود. اين اصل را كه انرژي از بين نمي رود وتوليد نيز نمي شود، بلكه از نوعي به نوع ديگر تبديل مي شود، « اصل بقاي انرژي يا پايستگي انرژي » مي نامند.

انتقال انرژي

كار ...

وقتي جسمي جا به جا مي شود. در اين حالت ، مي گوييم كه كار انجام داده ايم. درحين انجام كار، انرژي منتقل مي شود.

مقدار كار انجام شده را با را بطة زير مي توان بدست آورد :

تغيير مسافت درجهت اعمال نيرو × نيرو = كار انجام شده

غلبه بر نيري گرانش ...

براي انكه جسمي را از روي زمين برداريم بايد كار انجام بدهيم. يعني براي غلبه بر كشش گرانشي بايد نيرويي مصرف كنيم و جسم را بالا ببريم.

توان

يك شخص يا يك موتور قوي مي تواند كار را سريعتر انجام بدهد. توان ( يا قدرت ) به عنوان كار انجام شده در ثانيه تعريف مي شود و مقدار آن را مي توان از معادلة زيرحساب كرد :

P =W/t يا زمان لازم براي انجام كار / كار انجام شده =توان

مثال : اگر شخصي براي بلند كردن يك وزنه ، 800ژول كار را در مدت 10 ثانيه انجام دهد، مي گوييم كه توان بازوهاي او برابر است با : وات 80 = ثانيه / ژول 80 =10 /800 . 0وات به جاي ثانيه / ژول به كار مي رود ).

انرژي نوري

نور حامل انرژي است ...

اجسامي كه از خود نور گسيل ميكنند را اجسام نوراني ( منير) مي نامند. اما اغلب اجسام نوراني نيستند و نمي توانند از خود نور گسيل كنند. اين نوع اجسام را غير نوراني ( مستنير ) مي نامند. ما اجسام غير نوراني را به دليل بازتابانيدن نور مي توانيم ببينيم.

نوري كه اجسام نورانـي گسيل مـي كنند، با سرعت خيلي زيـادي ( Km/s 300000 ) از آنـها دور مي شـود و انـرژي را مـانند موج الكترومغـناطيسي با خود مـنتقل مي كند. برخي از مواد مي توانند انرژي نوري را به انواع ديگر تبديل كنند. در فيلمهاي عكاسي براي ثبت تصوير از انرژي نوري استفاده مي شود.

ذره بين ...

يك عدسي مي تواند تصويرهاي متفاوتي را تشكيل بدهد. اگر يك عدسي را نزديك چشم خود بگيريد و آن را روي شست خود كانوني كنيد ( تنظيم كنيد )، تصوير شست خود را به صورت مستقيم و بزرگتر خواهيد ديد. اين نوع تصوير را نمي توان بر روي يك پرده نمايش داد وآن را تصوير مجازي مي نامند.

تصاوير در آينه...

اگر در مقـابل يـك آينه بـايستيد وچـشم چپ خـود را ببنديد، خواهيـد ديد كه تصـوير شما چشم راسـت خود را مي بندد. بنـابراين، چـهرهاي كه شمـا از خودتـان در آينه مي بينيد با چـهره اي كه ديـگران از شما مـي بينند ، تفاوت دارد .زيـرا سمـت راست شما در آيـنه، مي شود، مي گويند تصوير در آينه داراي واروني جانبي است.




پایستگی انرژی



انرژی جنبشی:انرژی جسم دارای سرعتv است وبا نماد KEنشان میدهیم
انرژی پتانسیل گرانشی:انرژی جسم دارای ارتفاع hاست وبا نماد PEgravنشان میدهیم
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
PEgrav = m * g * h
انرژی مکانیکی: به مجموع انرژی پتانسیل وانرژی جنبشی انر ژی مکانیکی می گوییم وبا نمادTME یعنی total mecanical energyنشان میدهیم. واحد همه انرژیها در SI ژول است
TME = PE + KE
پایستگی انرژی مکانیکی: اگرتنها نیروی وارد بر جسم نیروی جاذبه زمین باشد انرژی مکانیکی جسم در هر نقطه از حرکت جسم مقدار ثابتی است مانند انچه در شکل زیر می بینیم که انرژی مکانیکی کودک در حال بازی در تمام نقاط حرکت ۵۰۰۰۰ژول است
وبه عبارت دیگر با کاهش ارتفاع انرژی و افزایش سرعت ازانرژی پتانسیل کاسته شده وبه انرژی جنبشی افزوده میشود .


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

[sajadhoosein]

چهار نیروی اصلی (شماره ۲)



۱- نیروی قوی هسته ای[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
می دانیم که درون هسته اتم پروتونهای باردار ونوتورونهای بدون بار وجود دارند که به انها نوکلیون ها ی هسته میگوییم قطر(diametr ) انها بسیار کوچک است.این ذ ره ها با نیروی هسته ای بسیار قوی به یکدیگر متصلنداین نیروها فقط در ابعاد هسته ای وجود دارند یعنی کوتاه بردند وقتی فاصله ذرات هز هم زیاد شودنیروی هسته ای کاهش می یابد
۲- نیروی الکترومغناطیسی:
اکثر نیروهای مورد استفاده در زندگی از نوع نیروهای الکترو مغنا طیسی هستند .همانطور که در شکل زیر دیده می شود بین دوبار همنام نیروی الکتریکی دافعه و بین دو بار غیر همنام نیروی الکتریکی جاذبه بوجود می اید که بنا بر قانون کولن اندازه این نیروها F باحاصلضرب بارها q رابطه مستقیم وبا مجذور فاصله انها r رابطه عکس دارد.



[ 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 ]
اگر مطابق شکل فوق بارq در میدان مغناطیسی یک اهنربا Bبا سرعتvعمودبر میدان حرکت کند از طرف میدان بر ان نیروی مغناطیسی F=qvB وارد می شود
۳-نیروی ضعیف هسته ای

[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
نیروی ضعیف هسته ای تنها در واکنش های هسته ای وجود دار د مانند واکنش فوق که در اثر برخورد یک نوترینو به یک هسته پرتو B (الکترون منفی ) تولید می شود
۴-نیروی گرانشی
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
که همان قانون گرانش نیوتن است F=GmM/r۲

[sajadhoosein]

سینماتیک (حرکت شناسی)

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

تعریف سرعت متوسط: به نسبت جابجایی متحرک به مد ت زمان جابجایی سرعت متوسط گویند.
در شکل گرافیکی زیر مقدار سرعت متوسط ۲۵ مایل بر ساعت است واحد یا یکای سرعت متوسط در دستگاه متریک(SI) متر بر ثانیه است.

[ 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 ]
انواع حرکتها:

حرکت متحرک بر روی خط راست بطور کلی به دو دسته تقسیم می شود۱- حرکت یکنواخت ۲- حرکت شتابدار
۱- حرکت یکنواخت:

حرکتی است که متحرک مسافتهای متوالی و مساوی را در زمانهای مساوی ومتوالی طی میکند
مثال:متحرکی مطابق شکل از مبدا مختصات در حال حرکت است و۵۰ متر را در ۵ ثانیه طی میکند نمودار
مکان زمان متحرک را رسم کنید؟

[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
p [ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
نمودار سرعت زمان برای متحرک زیر در حرکت یکنواخت:

[ 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 ]
2- حرکت شتابدار:

به دودسته است۱-حرکت شتابدار تند شونده۲- حرکت شتابدار کند شونده
متال برای حرکت شتابدار تند شونده: ونمودار مکان زمان ان

[ 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 ]
مثال:در شکل زیر سه اتومبیل در حرکت هستند اتومبیل ابی وقرمز رفته رفته سرعتشان زیاد تر می شودکه نوع حرکتشان تند شونده است ولی سرعت اتومبیل سبز تابت می ماند که نوع حرکت ان یکنواخت است شتاب یا تغییرات سرعت اتومبیل ابی رنگ بیشتر از اتومبیل قرمز رنگ است و همانطور که دیده می شود از هر دو اتومبیل سبقت می گیرد

[ 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 ]
مقایسه نمودار مکان زمان سه اتومبیل فوق نشان میدهد که اولا چون هر سه متحرک در جهت مثبت محور افقی در حرکتند شیب هر سه نمودار صعودی است میدانیم که شیب نمودار مکان زمان در هر لحظه نشان دهنده سرعت لحظه ای متحرک است وچون سرعت اتومبیل ابی(A) بیشتر از اتومبیلB,C است شیب نمودار مکان زمان ان بیشتر استوجون اتومبیل سبز رنگ دارای حرکت یکنواخت یعنی سرعت ثابت است بنابراین مقدار شیب ان در هر لحظه ثابت است
نمودار سرعت زمان برای حرکت شتابدار زیر:


[ 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 ]
منبع:
برای مشاهده محتوا ، لطفا وارد شوید یا ثبت نام کنید

[sajadhoosein]

ارنست رادرفورد



[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]ارنست رادرفورد یک فیزیکدان هسته‌ای اهل نیوزلند بود.
او در تاریخ ۳۰ ماه اوت سال ۱۸۷۱ در حومه برایت‌واتر شهر نلسون واقع ساحل شمالی جزیره جنوبی نیوزلند به دنیا آمد. او چهارمین فرزند از دوازده فرزند جیمز و مارتا رادرفورد نیوزیلندی‌های نسل اول بود که از کودکی از اسکاتلند به زلاند نو آورده شده بودند. خانواده رادرفورد در یک خانواده پر جمعیت دوازده بچه‌ای بود که اعضای آن همه در انجام کارهای روزمره خانواده مشارکت می‌‌کردند اهل خانه همه افرادی جدی کلیسا رو، خوشحال و با فرهنگ بودند. علاقه مندی رادرفورد به علوم در مرحله زودی بروز کرد. او ده ساله بود که کتاب پرطرفداری بنام خواندنی‌های اولیه در فیزیک تالیف معلمی بنام بالفور استوارت به دست آورد. کتاب استوارت مشابه کتابهای خود آموز فیزیک اموزی بود که در آنها نحوه به نمایش درآوردن اصول پایه فیزیک یا استفاده از اشیای ساده موجود در خانه مانند سکه، شمع، سنگ وزنه و وسایل آشپزخانه به خواننده یاد داده می‌شود. رادرفورد جوان سخت شیفته آن کتاب شده بود نخستین بورس از بورسهای تحصیلی متعدد زندگی خود را در سال ۱۸۸۷ که ۱۶ ساله بود به دست آورد.
بورس تحصیلی دومی وی را قادر به ثبت نام در دانشکده کنتربوری شهر کرایست‌چرچ کرد که مؤسسه‌ای بود که در سال پیش از تولد خود او بوجود آمده بود. وی رشته‌های تحصیلی اصلی خود را فیزیک و ریاضیات انتخاب کرد که از بخت مساعد در هر دوی آنها معلمان خوبی هم داشت. رادرفورد در پایان دوره آموزشی سه ساله خود درجه کارشناسی ریاضی و فیزیک – ریاضی و (بطور کلی) علوم فیزیکی به پایان رسانید. نکته قابل ذکر در رابطه با زندگی خصوصی وی در ایام اقامت در کریستچرچ اینکه وی در آنجا با ماری نیوتن دختر صاحبخانه خود آشنا و پیبند عشق او شد. رادرفورد در پی انتشار دو مقاله مهم در باره فعالیت تشعشعی مواد در سال ۱۸۹۵ بر خلاف دوم شدن در گزینش جایزه مهمی به شکل یک بورس تحصیلی دریافت کرد مقررات اعطای جایزه حق انتخاب مؤسسه آموزشی را به خود برنده جایزه می‌‌داد که رادرفورد آزمایشگاه کاوندیش دانشگاه کمبریج به مدیریت جی .جی تامسون(صاحب نظر پیشتاز جهان در زمینه الکترومغناطیس) را برگزید در آن سال ویلهلم کنراد رونتگن فیزیکدان آلمانی موفق به کشف اشعه ایکس شد کشف مهم دیگری که منجر به شروع کار اصلی رادرفورد شد.
کشف هانری بکرل فرانسوی در سال ۱۸۹۸ بود. رادرفورد در سال ۱۸۹۵ به آزمایشگاه کاوندیش دانشگاه کمبریج آمد تا در آنجا تحت مدیریت جی.جی امسون مشغول به کار شود تامسون که استاد فیزیک تجربی بود رادرفورد را فعالانه در آزمایشگاه به کار گرفت رادرفورد در اوایل کار تحقیقاتی خود با انجام آزمایشی که فکر آن از خود وی بود دو تابش رادیواکتیوی ناهمانند شناسایی کرد او پی برد که بخشی از تابش با برگه‌ای به ضخامت یک پانصدم سانتی متر قابل ایستادن بود اما برای متوقف کردن بخش دیگر برگه‌های بس ضخیم تری لازم بود او اولین اشعه‌ای را که تابشی با بار الکتریکی مثبت و یونیده کننده‌ای قوی بود و به سهولت در مواد جذب می‌‌شد اشعه آلفا نام داد. اشعه دوم را که تابشی بار الکتریکی منفی بود و تشعشع کمتری ایجاد می‌‌کرد اما قابلیت نفوذ آن در مواد زیاد بود اشعه بتا نامید. تابش نوع سومی که شبیه پرتوهای ایکس بود در سال ۱۹۰۰ بوسیله پل اوریچ ویلارد(فیزیکدان فرانسوی) کشف شد این پرتو نافذترین تابش را داشت. طول موج آن بسیار کوتاه و بسامد آن فوق العاده زیاد بود تابش جدید، پرتو گاما نام گرفت. رادرفورد و همکارانش کشف کردند که فعالیت تشعشعی طبیعی مشهود در اورانیوم: فرآیند خروج ذره آلفا از هسته اتم اورانیوم بصورت یک هسته اتم هلیم و بر جای ماندن اتمی سبکتر از اتم اورانیوم در اورانیوم به ازاء هر خروج ذره آلفا از آن است از کشف آنها نتیجه گیری شد که رادیوم تنها عنصر از شرته عناصر حاصل از فعالیت تشعشعی اورانیوم است.
رادرفورد در سال ۱۹۰۳ به عضویت انجمن سلطنتی لندن در آمد و در سال ۱۹۰۴ نخستین کتاب خود به نام فعالیت تشعشعی را که امروزه از کتب کلاسیک نوشته شده در آن زمینه شناخته می‌شود، منتشر کرد شهرت رو به افزون رادرفورد در جوامع علمی سبب شد که از طرف دانشگاه‌ها تصدی کرسی‌های زیادی به وی پیشنهاد شود او در سال ۱۹۰۷ به انگلستان بازگشت تا تصدی مقام مذکور را در دانشگاه منچستر به عهده بگیرد رادرفورد در دانشگاه منچستر رهبر گروهی شد که به سرعت دست به کار تدوین نظریه‌های تازه در باره ساختار اتم شد آن دوره پر ثمرترین دوره زندگی دانشگاهی او بود رادرفورد به پاس کوششهای علمی خود در دانشگاه منچستر نشانها و جوایز زیادی دریافت کرد که دریافت جایزه نوبل سال ۱۹۰۷ در شیمی نقطه اوج آن بود این نشان افتخار را البته برای کارهایی که در کانادا در زمینه فعالیت تشعشعی عناصر کرده بود به او دادند بزرگترین دستاورد رادرفورد در دانشگاه منچستر کشف ساختار هسته اتم بود پیش از رادرفورد اتم به گفته خود او یک موجود نازنین سخت و قرمز و یا به حسب سلیقه خاکستری بود اما اینک یک منظومه شمسی بسیار ریز متشکل از ذرات بی شمار بود که مظنون به نهفته داشتن اسرار ناگشوده متعدد دیگر در سینه هم بود.
رادرفورد در سال ۱۹۳۷ در اثر یک فتق محتقن(گونه‌ای تورم ناشی از انسداد اعضای درونی) در گذشت او در آن هنگام ۶۶ ساله و هنوز سرزنده و قوی بود سهم رادرفورد در شکل گیری درک کنونی ما از ماهیت ماده از هر کس دیگری بیشتر است او اشکارا بزرگترین فیزیکدان آزمایشگری به بزرگی او نیامده بود دهها انجمن علمی و دانشگاه به او عضویت و درجات دانشگاهی افتخاری دادند او را پدر انرژی هسته‌ای نامیده اند.

[sajadhoosein]

حالت هاي مواد
احمد شكيب

كلاً مواد در جهان در شش حالت ظاهر مي شوند :

جامد، مايع، گاز، پلاسما، ماده چگال باس-اينشتين و حالت تازه كشف ‌شده: ماده چگال فرميوني.

مواد جامد در برابر تغيير شكل مقاومت مي‌كنند، آنها سخت و گاهي شكننده اند.

مايع‌ها به راحتي تغيير حالت مي دهندو به سختي متراكم مي‌گردند و شكل ظرف خود را مي‌گيرند.

گاز‌ها كم چگال‌تر اند و ساده‌تر متراكم مي‌شوند و نه‌تنها شكل ظرف محتويشان را مي‌گيرند، بلكه آن‌قدر منبسط مي‌شوند تا كاملا آن را پر كنند. در ترموديناميك بررسي قوانين گاز ها از گازهاي كامل استفاده مي شود . اين گازها معمولاً در شرايط استاندارد حالت گاز را به خود مي گيرند.

حالت چهارم ماده، پلاسما، شبيه گاز است و اما ذرات سازنده آن يون ها مي باشد. در جهان بيشتر مواد در حالت پلاسماهستند، مثل خورشيد و ساير ستارگان . پلاسما اغلب بسيار گرم است و مي‌توان آن را در ميدان‌هاي مغناطيسي به دام انداخت.

حالت پنجم با نام ماده چگال باس-اينشتين (Bose-Einstein condensate) كه در سال 1995 كشف شد، در اثر سرد شدن ذراتي به نام باسن‌ها (Bosons) تا دما‌هايي بسيار پايين پديد مي‌آيد. باسن‌هاي سرد در هم فرومي‌روند و ابر ذره‌اي كه رفتاري بيشتر شبيه يك موج دارد تا ذره‌اي معمولي شكل مي‌گيرد. ماده چگال باس-اينشتين شكننده‌است وسرعت نور در آن بسيار كم است .

ديبورا جين (Deborah Jin) از دانشگاه كلورادو كه گروهش در اواخر پاييز امسال ( 1382 ) موفق به كشف اين شكل تازه ماده شده‌است، مي‌گويد: وقتي شكل جديدي از ماده روبرو مي‌شويد بايد زماني را صرف شناخت ويژگي‌هايش كنيد. آنها اين ماده تازه را با سرد كردن ابري از پانصدهزار اتم پتاسيم - 40 تا دمايي كمتر از يك ميليونيم درجه بالاتر از صفر مطلق پديدآوردند. اين اتم‌ها در چنين دمايي بدون گران‌روي جريان مي‌يابند و اين نشانه ماده جديد بود. در دما‌هاي پايين‌تر چه اتفاقي مي‌افتد؟ هنوز نمي‌دانيم.

ماده چگال فرميوني بسيار شبيه ماده چگال باس-اينشتين (BEC) است. هر دو از فرورفتن اتم‌ها در دماهايي بسيار پايين ساخته‌مي‌شوند. اتم‌هاي BEC باسن اند و اتم‌هاي ماده چگال فرميوني، فرميون. باسن‌ها درهم فرومي‌روند، اما فرميون‌ها اينگونه نيستند. باسن‌ها اتم‌هايي هستند كه مي‌توانند در هم فرو روند. به طور كلي اگر تعداد (الكترون + پروتون + نوترون اتمي) عددي زوج باشد، آن اتم يك باسن است. مثلا اتم‌هاي سديم معمولي باسن ‌اند و مي‌توانند به حالت فاز چگال باس-اينشتين ادغام شوند. اما فرميون‌ها مطابق اصل طرد پائولي نمي‌توانند در يك واحد كوآنتومي در هم ادغام شوند. هر اتمي كه تعداد الكترون‌ها + پروتون‌ها + نوترون‌هايش عددي فرد باشد، مثل پتاسيم - 40 يك فرميون است. گروه جين براي مقابله با خواص ادغام‌ناپذيري فرميون‌ها از تأثير ميدان مغناطيسي بر آنها استفاده‌كردند.

ميدان مغناطيسي سبب مي‌شود اتم‌هاي تنهاي فرميون جفت شوند. قدرت اين پيوند را ميدان مغناطيسي تعيين مي‌كند. جفت‌هاي اتم‌هاي پتاسيم برخي از خواص فرميونيشان را حفظ مي‌كنند، ولي كمي شبيه باسن‌ها عمل خواهند‌كرد. يك جفت فرميون مي‌تواند در جفت ديگري ادغام شود - و جفت تازه در جفتي ديگر ...- تا سرانجام ماده چگال فرميوني شكل‌گيرد. در اثر اين پديده، گران‌روي (Viscosity) ماده به وجود آمده بايد بسيار كم باشد. جفت‌هاي فرميون مي‌توانند درهم فروروند و شبيه باسن‌ها عمل كنند. مشابه اين پديده را در ابررسانايي مي‌بينيم. در يك ابررسانا، جفت‌هاي الكترون (الكترون‌ها فرميون اند) مي‌توانند بدون هيچ مقاومتي جريان يابند. متأسفانه مطالعه و دسترسي به ابررسانا‌ها بسيار مشكل است. گرم‌ترين ابررساناي امروزي مي توانند در دماي (135- )درجه سانتيگيراد عمل مي‌كند و اين بزرگ‌ترين مشكل براي مطالعه و استفاده از آنهاست. قدرت جفت‌شدن شگفت‌انگيز در حالت جديد، دانشمندان را اميدوار كرده‌است كه بتوانند از يافته‌هاي خود درباره حالت تازه ماده، براي توليد ابررساناها در دماي اتاق استفاده ‌كنند.

