>>> تازه ترین اخـــبار و اکتـــشافات دنیای فیـــزیک <<<

بيگ بنگ چیست ؟

[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
علم امروزي بشر تا به دان جا رسيده كه قادر باشد در مورد جهان هستي توضيحاتي را ارائه كند . جهان هستي بيكران و غير قابل تصور.
علم امروزي بشر تا به دان جا رسيده كه قادر باشد در مورد جهان هستي توضيحاتي را ارائه كند . جهان هستي بيكران و غير قابل تصور. ستاره هاي بيشماري را كه در آسمان شب مي بينيد تنها سه هزار ستاره از سیصد میلیارد ستاره در كهكشان راه شيريند . در جهان چيزي حدود صد میلیارد كهكشان وجود دارد .بشريت همواره با اين سئوال مواجه بوده است كه : آيا اين جهان از ابتدا بدين صورت بوده يا اين كه همه چيز از جايي و به طور ناگهاني به وجود آمده است ؟ كشف اين مطلب كه جهان در حال انبساط است موجب شگفتي بسيار در اوايل قرن گذشته شد. بر اساس اين يافته فيزيكدان ها حدس زدند كه جهان مي باستي در گذشته و از اندازه بسيار كوچك متولد شده باشد . اين مطلب كه جهان آغازي دارد همچنين هيبت ابعاد و خلق آن ، انسان را با اين سئوال روبرو ساخت كه جهان چگونه آغاز شده است . اكنون بس از رصد ها و تفكرهاي بسيار به پاسخي رسيده ايم كه بيگ بنگ نام گرفته است .

بيگ بنگ چیست ؟

بر اساس نظریه بيگ بنگ جهان از انفجار حجم بسیار کوچک - ابعادی کوچکتر از حفره های روی پوست - ، با دما و چگالی بسیار زیاد آغاز شده است .بر اساس این نظریه شکل گیری فضا همانند کش آوردن سطح یک بادکنک است – مواد، دردرون و سطح بيروني فضای در حال انبساط می یاشند، همانند ذرات غبار روی شطح یک بادکنک- این انفجار همانند انفجار ماده در یک فضای خالی نیست بلکه خود فضا به همراه این انفجار متولد شده است و ماده را همچنان که منبسط میشود به همراه خود حمل می کند . فیزیکدان ها حتی بر این عقيده هستند که زمان نيز با بيگ بنگ آغاز شده است . امروزه ، اکثر دانشمند ها نظریه يگ بنگ را قبول دارند . شواهد موجود به قدر کافی محکم بودند که در سال 1951 دفتر کلیسای کاتولیک اعلام کرد نظریه بيگ بنگ با کتب مقدس مطابقت دارد .



تا اوایل قرن 19 مردم می پنداشتند که جهان پايدار و ثابت است . در سال 1915 با نظریه نسبیت عام اینشتین که به ماهیت فضا ، زمان و جاذبه می پردازد حالت های محتمل دیگری نیز ارائه شد . با ارائه نظریه نسبیت ساحتار فضا قادر بود که منبسط یا منقبض شود . در سال 1917 ستاره شناسی به نام ویلم دسیتر با به کار گیری نسبیت در مورد جهان نشان داد که جهان قادر است منبسط شود . (Willem de Sitter)

در سال 1922 ریاضیدانی به اسم الکساندر فريدمن (Aleksandr Friedmann) با استفاده از روش های ساده تر به همین نتیجه رسید . نتیجه بدست آمده توسط جرج لمایتر (Georges Lemaitre) کیهان شناس در سال 1927 نیز همین بود . این گام ، تحولی بزرگ در مورد دیدگاه پذیرفته شده جهان-ثابت بود . جرج لمایتر بر اين عقيده بود که با سفر به کذشته كيهان ، ماده جهان می بایستی در ابعادی کوچک جمع شود و در آنجا انفجاري رخ داده باشد . اگرچه این احتمال حالت شگفت آور جدیدی برای جهان در نظر می گرفت ولی مبتنی بر رصد های وقت نبود .


چرا بر این تفکریم که بيگ بنگ اتفاق افتاده است ؟

نتایج 3 رصد مهم طی قرن گذشته به ستاره شناسان کمک کرد تا اطمینان حاصل کنند که جهان با بيگ بنگ آغاز شده است . اولین آنها این است که جهان در حال انبساط است – بدین معنی که فضای ميان کهکشان ها در حال بزرگ و بزرگتر شدن است - این مشاهده منجر به این حدس شد که قبل ازانبساط همه چیز در جایی کنار هم قرار داشته است . دوم اینکه این نظریه به خوبی قادر به توضیح فراواني هلیم و دتریم ( ایزوتوب هیدروژن ) در جهان است . دما و چگالی و محیط منبسط شونده جهان اولیه شرایط خوبی برای تولید این هسته ها با فراوانی که امروز شاهد آن هستیم می باشد . دلیل سوم اینکه ستاره شان موفق به رصد تابش پس زمینه کیهانی – نابش بس از انفجار اولیه - از هر سمت کیهان شده اند . تابش پس زمینه کیهانی دلیل قاطعی بر تایید آغازی اين چنين – با يك انفجار- برای جهان است . آفای استفان هاوكينگ در این مورد می گوید : این اکتشاف بی نظیر ، اکتشاف قرن است .

انبساط جهان

همزمان با اين ايده كه جهان در حال انبساط است ، ستاره شناسي يه اسم وستو سليفر (Vesto Slipher) متذكر شد كه تعداد كهكشان هايي كه از ما دور مي شوند بيشتر از آنهايي هستند كه به ما نزديك مي شوند .ستاره شناسان با استفاده از نور دريافتي از يك كهكشان قادرند دريابند كه يك كهكشان به ما نزديك يا از ما دور مي شود . اگر طيف نوري كهكشان به سمت طول موج كوتاه تر اتقال يابد - انتقال به آبي – كهكشان در حال نزديك شدن به ماست ، مثال معروف اين مطلب تغيير طول موج صداي يك آمبولانس در حال نزديك شدن به ما است . اگر طيف نوري كهكشان به سمت طول موج بلند تر انتقال يابد - انتقال به سرخ – كهكشان در حال دور شدن از ماست ، همان طور كه طول موج صداي يك آمبولانس كه در حال دور شدن از ما است افزايش مي يابد . ميزان اتقال به سرخ يا آبي بستگي به سرعت دور شدن يا نزديك شدن كهكشان دارد . بنابراين وستو سليفر مشاهده كرد كه بيشتر كهكشان ها داراي انتقال به سرخ هستند تا اتقال به آبي .

درسال 1929 ، ادوين هابل (Edwin Hubble) كشف كرد كهكشان هايي كه در فاصله ي بيشتري از ما قرار دارند با سرعت بيشتري از ما دور مي شوند ، اين سرعت متناسب با فاصله است . به عبارت ديگر كهكشان هايي كه در فاصله دورتري نسبت به ما هستند داراي اتقال به سرخ بيشتري نيز مي باشند . كهكشان هاي دور دست فاصله اي در ابعاد ميليون و ميليارد سال نوري با ما دارند و اين به اين معناست كه ما به گذشته اي در ابعاد ميليون يا ميليارد سال نوري نگاه مي كنيم . در حين سفر نور كهكشان ها به سمت ما طيف نور ازطول موج هاي كوتا هتر به سمت طول موج هاي بلند تر - انتقال به سرخ – اتقال مي يابد . اين انتقال به سرخ در اثر انبساط ساختار فضا است. اگر طول موج دو برابر شود ، جهان مي بايد با ضريب 2 منبسط شود. بنابراين كشف هابل اين بود كه عامل انبساط به نحوي با مسير طي شده توسط نور در ارتباط است ، معادل با اينكه شما به چه ميزان به گذشته نگاه مي كنيد . اين مطلب بيان گر اين است كه هر چه در زمان به عقب و عقب تر برگرديم جهان كوچك و كوچكتر است . با سفر به گذشته ي يك جهان منبسط شونده خواهيم ديد كه فاصله ي ميان كهكشان ها در حال كاهش و چگالي جهان در حال افزايش است .

اين روند تا جايي ادامه پيدا مي كند كه تمامي ماده جهان در حجمي بسيار كوچك متراكم مي شود ، كه نتيجه اين روند چگالي باور نكردني جهان اوليه - لحظه بيگ بنگ – است . با تقسيم فاصله ي كهكشان بر سرعت ذاتي آن قادر به تخمين طول عمر جهان خواهيم بود . با اين روش مي توانيم تخمين بزنيم كه در چه زماني فاصله ي ما تا ديگر كهكشان ها صفر بوده است . محاسبات نشان مي دهند كه بيگ بنگ در حدود 10 تا 15 ميليون سال قبل - 3 برابر عمر زمين – اتفاق افتاده است .

