X
تبلیغات
*قرار دهید full screen لطفا صفحه را در حالت*

مترجم سایت

دنیای فیزیک

دنیای فیزیک

علم فیزیک در هستی

مرز دو آب

اقیانوس شناسان به تازگی کشف کرده اند که وقتی دو دریا به هم می رسند با یک دیگر ترکیب نمی شوند آب دو دریای همسایه به دلیل وجود نیروی کشش سطحی ترکیب نمی شوند.آب دریاهای مختلف غلظت های متفاوتی با هم دارند.و کشش سطحی ایجاد می کنند گویی که دیواره نازکی بین آن دو برپا شده است.در اقیانوس اطلس جریان آب شیرینی وجود دارد که آن را گلف استیریم می نامند این جریان عظیم از سواحل آمریکای مرکزی حرکت می کند و سراسر اروپا را طی می کند و به سواحل اروپای شمالی می رسد.عرض این جریان 150 کیلومتر و عمقش حدود 800 متر و سرعتش 160 کیلومتر می باشد.و حرارت آن با آبهای اطرافش 10 تا 15 درجه تفاوت دارد و در آنجا هزاران کیلومتر آب وجود دارد که با آبهای اطراف خود مخلوط نمی شوند.و در آنها موجودات زنده هم زندگی می کنند.   


همچنین در کشور مصر نیز هیئتی اکتشافی از دانشگاه مصر دریافتند که آبهای خلیج عقبه از نظر خواص شیمیایی و فیزیکی با آبهای دریای احمر تفاوت دارند و با آن مخلوط نمی شوند همچنین در جایی که دریای احمر به اقیانوس هند می رسد نیز این خاصیت وجود دارد.این پدیده در دریاری مدیترانه و اقیانوس اطلس که در تنگه جبل الطارق به هم می رسد دیده می شود اما به دلایلی مانند دما میزان شوری و شیرینی از هم جدا می شوند.

تصویر مربوط به تنگه جبل الطارق است که 13 کیلومتر بین دریای مدیترانه و آتلانتیک مرز وجود دارد که از همدیگر جدا می شوند و از هم جدا نمی شوند.


در شهر توریستی اسکاگن در دانمارک در جایی که دریای بالتیک و شمالی به هم می پیوندند این پدیده دیده می شود.

در سوره الرحمن آیات 19-20-21-22 به این موضوع اشاره شده است:

مَرَجَ الْبَحْرَیْنِ یَلْتَقِیانِ (19) بَیْنَهُما بَرْزَخٌ لا یَبْغِیانِ (20)  فَبِأَیِّ آلاءِ رَبِّکُما تُکَذِّبانِ (21) یَخْرُجُ مِنْهُمَا اللُّؤْلُؤُ وَ الْمَرْجانُ (22)

19. دو دریا را به گونه ای روان کرد که با هم برخورد کنند.20. اما میان آن دو حد فاصلی است که به هم تجاوز نمی کنند.21. پس کدامین نعمتهاى پروردگارتان را انکار مى‏کنید؟22. از آن دو، مروارید و مرجان خارج مى‏شود.

بیشترین دلیلی که باعث وقوع چنین پدیده ای می شود غلطت شوری و شیرینی دریاهاست که باعث جلوگیری از ترکیب آنها می شود در آیات دیگری از قرآن نیز بطور دقیق به این موضوع اشاره شده است:


سوره مبارکه فرقان آیه 53:

« و هو الذی مَرَجَ البحرینِ هذا عَذبٌ فُراتٌ و هذا مِلحً اُجاجً وَ جَعَلَ بَینَهما بَرزَخا و حِجراً مَهجوراً»

و اوست کسی که دو دریا را موج زنان به سوی هم روان کرد این یکی شیرین و آن یکی شور و تلخ است ومیان آندو حریمی استوار قرار داد  

نوشته شده در دوشنبه بیست و پنجم آذر 1392ساعت 20:59 توسط مهدی نجفی|

بررسی رابطه فیثاغورس با تصویر متحرک


نوشته شده در چهارشنبه بیست و دوم آبان 1392ساعت 18:4 توسط مهدی نجفی|

کتاب صوتی برای سهولت در مطالعه

نام کتاب : تکامل علم فیزیک (۱ تا ۷)

نویسنده : آلبرت انیشتین

مترجم : احمد آرام

MP3قالب کتاب صوتی : 

زمان : ۲۶۴ دقیقه

حجم :۳۵٫۷۰ مگابایت


دانلود

 پسورد : www.98ia.com

 منبع :http//www.98ia.com

نوشته شده در یکشنبه نوزدهم آبان 1392ساعت 2:54 توسط مهدی نجفی|

چرا آب گرم زودتر از آب سرد یخ می‌زند؟


برای دانلود فیلم اینجا را کلیک کنید


 این سوالی است که باهوش‌ترین افکار عالم فیزیک را از زمان ارسطو تا به حال مشغول خود ساخته است، آن هم بدون نتیجه. حال گروهی فیزیکدان فکر می‌کنند که این راز قدیمی چند هزار ساله، را حل کرده‌اند.

این رفتار آب که به نام اثر امپمبا شناخته شده است، پدیده‌ای است که در آن، آب بر خلاف اغلب مایعات دیگر، هر چه دمایش گرم‌تر از دمای اتاق باشد، سریع‌تر یخ می‌زند.  دانشمندن نظریه‌های متفاوتی در مورد چرایی این رخداد ارائه کرده‌اند، ولی تاکنون هیچ کدام از آنها نتوانسته‌اند به طور کامل این پدیده عجیب و غریب فیزیکی را توضیح دهند.

به تازگی گروهی فیزیکدان در دانشگاه صنعتی نانیانگ سنگاپور راه حل احتمالی این مسئله را پیدا کرده‌ و توضیح این معما را به برهمکنش غیر عادی مولکول‌های آب با یکدیگر مرتبط کرده‌اند.

هر مولکول آب به مولکول همسایه‌اش از طریق نوعی پیوند الکترومغناطیسی متصل می‌شود که پیوند هیدروژنی نامیده می‌شود. همین پیوند است که منجر به ایجاد کشش سطحی آب و نقطه جوشی بالاتر از انتظار به نسبت مایعات دیگر می‌شود؛ اما دکتر سان چانگکینگ و دکتر زانگ از دانشگاه فنی نانیانگ ادعا می‌کنند که پیوند هیدروژنی این را هم توجیه می‌کند که مولکول‌های آب، چطور انرژی را ذخیره و آزاد می‌کنند.

به گفته آنها، سرعتی که در آن انرژی آب آزاد می‌شود، بسته به حالت اولیه آب متفاوت است و اگر دو لیوان آب داغ و آب سرد را داخل فریزر قرار دهیم، آب داغ می‌تواند انرژی را سریع‌تر آزاد ‌کند.

دکتر چانگکینگ می‌گوید: «فرایندها و سرعت رها سازی انرژی از آب، بسته به حالت انرژی پایه منابع، تفاوت ذاتی خواهد داشت».

اثر امپمبا از نام دانشجویی تانزانیایی به نام اراسطو امپمبا اقتباس شده که اولین بار مشاهده کرد که بستنی گرم، قبل از بستنی سرد یخ زده بود. او در سال 1969/1348 در مقاله‌ای نشان داد که حجم برابر آب خنک و آب داغ در یک یخچال، با سرعت‌های متفاوتی یخ می‌زنند، که در آن سرعت انجماد آب داغ بیشتر است.

این اثر همچنین می‌تواند کاربردهای واقعی در این دنیا داشته باشد، مانند اشتباه بودن استفاده از آب جوش برای یخ زدایی شیشه اتوموبیل در یک روز سرد زمستانی و یا زودتر یخ زدن لوله‌های آب گرم به نسبت لوله‌های آب سرد.

چندین نظریه برای توضیح این پدیده وجود دارند، شامل اینکه تبخیر آب گرم به این معنی است که آب کمتری برای یخ زدن وجود دارد. و یا نظریه دیگری که نشان می دهد که گازهای محلول در آب، در آب گرم آزاد می‌شوند و آن را ویسکوزتر می‌سازند.

سال گذشته انجمن سلطنتی شیمی انگلیس، برای هر کسی که بتواند بگوید که اثر امپمبا چطور کار می‌کند، هزار پوند جایزه تعیین کرد. نیکولا برگوویک که یک محقق شیمی در دانشگاه زاگرب است اوایل امسال به عنوان برنده این جایزه معرفی شد. او ازمایش‌هایی را با استفاده از بشرهایی در آزمایشگاه انجام داد و در مقاله‌ای نشان داد که شاید دلیل این ماجرا، اثر همرفتی باشد، چراکه جریان‌های همرفتی در آب ولرم، باعث می‌شوند که سریع‌تر خنک شود.

اما دکتر چانگکینگ و دکتر زانگ برای توضیح بیشتر این اثر، تلاش کردند تا از آزمایش این فرایند در سطح مولکولی استفاده کنند.

هفته گذشته آنها با انتشار مقاله‌ای نشان دادند که وقتی یخ تشکیل می‌شود، مولکول‌های آب خودشان را چطور می‌آرایند. آنها همچنین در مقاله دیگری اثر امپمبا را هم توضیح دادند.

آنها می‌گویند که برهمکنش بین پیوندهای هیدروژنی و پیوندهای قوی‌تری که اتم‌های اکسیژن و هیدروژن را در یک مولکول در کنار هم نگه می‌دارد و به عنوان پیوند کووالانسی شناخته می‌شود، سبب این اثر می‌شود.

در حالت طبیعی وقتی مایعی گرم می‌شود، پیوندهای کووالانسی بین اتم‌ها کشیده می‌شوند و انرژی ذخیره می‌کنند. به ادعای این محققان، پیوندهای هیدروژنی اثری غیرعادی در آب تولید می‌کنند که منجر به این می‌شود که وقتی که آب گرم شود، پیوندهای کووالانسی کوتاه‌تر شوند و انرژی ذخیره کنند. این مسئله منجر به این می‌شود که انرژی آزاد شده این پیوندها، در قیاس با انرژی اولیه حالت یخ زده در فریزر، شاهد افزایشی به صورت نمایی باشد. بنابراین آب گرم انرژی بیشتری را سریع‌تر از آب سرد از دست می‌دهد.

دکتر چانگکینگ می‌گوید: «گرم کردن، انرژی را بوسیله کوتاه کردن و محکم کردن پیوند کووالانسی ذخیره می‌کند. پیوند هیدروژن و اکسیژن که در یک فریزر سرد شده باشد انرژی‌اش را با سرعتی که به طور نمایی به انرژی ذخیره شده اولیه بستگی دارد، رها می‌کند و بنابراین اثر امپمبا اتفاق می‌افتد».

دکتر دنیس آزبورن استاد دانشگاه دارالسلام تانزانیا، که نویسنده دیگر مقاله‌ مشهور امپمبا در سال 1969/1348 بود، در مورد این ادعای جدید می‌گوید: «چندین مکانیزم مختلف ممکن است در ایجاد اثر امپمبا دخیل باشند. آنچه نویسندگان این مقاله توصیف می‌کنند به عنوان یک خاصیت پیوند هیدروژن و اکسیژن ممکن است تنها یکی از این عوامل باشد

 

نوشته شده در شنبه هجدهم آبان 1392ساعت 2:41 توسط مهدی نجفی|

این آزمایش دلیل منطقی کدام معجزه است؟

اگر دو بادکنک را به اندازه های مختلف را با هوا پر کنیم و آنها را به هم وصل کنیم . هوا از کدام بادکنک به دیگری جابجا می شود؟ ابتدا تصور می کنیم که هوا از بادکنک بزرک که هوای بیشتری دارد به بادکنک کوچکتر جابجا میشود که در واقعیت اینطور نیست و هوا از بادکنک کوچکتر که فشار بیشری دارد به بادکنک بزرگتر که فشار کمتری دارد منتقل می شود. به فیلم توجه کنید..

 


برای دانلود فیلم اینجا را کلیک کنید.
نوشته شده در جمعه هفدهم آبان 1392ساعت 17:36 توسط مهدی نجفی|

 

برخورد سوزن به بادکنک آب

 

 

حرکت مولکول آب

 

کره زمین در فصل ها

 

نوشته شده در پنجشنبه هفدهم مرداد 1392ساعت 2:31 توسط مهدی نجفی|

یک آزمایش ساده 

تصور کنید در یک جاده کوهستانی با سرعت زیادی رانندگی میکنید،که ناگهان کنترل اتومبیلتان را از دست داده و مستقیم به سمت پرتگاه حرکت خواهید کرد...

در همین هنگام در شگفتید که چرا از پرتگاه سقوط نکرده اید و در لبه پرتگاه معلق مانده اید!!!

به نظر شما چه اتفاقی رخ داده است؟

آیا معجزه شده؟

آیا سقوط نکردن خود را مدیون اتومبیل گرانبهایتان میدانید؟

یا طبق قوانین نیرو،برآیند نیروهای وارد شده صفر میباشد که به صورت متعادل در پرتگاه معلق مانده اید؟

نظر شما چیست؟؟؟

آیا نمیتوان گفت که این یک نوع معجزه از خداوند است که شرایط(نیرو و قوانین نیوتن)را طوری برای شما فراهم کرده که به قعر دره سقوط نکنید؟

پس لازم است نظر شما را به این آزمایش ساده جلب کنم

 

برای دانلود فیلم اینجا را کلیک کنید.

نوشته شده در چهارشنبه شانزدهم مرداد 1392ساعت 5:25 توسط مهدی نجفی|

اگر از حساب دیفرانسیل و انتگرال یا به قول امروزی‌ها درس حسابان سر در نمی‌آورید و نمی‌دانید از کجا باید حل کردن مسائل آن‌ها را شروع کنید، بهتر است یک نگاهی به این کتاب بیندازید. اصلا نگران نباشید، زیرا این راهنمای قدم به قدم می‌خواهد به شما کمک کند تا انواع مسئله‌های این درس را به شیوه‌ی قدم به قدم حل کنید.
با توضیحات و راهنمایی‌هایی که به زبان ساده ارایه شده‌اند، می‌توانید مهارت و تبحر خود را در حل هر معادله‌ و انتگرالی افزایش داده و بهترین نمره‌ها را از این درس بگیرید…

Calculus Workbook For Dummies

نویسنده: Mark Ryan

انتشارات: For Dummies

ISBN 10: 076458782X

ISBN 13: 9780764587825

سال 2005 | 304 صفحه | ISBN: 9780764587825 | 5 MB |

 دانلود

پسورد فایل: www.booktolearn.com

منبع سایت:http://www.booktolearn.com

نوشته شده در دوشنبه چهاردهم مرداد 1392ساعت 3:30 توسط مهدی نجفی|

فایل صوتی از صدای جناب اینشتین


در حال توضیح فرمول مشهور E=mc2 - هم ارزی جرم و انرژی

فایل با فرمت Wav و حجم 1.2 مگابایت: اینجا

فایل با فرمت Mp3 و حجم 109 کیلوبایتاینجا

 

متن توضیحات:

"It followed from the special theory of relativity that mass and energy are both but different manifestations of the same thing -- a somewhat unfamiliar conception for the average mind. Furthermore, the equation E is equal to m c-squared, in which energy is put equal to mass, multiplied by the square of the velocity of light, showed that very small amounts of mass may be converted into a very large amount of energy and vice versa. The mass and energy were in fact equivalent, according to the formula mentioned above. This was demonstrated by Cockcroft and Walton in 1932, experimentally."