[sajadhoosein]

پراش نور

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




وقتی جسم کدری میان یک پرده و یک چشمه نقطه‌ای نور قرار گیرد، سایه‌ای پیچیده متشکل از نواحی روشن و تاریک ایجاد می‌شود. این اثر به آسانی قابل روییت است، اما یک چشمه نسبتا قوی ضروری است. لامپی با شدت زیاد که از یک سوراخ کوچک می‌درخشد، این کار را به خوبی انجام می‌دهد. اگر به نقش سایه حاصل از یک قلم ، تحت روشنایی یک چشمه نقطه‌ای نگاه کنید یک ناحیه روشن غیر معمولی در کناره خواهید دید.
حتی نواری با روشنایی ضعیف در وسط این سایه تشکیل می‌شود. به سایه‌ای که توسط دستتان در امتداد نور خورشید ایجاد می‌شود، نگاهی دقیق بیندازید. معمولا پراش مربوط به موانع شفاف مورد نظر قرار نمی‌گیرد. هر چند اگر در شب رانندگی کرده باشید، در حالیکه چند قطره باران بر روی شیشه عینکتان نشسته باشد، فریزهای روشن و تاریک را مشاهده خواهید کرد.
تاریخچه
اولین مطالعه تفضیلی منتشر شده درباره انحراف نور از مسیر مستقیم توسط فرانسسیکو گریمالدی در قرن هفدهم انجام گرفت و آن را پراشه نامید.
انواع پراش
پراش فرانهوفر
فرض کنید که یک مانع کدر حاوی یک روزنه کوچک داریم که امواج تخت حاصل از یک چشمه نقطه‌ای شکل خیلی دور (S) ، آن را روشن کرده است. صفحه مشاهده ، پرده‌ای است موازات با مانع کدر ، دورتر بودن صفحه مشاهده به آرامی باعث تغییر پیوسته در فریزها می‌شود. در فاصله خیلی دور از مانع نقش تصویر شده بطور قابل ملاحظه‌ای پخش خواهد شد. بطوری که به روزنه واقعی بی‌شباهت است و یا شباهت اندکی با آن خواهد داشت. از آنجا به بعد حرکت دادن پرده تنها اندازه نقش پراش را تغییر می‌دهد ولی شکل آن را بدون تغییر می‌گذارد. این پراش را فرانهوفر یا پراش میدان- دور می‌گویند.
پراش فرنهوفر تک شکاف
در این نمونه شکاف مستطیل شکل که پهنای کوچک و طول چند سانتی متردارد، در مقابل منبع نور قرار می‌گیرد. پرتوهای نور بعد از عبور از شکاف بر روی پرده تشکیل تصویر می‌دهند، که قسمت مرکزی در مقایسه با کناره‌ها شدت بیشتری دارد. نقش‌های پراش در اطراف این ناحیه بوضوح دیده می‌شود و ضمن اینکه شدت نور با دور شدن از ناحیه مرکزی کاهش ی‌یابد، نوارهای تاریک در بین نوارهای روشن قابل روییت است.
شکاف دوگانه
در این نمونه مانع کدر که در مقابل نور قرار می‌گیرد از دو شکاف مستطیل شکل موازی تشکیل شده است. هر روزنه به خودی خود همان نقش پراش تک شکافی را روی پرده دید ایجاد خواهد کرد. در هر نقطه روی پرده سهم‌های مربوط به این دو شکاف روی هم می‌افتد. گرچه دامنه هر کدام از آنها اساسا باید باهم مساوی باشد، ممکن است اختلاف فاز قابل توجهی پیدا کنند. در داخل قله مرکزی پراش وجود خواهد داشت. ممکن است یک بیشینه تداخل و یک کمینه پراش با یک مقدار از (زاویه انحراف از قسمت مرکزی) متناظر باشند. در چنین حالتی نوری وجود ندارد، که در آن موقعیت دقیق در تداخل شرکت کند و قله حذف شده را مرتبه گم شده می‌نامند.
پراش فرنل
فرض کنید یک مانع کدر حاوی روزنه کوچک که اموج تخت حاصل از یک چشمه نقطه‌ای شکل خیلی دور (S) ، آن را روشن کرده است. در این حالت صفحه مشاهده پرده‌ای موازی با مانع است. در این شرایط یک تصویر از روزنه بر روی پرده می‌افتد، که علی‌رغم وجود برخی فریزهای جزیی در اطراف محیط آن ، به روشنی قابل تشخیص است. بتدریج که صفحه مشاهده از مانع دور می‌شود، تصویر روزنه گر چه هنوز به راحتی قابل تشخیص است، هرچه شکل مشخص‌تری به خود می‌گیرد، و این در حالی است که فریزها نمایانتر می‌شوند. این پدیده مشاهده شده پراش فرنل یا میدان- نزدیک نامیده می‌شود.
اصل بابینه
دو پرده پراشان را مکمل می‌گویند، هرگاه نواحی شفاف روی یک پرده با نواحی کدر پرده دیگر و بر عکس متناظر باشند. وقتی که دو پرده مکمل روی هم بیافتند، آشکار است که ترکیب آنها کاملا کدر است.
توری پراش
آرایه‌ای تکراری از عناصر پراشان ، نظیر روزنه‌ها یا موانعی که اثر آنها ایجاد تغییرات متناوبی در فاز ، دامنه یا هر دوی آنها در یک موج خروجی است، یک توری پراش نامیده می‌شود. غالبا توریهای تخت تراشه‌ای ، یا شیارهایی تقریبا مستطیلی چنان سوار می‌شوند که بردار انتشار فرودی تقریبا بر هر یک از وجوه شیارها عمود باشند.

[sajadhoosein]

پراش صوتی



بازتابش ، شکست و پراش فیزیک امواج صوتی عینا مانند بازتاب ، شکست و پراش نور صورت میگیرد. زیرا آثار امواج نوری از بسیاری جهات شباهت به آثار امواج صوتی دارند و تنها فرق موجود این است که طول موج فیزیک امواج نورانی نسبت به طول موج فیزیک امواج صوتی بسیار کوچک میباشد. ولی قوانین هندسی آنها کاملا با هم شباهت دارد.
وقتی که بین منبع صوت و گوش مانعی قرار دهیم بر حسب بزرگی و کوچکی مانع نسبت به طول موج ، ممکن است آثار مختلف پیدا شود. اگر فیزیک امواج صوتی به جدار محکمی که در آن سوراخی تعبیه شده است برخورد کنند، قسمتی از فیزیک امواج که به سطح دیواره برخورد میکنند منعکس میگردند و قسمت دیگر که به لبه جداره و یا به لبه سوراخ برخورد میکنند ممکن است پراشیده شوند.
مشاهده پدیده تفرق در زندگی روزمره
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]



پدیده تفرق فیزیک امواج صوتی در مشاهدات روزانه ما زیاد است. مثلا وقتی اشخاص در مقابل دهنه بوقی شکل بلندگو واقع میشوند، آنهایی که در وسط و در نزدیکی محور قرار دارند، تمام صداها را میشنوند، ولی آنهایی که در اطراف محور و خارج از میدان بوق شده‌اند فقط آن کلمات و با قسمتی از موزیک را میشنوند که با صدای بم ادا نشده باشد. همچنین وقتی دو نفر در اطاقی مکالمه میکنند اگر در دیوار مشترک با اطاق مجاور ، سوراخ کوچکی باشد ممکن است صدای آنها را در اتاق مجاور تشخیص داد. در صورتیکه اگر درب همان دو اطاق باز باشد آنکه در همسایگی واقع است ممکن است درست صدای مکالمه در همان اطاق مجاور را بخوبی و مانند سابق نشنود.
همینطور وقتی که در سینما یا تیاتر پشت سر شخص چاق یا قد بلندی بنشینم ، به گونه‌ای که مشاهده صحنه برای ما مقدور نباشد باز صدای آرتیستها را میشنویم. فیزیک امواج صوتی که به بدن آن شخص میرسند قسمتی جذب شده و قسمتی منعکس میگردند و قسمتی که به حدود اطراف بدن او برخورد میکنند، به واسطه پدیده پراش در پشت سر او در هر نقطه که گوش ما قرار گیرد قابل شنیدن میباشند.
یک آزمایش ساده


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


قطعه‌ای از نمد را که تقریبا به مساحت یک متر مربع باشد اختیار کنید و در وسط آن سوراخی به قطر ۱۵ سانتی متر ایجاد نمایید. اگر یک فرفره آلمانی (نوعی فرفره است که در جدار آن چند سوراخ وجود دارد، وقتی که میچرخد، تولید صدا میکند) را در فاصله ۳۰ سانتی متری از سوراخ بچرخانیم در هر جایی که در پشت نمد قرار گیریم صدای آن به آهستگی و به طور یکنواخت شنیده میشود. و اگر خود را در مقابل سوراخ طوری قرار دهیم که فرفره را با چشم خود ببینیم، صدای آن از وقتی که خود را در جای دیگر قرار دهیم بلندتر شنیده نمیشود. تنها وقتی در ناحیه پشت قطعه نمد صدای قویتر شنیده میشود که نمد را از میان برداریم و این مطلب برای این است که در صورت اخیر انرژی صوتی بیشتری در گوش ما داخل میشود.
اگر بجای فرفره ، یک ساعت جیبی قرار دهیم (طول موج امواجی که ساعتها تولید میکنند از یک الی هشت سانتی متر تغییر میکند) در این حالت برای اینکه صدای تیک تیک آن را در پشت قطعه نمد بشنویم باید خود را در روی محور قرار دهیم، به گونه‌ای که ساعت از پشت نمد قابل رویت باشد. وقتی که این شرط حاصل شد‌، صدای آن عینا مانند وقتی شنیده میشود که نمد وجود نداشته باشد و چون در خارج محور واقع باشیم صدای ساعت تقریبا دیگر شنیده نمیشود.
شرایط پراش
- فرض کنید فیزیک امواج صوتی به سطح دیواری که سوراخی در آن تعبیه شده است، برخورد میکنند. امواج صوتی را با طول موج معینی در نظر میگیریم. هرگاه طول موج نسبت به قطر سوراخ بزرگ باشد، چون طبقه متراکم (موج) به دیوار برسد، قسمت کوچکی از آن که از سوراخ عبور میکند خود مانند مرکز صوت شد. و با آن طرف جدار طبقات کروی متراکم و منبسط ، پشت سر هم بمرکز سوراخ درست میشوند. نتیجه اینکه در پشت مانع در همه جا صدا وجود خواهد داشت.
- برعکس اگر طول موج نسبت به قطر سوراخ کوچک باشد ، فیزیک امواج در حین عبور از سوراخ عینا به همان حالت باقی میمانند. بدیهی است که در این حالت قسمتی از موج تابشی که با دیوار برخورد میکند، خود به خود حذف میگردد، و فقط قسمت مواجه با سوراخ از آن عبور می کند.
- بنابراین در حالت اول ، در هر نقطه از پشت جدار که واقع باشیم، صدای منبع آهسته‌تر ولی به یک اندازه شنیده میشود، در صورتی که در حالت دوم ، فقط اگر در ناحیه مقابل سوراخ باشیم صدای منبع را به خوبی میشنویم و در خارج آن صدای منبع مسموع نیست. علت اینکه در حالت اول صدا آهسته‌تر شنیده میشود، آنست که انرژی صوتی که از سوراخ عبور میکند روی سطح کروی توزیع شده و ضعیف میگردد، در صورتی که در حالت دوم تمام مقدار انرژی صوتی که از سوراخ عبور میکند روی فیزیک امواج با سطوح کوچک در پشت مانع متمرکز میباشند.

[sajadhoosein]

انفجار هسته ای



تعریف انفجار
انفجار اعم از عادی یا هسته ای عبارتست از رهایی مقدار زیادی انرژی در مدت زمانی بسیار کوتاه و در فضای محدود .
ساختار انفجاری هسته ای
در انفجار هسته ای حرارت و فشار حاصل از اندازه ای است که جرم بمب و همه مواد موجود در فضای مزبور را در آن واحد زمان بصورت توده ای از گاز داغ ، ملتهب و فشرده در آورده و تشکیل گوی آتشین که در حدود چند میلیون درجه حرارت است می دهد این گوی آتشین بلافاصله انبساط کرده و به لایه های بالای جو صعود می کند.انبساط سریع گوی آتشین فشار اطراف خود را بالا برده و موج انفجاری بسیار شدیدی و یا موج ضربه فوق العاده ای در زمین یا آب یا در زیر زمین ایجاد می کند که اثر تخریبی انفجار مربوط به آنها ست .
مشخصات انفجاری هسته ای
- در نزدیکی انفجار سرعت موج از یک کیلومتر درثانیه یعنی هزارها کیلومتر در ساعت بیشتر است .
- قسمت عمده ای از انرژی انفجار بصورت حرارت و نور آزاد می شود که در منطقه وسیعی ایجاد آتش سوزی نموده و حتی در فاصله های دورتر سبب سوختگی در پوست بدن موجودات زنده ای که در معرض آنها قرارگرفته باشند می گردد .
- مقدار زیاری اشعه نامریی هسته ای به نام تشعشع هسته ای اولیه بوجود می آید که قدرت نفوذی فوق العاده ای داشته و بر حسب شدت تشعشع آنها آثار بیولوژیکی تشعشعات هسته ای وخیم یا کشنده در موجودات زنده بوجود می آورند .
- مواد حاصل از انفجار های هسته ای به شدت رادیو اکتیو بوده ومنطقه وسیعی را بطوری الوده می سازد که بر حسب نزدیکی یا دوری از مرکز انفجار تامدتی غیر قابل سکونت خواهند بود مانند هیروشیمای ژاپن .
- در انفجارهای معمولی درجه حرارت در مرکز انفجار به حدود ۵۰۰۰ درجه سانتیگراد درمورد انفجارهای هسته ای به ده ها میلیون درجه می رسد .
حوزه انفجارهسته ای
قطر کره آتشین از بمب هسته ای یک مگاتنی در یک هزارم ثانیه به حدود ۱۵۰ متر رسیده ودر هر ثانیه به حداکثر اندازه خود که حدود ۲۰۰۰ متر است می رسد و پس از یک دقیقه نسبتا سرد شده و روشنایی خود را از دست می دهد این زمانی است که انفجار ۷ کیلو متر صعود کرده است برای تصور میزان درخشندگی آن کافیست اشاره کنیم که :
- از فاصله یکصد کیلومتری از نور خورشید در وسط روز درخشنده تر است .
- در پاره ای از آزمایش ها که در طبقات بالای جو انجام گرفته نور حاصله از فاصله ۱۰۰۰ کیلومتری محسوم بوده است که تحت بعضی شرایط این نور می تواند موجب کوری موقتی یا سوختگی دایمی شبکیه چشم شود .
- در موقع آزمایشات هسته ای در معرض بودن تصادفی اشخاص موجب سوختگی شبکیه چشم درمسافت ۱۰ مایلی در سلاح ۲۰ کیلو تنی شده است .
- گوی آتشین همانطور که به سرعت بزرگ شده و صعود می کند تغییر شکل داده و پهن تر می شود ضمناً هوا و خاک و عناصر دیگر را از پایین به داخل خود می مکد و به همین ترتیب دنباله ای از غبار تشکیل می شود که گوی آتشین را به زمین وصل می کند کره آتشین بتدریج سرد شده و بصورت ابری متلاطم در می آید که ابتدا سرخ رنگ بوده و بعد سفید می شود در این حال با دنباله خود شکل قارچی به خود می گیرد .
تخریب بعد از انفجار هسته ای
- چنانچه انفجار در سطح زمین یا نزدیکی آن اتفاق بیافتد مقدار زیادی خاک و شن و مواد مختلف بخار شده و همراه با گوی آتشین بالا می روند یک صدم انرژی سلاح مگاتنی در تر کش سطحی کافی است که ۴۰۰۰ تن خاک و شن و سنگ را بخار نماید این مواد که بدین ترتیب به داخل گوی آتشین کشیده شده با مواد رادیو اکتیو مخلوط می شوند و ابر اتمی قارچ شکل انفجارات اتمی را شکل می دهند ذرات این باد بتدریج به زمین بازگشته و یا در اثر برف و باران به زمین ریخته خواهد شد این عمل ریزش اتمی نامیده شده و منبع تشعشعات باقیه خواهند بود .
- در انفجارهای زیر آبی مقدار زیادی آب بخار خواهد شد یک صدم انرژی سلاح یک مگاتنی کافیست که ۲۰۰۰۰ تن آب را بخار کند .
- انفجار زیر زمینی اتمی ایجاد تکانهایی مانند زمین لرزه می نماید در اثر این لرزش و جابه جاشدن قسمتی از سطح زمین خرابی بوجود می آید اما انرژی یک زلزله قوی با انرژی یک میلیون بمب اتمی برابر است!
تقسیم بندی انرژی انفجار سلاح اتمی
مجموع انرژی حاصله که به نام قدرت بمب نامیده می شود به سه اثر اولیه تقسیم می شود . گرچه تقسیم بندی انرژی تا اندازه ای به نوع سلاح و سوختنش وشرایط انفجار بستگی دارد ولی بطور کلی بصورت زیر تقسیم بندی می شود .
- ۵۰% انرژی به توسط موج انفجاری یا موج ضربه حمل می شود .
- ۳۵% انرژی را تشعشع حرارتی و امواج نورانی در خود دارند .
- ۱۵% انرژی را تشعشع هسته ای ( ۵% تشعشع ابتدایی ۱۰% تشعشع باقیه ) دارد.

[sajadhoosein]

پدیده نابودی زوج



یکی از نتایج اصل هم ارزی جرم و انرژی این است که این دو می‌توانند به یکدیگر تبدیل شوند. مشاهده تجربی این مسیله در فرایندهای مختلف مانند اثر فوتوالکتریک ، اثر کامپتون ، پدیده تولید زوج و … انجام شده است. در پدیده تولید زوج تابش الکترومغناطیسی در مجاورت یک هسته سنگین به دو ذره الکترون و پوزیترون واپاشیده می‌شود، اما پوزیترون نمی‌تواند طول عمر زیادی داشته باشد، چون فضا پر از الکترون است، لذا پوزیترون بعد از مدت کوتاهی از تولید شدن با یک الکترون ترکیب شده و از بین می‌رود و به جای آن فوتون یا تابش الکترومغناطیسی ایجاد می‌شود که به این پدیده نابودی زوج میگویند.
شرایط اولیه نابودی زوج
نابودی زوجهای ذره و پادذره و همراه با آن آفرینش فوتونها ، عمل عکس تولید زوج است. نابودی ماده و آفرینش انرژی الکترومغناطیسی را برای حالتی در نظر می‌گیریم که الکترون و پوزیترون نزدیک به هم و اساسا ساکن باشند. در آغاز اندازه حرکت خطی کل این دو ذره صفر است، بنابراین وقتی این دو ذره به هم می‌پیوندند و نابود می‌شوند، یک تک فوتون نمی‌تواند آفریده شود، زیرا این عمل باعث نقض قانون بقای اندازه حرکت خطی می‌شود، ولی اگر دو فوتون آفریده شوند که با اندازه حرکتهای مساوی و در جهتهای مخالف حرکت کنند، اندازه حرکت خطی می‌تواند پایسته بماند.
چنین زوج فوتونهایی دارای فرکانسها و انرژیهای یکسان هستند. در واقع می‌توان گفت که سه یا چند فوتون می‌توانند آفریده شوند، ولی با احتمال به مراتب کمتر از آفرینش دو فوتون. همین طور ، وقتی چندین زوج الکترون و پوزیترون در نزدیکی یک هسته سنگین نابود می‌شوند، تعداد کمی ‌از این نابودیها یک تک فوتون تولید خواهند کرد.
سرنوشت نهایی پوزیترون
سرنوشت نهایی پوزیترونها بعد از تولید در پدیده تولید زوج ، نابودی است. وقتی که یک پوزیترون با انرژی بالا ظاهر می‌شود، هنگام عبور از ماده ، در اثر برخوردها ، انرژی جنبشی خود را از دست می‌دهد و سرانجام با سرعت پایین حرکت می‌کند. آنگاه این پوزیترون با یک الکترون ترکیب می‌شود و تشکیل یک دستگاه مقید به نام پوزیترونیوم می‌دهد که خیلی سریع (در مدت ۱۰- ^ ۱۰ ثانیه) به دو فوتون با انرژی مساوی واپاشیده می‌شود.
از این رو ، مرگ یک پوزیترون با ظهور دو کوانتوم نابودی یا دو فوتون ، که انرژی هریک ۰،۵۱ میلیون الکترون ولت است، خبر داده می‌شود. قابلیت فنا شدن پوزیترونها به دلیل ناپایداری ذاتی نیست، بلکه به خاطر احتمال زیاد برخورد آنها و نابودیهای بعدی با الکترونهاست.
جهان فرضی
در جهانی که ما در آن زندگی می‌کنیم، کثرت تعداد الکترون ، پروتون و نوترون (در حالت کلی ذره) برقرار است، بنابراین زمانی که پادذره‌های این ذرات خلق می‌شوند، بلافاصله طی فرایندهایی نابود می‌شوند، اما می‌توان فرض کرد که بخشی از جهان وجود دارد که در آن تعداد پوزیترون ، پادپروتون ، پادنوترون (در حالت کلی پادذره) زیاد است. هرچند این امر در حال حاضر فقط در حد یک حدس و گمان است.

