English

Contact us

نظر دهید

تماس با ما

فارسی

Welcome to CPH Theory Siteبه سایت نظریه سی پی اچ خوش آمدید

 

 

نظریه سی پی اچ بر اساس تعمیم سرعت نور از انرژی به ماده بنا شده است.

اخبار

آرشیو مقالات

 

سی پی اچ در ژورنالها

   

 

رهیافتی به سوی مکانیک کلاسیک

 

 

 


 

رهیافتی به سوی مکانیک کلاسیک

 

در کتب درسی، علم به منزله شالوده ای محکم نمود می یابد، امّا هنگامی که در مبانی بنیادی آن عمیق می شویم، در می یابیم که اساس علم آنگونه که کتب درسی روایت می کنند به دور از مجادلات و مسائل حل نشده نیست. در بطن ریاضیات و فیزیک مسائلی حل نشده و باز وجود دارند که نه تنها به عنوان یک مسأله قابل مطالعه هستند، بلکه گاه باز بودن این مسائل در پاره ای موارد کیان و کلیّت فیزیک و ریاضیات را دچار تزلزل می کند. در ریاضیات و منطق مسأله پیوستار کانتور و قضایای گودل از این دست مسائل هستند.

در فیزیک نظری نیز مسائلی از این دست زیاد وجود دارد که با گذر زمان شکل جدّی تری به خود گرفته اند. عمده این مسائل در مبانی مکانیک کوانتوم و نظریه میدان های کوانتومی و مبانی نسبیّت خاص و عام، گاه فیزیک نظری را تا فراسوی یک بحران پیش برده اند. در عناوین زیر پاره ای از این مسائل بیان می شوند:

1- مسأله موضعیّت در نظریه کوانتوم و نظریه میدان های کوانتومی

2- مسأله بی نهایت ها و فرآیند باز بهنجار پذیری در نظریه میدانها و ریسمانها

3- مسأله تئوری های بدیل در نسبیّت و نظریه کوانتوم

4- تلقّی دیوید بوهم از نطریه کوانتوم و چالش جدّی او با نسبیّت خاص

5- چالش جدی فیزیک نظری با پاره ای از مفاهیم کلاسیک فلسفی

6- مسأله ذرات واسطه و مجازی در نظریه میدانهای کوانتومی

7- فاصله گرفتن فیزیک از مشاهدات

 

من فرضیه نمی سازم

نقطه آغاز نیوتن، ادامه مسیر بزرگان ما قبل خود یعنی دکارت و گالیله و کپلر است. از یک سو دکارت آغازگر جنبش عظیمی در تاریخ اندیشه بود. دکارت در دو اثر معروف خود به نامهای فلسفه اولی و گفتار در روش عقل،شورشی عظیم را بر علیه مکانیک ارسطویی آغاز کرد. دکارت با فراست دریافت ساختار جهان همانند یک ساعت دقیق و منظم است. برای درک ساز و کار این ساعت می بایست به ساختاری تماما علمی و متمایز از مکانیک ارسطویی دست بیابیم. و برای شروع حرکت دکارت به ابداع نوعی جدید از هندسه اقلیدسی به نام هندسه تحلیلی پرداخت. هندسه تحلیلی قدرت زیادی در آنالیز و حل مسائل به شیوه جبری در اختیار می نهد.همچنین دکارت به بررسی منظم مسأله برخوردها پرداخت و توانست شکلی ابتدایی از آنچه را که امروزه به نام قانون بقای اندازه حرکت خطّی خوانده میشود، پدید آورد. این قانون بعد ها توسط نیوتن به عنوان یکی از اصول موضوعه مکانیک کلاسیک، برای بررسی حرکات سماوی و اصولا حرکت مورد استفاده قرار گرفت.

در سوی دیگر گالیله قرار داشت که رسما به مخالفت با سیستم بطلمیوسی مرکزیّت زمین و افلاک تدویر پرداخت و به دفاع از عقاید کپرنیک برخاست. از سوی دیگر گالیله پایه گذار جنبشی در فیزیک نظری بود. آن جنبش عبارت بود از درک پذیری جهان به وسیله ریاضیات. هر چند که این بحث امروز وارد مناقشات زیادی از طرف پاره ای فلاسفه علم ،ریاضی فیزیکدانان (راجر پنروز، اوجن سکوایرز،...)،منطقدانان(گودل،تارسکی،...) و فلاسفه ریاضیات شده است، اما در روزگار گالیله سنتی بدیع به حساب می آمد. بحث های گالیله در کتاب گفتگو در باب دو دانش جدید زمینه را برای جدایی فیزیک از الهیات قرون وسطایی و دوران فلسفه مدرسی فراهم کرد. گالیله همچنین به مطالعه حرکت پرتابه ها پرداخت و توانست به قانونی مهم دست یابد. این قانون در فرم ابتدایی تناسب مسافت طی شده(در یک حرکت شتاب دار) با مربع زمان بود. گالیله نخستین فردی بود که توانست به صورت جدی مفهوم اینرسی را مطرح سازد و آن را از اراده خداوند، که در الهیات به کراّت مورد ارجاع قرار می گرفت، جدا سازد. هر چند مفهوم اینرسی به کراّت توسط افرادی نظیر ارنست ماخ، آینشتاین،رایشنباخ،...مورد مناقشه قرار گرفت.

