ŠΞЙĆǾŘ
مردی از دنیای مجازی
| ||
|
مقدمه
نور و مسائل مربوط به آن همواره یکی از مباحث مهم و مورد توجه فیزیکدانان بوده و هست. نحستین تلاش های علمی در این زمینه از زمان گالیله آغاز شد. وی به اتفاق همکارش برای اندازه گیری سرعت نور اقدام کردند. روش کار به این طریق بود که همکار گالیله در حالیکه فانوسی در دست داشت بالای تپه ای ایستاده بود و گالیله بالای تپه ای دیگر. هر دو با خود فانوسی داشتند که روی آن را پوشانده بودند. دستیار وی به مجرد آنکه نور گالیله را می دید، با برداشتن پرده از روی فانوس خود به گالیله علامت می داد. گالیله این آزمایش را با فواصل بیشتر و بیشتر تکرار کرد، اما نتوانست اختلاف زمانی بین برداشتن پرده از روی فانوس خود و دستیارش به دست آورد و سرانجام گفت که سرعت نور خیلی زیاد است
نخستین بار سرعت نور در سال 1676 توسط رومر
(Romer)
با استفاده از ماه گرفتگی محاسبه شد و معلوم گشت که سرعت نور نیز محدود است. عددی را که رومر به دست آورد 215 هزار کیلومتر بر ثانیه بود. این عدد آنقدر بزرگ بود که معاصران وی آن را باور نمی کردند در سال 1726 برادلی با استفاده از تغییر وضعیت ستارگان نسبت به زمین سرعت نور را محاسبه کرد و عدد سیصد هزار کیلومتر بر ثانیه را به دست آورد
نخستین بار فیزیو با ستفاده از روش غیر نجومی و اصلاح روش گالیله سرعت نور را اندازه گیری کرد و مقدار آن را سیصد و سیزده هزار کیلومتر بر ثانیه به دست آورد. تمام این نتایج به صورت تجربی به دست آمده بود و از پشتوانه ی نظری بی نصیب بود و استناد به این اندازه گیری نمی توانست به یک نتیجه ی جهان شمول برسد. به عنوان نمونه آیا اندازه ی سرعت های به دست آمده زمینی و سماوی باید یکسان باشد یا خیر؟
در دهه ی 1860 کلارک ماکسول با استفاده از قوانین الکترومغناطیس که خود معادلات آن را نوشته بود دیدگاهی کلی و جهان شمول در مورد سرعت امواج الکترومغناطیسی که نور بخش کوچکی از آن بود، ارائه کرد
امواج الکترومغناطیسی
امواج الکترومغناطیسی که بطور نظری در سال 1864 توسط معادلات کلارک ماکسول پیشگویی شد، نشان داد که سرعت انتشار این امواج در خلاء از رابطه ی زیر به دست می آید
بر این اساس ماکسول به فکر محاسبه سرعت حرکت منظومه ی شمسی نسبت به اتر افتاد. وی در سال 1879 طی نامه ای که برای تاد در آمریکا نوشت، طرحی را برای اندازه گیری سرعت حرکت منظومه ی شمسی نسبت به اتر پیشنهاد کرد. یک آمریکایی به نام مایکلسون این طرح را دنبال کرد و برای انجام آزمایش تداخل سنجی نیز ساخت و در سال 1880 آزمایش کرددو- سرعت نور در خلاء ، در هر چارچوب لختی که اندازه گیری می شود با صرفه نظر از حرکت منبع نور ، معادل
همچنانکه رابطه ی بالا نشان می دهد، سرعت نور (امواج الکترومغناطیسی) در خلاء ثابت است. اما سرعت ثابت امواج الکترمغناطیسی بایستی نسبت به یک دستگاه مقایسه می شد، و این دستگاه همان دستگاه اتر بود. یعنی اتر ساکن مطلق فرض می شد و تمام اجسام نسبت به آن در حرکت بودند و سرعت امواج الکترومغناطیسی و در حالت خاص سرعت نور نسبت به اتر ثابت بود. این نظریه در حالی شکل گرفت که نسبیت گالیله ای نیز معتبر و بی نقص تصور می شد. بنابراین اگر سرعت نور نسبت به یک دستگاه لخت
c
باشد و دستگاه با سرعت