[sajadhoosein]

ماده و صورت



ماده و صورت از مفاهیم اساسی فلسفه هستند که اول بار توسط ارسطو وضع شدند و در طول تاریخ حیات فلسفه، همواره مفهومی بنیادین بوده و جای خاص خود را حفظ کرده اند.
ما در هر چیزی می توانیم ماده و صورت را بیابیم. به همین دلیل گفته می شود که: وجود و حرکت عالم هستی، بر اساس ماده و صورت است.
در آغاز، آنچه ارسطو را برای اولین بار، به این دو اصل راهنمایی کرد، تفاوتی بود که میان مواد سازنده شی و ساختار شی، مشاهده می کرد.
ماده
ماده ی هر چیز یعنی مواد ، عناصر و در واقع خمیره ای که شی از آن تشکیل شده است. مثلا ماده ی لباس، پارچه، ماده ی میز، چوب و ماده ی نمک طعام، سدیم و کلر است.
بنابراین وقتی از ماده شی صحبت می کنیم، منظورمان این است که شی از چه موادی ساخته شده است. آن موادی را که شی را تشکیل داده اند، روی هم رفته، ماده شی می خوانیم.
صورت
منظور از صورت، قالب و ساختار شی است؛ نوعی نظم و ساختار که شی را شکل و تعین می بخشد. به عنوان مثال، خیاط، پارچه را که ماده لباس است شکل داده و به صورت لباس در می آورد؛ به عبارت دیگر، خیاط، به پارچه صورت می بخشد. در اینجا، صورتِ لباس است که آن را لباس می کند، نه پارچه(ماده آن).
باید توجه داشت که منظور از صورت فقط شکل و قیافه و ریخت ظاهری شی نیست؛ بلکه همچنین مقصود از آن این است که شی برای اینکه به وجود آمده و کارکرد داشته باشد، به چه نحو تشکل یا سازمان پیدا کرده است.
مثلا، صورت مرغ در واقع، آن چیزی است که همه مرغ ها به طور مشترک دارند؛ یعنی مجموعه ویژگی های خاصی که در هر مرغ وجود دارد و آن را مرغ می کند؛ مانند بال، پر، تخم گذاری … و از همه اساسی تر سازمان و ساختار مرغ یا صورت مرغ است که به آن این اجازه را می دهد که فعالیت ها و ویژگی های خاص یک مرغ را داشته باشد.
به این ترتیب، به نحوه خاص تشکل اجزاء مادی به منظور ایجاد کارکرد، صورت می گوییم. صورت مانند ظرف و ماده مانند آب است؛ آب را در هر ظرفی بریزیم، به شکل همان ظرف در می آید. صورت ماده را که هیچ گونه تعینی ندارد، شکل می دهد.
رابطه ماده با صورت
صورت و ماده همیشه با هم وجود دارند و امکان ندارد یکی بدون دیگری تحقق پیدا کند. صورت، همان ساختار شی است؛ همان ویژگی های شی است و به همین علت، چیزی نیست که بتواند از شی جدا باشد، زیرا ویژگی شیی از آن جدا نیست. امکان ندارد ماده ای بدون صورت موجود شود؛ زیرا هر ماده ای ظرف و قالبی می خواهد تا در آن جای بگیرد و متعین گردد.
البته می توانیم چنین چیزی را، یعنی ماده صرف را که هیچ تعینی ندارد، فرض کنیم. فلاسفه، این ماده نامتعین و بی صورت را هیولای اولی می نامند و همان طور که گفته شد، هیولای اولی فقط فرض ذهنی ماست و ممکن نیست تحقق خارجی داشته باشد.
صورت و حقیقت شی
در حقیقت، این صورت شی است که یک شی را آن شی میکند؛ به عبارت دیگر، فعلیت شی به صورت آن است. ماده شی هیچ چیز خاصی نیست؛ توده ای خمیره است که هیچ نامی نمی توانیم به آن بدهیم و این خمیره هر چیزی می تواند باشد؛ یعنی این استعداد را دارد که به هر چیزی تبدیل شود. تنها وقتی که این ماده به صورت خاصی درآمد، نام مخصوصی به خود می گیرد و در واقع آن هنگام است که چیزی می شود. به عبارت دیگر، تنها وقتی می توانیم چه بودی و حقیقت یک شیی را تعیین کنیم که صورتی را پذیرفته باشد.
همه اشیا و موجودات به سوی کمال خود در حال حرکتند و این کمال، همان صورت است. یعنی همه آن ها می خواهند به فعلیت برسند. دانه می خواهد گیاه شود؛ بنابراین دانه ماده و گیاه صورت آن است. بدین ترتیب گفته می شود که ماده قوه و صورت، فعلیت شی است.
چیزی که هیچ ماده ای نداشته باشد، یعنی این که همه اش کمال و فعلیت است؛ یعنی صورت محض و به گفته ارسطو، این صورت محض، خدا است.

[sajadhoosein]

اینشتین و فیزیک نوین



از میان مجموعه مقاله هاى اینشتین مقاله اى که او در سال ۱۹۰۵ عرضه کرد، اثر مهمى در پیشرفت علم داشته است. در آن مقاله پدیده فوتوالکتریک را شرح مى دهد و با استفاده از نظریه کوانتوم پلانک نظریه فوتونى نور را بیان مى کند. بر طبق این نظریه نور مانند انرژى هاى دیگر حالت کوانتومى دارد. کوانتوم نور را که فوتون مى نامیم مقدار مشخص انرژى است که اندازه آن، E، از رابطهhv = Eبه دست مى آید که v بسامد موج و h ثابت پلانک است.
بنابر این نظریه هر چه بسامد نور بیشتر یا طول موج آن کمتر باشد، انرژى فوتون بیشتر است. چنانچه این فوتون ها در مسیر حرکت خود به الکترون هایى برخورد کنند، جذب الکترون مى شوند و انرژى الکترون را بالا مى برند و در نتیجه الکترون مى تواند از میدانى که در آن قرار گرفته است، آزاد و خارج شود. اینشتین به مناسبت توضیح پدیده فوتوالکتریک جایزه نوبل سال ۱۹۲۱ فیزیک را دریافت کرد. نظریه فوتونى او نه فقط نور بلکه سراسر طیف موج هاى الکترومغناطیسى از موج هاى گاما تا موج هاى بسیار بلند را دربرمى گیرد و توضیح مى دهد.
موضوع دومین مقاله اینشتین حرکت براونى بود. در سال ۱۸۲۷ رابرت براون (۱۸۵۸- ۱۷۷۳) گیاه شناس و پزشک انگلیسى حرکت مداوم معلق دو مایع را مشاهده کرد و متوجه شد که این ذره ها با قطرى حدود یک میکرون پیوسته به این سو و آن سو حرکت مى کنند. اینشتین همین آزمایش را در مقاله اى با استفاده از نظریه جنبشى ذره ها تعبیر و تفسیر کرد و از روى آن عدد آوودگادرو را به دست آورد.
اینشتین نظریه نسبیت خاص را در مقاله سوم معرفى کرد. در این مقاله بود که مفاهیم اساسى طبیعت موجى فضا، حجم، زمان و حرکت به طور کامل تغییر کرد. اینشتین ضمن مطالعه هاى خود توانست مسیله سرعت نور را که از مدت ها پیش تعجب دانشمندان را برانگیخته بود، حل وفصل کند. او نظریه خود را براساس دو اصل زیر قرار داد:
۱- سرعت نور در جهان ثابت است
۲- قانون هاى طبیعت براى ناظرین مختلف که یکنواخت حرکت مى کنند یکسان است.
اینشتین نشان داد که اگر ثابت نبودن سرعت نور را بپذیریم، نتیجه هاى شگفت انگیزى به بار مى آید. براى مثل هر چه سرعت حرکت جسمى بیش تر شود، طول آن کوتاه تر و جرمش بیشتر مى شود. نتیجه دیگر آنکه به زمان مطلق و فضاى مطلق به شکلى که پیشینیان تصور مى کردند نمى توان قایل شد و زمان و فضا را جدا و مستقل از یکدیگر نمى توان در نظر گرفت. دنیاى مادى یک فضا و زمان چهاربعدى است. جرم یک جسم نیز ثابت نیست و با تغییر سرعت تغییر مى کند به طورى که مى توان جرم را نوعى انرژى متراکم در نظر گرفت و یا انرژى را جرم پراکنده دانست. اینشتین با بیان نظریه نسبیت خاص، قانون بقاى ماده لاوازیه و اصل بقاى انرژى مایر را به اصل بقاى مجموع ماده و انرژى درآورد و رابطه معروف جرم و انرژى را به دست آورد. اینشتین در سال ۱۹۱۶ نظریه نسبیت عام را تنظیم و اعلام کرد. در این نظریه نه تنها حرکت با سرعت ثابت و مسیر مستقیم، بلکه هر نوع حرکتى در نظر گرفته شده بود. در بسیارى موارد دلیل آنکه سرعت و مسیر حرکت هر متحرکى تغییر مى کند، وجود نیروى جاذبه است. بنابراین در نظریه نسبیت عام باید نیروى جاذبه در نظر گرفته شود. اینشتین یک رشته معادله تنظیم کرد که نشان مى داد اگر در هیچ جا ماند و نیروى جاذبه وجود نداشته باشد، جسم متحرک مسیر مستقیمى را طى مى کند و اگر ماده وجود داشته باشد فضاى پیرامون جسم متحرک دگرگون شده، جسم مسیر منحنى را طى مى کند. نظریه نسبیت عام نشان مى دهد که این منحنى ها چگونه باید باشند و این به طور کامل با آن چه در نظریه جاذبه نیوتن پیش بینى شده بود، تطبیق نمى کرد. براى مثال بر طبق نظریه اینشتین مسیر نور تحت تاثیر میدان جاذبه قوى تغییر مى کند. در صورتى که از قانون هاى نیوتن چنین نتیجه اى به دست نمى آمد. کسوف سال ۱۹۱۹ نظریه اینشتین را ثابت کرد. در سال ۱۹۶۹ دو سفینه پژوهشى که به سمت مریخ فرستاده شدند، اثر خورشید بر مسیر موج هاى رادیویى را مورد مطالعه و مشاهده قرار دادند.
ایران و سال جهانى فیزیک
سال جهانى فیزیک فرصت مناسبى است تا در ایران به نقد آموزش علوم و پژوهش هاى علمى بپردازیم و مشخص کنیم آیا راه و روشى را که از زمان بنیانگذارى دارالفنون تاکنون برگزیده ایم درست و بجا بوده و توانسته است بسترى مناسب براى فعالیت هاى علمى و پژوهشى به وجود آورد. آیا با همه سرمایه گذارى هاى مادى و معنوى توانسته ایم جامعه ایرانى را به حالتى برسانیم که به علم باور داشته باشند، علمى بیندیشند، بتوانند تولیدکننده علم باشند و بدانند که براى رساندن جامعه به خودکفایى و توسعه پایدار، کارى مداوم و جدى و همگانى لازم است.
گرچه نمى توان منکر تلاش هاى صمیمانه افراد و سازمان هاى مؤثر در آموزش علوم جدید در ایران شد لیکن در این مدت نتوانسته ایم به سطح مورد انتظار جامعه برسیم، ولى توانسته ایم پایه هاى اولیه را طرح ریزى و شروع به سازندگى کنیم. این کار از یک سو از دبستان ها و از سوى دیگر از دانشگاه ها آغاز شده است. در دبستان ها فعالیت آموزش علوم با طرح جدیدى که هم اکنون در مدرسه ها اجرا مى شود، آغاز شد. کودکان را به مشاهده مستقیم طبیعت و کارگروهى برانگیخته اند و به جاى آنکه فقط دانستنى ها را به ذهن آنها منتقل کنند، معلمان، کودکان را به مشاهده طبیعت، جمع آورى اطلاعات، طبقه بندى و حتى طراحى آزمایش، فرضیه سازى و نتیجه گیرى تشویق مى کنند و همه اینها مقدمه اى است براى آنکه کودکان با روش علمى آشنا شوند.
در دانشگاه ها تحقیقات سازمان یافته آغاز شده است. پروژه هاى تحقیقاتى گرچه در ابتدا حالت تقلیدى و کتابخانه اى داشت، کم کم به مرحله علمى نزدیک مى شود و امید است، تحقیقات به معناى واقعى در کشور آموزش داده شود و جریان یابد.
اکنون مشکل بزرگ در برنامه دبیرستان ها وجود دارد. دانش آموزان به جاى آموختن روش حل مسیله به حفظ کردن پاسخ ها مى پردازند تا آنها را تحویل آزمون ها و کنکور دانشگاه دهند و به مدرک هاى بالاتر دست یابند. با توجه به آنکه مخاطبان سال جهانى فیزیک، دانش آموزان نیز هستند مى توان امیدوار بود که با نیروهاى مخلصى که در میان معلمان وجود دارد و نیز تشویق هایى که از طرف سازمان ها صورت مى گیرد و کارگاه هاى علمى که از سوى کشورهاى پیشرفته صنعتى در کشور تشکیل و اجرا مى شود، به هدف هاى مورد نظر دست یافت و روش علمى را در فعالیت هاى آموزشى و پژوهشى یاد گرفت و به کار برد.
نویسنده این نوشته تاکنون شاهد همایش ها و جلسه هاى متعددى بوده که از سوى دبیران فیزیک و انجمن هاى علمى تشکیل شده و دانش آموزان و دبیران به تهیه و عرضه مقاله هاى علمى و تولید نرم افزارهاى کامپیوترى و نیز ابزارهاى آزمایشگاهى و کارگاهى دست زده اند. همه این کارها به علاقه مندان این کشور امید مى دهد که جامعه علمى ما در حال بیدار شدن است. بیدارگران پرتلاش و پر امید به بیدار کردن خواب آلودگان مشغولند. گرچه برخى از سازمان ها و افراد هنوز در کار متوقف کردن جریان علمى در کشور هستند، اما در جامعه نه تنها زنگ ها بلکه ناقوس هاى بیدارى به صدا درآمده و هیچ فردى را فرصت و مهلت خوابیدن نمى دهد.
روزى که اینشتین رمق فکر کردن نداشت
اینشتین در نوجوانى علاقه چندانى به تحصیل نداشت. پدرش از خواندن گزارش هایى که آموزگاران درباره پسرش مى فرستادند، رنج مى برد. گزارش ها حاکى از آن بودند که آلبرت شاگردى کندذهن، غیرمعاشرتى و گوشه گیر است. در مدرسه او را «باباى کندذهنى» لقب داده بودند. او در ۱۵ سالگى ترک تحصیل کرد، در حالى که بعدها به خاطر تحقیقاتش جایزه نوبل گرفت!
شاید شما نیز این جملات را خوانده یا شنیده باشید و شاید این پرسش نیز ذهن شما را به خود مشغول کرده باشد که چگونه ممکن است شاگردى که از تحصیل و مدرسه فرارى بوده است، برنده جایزه نوبل و به عقیده برخى از دانشمندان، بزرگ ترین دانشمندى شود که تاکنون چشم به جهان گشوده است؟
با مطالعه دقیق تر زندگى این شاگرد دیروز، پاسخ مناسبى براى این پرسش پیدا خواهیم کرد. آلبرت بچه آرامى بود و والدینش فکر مى کردند که کندذهن است. او خیلى دیر زبان باز کرد، اما وقتى به حرف آمد، مثل بچه هاى دیگر «من من» نمى کرد و کلمه ها را در ذهنش مى ساخت. وقتى به سن چهار سالگى پاگذاشت، با بیلچه سر خواهر کوچکش را شکست و با این کار ثابت کرد که اگر بخواهد، مى تواند بچه ناآرامى باشد!
پدر و مادر آلبرت به بچه هاى کوچک خود استقلال مى دادند. آنان آلبرت چهارساله را تشویق مى کردند که راهش را در خیابان هاى حومه مونیخ پیدا کند. در پنج سالگى او را به مدرسه کاتولیک ها فرستادند. آن مدرسه با شیوه اى قدیمى اداره مى شد. آموزش از طریق تکرار بود. همه چیز با نظمى خشک تحمیل مى شد و هیچ اشتباهى بى تنبیه نمى ماند و آلبرت از هر چیزى که حالت زور و اجبار و جنبه اطاعت مطلق داشته باشد، متنفر بود. اغلب کسانى که درباره تنفر اینشتین از مدرسه، معلم و تحصیل نوشته اند، به نوع مدرسه، شیوه تدریس معلم و مطالبى که این دانش آموز باید فرا مى گرفت، کمتر اشاره کرده اند. بازخوانى یک واقعه مهم در زندگى اینشتین ما را با مدرسه محل تحصیل او آشناتر مى کند: روزى آلبرت مریض بود و در خانه استراحت مى کرد. پدرش به او قطب نماى کوچکى داد تا سرگرم باشد. اینشتین شیفته قطب نما شد. او قطب نما را به هر طرف که مى چرخاند، عقربه جهت شمال را نشان مى داد. آلبرت کوچولو به جاى این که مثل سایر بچه ها آن را بشکند و یا خراب کند، ساعت ها و روزها و هفته ها و ماه ها به نیروى اسرارآمیزى فکر مى کرد که باعث حرکت عقربه قطب نما مى شود. عموى آلبرت به او گفت که در فضا نیروى نادیدنى (مغناطیس) وجود دارد که عقربه را جابه جا مى کند. این کشف تاثیر عمیق و ماندگارى بر او گذاشت. در آن زمان، این پرسش براى آلبرت مطرح شد که چرا در مدرسه، چیز جالب و هیجان انگیزى مثل قطب نما به دانش آموزان نشان نمى دهند؟! از آن به بعد، تصمیم گرفت خودش چیزها را بررسى کند و به مطالعه آزاد مشغول شود. اینشتین ده ساله بود که در دبیرستان «لویت پولت» ثبت نام کرد. در آن موقع، علاقه بسیارى به ریاضى پیدا کرده بود. این علاقه را عمویش اکوب و یک دانشجوى جوان پزشکى به نام ماکس تالمود در وى ایجاد کرده بودند. تالمود هر پنجشنبه به خانه آنان مى آمد و درباره آخرین موضوعات علمى با آلبرت حرف مى زد. عمویش نیز او را با جبر آشنا کرده بود. اینشتین در دوازده سالگى از تالمود کتابى درباره هندسه هدیه گرفت. او بعدها آن کتاب را مهم ترین عامل دانشمند شدن خود عنوان کرد. با این که آلبرت در خانه چنین علاقه اى به ریاضیات و فیزیک نشان مى داد، در دبیرستان چندان درخششى نداشت. او در نظام خشک و کسل کننده دبیرستان، علاقه اش را به علوم از دست مى داد و نمراتش کمتر و کمتر مى شدند. بیشتر معلمانش معتقد بودند که او وقتش را تلف مى کند و چیزى یاد نمى گیرد. هرچند اینشتین به قصد این درس مى خواند که معلم شود نه فیزیکدان، اما از معلمان خود دل خوشى نداشت و از زورگویى آنان و حفظ کردن درس هاى دبیرستان، دل پرخونى داشت. از این رو، خود را به مریضى زد و با این حیله، مدتى از دبیرستان فرار کرد! چون معلم ها نیز از او دل خوشى نداشتند، شرایط را براى اخراج او از مدرسه فراهم کردند. اینشتین بعدها در این باره گفت: «فشارى که براى از بر کردن مطالب امتحانى بر من وارد مى آمد، چنان بود که بعد از گذراندن هر امتحان تا یک سال تمام، رمق فکر کردن به ساده ترین مسیله علمى را نداشتم!» اینشتین بعدها مجبور شد در دبیرستان دیگرى دیپلم خود را بگیرد و سرانجام با هزار بدبختى گواهینامه معلمى را دریافت کند. بعد از آن، مدتى معلم فیزیک در یک مدرسه فنى شد، اما چون روش هاى خشک تدریس را نمى پسندید، پیشنهادهایى در مورد تدریس به رییس مدرسه داد که پذیرفته نشدند و به این ترتیب بهانه اخراج خود را فراهم کرد.اینشتین پس از این واقعه، زندگى دانشجویى را برگزید و پس از فارغ التحصیلى، در اداره ثبت اختراعات به کار مشغول شد. او از کار کردن در این اداره راضى بود. عیب دستگاه هاى تازه اختراع شده را پیدا مى کرد و در ساعت ادارى، وقت کافى داشت تا به فیزیک فکر کند. در همین اداره بود که مقاله هاى متعددى نوشت و در مجلات معتبر منتشر کرد. جالب این که دانشمند بزرگ که با فرضیات خود انقلابى در جهان دانش به پا کرد، در شرایطى کار مى کرد که براى هر دانشمند دیگرى غیرممکن بود! او نه با فیزیکدان حرفه اى تماس داشت و نه به کتاب ها و مجلات علمى مورد نیاز دسترسى داشت. در فیزیک فقط به خود متکى بود و کس دیگرى را نداشت که به او تکیه کند! اکتشافات او چنان خلاف عرف بودند که به نظر فیزیکدانان حرفه اى، با شغلى که او به عنوان یک کارمند جزء در دفتر ثبت اختراعات داشت، سازگار نبودند.