منبع:

http://www.aip.org/history/einstein/voice1.htm

 

نوشته شده در سه شنبه هشتم مرداد 1392ساعت 22:22 توسط مهدی نجفی|

فیلمی جالب از خطای دید انسان 



 برای دانلود فیلم اینجا را کلیک کنید.
نوشته شده در سه شنبه یکم مرداد 1392ساعت 2:23 توسط مهدی نجفی|

جهان در پوست گردو (به انگلیسی: The Universe in a Nutshell)‏ 

یکی از کتاب‌های استیون هاوکینگ در زمینه فیزیک نظری است که برای مخاطب عام نوشته شده است. این کتاب تاریخچه و اصول فیزیک نوین را بیان می‌کند و به مطالب گوناگونی در ارتباط با مکانیک کوانتومی و نظریه ریسمان می‌پردازد. از دیدگاه عمومی، کتاب جهان در پوست گردو دنبالهٔ به روز شدهٔ کتاب پرفروشتاریخچه مختصر زمان محسوب می‌شود.



منبع: سایت ویکیپدیا  
نوشته شده در شنبه بیست و نهم تیر 1392ساعت 6:17 توسط مهدی نجفی|

فیلم پروفسور استیون هاوکینگ در مورد جهان

 برای دانلود فیلم اینجا را کلیک کنید.

نوشته شده در دوشنبه سیزدهم خرداد 1392ساعت 22:35 توسط مهدی نجفی|

کتاب فیزیک هالیدی به عنوان یکی از مهمترین دروس پایه مشترک بین دروس فنی و مهندسی و علوم پایه است و از این لحاظ برای بسیاری از رشته ها مفید و حائز اهمیت است .
مجموعه پیش رو یکی از کامل ترین مجموعه های فیزیک هالیدی می باشد . چرا که در این مجموعه نسخه آخر کتاب فیزیک هالیدی به همره حل المسائل آن آورده شده است . همچنین ترجمه فارسی کتاب فیزیک هالیدی به همراه بانک تست های مربوطه نیز ضمیمه این مجموعه گردیده است .
کتاب فیزیک هالیدی با نام اصلی Fundamentals Of Physics مشتمل بر ۱۳۳۴ صفحه بصورت رنگی و تایپ شده و بسیار تمیز می باشد . لازم به ذکر است ویرایش حاضر ( ویرایش ۸ ) آخرین نسخه از این کتاب می باشد . سرفصل های اصلی
کتاب فیزیک هالیدی Fundamentals Of Physics به شرح زیر است :

  • Physics and Measurements
  • Motion in One Dimension
  • Vectors
  • Motion in Two Dimensions
  • The Laws of Motion
  • Circular Motion and Other Applications of Newton’s Laws
  • Work and Kinetic Energy
  • Potential Energy and Conservation of Energy
  • Linear Momentum and Collisions
  • Rotation of a Rigid Object About a Fixed Axis
  • Rolling Motion and Angular Momentum
  • Static Equilibrium and Elasticity
  • Oscillatory Motion
  • The Law of Gravity
  • Fluid Mechanics
  • و . . .

حل المسائل فیزیک هالیدی به زبان انگلیسی بوده و مشتمل بر ۴۱۳۰ صفحه می باشد که از این لحاظ کاملترین حل تمرین فیزیک هالیدی می باشد . در کنار این کتاب ، نسخه دیگری از حل المسائل فیزیک هالیدی نیز در این مجموعه قرار داده شده است که بطور جداگانه ۳۹ فصل کتاب اصلی را پوشش می دهد . لازم به ذکر است حل تمرین های فیزیک هالیدی نیز مربوط به ورژن ۸ این کتاب است .
برای دوستانی که ترجیح می دهند این کتاب را به زبان فارسی مطالعه کنند نیز نسخه ترجمه شده کتاب را قرار داده ایم . این ترجمه کاری است از جلال الدبن پاشایی راد ، محمد خرمی و محمد رضا بهاری که البته این کتاب جلد اول از ویراست چهارم کتاب فیزیک هالیدی می باشد .

حجم فايل : 58 مگابایت

پسورد   پسورد فايل : www.mohandesyar.com

 دانلود

منبع: سایت mohandesyar.com

نوشته شده در یکشنبه دوازدهم خرداد 1392ساعت 1:2 توسط مهدی نجفی|

اراتوستن: اندازه گیری محیط زمین در ظهر انقلاب تابستانی در یکی از شهرهای مصر ،که امروزه اسوان نامیده می شود، خورشیدمستقیم می تابد: اجسام هیچ سایه ای ندارند و نور خورشید تا انتهای یک چاه عمیق نفوذ می کند. اراتوستن که کتابدار کتابخانه ی اسکندریه در قرن سوم پیش از میلاد بود، هنگامی که این مطلب را خواند، دریافت که اطلاعات لازم برای محاسبه ی محیط زمین را در اختیار دارد. وی همان روز و همان ساعتی که در بالا گفته شد، آزمایشی ترتیب داد و مشاهده کرد که پرتوهای خورشید در اسکندریه تا حدودی مایل بوده و حدود هفت درجه از خط عمود انحراف دارد. حالا دیگر فقط محاسبه های هندسی باقی مانده بود. فرض کنید زمین گرد است، در این صورت محیط دایره آن ۳۶۰ درجه است. با این تفسیر اگر دو شهراز یکدیگر۷ درجه دور باشند، می توان گفت به اندازه هفت سیصد و شصتم یا یک پنجاهم یک دایره کامل از هم فاصله دارند .با اندازه گیری فاصله دو شهر ، مشخص شد که این دو ۵ هزار استادیوم (واحد طول برابر با حدود۱۸۵ متر) از یکدیگر دورند. اراتوستن نتیجه گرفت که محیط زمین ۵۰ برابر این فاصله یعنی ۲۵۰ هزار استا دیوم است. از آن جا که دانشمندان در مورد طول واقعی یک استادیوم یونانی اختلاف نظر دارند، غیر ممکن است بتوانیم دقت این اندازه گیری را تعیین کنیم. اما طبق بعضی از محاسبه ها گفته می شود خطای این اندازه گیری حدود ۵ درصد است .

گالیله : آزمایش چیزهای در حال سقوط تا حدود سال های ۱۵۰۰ میلادی، مردم فکر می کردند چیزهای سنگین سریع تر از اجسام سبک سقوط می کنند. هر چه باشد، این سخن ارسطو است. این که یک دانشمند یونان باستان توانسته بود، همچنان سلطه خود را حفظ کند، بیانگر این است که علم طی قرون وسطی چقدر تنزل کرده بود. گالیلئوگالیله که استاد کرسی ریاضیات در دانشگاه پیزا بود ، آن قدر جسارت داشت که دانش پذیرفته شده را با چالش روبه رو کند. این داستان از جمله ماجراهای معروف تاریخ علم است:گفته می شود وی دو چیز با وزن های مختلف را از بالای برج کج شهر رها کرد و نشان داد که آن چیزها در یک زمان به زمین می رسند. به چالش طلبیدن باورهای ارسطو ممکن بود برای گالیله به قیمت از دست دادن شغلش تمام شود، اما وی با این کار نشان داد که داور نهایی در موضوع های علمی، رویدادهای طبیعی است نه اعتبارافراد.

گالیله:آزمایش سقوط توپ ها از سطح شیبدار گالیله به بازپیرایی باورهای خود درمورد چیزهای در حال حرکت ادامه داد. وی یک تخته که حدود ۶ متر طول و ۲۵ سانتی متر عرض داشت را انتخاب کرد و شیاری را در مرکز آن طوری حفر کرد که تا جایی که امکان دارد، صاف و مستقیم باشد. وی سطح را شیبدار کرد وتوپ های برنجی را درون این شیارها غلتاند وزمان سقوط را با یک ساعت آبی اندازه گیری کرد. ساعت آبی یک مخزن بزرگ آب بود که آبش از لوله های نازک به یک ظرف منتقل می شد. وی پس از هر بار آزمایش ورها کردن توپ میزان آب تخلیه شده را وزن می کرد. گالیله با وزن کردن مقدار آب تخلیه شده، زمان را اندازه گرفت و آن را با مسافتی که گلوله طی کرده بود، مقایسه می کرد. ارسطو پیش بینی کرده بود که سرعت گلوله های غلتان ثابت است: اگرمدت زمان حرکت را دو برابر کنید، مسافت طی شده دو برابر می شود. اما گالیله نشان داد که مسافت طی شده با مجذور زمان متناسب است: اگر مدت زمان حرکت را دو برابر کنید، مسافت طی شده چهار برابر می شود. علت آن نیز این است که توپ در اثر جاذبه گرانشی مرتبا شتاب می گیرد.

نیوتون : تجزیه ی نور خورشید با منشور اسحاق نیوتن در همان سالی که گالیله در گذشت، متولد شد. وی در سال ۱۶۶۵ میلادی از ترینیتی کالج کمبریج فارغ التحصیل شد. سپس، دو سال خانه نشین شد تا بیماری طاعون را که همه گیر شده بود، از سر بگذراند. وی از این که خانه نشین بود، چندان ناراضی نبود؛ چرا که مشغول فعالیت های علمی بود. در آن سال ها این تفکر رایج بود که نور سفید خالص ترین نوع نور است ( باز هم باورهای ارسطو) و بنابراین نورهای رنگی، تغییر شکل یافته ی نورهای سفید هستند. نیوتن برای آزمایش این نظریه، دسته ای از پرتو های خورشید را به منشور تاباند و نشان داد که خورشید به طیفی از رنگ ها تجزیه می شود. البته مردم ، رنگین کمان را در آسمان مشاهده می کردند اما از تفسیر صحیح آن ناتوان بودند. نیوتن توانست به درستی نتیجه گیری کند که رنگ های قرمز، نارنجی ،قهوه ای ،سبز، آبی، نیلی، بنفش و رنگ های بین این ها، تشکیل دهنده نور سفید هستند. نور سفید در نگاه اول بسیار ساده به نظر می رسید، اما پس از نگاه دقیق تر مشخص شد که نور سفید تلفیقی زیبا از نور های گوناگون است.

کاوندیش :آزمایش ترازوی پیچشی یکی دیگر از فعالیت های نیوتن پیشنهاد نظریه ی گرانشی بود که بیان می کرد قدرت جاذبه بین دو جسم با مجذور جرم هایش افزایش و به نسبت مجذور فاصله ی بین آن دو کاهش می یابد. اما این پرسش باقی بود که قدرت این جاذبه ی گرانشی چقدر است؟ در پایان دهه ی اول قرن هجدهم، هنری کاوندیش تصمیم گرفت به این پرسش پاسخ دهد. وی یک میله ی چوبی را که حدود دو متر طول داشت، انتخاب کرد و سپس یک گلوله ی کوچک فلزی به هر طرف این میله ی چوبی وصل کرد تا شبیه یک دمبل شود. سپس آن را با سیمی آویزان کرد. پس از آن دو گلوله سربی را که حدود ۱۶۰ کیلوگرم جرم داشتند، به توپ های کوچک دو سر میله ی چوبی نزدیک کرد تا نیروی گرانشی لازم برای جذب کردن آن ها ایجاد شود. گلوله ها حرکت کردند و در نتیجه سیم تاب برداشت. کاوندیش با وصل کردن یک قلم کوچک در دو طرف میله توانست میزان جابجایی ناچیز گلوله ها را اندازه بگیرد. وی برای محافظت دستگاه، از جریان هوا، آن را ، که ترازوی پیچشی نامیده می شود ، درون اتاقکی قرار داد و با یک تلسکوپ میزان جابجایی را خواند. وی با این دستگاه توانست مقداری را که به ثابت گرانشی معروف است، با دقت بسیار زیادی اندازه گیری کند و با استفاده از ثابت گرانشی، چگالی و جرم زمین را به دست آورد. اراستوتن توانست محیط زمین را اندازه بگیرد اما کاوندیش جرم زمین را به دست آورد.

یانگ: آزمایش تداخل نور باورهای نیوتن همیشه صحیح نبود. پس از استدلال مختلف به این نتیجه رسید که نور تنها از ذره هایی تشکیل شده است و نه از موج. در سال ۱۸۰۳ توماس یانگ پزشک و فیزیک دان انگلیسی تصمیم گرفت این نظریه را بیازماید. وی سوراخی را در پرده ی پنجره ایجاد کرد و آن را با یک مقوا که به وسیله سوزن شکاف کوچکی در آن ایجاد کرده بود، پوشاند. سپس، نوری را که از این شکاف عبور می کرد با استفاده از یک آینه منحرف کرد. در مرحله ی بعد، ورقه ی نازکی از کاغذ انتخاب کرد که فقط یک سی ام اینچ (حدود یک میلی متر) ضخامت داشت و آن را به طور دقیق در مسیر عبور نور قرار داد تا پرتو نور را به دو قسمت تقسیم کند. نتیجه ی این آزمایش طرحی از نوارهای متناوب روشن و تاریک بود: این پدیده را فقط با فرض این که پرتوهای نور همانند موج رفتار می کنند، می توان تفسیر کرد. نوارهای روشن وقتی مشاهده می شوند که دو قله موج با یک دیگر هم پوشانی و یکدیگر را تقویت کنند، اما نوارهای سیاه وقتی ایجاد می شوند که یک قله موج با موج مخالف آن ترکیب شود و یک دیگر را خنثی کنند. این آزمایش سال های بعد با استفاده از یک مقوا که در آن دو شکاف برای تقسیم نور به دو پرتو ایجاد شده بود، تکرار شد و به همین دلیل به آزمایش شکاف دوگانه نیر مشهور است. این آزمایش بعدها به معیاری برای تعیین حرکت شبه موجی تبدیل شد: حقیقتی که یک قرن بعد، هنگامی که نظریه ی کوانتوم آغاز شد اهمیت بیش از اندازه ای یافت.