يكي از راه هاي تست كردن اين تخمين اين است كه به ذنبال كهن ترين جسم در كيهان باشيم اين جسم مي بايد سني در حدود 10 تا 15 ميليارد سال داشته باشد نه بيشتر . روش ديگر بررسي فعاليت هاي راديو اكتيوي ايزوتپ هاي اورانيوم است . مي دانيم كه كهن ترين ايزوتوپ هاي تشكيل شده توسط فعاليت هاي هسته اي ابر –نو اخترها 10 ميليارد سال سن دارند . با استفاده از مدل هاي امروزي تحول ستاره اي مي دانيم كه كهن ترين ستارهاي موجود در كهكشان را شيري در حدود 10 ميليارد سال سن دارند . سنين به دست آمده با تخمين -هاي ما مطابقت دارند

فراواني هليم و دتريم در كيهان

با توجه به اين كه در ابتداي كيهان دما بسيار زياد بوده است مي تواند دليل خوبي برتائيد اين مطلب باشد كه هليم و دتريم پيش از تشكيل هر ستاره اي در جهان بوجود آمده اند . اين عناصر در همجوشي هاي هسته اي توليد مي شوند. همجوشي يك پروتون با يك نترون منجر به توليد دتريم - هيدروژن سنگين - مي شود . اين فرايند تنها در دماهاي بسياربالا مثل دماي هسته ي ستاره ها امكان پذير است . در سال 1946 ، جورج گاموو

(George Gamow) يكي ازدانشجويان فريدمن پيشنهاد داد كه همجوشي هسته اي مي بايست در كيهان اوليه زماني كه دما بسيار بالا بود اتفاق افتاده باشد . اين فرآيند سنتز هسته اي نام دارد ، كه منجر به توليد هليم و دتريم (همچنن مقداري ليتيم و بريليوم) از درياي انبوه پروتون ها و نترون هاي پر انرژي كيهان اوليه شده است .در اوايل دهه ي 1960 طيف سنجي ستاره هاي محلي نشان داد كه هليم 20 تا 30 در صد از جرم ستاره ها را تشكيل مي دهد . و بقيه جرم ستاره را غالبا ازهيدروژن تشكيل شده است . تنها دو منبع در جهان حاضر فادر به توليد هليم هستند كه يكي ستاره هاي آسمانند و ديگري بمب هاي اتمي . هر دو اين ها با استفاده از همجوشي هسته اي و در آميختن هسته هاي هيدروژن ، هليم توليد مي كنند كه انرژي فراواني نيز از اين فرايند توليد مي شود .ستاره شناسان بر اين اعتقادنند كه اگر تمامي هليم موجود در جهان توسط ستاره ها توليد شده است درنتيجه روشنايي آسمان بايد بيشتر از حال حاضر باشد . بنابراين هليوم موجود مي بايد قبل از ستاره ها توليد شده باشد .

برپايه تئوري سنتز هسته اي مدل بيگ بنگ فيزيكدان ها در اواسط دهه ي 1960 تخمين زدند كه در حدود يك چهام جرم كيهان در ابتدا به هليم تبديل شده است ، در حالي كه باقيمانده جرم به هيدروژن تبديل شده. اين مقدار با اندازه گيري هاي اوليه 20 تا 30 درصد فراواني هليم ، كه امروزه مشاهده مي كنيم - كه توسط بيگ بنگ ، قبل از اينكه در ستاره اي توليد شود، توليد شده است - سازگار است . در اوايل دهه ي 1970 با مطالعه طيف ديگر كهكشان ها مشخص شد كه اكثريت هليم مشاهده شده قبل از شكل گيري ستاره اي در كيهان وجود داشته است .

مقدار اكسيژن موجود در ستاره ميزان سنتز هسته اي ستاره را نشان مي دهد زيرا اين ستاره ها هستند كه توسط همجوشي هسته اي هيدروژن عناصر سنگين تري مثل : اكسيژن ، نيتروژن ، كربن و هليوم را توليد مي كنند . اگر همانند اكسيژن تمامي هليوم موجود در كيهان توسط ستاره ها توليد شده باشد انتظار نمي رود در كهكشان هايي كه اكسيژن ندارند هليوم يافت شود زيرا كهكشان ها قبل از شكل گيري عناصرسنگين در ستاره ها شكل گرفته اند . براي شكل گيري يك كهكشان مقدار اوليه هليوم مورد نياز در حدود 24 درصد است و اين مطلب تاييدي بر وجود تئوري سنتز هسته اي بيگ بنگ است . به اين معنا كه بايد در جهان اوليه هليوم توليد شده باشد . نتايج رصدي از اين تئوري - كه در جهان اوليه يك چهارم جرم كيهان توسط سنتز هسته اي به هليوم تبديل شده است - دفاع مي كنند .

شاهد ديگري براي تاييد سنتز هسته اي در كيهان اوليه دتريوم مي باشد . دتريم بر خلاف هليوم هرگز در مركز ستاره ها توليد نمي شود .دتريم توليد شده در ستاره ها در دماي بالا و فشار زياد بلا فاصله يا تجزيه

مي شود- در دمايي بالاتر از يك ميليون درجه كلوين دتريم به يك پروتون و يك نترون تجزيه مي شود- و يا اينكه به هليوم تبديل مي شود . ستاره شناسان در اوايل دهه 1970 پي بردنند كه عاملي نا مشخص در كيهان حاضر منجر به توليد دتريم مي شود . مطالعات انجام گرفته در سال 1973 بر روي طيف جذبي ستاره هاي نزديك شان داد كه ماده ي ميان ستاره اي حاوي مقدار كمي دتريوم مي باشد . و از آنجا كه ستاره ها قادر به توليد دتريوم نمي باشد ، در نتيجه دتريوم موجود مي بايستي درابتداي شكل گيري كهكشان ها يا حتي قبل از آن توليد شده باشد . با وجود اينكه در كيهان اوليه دما به شدت بالا بوده است ولي به دليل انبساط عالم چگالي و فشار به سرعت كاهش يافته طي اين مدت دتريوم توليد شده فرصتي براي تجزيه پيدا نكرده است . بر اين اساس فراواني هليوم و دتريوم موجود در جهان شاهد ديگري است بر آغازي با دماي بالا، براي كيهان كه اين انفجار نيرومند با مدل بيگ بنگ سازگاري دارد .

تابش پس زمينه ي كيهاني

دليل سوم و نهايي براي مدل بيگ بنگ تابش پس زمينه ي كيهاني است . در سال 1948 آقاي گاموو

پيش بيني كرد كه تابش حاصل از سنتز هسته اي كيهان اوليه هنوز فابل آشكار سازي است . او دماي لازم براي تشكيل هليوم در كيهان اوليه را محاسبه كرد و بر اساس آن دماي تابش هاي به جا مانده از آن فرآيند را در جهان امروز حدود 5 درجه ي كلوين تخمين زد . اغلب فيزيكدان هاي تئوري و حتي خود او بر اين باور بودند كه اين دما براي رديابي بسيار ضعيف است.