[sajadhoosein]

طرز کار موتور موشک های فضایی



مقدمه:
یکی از عجیب ترین کشفیات انسان دسترسی به فضا است که پیچیدگی و مشکلات خاص خود را دارد. راه یابی به فضا پیچیده است، چرا که باید با بسیاری از مشکلات روبرو شد. مثلا:
- وجود خلا در فضا
- مشکلات گرما و حرارت
- مشکل ورود مجدد به زمین
- مکانیک مدارها
- ذرات و باقی مانده های فضا
- تابش های کیهانی و خورشیدی
- طراحی امکانات برای ثابت نگه داشتن اشیا در بی وزنی
ولی بزرگترین مشکل ایجاد انرژی لازم برای بالا بردن فضاپیما از زمین است که برای درک این موضوع باید به بررسی طرز کار موتورهای موشک پرداخت.
در یک دیدگاه ساده، می توان موتورهای موشک را به آسانی و با هزینه ای نسبتا کم طراحی کرد و حتی آن را به پرواز درآورد اما اگر بخواهیم مسیله را در سطح کلان بررسی کنیم با مشکلات و پیچیدگی های بسیاری مواجه هستیم و این موتورهای موشک (و به خصوص سیستم سوخت آن ها) آنقدر پیچیده است که تا به حال تنها سه کشور توانسته اند با استفاده از این فناوری انسان را در مدار زمین قرار دهند.
در این مقاله ما موتورهای موشک های فضایی را مورد بررسی قرار می دهیم تا با طرز کار و پیچیدگی های آن ها آشنا شویم.
نکات پایه ای:
عموما وقتی کسی درباره موتورها فکر می کند، خود به خود مطالبی درباره چرخش برایش تداعی می شود.برای مثال حرکت متناوب پیستون در موتور بنزینی که انرژی چرخشی برای به حرکت در آوردن چرخ ها را تولید می کند. و یا موتور الکتریکی که با تولید میدان الکتریکی که با تولید میدان مغناطیسی نیروی چرخشی برای پنکه یا سی دی رام تولید می کنند. موتور بخار هم به طور مشابه کار می کنند.
ولی موتور موشک از لحاظ ساختار متفاوت است. موتور موشک ها موتورهای واکنشی هستند.اساس کار موتور موشک برپایه ی قانون معروف نیوتون است که می گوید: “برای هر کنش واکنشی وجود دارد به مقدار مساوی ولی درجهت مخالف آن”. موتور موشک نیز جرم را در یک جهت پرتاب می کند و از واکنش آن در جهت مخالف سود می برد.
البته تصور این اصل (پرتاب جرم و سود بردن از واکنش) ممکن است در ابتدا کمی عجیب به نظر بیاید، چرا که در عمل بسیار متفاوت می نمایاند. انفجار، صدا و فشار چیزهایی است که در ظاهر باعث حرکت موشک می شود و نه “پرتاب جرم”.
بگذارید تا با بیان چند مثال تصویری بهتر از واقعیت را روشن کنم:
● اگر تا به حال با اسلحه ی(به خصوص سایز بزرگ آن) shotgun شلیک کرده باشید، متوجه می شوید که ضربه ی بسیار قوی ای، با نیروی بسیار زیاد به شانه شما وارد می کند.
یک اسلحه مقدار ۱ انس فلز را به یک جهت و با سرعت ۷۰۰ مایل در ساعت شلیک می کند و در واکنش شما را به عقب حرکت می دهد.
● اگر تا به حال شیر آتش نشانی را دیده باشید، متوجه می شوید که برای نگه داشتن آن باید نیروی بسیار زیادی را صرف کنید (اگر دقت کرده باشید گاهی ۲ یا ۳ آتش نشان یک شیر را نگه می دارند) که در این جا شیر آتش نشانی مثل موتور موشک عمل می کند.
شیر آتش نشانی، آب را در یک جهت پرتاب میکند و آتش نشان ها از نیرو و وزن خود استفاده می کنند تا در برابر واکنش آن مقاومت کنند. اگر آن ها اجازه بدهند تا شیر رها شود، شیر به این طرف و آن طرف پرتاب می شود.
حال اگر آتش نشان ها روی یک اسکیت برد ایستاده باشند شیر آتش فشانی آن ها را با سرعت زیادی به عقب می راند.
● اگر یک بادکنک را باد کنید و آن را رها کنید، بادکنک به پرواز در می آید، تا وقتی که هوای داخل آن به طور کامل خالی شود. پس می توان گفت که شما یکم موتور موشک ساخته اید. در این جا چیزی که به بیرون پرتاب می شود مولکول های هوای درون بادکنک هستند.
بسیاری از مردم فکر می کنند که مولکول های هوا اهمیتی ندارند، در حالی که اینطور نیست. هنگامی که شما به آن ها اجازه می دهید تا از دریچه بادکنک به بیرون پرتاب شوند، بر اثر واکنش به وجود آمده بادکنک به جهت مخالف پرتاب می شود.
در ادامه برای درک بهتر موضوع، به مثالی دقیق تر اشاره می کنم:
● سناریوی توپ بیسبال در فضا:
شرایط زیر را تصور کنید،
مثلا شما لباس فضانوردان را پوشیده اید و در فضا در کنار فضاپیما معلق مانده اید و چندین توپ بیسبال در دست دارید. حال اگر شما توپ بیسبال را پرتاب کنید، واکنش آن بدن شما را به جهت مخالف توپ حرکت می دهد.
سرعت شما پس از پرتاب توپ به وزن توپ و شتاب وارده بستگی دارد. همانطور که می دانیم حاصلضرب جرم در شتاب برابر نیرو است، یعنی:
F=m.a
همچنین میدانیم که هر نیرویی که شما به توپ وارد کنید، توپ نیز نیرویی مساوی ولی در جهت مخالف به بدن شما وارد میکند که همان واکنش است. پس می توان گفت:
m.a=m.a
حال فرض می کنیم که توپ بیسبال ۱ کیلو گرم وزن داشته باشد و وزن شما و لباس فضایی هم ۱۰۰ کیلوگرم باشد. پس با این حساب اگر شما توپ بیسبال را با سرعت ۲۱ متر در ساعت پرتاب کنید. یعنی شما با دست خود به یک توپ بیسبال ۱ کیلو گرمی، شتابی وارد کرده اید که سرعت ۲۱ متر در ساعت گرفته است. واکنش آن روی بدن شما تاثیر می گذارد، ولی وزن بدن شما ۱۰۰ برابر توپ بیسبال است. پس بدن شما با ۱۰۰/۱ سرعت توپ بیسبال (یا ۰.۲۱ متر بر ساعت) به عقب حرکت می کند.
حال اگر شما می خواهید از توپ بیسبال خود قدرت بیش تری بگیرید، شما دو انتخاب دارید: افزایش جرم یا افزایش شتاب وارده
شما می توانید یا یک توپ سنگین تر پرتاب کنید و یا اینکه شما می توانید توپ بیسبال را سریع تر پرتاب کنید (شتاب آن را افزایش دهید)، و این دو تنها کارهایی است که می توانید انجام دهید.
یک موتور موشک نیز به طور کلی جرم را در قالب گازهای پرفشار پرتاب می کند؛ موتور گاز را در یک جهت به بیرون پرتاب می کند تا از واکنش آن در جهت مخالف سود ببرد. این جرم از مقدار سوختی که در موتور موشک می سوزد بدست می آید.
عملیات سوختن به سوخت شتاب می دهد تا از دهانه خروجی موشک با سرعت زیاد بیرون بیاید.
وقتی سوخت جامد یا مایع می سوزد و به گاز تبدیل می شود، جرم آن تغییر نمی کند بلکه تغییر در حجم آن است. یعنی اگر شما مقدار یک کیلو سوخت مایع موشک را بسوزانید مقدار یک کیلو جرم با حجمی بیشتر، از دهانه خروجی موشک با دمای بالا و سرعت زیاد خارج می شود. عملیات سوختن، جرم را شتاب می دهد.
بیایید تا بیش تر درباره ی نیروی پرتاب بدانیم:
نیروی پرتاب:
قدرت موتور یک موشک را نیروی پرتاب آن می گویند. نیروی پرتاب در آمریکا به صورت
(پوند) ponds of thrust
و در سیستم متریک با واحد نیوتون شناخته شده است (هر ۴.۴۵ نیوتون نیروی پرتاب برابر است با ۱ پوند نیروی پرتاب).
هر یک پوند نیروی پرتاب (۴.۴۵ نیوتون) مقدار نیروی است که می تواند یک شی ۱ پوندی (۴۵۳.۵۹ گرم) را در حالت ساکن مخالف نیروی جاذبه زمین نگه دارد.
بنابر این در روی زمین شتاب جاذبه ۲۱ متر در ساعت در ثانیه (۳۲ فوت در ثانیه در ثانیه) است.

[sajadhoosein]

فناوری نانو



۱. پزشکی و بدن انسان:
رفتار مولکولی در مقیاس نانومتر، سیستم‌های زنده را اداره می‌کند. یعنی مقیاسی که شیمی]، فیزیک، زیست‌شناسی و شبیه‌سازی کامپیوتری، همگی به آن سمت درحال گرایش هستند.
* فراتر از سهل‌شدن استفاده بهینه از دارو، نانوتکنولوژی می‌تواند فرمولاسیون و مسیرهایی برای رهایش دارو(Drug Delivery) تهیه کند، که به‌نحو حیرت‌انگیزی توان درمانی داروها را افزایش می‌دهد.
* مواد زیست‌سازگار با کارآیی بالا، از توانایی بشر در کنترل نانوساختارها حاصل خواهدشد. نانومواد سنتزی معدنی و آلی را مثل اجزای فعّال، می‌توان برای اعمال نقش تشخیصی(مثل ذرات کوانتومی که برای مریی‌سازی بکار می‌رود) درون سلو‌ل‌ها وارد نمود.
* افزایش توان محاسباتی به‌وسیله نانوتکنولوژی، ترسیم وضعیت شبکه‌های ماکرومولکولی را در محیط‌های واقعی ممکن می‌سازد. اینگونه شبیه‌سازی‌ها برای بهبود قطعات کاشته‌شده زیست‌سازگار در بدن و جهت فرآیند کشف دارو، الزامی خواهدبود.
۱. دوام‌پذیری منابع: کشاورزی، آب، انرژی، مواد و محیط زیست پاک:
نانوتکنولوژی منجر به تغییراتی شگرف در استفاده از منابع طبیعی، انرژی و آب خواهد شد و پساب و آلودگی را کاهش خواهدداد. همچنین فنّاوری‌های جدید، امکان بازیافت و استفاده مجدد از مواد، انرژی و آب را فراهم خواهند کرد. در زمینه محیط زیست، علوم و مهندسی نانو، می‌تواند تأثیر قابل ملاحظه‌ای در درک مولکولی فرآیندهای مقیاس نانو که در طبیعت رخ می‌دهد؛ در ایجاد و درمان مسایل زیست‌محیطی از طریق کنترل انتشار آلاینده‌ها؛ در توسعه فنّاوری‌های “سبز” جدید که محصولات جانبی ناخواسته کمتری دارند و یا در جریانات و مناطق حاوی فاضلاب، داشته‌باشد. لازم به ذکراست، نانوتکنولوژی توان حذف آلودگی‌های کوچک از منابع آبی (کمتر از ۲۰۰ نانومتر) و هوا (زیر ۲۰ نانومتر) و اندازه‌گیری و تخفیف مداوم آلودگی در مناطق بزرگ‌تر را دارد.
در زمینه انرژی، نانوتکنولوژی می‌تواند به‌طور قابل ملاحظه‌ای کارآیی، ذخیره‌سازی و تولید انرژی را تحت تأثیر قرار داده مصرف انرژی را پایین بیاورد. به عنوان مثال، شرکت‌های مواد شیمیایی، مواد پلیمری تقویت‌شده با نانوذرات را ساخته‌اند که می‌تواند جایگزین اجزای فلزی بدنه اتومبیل‌ها شود. استفاده گسترده از این نانوکامپوزیت‌ها می‌تواند سالیانه ۵٬۱ میلیارد لیتر صرفه‌جویی مصرف بنزین به ‌همراه داشته‌باشد.
همچنین انتظار می‌رود تغییرات عمده‌ای در فنّاوری روشنایی در ۱۰ سال آینده رخ دهد. می‌توان نیمه‌هادی‌های مورد استفاده در دیودهای نورانی(LED ها) را به مقدار زیاد در ابعاد نانو تولید کرد. در امریکا، تقریبا” ۲۰% کل برق تولیدی، صرف روشنایی(چه لامپ‌های التهابی معمولی و چه فلویورسنت) می‌شود. مطابق پیش‌بینی‌ها در ۱۰ تا ۱۵ سال آینده، پیشرفت‌هایی از این دست می‌تواند مصرف جهانی را بیش از ۱۰% کاهش دهد که ۱۰۰ میلیارد دلار در سال صرفه‌جویی و ۲۰۰ میلیون تن کاهش انتشار کربن را به‌همراه خواهدداشت.
۱. هوا­ و­ فضا:
محدودیت‌های شدید سوخت برای حمل بار به مدار زمین و ماورای آن، و علاقه به فرستادن فضاپیما برای مأموریت‌های طولانی به مناطق دور از خورشید، کاهش مداوم اندازه، وزن و توان مصرفی را اجتناب‌ناپذیر می‌سازد. مواد و ابزارآلات نانوساختاری، امید حل این مشکل را بوجود آورده‌است.
“نانوساختن”(Nanofabrication) همچنین در طرّاحی و ساخت مواد سبک‌وزن، پرقدرت و مقاوم در برابر حرارت، موردنیاز برای هواپیماها، راکت‌ها، ایستگاههای فضایی و سکّوهای اکتشافی سیّاره‌ای یا خورشیدی، تعیین‌کننده است. همچنین استفاده روزافزون از سیستم‌های کوچک‌شده تمام خودکار، منجر به پیشرفت‌های شگرفی در فنّاوری ساخت و تولید خواهدشد. این مسأله با توجه به اینکه محیط فضا، نیروی جاذبه کم و خلأ بالا دارد، موجب توسعه نانوساختارها و سیستم‌های نانو –که ساخت آنها در زمین ممکن نیست- در فضا خواهدشد.
۱. امنیت ملّی:
برخی کاربردهای دفاعی نانوتکنولوژی عبارت‌اند از: تسلط اطّلاعاتی از طریق نانوالکترونیک پیشرفته به‌عنوان یک قابلیت مهم نظامی، امکان آموزش مؤثّرتر نیرو، به کمک سیستم‌های واقعیت مجازی پیچیده‌تر حاصله از الکترونیک نانوساختاری، استفاده بیشتر از اتوماسیون و رباتیک پیشرفته برای جبران کاهش نیروی انسانی نظامی، کاهش خطر برای سربازان و بهبود کارآیی خودروهای نظامی، دستیابی به کارآیی بالاتر(وزن کمتر و قدرت بیشتر) موردنیاز در صحنه‌های نظامی و در عین‌حال تعداد دفعات نقص فنّی کمتر و هزینه کمتر در عمر کاری تجهیزات نظامی، پیشرفت در امر شناسایی و در نتیجه مراقبت عوامل شیمیایی، زیستی و هسته‌ای، بهبود طرّاحی در سیستم‌های مورد استفاده در کنترل و مدیریت عدم تکثیر سلاح‌های هسته‌ای، تلفیق ابزارهای نانو و میکرومکانیکی جهت کنترل سیستم‌های دفاع هسته‌ای. در بسیاری موارد، فرصت‌های اقتصادی و نظامی مکمّل هم هستند. کاربردهای دراز مدت نانوتکنولوژی در زمینه‌های دیگر، پشتیبانی کننده امنیت ملّی است و بالعکس.
۱. کاربرد نانوتکنولوژی در صنعت الکترونیک
ذخیره‌سازی اطلاعات در مقیاس فوق‌‌العاده کوچک: با استفاده از این فناوری می‌توان ظرفیت ذخیره‌سازی اطلاعات را در حد ۱۰۰۰ برابر یا بیشتر افزایش داد و نهایتاً به ساخت ابزارهای ابرمحاسباتی به کوچکی یک ساعت مچی منتهی شود. ظرفیت نهایی ذخیره اطلاعات به حدود یک ترابیت در هر اینچ مربع برسد، و این امر موجب ذخیره‌ سازی ۵۰ عدد DVD یا بیشتر در یک هارد دیسک با ابعاد یک کارت اعتباری می‌شود. ساخت تراشه‌ها در اندازه­های فوق­العاده کوچک به‌عنوان مثال در اندازه­های ۳۲ تا ۹۰ نانومتر، تولید دیسک‌های نوری ۱۰۰ گیگابایتی در اندازه‌­های کوچک نیز می­باشد.
۱. شکل‌گیری بازارهای بسیار بزرگ
شواهد موجود نشان می‌دهد که درصد بالایی از بازارهای محصولات مختلف متکی بر نانوتکنولوژی خواهد بود و به همین دلیل دولت‌ها و شرکت‌های بزرگ و کوچک به دنبال کسب جایگاهی برای خود در این بازارها هستند. میهیل روکو، رییس کمیته علوم و فناوری نانو در ریاست‌جمهوری آمریکا طی مقاله‌ای در ماه می‌‌سال ۲۰۰۱، پتانسیل نانوتکنولوژی برای تغییر چشمگیر در اقتصاد جهانی را یادآوری نموده است. بر مبنای پیش‌بینی وی و بخش دیگری از صاحب‌نظران در ده الی ۱۵ سال آینده نانوتکنولوژی بازار نیمه‌هادی را به طور کامل تحت تأثیر قرار خواهد داد. خبرهایی نیز که اخیراً از شرکتهای اصلی سازنده پردازنده‌های کامپیوتر در آمریکا و ژاپن منتشر شده است، از ورود پردازنده‌های حاوی یک میلیارد نانوترانزیستور تا قبل از ۱۰ سال آینده حکایت دارد. به عنوان مثال شرکت اینتل اعلام نموده است که در سال ۲۰۰۷ پردازنده‌های متکی بر نانوترانزیستور را با قدرت و سرعت بسیار بیشتر و مصرف کمتر نسبت به آخرین دستاوردهای امروزی نیمه‌هادی‌ها وارد بازار خواهد کرد.
در بخش دارو نیز پیش‌بینی شده است تا ۱۰ الی ۱۵ سال آینده نیمی از این صنعت متکی بر نانوتکنولوژی خواهد بود که خود نیاز به وسایل تزریق جدید و آموزشهای پزشکی روزآمد خواهد داشت یا در مورد موادشیمیایی، فقط ذکر بازار ۱۰۰ میلیارد دلاری کاتالیست‌ها که تا ۱۰ سال آینده به طور کامل متکی بر کاتالیست‌های نانوساختاری خواهد بود، برای نشان دادن اهمیت بحث کافی است. از هم‌اکنون بازار بزرگی برای بکارگیری مواد جدید در محصولات فعلی در حال شکل‌گیری است. موادی که می‌توانند خواص جدید و فوق‌العاده‌ای به محصولات موجود بخشیده و موجب کاهش قیمت آنها شوند. به عنوان نمونه نانولوله‌های کربنی(Carbon NanoTubes) با وزن بسیار کمتر و استحکام بسیار بیشتر نسبت به موادی چون فولاد، بخش زیادی از صنایع را در آینده تحت تأثیر قرار خواهد داد.
در کنار این پیش‌بینی‌ها، این سؤال باید مطرح شود که جایگاه کشورهایی که به نانوتکنولوژی دسترسی ندارند، در بازارهای آینده و اقتصاد جهانی چه خواهد بود. با توجه به اینکه سهم هر کشور یا بنگاه در زمان شکل‌گیری یک بازار تثبیت می‌شود، زمان سرمایه‌گذاری برای رسیدن به جایگاه مناسب، همین امروز است.
شاخه‌های اصلی
در دسته‌بندی علوم نانویی، همچنان مسایل حل نشدهٔ زیادی وجود دارد. اما شاخه‌هایی که در زیر آورده شده‌اند، اساس نانو تکنولوژی را تشکیل می‌دهند:
* نانو روکش‌ها
* نانو مواد
o نانو پودرها
o نانو لوله‌ها(نانو تیوب‌ها)
o نانو کامپوزیت‌ها
* مهندسی مولکولی
o موتورهای مولکولی(نانو ماشین‌ها)
* نانو الکترونیک
o نانو سنسورها
o نانو ترانزیستورها
زمینه‌های کاربرد
علم مواد، شیمی و علوم مهندسی

[sajadhoosein]

آهنربا چیست؟

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




به اشیایی که میدان مغناطیسی تولید کنند، آهنرُبا گفته می‌شود.
معنای لغوی
آهنربا از دو بخش آهن و -ربا از فعل ربودن تشکیل شده. کاربرد واژه‌هایی مانند آهنربا و کهربا در فارسی پیشینه طولانی دارد.
برابر اروپایی آن: اولین شرح مغناطش به یونانیان قدیم باز می‌گردد که این اسم را به مغناطیس دادند. این اسم از مگنزیا که نام یک دهکده‌ی یونانی است، مشتق شده‌است. از لحاظ لغوی Magnet به معنی «سنگی از مگنزیا» است. این سنگ حاوی مگنتیت (Fe۲O۳) بود و هنگام مالش آن به آهن، آن را آهنربا می‌کرد.
تاریخچه
تلاش جدی برای استفاده از قدرت پنهان مواد مغناطیسی بسیار پس از کشف آن انجام شد. به عنوان مثال در قرن ۱۸ام با ادغام تکه‌های کوچک مواد مغناطیسی تکه‌ی بزرگتری بدست آمد که مشخص شد توانایی بلند کردن قابل توجهی دارد.
پس از اینکه اورستد در سال ۱۸۲۰ کشف کرد که جریان الکتریکی می‌تواند میدان مغناطیسی به وجود آورد، پیشرفت‌های زیادی در این زمینه حاصل شد. استورگن دانش خودش را با موفقیت برای ساخت اولین آهنربای الکتریکی در سال ۱۸۲۵ بکار برد. با اینکه دانشمندان زیادی (از قبیل گاوس، ماکسول و فارادی) با این پدیده از دیدگاه تیوریک درگیر شدند، اما توصیف درست مواد مغناطیسی به فیزیکدانان قرن ۲۰ ام نسبت داده می‌شود.
کیوری و ویس در شفاف‌سازی پدیده‌ی مغناطش دایمی و وابستگی دمایی آن موفق بودند. ویس فرضیه‌ی وجود حوزه‌های مغناطیسی را مطرح کرد تا توضیح دهد که مواد چگونه می‌توانند آهنربا شده یا خاصیت مغناطیسی کل آنها صفر شود.
جزییات خواص دیواره‌های این حوزه‌های مغناطیسی توسط بلوچ، لاندو و نیل بررسی شد.
کاربرد
مواد مغناطیسی جزء جدانشدنی فناوری مدرن هستند. آهنرباها یکی از اجزای مهم بسیاری از وسایل الکترونیکی و الکترومکانیکی هستند. کاربرد عمده‌ی آهنرباهای دایم در تبدیل انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی و بالعکس است. (مانند موتورهای الکتریکی و ژنراتورها) مغناطیس‌ها همچنین در حافظه‌های مغناطیسی (صفحات هارد دیسک و فلاپی‌دیسک‌ها و کارت‌های پلاستیکی حافظه)

[sajadhoosein]

نظریه ریسمان



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.