v
نسبت به اتر در حرکت باشد، در آنصورت سرعت نور نسبت به اتر
w
برابر خواهد شد با
w=c+v
چنانچه نور در جهت مخالف دستگاه حرکت کند، آنگاه خواهیم داشت w=c-v
آنچه ازآزمایش مایکلسون به دست آمد بسیار گیج و ناراحت کننده بود. اولین فکری که قوت گرفت این بود که باید اشکال از معادلات ماکسول باشد که تنها بیست سال از عمر آن می گذشت. یعنی باید آنها را طوری تغییر داد تا با نسبیت گالیله ای سازگار باشد. اما آزمایش فیزو و سایر نتایج حاصل از حرکت نور و امواج الکترومغناطیسی آنها را تایید می کرد هر تلاشی که برای توجیه علت شکست نتیجه ی آزمایش مایکلسون انجام می دادند، با شکست رو به رو می شد. در این میان دو نظریه از بقیه حالب تر به نظر می رسید یکی کشش اتری که به موجب آن جارجوب اتر بطور موضعی به کلیه ی اجسام با جرم محدود متصل است. این نظریه هیچ اصلاحی را در قوانین نیوتن، نسبیت گالیله ای و معادلات ماکسول لازم نمی دانست. اما این نظری با کجراهی نور ستارگان ناسازگار بود نظریه دوم نظریه گسیلی بود که طبق آن معادله های ماکسول را باید طوری اصلاح می کردند که سرعت نور با سرعت چشمه ی صادر کننده بستگی داشته باشد. این نظریه نیز با نور واصل از ستارگان دوتایی ناسازگار بود در این اثنا انیشتین نظریه ی انقلابی نسبیت را ارائه کرد. مسئله نسبی بودن سرعت ، از نظر انیشتین ، تا جاییکه به اعتبار اصل نسبیت مربوط می شد به اتر و حرکت سوقی ربطی نداشت. طبق اصل نسبیت : قوانین طبیعت در تمام چارچوب های مرجع لخت یکسان اند. انیشتین پس از مطرح کردن اصل نسبیت ، به دو اصل موضوع بنیادی زیر پرداخت
یک- قوانین فیزیکی در تمام دستگاه های لخت یکسان است
c است
اصل موضوعی دوم انیشتین ، در واقع اندیشه مکانیکی نیوتنی و سینماتیکی گالیله ای را رد می کند . طبق اصول سینماتیک ، اگر دو جسم متحرک با سرعت ثابت ، در حال حرکت به سمت یکدیگر باشند ، سرعت هر یک از آن ها در نقطه بر خورد ، برابر با مجموع سرعتشان است اما درنسبیت انیشتین اینگونه نیست . اگر در نقطه ای نوری را گسیل کنیم ، ناظر ساکن و ناظر متحرک که با سرعت v در حال حرکت به سمت منبع است ، سرعت نور را c محاسبه می کنند. نسبیت علاوه بر آنکه بخوبی توانست علت شکست نتیجه ی آزمایش مایکلسون را توجیه کند، از تمام آزمایش های مربوط به آن نیز با موفقیت بیرون آمد. علاوه بر آن به نتایج گرانقدری رسید که همه ی اندیشه بشریت را تحت ناثیر قرار داد. همجنانکه که در بالا بیان شد، ثابت بودن سرعت نور به عنوان یک اصل موضوع مطرح شده است. اصول موضوع در هر زمینه ی علمی دارای این ویژگی هستند که اعتبار خود را تا زمانیکه با مورد نقض رو به رو نشده اند، حفظ می کنند و به محض مواجه با یک تناقض از اعتبار ساقط می شوند. ار آن جاییکه فیزیک یک دانش تجربی است، الزاماً بایستی ابطال اصولش نیز بر پایه تجربه باشد علاوه بر مشاهدات تجربی که می تواند اصول موضوعی را به چالش بکشد، سازگاری این اصول با سایر نظریه هایی که قادر به توجیه پدیده های فیزیکی هستند نیز از اهمیت خاصی برخور دار است. تجارب کیهانی دهه ی 1970 به بعد اصل ثابت بودن سرعت نور را با مشکل جدی مواجه ساخته است که در زیر به برخی از آنها اشاره می شود
سرعت نور ثابت نيست