فوکو: چرخش کره زمین فوکو در سال ۱۸۵۱ در پاریس آزمایش بسیار مشهوری را به انجام رساند که پس از گذشت سالیان متمادی، سال گذشته در قطب جنوب دوباره تکرارشد. این دانشمندان آونگی را در قطب جنوب نصب کردند و به تماشای حرکت این آونگ پرداختند. جین برنارد فوکو دانشمند فرانسوی یک گلوله آهنی ۳۰ کیلوگرمی را به انتهای یک مفتول متصل و از سقف کلیسایی آویزان کرد و آن را به حرکت درآورد تا به سمت عقب وجلو حرکت کند. سپس برای آن که نحوه ی حرکت این آونگ به خوبی مشخص شود، قلمی را به انتهای گلوله ای که روی بستری از شن های نرم و مرطوب در حال نوسان بود، قرار داد. تماشاچیان در کمال شگفتی مشاهده کردندکه آونگ به طرز غیر قابل توجیهی در حال چرخش است یعنی مسیر حرکت رفت و برگشتی آن در هر تناوب با تناوب قبلی متفاوت است. اما واقعیت امر این است که این کف کلیسا بود که به آرامی حرکت می کرد و به این ترتیب فوکو توانست با قانع کننده ترین روش ممکن نشان دهد که زمین حول محور خود در حال گردش است. در عرض جغرافیایی پاریس، آونگ طی هر ۳۰ ساعت یک چرخش کامل را در جهت عقربه های ساعت انجام می دهد؛ در نیمکره جنوبی همین آونگ خلاف جهت عقربه های ساعت به حرکت درمی آید و در نهایت روی خط استوا حرکت در اصل چرخشی نبود. همان طور که دانشمندان عصر جدید نشان دادند زمان تناوب حرکت چرخشی پاندول در قطب جنوب برابر ۲۴ ساعت است.

میلیکان: آزمایش قطره ی روغن از دوران باستان دانشمندان الکتریسیته را مورد بررسی قرار داده بودند؛ پدیده پیچیده ای که هنگام رعد و برق از آسمان نازل می شد، یا با کشیدن شانه به موها می توانستند به راحتی آن را ایجاد کنند. در سال ۱۸۹۷ فیزیک دان انگلیسی جی.جی.تامسون اثبات کرد که الکتریسیته از ذره هایی که دارای بار منفی هستند، یعنی الکترون ها، به وجود می آید. ( آزمایشی که در واقع بایستی یکی از موردهای این فهرست باشد) و کار اندازه گیری بار این ذره ها در سال ۱۹۰۹ به رابرت میلیکان، دانشمند آمریکایی، محول شد. وی با استفاده از یک عطرپاش، قطره های ریز روغن را به درون اتاق کوچک شفافی اسپری کرد. در بالا و پایین این اتاق کوچک صفحه های فلزی قرار داشتند که به باتری متصل بودند و در نتیجه یکی از صفحه ها مثبت و صفحه دیگر منفی بود. از آن جا که این قطره ها هنگام عبور در هوا دارای مقدار جزیی بار الکتریکی می شد، می توان سرعت سقوط این قطره ها را با تغییر ولتاژ صفحه های فلزی تنظیم کرد. هنگامی که نیروی الکتریکی به طور دقیق با نیروی گرانشی برابر شود، قطره های روغن همانند ستارگان درخشان در پس زمینه تاریک به نظر می رسند و در هوا معلق می مانند. میلیکان این قطره ها را یکی پس از دیگری مورد ملاحظه قرار داد، ولتاژ صفحه را تغییر داد و به مشاهده ی تأثیر آن پرداخت. وی پس از انجام آزمایش های متعدد به این نتیجه رسید که بار الکتریکی یک مقدار مشخص و ثابت دارد. کوچک ترین بار این قطره ها چیزی نیست به جز بار یک الکترون منفرد.

رادرفورد: کشف هسته در سال ۱۹۱۱ که ارنست رادرفورد در دانشگاه منچستر سرگرم آزمایش در مورد رادیواکتیویته بود، گمان می رفت که اتم ها از گلوله های نرم و باردار مثبتی تشکیل شده اند که توسط ذره هایی با بار منفی احاطه می شوند؛ مدل کیک کشمشی. اما هنگامی که وی و دستیارانش ذره های باردار مثبت کوچکی را که ذره ی آلفا نامیده می شدند، به صفحه نازکی از طلا تاباندند، در شگفتی تمام مشاهده کردند که درصد اندکی از این پرتوها به سمت عقب برگشتند. به عبارت دیگر این ذره ها پس از برخورد با اتم ها کمانه کرده اند. رادرفورد نتیجه گرفت اتم های واقعی چندان هم نرم نیستند. قسمت اصلی جرم این اتم ها باید در مرکز اتم ها، که امروزه هسته اتم می نامیم، قرارداشته باشد و الکترون ها این هسته ها را احاطه کرده اند. با وجود تغییرهایی که نظریه ی کوانتوم در آن ایجاد کرد، این تصویر از اتم ها هنوز هم به قوت خود باقی است.

کلاوس جانسون: تداخل یک الکترون منفرد نه گفته های نیوتن و نه یانگ هیچ کدام در مورد ماهیت نور به طور کامل صحیح نبود. هر چند که به سادگی نمی توان گفت نور از ذره تشکیل شده است. خاصیت های آن را فقط با استفاده از ماهیت موجی نیز نمی توان به طور کامل تشریح کرد. طی ۵ سال اول قرن بیستم ماکس پلانک و آلبرت اینشتین نشان دادند که نور در بسته هایی که فوتون نام دارد، جذب و نشر می شود. اما آزمایش هایی برای تعیین ماهیت دقیق نور هم چنان ادامه داشت. بعدها تئوری کوانتوم متولد شد و طی چند دهه توسعه یافت و توانست دو نظریه ی پیشین را با یک دیگر آشتی داده و نشان دهد که هر دو می توانند صحیح باشند: فوتون ها و سایر ذره های زیراتمی (همانند الکترون ها، پروتون هاو ...) دو چهره از خود بروز می دهند که مکمل یکدیگرند؛ بنابراین به گفته یک فیزیک دان در دسته Wavices قرار می گیرند.

فیزیک دانان برای شرح دادن این مطلب اغلب از یک آزمایش نظری شناخته شده استفاده می کنند . آن ها ابزارهای آزمایش شکاف دوگانه یانگ را به کار می برند، اما به جای آن که نور معمولی به کار ببرند از پرتو الکترون استفاده می کنند. براساس قانون های مکانیک کوانتوم، جریان ذره ها به دو پرتو تفکیک می شوند، پرتوهای کوچک تر با یکدیگر تداخل می کنند و همان الگوی آشنای نوارهای متناوب تاریک و روشن را که توسط نور ایجاد شده بود، از خود نشان می دهند. یعنی ذره ها همانند موج عمل می کنند. براساس مقاله ای که در فیزیکس ورد منتشر شد و توسط پیتر راجرز سردبیر مجله نگاشته شده است تا سال ۱۹۶۱ هیچ کس این آزمایش را در عمل به انجام نرساند تا این که کلاوس جانسون در این سال موفق به انجام این آزمایش شد . در آن هنگام هیچ کس از نتایج به دست آمده چندان شگفت زده نشد و نتیجه های به دست آمده همانند بسیاری از موردهای دیگر بدون آن که نامی از کسی در میان باشد به دنیای علم وارد شد.

منبع: گروه فیزیکدانان دانشگاه فارس

نوشته شده در یکشنبه دوازدهم خرداد 1392ساعت 0:52 توسط مهدی نجفی|

محققان دانشگاه نورث‌- وسترن در دستاوردی جدید توانسته‌اند ركورد تبدیل حرارت به برق را در یك ماده بی‌نظم بشكنند .
این فناوری كه در مجله نیچر منتشر شده، نشان داده كه بی‌نظمی می‌تواند در ایجاد یك نسل جدید از فناوریهای جمع‌آوری انرژی نقش اساسی ایجاد كند.
دارندگان لپ‌تاپ و مكانیكهای خودور می دانند كه حرارت یك محصول جانبی اصلی در هر كار است. برای مثال در ایستگاههای تولید برق، تنها یك سوم انرژی وارد شده به ژنراتور به برق تبدیل شده و مابقی به شكل حرارت زائد پیش از چرخاندن توربین منتشر می‌شود. برای دهه‌های متوالی فیزكدانان از راههای مختلف برای تبدیل مستقیم حرارت به برق استفاده كرده‌اند. مواد موسوم به ترموالكتریك از تفاوتهای دما برای هدایت الكترونها از یك سمت به سمت دیگر استفاده می‌كنند. این الكترونهای جابجا شده یك ولتاژ ایجاد می‌كنند كه می‌تواند برای نیرو دادن به دیگر چیزها مانند یك پیل مورد استفاده قرار بگیرد. چنین موادی از كاربردهای زیادی برخوردار بوده و برای مثال در كاوشگر كنجكاوی نیز كه در سطح مریخ حركت می‌كند، از این دستگاههای ترموالكتریك برای تبدیل حرارت نیروی پلوتونیوم به برق استفاده می‌شود. اگرچه این دستگاهها برای استفاده در همه‌جا به اندازه كافی كارآمد نبوده و فناوریهای موجود تنها می‌توانند پنج تا هفت درصد از انرژی حرارتی را به برق تبدیل كنند كه بسیار كمتر از بازده تبدیل فناوریهایی مانند صفحات خورشیدی است. ساخت یك دستگاه ترموالكتریكی بهتر به كشف موادی بستگی دارد كه تنها رسانای برق بوده و حرارت را منتقل نمی‌كنند. به گفته محققان برای دستیابی به این نتیجه باید بی‌نظمی را به ساختار مواد معرفی كرد.

این محققان از ترموالكتریك مشهور تلورید سرب استفاده كردند كه معمولا از یك ساختار شبکه ای منظم برخوردار است. آنها چند اتم سدیم را درون این ماده وارد كردند تا رسانایی آن افزایش یابد. سپس چند نانوبلور تلورید استرانسیوم را كه یك ماده ترموالكتریك شناخته شده دیگر است، درون تركیب اولیه وارد كردند. این بلورها به الكترونها اجازه عبور داده اما جریان حرارت را در مقیاس كوچك مختل كرده و شیب دما را حفظ می‌كنند. گام نهایی این پژوهش، توقف جریان دما در مقیاسهای بزرگتر بود. برای این كار این محققان یك نسخه منكسر از بلورهای ترموالكتریكی خود ساختند. این انكسار باعث دستیابی به نتیجه دلخواه شد. شكافها به الكترونها اجازه حركت داده اما ارتعاشات حرارت را در بلور منعكس كردند. این ماده از یك بازده تغییر 15 درصدی برخوردار بوده كه دوبرابر ترموالكتریكهای تلورید سرب است.

هر چند این ماده هنوز آماده ورود به فناوریهایی مانند مریخ‌نوردهای بعدی ناسا نیست چرا كه سدیم مورد استفاده برای حركت دادن الكترونها بسیار انفعالی بوده و می‌تواند ماده را از بین ببرد بویژه اگر در امتداد شكستگیهای طراحی‌شده برای توقف جریان حرارت تجمع كند.

منبع: www.isna.ir و دانشگاه نورث‌- وسترن

نوشته شده در یکشنبه دوازدهم خرداد 1392ساعت 0:41 توسط مهدی نجفی|

موتور محوری هواپیما

 

موتور اتومبیل از نوع گردان (Wankel ) که اختراع بسیار جالبی است و در برخی خودرو های خاص استفاده می شود و قدرت بسیار بالایی دارد

 

نوشته شده در یکشنبه دوازدهم خرداد 1392ساعت 0:5 توسط مهدی نجفی|

 

١- در صورتی که حرکت نقطه متحرک را تعقیب کنید تنها یک رنگ را می بینید،و آن رنگ صورتی است!


٢- حالا لحظاتی به علامت + که در وسط قرار دارد خیره شوید. نقطه متحرک را پس از لحظاتی به رنگ سبز خواهید دید.


٣- حالا زمان بیشتری را بر روی علامت + تمرکز کنید، پس از لحظاتی نقاط صورتی آهسته آهسته ناپدید خواهند شد.


عجیب اینجاست که هیچ نقطه سبزی در این عکس نیست و در واقع نقاط صورتی  نیز ناپدید نمی شوند.


این دلیل محکمی است که ما همیشه دنیای خارج را آنگونه  که هست نمی بینیم.

نوشته شده در شنبه یازدهم خرداد 1392ساعت 21:52 توسط مهدی نجفی|

  

 10 حقیقت شگفت انگیز علم فیزیک با کمک تعدادی از کاربران توئیتر انتخاب شده و با همکاری یک کیهان شناس تشریح شده است. خورشید می توانست از موز ساخته شده باشد، تقریبا همه جهان گم شده است و سیاهچاله ها سیاه نیستند سه نمونه از این حقایق شگفت انگیز هستند.

فیزیک بدون شک علمی شگفت انگیز است، ذراتی که وجود ندارند در احتمالات به حساب می آیند، و زمان متناسب با سرعت حرکت شیئی تغییر می کند. نشریه تلگراف 10 پدیده عجیب از این عجایب در علم فیزیک را با کمک تعدادی از کاربران توئیتر و کیهان شناسی به نام مارکوس چاون ارائه کرده است که در ادامه ارائه خواهد شد. خورشید می توانست از موز ساخته شده باشد خورشید بسیار پر حرارت است زیرا وزن چند میلیارد میلیارد میلیارد تنی آن گرانش عظیمی به وجود می آورد که در نتیجه هسته ستاره را تحت فشاری غیر قابل تصور گذاشته و در نتیجه فشار بالا حرارت فوق العاده تولید می کند. 

در صورتی که به جای گاز هیدروژن از میلیاردها میلیارد میلیارد تن موز استفاده می شد نیز همان میزان فشار و در نتیجه همان مقدار حرارت در خورشید به وجود می آمد. با این حال با افزایش حرارت، اتمها با بخشهای مختلف ساختار ستاره ای برخورد کرده و انرژی اتمی را به وجود می آورند که در اینجا تفاوت میان حضور هیدروژن و موز در ساختار خورشید آشکار خواهد شد. تمام ماده ای که نسل بشر را به وجود آورده است در یک حبه قند جا می گیرد اتمها 99.9999999999999 درصد فضای خالی هستند و به همین دلیل در صورتی که تمامی اتمها را به گونه ای به هم بفشاریم که فضای خالی میان آنها از بین برود، یک قاشق چای خوری یا حجمی برابر یک حبه قند از این ماده در حدود پنج میلیارد تن وزن خواهد داشت، وزنی 10 برابر مجموع وزن تمامی انسانهایی که در حال حاضر در جهان حضور دارند. این در واقع همان پدیده ای است که در ستاره های نوترونی رخ می دهد و وزن آنها را تا حد غیر قابل باوری افزایش می دهد. 

آنچه آینده است می تواند آنچه گذشته بوده است را تغییر دهد بازگشت به آینده شگفتی جهان کوانتوم به اثبات رسیده است، آزمایش دو جداره که نور را در دو حالت موج و ذره به اثبات می رساند به اندازه کافی عجیب و غیر قابل تصور هست. به خصوص زمانی که اعلام شود مشاهده نور می تواند آن را از موج به ذره و یا برعکس تبدیل کند. اما پدیده های عجیبتر این جهان پس از آزمایش جان ویلر فیزیکدان در سال 1978 خود را نمایان کرد. آزمایش وی نشان داد مشاهده یک ذره در حال می تواند سرنوشت ذره مشابه دیگری در گذشته را متحول سازد. 