[sajadhoosein]

فیزیک ماده چگال



بیشتر شما با کلمه چگالی آشنا هستید. نسبت جرم به حجم مواد! اما ماده با چگالی بیشتر یا ماده چگال تر ماده‌ای است که در حجم مشخصی از آن جرم بیشتری داشته باشیم.
اما این به معنی این نیست که فیزیک ماده چگال صرفاً به بررسی چیزهایی مثل سرب می‌‌پردازد!
راستش فیزیکدانها در اوایل قرن ۲۰ تنها می‌‌توانستند مسأله‌های مربوط به گازها را حل کنند. در واقع حل کردن مسایلی که در آنها تعداد زیادی ذره دخیل هستند خیلی سختتر از مسایلی است که در آنها با یک یا دو ذره سر و کار داریم. برای یک ذره با استفاده از قوانین نیوتن به راحتی می‌‌شود مسأله را حل کرد. اما تصور کنید بخواهیم سه حرکت حدود یک مول گاز که ۱۰به توان ۲۳ مولکول دارد را با استفاده از معادلات نیوتن حل کنیم! مطمینا از پس این کار بر نمی‌آییم.
اما کاری که فیزیکدانها همیشه کرده‌اند و می‌کنند تقریب زدن است. در اوایل قرن ۲۰ با چشم پوشی از چیزهایی مثل بر هم کنش بین مولکولها و کامل فرض کردن گازها راه حلهایی برای بررسی مسأله گازهای رقیق ارایه شده است اما خوب با باقی مسایل چه باید می‌‌کردیم…
کم کم تلاش برای پاسخ دادن به این سوال منجر به ایجاد شاخه جدید در فیزیک شد. فیزیک ماده چگال یعنی فیزیک بررسی موادی که دیگر آنقدر رقیق نیستند که بشود از برهم کنش بین ذرات آن‌ها صرف نظر کرد. البته مهم‌ترین مثال برای این جور مسایل، مسایل مربوط به جامدات و به ویژه فلزات هستند.
چیزهایی مثل انبساط و انقباض، رسانایی، ظرفیت گرمایی، هدایت الکتریکی و … شناخته شده بودند اما راه حل و مدل قابل قبولی برای آنها ارایه نشد…امروز فیزیک ماده چگال دیگر جواب این سوالها را داده است اما جواب دادن به یک سوال باعث ایجاد چند سوال جدید می‌‌شود و به همین دلیل دامنه فیزیک ماده چگال بسیار گسترده شده است. ماده چگال کاران تجربی این روزها بیشتر در حال بررسی خواص مغناطیسی مواد و بحث ابر رسانایی هستند. چطور می‌‌شود ابر رساناها در دماهای بالاتر پیدا کرد و …
ماده چگال کاران تیوری نیز بعضاً دنبال پیدا کردن مدلی برای پدیده‌های مشاهده شده در زمینه‌های ابررسانایی، انتقال امواج و غیره اند… البته شاخه نسبتاً جدیدتری از فیزیک ماده چگال که به فیزیک ماده چگال نرم مشهور شده است به بررسی مسایلی مربوط به سیستم‌هایی با برهم کنش غیر قابل صرف نظر بین اجزاء آن می‌‌پردازد که دیگر ساختار منظم و بلوری ندارند. شاید مهم‌ترین مثالها مایعات باشند اما این تعریف آنقدر گسترده است که می‌‌شود گفت فیزیکدانان ماده چگال نرم امروزه تقریباً همه کار می‌‌کنند! از بررسی روابط اجتماعی تا بررسی شبکه‌های عصبی … از بررسی ساختار پروتیین‌ها و DNA تا پیش بینی رفتار قیمت سهام شرکت ها… همه اینها سیستم‌هایی هستند که ا بین ذرات بسیار زیادشان بر هم کنش بسیار بالایی وجود دارد این شاخه از فیزیک ماده چگال کمتر به بخش تیوری یا تجربی تقسیم می‌‌شود و البته بیشتر کارها بر مبنای شبیه سازیهای کامپیوتری انجام می‌‌شود.
قدیم ترها به فیزیک ماده چگال، فیزیک حالت جامد نیز گفته می‌‌شد اما حتماً می‌‌دانید که چرا این اسم دیگر کاربرد زیادی ندارد! شاید بشود گفت فیزیک ماده چگال گسترده‌ترین شاخه فیزیک است. حدود ۶۰% دانش جویان دکترای فیزیک در این گرایش تحصیل می‌‌کنند. زیاد نیست؟
شاخه‌های فیزیک ماده چگال
فیزیک ماده چگال شامل دو شاخه‌ فیزیک ماده چگال سخت , فیزیک ماده چگال نرم است.

[sajadhoosein]

تاریخ علم فیزیک



سرچشمه اصلی علم فیزیک

رسیدن به منبع و سرچشمه اصلی علم فیزیک به اندازه رسیدن به سرچشمه بسیاری از رودهای بزرگ دشوار است. همانگونه که یک رود بزرگ از چندین چشمه کوچک حاصل می‌گردد، چشمه‌هایی که رود عظیم علم فیزیک را بوجود آورده‌اند، در سراسر زمین پراکنده بودند که انسان اولیه ، یعنی انسان متفکر بر آن سکونت داشته است. اما به نظر می‌رسد که بیشتر این مردم در دامنه جنوبی شبه جزیره بالکان (یونان باستان) بوده‌اند. جالب توجه است که ملل قدیمی دیگر مانند بابلیان و مصریان که در توسعه ریاضیات و نجوم سهیم بوده‌اند، در پیشرفت فیزیک هیچ سهمی نداشته‌اند.

چون خدایان بابلیان و مصریان دور از مردم و در میان ستارگان می‌زیستند، حال آنکه خدایان یونانیان در ارتفاعی تنها در حدود ۳۰۰۰ متر بر قله کوه اولمپ زندگی می‌کردند. و اصطلاح مانیتیسم (مغناطیس) از نام چوپانی به نام (σηυγαm) سرچشمه می‌گیرد. تشخیص تقدم یا تأخر زمانی این کشفیات افسانه‌ای دشوار است.


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


نقش دانشمندان در پیدایش فیزیک

* کشف فیثاغورث کاملاً مستند است. وی با اطمینان از اینکه اعداد بر جهان حکومت می‌کنند، به تحقیق درمورد رابطه میان طول تارها در آلات موسیقی پرداخت که ترکیبات هماهنگی از اصوات تولید می‌کنند. این کشفیات او شاید نخستین بیان ریاضی یک قانون فیزیکی باشد و بتواند نخستین گام در پیدایش فیزیک نظری باشد.

* یکی دیگر از افرادی که در پیدایش فیزیک سهم داشته است، ارسطو می‌باشد. هر چند ارسطو در تمام مباحث کارهای بزرگی انجام داده است که اندیشه انسانی را مدت ۲۰۰۰ سال پس از مرگ خود تحت تأثیر قرار داده ، اما مهمترین سهم او در فیزیک نام گذاری این علم می‌باشد که از کلمه‌ای یونانی به نام طبیعت اقتباس شده است.
* ارشمیدس دانشمند نامدار دیگری است که حدود یک قرن بعد از ارسطو زندگی می‌کرد. وی دانشمند علم مکانیک بوده که قوانین اهرمها را بیان نموده و مسأله یافتن مرکز ثقل هر جسم معین را مورد بحث قرار داد. مهمترین کشف ارشمیدس قانون او درمورد اجسام غوطه ور در یک مایع می‌باشد.
تحولات اولیه علم فیزیک
با زوال فرهنگ یونانی ، تکامل علم بطور کلی و علم فیزیک ، بخصوص به یک حالت رکود مجازی در آمد و این مدت تقریباً هزار سال طول کشید، تا اینکه سرانجام امپراطوری عربی در قرن هشتم تمام سرزمینهای جنوبی دریای مدیترانه را احاطه کردند و از تنگه جبل الطارق تا اسپانیا پیش رفتند. اعراب کتابهای به جا مانده از کتابخانه‌های یونانیان را ترجمه کرده و پرچمدار علم شدند. اما اعراب در زمینه علم فیزیک چندان کار زیادی انجام ندادند.
سرانجام در قرن ۱۲ امپراطوری عرب با حمله چنگیزخان مغول و سیر تاریخی جنگهای صلیبی در بیت المقدس به سرعت رو به زوال رفت و در همین دوران کشورهای اروپایی به تدریج از دوران هرج و مرج و تاریکی قرون وسطی خارج شدند. و آموزش دوباره رونق گرفت، اما این آموزش بیشتر زیر نظر کلیسا بود و لذا بیشتر مطالعات بر نوشته‌های ارسطو مبتنی بود. و چون ارسطو در زمینه علوم طبیعی چندان تبحری نداشت، لذا به تجدید حیات علم فیزیک در اروپا کمکی نکرد.
سیر تکاملی علم فیزیک
* درهم آمیختگی علوم طبیعی با علوم الهی را در این دوره می‌توان از کتاب هیأت مردوز یوهان کپلر دریافت.
* یکی از افرادی که در این دوره در علم دینامیک به پیشرفتهای خوبی نایل شد، گالیله بود که با مطالعه حرکت آونگ شروع کرد. وی از نخستین فیزیکدانان نظری و عملی بود.
* بعد از گالیله ، اسحاق نیوتن دومین دانشمند فیزیک به شمار می‌رود که مطالعات ثمربخشی را در زمینه‌های مختلف فیزیک انجام داد، بطوری که بعد از او دانشمندان زیادی مانند پاسکال (Pascal) ، برنولی (Bernoulli) ، هویگنس و غیره هر کدام در زمینه خاصی مطالعات اسحاق نیوتن را ادامه دادند.
* هویگنس به ادامه مطالعات اسحاق نیوتن در زمینه نور پرداخت. اسحاق نیوتن نور را ذره می‌دانست، اما هویگنس عقیده داشت که نور موج است، اما چون اسحاق نیوتن در این زمان در میان معاصرانش شخصیت برجسته‌ای بود و نیز به دلیل ناتوانی هویگنس در تکمیل نظریه‌هایش با دقت ریاضی ، با وجود برتری ظاهری نظریه او بر نظریه نیوتن ، نظریه هویگنس پذیرفته نشد و لذا این بحث معلق ماند. تا اینکه در سال ۱۸۰۰ تامس یانگ توانست پدیده حلقه‌های نیوتن را بر مبنای طبیعت موجی نور توضیح دهد.
* کارهای یانگ و معاصر فرانسویش فرنل (Fresnel) صحت و اعتبار نظریه موجی نور را به طرز قاطعی برقرار ساختند. بعد از این ، تقریباً علم فیزیک به شاخه‌های مختلف تقسیم شد و دانشمندان مختلف در زمینه‌های گوناگون فیزیک مطالعات ارزنده‌ای را انجام دادند که پایه و مبنای این مطالعات را می‌توان همان کارهای اسحاق نیوتن و گالیله دانست و بدین ترتیب علم فیزیک در شاخه‌های مختلف توسعه یافت.
سهم بکرل در تکامل علم فیزیک
در سال ۱۸۹۶ هانری بکرل (Becquerel) که از کشف اشعه ایکس توسط رونتگن اطلاع یافته بود، بر آن شد که ببیند آیا چیز دیگری هم شبیه اشعه ایکس از مواد فلورسانس که براثر تابش نور درخشان می‌شوند، صادر می‌شود یا نه. لذا بلورهایی از کانی (سنگ معدن) معروف به اورانیل (سولفات مضاعف اورانیوم و پتاسیم) را انتخاب کرد. چون بکرل عقیده داشت که تابش نتیجه روشنایی خارجی است، یک بلور اورانیل را در صفحه کاغذ سیاه قرار داد و آنرا جلوی پنجره گذاشت. وقتی که بعد از چند ساعت قرار دادن در مقابل نور خورشید فیلم عکاسی را ظاهر کرد، لکه‌های تیرهایی را بر روی فیلم مشاهده کرد.
او این آزمایش را چند بار تکرار کرد و هر بار با آنکه کاغذ سیاه بیشتری دور صفحه می‌پیچید، باز هم لکه را مشاهده می‌کرد. چون هوای پاریس چندین روز بارانی بود، لذا بکرل صفحه عکاسی لفاف پوش با بلور اورانیل را در کشوی میز خود قرار داد تا هوا مساعد شود. خورشید تا چند روز در هوا نمایان نشد و روزی هم که خورشید در آسمان ظاهر می‌شد، اغلب ابرهایی آنرا پوشانده بود.
با این حال بکرل بازهم صفحه عکاسی را درمعرض نور آفتاب قرار داد. بعد از مدتی که صفحه عکاسی را ظاهر کرد، برخلاف تصور ملاحظه کرد که بجای لکه های سیاه که قبلاً در روزهای آفتابی ملاحظه می کرد، لکه سیاه قیر مانندی در زیر جایی که اورانیل قرار داشت روی صفحه ظاهر شده بود. لذا وی دریافت که ظاهر شدن لکه های سیاه ربطی به قراردادن در مقابل نور آفتاب ندارد.
بکرل بلور اورانیل را گرم کرد، سپس آنرا سرد کرد و بصورت گردی درآورد و در اسیدها حل کرد. خلاصه دریافت که این خاصیت تازه کشف شده ماده که نام رادیواکتیویته بر آن داده شده است، هیچ سر و کاری با راه فیزیکی یا شیمیایی که بوسیله آن اتمها به یکدیگر پیوسته‌اند، ندارد بلکه خاصیتی نهفته در خود اتم است.

[sajadhoosein]

سیستم استاندارد بین‌المللی واحدها



سیستم استاندارد بین‌المللی واحدها (International System of Units) که معمولاً با عناوین «سیستم متریک» یا «سیستم SI» شناخته می‌شود، دستگاه بین‌المللی استانداردشده‌ای برای سنجش کمیت‌ها بر حسب یکاها (واحدها) است. این سیستم در سال ۱۹۶۰ بنیانگذاری شد.
واحدهای اصلی
واحدهای اصلی این سیستم عبارت‌اند از :
* واحد طول : متر با نماد m
* واحد جرم : کیلوگرم با نماد kg
* واحد زمان : ثانیه با نماد s
* واحد شدت جریان الکتریکی : آمپر با نماد A
* واحد دما : کلوین با نماد K
* واحد مقدار ذره (ماده) : مول با نماد mol
* واحد شدت نور : کاندلا با نماد cd
واحدهای فرعی
واحدهایی هستند که از ترکیب چند واحد تشکیل شده‌اند؛ مانند متر بر ثانیه برای سنجش سرعت. در اصل در اینجا سرعت به‌عنوان کمیتی بر حسب طول و زمان (یعنی به شکل مقدار طول طی‌شدهٔ مشخص در مدت زمان مشخص) بیان می‌شود.
از دیگر واحدهای فرعی می‌توان به درجه سلسیوس که برای سنجش دما بکار می‌رود نام برد. این واحد نیز با استفاده از یک رابطهٔ خطی قابل تبدیل به/از درجهٔ کلوین است.

[sajadhoosein]

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





[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ] شاتل فضایی در حال پرواز

در انتهای برنامه آپولو مقامات ناسا برنامه آینده فضایی ایالات متحده را بررسی می کردند. در آن زمان فضانوردان و تجهیزات توسط موشک های یکبار مصرف به فضا ارسال می شد و آنها به وسیله ای مطمین و کم هزینه نیاز داشتند که بتوانند از آن چندین بار استفاده کنند. به این ترتیب ایده شاتل فضایی را بوجود آوردند. این یک کار بزرگ و پروژه ای طولانی مدت بود که برای ارسال ۲ میلیون کیلوگرم تجهیزات و مسافربه مدار ۱۸۵تا۶۴۳ کیلومتری بالای زمین طراحی می شد. این شاتل نیاز به سه موتور اصلی و مخزن سوخت بیرونی و دو موشک جامد تقویت کننده و نیز سیستم مدیریت مقصد داشت. ناسا شروع به مطالعه و طراحی شاتل فضایی کرد و بالاخره پس از سالها آزمایش روی بخشهای مختلف ۴ شاتل کلمبیا، آتلانتیس، دیسکاوری و چالنجرآماده پرواز شدند. پرواز اول در سال ۱۹۸۰ شاتل کلمبیا با خلبانی جان یانگ و رابرت کریمن با موفقیت انجام گرفت. در سال ۱۹۸۶ بخاطر ایجاد شعله در مخزن سوخت بیرونی شاتل چالنجر منفجر شد و تمام خدمه آن درراه علم از بین رفتند و این غمی بزرگ برای دوستداران فضا نوردی بود. برنامه سفر با شاتل ها جهت رفع اشکالات فنی چند سال به تعویق افتاد. بعد از این حادثه شاتلهای فضایی بازهم به کار خود ادامه دادند تا اینکه در روز شنبه ۱۲ بهمن ۱۳۸۱ در حدود ساعت ۱۴ به وقت جهانی هفت فضانورد شاتل کلمبیا در پایان یک مأموریت ۱۶ روزه علمی آماده میشدند که به زمن بازگردند، اما در کمال حریت مردمان این فضا پیما در اثر یک مشکل در قسمت مخازن سوخت منفجر شد و ازبین فت. این دومین بار در تاریخ فضانوردی بود که غم دیگری را برای آنها بناگذارد. اما ناسا به تحقیقات خود ادامه داد و توانست جایگاه خود را بازیابد. امروزه شاتل های فضایی قادرند تا ۱۰۰ پرواز به فضا را به راحتی انجام دهند. ماموریت شاتل های فضایی ۷یا ۸ روزه است. ولی قادرند بسته به ماموریت های محموله تا ۲۰ روز هم پرواز کنند. اجزای حرکتی شاتل عمدتا عبارتند از:
۱- دو موشک جامد تقویت کننده
۲- مخزن سوخت بیرونی
۳- سه موتور اصلی نصب شده روی مدار پیما
۴- سیستم مدیریت مقصد در فضا نصب شده روی مدار پیما
موشکهای جامد تقویت کننده فراهم کننده بیشترین نیرو ( حدود ۷۱%) برای بلند کردن شاتل فضایی از سکوی پرتاب هستند. موشکهای جامد آخرین بخشی هستند که پس از اجازه پرتاب روشن می شوند. چون پس از آتش گرفتن دیگر قابل خاموش کردن نیستند. ارتفاع هر یک از این موشکها ۴۶ متر و وزن آنها همراه سوخت جامد به ۶۰۰ تن می رسد. داخل هر یک از این موشکها سوخت جامد- موتور احتراق- سیستم کنترلی رها شدن ( جدا شدن از شاتل ) و چتر فرود ( برای فرود سالم در اقیانوس و استفاده مجدد از موشکها ) تعبیه شده است.
مخزن سوخت بیرونی سوخت مایع موتورهای اصلی را در خود ذخیره دارد. ارتفاع این مخزن ۴۸ متر و قطر آن ۴/۸ متر می باشد و

[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ] شاتل فضایی در حال پرواز
قادر است ۲ میلیون لیتر سوخت ( با نسبت: اکسیژن یک و هیدروژن ۶ واحد) را در خود نگاه دارد. سه موتور روی مدار پیما ( هر کدام با ارتفاع ۳/۴ متر و عرض ۳/۲ متر) نصب شده اند. که سوخت مخزن بیرونی را که شامل اکسیژن و هیدروژن است را با هم ترکیب می کنند و باقیمانده نیرو را ( حدود ۲۹%) برای بلند کردن شاتل فراهم می کنند. موتورها قادرند حجم عظیمی از سوخت مخزن بیرونی را با سرعت و قدرت بسوزانند( معادل حجم یک استخر بزرگ در عرض ۱۰ ثانیه). آب حاصل از ترکیب اکسیژن و هیدروژن بخاطر گرمای فوق العاده سریع بخار می شود و می توان بخار حاصله را به هنگام بلند شدن شاتل مشاهده کرد. دو موتور سیستم مدیریت مقصد هم در بخش عقب مدارپیما روی دم های آن قرار دارند. این موتورها برای قرار دادن شاتل در مدار نهایی و تغییر مکان شاتل از مداری به مدار دیگر و کم کردن سرعت شاتل به هنگام فرود تعبیه شده اند. داخل این موتورها دو مخزن هلیم و اکسیدایزر قرار دارد. خاصیت این مواد در این است که در نبود اکسیژن می توانند با هم ترکیب شده و فوراً آتش بگیرند. در ضمن روی دماغه هم ۱۴ موتور جت کوچک نصب شده اند که از همین نوع سوخت استفاده می کنند.
مراحل پرتاب شاتل به فضا:
پس از آنکه شاتل در سکوی پرتاب آماده پرتاب شد از ۳۱ ثانیه قبل از پرتاب مراحل زیر اتفاق می افتد:
۳۱ ثانیه قبل: کامپیوترهای مرکزی تمام کنترل ها را بر عهده می گیرند.
۶/۶ ثانیه قبل: موتورهای اصلی نوبت به نوبت روشن می شوند و به ۹۰% قدرت خود می رسند.
۳ ثانیه قبل: موتورهای اصلی آماده پرتاب شاتل به فضا هستند.
لحظه پرتاب: موشکهای جامد تقویت کننده آتش می گیرند.
۲۰ ثانیه بعد: شاتل به طور مستقیم به فضا پرتاب می شود.
۶۰ ثانیه بعد: موتورهای اصلی به ۱۰۰ % قدرت خود می رسند.
۲ دقیقه بعد: در ارتفاع ۴۵ کیلومتری موشکهای جامد تقویت کننده از شاتل جدا می شوند. در این لحظه چتر نجات موشکها ی جدا شده باز می شوند تا ۲۰۰ کیلومتر دورتر و در اقیانوس آرام فرود آیند.
۵/۸ دقیقه بعد: موتورهای اصلی خاموش می شود.
۹ دقیقه بعد: مخزن سوخت بیرونی از شاتل جدا می شود و بخاطر برخورد با سرعت بالا به مولکولهای هوا در جو زمین می سوزد.
۵/۱۰ دقیقه بعد: موتورهای سیستم مدیریت مقصد روشن می شوند تا شاتل را در مدار پایینی قرار دهند.
۴۵ دقیقه بعد: موتورهای سیستم مدیریت مقصد دوباره روشن می شوند تا شاتل را در مدار بالا یی ( ارتفاع ۴۰۰ کیلومتری از سطح زمین ) قرار دارند.
اکنون شاتل به یک مدار پیما تبد یل شده و خارج از جو آماده ادامه ماموریت است.
مدار پیما:
در بخش میانی مدارپیما تجهیزات و بازوی مکانیکی و در بخش پیشانی مرکز فرمانده ای و محل اسقرار خدمه و مخازن هوا و غذا قرار دارد. وقتی مدارپیما به ایستگاه مورد نظر رسید دربهای بالای بدنه باز شده و تجهیزات توسط بازوی مکانیکی که درون آن تعبیه شده به ایستگاه تحویل می شود. هرگاه لازم باشد که مدارپیما جابجا شود ( مثلا" برای تنظیم کردن تلسکوپ یا عکس برداری از زمین) موتورهای کوچکی که روی دماغه تعبیه شده اند برای چند لحظه روشن می شوند تا مدار پیما به راحتی بچرخد یا دور بزند. در دماغه مدارپیما هم دربهای مخصوصی قرار دارند تا خدمه بتوانند از آن بیرون بیایند و خارج از مدارپیما به کارهای نصب و تعمیرات ایستگاهای فضایی و ماهواره ها رسیدگی کنند.