به هر حال در سال 1964 دو ستاره شناس راديويي به نام هاي آرنو پنزياس (Arno Penzias) و رابرت ويلسون (Robert Wilson) مي كوشيدند تا سيگنال هاي مزاحم پس زمينه را از سيگنال هاي دريافتي آنتن راديويي خود حذف كنند . آنها بر اين باور بودند كه عامل اين نويز مزاحم پس زمينه فضله ي كبوتراني است كه در آنتن راديويي آنها لانه كرده اند و با پاك كردن اين فضله ها مي توانند اين نويز مزاحم را حذف كنند اما پس از يك سال آنها همچنان اين نويز مزاحم را دريافت مي كردنند ، و قادر به حذف آن نبودند . آن دو متوجه شدن كه اين نويز در تمام جهات به صورت يكسان دريافت مي شود - چه آنتن راديويي آن ها به سمت خورشيد هدفگيري شده باشد يا به سمت مركز كهكشان و يا حتي محدوده هاي خالي آسمان- اين بدان معنا بود كه اين سيگنال مي بايستي از وراي كهكشان منشاء داشته باشد ، در غير اين صورت نمي توانست در تمام جهات آسمان به صورت يكسان دريافت شود . همگرايي شديد اين سيگنال نشان مي داد كه منبع اين سيگنال در فاصله ي دوري از ما قرار دارد به عبارت ديگر در اوايل عمر كيهان اتفاق افتاده است .همچنين منبع اين سيگنال مي بايستي پر قدرت باشد كه در حال حاضر ما قادر به آشكار سازي آن هستيم . سرانجام فيزيكدان ها پي بردند كه اين تابش ها از انفجار اوليه كيهان منشاء گرفته اند - همان طور كه آقاي گاموو پيش بيني كرده بود - . اما آن ها چگونه مي توانستند مطمئن شوند كه كشف پنزياس و ويلسون همان تابش پس زمينه ي كيهاني است ؟

اگر اين تابش حاصل بيگ بنگ باشد بايد از طيف جسم متعارفي كه جسم سياه ناميده مي شود پيروي كند. جسم سياه جسمي است كه تمام تابش دريافتي را جذب مي كند . بر اساس مدل بيگ بنگ كيهان اوليه تجمعي فشرده شده از ذره و نور بوده است ، و دمايي بسيار بالا داشته است . در يك چنين محيطي ذره دائما با نور در برخورد بوده است ، آن را جذب مي كرده و دوباره آن را تابش مي كرده است . نور در يك چنين شرايطي داراي طيف جسم سياه مي باشد ، و اين مشخصه نور در طول سفرش در فضاي منبسط شونده ثابت مي ماند . در طيف جسم سياه هر طول موج داراي شدت خاصي است . و اين شدت در طول موج هاي مختلف تنها تابع دماي جسم است . بنابراين ستاره شناسان با اندازه گيري شدت تابش در طول موج هاي مختلف ميتوانند نتيجه يگيرند كه اين تابش با تابش جسم سياه مطابقت دارد يا خير.

در دهه ي 1970 گروه هاي مختلفي شدت تابش را در امواج ماكرو ويو و فروسرخ اندازه گيري كردند . تمامي اين مشاهدات تاييد كرد كه تابش پس زمينه ي كيهاني يك تابش جسم سياه مي باشد و دماي آن در حدود 3 درجه ي كلوين است . در سال 1991 رصد خانه فضايي COBE اندازه گيري دقيقي از تابش پس زمينه ي كيهاني انجام داد و نتيجه بسيار شگفت آور بود . در 43 مورد اطلاعات اندازه گيري شده همخواني كاملي با طيف جسم سياه داشتند . اين اطلاعات چنان با طيف جسم سياه هم خواني داشتند كه نمودار طيف جسم سياه به طور كامل در پس آن ها مهو مي شد . اين مورد ، آخرين نمونه از يكسان بودن فيزيك تئوري و مشاهدات انجام گرفته شده توسط نجوم بود .

بر اساس اندازه گيري هاي ماهواره COBE دماي تابش پس زمينه ي كيهاني مي بايستي 0.010±2.726باشد . اين مقدار اندازه گيري شده به اندازه قابل توجهي از مقدار اصلي تابش كمتر است ودليل اين امر انبساط عالم مي باشد -عالم منيسط شونده منجر به افزايش طول موج تابش شده و انرژي موج را كاهش مي دهد - اين موج به اندازه سن عالم در راه بوده تا به ما برسد . امروزه ستاره شناسان مي دانند كه عالم منبسط شونده طول موج تابش پس زمينه ي كيهاني را با ضريب 1000 افزايش مي دهد . درخش پس از بيگ بنگ در زماني اتفاق افتاده است كه عالم تنها 000/500 هزار سال عمر داشته است در نتيجه تابش پس زمينه ي كيهاني قديمي ترين سوژه رصد شده تا كنون است .در حقيقت ما اتفاقات حاصل از بيگ بنگ را نظاره مي كنيم .

نتيجه

در قرن بيستم ما نظاره گر جهش بزرگي در درك و شناخت كيهان بوديم . از زماني كه معتقد به جهاني پايدار بوديم چندي نمي گذرد . كهكشان هاي دوردست كه از ما دور مي شوند ما را متوجه ساختند كه جهان در حال انبساط است . با سفري به گذشته اين جهان منبسط شونده ما به كيهان اوليه اي چگال و داغ مي رسيم . در ميانه هاي قرن بيستم به اين مطلب پي برديم كه واكنش هاي هسته اي در كيهان اوليه رخ داده اند دليلي بر فراواني نسبي هليوم و دتريوم مي باشند . با حركت به جلو توانستيم درخش پس از بيگ بنگ را كه ميليارد ها سال پيش اتفاق افتاده است ، آشكار سازي كنيم . در نهايت كشف اين كه جهان با بيگ بنگ آغاز شده است ممكن است مانند ساير اكتشافات انسان ثابت و پا بر جا باقي بماند .

اگر چه بيگ بنگ به عنوان تنها تصور جهاني از جهان است . اما امروزه فيزيكدان هاي ذره اي در حال تدارك تئوري در مورد تاريخ جهان در چند ترليونيوم ثانيه پس از بيگ بنگ هستند . آنها قادرند كه نظري هاي خود را با استفاده از شتاب دهنده هاي ذرات امتحان كنند و وقايع را ( حتي با انرژي هاي بالا ) همانند جهان اوليه شبيه سازي كنند . براي درك اينكه جهان چگونه آغاز شده است تئوري بايد تدوين شود كه شامل نظريه نسبيت عام (به دليل جاذبه باور نكردني جهان اوليه) و مكانيك كوانتومي (به دليل چگال و فشرده بودن جهان اوليه) باشد . هدف فيزيك امروزه ارتقا بخشيدن نظريه كوانتومي جاذبه است تا جايي كه روزي ما به اين حقيقت پي ببريم كه چه چيزي در لحظه ي تولد جهان اتفاق افتاده است .



Uki D. Takahashi نویسنده ی این مقاله دانشجوي سال سوم موسسه ي فناوري كلتك در رشته فيزيك و نجوم است .

نظریهٔ 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 تئوری ابر گرانش وارد صحنه شد. بنا بر آن ماده در بنیادین‌ترین صورت خود نه ذره بلکه ریسمان مانند است. یعنی تمام ذرات بنیادین (مثل الکترون، پوزیترون و فوتون) اگر با بزرگنمایی خیلی خیلی زیاد نگریسته‌شوند ریسمان‌دیس هستند. ریسمان می‌تواند بسته (مثل حلقه) یا باز (مثل بند کفش) باشد.

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

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

۱ ابعاد بالاتر
۲ انواع نظریه ریسمان
۲.۱ ریسمان بوزونی
۲.۲ ابرریسمان
۲.۳ د-وسته
۳ تاریخچه نظریه ریسمان
۳.۱ نظریه-م (M-Theory)
۴ آیا حقیقتاً نظریهٔ ریسمان علمی‌است؟
۵ نظریه-م و مسایل فلسفی مربوط به آن و سرنوشت ناپیدایش



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

به طور کلی دو گونه نظریه‌ ریسمان وجود دارد:

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

ابرریسمان
با استفاده از فرض ابرتقارن (یعنی در مقابل هر ذره بوزی ذره‌ای فرمیی داریم) نوعی نظریه ‌است که قابلیت آن را دارد که توصیف‌گر طبیعت باشد. تعداد ابعاد مورد نیاز در ابرریسمان غالبا ده است. در حال حاضر پنج نظریهٔ ابرریسمان وجود دارند که می‌توانند توصیف‌گر طبیعت باشند. این پنج نظریه شامل نوع I، ‏ IIA ‏ IIB و دو نظریهٔ ابرریسمان دیگر که به هتروتیک معروف‌اند می‌شود.

د-وسته
مفهوم دیگری که وابستگی به ریسمان دارد د-وسته است. 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(ریاضیدان‌) ‌است. بنابراین د-وستهٔ هرچند بعدی که داشته‌باشیم آن را به صورت «د تعداد ابعاد-وسته» می‌نویسیم.

در سال‌های اخیر د-وسته‌ها اهمیت فزاینده‌ای یافته‌اند و به خودی خود اهمیت دارند. یعنی اهمیت آنها دیگر فقط به خاطر این نیست که دو سر ریسمان‌ها روی آنها می‌لغزد. مثلاً با چیدن د-وسته‌ها در فضا و از این رو محدود کردن جاهایی که ریسمان می‌تواند آغاز یا انجام یابد می‌توان نظریه‌های پیمانه‌ای مختلف ایجاد کرد. همچنین می‌توان کنش توصیف‌کنندهٔ یک د-وسته را نوشت.