تئوري جديدي كه دانشمندان استراليايي مطرح كردهاند و سرعت نور را ثابت نميدانند مهمترين تئوري فيزيك نوين يعني نسبيت انيشتين را از اريكه قدرت به پايين ميكشد. Paul Davies احتمال آن كه سرعت نور طي ميلياردها سال كندتر شده باشد را مطرح ساختهاند. در اين صورت فيزيكدانان بايد در مورد بسيار از فرضيهها و تئوريهاي پايه بويژه در مورد قوانين حاكم بر عالم تجديد نظر كنند. ديويز در مصاحبه با رويتر گفت: «معني اين تئوري جديد آن است كه بايد از خير تئوري نسبيت و فرمول E=mc2 و اين جور چيزها بگذريم البته نه به اين معني كه كتابها را در اين مورد دور بيندازيم؛ هميشه تحولات علمي تئوريهاي قديميتر را در خود هضم ميكند». Nature به چاپ رسيده است. جان وب اختر شناس دانشگاه نيوساوث ويلز با ارائه تئوري خود براساس شواهدي كه به دست آمده است ادعا ميكند كه سرعت نور ميتواند ثابت نباشد، كه اين موضوع معماي لاينحلي را پيش روي فيزيكدانان و اخترشناسان قرار داده است. براساس يافتههاي وب، نوري كه از كوثر- Quasar شيء شبيه به ستاره در آسمان - در طي دوازده ميليارد سال سفر خود تا رسيدن به زمين فوتونهايي از سحابي بين ستارهاي دريافت كرده است كه با فوتونهايي كه تاكنون ميشناختيم تفاوت دارد. (Electron Charge)
از سويي دو قانون در قوانين فيزيك كيهاني مطرح است كه سالهاست مورد پرسش قرار گرفته است. براساس اين دو قانون نه تخليه الكتروني و نه سرعت نور قابل تغيير نيستند. اما بايد براي مشاهدات وب توضيحي داد: يا اين مشاهدات اشتباه است و يا يكي از دو قانون ثبات سرعت نور و يا تخليه الكتروني قابل تكيه نيست. تيم ديويز بنا را براين گذاشتند كه مشاهدات وب درست بوده و يكي از اين دو قانون ممكن است آنطور كه تصور ميشد غيرقابل تغيير نباشد. منابع
کندتر از همیشهماگي جو كتابی براى رد محدوديت سرعت منتشر کرده است. وی جوانى جاه طلب نيست، بلكه استاد ۳۵ ساله فيزيك نظرى در دانشگاه امپريال كالج لندن است
(inflation) نام دارد بيان مى كند كه درست پيش از انبساط آهسته و مداوم فضا كه باعث مى شود مواد موجود در آن به اطراف پراكنده شوند، در يك فاصله زمانى كوتاه انبساط فضايى ناگهانى، شديد و غيرمعمولى رخ داده است. آن ميدان گذرا، در نهايت از بين رفت و مخلوط پيچيده اى از ذرات (و از جمله تابش ها) را به وجود آورد كه هنوز هم در فضا سير مى كنند. آثار اين فشار اوليه هنوز هم به صورت انبساط هابل كه براى ما قابل مشاهده است، وجود دارد كه سرعت اين انبساط امروزه در حال افزايش است در تفسير هايى كه جزئياتى در مورد وضعيت اوليه ارائه مى دهد، انحراف هاى كوچكى وجود دارد. طى چند سال گذشته يكى از كار هاى اصلى اين بوده است كه تمام اين ضعف هاى جزيى تجزيه و تحليل شود تا اطلاعات لازم در مورد ماده اوليه، تغييرات و حركت آن با توجه به رشد كنونى كيهان تهيه شود. امروزه معماى واقعى جديدى وجود ندارد Scientific American, Apr2003
متن کامل
http://cph-theory.persiangig.com/L529-ketabialahenesbiat.htm
دانشمندان سرعت نور را افزايش دادند