[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ] تصوی از درون یک شاتل
پس از آنکه ماموریت مدارپیما به اتمام رسید نوبت بازگشت به زمین می رسد. در اول فوریه سال ۲۰۰۳ قدیمی ترین مدارپیمای ناسا ( کلمبیا) در ارتفاع ۲۰۰ هزار پایی بالای سطح زمین منفجر شد و تمامی خدمه آن جان باختند. بازگشت مدارپیما یکی از حساسترین مراحل سفر است. ابتدا مدارپیما باید ۱۸۰ درجه گردش کند و سپس تحت زاویه خاص ( ۲۸ تا ۳۶ درجه) گردش کند تا سطح زیرین آن به اتمسفر برخورد کند. مدارپیما در این حالت با سرعت ۲۸ هزار کیلومتر در ساعت از اتمسفر زمین عبور می کند و دمای سطح آن در این لحظه به ۳۰۰۰ درجه سانتیگراد می رسد. به همین دلیل سطح مدارپیما را از مواد خاص (ترکیبات سخت کربن ) می سازند تا در برابر حرارت شدید مقاوم باشد پس از اینکه مدار پیما از جو عبور کرد به ارتفاعی می رسد که غلظت هوا در آنجا زیاد است. از این به بعد مدار پیما مانند هواپیما با کمک بالها در یک ناحیه s شکل ابتدا تحت زاویه ۴۰ درجه وسپس ۲۰ درجه به طرف زمین مانور میدهد تا سرعت سقوطش کم شود. پس از اینکه مدارپیما به باند فرود رسید دماغه را بالا می آورد وسپس چتر سرعت گیر را باز میکند تا آرام روی باند توقف کند .

[sajadhoosein]

میکروسکوپ الکترونی

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



یکی از تجهیزات بزرگ علمی میکروسکوپ الکترونی است که براساس قوانین نوری کار میکند دراین دستگاه شار الکترون پر انرژی از یک منبع الکترون خارج شده وتحت شتاب به طرف هدف میرود در مسیر خود از روزنه های تعبیه شده در یک فلز عبور کرده وبا عبور از لنزهای مغناطیسی بر روی شی مورد نظر تابانده شده ودر نتیجه بازتاب نور تصو یر شی دیده خواهد شد.
اطلاعاتی را که میکروسکوپ الکترونی ارایه میدهد:
۱- توپوگرافی شی : (نقشه برداری )که با اشکار کردن مشخصات سطح و بافت داخلی شی میتوان به خواصی مانند سفتی و میزان ارتجایی بودن ان پی برد.
۲- مورفولوژی (ریخت شناسی): از ان رو که در این رویت شکل و سایز ذرات مشخص است میتوان به سختی و استحکام پی برد.
۳-ترکیب: این میکروسکوپ میتواند عناصر سازنده شی را مشخص نماید بنابراین میتوان به خواصی مانند نقطه ذوب اکتیویته شی نیز دست یافت.
۴-بلور شناسی: میکرو سکوپ الکترونی چگونگی چیده شدن اتمها را در مجاورت یکدیگر را می دهد وبه این تر تیب میتوان انها را از نظر رسانایی و خواص الکتریکی بررسی نمود.
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
این تصویر در میکروسکوپ الکترونی مشاهده شده است که مربوط به حشره زیبایی به نام مگس می باشد.

[sajadhoosein]

فیزیک نیمه رسانا



در اواسط قرن نوزدهم با فراگیر شدن رادیو و تلویزیون ضرورت بهبود بخشیدن به کیفیت لامپهای دیودی وتریودی احساس گردید . تا اینکه در ۲۳ دسامبر ۱۹۴۷ ترانزیستور توسط سه فیزیکدان به نامهای شاکلی؛باردین وبرتین به صنعت الکترونیک معرفی گردید. همانطور که در شکل دیده می شود اولین ترانزیستور دنیا از یک نارسانای مثلثی تشکیل شده که توسط دوسوزن طلا به نیمه رسانای ژرمانیم متصل میشود .این ترانزیستور برعکس لامپهای دیودی برای به گرما احتیاج نداشت وسریعا به کار می افتاد و همچنین بسیار سبکتر و ارزانتر از لامپهای دیودی بود. بدین ترتیب شاکلی و همکاران وی به کمک فیزیک نیمه رسانا انقلابی را در عرصه الکترونیک پدید اوردند وبه پاس این اختراع مهم این محققان مفتخر به دریافت جایزه نوبل گردیدند. [ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
ترانزیستور به سرعت روند تکاملی خود را طی مینمود به طوریکه در سال ۱۹۴۸ترانزیستور صفحه ای ساخته شد.
امروزه ترانزیستورها عموما pnp,npnهستند که بعنوان کلید قطع و وصل جریان ویا بعنوان تقویت کننده در مدارات الکترونیکی استفاده می شوند. در سالهای ۱۹۵۰و ۱۹۷۰ به دلیل استفاده از ترانزیستور حجم وسایل ا لکترونیکی بسار کوچک شد به همین دلیل به واژه میکروالکترونیک متدول گردید. میکروالکترونیک نیز بسرعت رشد می کرد .بطوریکه امروزه با استفاده از فن سا ختمان اکسید فلز می توان تعداد زیادی از ترانز یستورها را بر روی یک نیمه رسانا جا داد. امروزه از اکسیدهای نیمه رسانا مانند اکسید روی در ترانزیستورهای با سرعت انتقال بالا استفاده می کرد ( ترانزیستورهای فایل افکت -FET)
جدیدا محققان ژاپنی هیدو هوسونو و کولت کاگوش از یک صفحه نیمه رسانای کریستال مجرد درترانزستورهای فایل افکت استفاده کردند که سرعت انتقال ان ۸۰ سانتیمتر مربع ولت بر ثانیه است که دها بار سریعتر از ترانزیستورهای قبلی می باشد(ساختمان مولکولی آن در شکل دیده می شود)
اگرچه این ترانزیستور فعلا بسیار گران است ولی این تحقیقات نشان داد که امکان رسیدن به سرعتهای بالا وجود دارد.

[sajadhoosein]

لیزر



لیزر مخفف عبارت light amplification by stimulated emission of radiation می باشد و به معنای تقویت نور توسط تشعشع تحریک شده است.
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
اولین لیزر جهان توسط تیودور مایمن اختراع گرذید و از یاقوت در ان استفاده شده بود در سال ۱۹۶۲ پرو فسورعلی جوان اولین لیزر گازی را به جهانیان معرفی نمود وبعدها نوع سوم و چهارم لیزرها که لیزرهای مایع ونیمه رسانا بودند اختراع شدند.در سال ۱۹۶۷ فرانسویان توسط اشعه لیزر ایستگاههای زمینی شان دو ماهواره خود را در فضا تعقیب کردند بدین ترتیب لیزر بسیار کار بردی به نظر امد.
نوری که توسط لیزر گسیل می گردد در یک سو وبسیار پر انرژی و درخشنده است که قدرت نفوذ بالایی نیز دارد بطوریکه در الماس فرو میرود . امروزه استفاده از لیزر در صنعت بعنوان جوش اورنده فلزات و بعنوان چا قوی جراحی بدون درد در پزشکی بسیار متداول است.
لیزرها سه قسمت اصلی دارند:
۱-پمپ انر ژی یا چشمه انرژی: که ممکن است این پمپ اپتیکی یا شیمیا یی و یاحتی یک لیزر دیگر باشد.
۲- ماد پایه وفعال که نام گذاری لیزر بواسطه ماده فعال صو رت می گیرد.
۳- مشدد کننده اپتیکی : شامل دو اینه بازتابنده کلی و جزیی می باشد.
طرز کار یک لیزر یاقوتی:
پمپ انرژی در این لیزر از نوع اپتیکی میباشد ویک لامپ مارپیچی تخلیه است(flash tube) که بدور کریستال یاقوت مدادی شکلی پیچیده شده(ruby) کریستال یاقوت نا خالص است و ماده فعال ان اکسید برم و ماده پایه ان اکسید الو مینم است.
بعد از فعال شدن این پمپ انرژی کریستال یا قوت نور باران می شودو بعصی از اتمها رادر اثرجذب القایی-stimulated absorption برانگیخته کرده وبه ترازهای بالاتر می برد.
پدیده جذب القایی: اتم برانگیخته = اتم+فوتون
با ادامه تشعشع پمپ تعداد اتمهای برانگیخته بیشتر از اتمهای با انرژی کم میشود به اصطلاح وارونی جمعیت رخ می دهد طبق قانون جذب و صدور انرژی پلانک اتمهای برانگیخته توان نگهداری انرژی زیادتر را نداشته وبه تراز با انرژی کم بر میگردند وانر ژی اصافی را به صورت فوتون ازاد می کنند که به این فرایند گسیل خودبخودی گفته می شودولی از انجایی که پمپ اپتیکی مرتب به اتمها فوتون می تاباند پدیده دیگریزودتر اتفاق می افتد که به ان گسیل القایی-stimulated emission گفته می شود همانطور که در شکل انیمیشین زیر می بینید وقتی یک فوتون به اتم برانگیخته بتابد ان را تحریک کرده وزودتر به حالت پایه خود بر می گرداند.
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
گسیل القایی: اتم+دو فوتون = اتم برانگیخته+ فوتون
این فوتونها دوباره بعضی از اتمها را بر انگیخته میکنند و واکنش زنجیر وار تکرار می شود.
بخشی از نور ها درون کریستال به حرکت در می ایند که توسط مشددهای اپتیکی درون کریستال برگرداننده می شوند واین نورها در همان راستای نور اولیه هستد بتدرج با افزایش شدت نور لحظه ای می رسد که نور لیزر از جفتگر خروجی با روشنایی زیاد بطور مستقیم خارج می شود.

[sajadhoosein]

بمب های الکترومغناطیسی



سلاح تازه ای که ساخت آن بسیار ساده و تأثیر آن کاملاً گسترده است ، نگرانی هایی را برای دانشمندان و دولتمردان بوجود آورده است . به نوشته هفته نامه علمی نیوساینتیست این سلاح مؤثر « بمب الکترو مغناطیسی » نام دارد که اساس و عصاره آنها چیزی نیست جز یک پرتو شدید و آنی از موجهای رادیویی یا مایکروویو که قادر است همه مدارهای الکتریکی را که در سر راهش قرار گیرد ، نابود سازد . در دورانی که بافت و ساخت تمامی جوامع تا حدود بسیار زیادی به دستاوردهای علمی از نوع الکترونیکی وابسته است و همه امور از تجهیزات بیمارستانها تا شبکه های مخابراتی و از رایانه های بانکها و مؤسسات بزرگ مالی یا نظامی تا دستگاههای نظارت و مراقبت ، نحوه کار ماشینها و ادوات صنعتی همگی متکی به ساختارهای الکترونیک هستند ، کاربرد بمبهای الکترو مغناطیس می تواند سبب فلج شدن روند زندگی در مناطق بزرگ مسکونی شود . به اعتقاد برخی کارشناسان به نظر می رسد کشورهای پیشرفته پیشاپیش چنین سلاحی را تکمیل کرده اند و حتی برخی بر این باورند که ناتو در جریان جنگ علیه صربستان از این قبیل بمبها برای تخریب دستگاههای رادار صربها بهره گرفته است . توجه به بمبهای الکترو مغناطیس حدود نیم قرن قبل مطرح شد . متخصصان در آن هنگام به این نکته توجه کردند که اگر بمبی هسته ای منفجر شود ، امواج الکترومغناطیسی که در اثر انفجار پدید می آید تمامی مدارهای الکترونیک را نابود می سازد . اما مسیله این بود که به چه ترتیب بتوان موج انفجار را ایجاد کرد بدون آنکه نیاز به انجام یک انفجار هسته ای باشد ؟
دانشمندان می دانستند که کلید حل این مسیله در ایجاد پالسهای ( تپ های ) الکتریکی که با عمر بسیار کوتاه و قدرت زیاد نهفته است . اگر اینگونه پالسها به درون یک آنتن فرستنده تغذیه شوند ، امواج الکترومغناطیس قدرتمندی در فرکانسهای ( بسامد ) مختلف از آنتن بیرون می آیند ، هر چه فرکانس موج بالاتر باشد ، امکان تأثیرگذاری آن بر مدارهای الکترونیک دستگاهها بیشتر خواهد شد . بزودی این نکته روشن شد که مناسب ترین امواج الکترومغناطیس برای ساخت بمبهای الکترومغناطیس امواج با فرکانس در حدود گیگا هرتز است . این نوع امواج قادرند به درون انواع دستگاههای الکترونیک نفوذ کنند و آنها را از کار بیندازند . برای تولید امواج با فرکانس گیگاهرتز نیاز به تولید پالسهای الکترونیکی بود که تنها ۱۰۰ پیکو ثانیه تدوام پیدا کنند . یک شیوه تولید این نوع پالسها استفاده از دستگاهی به نام « مولد ژنراتور مارکس » بود . این دستگاه عمدتاً متشکل است از مجموعه بزرگی از خازنها که یکی پس از دیگری تخلیه می شوند و نوعی جریان الکتریکی موجی شکل بوجود می آورند . با گذراندن این جریان از درون مجموعه ای از کلیدهای بسیار سریع می توان پالسهایی با دوره زمانی ۳۰۰ پیکوثانیه تولید کرد . با عبور دادن این پالسها از درون یک آنتن ، امواج الکترومغناطیسی بسیار قوی تولید می شود . مولدهای مارکس سنگین هستند اما می توانند پشت سرهم روشن شوند تا یک سلسله پالسهای قدرتمند را به صورت متوالی تولید کنند . این نوع مولدها هم اکنون در قلب یک برنامه تحقیقاتی قرار دارند که بوسیله نیروی هوایی آمریکا کانزاس در دست اجراست . هدف این برنامه جای دادن مولدهای مارکس روی هواپیماهای بدون خلبان یا در درون بمبها و موشکهاست تا از این طریق نوعی « میدان مین الکترومغناطیس » برای مقابله با دشمن ایجاد شود . اگر هواپیما یا موشک دشمن از درون این میدان مین الکترومغناطیس عبور کند ، بلافاصله نابود خواهد شد . اگر لازم باشد تنها یک انفجار عظیم به انجام رسد ، به دستگاهی نیاز است که بتواند یک پالس الکترونیکی بسیار قدرتمند را بوجود آورد ؛ این کار را می توان با استفاده از مواد منفجره متعارف نظیر « تی . ان . تی » انجام داد . دستگاهی که این عمل را به انجام می رساند ، « متراکم کننده شار » نام دارد . در این دستگاه از انفجار اولیه یک ماده منفجره متعارف برای فشرده کردن یک جریان الکتریکی و میدان الکترومغناطیسی تولید شده بوسیله آن استفاده می شود. زمانی که این جریان فشرده شد ، به درون یک آنتن فرستاده می شود و یک موج الکترومغناطیس بسیار قدرتمند از آنتن بیرون می آید . نیوساینتیست می افزاید : طرح تکمیل دستگاههای متراکم کننده شار از سوی نیروی هوایی آمریکا در ایالت نیو مکزیکو در دست تکمیل است . از جمله طرحهایی که برای کاربرد این دستگاه در نظر گرفته شده ، جای دادن آنها در بمبهایی است که از هواپیما به پایین پرتاب می شود و نصب آنها در موشکهای هوا به هواست . امتیاز بزرگ بمبهای الکترومغناطیس در دو نکته است : نخست آنکه این بمبها مستقیماً جان انسانها را به خطر نمی اندازد و تنها بر دستگاههای الکترونیک اثر می گذارد ؛ و نکته دوم آنکه ساخت آنها بسیار ساده است . بمبهای الکترومغناطیس در صورتی می توانند بالاترین خسارت را وارد آورند که فرکانس امواجشان با فرکانس دستگاههایی که به آنها وارد می شوند یکسان باشد . بنابراین برای ایجاد مصونیت در دستگاههای الکترونیکی که در مراکز حساس کار می کنند ، می توان طراحی مدارها را به گونه ای انجام داد که اولاً میان بخشهای مختلف ، سپرهای محافظتی موجود باشد و ثانیاً در ورودی این قبیل دستگاهها باید صافیها و سنجنده هایی را قرار داد که بتواند علامتهای مورد نیاز و امواج حاصل از انفجار را تشخیص دهند و مانع ورود این قبیل امواج شوند.

[sajadhoosein]