تاریخچه نظریه ریسمان
نظریه ریسمان نخستین بار برای توضیح نیروی بین‌هسته‌ای قوی پیشنهاد شد. لیکن معلوم شد که مدل کرومودینامیک کوانتومی (QCD) که اینک بخشی از مدل استاندارداست در توضیح این پدیده بسیار موفق‌تر است. طبیعتاً نظریهٔ ریسمان به نفع کرومودینایک کوانتوم وانهاده شد.

بعدها نظریهٔ ریسمان به عنوان یک تئوری نامتناقض گرانش کوانتومی از نو توسط گرین و شوارتز مطرح شد. این‌بار اندازه و مقیاس ریسمان‌ها بسیار کوچک‌تر از آنِ ریسمان‌های توضیح‌دهندهٔ نیروی ضعیف در نظر گرفته شد. به این احیای مجدد نظریهٔ ریسمان اصطلاحاً انقلاب نخست ابرریسمان گفته می‌شود. پیشوند ابر در ابتدای کلمهٔ ریسمان به این دلیل آمده‌است که برای داشتن یک نظریهٔ ریسمان فاقد نتاقض و همچنین امکان داشتن ریسمان‌های فرمیونی (که در نهایت به توضیح خواص ذرات فرمیونی خواهد پرداخت)، نیاز به معرفی یک تقارن جدید موسوم به ابرتقارن در کنش ریسمان داریم. به این موضوع پیشتر اشارهٔ گذرایی شد. به هرحال چنان که پیشتر اشاره شد تنها پنج نظریهٔ ریسمان نامتناقض داریم. و این سؤال هم مطرح بود که کدام یک از این نظریه‌ها توصیف‌گر طبیعت‌اند.

نظریه-م (M-Theory)
نوشتار اصلی: نظریه-م
در سال ۱۹۹۵ ادوارد ویتن و دیگران ثابت کردند که پنج نظریهٔ ابرریسمان موجود بی‌ارتباط به هم نیستند و با نوعی روابط همزادی (duality) به هم مربوط می‌شوند. ایشان نشان دادند که 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) نام نهادند در شرایط خاص به هر یک از این پنج نظریه تقلیل می‌یابد (بسته به شرایط به نظریه‌های مختلف). عموماً از این واقعه با عنوانانقلاب دوم ابرریسمان یاد می‌شود.

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

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




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

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.

ضد ماده به دام افتاد

ضد ماده از این پس دیگر در قلمرو علوم تخیلی قرار نخواهد گرفت زیرا دانشمندان اکنون می دانند چگونه این همتای غریب و گریزان ماده را به دام انداخته و محبوس کنند.

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

محققان مرکز تحقیقات اتمی اروپا - سرن - طی گزارشی که در نشریه نیچر منتشر کرده اند اعلام کردند چگونه توانسته اند 38 اتم ضد هیدروژن که ساده ترین نوع ضد ماده به شمار می رود را به دام انداخته و آن را برای دو دهم ثانیه حفظ کنند.
به گفته راب تامپسون رئیس بخش فیزیک و اخترشناسی دانشگاه کالگاری 38 اتم هیدروژن بسیار کم و ناچیز است و از توانایی تامین انرژی رسانی برای سوخت رسانی به فضاپیماها و یا حتی گرم کردن یک فنجان قهوه برخوردار نیست.
با این حال همین مقدار کوچک نیز برای دوستداران علم فیزیک خبر بسیار بزرگی به شمار می رود. با تنظیم و برنامه ریزی دقیق این روند دانشمندان امیدوارند به تدریج بتوانند برخی از بزرگترین رازهای جهان هستی را کشف کنند.
نظریه های زیادی بر این اساسند که طی انفجار بزرگ مقادیر مشابهی ماده ( اتمهایی با بار مقبت و منفی) و ضد ماده (انتهایی با بار منفی و مثبت) به وجود آمده اند و زمانی که با یکدیگر برخورد کرده اند هر یک از این ترکیبها دیگری را به بیرون رانده و انفجاری کوچک از انرژی را به وجود می آورند.
اما فیزیکدانان از گذشته در جستجوی پاسخ این سئوال بوده اند: در صورتی که در هنگام انفجار بزرگ مقدار ماده و غیر ماده برابر بوده است، چرا این ترکیبها یکدیگر را نابود کرده اند؟ و چرا امروز جهان مملو از ماده است و ضد ماده در طبیعت غایبی بزرگ به شمار می رود؟
شاید آزمایش بر روی ضد ماده های به دام افتاده بتواند این عدم تعادل جهانی را به گونه ای توجیه کند. بر اساس مدل استاندارد فیزیک ذره ای، ضد هیدروژن و هیدروژن باید از لایه های انرژی یکسانی برخوردار باشند، مقداری که هنگام انفجار یک اتم تحت تاثیر پرتو لیزر و واکنش در برابر نیروی گرانش قابل محاسبه باشد.
سرن در سال 2002 نیز موفق به تولید ضد هیدروژن شده بود اما رفتارهای تکاپویی آنها به گونه ای بود که مطالعه بر روی آنها را غیر ممکن می کرد. این به آن دلیل بود که به محض برخورد اتمهای ضد ماده با جسمی دیگر، یا حتی دیواره اتاقکی که در آن به وجود آمده بودند این اتمها ناپدید می شدند.
بر اساس گزارش AOL، محققان به مدت پنج سال در حال ابداع شیوه ای بودند تا بتوانند ضد هیدروژن را تا دمایی نیم درجه بالاتر از صفر مطلق، پایین ترین حرارتی که به صورت نظری وجود دارد، سرد کرده و آنها را در حالت کم انرژی قرار دهند. سپس اتمها با قرار گرفتن در محیطی مغناطیسی از برخورد با دیواره های اتاقک حفظ شدند.

سرعت نور شکسته شد


“محققان دانشگاهی در سوئیس سیگنالی را ردیابی کردند که سرعتی بالا تر از سرعت نور دارد.
مهر: محققان دانشگاه ژنو در سوئیس موفق به کشف سیگنالی شدند که سرعت حرکت آن از سرعت نور بیشتر است.

در دنیای خارق العاده کوانتوم و مکانیک کوانتومی، پدیده ای به نام درگیری ذرات با یکدیگر وجود دارد به این معنی که اگر دو ذره که به شدت با هم در ارتباطند را از یکدیگر جدا کرده و در فاصله طولانی از هم نگه داریم ،علی رغم فاصله ای که بین آنها وجود دارد، در صورت بروز تغییر در یکی از ذره ها دیگری نیز دچار تغییر خواهد شد.

این پدیده توسط دکتر دانیل سالارت و همکارانش در دانشگاه ژنو مورد بررسی قرار گرفت. وی دو فوتون نور مرتبط و درگیر به هم را در آزمایشگاه به فاصله ۱۸ کیلومتر از یکدیگر دور کرد و با بررسی خصوصیات هر یک از آنها دریافت که با تغییر در هر کدام دیگری نیز متحول می شود.

وی این آزمایش را بر روی جفتهای زیادی از فوتونها انجام داد که نتایج به دست آمده مشابه نتیجه اولیه بود.

با مشاهده این نتایج محققان به این نتیجه رسیدند که بین این دو ذره سیگنالی در حال حرکت است که خصوصیات یکی را به دیگری منتقل می کند.

بر اساس گزارش NewScientist، محققان بر این باورند که این سیگنال باید سرعتی ۱۰۰۰۰ بار بیشتر از سرعت نور داشته باشد تا بتواند خصوصیت یک فوتون را به دیگری منتقل کند.

نظریه دیگری که این تیم ارائه داد مبنی بر این است که سنجش خصوصیات یک فوتون به سرعت بر روی فوتونهای دیگر نیز تاثیر می گذارد.

بالا رفتن از پله عمر را کوتاه می کند! دانشمندان ثابت کردند بخشی از نظریه نسبیت انیشتین در مقیاسهای انسانی نیز صحت دارد: هر چه ارتفاع شما بیشتر باشد زودتر پیر می شوید.

محققان یکی بخشهای نظریه نسبیت انیشتین را در مقیاس انسانی به اثبات رساندند و نشان دادند هر چه فاصله انسان از زمین بیشتر شود، گذشت سریع زمان درباره انسان نیز صدق خواهد کرد.

این به آن معنی است که حتی اگر در طبقه آخر یک آسمان خراش زندگی کنید نیز نسبت به زمانی که در یک خانه روستایی زندگی می کنید، سریعتر سالخورده خواهید شد زیرا نیروی گرانش در ارتفاع ضعیف تر شده و زمان سریعتر می گذرد.