محققان اروپايي به دنبال راهي براي پردازش اطلاعات با سرعت نور هستند ، به طور موفقتآميزي با استفاده از تجهيزات نه چندان پيشرفته و در شرايط محيطي نرمال توانستند سرعت نور را كاهش و افزايش دهند. محققان ميگويند: اين دستاورد آنها كاربردهاي زيادي در زمينههاي مختلف خواهد داشت، از جمله در حوزههاي رايانش نوري و ارتباطات فيبر نوري. محققان ميگويند: كاهش دادن سرعت نور براي خود آنها چندان حيرت انگيز نبوده؛ اما آنچه كه واقعا خود آنها را شگفتزده كرده اين است كه آنها توانستهاند نور با سرعت بيشتري از سرعت نور (300 ميليون متر بر ثانيه در خلاء) هدايت http://www.iritn.com/?action=show&type=news&id=9035
منبع اصلی
http://actualites.epfl.ch/index.php?module=Presseinfo&func=view_com&id=288
مشکل کجا است؟
هرچند انیشتین ثابت بودن سرعت نور را در خلاء و نسبت به همه ی ناظران لخت به عنوان یک اصل مطرح کرد، اما معادلات الکترومغناطیس ماکسول نشان می دهد که سرعت نور تابع دو ثابت اکتریکی و مغناطیسی است
لذا مسئله ی ثابت بودن یا نبودن سرعت نور بسیار پیچیده تر از آن است که بتوان تنها با برخوردی ساده به اصل موصوع نسبیت به آن نگریست. بنابراین هرگونه راه حلی در این زمینه بایستی به ماهیت امواج الکترومغناطیسی توجه داشته باشد و در عین حال باید ثابت گذردهی خلاء و ثابت تراوایی مغناطیسی را نیز در مد نظر قرار دهد. این ثابتها بسیار مهمتر از آن هستند که بتوان ثابت بودن سرعت نور را تنها از دریچه ی اصل موضوع نسبیت مورد نظر قرار داد. همچنین ارائه ی هر راه حلی بایستی بتواند نظریه تورم و انبساط فوق العاده سریع جهان را در لحظات آغازین بیگ بنگ توجیه کند. گذشته از آن، این مشاهدات نجومی و اظهار نظرها و آزمایشی که در بالا ذکر شد، هیچکدام پشتوانه ی نظری برای ارائه دلیل ثابت نبودن سرعت نور ندارند. اما نظریه سی. پی. اچ. با توجه به ساختمان فوتون و تاثیر متقابل فوتون و گرانش و خواص انرژی زایی فضا، بخوبی از عهده ی توضیح آن بر می آید که چرا سرعت نور ثابت نیست و چرا در لحظه ی آغاز بیگ بنگ سرعت انبساط جهان تا این اندازه بالا بوده است شواهد تجربي بسياري وجود دارد كه گرانش، انرژي الكترومغناطيسي توليد مي كند. به همين دليل از زماني كه نيروهاي الكتريكي و مغناطيسي مورد توجه و آزمايش قرار گرفت، فيزيكدانان به وابستگي شديد نيروهاي الكترومغناطيسي و گرانشي پي بردند. فارادي نخستين كسي است كه اين وابستگي را متذكر شد. پلانك نيز چنين نظري داشت. اينشتين نيز مدت 35 سال تلاش كرد تا روابطي مشابه وابستگي الكتريسيته و مغناطيس، بين گرانش و الكترومغناطيس ارائه دهد. اما چرا این کوشش ها اين كوششها بي نتيجه ماند؟
علاوه بر آن در محاسبات ماکسول برای به دست آوردن سرعت نور، پارامترهای مورد استفاده با توجه به خلاء منظور شده که این خلاء مورد استناد، خلاء کلاسیکی است. در حالیکه امروزه می دانیم که خلاء خود مولد انرژی است. در نظریه سی. پی. اچ. فضا انباشته از سی. پی. اچ. است که در صورت داشتن اسپین گراویتون نامیده می شوند و با توجه به تاثیر متقابل گرانش و فوتون گذر دهی خلاء نیز از نقطه ای به نقطه ی دیگر تغییر می کند و این تغییرات تابع چگالی سی. پی. اچ. در محیط است