در نهایت در نقطه مقابل کپلر بود که با پذیرفتن نظریه کپرنیک و با استفاده از جداول عددی تیکو براهه، به تدوین سه قانون اساسی خود در مکانیک سماوی پرداخت که صرفاً رهیافتی کاملاً تجربی بود و از شاهکارهای فیزیک تجربی به حساب می آید. فلاسفه علم نیز قوانین کپلر را از مثال های مسبوقیّت مشاهده تجربی بر نظریه تلقّی می کنند.

نیوتن در جایی گفته بود :اگر توانستم بدین مقام نایل شوم دلیل اصلی آن بالا رفتن از شانه غول ها بود. بدیهی است این غولها همان دکارت، گالیله و کپلر هستند.

نیوتن، به عنوان معمار فیزیک نظری، در حالی قدم پیش نهاد که عرصه قبلاً توسط دکارت، گالیله و کپلر آماده شده بود. رهیافتی که نیوتن بدان متوسّل می شد رهیافتی صرفاً تجربی بود. او در کتاب اصول ریاضی فلسفه طبیعی خود می گوید:من فرضیه نمی سازم.

 

روش استقرایی از دید فلاسفه ی جدید

گفته نیوتن بسیار قابل تأمّل است. او قصد داشت بر پایه روشی تجربی به مطالعه جهان بپردازد. اگر چه او دست به تدوین اصول موضوعه ای زد. اما این اصول موضوعه بیش از آنکه مبنایی متافیزیکی صرف داشته باشند، برخاسته از تجربه و در راستایی بودند که به آسانی قدرت تطبیق با داده های تجربی را داشته باشند. مبنای حرکت نیوتن استقرا گرایی بود، که در آن روزگار مبنایی تمام و کمال برای پژوهشهای علمی شمرده می شد. استقراگرایی به مرور زمان توسط بزرگانی مانند هیوم، راسل، پوپر، پاره ای از وینی ها (منظور حلقه ی وین است) و نهایتاً پاره ای از آمریکایی ها مورد مناقشه شدید واقع شد. هیوم نخستین فردی بود که بر استقرا تاخت.

هیوم استقرا را به یک عادت روانشناختی تقلیل داد و از همان آغاز با تردید نسبت به اصل استقرا می نگریست.راسل در کتاب مسائل فلسفه ، مسئله ای جالب را در رد استقرا طرح کرد که امروزه از آن به بوقلمون راسل یاد می شود. راسل می گفت: اینکه نقطه آغازین حرکت ما در علوم طبیعی مشاهده تکرار پاره ای از پدیدارهاست و سعی ما در جستن نوعی رابطه علّی میان پدیدارها، به بوقلمونی می ماند که مدتی مدید هر روز در چند وعده غذایی به منظور پروار شدن مقدار متنابهی آب و دانه می خورد و مادامی که بدین وضع عادت کرد، یک روز با منظره فردی با یک چاقو در دستش مواجه می شود که تجربه ای کاملاً جدید و غیر قابل پیش بینی است.

رودلف کارناپ در کتاب فلسفه علم خود مثال جالب دیگری عنوان می کند. او فرض می کند در یک شهر کلیسایی موجود است. صبح هر روز رأس ساعت هشت ناقوس کلیسا برای انجام مراسم مذهبی به صدا در می آید. همچنین هر روز صبح سرویس مدرسه راس ساعت هشت از مقابل کلیسا عبور می کند. آیا بین عبور سرویس مدرسه و زنگ کلیسا رابطه ای علّی برقرار است؟ و فردی که برای نخستن بار چنین صحنه ای را از نزدیک مشاهده می کند، چگونه خواهد توانست حقیقت را کشف کند؟

مع ذالک، استقرا گرایی در آن روزگار موجه ترین نقطه آغازین می نمود. نیوتن نیز برای آنکه از یک فیلسوف اسیر در متافیزیک، به یک فیلسوف طبیعی تبدیل شود، استقرا گرایی را سر لوحه کار خود قرار داد.

 

تعریف ها:

- نیروی ذاتی مادّه، توان مقاومتی است که با آن، هر جسم تا وقتی که توان آن را دارد به حالت کنونی خود ادامه میدهد، خواه در حال سکون باشد خواه در حرکت مستقیم یکنواحت.