این کشف توسط دانشمندان آمریکایی صورت گرفته و نظریه ای که برای اولین بار توسط انیشتین مطرح شد را تایید می کند. در این نظریه آمده است زمانی که ساعتها از زمین فاصله بگیرند به دلیلی ضعیف شدن نیروی گرانش سریعتر کار می کنند. با وجود اینکه این ایده از سالها پیش پذیرفته شده بود اکنون برای اولین بار امکان اندازه گیری آن با دقتی بالا فراهم آمده است.

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

فیزیکدانان موسسه ملی استاندارد و تکنولوژی با استفاده از یک جفت از دقیق ترین ساعتهای جهان به سادگی نشان دادند حرکت ساده بالارفتن از پله ها می تواند منجر به گذشت سریعتر زمان شود. بر اساس این آزمایش ساده، در صورتی که یکی از ساعتها تنها یک طبقه بالاتر از ساعت دیگری قرار بگیرد، سرعت حرکت آن مقداری به اندازه بخشی کوچک از ثانیه بیشتر از ساعت پایینی خواهد بود.

بر این اساس بالا رفتن از چند پله می تواند 90 میلیاردم یک ثانیه را از عمر 79 ساله یک فرد کم کند. با رفتن به ارتفاع 3 متری از یک ساختمان نیز 900 میلیاردم از ثاینه از عمر فرد با سرعت بیشتری سپری خواهد شد.

همچنین در صورتی که مجبور باشید بقیه عمر خود را در آخرین طبقه از ساختمان 102 طبقه ای و 381 متری "امپایر استیت " سپری کنید 104 میلیاردیم از ثانیه را از دست خواهید داد.

محققان برای اجرای این آزمایشها از ساعتهای اتمی "منطق کوانتمی" که از دقت بسیار بالایی برخوردارند استفاده کرده و ثابت کردند ارتفاع گرفتن باعث می شود سرعت حرکت ساعتها به دلیل کاهش فشار گرانشی افزایش پیدا کند.

بر اساس گزارش بی بی سی، با این همه محققان موسسه ملی استاندارد و تکنولوژی تایید کردند این پدیده که به تاخیر زمانی گرانشی شهرت دارد هیچ تاثیری بر زندگی انسانها ندارد زیرا تفاوت در حرکت زمان به اندازه ای ناچیز است که انسانها توانایی احساس آن را ندارند اما می تواند در زمینه های علمی مانند ژئوفیزیک کاربردهای اساسی داشته باشد

ماهیت جاذبه


اولین، دوربردترین و تنهاترین
نخستین بار نیوتن با در نظر گرفتن جاذبه به عنوان نیروی بین اجسام، نشان داد که جاذبه چطور در مقیاس‌های بزرگ عمل می‌کند. سپس اینشتین ایده‌های نیوتن را در نظریه نسبیت عام خود اصلاح کرد. وی نشان داد که توصیف جاذبه به‌وسیله انحنای چارچوب فضا-زمان توسط یک جسم، بهتر انجام می‌شود. همه ما ازآن‌رو به سمت زمین کشیده می‌شویم که جرم سیاره، چارچوب فضا-زمان پیرامون خود را خم کرده است. اما این پایان ماجرا نیست. اگرچه نیوتن و اینشتین بینش عمیقی را برای درک نیروی جاذبه فراهم کردند، اما قوانین آنها تنها توصیف‌های ریاضی است. این نظریه‌ها تنها نحوه عملکرد جاذبه را تشریح می‌کنند، بدون این‌که بگوید جاذبه از کجا می‌آید. فیزیکدانان نظری تلاش زیادی را برای ایجاد ارتباط بین نیروی جاذبه با دیگر نیروهای بنیادین شناخته شده جهان انجام داده‌اند. مدل استاندارد فیزیک که بهترین چارچوب ما برای توصیف دنیای زیراتمی است، شامل نیروی الکترومغناطیسی و نیروهای هسته‌ای قوی و ضعیف است؛ اما نیروی جاذبه را دربر نمی‌گیرد.
بسیاری از فیزیکدانان نسبت به این‌که مدل استاندارد فیزیک بتواند در برگیرنده نیروی جاذبه باشد، تردید دارند. نیروی گرانش را می‌توان بوسیله عملکرد ذرات فرضی گراویتون توصیف کرد، اما تاکنون مدرکی دال بر وجود این ذرات به‌دست نیامده است. ضعف جنبه گرانشی نظریه‌های موجود، از دلایل اصلی ارائه تئوری‌های جدید مانند نظریه ریسمان و گرانش کوانتومی در دهه‌های اخیر بوده است.
آنتروپی، گرانش و هولوگرافی
کارهای ورلیند، رویکرد جدیدی را برای بررسی مساله گرانش پیشنهاد می‌کند. بنابر اعتقاد وی گرانش پدیده‌ای است که از خواص بنیادین فضا و زمان ایجاد می‌شود.
برای درک نگرش پیشنهادی ورلیند، مفهوم سیالیت آب را در نظر بگیرید. مولکول‌های منفرد آب هیچ سیالیتی ندارند، اما مجموعه این مولکول‌ها در کنار یکدیگر خاصیت سیالیت آب را به وجود می‌آورد. به‌طور مشابه، نیروی گرانشی جزو خواص ذاتی مواد نیست. این نیرو یک اثر اضافی فیزیکی است که از اندرکنش جرم، فضا و زمان ایجاد می‌شود. ایده وی درباره نیروی جاذبه به عنوان یک نیروی آنتروپی، بر اصل اول ترمودینامیک استوار است که در حوزه نامتعارفی از توصیف فضا-زمان که هولوگرافی نامیده می‌شود، عمل می‌کند.
هولوگرافی در فیزیک نظری، دارای اصول مشابه برچسب هولوگرام موجود بر روی اسکناس است. در این روش تصاویر سه‌بعدی در یک سطح دوبعدی جا داده شده است. مفهوم هولوگرافی در فیزیک در دهه 1970، توسط استیفن و جاکوب بکنشتین توسعه یافت تا بتواند خواص سیاهچاله‌ها را توصیف کند. کارهای آنها به مفهومی منجر شد که بر اساس آن، یک کره فرضی می‌تواند اطلاعات لازم را درباره جرم داخلش در خود ذخیره کند. در دهه 1990 میلادی / 1370 شمسی، هوفت و لئونارد ساسکیند از دانشگاه استنفورد پیشنهاد کردند که این چارچوب می‌تواند به تمام جهان تعمیم داده شود. اصل هولوگرافیک پیشنهادی آنها در بسیاری از تئوری‌های بنیادین علم فیزیک مورد استفاده قرار می‌گیرد.
ورلیند از این اصل هولوگرافیک استفاده کرد تا دریابد که برای یک جرم کوچک، در فاصله مشخصی از یک جسم بزرگ‌تر مانند یک ستاره یا سیاره چه اتفاقی می‌افتد. وی نشان داد که جابه‌جایی اندک این جسم کوچک به معنای تغییر محتوای اطلاعات یا آنتروپی در سطح هولوگرافیک فرضی بین دو جسم است. این تغییر اطلاعات با تغییرات انرژی سیستم مرتبط است.
ورلیند از اصول آماری برای درنظر گرفتن تمام حرکات ممکن جرم کوچک و تغییرات انرژی مربوط به آن استفاده کرد. وی کشف کرد که از نظر ترمودینامیکی، حرکت جسم کوچک به سمت جسم بزرگ‌تر محتمل‌تر از سایر جابه‌جایی‌ها است. این اثر را می‌توان به صورت یک نیروی خالص که هر دو جسم را به سمت یکدیگر می‌کشد، نگاه کرد. فیزیکدانان این را نیروی آنتروپی می‌نامند؛ زیرا از تغییرات محتوای اطلاعات سرچشمه می‌گیرد.
با ایجاد ارتباط بین محتوای انرژی و رابطه معروف اینشتین برای جرم و انرژی، قانون جاذبه نیوتن مستقیما استخراج می‌شود. این نسخه نسبیتی تنها گام کوچکی به جلو به حساب می‌آید و می‌تواند برای هر دو جسم اعمال شود. ورلیند می‌گوید: «یافتن مجدد قوانین نیوتن می‌تواند یک تطابق خوش‌یمن باشد.»
چرا کسی زودتر به این فکر نیفتاده بود؟
مقاله ورلیند ستایش برخی از فیزیکدانان را به دنبال داشته‌است. رابرت دیجگراف از ریاضی‌فیزیک‌دانان برجسته دنیا در دانشگاه آمستردام، ظرافت مفاهیم کار ورلیند را تحسین می‌کند. وی می‌گوید: «مساله تعجب‌آور این است که هیچ کسی قبلا به این موضوع فکر نکرده است. این ایده بسیار ساده و متقاعد کننده به نظر می رسد.»
اما برخی از فیزیکدانان نظرات مخالفی دارند. برخی اعتقاد دارند که ورلیند در استخراج معادلات خود، به دلیل اینکه از خود جاذبه شروع کرده، دچار استدلال دور شده است. برخی دیگر نیز نگرانی‌هایی را در خصوص ریاضیات ناچیز مورد استفاده ورلیند ابراز کرده‌اند.
استنلی دسر از دانشگاه برندایس ماساچوست، که کارهایش باعث گسترش قلمرو نسبیت شده می‌گوید: «به‌نظر می‌رسد کار ورلیند یک راه امیدبخش است. اما کارهای وی تمام عقاید تعصب‌آمیز ما را درباره نیوتن و هوک تا اینشتین به چالش می‌کشد، چیزی که قبول آن خیلی سخت است.»
ورلیند تاکید می‌کند که مقاله وی تنها گام نخست در این موضوع است. وی می‌گوید: «ایده من هنوز در حد یک نظریه نیست، اما پیشنهادی برای برای یک الگو یا چارچوب جدید است. قسمت سخت کار تازه آغاز شده است.»