طبق آزمایش دو جداره در صورتی که هر یک از پرتوهای نوری خارج شده از یکی از شکافهای صفحه آزمایش را مشاهده کنید، در واقع پرتو را مجبور کرده اید خصوصیات ذره ای به خود بگیرد و اگر به هدف برخورد پرتو چشم بدوزید خصوصیت موج گونه به پرتو نور بخشیده اید. اما در صورتی که پس از عبور پرتو نور از شکاف به مسیری که از آن ناشی شده است چشم بدوزید آنگاه است که پرتو نور می تواند در هر دوحالت شکل بگیرد. به بیانی دیگر زمان حال بر گذشته پرتو نوری تاثیر گذاشته است. این آزمایش در آزمایشگاه تنها چند صد هزارم ثانیه به طول می انجامد اما در مشاهده نورهای ناشی از ستاره های دوردست نیز صدق می کند. در واقع مشاهده اکنون ستاره های دوردست می تواند گذشته چند هزار یا میلیون ساله آنها را تغییر دهد. تقریبا همه جهان گم شده است می توان به جرات گفت در حدود 100 میلیارد کهکشان در جهان هستی وجود دارد که هر یک از آنها از 10 میلیون تا 10 تریلیون ستاره را در خود گنجانده اند. 

خورشید زمین در مقایسه با این ستاره های یکی از کوچکترین و ضعیفترین ستاره ها به شمار می رود و حتی می توان نام کوتوله زرد رنگ را بر روی آن گذاشت. در واقع در جهان هستی مقادیر ترسناک و عظیمی از ماده مرئی وجود دارد که انسان تنها قادر به مشاهده دو درصد از آن است. وجود این حجم ماده به واسطه نیروی گرانش آنها پیش بینی می شود و ماده تاریک نیز که مقدار آن 6 برابر جرم ماده مرئی تخمین زده می شود، نیز بخش نامرئی جهان را تشکیل داده است. به گزارش مهر، وجود انرژی تاریک به عنوان بخشی دیگر از جهان که در واقع مابقی جهان را تشکیل داده است، موضوع را پیچیده تر خواهد کرد، انرژی که با گسترش سریع جهان در ارتباط است و به همراه ماده تاریک همچنان ناشناخته باقی مانده است. جسم می تواند سریعتر از نور حرکت کند و نور همیشه بسیار سریع حرکت نمی کند چرنکوف سرعت نور در خلا 300 هزار کیلومتر بر ساعت است با این حال نور همیشه در خلا حرکت نمی کند. 

برای مثال نور در آب با سرعتی یک سوم سرعت گفته شده حرکت می کند. در واکنشهای اتمی برخی از ذرات به سرعتهای بسیار بالایی دست پیدا می کنند که بخشی از سرعت نور است و در صورتی که از میان رابطی که سرعت نور را خواهد کاست عبور کنند، در واقع می توانند سریعتر از نور حرکت کنند. چنین پدیده ای درخششی آبی رنگ از خود به وجود می آورد که به "تشعشعات شرنکوف" شهرت داشته و با بمبهای صوتی قابل مقایسه است. 

کمترین سرعتی که تا کنون برای نور به ثبت رسیده است 17 متر بر ثانیه یا 61 کیلومتر بر ساعت بوده که به واسطه عبور از میان روبیدیوم منجمد با حرارتی برابر صفر مطلق ایجاد شده است. در این حرارت این ماده حالتی به نام میعان "بوز- انشتین" را تجربه می کند. تعداد نامحدودی نویسنده مطلب را نوشته و تعداد نامحدودی خواننده آن را می خوانند بر اساس مدلهای استاندارد کیهان شناسی جهان مرئی با تمامی میلیاردها کهکشان و تریلیون تریلیون ستاره هایش تنها یکی از بی نهایت جهانهایی است که مانند حبابهای صابون در یک اسفنج در کنار یکدیگر قرار گرفته اند. به دلیل بی نهایت بودن آنها می توان هر تاریخچه ممکنی را برایشان در نظر گرفت. 

اما تعداد تاریخچه های ممکن برای این جهانها متناهی است زیرا تعداد محدودی پدیده و تعداد محدودی نتیجه در بر داشته اند. تعداد این پدیده ها بسیار زیاد اما متناهی است پس همین پدیده عینی و کنونی که نویسنده این مطلب را نوشته و شما آن را می خوانید، باید بی نهایت بار در زمان رخ داده باشد. شگفت انگیز تر از آن این است که بدانیم نزدیکترین همتای ما در چه فاصله ای از ما قرار گرفته است. این فاصله عددی برابر 10 به توان 10 به توان 28 متر تخمین زده شده است که در صورت علاقمندی به محاسبه آن می توانید از عدد یک و 10 میلیارد میلیارد میلیارد صفر در برابر آن استفاده کنید! سیاهچاله ها سیاه نیستند سیاهچاله به طور حتم سیاهچاله ها بسیار تاریکند اما سیاه نیستند زیرا این پدیده ها درخشان بوده و به آرامی نور خود را در تمامی طیفهای نوری از جمله نور مرئی به اطراف منتشر می کنند. این تشعشعات که "تشعشعات هاوکینگ" نام دارد نور خود و جرم سیاهچاله ها را به تدریج کاهش داده و با از دست دادن منبع جرم سیاهچاله ها تبخیر می شوند. 

سیاهچاله های کوچک در مقایسه با جرمشان و نسبت به سیاهچاله های بزرگتر با سرعتی بالاتر از خود نور منتشر می کنند و بر همین اساس در صورتی که برخورد دهنده بزرگ هادرون بر اساس برخی نظریه ها از خود میکروسیاهچاله هایی تولید کند، آنها به سرعت تبخیر خواهند شد و دانشمندان پس از آن قادر خواهند بود بقایای تابشهای آنها را مشاهده کنند. تصور بنیادین از جهان مسئول گذشته، حال و آینده آن نیست بر اساس نظریه نسبیت خصوصی چیزی به نام اکنون، گذشته یا آینده وجود ندارد و قالبهای زمانی به یکدیگر وابسته اند زیرا همه هستی در سرعتی برابر در حرکت است. 

درصورتی که انسان با سرعتی کاملا متفاوت در حرکت بود شاهد پیر شدن زودهنگام یکی از نزدیکان و یا دیر پیر شدن وی نسبت به دیگران می بود. ذره ای در اینجا می تواند به صورت آنی بر روی ذره ای در آن طرف جهان تاثیر بگذارد ذره زمانی که یک الکترون همتای ضد ماده خود یا پوزیترون را ملاقات می کند، هر در درخشش کوچکی از انرژی خنثی می شده و دو فوتون از این برخورد متولد می شوند. ذرات ساب اتمیکی مانند فوتونها یا کوارکها از ویژگی به نام اسپین برخوردارند که به مفهوم چرخش است، اما این ذرات در واقع حرکت چرخشی ندارند اما به گونه ای رفتار می کنند که انگار در حال چرخشند. 

جهت اسپین فوتونها در زمان تولد در برابر یکدیگر بوده و در نتیجه خنثی می شوند. با توجه به رفتارهای غیر قابل پیشبینی کوانتومی گفتن اینکه کدام فوتون در مسیر چپگرد و کدام یک در مسیر راستگرد حرکت خواهد داشت غیر ممکن است و در واقع تا زمانی که یکی از آنها مشاهده نشود، هر دو در هر دو جهت حرکت خواهند داشت اما به محض اینکه یکی از آنها مشاهده شود جهت راست یا چپگرد را به خود گرفته و به هر جهتی که حرکت کند، همتایش در مسیر متضاد آن حرکت خواهد کرد. این واقعیتی است که در آزمایشها به اثبات رسیده است. 

هرچه سریعتر حرکت کنید سنگینتر می شوید هرچه سریعتر حرکت کنید سنگینتر می شوید در صورتی که بسیار سریع بدوید به صورت لحظه ای و نه دائم، سنگین وزن خواهید شد. سرعت نور مرز سرعت در جهان است در این صورت زمانی که جسمی با سرعتی نزدیک به نور در حرکت است و شما به آن نیرویی وارد کنید، به سرعت آن نخواهید افزود بلکه تنها به آن انرژی اضافی وارد کرده اید که این انرژی باید در جایی قرار بگیرد. بهترین مکان برای قرارگیری این انرژی جرم جسم است. بر اساس قانون نسبیت جرم و انرژی با یکدیگر برابرند پس هر چه انرژی وارد شده بیشتر باشد جرم افزایش پیدا خواهد کرد. البته این افزایش وزن در انسان قابل چشم پوشی بوده و درعین حال غیر قابل انکار است.

منبع : خبرگزاری مهر


نوشته شده در پنجشنبه نهم خرداد 1392ساعت 4:9 توسط مهدی نجفی|



فضا (Space) چیست؟

واژه‌ای است که در زمینه‌های متعدد و رشته‌های گوناگون از قبیل فلسفه ، جامعه‌شناسی ، معماری و شهرسازی بطور وسیع استفاده می‌شود. لیکن تکثّر کاربرد واژه فضا به معنی برداشت یکسان از این مفهوم در تمام زمینه‌های فوق نیست، بلکه تعریف فضا از دیدگاههای مختلف قابل بررسی است. مطالعات نشان می‌دهد با وجود درک مشترکی که به نظر می‌رسد از این واژه وجود دارد، تقریباً توافق مطلقی در مورد تعریف فضا در مباحث علمی به چشم نمی‌خورد و این واژه از تعدد معنایی نسبتاً بالایی برخوردار است و تعریف مشخص و جامعی وجود ندارد که در برگیرنده تمامی جنبه‌های این مفهوم باشد. فضا یک مقوله بسیار عام است. فضا تمام جهان هستی را پر می‌کند و ما را در تمام طول زندگی احاطه کرده‌ است.

بررسی و شناخت پدیده های فیزیکی و روابط بین آنها بدون توجه به مفاهیم و درک شهودی از فضا و زمان چندان مانوس به نظر نمی رسد. مفهوم و درک فضا و زمان نیز مانند سایر کمیت های فیزیکی روندی پویا دارد و در طول تاریخ دستخوش تغییرات زیادی شده است. بویژه بعد از نسبیت مفاهیم فضا و زمان و درک بشر از آنها دچار تغییر زیادی شده است. هرکاری که انسان انجام می‌دهد، دارای یک جنبه فضایی نیز است، به عبارتی هر عملی که انجام می‌شود، احتیاج به فضا دارد. دلبستگی بشر به فضا از ریشه‌های عمیقی برخوردار است. این دلبستگی از نیاز انسان به ایجاد ارتباط با سایر انسانها که از طریق زبان ‎های گوناگون صورت می‌پذیرد، سرچشمه می‌گیرد. همچنین بشر خود را با استفاده از فیزیولوژی و تکنولوژی، با اشیاء فیزیکی وفق می‌دهد و از این طریق یک رابطه و تعادل پویا بین انسان و محیط (اشیاء)، علاوه بر ارتباط میان انسانها، بوجود می‌آید. این اشیاء بر‌ اساس یک سری روابط خاص به درونی و بیرونی، دور و نزدیک، منفرد و متحد، پیوسته و گسسته تقسیم شده‌اند. برای اینکه بشر بتواند به تصورات و ذهنیات خود عینیت بخشد، بایستی که این روابط را درک کند و آنها را در قالب یک مفهوم فضایی هماهنگ نماید. لذا فضا بیانگر نوع ویژه‌‌ای از ایجاد ارتباط نیست، بلکه صورتی است جامع و دربرگیرنده هر نوع ایجاد ارتباط، چه میان انسانها و چه میان انسان و محیط.

فضا ماهیتی جیوه مانند دارد که چون نهری سیال، تسخیر و تعریف آن را مشکل می‌نماید. اگر قفس آن به اندازه کافی محکم نباشد، براحتی به بیرون رسوخ می‎ کند و ناپدید می‌شود. فضا می‌تواند چنان نازک و وسیع به نظر آید که احساس وجود بعد از بین برود (برای مثال در دشتهای وسیع، فضا کاملاً بدون بعد به نظر می‌رسد) و یا چنان مملو از وجود سه بعدی باشد که به هر چیزی در حیطه خود مفهومی خاص بخشد.

با اینکه تعریف دقیق و مشخص فضا دشوار و حتی ناممکن است، ولی فضا قابل اندازه‌گیری است. مثلاً می‌گوییم هنوز فضای کافی موجود است یا این فضا پر است. نزدیکترین تعریف این است که فضا را خلائی در نظر بگیریم که می‌تواند شیء را در خود جای دهد و یا از چیزی آکنده شود.

نکته دیگری که در مورد تعریف فضا باید خاطرنشان کرد، این است که همواره بر اساس یک نسبت که چیزی از پیش تعیین شده و ثابت نیست، ارتباطی میان ناظر و فضا وجود دارد. بطوریکه موقعیت مکانی شخص، فضا را تعریف می‌کند و فضا بنا به نقطه دید وی به صورت‌های مختلف قابل ادراک می‌باشد.

 

فضا و زمان

نمایش دو بعدی خمیدگی فضا - زمان، جرم هندسهٔ فضا - زمان را تغییر می‌دهد، این خمیدگی بر اساس نظریهٔ نسبیت عام تعبیر به گرانش می‌شود. در علم فیزیک و در ریاضی، فضا - زمان (به انگلیسی: Spacetime)‏ (و نه فضا و زمان‌) به هر‌گونه مدل ریاضی گفته می‌شود که زمان و مکان را به صورت ساختاری واحد و درهم ‌پیوسته با یکدیگر ترکیب کند. بر اساس فرضیات مفهوم فضای اقلیدسی، جهان، سه بعد مکانی و یک بعد زمانی مستقل از هم دارد. در فضا - زمان سه بعد فضا و یک بعد زمان درهم ادغام می‌شوند و یک محیط پیوستهٔ چهار بعدی را ایجاد می‌کنند. با ترکیب فضا و زمان و ایجاد یک محیط خمیدهٔ واحد، فیزیکدان‌ها توانسته‌اند تئوری‌های فیزیک را هم در سطح کیهانی و هم در بعد اتمی ساده‌سازی کنند.

بهتر است که در مکانیک کلاسیک، هنگامی که زمان به عنوان یک معیار ثابت و جهانی، مستقل از حالت حرکت مشاهده‌گر درنظر گرفته می‌شود؛ از دستگاه اقلیدسی به جای فضا-زمان استفاده کنیم. با این حال در فیزیک نسبیتی، زمان نمی‌تواند جدا از سه بعد فضا باشد. بر اساس نسبیت خاص نرخ گذر زمان برای جسمی که مشاهده می‌شود بستگی به نسبت سرعت جسم و سرعت مشاهده‌گر دارد. بر اساس نسبیت عام شدت میدان گرانشی نرخ گذر زمان را کاهش می‌دهد.

 

مفهوم ریاضی در فضا و زمان

ریاضیات بحث فضا - زمان اولین بار در سال ۱۷۵۴ از سوی ژان لروند دالامبر در دانشنامهٔ فرانسوی آنسیکلوپدی در مقالهٔ بُعدها مطرح شد. پس از آن ژوزف لویی لاگرانژ در تئوری تحلیلی توابع (۱۷۹۷ و ۱۸۱۳) بیان کرد که: «می‌توان علم مکانیک را با هندسهٔ چهار بُعدی و تحلیل‌های مکانیکی را به عنوان تعمیمی از تحلیل‌های هندسی در نظر گرفت».