- نیروی مؤثّر، عملی است که بر جسم اعمال می گردد تا حالت آن را، خواه حالت سکون و خواه حالت حرکت یکنواخت در امتداد خط راست، دگرگون سازد.

 

اصل موضوعه اوّل نیوتن:

-هر جسمی یا به حال سکون خود یا به حرکت یکنواخت خود در امتداد خط راست ادامه می دهد مگر نیروهایی[کنش هایی] که بر آن اثر می کنند آن را به تغییر حالت مجبور کنند.

                                                         برگفته شده از کتاب اصول ریاضی حکمت طبیعی

 

در مواجه اغلب افراد با مکانیک کلاسیک، بد فهمی اصل موضوعه اوّل نیوتن مشکلی رایج می نماید. غالبا افراد نمی توانند معنای آن را درک کنند. اغلب یا آن را بدیهی می پندارد و از خود می پرسند کاربرد آن در عمل چیست؟ یا آن را حالت ابتدایی و خام اصل دوّم می پندارد.

در پاسخ بدین سوأل که جایگاه اصل اوّل چیست، باید گفت این اصل یگانه مدخلی عملی است که فضا را برای پیریزی مکانیک آماده می سازد. این اصل یک آزمون است که بتوانیم تصوری از جسمی منزوی داشته باشیم و بتوانیم اجسام منزوی را از سایر اجسام تشخیص دهیم. به بیان پخته تر باید گفت: روی کرد ما نسبت به جهان از نوع نظاره کردن است [البته فقط در فیزیک کلاسیک]. و صد البته هر ناظری اجازه ندارد در مورد جهان اظهار نظر کند. فقط ناظرهایی اجازه اظهار نظر کردن دارند که مشمول اصل اوّل نیوتن باشند. و به بیان امروزی ناظری لخت یا یک چهارچوب مرجع لخت باشند. به بیان دیگر چهارچوب مرجع لخت ناظری است که جهان را بدین گونه نظاره گر است:در غیاب هر گونه نبروی مؤثر یک جسم سکون یا حرکت یکنواخت خود را ادامه می دهد.

 

ناظر لخت

به عنوان مثال ناظری که سوار بر یک اتومبیل در حال شتاب گرفتن است، اجازه ندارد در مورد جهان پیرامون خود،سایر اصول را به صورت اولیه به کار برد، بلکه می بایست تغییراتی دستی در آنها اعمال کند. که این تغییرات دستی همان اضافه کردن مفهوم نیروهای مجازی در مورد ناظرهای غیر لخت می باشد. اگر این نیروها را به صورت دستی در چارچوب های مرجع غیر لخت وارد نکنیم، تحلیل سیستم ناقص و متناقض از کار در می آید.

اصل اوّل نیوتن اگرچه نخستین مدخل عملی برای رویارویی با جهان است، امّا این اصل یا به بیان درست تر تعریف چارچوب مرجع لخت، از جهاتی دچار مشکلاتی ذاتی است. این اصل در درونی ترین لایه های خود، خواستار ایزوله کردن ذراّت یا سیستم هایی از ذراّت است که مورد مطالعه قرار می گیرند، در حالی که در عمل هیچ گاه امکان این امر میسّر نیست. آنالیز یک ساختار مکانیکی در بطن عالم روی می دهد و هرگز نمی توانیم ساختار مورد بحث را در غیاب کل جهان بررسی کنیم. لذا می بایست فرض کنیم فقط با در نظر گرفتن پاره ای تقریب ها می توان یک چارچوب مرجع لخت داشت. و این نکته ایست که نیوتن خود بدان واقف بود. او در تقریبی که بدان اشاره می کند مرکز کهکشان یا بعضی نقاط کره زمین را با نوعی خوشبینی ناشی از اضطرار، چارچوب مرجع لخت در نظر می گیرد. هر چند در آینده نه چندان دور ارنست ماخ، هانری پوآنکاره هر کدام به بررسی معایب این تقریب ها پرداختند، امّا قریب به سیصد سال این تقریب تنها راه مواجه عملی با جهان بود.

 

فرضیات نیوتن

اکنون نقطه آغازین کار نیوتن حساس و دشوار است. او از یک طرف باید به وضع قوانینی بپردازد که از عهده توضیح مشاهدات کپلر بر آیند و از سویی این قوانین در مواجه با ساختارهایی غیر از اجرام سماوی نیز می بایست درست از آب درآیند. نیوتن می بایست دو تعریف اساسی و کلیدی بر پایه کمیّات شناخته شده زمان خود ارائه دهد. یکی تعریف نیرو حیاتی و دیگر تعریف کششی که اجرام سماوی بر یکدیگر اعمال می کنند. شاید دور از منطق نباشد که فرض کنیم برای انجام این مهم، نیوتن قوانین سه گانه کپلر را درست فرض کرد و سپس به بیان تعاریفی سازگار دست زد.