سنگ‌ريزه‌اي كه ديوار صوتي را شكست

خيلي‌ها فكر مي‌كنند دست‌يابي به سرعت‌هاي مافوق‌صوت به هنگام شليك گلوله يا پرواز جنگنده‌ها مي‌تواند روي دهد، اما حتي سنگ‌ريزه‌اي كه در آب فرو مي‌افتد، هوا را به سرعت‌ بيشتر از 340 متر بر ثانيه مي‌رساند.

ابوالفضل كريمي: اگر تصور مي‌كنيد اين تصوير يك هواپيما يا يك پرنده است، در اشتباهيد. اين تصوير سنگي در حال فرو رفتن در آب است. شايد اين منظره معمولي به‌نظر برسد، اما نكته جالب اين واقعه آن است كه دانشمندان تخمين مي‌زنند جريان هوايي كه از اين برخورد به وجود مي‌آيد، از سرعت يك گلوله نيز بالاتر است.

به گزارش نيوساينتيست، زماني كه شيئي مانند يك سنگ داخل آب مي‌افتد ، حفره‌اي از هوا داخل آب توليد مي‌شود كه مي‌تواند هوا را با سرعتي مافوق سرعت صوت از داخل آب به بيرون بفرستد. اين كشف توسط استفان كگل و همكارانش از دانشگاه Twente واقع در هلند انجام گرفته است.

اين گروه با استفاده از تصويربرداري با سرعت بسيار بالا ، حفره‌اي از هوا را ثبت كردند كه به شكل يك ساعت شني در آب تشكيل مي‌شود. بالاي اين ساعت شني در حقيقت، سطح آبي است كه شيء با آن برخورد كرده و پايه آن را شيء در حال فرو رفتن در آب تشكيل مي‌‌دهد.

اين تيم تحقيقاتي براي اندازه‌گيري سرعت هوايي كه از بالاي سطح آب خارج مي‌شود، آب را به رنگ مشكي در آوردند. اما با وجودي كه دوربين آن‌ها مي‌توانست در هر ثانيه 15هزار تصوير ثبت كند، گروه تحقيقاتي باز هم موفق نشد اين سرعت را به طور مستقيم اندازه‌گيري كند. اين بدان معني بود كه سرعت هواي خروجي خيلي بيشتر از انتظار آنهاست. بنابراين آن‌ها تصميم گرفتند با استفاده از شبيه‌سازي ، رفتار آب و هواي خروجي را بررسي كنند.

با انجام اين كار، محققان متوجه شدند درست قبل از آن‌كه حفره تشكيل شده بسته شود، فشار هوا در انتهاي اين ساعت شني نسبت به گردنه آن بسيار بالاتر مي‌رود و اين تفاوت فشار، هوا را با سرعتي فراتر از سرعت صوت به بيرون مي‌فرستد.