پس از کشف چهارگان‌ها توسط ویلیام همیلتون وی اظهار داشت: «گفته می‌شود زمان تنها یک بُعد دارد و مکان سه بُعد… ریاضیات خاص چهارگان‌ها از همهٔ این بُعدها بهره می‌برد به زبان فنی‌تر می‌شود گفت “زمان بعلاو‌هٔ مکان” یا “مکان بعلاو‌هٔ زمان” از این جهت چهارگان یک مفهوم چهار بعدی است یا حداقل تلویحاً به آن اشاره می‌کند و این‌گونه یک بُعد زمان و سه بُعد مکان در زنحیر‌هٔ نمادها به هم می‌آمیزد». چهارگان‌های مرکب هامیلتون که از نظر جبری ظرفیت مدل کردن فضا - زمان و تقارن در آن را دارد بیش از نیم قرن قبل از اینکه نسبیت به طور رسمی ارائه شود در دست بود.

از تلاش‌های دیگری که در زمینهٔ فضا - زمان انجام شد می‌توان از کارهای جیمز کلارک ماکسول نام برد که از معادلات دیفرانسیل جزئی برای گسترش الکترودینامیک در چهار بُعد استفاده کرد. بعدها لورنتس در قرن ۱۹ چند نامتغیر از معادلات ماکسول را معرفی کرد؛ این دستاورد لورنتس بعدها، پایهٔ تئوری نسبیت خاص آلبرت اینشتین قرار گرفت. پیشتر تصور می‌شد که سنجش زمان و مکان فقط به دامنهٔ اعداد حقیقی محدود می‌شود؛ همچنین پیشنهاد اینکه سنجش زمان و مکان قابل مقایسه باشد توسط کسانی توسعه یافت که فیزیک را بنیان نهادند؛ اما حال بین این تصورات اولیه مانند نسبیت گالیله و قانون ماکسول تضاد ایجاد شده‌ بود. برای از بین بردن این ابهام باید به مفهوم سرعت نور بازگشت.

درحالی فضا - زمان را به عنوان نتیجه‌ای از تئوری نسبیت خاص اینشتین در سال ۱۹۰۵ در نظر می‌گیرند که ریاضیات آن توسط استاد ریاضی او هرمان مینکوفسکی انجام شد؛ وی در سال ۱۹۰۸ تلاش‌های زیادی برای گسترش کارهای اینشتین انجام داد. مفهوم فضای مینکوفسکی اولین نمایش رفتار فضا و زمان به عنوان دو نمود مختلف از یک مفهوم یکپارچه بیان شد؛ چکید‌هٔ نسبیت خاص. اندیشه فضای مینکوفسکی باعث شد که به هر دو نسبیت خاص و عام، بیشتر از دید هندسی نگاه شود.

 

مفاهیم پایه

فضا - زمان‌ها عرصه‌هایی هستند که در آنها تمام رویداد‌های فیزیکی اتفاق می‌افتد. یک رویداد، نقطه‌ای است در فضا - زمان که می‌توان آن را با زمان و مکانش مشخص کرد. برای مثال حرکت سیاره‌ها به دور خورشید را می‌توان با نوع خاصی از فضا - زمان توضیح داد؛ و حرکت نور به دور یک ستارهٔ در حال دوران را با نوع دیگری از فضا - زمان. عناصر اصلی فضا - زمان، رویداد‌ها هستند؛ درهرفضا - زمان داده شده، یک رویداد، یک مکان یکتا در یک زمان یکتا است، چون رویداد‌ها، نقاط فضا - زمان را تشکیل می‌دهند؛ برای مثال: یک نمونه از یک رویداد، در فیزیک کلاسیک نسبیتی (x,y,z,t) یا مکان یک ذره در یک لحظهٔ خاص است. همانطورکه یک خط را به صورت مجموعه‌ای از بینهایت نقطه دریک راستا تعریف می‌کنیم فضا - زمان را نیز، می‌توان به صورت مجموعه‌ای از بینهایت رویداد تعریف کرد که در یک خمینه(چندگونا) قراردارد. یک فضا که درابعاد کوچک می‌توان آن را با استفاده از محورهای مختصات توصیف کرد.

یک فضا - زمان مستقل از هرگونه مشاهده‌گر است، اما در توصیف پدیده‌های فیزیکی (که در یک لحظهٔ مشخص در یک ناحیهٔ مشخص از مکان اتفاق می‌افتد) هرکدام از مشاهده‌گرها دستگاه مختصات مناسب خود را انتخاب می‌کند؛ برای توضیح هر رویداد به چهار عدد حقیقی از این دستگاه‌ها نیاز است. پس خط سیر هر ذرهٔ اولیه‌ای(نقطه) درون فضا و زمان مجموعه‌ای پیوسته از رویدادها است که آن را خط جهانی آن ذره می‌نامند. بنابراین به دلیل اندرکنش فضا-زمان به یک “جهان به هم بافته” می توان اجزای گسترش یافته یا مرکب (از تعداد زیادی ذره) را پیوندی از تعداد زیادی خط جهانی به هم پیچیده دانست (نگاهی به افسانهٔ مویرای).

در فیزیک معمول است که یک جسم چند بعدی را با حفظ یک پارچگی آن در مکان و زمان، نقطه یا صفحه در نظر بگیریم (مانند مرکز جرم)، بنابراین خط جهانی یک ذره، مسیری است که آن ذره در فضا - زمان اشغال می‌کند و ارائه کنندهٔ گذشتهٔ آن ذره است. خط جهانی مدار زمین (با این تفسیر) با دو بعد فضایی x و y (صفحه مدار زمین) و یک بُعد زمانی عمود بر دو بُعد x و y نمایش داده می‌شود. مدار زمین در مختصات فضایی بیضی‌گون است ولی در فضا - زمان خط جهانی آن به شکل مارپیچ است.

یکپارچه سازی فضا و زمان با بیان واحدهای اندازه‌گیری چهاربعدی آن قابل فهم‌تر می‌شود، این ابعاد با واحدهای فاصله اندازه‌گیری می‌شوند: یک رویداد را به شکل (x0,x1,x2,x3) = (ct,x,y,z) (دراندازه‌گیری لورنتز)یا(x1,x2,x3,x4) = (x,y,z,ict) (در اندازه گیری مینکوفسکی) نمایش می‌دهیم، درحالی که c برابر با سرعت نور است؛ در ادامه اندازه‌گیری در فضای مینکوفسکی و بازه‌های مکان‌مانند، نورگونه و زمان‌مانند توضیح داده خواهند شد.

 

آیا زمانی که در این دنیا برای ما وجود دارد، با زمان عالم معنا تفاوت دارد؟

طرح کلی در فضا - زمان، ادغام فضا و زمان با یکدیگر و درنتیجه ایجاد یک محیط یکپارچه با دستگاه مختصاتی یکتا است. برای این کار به سه بُعد مکانی معمول(طول، عرض، ارتفاع) و یک بُعد زمان نیاز داریم؛ این بُعدها مؤلفه‌های مستقل لازم برای مشخص کردن یک نقطهٔ خاص در یک فضای تعریف شده‌اند. مثلا در محیط کرهٔ زمین طول و عرض جغرافیایی دو مؤلفهٔ مستقل دستگاه مختصات‌اند که تنها به‌ وسیلهٔ هردوی آن‌ها باهم می‌توان یک نقطهٔ خاص را تعیین موقعیت کرد؛ حال درفضا - زمان،شبکه مختصاتی ۱+۳ بعد را پوشش می‌دهد و چون زمان به عنوان مؤلفهٔ جدید اضافه شده‌است، درنتیجه دستگاه مختصات نه تنها می‌تواند نقاط را در محیط مکان‌یابی کند بلکه می‌تواند رویداد‌ها را نیز تعیین موقعیت نماید. به این ترتیب این دستگاه مختصات می‌تواند تعیین کند که کی و کجا یک رویداد اتفاق افتاده است. در فضا زمان نمی‌توانیم محور زمان را به صورت جداگانه نشان دهیم اگر بخواهیم محور زمان را در دستگاه مختصات نشان بدهیم ناگزیریم که محور زمانی و مکانی را هر دو باهم، و در یک دستگاه مختصات قراردهیم و این به دلیل ماهیت یکپارچهٔ فضا-زمان و آزادی درانتخاب دستگاه مختصات است.برخلاف دستگاه مختصات فضایی معمولی، محدودیت‌هایی برای چگونگی اندازه‌گیری‌های مکانی و زمانی وجود دارد؛این محدودیتها به مدل ریاضی خاص آن وتفاوتهایش با ریاضیات و هندسهٔ اقلیدسی برمی‌گردد.

تا آغاز قرن بیستم گذر زمان مستقل از حرکت در نظر گرفته می‌شد و فرض این بود که در تمام دستگاه‌های مختصات، زمان تنها در یک محور مشخص با سرعت ثابت پیش می‌رود؛ اما تجربیات بعدی نشان داد که زمان درسرعت‌های بالا کندترحرکت می‌کند (کاهش سرعت زمان با عنوان تاخیر زمان در نسبیت خاص توضیح داده شده‌است)؛برای مثال یک ساعت اتمی را بر روی یک شاتل فضایی نصب کردند و دیدند که زمان برای ساعت روی شاتل کندتر از زمان در سطح زمین می‌گذرد.

عبارت ” فضا ، زمان ” به عنوان یک مفهوم عمومی فراتر از رویداد‌های فضا ، زمان در ۱+۳ بُعد معمولی در نظر گرفته می‌شود، فضا - زمان واقعا ترکیبی از مکان و زمان است اما برخی دیگر پیشنهاد کرده‌اند که بُعدهای جدیدی که بعدها اضافه می‌شود هم در مجموعهٔ تئوری فضا - زمان قرار گیرد (نظریه‌های دیگری وجود دارند که توانسته‌اند بُعدهای جدیدی را اضافه کنند که این بُعدها دیگر شامل مکان و زمان نمی‌شوند)؛ تئوری‌هایی مانند تئوری ریسمان پیش‌بینی می‌کند که ۱۰ تا ۲۶ بُعد جدید را بتوان اضافه کرد یا تئوری دیگری داشتن ۱۱ بُعد شامل ۱۰ بُعد مکانی و ۱ بُعد زمانی را ممکن می‌داند؛ باید به این نکته توجه داشت که: داشتن بیش از چهار بُعد فقط در اندازه‌های زیر اتمی تفاوت ایجاد می‌کند.

فیلمی برای توضیح بعد چهارم:

برای دانلود این فیلم اینجا را کلیک کنید.

نوشته شده در پنجشنبه دوم خرداد 1392ساعت 17:34 توسط مهدی نجفی|

 

تئوری جاذبه ای که نیوتن (Newton) ارائه کرد، خیلی زود بدون تقریبآ هیچ سوالی جدی مورد پذیرش دانشمندان قرار گرفت. تا اینکه در اوایل قرن بیستم آلبرت اینشتین (Albert Einstein 1879-1955) با ارائه نظریه نسبیت خاص در سال ۱۹۰۵ و نظریه نسبیت عام در سال ۱۹۱۵ نه تنها قوانین فیزیک و جاذبه عمومی نیوتن بلکه پایه های فیزیک عصر خود را لرزاند.
هر چند قبل از او ماکس پلانک (Max Planck) با ارائه
نظریه کوانتم (Quantum) تا حد زیادی فیزیک نیوتنی را زیر سئوال برده بود اما اینشتین با انتشار مقاله های خود راجع به تئوری نسبیت رسماً ثابت کرد که فیزیک نیوتن در حالت های بسیار خاص پاسخگوی پدیده های فیزیکی می باشد.
وی بعد ها با فعالیت هایی که در سالهای ۱۹۲۰ تا ۱۹۲۵ انجام داد بعنوان یکی از پایه گذاران اصلی مکانیک کوانتم نیز شناخته شد.

آلبرت اینشتین طی سالهای ۱۹۳۰ الی ۱۹۵۵ به بررسی رفتار جهان هستی پرداخت و مقالاتی در این باره منتشر کرد. او می خواست با ترکیب تئوری نسبیت و کوانتم به تئوری جامعی برای مدل کردن جهان هستی دست پیدا کند که زندگی این فرصت را برای تکمیل کار به او نداد. اما بعد ها در سال ۱۹۳۳ هابل و هومنسون با تحقیقاتی که در زمینه کهکشانهای مختلف انجام دادند بر نظریه های او راجع به جهان هستی صحه گذاردند.

آلبرت انیشتین دو نظریه دارد. نسبیت خاص را در سن ۲۵ سالگی بوجود آورد و ده سال بعد توانست نسبیت عام را مطرح کند.

نظریه نسبیت خاص

نسبیت خاص یکی از نظریاتی است که انیشتین مطرح کرده و شامل سه پدیده در سرعت ‌های بالا است .

* انقباض لورنتزی که کاهش طول جسم در مسیر حرکت است

* اتساع زمان که کند شدن زمان است

* افزایش جرم

نسبیت خاص بطور خلاصه تنها نظریه ایست که در سرعتهای بالا ( در شرایطی که سرعت در خلال حرکت تغییر نکند–سرعت ثابت) میتوان به اعداد و محاسباتش اعتماد کرد. جهان ما به گونه ای است که در سرعتهای بالا از قوانین عجیبی پیروی می کند که در زندگی ما قابل دیدن نیستند. مثلا وقتی جسمی با سرعت نزدیک سرعت نور حرکت کند زمان برای او بسیار کند می گذرد. و همچنین ابعاد این جسم کوچک تر میشود. جرم جسمی که با سرعت بسیار زیاد حرکت می کند دیگر ثابت نیست بلکه ازدیاد پیدا می کند. اگر جسمی با سرعت نور حرکت کند، زمان برایش متوقف می شود، طولش به صفر میرسد و جرمش بینهایت میشود.


به نظر خلبان موشک که با سرعتی نزدیک به سرعت نور حرکت می کند، ماه
دچار انقباض طولی شده است (بالا). حال آنکه برای فضانورد روی ماه، موشک
فشرده به نظر می‌رسد (پایین).

 

حتی زمان هم نسبی می باشد!

از نتایج جالب تئوری نسبیت خاص می توان به بیان ارتباط میان زمان و و فضا (فاصله) و اینکه تمام موجودیت ها در دنیا با یکدیگر مرتبط بوده و بر یکدیگر اثر می گذارند، اشاره کرد. نیوتن معتقد بود که زمان ثابت است و در تمام نقاط به یک صورت عمل می کند. اما اینشتین نشان داد که اینگونه نیست.

مثال جالبی که معمولا” در این باره بیان می شود آن است که دو برادر دوقلو را در نظر بگیرید. یکی روی زمین می ماند و دیگری با یک فضا پیما با سرعت نزدیک به نور به سمت فضا حرکت می کند. پس از آنکه برادر روی زمین ۱۰۰ سال از عمرش بگذرد، برادری که در فضا پیما می باشد فقط یکسال از عمرش گذشته است!