ماهواره های مصنوعی



ماهواره ی مصنوعی شی ایست که توسط انسان ساخته شده و به طور مداوم در حال حرکت در مداری حول زمین یا اجرام دیگری در فضا می باشد. بیشتر ماهواره های ساخته شده تاکنون حول کره زمین در حرکتند و در مواردی چون مطالعه کائنات، ایستگاه های هوا شناسی، انتقال تماس های تلفنی از فراز اقیانوس ها، ردیابی و تعیین مسیر کشتی ها و هواپیماها و همینطور امور نظامی به کار می روند. ([ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ])
ماهواره هایی نیز وجود دارند که دور ماه، خورشید، اجزام نزدیک به زمین و سیاراتی نظیر زهره، مریخ و مشتری در حال گردش می باشند. این ماهواره ها اغلب اطلاعات مربوط به جرم آسمانی که حول آن در گردشند را جمع آوری می کنند.
به جز ماهواره های مصنوعی مذکور اشیای در حال گردش دیگری نیز در فضا وجود دارند از جمله فضا پیما ها، کپسول های فضایی و ایستگاه های فضایی که به آنها نیز ماهواره می گوییم. البته اجرام دیگری نیز در فضا وجود دارند به نام زباله های فضایی شامل بالابرنده های مستهلک راکت ها، تانک های خالی سوخت و … که به زمین سقوط نکرده اند و در فضا در حرکتند. در این مقاله به این اجرام نمی پردازیم.
اتحادیه جماهیر شوروی پرتاب کننده اولین ماهواره مصنوعی، اسپاتنیک ۱، در سال ۱۹۵۷ بود. از آن زمان ایالات متحده و حدود ۴۰ کشور دیگر سازنده و پرتاب کننده ماهواره به فضا بوده اند.
امروزه قریب به ۳۰۰۰ ماهواره فعال و ۶۰۰۰ زباله فضایی در حال گردش به دور ([ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]) زمینند.
انواع مدارها
مدارهای ماهواره ها اشکال گوناگونی دارند. برخی دایره شکل و برخی به شکل بیضی می باشند. مدارها از لحاظ ارتفاع (فاصله از جرمی که ماهواره حول آن در گردش است) نیز با یکدیگر تفاوت دارند. برای مثال بعضی از ماهواره در مداری دایره شکل حول زمین خارج از اتمسفر در ارتفاع ۲۵۰ کیلومتر(۱۵۵ مایل) در حرکتند و برخی در مداری حرکت می کنند که بیش از ۳۲۲۰۰ کیلومتر (۲۰۰۰۰ مایل) از زمین فاصله دارد. ارتفاع بیشتر مدار برابر است با دوره گردش ( مدت زمانیکه ماهواره یک دور کامل در مدار خود حرکت می کند) طولانی تر.
یک ماهواره زمانی در مدار خود باقی می ماند که بین شتاب ماهواره ( سرعتی که ماهواره می تواند در طی یک مسیر مستقیم داشته باشد ) و نیروی گرانش ناشی از جرم آسمانی که ماهواره تحت تاثیر آن می باشد و دور آن در گردش است تعادل وجود داشته باشد. چنانچه شتاب ماهواره ای بیشتر از گرانش زمین باشد ماهواره در یک مسیر مستقیم از زمین دور می شود و چنانچه این شتاب کمتر باشد ماهواره به سمت زمین برخواهد گشت.
برای درک بهتر تعادل بین گرانش و شتاب، جسم کوچکی را در نظر بگیرید که به انتهای یک رشته طناب متصل و در حال چرخش است. اگر طناب پاره شود جسم متصل به آن در یک مسیر صاف به زمین می افتد. طناب در واقع کار گرانش را انجام می دهد تا شی بتواند به چرخش خود ادامه دهد. ضمنا وزن شی و طناب میتوانند نشانگر رابطه بین ارتفاع ماهواره و دوره گردش آن باشد. طناب بلند مانند ارتفاع بلند است. هر چه طناب بلندتر باشد زمان بیشتری نیاز است تا شی متصل به آن یک دور کامل بچرخد. طناب کوتاه مانند ارتفاع کوتاه است و در زمان کمتری شی مذکور یک دور کامل در مدار خود گردش خواهد کرد.
انواع گوناگونی از مدارها وجود دارند اما اغلب ماهواره هایی که حول زمین در گردشند در یکی از این چهار گونه مدار حرکت میکنند. (۱) ارتفاع بلند، ﮋئوسینکرنوس. (۲) ارتفاع متوسط. (۳) سان سینکرنوس، قطبی. (۴) ارتفاع کوتاه . شکل اغلب این گونه مدارها دایره ایست.
مدارهای ارتفاع بلند، ﮋئوسینکرنوس بر فراز استوا و در ارتفاع ۳۵۹۰۰ کیلومتر(۲۲۳۰۰ مایل) قرار دارند. ماهواره های اینگونه مدارها حول محور عمودی زمین با سرعت و جهت برابر حرکت زمین حرکت می کنند. بنابراین هنگام رصد آنها از روی زمین همواره در نقطه ای ثابت به نظر می رسند. برای پرتاب و ارسال این ماهواره ها انرﮋی بسیار فراوانی لازم است.
ارتفاع یک مدار متوسط حدود ۲۰۰۰۰ کیلومتر (۱۲۴۰۰ مایل) و دوره گردش ماهواره های آن ۱۲ ساعت است . مدار خارج از اتمسفر زمین و کاملا پایدار است. امواج رادیویی که از ماهواره های موجود در این مدارها ارسال می گردد در مناطق بسیارزیادی از زمین قابل دریافت است. پایداری و وسعت مناطق تحت پوشش این گونه مدارها آنها را برای ماهواره های ردیاب مناسب می نماید.
مدارهای سان سینکرنوس، قطبی، ارتفاع نسبتا کوتاهی دارند. آنها تقریبا از فراز هر دو قطب زمین عبور می کنند.مکان این مدارها متناسب با حرکت زمین به دور خورشید در حرکت است به گونه ایکه ماهواره ی این مدار خمواره در یک ساعت محلی ثابت از استوا عبور می کند. از آنجاییکه این ماهواره ها از همه عرض های جغرافی زمین می گذرند قادرند که اطلاعات را از تمامی سطح زمین دریافت نمایند. در اینجا می توان ماهواره TERRA را به عنوان مثال نام برد. وظیفه این ماهواره مطالعه اثرات چرخه ها ی طبیعی و فعالیت های انسان بر روی آب و هوای کره زمین است. ارتفاع مدار این ماهواره ۷۰۵ کیلومتر (۴۳۸ مایل) و دوره گردش آن ۹۹ دقیقه است. زمانیکه این ماهواره از استوا عبور می کند ساعت محلی همیشه ۱۰:۳۰ صبح و یا ۱۰:۳۰ شب است.
یک مدار ارتفاع کوتاه درست بر فراز جو زمین قرار دارد جاییکه تقریبا هوایی برای ایجاد تماس و اصطکاک وجود ندارد. برای ارسال ماهواره به این نوع مدارها انرﮋی کمتری نسبت به سه نوع مدار مذکور دیگر لازم است. ماهواره ها ی مطالعاتی که مسئول دریافت اطلاعات از اعماق فضا می باشند غالبا در این مدارها در حرکتند. برای مثال تلسکوپ هابل که در ارتفاع ۶۱۰ کیلومتر(۳۸۰ مایل) با دوره گردش ۹۷ دقیقه در حرکت است.
انواع ماهواره ها
ماهواره های مصنوعی بر اساس ماموریت هایشان طبقه بندی می شوند. شش نوع اصلی ماهواره وجود دارند. (۱) تحقیقات علمی، (۲) هواشناسی، (۳) ارتباطی، (۴) ردیاب، (۵) مشاهده زمین، (۶) تاسیسات نظامی.
ماهواره های تحقیقات علمی اطلاعات را به منظور بررسی های کارشناسی جمع آوری می کنند. این ماهواره ها اغلب به منظور انجام یکی از سه ماموریت زیر طراحی و ساخته می شوند. (۱) جمع آوری اطلاعات مربوط به ساختار، ترکیب و تاثیرات فضای اطراف کره زمین. (۲) ثبت تغییرات در سطح و جو کره زمین. این ماهواره ها اغلب در مدارهای قطبی در حرکتند. (۳) مشاهده سیارات، ستاره ها و اجرام آسمانی در فواصل بسیار دور. بیشتر این ماهواره ها در ارتفاع کوتاه در حرکتند. ماهواره های مخصوص تحقیقات علمی حول سیارات دیگر، ماه و خورشید نیز حضور دارند.
ماهواره های هواشناسی به دانشمندان برای مطالعه بر روی نقشه های هواشناسی و پیش بینی وضعیت آب و هوا کمک می کنند. این ماهواره ها قادر به مشاهده وضعیت اتمسفر مناطق گسترده ای از زمین می باشند.
بعضی از ماهواره های هواشناسی در مدارهای سان سینکرنوس، قطبی، در حرکتند که توانایی مشاهده بسیار دقیق تغییرات در کل سطح کره زمین را دارند. آنها می توانند مشخصات ابرها، دما، فشار هوا، بارندگی و ترکیبات شیمیایی اتمسفر را اندازه گیری نمایند. از آنجا که این ماهواره ها همواره هر نقطه از زمین را در یک ساعت مشخص محلی مشاهده می کنند دانشمندان با اطلاعات به دست آمده قادر به مقایسه دقیق تر آب و هوای مناطق مختلفند. ضمنا شبکه جهانی ماهواره های هواشناسی که در این مدارها در حرکتند می توانند نقش یک سیستم جستجو و نجا ت را بر عهده گیرند. آنها تجهیزات مربوط به شناسایی سیگنال های اعلام خطر در همه هواپیما ها و کشتی های خصوصی و غیر خصوصی را دارا هستند.
بقیه ماهواره های هواشناسی در ارتفاع های بلند تر در مدارهای ژئوسینکرنوس قرار دارند. از این مدارها، آنها می توانند تقریبا نصف کره زمین و تغییرات آب و هوایی آن را در هر زمان مشاهده کنند. تصاویر این ماهواره ها مسیر حرکت ابرها و تغییرات آنها را نشان می دهد. آنها همینطور تصاویر مادون قرمز نیز تهیه می کنند که گرمای زمین و ابرها را نشان می دهد. ([ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ])
ماهواره های ارتباطی در واقع ایستگاه های تقویت کننده سیگنال ها هستند، از نقطه ای امواج را دریافت و به نقطه ای دیگر ارسال می کنند. یک ماهواره ارتباطی می تواند در آن واحد هزاران تماس تلفنی و جندین برنامه شبکه تلوزیونی را تحت پوشش قرار دهد. این ماهواره ها اغلب در ارتفاع های بلند، مدار ﮋئوسینکرنوس و بر فراز یک ایستگاه در زمین قرار داده می شوند.
یک ایستگاه در زمین مجهز به آنتنی بسیار بزرگ برای دریافت و ارسال سیگنال ها می باشد. گاهی چندین ماهواره که دریک شبکه و درمدارهای کوتاهترقرار گرفته اند، امواج را دریافت و با انتقال دادن سیگنال ها به یکدیگر آنها را به کاربران روی زمین در اقصی نقاط آن می رسانند. سازمانهای تجاری مانند تلوزیون ها و شرکت های مخابراتی در کشورهای مختلف از کاربران دائمی این نوع ماهواره ها هستند.
به کمک ماهواره های ردیاب، کلیه هواپیماها، کشتی ها و خودروها بر روی زمین قادربه مکان یابی با دقت بسیار زیاد خواهند بود. علاوه بر خودروها و وسایل نقلیه اشخاص عادی نیز میتوانند از شبکه ماهواره های ردیاب بهره مند شوند.در واقع سیگنال های این شبکه ها در هر نقطه ای از زمین قابل دریافتند.
دستگاه های دریافت کننده، سیگنال ها را حداقل از سه ماهواره فرستنده دریافت و پس از محاسبه کلیه سیگنال ها، مکان دقیق را نشان می دهند.
ماهواره های مخصوص مشاهده زمین به منظور تهیه نقشه و بررسی کلیه منابع سیاره زمین و تغییرات ماهیتی چرخه های حیاتی در آن، طراحی و ساخته می شوند. آنها در مدارهای سان سینکرنوس قطبی در حرکتند. این ماهواره ها دائما در شرایط تحت تابش نور خورشید مشغول عکس برداری از زمین با نور مرئی و پرتوهای نا مرئی هستند.
رایانه ها در زمین اطلاعات به دست آمده را بررسی و مطالعه می کنند. دانشمندان به کمک این ماهواره معادن و مراکز منابع در زمین را مکان یابی وظرفیت آنها را مشخص می کنند.همینطور می توانند به مطالعه بر روی منابع آبهای آزاد و یا مراکز ایجاد آلودگی و تاثیرات آنها و یا آسیب های جنگل ها و مراتع بپردازند.
ماهواره های تاسیسات نظامی مشتمل از ماهواره های هواشناسی، ارتباطی، ردیاب و مشاهده زمین می باشند که برای مقاصد نظامی به کار می روند.برخی از این ماهواره ها که به ماهواره های جاسوسی نیز شهرت دارند قادر به تشخیص دقیق پرتاب موشکها، حرکت کشتی ها در مسیر های دریایی و جابجایی تجهیزات نظامی در روی زمین می باشند.
زندگی و مرگ ماهواره ها
ساخت یک ماهواره
هر ماهواره حامل تجهیزاتیست که برای انجام ماموریت خود به آن ها نیاز دارد. برای مثال ماهواره ای که مامور مطالعه کائنات است مجهز به تلسکوپ و ماهواره مامور پیش بینی وضع هوا مجهز به دوربین مخصوص برای ثبت حرکات ابرها است.
علاوه بر تجهیزات تخصصی، همه ماهواره ها دارای سیستمهای اصلی برای کنترل تجهیزات خود و عملکرد ماهواره می باشند. از جمله سیستم تامین انرﮋی، مخازن، سیستم تقسیم برق و … . در هر یک از این بخشها ممکن است از سلول های خورشیدی برای جذب انرﮋی مورد نیاز استفاده شود. بخش داده ها و اطلاعات نیز مجهز به رایانه هایی به منظور جمع آوری و پردازش اطلاعات به دست آمده از طریق تجهیزات و اجرای فرامین ارسال شده از زمین می باشد.
هریک از تجهیزات جانبی و بخشهای اصلی یک ماهواره به طور جداگانه طراحی، ساخته و آزمایش می شوند. متخصصان بخشهای مختلف را کنارهم گذاشته و متصل می کنند تا زمانیکه ماهواره کامل شود و سپس ماهواره در شرایطی نظیر شرایطی که هنگام ارسال از سطح زمین و هنگام استقرار در مدار خود خواهد داشت آزمایش می شود. اگر ماهواره همه آزمایش ها را به خوبی گذراند آماده پرتاب می شود.
پرتاب ماهواره
برخی ماهواره ها توسط شاتل ها در فضا حمل می شوند ولی اغلب ماهواره ها توسط راکت هایی به فضا فرستاده می شوند که پس از اتمام سوختشان به درون اقیانوسها می افنتد.بیشتر ماهواره ها در ابتدا با حداقل تنظیمات در مسیر مدار خود قرار داده می شوند. تنظیمات کامل را راکت هایی انجام می دهند که داخل ماهواره کار گذاشته می شوند. زمانیکه ماهواره در یک مسیر پایدار در مدار خودقرار گرفت می تواند مدت های درازی در همان مدار بدون نیاز به تنظیمات مجدد باقی بماند.
انجام ماموریت
کنترل بیشتر ماهواره ها در مرکزی بر روی زمین است. رایانه ها و افراد متخصص در مرکز کنترل وضعیت ماهواره را تحت نظر دارند. آنها دستورالعمل ها را به ماهواره ارسال می کنند و اطلاعات جمع آوری شده توسط ماهواره را دریافت می نمایند. مرکز کنترل از طریق امواج رادیویی با ماهواره در ارتباط است. ایستگاه ها یی بر روی زمین این امواج را از ماهواره دریافت و یا به آن ارسال می کنند.
ماهواره ها معمولا به طور دائم از مرکز کنترل دستورالعمل دریافت نمی کنند. آنها در واقع مثل روباتهای چرخان هستند.روباتی که سلول های خورشیدی خود را برای دریافت انرﮋی کافی تنظیم و کنترل می کند و آنتن های خود را برای دریافت دستورات خاص از زمین آماده نگه می دارد. تجهیزات ماهواره به صورت مستقل و اتوماتیک وظایف خود را انجام می دهند و اطلاعات را جمع آوری می کنند.
ماهواره ها ی موجود در ارتفاع عای بلند مدار ﮋئوسینکرنوس در ارتباط همیشگی و دائم با زمین می باشند. ایستگاه ها ی زمین می تواند دوازده بار در روز با ماهواره های موجود در ارتفاع کوتاه ارتباط برقرار نمایند. در طول هر تماس ماهواره اطلاعات خود را ارسال و دستورالعمل ها را زا ایستگاه دریافت می کند. تبادل اطلاعات تا زمانیکه ماهواره از فراز ایستگاه عبور می کند می تواند ادامه داشته باشد که معمولا زمانی حدود ۱۰ دقیقه است.
چنانچه قسمتی از ماهواره دچار نقص فنی شود اما ماهواره قادر به ادامه ماموریت های خود باشد، معمولا همچنان به کار خود ادامه می دهد. در چنین شرایطی مرکز کنترل روی زمین بخش آسیب دیده را تعمیر و یا مجددا برنامه نویسی می کند. در موارد نادری نیزعملیات تعمیرماهواره را شاتل ها در فضا انجام می دهند. و اما چنانچه آسیب های وارد آمده به ماهواره به اندازه ای باشد که ماهواره دیگر قادر به انجام ماموریت های خود نباشد مرکز کنترل فرمان توقف ماهواره را صادر می کند.
سقوط از مدار
یک ماهواره در مدار خود باقی می ماند تا زمانیکه شتاب آن کم شود و در چنین حالتی نیروی گرانش ماهواره را به سمت پایین و به سمت اتمسفر می کشاند. سرعت ماهواره هنگام برخورد با مولکول های خارجی ترین لایه اتمسفر کم می شود. هنگامی که نیروی گرانش ماهواره را به سمت لایه های داخلی اتمسفر می کشاند هوایی که در جلوی ماهواره قرار می گیرد سریعا به قدری فشرده و داغ می شود که در این هنگام بخشی و یا تمامی ماهواره می سوزد. ([ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ])
تاریخچه
در سال ۱۹۵۵ شوروی تحقیقات خود را برای پرتاب ماهواره مصنوعی به فضا آغاز کرد. در تاریخ چهارم اکتبر ۱۹۵۷ این اتحادیه ماهواره اسپاتنیک ۱ را به عنوان اولین ماهواره مصنوعی به فضا ارسال نمود. این ماهواره در هر ۹۶ دقیقه یک دور کامل به دور زمین می چرخید و اطلاعات به دست آورده خود را به شکل سیگنال های رادیویی قابل دریافت به زمین ارسال می کرد. در تاریخ ۳ نوامبر ۱۹۵۷ اتحادیه جماهیر شوروی دومین ماهواره مصنوعی یعنی اسپاتنیک ۲ را به فضا فرستاد. این ماهواره حامل اولین حیوانی بود که به فضا سفر کرد. سگی به نام لایکا. پس از آن ایالات متحده ماهواره کاوشگر۱ را در تاریخ ۳۱ ﮋانویه ۱۹۵۸ و ونگارد ۱ را در تاریخ ۱۷ مارس همان سال به فضا فرستاد.
نخستین ماهواره ارتباطی اکو۱ در ماه اگست سال ۱۹۶۰ از ایالات متحده به فضا فرستاده شد. این ماهواره امواج رادیویی به زمین می فرستاد. در آپریل ۱۹۶۰ نیز اولین ماهواره هواشناسی تیروس ۱ که تصاویر ابرها را به زمین ارسال می کرد فرستاده شد.
نیروی دریایی آمریکا سازنده اولین ماهواره ردیاب، ترانزیت ۱ب درآپریل سال ۱۹۶۰ بود. به این ترتیب تا سال ۱۹۶۵ در هر سال بیش از ۱۰۰ ماهواره به مدارهایی در فضا فرستاده شدند.
از سال ۱۹۷۰ دانشمندان به کمک رایانه و نانو تکنولوﮋی موفق به اختراع سازه ها تجهیزات پیشرفته تری برای ماهواره شده اند. به علاوه کشور های دیگر همینطور سازمانهای تجاری مبادرت به خریداری و ارسال ماهواره نموده اند. در سالهای اخیر بیشتر از ۴۰ کشور ماهواره در اختیار دارند و نزدیک به ۳۰۰۰ ماهواره در مدارها به انجام ماموریت های خود می پردازند.

[sajadhoosein]

سفر در زمان



سفر در زمان چطور انجام میشود؟
یکی از جالبترین افکار بشر، ایده جابجایی در بعد زمان است.[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
البته اگر از یک بعد دیگر به قضیه نگاه کنیم همه ما مسافر زمان هستیم. همین الان که شما این را میخوانید، زمان در حول و حوش و به پیش میرود و آینده به حال و حال به گذشته تبدیل میشود. نشانه اش هم رشد موجودات است. ما بزرگ میشویم و میمیریم. پس زمان در جریان است.
آلبرت اینشتین با ارایه نظریه نسبیت خاص نشان داد که این کار از نظر تیوری شدنی است. بر طبق این نظریه اگه شییی به سرعت نور نزدیک شود گذشت زمان برایش آهسته تر صورت میگیرد. بنابراین اگر بشود با سرعت بیش از سرعت نور حرکت کرد، زمان به عقب برگردد. مانع اصلی این است که اگر جسمی به سرعت نور نزدیک بشود جرم نسبی ان به بینهایت میل میکند لذا نمیشود شتابی بیش از سرعت نور پیدا کرد. اما شاید یه روز این مشکل هم حل شود. بر خلاف نویسنده ها و خیالپردازها که فکر میکنند سفر در زمان باید با یک ماشین انجام شور، دانشمندان بر این عقیده هستند که اینکار به کمک یک پدیده طبیعی صورت میگیرد. در این خصوص سه پدیده مد نظر است: سیاهچاله های دوار، کرم چاله ها و ریسمانهای کیهانی.
سیاهچاله ها: اگر یه ستاره چند برابر خورشید باشد و همه سوختش را بسوزاند، از انجا که یک نیروی جاذبه قوی دارد لذا جرم خودش در خودش فشرده میشود و یک حفره سیاه رنگ مثل یه قیف درست میکند که نیروی جاذبه فوق العاده زیادی دارد طوری که حتی نور هم نمیتواند از ان فرار کند.
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
اما این حفره ها بر دو نوع هستد. یه نوعشان نمی چرخند لذا انتهای قیف یک نقطه است. در انجا هر جسمی که به حفره مکش شده باشه نابود میشود. اما یه نوع دیگر سیاهچاله نوعی است که در حال دوران است و برا همین ته قیف یه قاعده داره که به شکل حلقه اس. مثل یک قیف واقعی است که تهش باز است. همین نوع سیاهچاله است که میتواند سکوی پرتاب به آینده یا گذشته باشد. انتهای قیف به یک قیف دیگر به اسم سفیدچاله میرسد که درست عکس ان عمل میکند. یعنی هر جسمی را به شدت به بیرون پرتاب میکند. از همین جاست که میتوانیم پا به زمانها و جهان های دیگر بگذاریم.
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
کرم چاله : یک سکوی دیگر گذر از زمان است که میتواند در عرض چند ساعت ما را چندین سال نوری جابجا کند. فرض کنید دو نفر دو طرف یک ملافه رو گرفته اند و میکشند. اگر یک توپ تنیس بر روی ملافه قرار دهیم یک انحنا در سطح ملافه به سمت توپ ایجاد میشود.
اگر یک تیله به روی این ملافه قرار دهیم به سمت چاله ای که ان توپ ایجاد کرده است میرود. این نظر اینشتین است که کرات آسمانی در فضا و زمان انحنا ایجاد میکنند؛ درست مثل همان توپ روی ملافه. حالا اگه فرض کنیم فضا به صورت یک لایه دوبعدی روی یه محور تا شده باشد و بین نیمه بالا و پایین ان خالی باشد و دو جرم هم اندازه در قسمت بالا و پایین مقابل هم قرار گیرد، آن وقت حفره ای که هر دو ایجاد میکنند میتواند به همدیگر رسیده و ایجاد یک تونل کند. مثل این که یک میانبر در زمان و مکان ایجاد شده باشد. به این تونل میگویند کرم چاله.
این امید است که یک کهکشانی که ظاهرا میلیونها سال نوری دور از ماست، از راه یک همچین تونلی بیش از چند هزار کیلومتر دور از ما نباشی. در اصل میشود گفت کرم چاله تونل ارتباطی بین یک سیاهچاله و یه سفیدچاله است و میتواند بین جهان های موازی ارتباط برقرار کند و در نتیجه به همان ترتیب میتواند ما را در زمان جابجا کند. آخرین راه سفر در زمان ریسمانهای کیهانی است. طبق این نظریه یک سری رشته هایی به ضخامت یه اتم در فضا وجود دارند که کل جهان را پوشش میدهند و تحت فشار خیلی زیادی هستند. اینها هم یه نیروی جاذبه خیلی قوی دارند که هر جسمی را سرعت میدهند و چون مرزهای فضا زمان را مغشوش میکند لذا میشود از انها برای گذر از زمان استفاده کرد.