تاثير ميدانهاي الكترومغناطيسي بر انسان


ما در زندگي روزمره در محيط كار و خانه و مدرسه در معرض ميدان الكترومغناطيسي و الكتريكي هستيم و اين ميدان الكتريكي حاصل از توليد، انتقال و استفاده از الكتريسيته است. مطالعاتي در رابطه با سلامتي انسان در مورد كساني كه در معرض ميدان مغناطيسي و انواع سرطانها از نوع لوكمي و سرطان مغز صورت گرفته است.
تعدادي از محققان در مورد ارتباط قرار گرفتن در معرض ميدان مغناطيسي و سرطان ترديد دارند. زيرا تفسير آن از نظر بيولوژيكي مشكل است و نتايج تحقيقات متفاوت به نظر مي‌رسد و با هم هماهنگي ندارند. بسياري از محققان توافق بر اين دارند كه نياز به اطلاعات بيشتري در خصوص تاثيرات ميدانهاي الكتريكي و مغناطيسي بر سلامت انسان داريم.
هدف از اين مجموعه فراهم آوردن اطلاعاتي در مورد تاثيرات ميدانهاي الكترومغناطيسي در محيط كار و درك علمي نگرانيها و ترديدهايي است كه در اين مورد وجود دارد.
● ميدان الكترومغناطيسي
ميدان الكترومغناطيسي به وسيله خطوط نيرو، سيمهاي برق و تجهيزات الكتريكي توليد مي‌شود. تاكيد اين مجموعه در مورد ارتباط ميدان مغناطيسي با توليد و انتقال كاربرد نيروي الكتريكي است. ميدانهاي مغناطيسي خطوط نامرئي نيرو هستند كه در اطراف هر وسيله الكتريكي وجود دارند. ميدان الكتريكي با ولتاژ توليد مي‌شود و قدرت آن با افزايش ولتاژ افزايش مي‌يابد. واحد قدرت الكتريكي بر حسب متر بر ولت مي‌باشد.
ميدان مغناطيسي نتيجه شدت جريان در سيمها يا وسايل الكتريكي مي‌باشد و قدرت آن با افزايش ولتاژ افزايش مي‌يابد. ميدان مغناطيسي بر حسب گوس يا تسلا اندازه‌گيري مي‌شود. از طرف ديگر ميدان الكتريكي حتي وقتي كه تجهيزات الكتريكي خاموش مي شود برقرار است و مدت زيادي با منبع
جريان برق ارتباط خود را حفظ مي‌كند. ميدان الكتريكي با عبور كردن از موادي كه هادي الكتريسيته هستند كاهش مي‌يابد. به عبارت ديگر ميدانهاي مغناطيسي از بسياري مواد عبور مي‌كنند و بنابراين جلوگيري از عبور آن بسيار مشكل است. با وجود اين كه ميدانهاي الكتريكي و مغناطيسي در اطراف وسايل الكتريكي و خطوط نيرو وجود دارند. تحقيقات اخير بر روي پتانسيل اثرات ميدانهاي مغناطيسي بر سلامت انسان متمركز گرديده‌اند. با وجود اين كه بعضي مطالعات اپيدمولوژيك ارتباط افزايش خطر ابتلا به سرطان را با در معرض ميدان مغناطيسي قرار گرفتن گزارش نموده‌اند اما ارتباط مشابهي در مورد ميدانهاي الكتريكي گزارش نشده است.
توسعه سريع علم و تكنولوژي، موجودات زنده را تحت تابش طيف وسيعي از ميدانهاي الكترومغناطيسي قرار داده است. پيشرفت فناوري و صنعت برق انسانها را در تماس با ميدان الكترومغناطيسي حاصل از وسايل برقي از جمله كامپيوتر شخصي، فر برقي، تلويزيون، يخچال و ... نيز خطوط انتقال نيروي با ولتاژ زياد قرار داده است.
● اثرات ميدانهاي الكترومغناطيسي بر انسان
اپيدمولوژي، مطالعه بر روي احتمال شيوع بيماريها در جمعيتهاي انساني است و اينگونه تحقيقات غالبا عيني هستند تا تجربه‌اي و اين بدان معناست كه اينگونه يك اپيدميولوژيست نمي تواند تمامي فاكتورهايي را كه موجب بروز بيماري مي‌شود كنترل كند و يا در آزمايشگاه تحقيق كند اگرچه تحقيقات آزمايشگاهي در اطراف محيط انساني و حيواني كاملا در مورد انسان صدق نمي‌كند. اپيدميولوژيستها مي‌توانند عوامل به وجود آورنده سرطان را مشخص كنند كه شامل دود سيگار است و اين در حالي است كه در مورد ميدانهاي الكترومغناطيسي ارتباطي بين معاشرت و اپيدمولوژي وجود ندارد. بعضي دانشمندان كه در اين مورد مطالعه كرده‌اند ارتباط موجود بين ميدانهاي الكترومغناطيسي و سرطانهاي خاص را وقتي كه خطر كم باشد و يا اصلا نباشد مشكل تفسير مي‌كنند حتي اگر احتمال ابتلا به سرطان ناشي از ميدانهاي الكترومغناطيس بسيار اندك باشد بايد آن را جدي تلقي نمود. زيرا در ميان تعداد كثير افرادي كه در معرض ميدانهاي الكترومغناطيس هستند حتي يك احتمال ناچيز هم مي‌تواند باعث افزايش سرطان در سطح گسترده شود.
● ارتباط سرطان با مشاغل صنعت برق
از سال ۱۹۸۲ تعدادي از اپيدميولوژيستها مطالعات و آزمايشاتي در اين مورد انجام داده‌اند و گزارشي از بررسي بيماري لوكمي روي افراد كه در معرض ميدان الكترومغناطيس بوده‌اند با افرادي كه در مشاغل ديگر كار كرده‌اند ارائه داده‌اند. در ايالات متحده اين بيماري در بزرگسالان از هر ۱۰۰۰۰۰ نفر ۱۰مورد در سال مشاهده مي‌شود و اين مطالعات شامل افرادي مي‌شود كه مستقيما با وسايل الكترومغناطيسي سر و كار دارند مثل مهندسان برق و يا افراد شاغل در خطوط تلفن و تلويزيون و تعميرات راديويي، اپراتورهاي ايستگاه برق، الكتريسيته و جوشكار. مطالعات ديگر ارتباط بين شيوع سرطان مغز و يا مرگ و مير در مشاغل مشابه را نشان مي‌دهد. اين تحقيقات اولين بار توسط دكتر Samuel Milham در سال ۱۹۸۲ كامل شده است. همچنين مطالعاتي در مورد ارتباط سرطان سينه و قرار داشتن در معرض ميدان الكترومغناطيسي صورت گرفته است. سرطان سينه در مردان نادر است اما متاسفانه در زنان بسيار رايج است. در ايالات متحده سرطان سينه از هر ۱۰۰۰ نفر بيش از يك مورد در سال مشاهده شده است. در يك مركز تحقيقاتي دانشگاهي در كاروليناي شمالي ميزان مرگ زناني كه در معرض ميدانهاي الكترومغناطيسي قرار داشته‌اند در اثر ابتلا به سرطان سينه بيشتر از زناني بوده است كه در چنين مشاغلي كار نكرده‌اند. اما با توجه به اين كه عوامل ديگري مثل فاكتور سن در تولد اولين نوزاد و باروري و تاريخچه ارثي در ايجاد اين نوع سرطان مؤثر مي‌باشند، لذا باعث اختلال در اين تحقيق شده است و با در نظر گرفتن اين مشكلات و نداشتن اطلاعات كافي پي بردن به عامل اصلي ايجاد اين بيماري غير ممكن به نظر رسيد و مطالعات ديگري كه در ايالات متحده و كشورهاي ديگر انجام شده است نشان ميدهد كه حتي زناني كه در خانه كار مي كنند و در معرض ميدان الكترومغناطيسي بالايي قرار دارند با خطرپيشرفت سرطان سينه مواجه بوده‌اند.
● ساير امراض ناشي از ميدانهاي الكترومغناطيسي
بيماري آلزايمر (Alzheimer) نوعي بيماري است كه در افراد سن بالا بروز مي‌كند و باعث ضعف تمركز و اختلال در يادآوري خاطرات مي‌شود. مطالعه و تحقيقاتي كه در سال ۱۹۹۵ در فنلاند و كاليفرنيا انجام گرديده نشان مي دهد كارگراني كه بيشتر در معرض ميدان الكترومغناطيس قرار گرفته بودند بيشتر به اين بيماري مبتلا شده‌اند. طبق گزارش دكتر Stephanie London و همكاران در سال ۱۹۹۴ به اين نتيجه رسيده‌اند كه افراد شاغل در صنايع برق و تلفن نسبت به افراد شاغل در ديگر صنايع بيشتر در معرض ميدانهاي الكترومغناطيس قرار دارند.
● اثرات بيولوژيكي ميدانهاي الكترومغناطيس
اين مجموعه اطلاعاتي در مورد تاثيرات ميدانهاي الكترومغناطيسي بر روي حيوانات و تقسيم سلولي به ما مي‌دهد و تاثيرات بيولوژيكي شامل تغييراتي در اعمال سلولها و بافتها و تغييراتي در فعاليت مغز استخوان انسان و ضربان قلب مي‌شود. اين قبيل مطالعات بر روي حيوانات آزمايشگاهي و حيوانات اهلي و نيز انسان بررسي شده است. طول موج، مدت در معرض امواج بودن، فاصله نسج با موج در تكثير سلولي و جزئيات تكثير مورد بررسي قرار گرفته است و باعث اختلال در تكثير سلولي در مرحله DNA سازي و نيز باعث افزايش بروز نقص مادرزادي و اختلال باروري و موتاسيونهاي مختلف مي‌شود و اين اختلال با مدت مجاورت با ميدان الكترومغناطيسي و نوع موج متناسب بوده است.

ماهیت لیزر؟
لیزر این نور شگفت از نظر ماهیت هیچ تفاوتی با نور عادی ندارد و خواص فیزیکی لیزر ، آن را از نورهای ایجاد شده از سایر منابع متمایز می‌سازد. از نخستین روزهای تکنولوژی لیزر ، به خواص ویژه آن پی برده شد. و ما بصورتی گزینشی به این خواص از ماهیت فرآیند لیزر می‌پردازیم که خود این خواص بستری عظیم برای کاربردهای وسیع این پدیده ، در علوم گوناگون به ویژه صنعت و پزشکی و ... ایجاد کرده است. به جرأت می‌توان گفت پیشرفت دانش بدون تکنولوژی لیزر امکان پذیر نیست.

شاید مهترین بخش فیزیک اتمی بحث مربوط به فیزیک لیزر باشد. می دانید که با دادن انرژی به الکترونهای یک اتم می‌توان آنها را به مدارهای بالاتری برد. (حتماً با این تصویر کلاسیک که الکترون ها مدارهایی با انرژی مشخصی به دور هسته وجود دارند، آشنایید.) اما این خانه جدید برای الکترونها خیلی وضعیت پایداری ندارد و الکترونها ترجیح می‌دهند با پس دادن انرژی به مدار اصلی خودشان برگردند. این انرژی به صورت یک فوتون با فرکانس مشخص آزاد می‌شود. یعنی یک واحد انرژی ... اما می دانید که نور از همین فوتونها ساخته می‌شود. پس اگر با تعداد زیادی از اتمها به طور هم زمان این کار را انجام دهیم، می‌توانیم پرتو نوری تک فرکانس ایجاد کنیم. علاوه بر اینکه با روشهایی و دقت هایی می‌توان پرتوهای هم فاز تولید کرد. زیاد نمی خواهیم راجع به لیزر و ویژگی های آن توضیح دهیم اما همین مهم است که بدانیم که این پدیده اساس تولید پرتوهای لیزر است. کلمه لیزر که انگلیسی آن "LASER" است کوتاه شده عبارت:" شدت بخشی نور با استفاده از انتشار تحریک شده تابش است. (Light Amplification by the stimulated Emission of Rodiation)

آنچه كه سبب می‌شود پرتو ليزر از نورهای ديگر متمايز شود در حقيقت ويژگي های منحصر بفرد آن است كه در هيچ منبع نوری ديگر يافت نمی‌شود. چهار ويژگی عمده ليزر عبارت‌اند از:

1. همدوسی
2. تك رنگی
3. واگرايی كم
4. موازی بودن پرتو

تاریخچه

میمن برای نخستین بار لیزر یاقوت را در سال ۱۹۵۹ ساخت.پس از دو سال آقای علی جوان، دانشمند ایرانی برای نخستین بار لیزر گازی هلیوم- نئون را ساخت.

از حدود سال ۱۹۶۶ لیزر نیم رسانا در مخابرات نوری در ژاپن و آمریکا مورد توجه قرار گرفت و نسبت به امکان مد گردانی مستقیم آن تا فرکانس های فوق‌العاده زیاد شناخت حاصل شده‌است.