فوتون چیست؟ فوتون بسته انرژی در حال دوران است. همچنین میدانهای الکتریکی و مغناطیسی (الکترومغناطیسی) اطراف یک پرتو نوری ازنوع میدانهای الکترومغناطیسی استاتیک نست. میدان الکترومغناطیسی که توسط یک فوتون ایجاد می شود، بسیار قوی تر از میدان گرانشی آمیخته با آن است. افزون بر آن تا کنون مشخص نشده که انرژی میدان گرانشی فوتون استاتیک است یا نوسانی می باشد. همچنین هنوز شناخته نشده که این دو میدان الکترومغناطیسی و گرانشی چگونه توسط فوتون تولید می شود و چرا تا این اندازه اختلاف دارند. این یک معمای حل نشده ی فیزیک است http://www.newphysics2000.org/photon.htm
همچنانکه نسبیت عام پیشگویی کرده و شواهد تجربی نشان می دهد، فرکانس فوتون در میدان گرانشی تغییر می کند. هنگامیکه یک فوتون در میدان گرانشی سقوط می کند، فرکانس آن افزایش می یابد. در این حالت چه اتفاقی می افتد؟ در مجموع می توان گفت نیروی گرانش روی فوتون کار انجام می دهد. با توجه به رابطه
W=DE یک قسمت از کار انجام شده توسط فوتون به انرژی الکتریکی و قسمت دیگر آن به انرژی مغناطیسی تبدیل می شود. شکل 2
Figure 2
همچنانکه در بالا بیان شد، برای این پدیده در فیزیک نظری تا بحال توضیحی ارائه نشده است. بنابراین در اینجا می خواهم این پدیده را با توجه به نظریه. سی. پی. اچ. توضیح دهم
CPH اصل
Principle of CPH CPH یک
gradVc=0 in all inertial frames and any space ذره بنیادی با جرم ثابت است که با سرعت ثابت حرکت می کند. این ذره دارای لختی دورانی است. در هر واکنش بین این ذره با سایر ذرات یا نیروها در مقدار سرعت آن تغییری داده نمی شود، بطوریکه این ذره دارای اندازه حرکت است
P=mVc همچنین دارای لختی دورانی I است هنگامیکه نیروی خارجی بر آن اعمال شود، قسمتی از سرعت انتقالی آن به سرعت دورانی (یا بالعکس ) تبدیل می شود، بطوریکه در مقدار Vc تغییری داده نمی شود. یعنی اندازه حرکت خطی آن به اندازه حرکت دورانی و بالعکس تبدیل می شود. بنابراین مجموع انرژی انتقالی و انرژی دورانی آن نیز همواره ثابت است. تنها انرژی انتقالی آن به انرژی دورانی و بالعکس تبدیل می شود. هنگامیکه سی. پی. اچ. دارای حرکت دورانی Spin است، گراویتون نامیده می شود. شکل 3 Figure 3 بار-رنگ و مغناطیس-رنگ هنگامیکه یک سی. پی. اچ. وجود سی. پی. اچ. دیگری را احساس می کند، آنها دارای اسپین می شوند که گراویتون نامیده می شود. یک گراویتون نظیر نیروی الکتریکی رفتار می کند و گراویتون دیگر نظیر نیروی مغناطیسی رفتار می کند، بهمین دلیل میدانهای الکتریکی و مغناطیسی ظاهر می شود. شکل 4
Figure 4 شکل 4 نشان می دهد که دو گراویتون با جرم m و اندازه حرکت p=mVC در فاصله ی r , یکدیگر را حس کرده و یکدیگر را جذب می کنند. اما چون مقدار سرعت آنها ثابت است، حرکت انتقالی آنها به حرکت دورانی Spin تبدیل می شود. هنگامیکه سی. پی. اچ. دارای اسپین، بصورت بار-رنگ یا مغناطیس-رنگ ظاهر می شود. در واقع گراویتون به دلیل آنکه دارای اسپین است به یکی از دو صورت بار-رنگ یا مغناطیس-رنگ وجود دارد یک فوتون از تعدادی گراویتون تشکیل می شود که دارای Spin هستند . شکل 5 در یک میدان گرانشی، هنگامیکه فوتون بسمت آبی جابجا می شود، گراویتون ها تبدیل به انرژی می شوند و زمانیکه فوتون بسمت قرمز جابجا می شود، انرژی فوتون به گراویتون تبدیل می شود و سرانجام با تباه شدن انرژی ، ماده و پادماده پدید می آید. شکل 5