نظریه نسبیت عام

انیشتین در نوامبر سال ۱۹۱۵یک سری سخنرانی‌هایی در آکادمی علوم پروس ایراد کرد که در آن نظریه جدید گرانش، موسوم به نسبیت عام را مطرح کرد. او در آخرین سخنرانی ای که ایراد کرد معادله‌ای را مطرح کرد که جانشین قانون جاذبه نیوتون شد، معادله میدان انیشتین. این نظریه قائل به این است که نه تنها کسانی که یا یک سرعت ثابت در حرکتند، بلکه تمامی ناظران یکسان و هم ارز هستند. در نسبیت عام، گرانش دیگر نیرو محسوب نمی‌شود (مانند قانون جاذبه نیوتون)، بلکه نتیجه خمیدگی مکان- زمان است .

به خاطر جنگ، مقالاتی که انیشتین در مورد نسبیت عام چاپ کرده بود، در خارج از آلمان در دسترس نبود. خبر نظریه جدید انیشتین توسط فیزیک دانهای هلندی هنریک آنتون لورنتز و پل اهرنفست و همکار آنها ویلیام دو سیتر که مدیر رصد خانه لیدن بود، به ستاره شناسان انگلیسی زبان در انگلیس و آمریکا رسانده شد. در انگلیس، آرتور استنلی ادینگتون که دبیر انجمن نجوم سلطنتی از دو سیتر خواست تا یک سری مقالاتی به زبان انگلیسی به نفع منجمان بنویسد. نظریه جدید او را مجذوب خود ساخته بود و از این رو یکی از مدافعان و مبلغان اصلی نسبیت شد. . اغلب ستاره شناسان، هندسی سازی گرانش توسط انیشتین را نمی‌پسندیدند و معتقد بودند پیش بینی‌های او در مورد خمیدگی نور و به قرمزی گرایی گرانشی درست از آب در نخواهد آمد. در سال ۱۹۱۷، منجمان رصد خانه ویلسون در کالیفرنیای جنوبی نتایج تحلیل طیف نور را که در ظاهر نشان می‌داد که در پرتو خورشید به قرمزی گرایی گرانشی وجود ندارد، منتشر کردند. . در سال ۱۹۱۸، منجمان رصد خانه لیک در شمال کالیفرنیا تصاویری از خورشیدگرفتگی که در ایالات متحده قابل رویت بود گرفتند.پس از پایان جنگ، آنها نتایج بررسی‌های خود را اعلام کردند و مدعی شدند که پیش بینی نسبیت عام انیشتین در خصوص خمیدگی نور اشتباه بوده‌ است. با این حال آنها به خاطر خطاهای احتمالی فراوان، هیچگاه اقدام به چاپ نتایجی که به دست آورده بودند نکردند .
آرتور استنلی ادینگتون، طی سفرهایی که درماه می ‌سال ۱۹۱۹ در زمانی که خورشید گرفتگی در بریتانیا رخ داد، به سوبرال سیارا برزیل و جزیره پرینسیپ در ساحل غربی آفریقا داشت، اندازه گیری خمیدگی گرانشی عدسی نور ستاره را به هنگام عبور از نزدیکی خورشید تحت نظارت داشت و در نهایت به این نتیجه رسید که محل قرار گرفتن ستاره از خورشید دورتر است. این حالت عدسی گرایی گرانشی نامیده می‌شود و وضعیت ستاره‌های مشاهده شده دو برابر حالتی بود که فزیک نیوتنی پیش بینی اش را می‌کرد. معهذا، این حالت با پیش بینی هم ارزی میدانی انیشتین نسبیت عام همخوان بود. ادینگتون اعلام کرد که نتایج به دست آمده پیش بینی انیشتین را تایید می‌کند و مجله تایمز در هفتم نوامبر آن سال با اتنخاب تیتر زیر تایید شدن پیش بینی انیشتین را گزارش کرد: «انقلابی در علم، نظریه‌ای جدید در مورد جهان، ایده‌های نیوتن اعتبار خود را از دست می‌دهد.» ماکس بورن، برنده جایزه نوبل از نسبیت عام به عنوان ‹‹ بزرگ‌ترین دستاورد و شاهکار تفکر بشری در مورد طبیعت›› بر شمرد و پل دیراک نیز که یکی از برندگان جایزه نوبل است، از آن به عنوان ‹‹ بزرگ ‌ترین اکتشاف علمی آن زمان›› یاد کرد. این اظهار نظرها و تبلیغات متعاقب از آن، باعث شهرت و معروفیت انیشتین شد.او در سطح جهانی معروف شد که موفقیت استثنایی و خاصی برای یک دانشمند محسوب می‌شود.
با این حال هنوز هم بسیاری از دانشمندان به دلایل مختلفی که شامل دلایل علمی (مخالفت با تفسیر انیشتین از آزمایش ‌های انجام شده، اعتقاد به اتر و یا ضرورت وجود ملاک مطلق) و دلایل روانی- اجتماعی (محافظه کاری، یهود ستیزی) می‌شد، نظریات انیشتین را نمی‌پذیرفتند. به نظر انیشتین، اغلب مخالفتهایی که با نظریه او می‌شد، از جانب آزمایش-باورانی بود که درک ناچیزی از نظریه مطرح شده داشتند .

شهرتی که انیشتین بعد از چاپ مقاله ۱۹۱۹دست آورده بود، باعث شد بسیاری از دانشمندان نسبت به ابراز نفرت و انزجار کنند و نفرت و انزجار برخی از آنها حتی تا دهه ۳۰نیز ادامه یافت. مباحث زیادی در مورد ابراز انزجار نسبت به شهرت و معروفیت انیشتین وجود دارد، بویژه در میان آن دسته: از فیزیک ‌دانان آلمانی که بعد‌ها جنبش ضد انیشتینی ‹‹دویچه فیزیک›› را در مقدمه Klaus Hentschel ؛ یعنی ‹‹ فیزیک و سوسیالسم اجتماعی›› به راه انداختند.
انیشتین در ۳۰مارس سال ۱۹۲۱، یعنی همان سالی که برنده جایزه نوبل شد، برای ایراد سخنرانی در مورد نظریه جدید نسیبت به نیویورک رفت. اگرچه امروزه انیشتین به خاطر فعالیتهایش در مورد نسبیت شهرت یافته، اما جایزه نوبل به خاطر کارهای او در مورد اثر فوتوالکتریک به او اعطا شد؛ چرا که در مورد نسبیت عام در آن زمان هنوز اختلاف نظر وجود داشت. هیات نوبل با خود به این نتیجه رسیند که اشاره به آن نظریه انیشتین در نوبل که اختلاف نظر و مخالفت در مورد آن کمتر است، بیشتر مورد قبول جامعه علمی واقع خواهد شد.

نظریه نسبیت عام به زبان ساده

نسبیت عام برای حرکتهایی ساخته شده که در خلال حرکت سرعت تغییر می کند یا باصطلاح حرکت شتابدار دارند. شتاب گرانش زمین g که همان عدد ۹٫۸۱m/s است نیز یک نوع شتاب است. پس نسبیت عام با شتابها کار دارد نه با حرکت. نظریه ای است راجع به اجرامی که شتاب ثقل دارند. به طور کلی، در هر کجای جهان، جرمی که در فضای خالی باشد، حتما یک شتاب جاذبه در اطراف خود دارد که مقدار عددی آن وابسته به جرم آن جسم می باشد. پس در اطراف هر جسمی شتابی وجود دارد. نسبیت عام با این شتابها سر و کار دارد و بیان می کند که هر جسمی که از سطح یک سیاره دور شود زمان برای او کند تر میشود. یعنی مثلا، اگر دوربینی روی ساعت من بگذارند و از عقربه های ساعتم فیلم زنده بگیرند و روی ساعت آدمی که دارد بالا میرود و از سیاره ی زمین جدا میشود هم دوربینی بگذارند و هر دو فیلم را کنار هم روی یک صفحه ی تلویزیونی پخش کنند، ملاحظه خواهیم کرد که ساعت من تند تر کار می کند. نسبیت عام نتایج بسیار عجیب و قابل اثبات در آزمایشگاهی دارد. مثلا نوری که به اطراف ستاره ای سنگین میرسد کمی بسمت آن ستاره خم میشود. سیاهچاله ها(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 آن فرار کند) هم بر اساس همین خاصیت است که کار می کنند. جرم انها بقدری زیاد و حجمشان بقدری کم است که نور وقتی از کنار آنها می گذرد به داخل آنها می افتد و هرگز بیرون نمی آید.

آلبرت انیشتین در نظریه نسبیت خاص با حرکت شتابدار و یا با گرانش کاری نداشت. اولین موضوعات را در نظریه نسبیت عام خود که در ۱۹۱۵ انتشار یافت مورد بحث قرار داد.نظریه نسبیت عام دید گرانشی را بکلی تغییر داد و در این نظریه جدید نیرو ی گرانش را مانند خاصیتی از فضا در نظر گرفت نه مانند نیرویی بین اجرام ، یعنی برخلاف آنچه که اسحاق نیوتن گفته بود! در نظریه او فضا در مجاورت ماده کمی انحنا پیدا می‌کرد. در نتیجه حضور ماده اجرام ، مسیر یا به اصطلاح کمترین مقاومت را در میان منحنیها اختیار می‌کردند. با این که فکر آلبرت انیشتین عجیب به نظر می‌رسید می‌توانست چیزی را جواب دهد که قانون ثقل نیوتن از جواب دادن آن عاجز می ماند. سیاره اورانوس در سال ۱۷۸۱ میلادی کشف شده بود و مدارش به دور خورشید اندکی ناجور به نظر می‌رسید و یا به عبارتی کج بود!
نیم قرن مطالعه این موضوع را خدشه ناپذیر کرده بود.بنابر قوانین اسحاق نیوتن می بایست جاذبه ای برآن وارد شود. یعنی باید سیاره ای بزرگ در آن طرف اورانوس وجود داشته باشد تا از طرف آن نیرو یی بر اورانوس وارد شود.در سال ۱۸۴۶ میلادی اختر شناس آلمانی دوربین نجومی خودش را متوجه نقطه ای کرد که « لووریه» گفته بود و بی هیچ تردید سیاره جدیدی را در آنجا دید که از آن پس نپتون نام گرفت.نزدیک ترین نقطه مدار سیاره عطارد به خورشید در هر دور حرکت سالیانه سیاره تغییر میکرد و هیچ گاه دوبار پشت سر هم این تغییر در یک نقطه خاص اتفاق نمی‌افتاد.اختر شناسان بیشتر این بی نظمی ها را به حساب اختلال ناشی از کشش سیاره های مجاور عطارد می دانستند! مقدار این انحراف برابر ۴۳ ثانیه قوس بود. این حرکت در سال ۱۸۴۵ به وسیله لووریه کشف شد بالاخره با ارائه نظریه نسبیت عام جواب فراهم شد این فرضیه با اتکایی که بر هندسه نااقلیدسی داشت نشان داد که حضیض هر جسم دوران کننده حرکتی دارد علاوه برآنچه اسحاق نیوتن گفته بود.وقتی که فرمولهای آلبرت انیشتین را در مورد سیاره عطارد به کار بردند، دیدند که با تغییر مکان حضیض این سیاره سازگاری کامل دارد. سیاره هایی که فاصله شان از خورشید بیشتر از فاصله تیر تا آن است تغییر مکان حضیضی دارند که به طور تصاعدی کوچک می شوند.اثر بخش‌تر از اینها دو پدیده تازه بود که فقط نظریه آلبرت انیشتین آن‌را پیشگویی کرده بود. نخست آنکه آلبرت انیشتین معتقد بود که میدان گرانشی شدید موجب کند شدن ارتعاش اتمها می شود و گواه بر این کند شدن تغییر جای خطوط طیف است به طرف رنگ سرخ! یعنی اینکه اگر ستاره ای بسیار داغ باشد و به طوری که محاسبه می کنیم بگوییم که نور آن باید آبی درخشان باشد در عمل سرخ رنگ به نظر می‌رسد کجا برویم تا این مقدار قوای گرانشی و حرارت ی بالا را داشته باشیم، پاسخ مربوط به کوتوله های سفید است.دانشمندان به بررسی طیف کوتوله های سفید پرداختند و در حقیقت تغییر مکان پیش بینی شده را با چشم دیدند! اسم این را تغییر مکان آلبرت انیشتینی گذاشتند. آلبرت انیشتین می گفت میدان گرانشی شعاع های نور را منحرف می‌کند. چگونه ممکن بود این مطلب را امتحان کرد. اگر ستاره ای در آسمان آن سوی خورشید درست در امتداد سطح آن واقع باشد و در زمان کسوف خورشید قابل رؤیت باشد اگر وضع آنها را با زمانی که فرض کنیم خورشیدی در کار نباشد مقایسه کنیم خم شدن نور آنها مسلم است. درست مثل موقعی که انگشت دستتان را جلوی چشمتان در فاصله ۸ سانتیمتری قرار دهید و یکبار فقط با چشم چپ و بار دیگر فقط با چشم راست به آن نگاه کنید به نظر می رسد که انگشت دستتان در مقابل زمینه پشت آن تغییر جا می‌دهد ولی واقعاً انگشت شما که جابجا نشده است!

دانشمندان در موقع کسوف در جزیره پرنسیپ پرتغال واقع در آفریقای غربی دیدند که نور ستاره ها به جای آنکه به خط راست حرکت کنند در مجاورت خورشید و در اثر نیرو ی گرانشی آن خم می شوند و به صورت منحنی در می آیند. یعنی ما وضع ستاره ها را کمی بالاتر از محل واقعیش می‌بینیم.ماهیت تمام پیروزیهای نظریه نسبیت عام آلبرت انیشتین نجومی بود ولی دانشمندان حسرت می کشیدند که ای کاش راهی برای امتحان آن در آزمایشگاه داشتند.ـ نظریه آلبرت انیشتین به ماده به صورت بسته متراکمی از انرژی نگاه می کرد به همین خاطر می گفت که این دو به هم تبدیل پذیرند یعنی ماده به انرژی و انرژی به ماده تبدیل می شود. E = mc². دانشمندان به ناگاه جواب بسیاری از سؤالها را یافتند. پدیده رادیواکتیوی به راحتی توسط این معادله توجیه شد. کم کم دانشمندان متوجه شدند که هر ذره مادی یک پادماده مساوی خود دارد و در اینجا بود که ماده و انرژی غیر قابل تفکیک شدند.تا اینکه آلبرت انیشتین طی نامه ای به رئیس جمهور آمریکا نوشت که می توان ماده را به انرژی تبدیل کنیم و یک بمب اتمی درست کنیم و آمریکا دستور تأسیس سازمان عظیمی را داد تا به بمب اتمی دست پیدا کند. برای شکافت هسته اتم اورانیوم ۲۳۵ انتخاب شد. اورانیوم عنصری است که در پوسته زمین بسیار زیاد است. تقریباً ۲ گرم در هر تن سنگ! یعنی از طلا چهارصد مرتبه فراوانتر است اما خیلی پراکنده.در سال ۱۹۴۵ مقدار کافی برای ساخت بمب جمـع شـده بود و ایـن کار یعنی ساختن بمب در آزمایشگاهــی در « لوس آلاموس » به سرپرستی فیزیکدان آمریکایی «رابرت اوپنهایمر» صورت گرفت. آزمودن چنین وسیله ای در مقیاس کوچک ناممکن 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 نیرو ی انفجاری برابر ۲۰ هزار تنT.N.T آزاد کرده دو بمب دیگر هم تهیه شد. یکی بمب اورانیوم بنام پسرک با سه متر و ۶۰ سانتیمتر طول و به وزن ۵/۴ تن و دیگری مرد چاق که پلوتونیم هم داشت. اولی روی هیروشیما و دومی روی ناکازاکی در ژاپن انداخته شد. صبح روز ۱۶ اوت ۱۹۴۵ در ساعت ۱۰ و ده دقیقه صبح شهر هیروشیما با یک انفجار اتمی به خاک و خون کشیده شد. با بمباران هیروشیما جهان ناگهان به خود آمد، ۱۶۰۰۰۰ کشته. در یک روز وجدان خفته فیزیکدان ها بیدار شد! « اوپنهایمر» مسئول پروژه بمب و دیگران از شدت عذاب وجدان لب به اعتراض گشودند و به زندان افتادند. آلبرت انیشتین اعلام کرد که اگر روزی بخواهم دوباره به دنیا بیایم دوست دارم یک لوله‌کش بشوم نه یک دانشمند!