او می بایست در بدو امر، دو تعریف خود را به گونه ای ارائه کند که از آنها بیضی بودن مسیر حرکت هفت سیّاره منظومی شمسی با فرض مرکزیّت خورشید در کانون این بیضی ها حاصل شود. شاید او می دانست که در تعریف نیرو با دو عامل بیش از هر عاملی مواجه است. نخست مقاومت ذاتی جسم در مقابل تغییر وضعیت خود، اینرسی،که او نام جرم اینرسی را بر آن گذارد و نیز تغییر سرعت، به گونه که بین حاصل ضرب این دو کمیّت و نیروی وارد بر هر نقطه مادی صلب نوعی تناسب بر قرار است.

از سویی دیگر او بدین نتیجه رسید برای رسیدن به قوانین کپلر فرم نیروهای عکس مجذور فاصله، بهترین تعریف برای کنش بین دو جسم با جرم لختی مشخص است. و او سر انجام بدون هیچ توضیحی قانع کننده جرم لختی و گرانشی را معادل فرض کرد. این امر در زمان او بدیهی نبود، امّا امروز با بررسّی نسبیّت عام آینشتاین این امر قابل توضیح است.

 

موضعیت

نیوتن قانون جهانی گرانش خود را بر اساس فرم عکس مجذور فاصله ای متناسب با جرم گرانشی تعریف کرد و مورد استفاده قرار داد. این قانون مشمول اصل موضوعه سوم نیوتن، قانون عمل و عکس الاعمل است. اما این امر باعث ایجاد یک شک و نا خرسندی در نیوتن شد، که در کتاب اصول خود بدان اشاره می کند. جاذبه هم قرار می گیرند، بی درنگ و بدون هیچ فاصله زمانی، به یکدیگر نیروی گرانشی اعمال می کنند. خواه در فاصله کمی از یکدیگر باشند و خواه در فاصله ای زیاد. این در حالی بود که نیوتن عمیقاً حس می کرد اگر به عنوان مثال زمین ناگهان حذف شود،مدّتی زمان لازم است تا ماه از قید گرانش زمین آزاد گردد و به حرکتی مستقیم الخط یکنواخت در امتدادی مماس بر مسیر حرکت خود ادامه دهد.

اگر چه نیوتن از وجود این معضل آگاه بود، اما در آن زمان چاره ای جز این فرض وجود نداشت. اگر چه این معضل پس از اقدامات انقلابی ماکسول در الکترومغناطیس، شکل جدّیتری به خود گرفت و تا ظهور نظریه نسبیّت عام آینشتاین یک سوال باز تلقّی می شد، اما پس از انقلاب نسبیّت عام و تلقّی میدانی از گرانش تا حدودی این معضل بهبود یافت.هر چند بعدها با طرح پاردوکس معروف آینشتاین-پودولسکی-روزن * در طرح نقص مکانیک کوانتوم و ادّله جان بل،این پرسش جانی دوباره گرفت و تحت عنوان جدید موضعیّت مطرح شد و همچنان یکی از سوألات مفتوحه فیزیک نظری می باشد.

در باب موضعیّت به صورت خلاصه می توان به طرح این پرسش پرداخت که امکان وجود ارتباطات ما فوق نوری وجود دارد؟

 

 

 

 

نقل از تخصصی فیزیک نظری

 

 

 

 

 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 

26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

آخرین مقالات


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

LEIBNITZ'S MONADS & JAVADI'S CPH

General Science Journal

World Science Database

Hadronic Journal

National Research Council Canada

Journal of Nuclear and Particle Physics

Scientific Journal of Pure and Applied Science

Sub quantum space and interactions from photon to fermions and bosons

مرز بین ایمان و تجربه  

نامه سرگشاده به حضرت آیت الله هاشمی رفسنجانی

آرشیو موضوعی

اختر فیزیک

اجتماعی

الکترومغناطیس

بوزونها

ترمودینامیک

ذرات زیر اتمی

زندگی نامه ها

کامپیوتر و اینترنت

فیزیک عمومی

فیزیک کلاسیک

فلسفه فیزیک

مکانیک کوانتوم

فناوری نانو

نسبیت

ریسمانها

سی پی اچ

 فیزیک از آغاز تا امروز

زندگی نامه

از آغاز کودکی به پدیده های فیزیکی و قوانین حاکم بر جهان هستی کنجکاو بودم. از همان زمان دو کمیت زمان و انرژی بیش از همه برایم مبهم بود. می خواستم بدانم ماهیت زمان چیست و ماهیت انرژی چیست؟


 

 

free hit counters

Copyright 2013 CPH Theory

Last modified 12/22/2013