پیشنهاد استفاده از گسیل القایی از یک سیستم با جمعیت وارون برای تقویت امواج میکروویو بطور مستقل به‌وسیله وبر، جوردون، زیگر، باسو، تانز و پروخورو داده شد. نخستین استفاده عملی از چنین تقویت کننده‌هایی توسط گروه جوردون، زیگر و تاونز در دانشگاه کالیفرنیا انجام شد.این گروه نام میزر را که از ابتدای حروف تشکیل شده بود برای آن برگزیدند: «Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation»

نخستین میزر با استفاده از گذار میکروویو در مولکولهای آمونیاک ساخته شد. در سال ۱۹۵۸ اولین بار پیشنهاد فعالیت میزر در فرکانسهای نوری در مقاله‌ای توسط اسکاولو و تاونز داده شد. در سال ۱۹۶۰ یعنی کمتر از دو سال دیگر، میلمن موفق به ساخت لیزر پالسی یاقوت شد. این لیزر کار که لیزر گازی هلیوم نئون بود، در سال ۱۹۶۱ توسط علی جوان ایرانی ساخته شد. در سال ۱۹۶۲ نیز پیشنهاد لیزرهای نیمه‌هادی مطرح گردید.

سیر تحول و رشد

با پیشرفت روزافزون مکانیک کوانتومی و جنبه‌های ذره‌ای نور و تولید آینه‌هایی با توان بالا دانشمندان لیزرهایی را با توان خروجی بهتر(لیزرهای توان بالا) و همدوسی بالاتر ساخته شدند.

اختراع لیزر به سال ۱۹۵۸ با نشر مقالات علمی در رابطه با میزر پرتو فروسرخ و نوری بر می‌گردد. نشر مقالات یاد شده سبب افزایش تحقیقات علمی توسط دانشمندان در سراسر جهان گردید. در بخش ارتباطات نیز کارشناسان توانایی لیزر را که جایگزین ارسال یا مخابره الکتریکی شود، تأیید نمودند. اما اینکه چگونه پالس ها را مخابره نمایند، مشکلات زیادی را بوجود آورد. در سال ۱۹۶۰ دانشمندان پالس نور را مخابره نمودند، سپس از لیزر استفاده کردند. لیزر، نور خیلی زیادی را تولید نمود که بیش از میلیونها بار روشن تر از نور خورشید بود. متأسفانه پرتو لیزر می‌تواند خیلی تحت تأثیر شرایط جوی مثل بارندگی، مه، ابرهای کم ارتفاع، چیزهای موجود در آزمایش های مربوط به هوا از قبیل پرندگان قرار گیرد.

دانشمندان نیز طرحهای نویی را جهت حمایت نور از برخورد با موانع را پیشنهاد نمودند. قبل از اینکه لیزر بتواند سیگنالهای تلفن را ارسال دارد. اختراع مهم دیگر موجبر فیبر نوری بود که شرکت های مخابراتی برای ارسال صدا، اطلاعات و تصویر از آن استفاده می‌کنند. امروزه ارتباطات الکترونیکی بر پایه فوتونها استوار می‌باشد. تکنولوژی تسهیم طول موج یا رنگهای گوناگون نوری برای ارسال تریلیون بیت فیبر نوری استفاده می‌کند. بعد از اینکه لیزر دی اکسید کربن در سال ۱۹۶۴ اختراع شد کاربرد لیزر در زمینه‌های پزشکی خیلی توسعه یافت و برای جراحان این امکان را فراهم نمود تا بجای استفاده از چاقوهای جراحی از فوتون استفاده نمایند. امروزه لیزر می‌تواند وارد بدن گردد، اعمال جراحی را انجام دهد، در صنایع و در کارهای ساختمانی، در وسایل نظامی و غیره کاربردهای فراوان آنرا می‌توان مشاهده نمود.

عناصر اساسی لیزر

ابزار لیزریک نوسانگر اپتیکی است که باریکهٔ بسیار موازی شدهٔ شدیدی از تابش همدوس را گسیل می‌کند.این ابزار اساسا از ۳ عنصر ساخته شده‌است: چشمهٔ انرژی خارجی یا دمنده، محیط تقویت کننده، و کاواک اپتیکی یا تشدیدگر.

دمنده

دمنده یک چشمهٔ انرژی خارجی است که وارونی جمعیت را در محیط لیزری به وجود می‌آورد. تقویت موج نور یا میدان تابش فوتون تنها در یک محیط لیزری که در آن وارونی جمعیت بین دو تراز انرژی وجود داشته باشد روی می‌دهد.(برای اینکه لیزر کار کند لازم است تعداد اتمهای N2 در تراز انرژی E2 از تعداد اتمهای N1 در تراز انرژی E1 بزرگ‌تر باشد.این وضعیت را وارونی جمعیت می‌نامند.) وارونی جمعیت و گسیل القائی با هم در محیط لیزری کار می‌کنند و باعث تقویت نور می‌شوند. در غیر این وضعیت موج نور عبور کننده از محیط لیزری تضعیف خواهد شد.

دمنده‌ها می‌توانند از نوع اپتیکی، الکتریکی، شیمیایی یا گرمایی باشند به شرط این که انرژی لازمی را فراهم کنند که بتواند با محیط لیزری برای برانگیختن اتم ها و ایجاد وارونی جمعیت لازم همراه شود.

در لیزرهای گازی مانند He-Ne، دمنده‌ای که از همه بیشتر به کار می‌رود از نوع تخلیهٔ الکتریکی است. عوامل مهم حاکم بر این نوع دمش مقطع‌های برانگیزش الکترونی و طول عمرهای ترازهای انرژی مختلف هستند. در بعضی از لیزرهای گازی، الکترون‌های آزادی که در فرایند تخلیه تولید شده‌اند با اتمها، یونها یا مولکول‌های لیزر مستقیما برخورد و آنها را برانگیخته می‌کنند. در سایر لیزرها، برانگیزش توسط برخوردهای ناکشسان اتم-اتم (یا مولکول-مولکول) روی می‌دهد.

محیط لیزری

محیط تقویت کننده یا محیط لیزری یک قسمت مهم از ابزار لیزر است. بسیاری از لیزرها از روی نوع محیط لیزری به کار رفته در آنها نامگذاری می‌شوند، به‌عنوان مثال، هلیم-نئون (He-Ne)، دی اکسیدکربن (Co۲) و نئودیمیم: نارسنگ ایتریم آلومینیم (Nd:YAG). محیط لیزری، که می‌تواند گاز، مایع یا جامد باشد، طول موج تابش لیزری را تعیین می‌کند.

مهم‌ترین لازمهٔ محیط تقویت کننده توانایی آن برای ایجاد وارونی جمعیت بین دو تراز انرژی اتمهای لیزری است.این وضعیت با برانگیختن (یا دمیدن) اتم های بیشتری به تراز انرژی بالاتر نسبت به اتم های موجود در تراز پایین تر تحقق می‌یابد.(چنانکه معلوم شده‌است، حتی با دمش قوی، به علت اختلاف زیاد طول عمرهای ترازهای انرژی اتمهای قابل استفاده، تنها جفت‌های مشخصی از ترازهای انرژی با طول عمرهای خودبه خودی مناسب را می‌توان «وارون» کرد.

خروجی لیزر

خروجی لیزرها به دو صورت پالسی و پیوسته می‌باشد. پالس در واقع نوری است که در محدوده زمانی کوتاه تابیده می‌شود. این محدوده زمانی امروزه به کمتر از فمتوثانیه رسیده است.

کاربردهای لیزر

1. کاربرد در فیزیک و شیمی
2. کاربرد در زیست شناسی و پزشکی
3. کاربرد در فرآوری مواد
4. کاربرد در ارتباطات نوری
5. کاربرد در اندازه گیری و بازرسی
6. کاربرد در گداخت گرما هسته‌ای
7. کاربرد فرآوری اطلاعات نوری و ضبط آنها
8. کاربردهای نظامی
9. تمام نگاری (هولوگرافی)
10. کاربردهای صنعتی و الکتریکی

دوست عزیز، مطالب شما خیلی جالبن(کپی/پیست!)!
ولی فکر نمیکنید عنوان تاپیک رو درست نخوندید؟!
"تازه ترین اخبار و اکتشافات دنیای فیزیک"
اینکه لیزر چیه یا نظریه ریسمان چی میگه فکر نمیکنم ربطی به اخبار داشته باشه!