برخی نتایج حاصل از نسبیت

اینشتین با نظریه نسبیت خاص خود نشان داد که سه قانون فیزیک نیوتن تنها در شرایط خاصی آنهم بصورت تقریبی صحت دارند و هنگامی که سرعت اجسام زیاد شده و با سرعت نور قابل مقایسه شوند به هیچ وجه نمی توان قوانین نیوتن را در مورد اجسام حتی با تقریب بالا بکار برد. همچنین نظریه نسبیت عام او نشان داد که باز نظریه نیوتن راجع به قانون جاذبه عمومی دقیق نمی باشد و در میدان های جاذبه بسیار قوی فرمول نیوتن جای بحث دارد.
مطالعه حرکت عطارد (Mercury) به دور خورشید از دیر باز مورد علاقه ستاره شناسان و فیزیک دانان بوده است. مشکل اینجا بوجود آمد که مشاهده شد صفحه ای که عطارد در آن به دور خوشید می چرخد خود دارای حرکت می باشد.
اندازه گیری ها نشان داد که این حرکت در هر یکصد سال معادل ۴۳ ثانیه (در اینجا منظور از ثانیه واحد اندازه گیری کمان می باشد که معادل ۱/۳۶۰۰ درجه است) می باشد. با وجود آنکه این مقدار حرکت برای هر سال بسیار کم می باشد اما قانون جاذبه عمومی نیوتن از توجیه آن عاجز است.
نیوتن معتقد بود که نور در یک مسیر مستقیم حرکت می کند اما اینشتین نشان داد که اگر جسمی دارای یک میدان جاذبه بزرگ باشد و نور از کنار آن عبور کند دچار انحراف از مسیر مستقیم خود می شود.
دیگر مواردی که از قانون نسبیت عام می توان نتیجه گرفت آن که نور ستارگانی که دارای میدانهای مغناطیسی قوی میباشند در راه رسیدن به زمین تغییر طول موج می دهند. این اثر که به Red Shift مشهور است، باعث می شود طول موج نور این ستاره ها بزرگتر شود. این مسئله که باز با قوانین نیوتن قابل تحلیل نمی باشد توسط معادلات تئوری نسبیت عام بسادگی مدل می شود.

آیا زمین در یک چاله فضا-زمان واقع شده است؟

زمان و فضا –بر طبق نظریه نسبیت انیشتین –به یکدیگر بافته شده اند و ساختار تار و پودی چهاربعدی به نام فضا-زمان را به وجود آورده اند.جرم قابل توجه زمین ، این ساختار را به شکل یک گودی در می آورد.مانند شخص سنگینی که وسط یک تشک بادی نشسته باشد (هر چند که چنین خمیدگیهای فضا-زمان را اغلب در محیط اطراف اجرام بسیار پر جرم تر و فشرده تری مانند سیاهچاله‌ها، ستاره های نوترونی، و کوتوله های سفید سراغ داریم اما اگر با دقت کافی محیط اطراف اجرام بسیار کم جرم تری مانند زمین را نیز بررسی کنیم خمیدگی فضا-زمان ناشی از جرم زمین را می توانیم بیابیم).
بر طبق نظریه نسبیت عام انیشتین ، حرکت اجسام در ساختار تار و پودی فضا-زمان صورت می گیرد. یعنی جسم در حال حرکت تابع شکل فضا-زمانی است که در آن واقع شده است. بر اساس این نظریه، گرانش باعث تغییر شکل ساختار فضا-زمان می شود و در نتیجه حرکت جسم نیز بر اثر میدان گرانشی تغییر می کند. می توان گفت که به زبان انیشتین گرانش در اصل حرکت اجسام در مسیر خمیدگی ساختار فضا-زمان در اطراف جسم پرجرم است. یعنی وقتی زمین ر مداری به دور خورشید در گردش است از دید نسبیتی به دلیل انحنای فضا-زمان اطراف خورشید در این مسیر هدایت می شود.
اگر زمین ثابت بود، ضرورتی برای انجام این کاوش نبود، ولی از آنجا که زمین به دور خود حرکت دورانی دارد ، این خمیدگی نیز باید همراه با زمین بچرخد.زمین با پیچ و تاب دادن ساختار فضا-زمان به دور خود به آرامی آن را به صورت یک ساختار چرخشی چهار بعدی در می آورد.این همان چیزی است که ماهواره گرانش کاو یا GP-B برای آزمایش آن به فضا فرستاده شده است.
این آزمایش براساس فکر بسیار ساده ای انجام می شود: یک ژیروسکوپ (گردش نما) در حال چرخش در مداری در نزدیکی زمین قرار می دهند ، در حالی که محور چرخش آن به سمت یک ستاره بسیار دور -در نقش یک مرجع ثابت و بدون حرکت- نشانه رفته است. بدون وجود نیروهای خارجی، محور ژیروسکوپ باید تا ابد به سمت همان ستاره ثابت بماند.ولی چون فضا-زمان در نزدیکی زمین خمیده است، جهت محور ژیروسکوپ به مرور زمان تغییر می کند.با اندازه گیری بسیار دقیق تغییرات جهت محور ژیروسکوپ نسبت به ستاره، می توان میزان خمیدگی فضا-زمان را در نزدیکی زمین اندازه گرفت.

اما در عمل این آزمایش بسیار دشوار است :

چهار ژیروسکوپی که در GP-B کار گذاشته شده اند، کامل ترین کره هایی هستند که تا به حال به دست بشر ساخته شده اند.این کره ها که هر کدام به اندازه یک توپ پینگ پونگ اند (به قطر حدود ۴ سانتی متر)، از جنس سیلیکون و کوارتز هستند. هیچ گاه اختلاف آنها با یک کره کامل بیش از ۴۰ لایه اتمی نیست. اگر ژیروسکوپ ها کاملا کروی نبودند، محور چرخش آنها حتی بدون اثرات نسبیتی ‌، حرکت می کرد.
بر طبق محاسبات فضا-زمان انحنا پیدا کرده در نزدیکی زمین باعث می شود تا محور ژیروسکوپ در طول یک سال به اندازه ی ۰٫۰۴۱ ثانیه قوس جابه جا شود. یک ثانیه قوس ۳۶۰۰/۱ یک درجه است. برای اندازه گیری دقیق این زاویه، GP-B به دقت سنجش فوق العاده ۰٫۰۰۰۵ ثانیه قوس نیاز دارد.این عمل مانند آن است که بخواهیم قطر یک ورق کاغذ را از فاصله ی ۱۵۰ کیلومتری اندازه بگیریم.
محققان GP-B فناوری های کاملا جدیدی را برای این اندازه گیری اختراع کرده اند. آنان ماهواره گرانش کاو را کاملا «بدون لرز» ساخته اند تا در هنگام حرکت ماهواره در لایه های بالایی جو به ژیروسکوپ ها لرزشی وارد نشود. آنها دریافتند که چگونه از نفوذ میدان مغناطیسی زمین به داخل فضاپیما جلوگیری کنند و همچنین دستگاهی را برای اندازه گیری چرخش ژیروسکوپ ، بدون تماس با آن، اختراع کردند.
فرانسیس اوریت ، استاد فیزیک دانشگاه استنفورد و محقق اصلی پروژه GP-B می گوید: «در جریان انجام آزمایش هیچ حادثه غافلگیر کننده ای اتفاق نیفتاده است.» اکنون که مرحله جمع آوری اطلاعات پایان یافته است ، او می گوید : «دانشمندان GP-B با اشتیاق و علاقه بیشتری به کار خود ادامه می دهند و کار سخت پیش روی خود را نادیده نمی گیرند.»
در مرحله بعدی آنها باید اطلاعات گرفته شده را به طور دقیق و کامل بررسی کنند.اوریت توضیح می دهد که دانشمندان GP-B این کار را در سه مرحله انجام می دهند: در مرحله اول آنان اطلاعات را به صورت روز به روز بررسی می کنند تا بی نظمی های موجود در آنها را بیابند. سپس اطلاعات را به صورت ماه به ماه در می آورند و در نهایت آنها را به صورت یک مجموعه کامل به دست آمده در طول یک سال، تحلیل می کنند. بدین ترتیب دانشمندان ایرادات موجود در اطلاعات را ، که از طریق یک روش تجزیه و تحلیل ساده نمی توان پیدا کرد، می یابند.

نهایتا دانشمندان از سراسر دنیا نتایج را به دقت بررسی می کنند.اوریت می گوید: «بدین طریق به سخت ترین منتقدان، اجازه شرکت در این پروژه داده می شود.» اگر GP-B بتواند به طور دقیق چاله فضا-زمانی را که انتظار می رود مشخص کند، بدین معنی است که بر اساس باور عمومی فیزیکدانان نظریه انیشتین حقیقت داشته است ولی اگر این گونه نشود، چه اتفاقی رخ خواهد داد؟ شاید ایرادی در نظریه نسبیت عام انیشتین یافته شود. اختلاف کوچکی که ظهور انقلابی بزرگ را در فیزیک عصر جدید اعلام خواهد کرد.

برگرفته از: سایت «دنیایی از همه چیز»

و بخش فیزیک سایت دانشگاه فلوریدا

نوشته شده در پنجشنبه دوم خرداد 1392ساعت 16:12 توسط مهدی نجفی|

الف) زمان و قوانین نسبیت

مفهوم زمان يکي از اسرارآميزترين مفاهيم در تاريخ فيزيک بوده است و در حال حاضر نيز از مسائل دشوار فيزيک معاصر به‌شمار مي‌رود.  ما مي‌گوييم زمان را با ساعت اندازه مي‌گيريم، اما تنها عقربه‌هاي ساعت را مي‌بينيم نه خود زمان را و عقربه‌هاي ساعت درست مانند موارد مشابه ديگر تنها متغيرهاي فيزيکي هستند. بنابراين به يک معنا ما تقلب مي‌کنيم، زيرا آنچه واقعا مشاهده مي‌کنيم متغيرهايي فيزيکي هستند به عنوان توابعي از متغيرهاي فيزيکي ديگر، اما ما آن را طوري نمايش مي‌دهيم که انگار همه چيز در زمان تغيير مي‌کند.

 

نسبیت خاص:

یکی از جالبترین افکار بشر ، ایده جابجایی در بعد زمان است. 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. نشانه‌اش هم رشد موجودات است. ما بزرگ می‌شویم و می‌میریم. پس زمان در جریان است. آلبرت انیشتن با ارائه نظریه نسبیت خاص نشان داد که این کار از نظر تئوری شدنی است. بر طبق این نظریه اگر شیئ به سرعت نور نزدیک شود گذشت زمان برایش آهسته تر صورت می گیرد. بنابراین اگر بشود با سرعت بیش از سرعت نور حرکت کرد، زمان به عقب برمی‌گردد. مانع اصلی این است که اگر جسمی به سرعت نور نزدیک شود جرم نسبی آن به بینهایت میل می‌کند؛ لذا نمی‌شود شتابی بیش از سرعت نور پیدا کرد. اما شاید یک روز این مشکل هم حل شود.

 

نسبیت عام:

نسبيت عام به بررسي دستگاه هاي شتاب دار مي پردازد. ميدان گرانشي نيز يك دستگاه شتابدار است. در دستگاه هاي شتابدار فضا خميده است، زيرا مسير نور هنگام عبور از يك ميدان گرانشي منحني است كه تحت عنوان فضا - زمان مطرح مي شود. لذا فضا-زمان خميده است و هرچه خميدگي بيشتر باشد، ساعت كندتر كار مي كند. يعني در ميدان گرانشي قوي تر، ساعت كندتر است. در شکل زیر برای ساعتی که در ارتفاع قرار دارد و طبیعتا نیروی  گرانشی در آنجا  کمتر است زمان تندتر می گذرد. ولی برای ساعتی که در نیروی گرانشی بیشتر قرار دارد زمان کندتر می گذرد. طبق نظريه نسبيت عام، ساعتي كه در يك ميدان گرانشي قوي تر قرار دارد، كندتر از ساعتي كار مي كند كه در ميدان گرانشي ضعيف تر قرار دارد.

 

 

خمیدگی نور در عبور از کنار یک میدن گرانشی: نیوتن معتقد بود که نور در یک مسیر مستقیم حرکت می کند اما اینشتین نشان داد که اگر جسمی دارای یک میدان جاذبه بزرگ باشد و نور از کنار آن عبور کند دچار انحراف از مسیر مستقیم خود می شود. آلبرت انیشتین می‌گفت که میدان گرانشی شعاعهای نور را منحرف می‌کند، چگونه ممکن بود این مطلب را امتحان کرد. اگر ستاره‌ای در آسمان آن سوی خورشید درست در امتداد سطح آن واقع باشد و در زمان کسوف ، خورشید قابل رؤیت باشد، اگر وضع آنها را با زمانی که فرض کنیم خورشیدی در کار نباشد مقایسه کنیم خم شدن نور آنها مسلم است.  دانشمندان در موقع کسوف در جزیره پرنسیپ پرتغال واقع در آفریقای غربی دیدند که نور ستاره‌ها بجای آنکه به خط راست حرکت کنند در مجاورت خورشید و در اثر نیرو ی گرانشی آن خم می‌شوند و بصورت منحنی در می‌آیند. یعنی ما وضع ستاره‌ها را کمی بالاتر از محل واقعیش می‌بینیم. ماهیت تمام پیروزیهای نظریه نسبیت عام آلبرت انیشتین نجومی بود، ولی دانشمندان حسرت می‌کشیدند که ای کاش راهی برای امتحان آن در آزمایشگاه داشتند. البته اخیرا چندین آزمایش عملی برای آزمون این نظریه به توسط دانشمندان فیزیک و کیهان شناسی ساخته شده است.