[sajadhoosein]

حرکت دورانی



یکی از حرکتهای مهم ، حرکت دورانی است. نمونه‌های بسیاری از این نوع حرکت را هر روز مشاهده می‌‌کنیم. چرخش زمین به دور محور خود نمونه‌ای از حرکت دورانی است. باید توجه داشته باشیم که حرکت بر روی مسیر دایره‌ای ، با دوران یک جسم به دور یک محور تفاوت دارد. هر حرکت دورانی با محور دوران و زاویه دوران مشخص می‌‌شود. زاویه دوران در سرعت زاویه‌ای جسم لحاظ می‌‌شود.
سینماتیک دوران
جسم صلبی را در نظر بگیرید که حول محوری که بر سطح این جسم عمود است، دوران می‌‌کند. برای سادگی فرض می‌‌کنیم که محور دوران ثابت می‌‌باشد. اگر محل ذره‌ای بر روی جسم در چارچوب مرجع ما معلوم باشد، می‌‌توانیم وضعیت تمامی ‌جسم در حال دوران را در این چارچوب مرجع مشخص کنیم. لذا برای سینماتیک این مسیله ، کافی است که فقط حرکت یک ذره بر روی یک دایره را در نظر بگیریم. اندازه دوران در هر لحظه به وسیله زاویه θ ، زاویه‌ای که موضع زاویه‌ای ذره نسبت به موضع اولیه می‌‌سازد، تعیین می‌‌شود. لذا اگر جهت دوران پاد ساعتگرد را مثبت اختیار کنیم، در نتیجه θ هنگام دوران پاد ساعتگرد افزایش و هنگام دوران ساعتگرد کاهش پیدا می‌‌کند.
سرعت زاویه‌ای ω
آهنگ تغییرات جابه‌جایی زاویه‌ای ذره (θ) نسبت به زمان به عنوان سرعت زاویه‌ای متوسط تعریف می‌‌شود. در واقع اگر تغییرات زاویه‌ای را با θ∆ و مدت زمان این تغییر را با t∆ نشان دهیم، در این صورت سرعت زاویه‌ای با نسبت θ/∆t∆ برابر است. حال اگر چنانکه از این عبارت هنگامی ‌که t∆ به سمت صفر میل می‌‌کند، حد بگیریم کمیت حاصل سرعت زاویه‌ای لحظه‌ای خواهد بود. با توجه به تعریف مشتق در واقع می‌‌توان گفت که سرعت زاویه‌ای با مشتق زمانی جابجایی زاویه‌ای θ برابر است. یکای سرعت زاویه‌ای عکس یکای زمان است و معمولا یکاهای آن را رادیان بر ثانیه یا دور بر ثانیه انتخاب می‌‌کنند.
شتاب زاویه‌ای α
اگر سرعت زاویه‌ای تغییر بکند، این تغییر سبب ایجاد شتاب می‌‌گردد. این شتاب ، شتاب زاویه‌ای نام دارد. اگر و ω_۲ به ترتیب سرعتهای زاویه‌ای لحظه‌ای در زمانهای t_۱ و t_۲ باشند، در این صورت شتاب زاویه‌ای متوسط که با \bar α نشان می‌‌دهیم، به صورت زیر خواهد بود:
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
حال اگر از این عبارت هنگامی که t∆ به سمت صفر میل می‌‌کند، حد بگیریم، در این صورت کمیت حاصل را شتاب زاویه‌ای لحظه‌ای می‌گویند. چون سرعت زاویه‌ای (ω) برای تمام ذرات جسم صلب یکسان است، لذا شتاب زاویه‌ای (α) نیز برای تمام ذرات یکسان خواهد بود. یکای شتاب زاویه‌ای عکس مجذور زمان است و یکاهای آن را معمولا رادیان بر مجذور ثانیه یا دور بر مجذور ثانیه تعریف می‌‌کنند.
مقایسه حرکت دورانی حول محور ثابت و حرکت انتقالی
دوران ذره (یا جسم صلب) حول یک محور ثابت با حرکت انتقالی ذره (یا جسم صلب) در یک امتداد ثابت هم‌خوانی صوری دارد. متغیرهای سینماتیک در حالت اول θ (جابجایی زاویه‌ای) ، ω (سرعت زاویه‌ای) و α (شتاب زاویه‌ای) هستند، اما در حالت دوم x (جابه‌جایی خطی) ، v شتاب خطی) هستند. این کمیتها دو به دو متناظرند. البته اینها از لحاظ یکا با هم اختلاف دارند. هرگاه در حرکت انتقالی محدودیت مربوط به حرکت در امتداد خط راست را حذف کنیم و حالت کلی حرکت سه بعدی را بر روی مسیر منحنی در نظر بگیریم، متغیرهای خطی a ، v ، x به صورت مولفه‌های اسکالر بردارهای سینماتیکی ظاهر می‌‌شوند، اما در صورت حذف محدودیت دوران حول محور ثابت ، متغیرهای سینماتیک دوران به این سادگی به بردار تبدیل نمی‌‌شوند.
با استفاده از تناظری که اشاره شد، به راحتی می‌‌توان معادلات حرکت را در حرکت دورانی حول یک محور ثابت بدست آورد. فقط کافی است متغیرهای سینماتیکی حرکت انتقالی در امتداد ثابت را با متغییرهای سینماتیکی حرکت دورانی جایگزین کنیم.
نمایش برداری کمیتهای دورانی
جابجایی ، سرعت و شتاب خطی کمیتهای برداری هستند. کمیتهای زاویه‌ای متناظر آنها نیز می‌‌توانند بردار باشند، چون علاوه بر بزرگی باید جهتی نیز برای آنها در نظر گرفت. به عنوان مثال ، اگر محور دوران ثابت نباشد، در این صورت نمی‌‌توان گفت که کمیتهای α ، ω ، θ باز هم حالت اسکالر دارند، اما نمی‌‌توانیم این کمیتها را بردار تصور کنیم. به عنوان مثال ، جابجایی زاویه‌ای θ نمی‌‌تواند بردار باشد، چون به صورت برداری با هم جمع نمی‌‌شوند. از ریاضیات می‌‌دانیم که حاصل جمع دو بردار خاصیت جابجایی دارد، یعنی وقتی که دو بردار A و B را باهم جمع می‌‌کنیم، فرقی ندارد که A + B بنویسیم یا B + A. در صورتی که در مورد θ که زاویه دوران است، چنین نیست، اما اگر جابجایی زاویه‌ای بینهایت کوچک باشد، می‌‌توان آن را برداری در نظر گرفت.
رابطه سینماتیک خطی و زاویه‌ای
هرگاه جسم صلبی حول یک محور ثابت بچرخد، هر ذره از آن بر روی یک مسیر دایره‌ای حرکت می‌‌کند. لذا می‌‌توانیم حرکت این ذره را با متغیرهای خطی یا متغیرهای زاویه‌ای توصیف کنیم. با استفاده از رابطه میان متغیرهای خطی و زاویه‌ای می‌‌توانیم از توصیف یکی توصیف دیگری را نتیجه بگیریم و اگر سرعت خطی را با v و سرعت زاویه‌ای را با ω و فاصله نقطه مورد نظر از جسم صلب از محور دوران را با r نشان دهیم. در این صورت v = ω r خواهد بود. در حرکت دایره‌ای دو نوع شتاب می‌‌تواند وجود داشته باشد. یکی شتاب مماسی است که از تغییر سرعت خطی v حاصل می‌‌شود و دیگری شتاب زاویه‌ای است که از تغییرات سرعت زاویه‌ای ω بوجود می‌‌آید.
گشتاور نیرو
در حرکت انتقالی نیرو را به شتاب خطی جسم وابسته می‌‌کنیم. در حرکت دورانی کمیتی که به شتاب زاویه‌ای جسم وابسته است، گشتاور نیرو می‌‌باشد. ابتدا گشتاور نیرو را برای حالت خاص یک ذره منفرد که از یک چارچوب مرجع لخت مشاهده می‌‌شود، تعریف می‌‌کنیم. سپس آن را به دستگاههای ذرات تعمیم می‌‌دهیم. در مورد یک ذره منفرد که به فاصله r از مبدا مختصات قرار دارد و تحت تاثیر نیروی F حول محوری که از مبدا مختصات گذشته و بر صفحه شامل ذره و نیرو عمود است، دوران می‌کند، گشتاور نیرو با حاصل‌ضرب برداری r در F برابر است.
در حرکت دورانی گشتاور نیرو با شتاب زاویه‌ای ارتباط نزدیکی دارد، یعنی همان گونه که در حرکت انتقالی نیرو با حاصل‌ضرب جرم و شتاب خطی برابر است، گشتاور نیرو نیز با حاصل‌ضرب شتاب زاویه‌ای در ممان اینرسی (یعنی گشتاور لختی یا لختی دورانی) برابر است، یعنی اگر گشتاور نیرو را با T و ممان اینرسی را با I نشان دهیم، خواهیم داشت I = T .
حرکت دورانی حول محوری که حرکت انتقالی دارد
دوران حول یک محور ثابت حالت خاصی از حرکت دورانی است، اما اگر محور دوران ثابت نباشد، در این صورت شرایط فرق می‌‌کند. به عنوان مثال ، استوانه‌ای که بر روی یک سطح افقی می‌‌غلتد، نمونه‌ای از این نوع حرکت است. حرکت غلتان این جسم را می‌‌توان ترکیبی از حرکتهای انتقالی و دورانی در نظر گرفت. در مورد استوانه در هر لحظه نقطه تماس استوانه و سطح در حال حرکت است، چون جسم نمی‌‌لغزد. بنابراین در این حالت می‌‌توان حرکت را ترکیب حرکت انتقالی مرکز جرم و حرکت دورانی حول محوری که از مرکز جرم می‌‌گذرد، دانست که هم ارز است با یک حرکت دورانی محض با همان سرعت زاویه‌ای حول محوری که از نقطه تماس جسم غلتان می‌‌گذرد.
دوران جسم صلب حول محور دلخواه
در کلی‌ترین حالت دوران جسم صلب حول محوری که ثابت نبوده و حرکت دورانی دارد، مورد بحث قرار می‌‌گیرد. در این حالت برای بررسی حرکت جسم صلب به صورت زیر عمل می‌‌کنیم:
دو سیستم مختصات که یکی در خارج از جسم ثابت بوده و دیگری در روی جسم صلب قرار داشته و به همراه آن می‌‌چرخد، در نظر می‌‌گیریم. سیستم مختصات متصل به جسم را با پریم مشخص می‌‌کنیم. در این صورت سه محور چارچوب ثابت و چارچوب متصل به جسم با هم زاویه می‌‌سازد که این زوایا را زوایای اویلر می‌‌گویند. به بیان دیگر ، می‌‌توان گفت که با سه دوران پی‌درپی به اندازه این زاویه‌ها دو چارچوب پریم‌دار و بدون پریم بر هم منطبق می‌‌شوند.
بنابراین چارچوب برای نشان دادن جهت گیری جسم صلب در فضا نسبت به چارچوب ساکن در نظر گرفته می‌‌شود، اما در مورد جسم صلب می‌‌توان سه محور عمود بر هم چنان انتخاب کرد که حاصلضرب ممانهای اینرسی صفر شوند. لازم به توضیح است ممان اینرسی جسم صلب ، در حالت کلی ، به صورت یک ماتریس خواهد بود که اعضای قطر اصلی ، ممان اینرسی اصلی و سایر عناصر را حاصل‌ضرب ممانهای اینرسی می‌‌گویند. بنابراین چارچوب سومی ‌در نظر گرفته می‌‌شود که سه محور آن محورهای اصلی جسم صلب هستند.
به این ترتیب معادلات حرکت جسم صلب تنظیم می‌‌گردد و در مورد نحوه حرکت و تعادل جسم صلب بحث می‌‌شود. بدیهی است که در این حالت کمیتها به صورت تانسوری در نظر گرفته می‌‌شوند. به عنوان مثال ، اندازه حرکت خطی به صورت L = Iω بیان می‌‌شود که دراین جا I تانسور اینرسی است که نمایش آن به صورت یک ماتریس مربعی است و ω به صورت یک ماتریس ستونی می‌‌باشد. به خاطر پیچیدگیهای ریاضی از ارایه معادلات حرکت خودداری می‌‌شود.

[sajadhoosein]

الکتریسیته و مغناطیس



اثرهای ساده الکتریکی و مغناطیسی را از زمانهای قدیم می‌شناختند. حدود ۶۰۰ سال قبل از میلاد یونانیان می‌دانستند که آهنربا آهن را جذب می‌کند و کهربای مالیده به لباس چیزهای سبک مانند کاه را بسوی خود می‌کشد. با وجود این اختلاف بین جذبهای الکتریکی و مغناطیسی تعیین نشده بود و این پدیده‌ها را از یک نوع در نظر می‌گرفتند.
خط فاصل روشن بین این دو پدیده را گیلبرت (W. Gilbert) ، فیزیکدان و طبیعت شناس انگلیسی پیدا کرد. و نیز او کتابی درباره آهنربا ، “اجسام آهنربایی” و “زمین به عنوان آهنربای بزرگ” در سال ۱۶۰۰ منتشر کرد. کار وی شروع بررسی در پدیده‌های الکتریکی را نشان می‌دهد. گیلبرت در این کتاب همه خواص آهنرباهای شناخته شده تا آن زمان را تشریح کرده و نتایج آزمایشهای خیلی مهم ، شخص خود را نیز آورده است. همچنین وی شماری از تفاوتهای اساسی بین جذبهای الکتریکی و مغناطیسی را مشخص نموده و اصطلاح “الکتریسیته“ را وضع کرده است.
سیر تحولی و رشد
* بعد از انتشار کارهای گیلبرت ، تمایز بین پدیده‌های الکتریکی و مغناطیسی مسلم شد، اما به رغم اینکه اختلافها شماری از واقعیتها ارتباط ناگسستنی بین این پدیده‌ها را پدیدار ساخت. برجسته‌ترین این واقعیتها مغناطیس اشیای آهنی و وارونی عقربه قطب نما بر اثر آذرخش بودند.
* آراگو (D. F. Arago) ، فیزیکدان فرانسوی در کتاب خود به نام “تندر و آذرخش” ، شرح می‌دهد که چگونه در ژوییه سال ۱۶۸۱، در کشتی راین (reine) واقع در دریای آزاد حدود صدها مایل از ساحل بر اثر آذرخش دکلها ، بادبانها و غیره بطور جدی صدمه دیدند. وقتی که شب فرا رسید، از روی وضع ستارگان دریافت که از سه قطب نمای در دسترس دو تا بجای شمال به سمت جنوب ایستاده بودند، در حالی که یکی از آنها به سمت شمال بود، آراگو همچنین شرح می‌دهد که هرگاه آذرخش به خانه بخورد، کارد ، چنگال و سایر اشیای آهنی را به شدت آهنربا می‌کند.
* در آغاز قرن هجدهم ثابت شد که آذرخش در واقع جریان الکتریکی شدیدی است که از هوا می‌گذرد. بنابراین به این نتیجه می‌رسیم که جریان الکتریکی خواص مغناطیسی دارد، اما این خواص جریان فقط در سال ۱۸۲۰ توسط اورستد (H. Oersted) فیزیکدان دانمارکی با آزمایش مشاهده و بررسی شد. همانطوری که نیروهای مؤثر بر بارهای الکتریکی نیروهای الکتریکی نام دارد، نیروهای مؤثر بر آهنرباهای طبیعی یا مصنوعی را نیروهای مغناطیسی می‌گویند.
منشأ میدان مغناطیسی
اگر در فضا نیروهای الکتریکی حاکم باشد و بر ذرات باردار نیروی الکتریکی وارد کند، می‌گوییم در این فضا میدان الکتریکی وجود دارد. از این رو آزمایش نشان می‌دهد که در فضای اطراف جریان الکتریکی ، نیروهای مغناطیسی ظاهر می‌شود، یعنی میدان مغناطیسی بوجود می‌آید.
اولین سوال اورستد
آیا ماده سیم روی میدان مغناطیسی بوجود آمده از جریان اثر دارد یا نه؟ اورستد دریافت که سیمهای اتصال را می‌توان از چند سیم یا نوار باریک مختلف درست کرد و جنس فلز در نتیجه اثر نمی‌گذارد (احتمالا اگر بزرگ باشد اثر می‌گذارد). چون فلزات مختلف ، مقاومتهای الکتریکی متفاوتی دارند، اگر به باتری وصل شود، می توانند جریانهای متفاوت داشته باشند و در نتیجه اثر مغناطیسی این جریانها متفاوت خواهد بود.
اما باید بخاطر داشت که آزمایش اورستد پیش از وضع قانون اهم و دستیابی به مفهوم بستگی مقاومت رساناها به جنس ماده تشکیل دهنده آنها انجام گرفته است. اگر آزمایش اورستد با سیمهای پلاتین ، طلا ، نقره ، برنج ، و آهن یا نوارهای روی و قلع یا جیوه انجام گیرد، همین نتیجه اخیر بدست می‌آید. اورستد آزمایشاتش را با فلز ، یعنی رساناهایی با رسانش الکترونی ، انجام داد.
اثر مغناطیسی جریان الکترولیتی
اگر در آزمایش اورستد فلز رسانا را با لوله دارای الکترولیت یا لوله‌ای که داخل آن تخلیه الکتریکی صورت می‌گیرد، استفاده شود. هر چند در این حالتها جریان الکتریکی از حرکت یونهای مثبت و منفی ناشی می‌شوند، ولی اثر آنها روی عقربه مغناطیسی با اثر رسانای فلزی یکسان است. بدون توجه به رسانای حامل جریان ، در فضای اطراف آن میدان مغناطیسی بوجود می‌آید. از اینرو می‌توان گفت که در اطراف هر جریانی میدان مغناطیسی ظاهر می‌شود. این خاصیت اصلی جریان الکتریکی در اثرهای حرارتی و شیمیایی جریان الکتریکی نقش بازی می‌کند.
اثر مغناطیسی جریان و خواص الکتریکی رسانا
ایجاد میدان مغناطیسی معمولترین خاصیت از سه خاصیت جریان الکتریکی است. جریان الکتریکی فقط در یک نوع رسانا (الکترولیتها) اثر شیمیایی بوجود می‌آورد، نه در دیگران (فلزات). مقدار جریان آزاد شده توسط جریان ، بسته به مقاومت رسانا ، می‌تواند بیشتر یا کمتر باشد. در ابر رساناها ممکن است همراه جریان ، گرما آزاد می شود. از طرفی دیگر میدان مغناطیسی با جریان الکتریکی پیوندی جدایی ناپذیر دارد. این میدان به خواص مشخصی از رسانا بستگی ندارد و فقط شدت و جهت جریان آن را تعیین می‌کند. بیشترین کاربردهای صنعتی الکتریسیته نیز بوجود میدان مغناطیسی جریان وابسته می‌باشند.

[sajadhoosein]

ابر رسانا



ابررسانا ها ، برخی از فلزها ، آلیاژها یا ترکیبهای فلزها هستند که در دماهای پایین نزدیک به صفر مطلق ،مقاوت الکتریکی و نفوذپذیری مغناطیسی خود را از دست میدهند و رسانایی الکتریکی آنها بینهایت زیاد میشود ، محدوده دمایی به ماهیت ماده بستگی دارده ، که از حدود ۰.۵ تا ۱۸ درجه کلوین است ، خاصیت ابر رسانایی در فلزات قلیایی، فلزهای نجیب و مواد فرو مغناطیس مشاهد نشده است ، بلکه به طور عمده در عنصرهایی که اتم آنها ۳، ۵ یا ۷ الکترون در لایه ظرفیت خود دارد و مقاومت الکتریکی آنها در دمای معمولی زیاد است بوجود می آید.
پدیده ابر رسانایی از همان آغاز کشف ، توجه دانشمندان را بخود جلب کرده بود ، اونز اولین کسی بود که هلیم را مایع کرد و نخستین بار خواص ابر رسانایی مواد را در چنین دماهای پایینی اندازه گرفت و معلوم داشت که مقاومت الکتریکی جیوه در دمای ۴.۲ درجه کلوین به شدت محو میشود ، در طول ۷۵ سال اخیر ، فلزات و آلیاژهای دیگر هم به فهرست ابررسانا ها افزوده شدند . ابر رسانایی در دماهای بالا هم امکان پذیر است ، کوپرات با فرمول شیمیایی
YBr۲ Cu۳O۶.۹ که در دمای ۹۳ درجه کلوین خواص ابر رسانایی را نشان میدهد
کاربردها
ابر رساناهای دمای پایین امروزه در ساخت آهنرباهای ویژه طیف سنجهای رزونانس مغناطیسی هسته ، رزونانس مغناطیسی برای مقاصد تشخیص طبی ، شتاب دهنده ذره ها ، ترنهای سریع مغناطیسی و انواع ابزارهای رسانایی الکترونیکی بکار میرود . اما برای اینکه ابررساناهای دمای بالا در کاربردهای میدان مغناطیسی در دمای بالا رقابت کنند ، هنوز زمان لازم دارد ، این بعلت دشواری در تولید انبوه و با کیفیت بالاست . اگر چه در حال حاضر ، بازار ابررساناهای دمای بالا رونق کمی دارد ، گمان میرود که در خلال دو دهه آینده کاربر د آن فراگیر و پررونق شود .