-
آب شدن جرم
آنچه از مفهوم نسبیتی زمان و جرم گفته شده معمولا در تمام مقالات و مجلات مکررأًً به چاپ رسیده است و توضیحاتی مقدماتی از این لحاظ را از بعدی دیگر توضیح می دهیم.
شما می دانید که توضیح ریاضی از یک مفهوم فیزیکی می تواند آسان باشد یا بسیار سخت و نامفهوم.
ما برای توضیح نسبیت خاص در این مورد از چند نمودار ساده و ابعاد هندسی موجود برای توضیح مسئله استفاده می کنیم.
شما می دانید که زمان یک مفهوم مطلق نیست و این موضوع را آلبرت انیشتین در مقاله ای که به چاپ رساند به اطلاع همگان رساند . البته قبل از او این مطالعات و قوانین که مفهوم زمان را از مطلق بودن خارج می ساخت در معادلات لورنتس متبلور بود که او خود متوجه این امور نشده بود . ما برای توضیحات بیشتر و تکمیلتر و بیان آسان و روان مطالب از ناظران و متحرکانی که در این مقاله گنجانده شده اند استفاده می کنیم . ابتدا این موضوع را متذکر می شویم که در دنیایی که ما زندگی می کنیم تمام موجودات و مواد در حال حرکتند و حرکت جزئی از وجود طبیعت است .
حال این حرکت در گستره ی بسیار کوچک باشد یا در ابعاد بزرگ و کهکشانی . شما وقتی به یک اتومبیل در حال حرکت نگاه می کنید ، چه می بینید . مجموعه ای از دستگاه های مختلف که جمع گشته و با نیرویی که موتور فراهم می آورد در گستره بسیار طبیعی برای شما حرکت می کنند .
حال یک شتابدهنده ی بسیار بزرگ را تصور کنید که ذراتی بسیار کوچک که از حد ادراک ما مخارج هستند با قدرت تمام به ۹۹۹۹/۰ سرعت نور ، سرعتی که گذشتن از آن برای ماده غیرممکن شتاب گرفته و برگی دیگر از شگفتی های طبیعت را رقم می زنند .
بعد از تمام این توضیحات ما شما را می خواهیم به دنیای ماورای سرعت نور ببریم . سرعتی که ما می دانیم گذشتن از آن غیرممکن است و ماده در حین رسیدن بدان به انرژی تبدیل می شود . شما تصور می کنید چگونه خواهد شد اگر یک ذره یا موج که ماهیت مادی ندارد در ورای سرعت نور حرکت کند . یا پیش بینی شما از این وضعیت چیست . عده ای گفته اند چنین چیزی امکان ندارد . عده ای آن را امکان پذیر می دانند اما در مکان هایی سخت و در آزمایشگاه و در پیش بینی های خود مکررأ اعلام می کنند که موج ماهیت مادی خود را از دست می دهد و به کل از پیش بینی های ما فرو می افتد.
حال ما در اینجا به دیگر پیش بینی ها نمی پردازیم و نمی خواهیم مطلب به درازا بکشد . اما برای وارد شدن به بحث اصلی گفتن این مطالب لازم بود. در ابتدا بحث در مورد سرعت پایین تر از نور را آغاز می کنیم . با در نظرگرفتن ناظری و متحرکی که با سرعت V از آن دور می شود و نوری با سرعت C در زمان Tبه سوی ناظر ما می فرستد . نوری که در ابتدا از متحرک به ناظر می رسد دچار وضعیت اتساع زمانی شده و بصورت Tنمایش داده می شود.
توضیح این وضعیت و توضیح فرمول های آن کار ساده ای است اما ما به فرمول بالای سرعت نور می پردازیم . در این شکل ما ناظری را همراه با متحرکی که در سرعت بالای نور حرکت می کند در نظر می گیریم. متحرکی در لحظه ای که CTاست از ناظر ما با سرعت بالای نور دور می شود و در یک لحظه نوری از آن در زمانT با سرعت نور به سمت ناظر ما ساطع می شود. قبل از هر توضیح در تمام این وقایع به توضیح ریاضی مختصری در مورد شکل هایمان می پردازیم . در مورد شکل هایی که مربوط به سرعت های پایین نور می شود.
چنانچه ملاحظه می کنید هر چه V به سمت C میل می کند،Tبه صفر میل کرده و مقدار CT برابر VT می شود. در مورد سرعت بالای نور هم که هر چه از سرعتهای بالای نور به سمت سرعت نور کاهش داشته باشیم و به سمت سرعت نور میل کنیم به صفر میل کرده و نمودار CT با VT برابر می شود . این توضیح برای اینکه درستی نمودارهای ما ، درست باشد و ثابت شود لازم بود.
حال سوالی که پیش می آید این است که چه اصراری داریم که نمودارهای ما فیثاغوراس باشند. البته ما می توانیم این نمودارها را به صورت خط راست هم اثبات کنیم اما چون این روابط قابلیت بسط دادن ندارند نمی توانند درست باشند . لذا ما مجبوریم این روابط جدید را به صورت فیثاغوراس اثبات کنیم . حال ما برای اینکه متوجه شویم رابطه ی مربوط به سرعت بالای نور درست است آن را به صورت ساده بسط می دهیم. البته باید گفت که بسط مربوط به رابطه ی سرعت پایین نور وجود دارد و انجام شده لذا ما اجباری برای نوشتن آن نمی بینیم .
در پایان بسط مربوط به V بالای سرعت نور که از اعداد مختلط استفاده می کنیم، متوجه می شویم که این فرمول می تواند درست باشد یا نه و این بستگی به گسترش ریاضیات اعداد مختلط در آینده دارد . مسئله ی دیگر توضیح مربوط به نموداری است که در آن جرم جسم با نزدیک شدن به سرعت نور افزایش می یابد . و در آن طرف با دور شدن از آن جرم جسم کاهش می یابد و در نقطه ای دورتر از جرم سکون جسم نیز کمتر می شود. با توجه به این نمودار و اعداد بدست آمده متوجه می شویم که اگر این فرمول و این نمودارها را بخواهیم برای یک تک ذره موج مانند مانند فوتون بررسی کنیم می توانیم بگوییم که این فوتون به محض عبور از سرعت نور با افول شدید جرم حرکتی خود مواجه می شود و تکانه ی حرکتی آن کاهش پیدا کرده و فقط به صورت یک موج به حرکت خود ادامه خواهد داد.
البته اینکه ذره موج هایی که در سرعت های بالای نور حرکت کنند و امواجی مثل امواج گرانشی در چه سرعتهایی حرکت می کنند و سوالاتی دیگر شاید بتوانند در هم گسیختگی با این مطالبی که ما در این مقاله عرض کردیم داشته باشند . البته امواج گرانشی و بحث در مورد آنها مربوط به نسبیت عام می شود و اصولا سؤالاتی از این دست یا آب شدن جرم و ... در مقالاتی دیگر از فیزیک شاید فاش شوند.درپایان این فرمولها و نمودارهای مربوط به آن با نظریه های ابرتقارن در ریسمانها نیز مطابقت دارد .
منبع : آفتاب
تا بعد ...