 یکی از پیش بینیهای این نظریه آن بود که ساعتها در میدان گرانشی بسیار قوی ، کندتر کار می‌کنند و همچنین نور در میدان گرانشی بسیا قوی ، در مسیر مستقیم خود منحرف می‌شوند.این نظریه توانست به بسیاری از معماهای کیهان شناسی در مورد سیاهچاله ، عمر کرات و سیارات ، انرژی ستاره‌ها و کهکشانها، چگالی جهان و ... پاسخ دهد.

 

ب) سفر به آینده:

در عصر حاضر سفر به آینده از دید بسیاری از دانشمندان امری امکان پذیر است. بسیاری از دانشمندان معتقد هستند:

"اينشتين صد سال پيش با ارائه نظريه نسبيت ثابت كرد كه سفر به آينده امكان پذير است .براى اين كار بايد موشك هايى ساخت كه به سرعتى نزديك سرعت نور برسند كه در حال حاضر از نظر علمى امكان پذير نيست. ولى جاى شكى نيست كه اين مشكل فقط مشكل فناورى است و در آينده توانايى سفر به آينده امكان پذير خواهد بود."

" زمان مانند یک رود در جریان است و اینگونه به نظر می رسد هر کدام از ما در میان این جریان در حرکتیم، اما از دیدگاهی دیگر می توان گفت زمان در مکانهای مختلف سرعت جریان متفاوتی دارد و این کلید اصلی سفر به آینده است. اینشتین برای اولین بار این ایده را که مکانهایی وجود دارند که در آنها سرعت زمان کاهش یا افزایش پیدا می کند، در حدود صد سال پیش مطرح کرد، وی کاملا درست فکر می کرده است. اثبات آن نیز در سیستم ردیابی ماهواره ای زمین یا gps است که آشکار می کند زمان در فضا از سرعت بالاتری برخوردار است و می توان از این اصل برای سفر به آینده استفاده کرد."

 

پارادوکس دو قلوها:

يكي از آسانترين راه هايي كه نسلهاي آينده مي توانند از آن طريق به آينده سفر كنند حركت با موشك هاي سريع است. اگر نوادگان ما بتوانند موتورهايي طراحي كنند كه بتوانند سرعت را تا كسر قابل توجهي از سرعت نور برسانند باتوجه به پيش بيني هاي نظريه نسبيت هركسي كه سرنشين اين موشك تندرو باشد ديرتر از كساني كه برروي زمين اند پير ميشود. البته لازم به ذکر است که با قرار دادن ساعت های اتمی در هوا پیما های جت این نتایج اثبات شده است و در حد تئوری و نظریه نیست و از نظر تجربی نیز به تائید رسیده است.

 درحقیقت اگر دو انسان دوقلو جدا از هم یکی روی زمین و دیگری در یک فضاپیما که با سرعت نور بین ستارگان حرکت می کند، زندگی کنند، وقتی پس از ۲۰ سال نجومی همدیگر را پیدا کنند، این زمان به سالهای زمینی برابر با  ۲۰۰سال می شود. یعنی اگر این دوقلوها هنگام جدا شدن یکسال داشته باشند، پس از این مدت زمان برادر زمینی ۲۰۱ ساله و برادری که در فضا با سرعت نور سفر می کرد، ۲۱ سال خواهد داشت. درواقع می توان گفت که برادری که با سرعت نور سفر کرده است، به آینده برادر ساکن زمین پرش کرده است.

 

بیشتر دانشمندان بر این عقیده هستند که سفر به آینده به کمک یک پدیده طبیعی صورت می‌گیرد. در این خصوص سه پدیده مد نظر است: سیاهچاله های دوار، کرمچاله‌ها و ریسمانهای کیهانی.

 

۱- سیاهچاله، ماشینی برای سفر به زمان

siahchale1


سیاهچاله‌ها اگر یک ستاره چند برابر خورشید باشد و همه سوختش را بسوزاند، از آنجا که یک نیروی جاذبه قوی دارد لذا جرم خودش در خودش فشرده می‌شود و یک حفره سیاه رنگ مثل یک قیف درست می‌کند که نیروی جاذبه فوق العاده زیادی دارد طوری که حتی نور هم نمی‌تواند از آن فرار کند. اما این حفره ها بر دو نوع هستد. یک نوعشان نمی‌چرخند لذا انتهای قیف یک نقطه است. در آنجا هر جسمی که به حفره مکش شده باشه نابود می‌شود. اما یک نوع دیگر سیاهچاله نوعی است که در حال دوران است و برای همین ته قیف یک قاعده داره که به شکل حلقه است. مثل یک قیف واقعی است که ته آن باز است. همین نوع سیاهچاله است که می تواند سکوی پرتاب به آینده یا گذشته باشد. انتهای قیف به یک قیف دیگر به اسم سفید چاله می‌رسد که درست عکس آن عمل می‌کند. یعنی هر جسمی را به شدت به بیرون پرتاب می‌کند. از همین جاست که می‌توانیم پا به زمانها و جهانهای دیگر بگذاریم.

 

فیلم بلعیده شدن نور و... توسط سیاهچاله

 

 

 ۲-کرم چاله، ماشینی برای سفر به زمان

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 گرفته‌اند 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 چاله‌ای که آن توپ ایجاد کرده است می‌رود.

 

 این نظر انیشتین است که کرات آسمانی در  فضا و زمان انحنا ایجاد می‌کنند؛ درست مثل همان توپ روی ملافه. حالا اگر فرض کنیم فضا به صورت یک لایه دوبعدی روی یک محور تا شده باشد و بین نیمه بالا و پایین آن خالی باشد و دو جرم هم اندازه در قسمت بالا و پایین مقابل هم قرار گیرند، آن وقت حفره ای که هر دو ایجاد می کنند می تواند 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 نباشد. در اصل می‌شود گفت کرمچاله تونل ارتباطی بین یک سیاهچاله و یک سفیدچاله است و می‌تواند بین جهانهای موازی ارتباط برقرار کند و در نتیجه به همان ترتیب می‌تواند ما را در زمان جابجا کند.

 

 

۳-ریسمان های کیهانی، ماشینی برای گذر به زمان

آخرین راه سفر در زمان ریسمانهای کیهانی است. طبق این نظریه یک سری رشته هایی به ضخامت یک اتم در فضا وجود دارند که کل جهان را پوشش می‌دهند و تحت فشار خیلی زیادی هستند. اینها هم یک نیروی جاذبه خیلی قوی دارند که هر جسمی را سرعت می‌دهند و چون مرزهای فضا - زمان را مغشوش می‌کند، لذا می‌شود از آنها برای گذر از زمان استفاده کرد.

سوالی که به ذهن می رسد این است که آیا موارد ذکر شده تنها راههای سفر به  آینده هستند و یا ممکن است راههای دیگری نیز وجود داشته باشد که بشر در آینده به آنها پی ببرد؟

 

یک جمع بندی مهندسی سفر یه زمان در مورد نسبیت عام (قسمت حرکت شتابدار و نیروی گرانشی) و اصخاب کهف:

 بدیهی است که  قرآن به عنوان معجزه جاوید آخرین پیامبر(ص)،  دارای جنبه های اعجاز زیادی می باشد نکته ای که دانشمندان به تازگی متوجه آن شده اند اعجازی است که در داستان اصحاب کهف بیان شده است. همانگونه که در بخش نسبیت عام گفنه شد بر جسمی که در محیطی با یک گرانش بالاتر قرار دارد زمان کندتر می گذرد. و همچنین نور در میدان گرانشی بسیا قوی ، در مسیر مستقیم خود منحرف می‌شوند. لازم به ذکر است که  ایجاد تغییر در گرانش  یک محیط، موضوعی کاملا شدنی است و دانشمندان اقدام به شبیه سازی نیروی گرانش کره ماه جهت فضا نوردان نموده اند  و یا حتی بعضی از فضانوردان بودن در نیروی گرانش صفر را در کره زمین تجربه کرده اند.

داستان اصحاب کهف دارای نکات بسیار زیبا و عجیبی می باشد. افرادی با بودن در مکانی خاص، زمان برای آنها به گونه دیگر گذشته است.  برای افرادی که خارج از این محیط قرار داشته اند 309 سال قمری و برای افرادی که در درون غار بوده اند تنها یک روز گذشته است و یک چنین چیزی  از نظر علمی با در نظر گرفتن امکان تغییر گرانش آن محیط به دلایلی خاص و در نتیجه تغییر گذر زمان برای کسانی که در درون غار بوده اند، کاملا قابل قبول می باشد.

همانطور که در بخش نسبیت عام مطرح شد نور به هنگام عبوراز کنار یک میدان گرانشی بالا منحرف و خمیده می شود به این معنی که مسیرش تغییر می کند. اما نکته بسیار جالب آن است که در آیه هفدهم از سوره کهف، به زیبایی تغییر مسیر حرکت نور خورشید به هنگام عبور از کنار غار اصحاب کهف، بیان شده است.

و (نور) خورشید را هنگامی که طلوع کند می بینی که از مقابل غارشان به سمت راست میل می کند و هنگامی که غروب می کند (نورش را) از سمت چب آنان می برد و متمایل می شود و آنها در فضای وسیعی از آن غارند. این از نشانه ها و معجزات خداوند است. (کهف/17) 

به جمله:" این از نشانه ها و معجزات خداوند است"  دقت کنید. که بلافاصله بعد از بیان تغییر مسیر نور خورشید بیان شده است. و به روشنی مشخص است که موقعیت (نور) خورشید به هنگام عبور از کنار غار، در آن مقطع خاص(به علت تغییر گرانش در محیط غار، و یا هر عامل دیگر) دارای شرایط خاصی بوده است. و به هیچ وجه بیان موقعیت خورشید برای مشخص کردن موقعیت غار نمی باشد زیرا این روشی مناسب برای تعیین موقعیت غار نمی باشد و از طرف دیگر تابش نور خورشید در شرایط خاص باعث ایجاد تغییر خاصی برای افرادی که در درون غار بوده اند، نمی شود.  

لازم به ذکر است این میدان گرانشی بالا در غار، تنها در کسری از ثانیه وجود داشته  است که به همین دلیل تنها بر پرتو نور که دارای سرعت بسیار زیاد می باشد تاثیر گذاشته است. و لحظه اعمال این نیروی گرانشی بالا در زمان طلوع خورشید و در طی زمان بسیار ناچیز(لحظه رفتن به آینده) بوده است و همچنین بعد از گذشت 309 سال برای سایر افراد دقیقا در غروب چنان روزی ،  زمان حضور دوباره آنها در غار بوده است. و تغییر در شرایط غار به هنگام غروب خورشید، باعث تغییر مسیر نور شده است.

در آیه هفدهم به نکته جالب دیگری نیز اشاره شده است. " آنها در فضای وسیعی از آن غارند" اما بودن در یک میدان گرانش بالا باعث کشیدگی می گردد و در میدان گرانشی بالا، ماده به كلي تجزيه و جزئی از آن میدان گرانشی می گردد، که به نوعی در این آیه به آن اشاره شده است.

در مورد اینکه غاری که اصحاب کهف در آن برهه از زمان در آن قرار داشته اند دارای شرایطی خاص بوده است در آیه زیر مشخص شده است:

... اگر بر آنها اطلاع یابی (و از نزدیک ببینی) مسلما گریزان به آنها پشت می کنی و همه وجودت از آنان پر از ترس می شود. (کهف/18)

لازم به ذکر است که: سرعت گریز، حداقل سرعت ممکن برای یک جسم می‌باشد تا بتواند از میدان گرانشی جسمی دیگر فرار کند. آنچه از آیه مشخص است این است که غار در آن مقطع زمانی خاص دارای شرایط خاصی بوده است. همچنین از آیات زیر مشخص می شود که گذر زمان برای اصحاب کهف با افرادی که خارج از غار بوده اند متفاوت بوده است. و این به خوبی نشان می دهد که اینگونه نبوده که آنها هم مانند سایر افراد 309 سال بر آنها گذشته و در طی این زمان آنها در خواب بوده اند، (مشکل تعذیه در این مدت) بلکه واقعا آنها تنها یک روز در آن غار به خواب رفته بودند  و به علت قرار گرفتن در یک میدان گرانشی بالا، گذر زمان بر آنها کندتر گذشته و بعد از یک روز (معادل 309 سال برای افرادی که خارج از غار بوده اند) که از خواب بیدار می شوند، احساس گرسنگی کرده و از میان خودشان، فردی را برای تهیه غذا انتخاب می کنند.

... گوینده ای از آنها گفت: چقدر (در اینجا) مانده اید؟ گفتند: یک روز یا مقداری از روز مانده ایم. (و گروهی دیگر) گفتند: پروردگارتان به مقداری که مانده اید داناتر است. حالا یکی از خودتان را با این پول نقره به سوی شهر بفرستید، و باید درست بنگرید که کدام یک از اهالی آن جا طعامش پاکیزه تر است پس از آن برای شما روزیی بیاورد. (کهف/19)

توضیح داده شد که بودن در یک میدان گرانشی بالا، باعث می شود که ماده به کلی  تجزیه شود. در آیه زیر اشاره شده است که این معجزه به نوعی نشان دهنده قیامت و برنگیخته شدن پس از مرگ است. یعنی پس از اینکه اجزاء بدنمان متلاشی و تجزیه شد خداوند دوباره آنها را جمع می کند. البته ممکن است این افزایش میدان گرانش به میزانی که باعث متلاشی شدن اجزاء بدن آنها شده باشد نبوده و تنها باعث ایجاد تغغیراتی در بدن آنها شده باشد که اگر کسی به آنها در آن مقطع زمانی نگاه می کرده دچار رعب و ترس زیادی می شده اشت.

و اینگونه (مردم آن دیار را) از (وضع) آنها آگاه ساختیم آن گاه که در میان خودشان در کار بعث خود نزاع داشتند، تا بدانند که وعده خدا حق است و در (آمدن) روز قیامت تردیدی نیست.(کهف/20)

 

البته لازم به ذکر است که بیان تغییر میدان گرانشی در غار، تنها یک مثال می باشد و ممکن است این تغییر در محیط غار، ناشی از عامل دیگری باشد که هم باعث تغییر در گذر زمان و هم  تغییر مسیر نور خورشید در هنگام عبور از کنار غار گردد.

در پست های بعدی به صورت دقیق در مورد نسبیت توضیح میدم فقط اینو بدونید که آلبرت یه دونس...

نوشته شده در چهارشنبه یکم خرداد 1392ساعت 16:0 توسط مهدی نجفی|


آخرين مطالب
» مرز آب شور و شیرین
» فیثاغورس
» کتاب صوتی تکامل علم فیزیک(انیشتین)
» آب گرم و سرد
» آزمایش بادکنک ها
» تصاویر متحرک علمی
» قوانین نیرو (برآیند نیرو ها)
» کتاب کار حساب دیفرانسیل و انتگرال
» فایل صوتی از اینیشتین
» خطای دید

Design By : mehdi najafi