Figure 5 در حقیقت CPH یک زیر کوانتوم هستی در طبیعت است. Sub Quantum of existence in Nature این زیر کوانتوم دارای جرم است، پس جلوه ی ماده است، دارای اندازه حرکت است که بیان کننده ی انرژی است. همچنین دارای یک زیر کوانتوم بار-رنگ یا مغناطیس-رنگ در اطراف خود است. هنگامیکه دو سی. پی. اچ. در زیر کوانتوم بار-رنگ یا مغناطیس-رنگ یکدیگر قرار گیرند، وجود یکدیگر را حس کرده و همدیگر را جذب می کنند. شکل 6 سی. پی. اچ. ها هنگامی یکدیگر را حس می کنند که با یکدیگر تماس بگیرند (برخورد کنند که در اینصورت به دلیل اسپین یکدیگر را می رانند) یا در فاصله بسیار کمی از یکدیگر باشند نظیر فاصله ای به اندازه ی طول پلانک که تقریباً برابر است با ( Plank Length that is equal 1.6x10-35 m) در چنین حالتی بار-رنگ/مغناطیس-رنگ آنها روی یکدیگر اثر کرده و یکدیگر را جذب می کنند. شکل 6
Figure 6
گرانش Gravity
زمین دارای میدان گرانش است. یک میدان گرانشی از تعداد متنابهی سی. پی. اچ. (گراویتون) تشکیل شده است. پس میدان گرانشی زمین نیز از تعداد بیشماری سی. پی. اچ تشکیل می شود که در اطراف زمین در حرکت هستند موج الکترومغناطیسی و گرانش اجازه دهید یک نگاه جدید به رفتار امواج الکترومغناطیسی در میدان گرانشی بیندازیم، این نگرش می تواند در حل این معما مفید واقع شود. همچنانکه می دانیم یک موج الکترومغناطیسی از دو میدان الکتریکی و مغناطیسی عمود بر هم تشکیل شده است. شکل 1 فرض کنیم زمین منزوی است. یعنی هیچ کنش و واکنشی بین زمین و سایر اجسام وجود ندارد. در این صورت همه ی سی. پی. اچ. هایی که به زمین می رسند، جذب آن شده و از نیروهای موجود در آنجا اطاعت می کنند اما همچنان که می دانیم زمین منزوی نیست و با سایر احسام کنش متقابل دارد نگاهی به زمین و ماه بیندازید. در اینجا دو میدان وجود دارد، یکی میدان گرانشی زمین و دیگری میدان گرانشی ماه. هنگامیکه یک گراویتون به زمین می رسد، گراویتون دیگری زمین را ترک می کند و به دلیل آنکه دارای یک زیر کوانتوم بار-رنگ/مغناطیس است، زمین را به دنبال خود می کشد. تا جاییکه زمین از حوزه عمل این زیر کوانتوم میدان خارج شود بار-رنگ و مغناطیس رنگ و معادلات الکترومغناطیسفرض کنیم دو سی. پی. اچ. با سرعت خطی Vc حرکت می کنند که یکدیگر ار احساس می کنند. آنها یکدیگر را جذب می کنند و با توجه به gradVc=0 آنها دارای اسپین خواهند شد و می توان نوشت gradVc=0 => axi+ayj+azk=0, that ax is accelerating on x axes, ay is accelerating on y axes, az is accelerating on z axes and i, j and k are unit vectors. یعنی مجموع شتاب ها روی سه محور برابر صفر است
فرض کنیم که سی پی. اچ. روی محور حرکت انتقالی دارد. ما سرعت امواج الکترومغناطیسی برابر
c
نسبت به دستگاه لخت می باشد. شکل 7
بنابراین مقدار سرعت آن تنها روی محور های
y and z
تغییر می کند و شتاب روی محور
x
صفر است، یعنی
ax=0
تنها شتاب روی دو محور دیگر خواهد داشت بطوریکه
ay+az=0
هنگامیکه
ay=0 => az is maximum. And ay is maximum=> az=0
Figure 7
یکی از سی. پی. اچ. ها به بار-رنگ تبدیل می شود و و برای آن می توان تابع بصورت زیر نوشت
نظرات شما عزیزان: |
|
[قالب وبلاگ : تمزها] [Weblog Themes By : themzha.com] |