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

   

 

متن سخنرانی در همایش فیزیک دانشگاه لرستان خرم آباد

 

دوم خرداد هشتاد و چهار

 

داننشمندان علوم انسانی با پژوهش های تجربی و آماری نشان داده اند که سپاس گزاری از خدمات دیگران زمینه ی بالندگی و پیشرفت جامعه را فراهم می سازد و ویژگیهای شخصیت جمعی را ارتقا می بخشد. قدردانی از خدمات دیگران زمینه ساز ارزیابی منصفانه در سطوح خرد و کلان مدیریتی در کشور است. شناخت و ارزیابی خدمات بر دو عنصر دانش و بیطرفی استوار است. این امر بخش مهمی از رسالت پاسداری از فرهنگ سپاس گزاری را به جامعه ی دانشگاهیان محول کرده است. چنین رسالتی، دانشگاهیان ایران را وادشت تا همراه با سایر ملل، سال 2005 را به یاد و برای بزرگداشت اینشتین، سال فیزیک بنامند. همایش امروز نیز که در دانشگاه محترم لرستان تشکیل شده، یکی از نتایج ارزشمند فرهنگ بالای قدرشناسی دانشگاهیان ایران است. ضمن سپاس گزاری از برگزارکنندگان این همایش ارزشمند لازم می دانم سپاس گزار تلاش های استاد محمود حسابی، پدر فیزیک ایران و همه ی آموزگاران، دبیران و استادان بزرگوار ایران باشم. همچنین جا دارد از تلاش مسئولین محترم وزارت علوم برای مشارکت ایران در مرکز تحقیقاتی سرن قدردانی کنم.

ضمن تشکر از حضار محترم که وقت خود را با شنیدن سخنان من صرف می کنند، مطمئن هستم که در ميان شما عزیران، صاحب نظرانى تشريف دارند، که در هريک از زمينه هاى مورد گفتگو در اين همایش، اطلاعاتى جامع تر و عميق تر از من دارند. اميدوارم که در بحث آزاد بتوانيم بيشتر از نظرات يکديگر آگاه شويم . ديگر اينکه متن این سخنرانی را در اختيار مسئولین همایش قرار داده ام و در سایت سی. پی. اچ. تئوری نیز منتشر خواهم کرد تا امکان دست رسی برای علاقثمندان فراهم باشد.

 در سال 1905 چه اتفاقی افتاد که سازمان ملل یکصدمین سال آن را سال چهانی فیزیک نامید؟

در سال 1905 اینشتین با ارائه نسبیت خاص که شامل دو اصل، با بیانی ساده و مفاهیمی  انقلابی بود، بینش بیشریت را نسبت به جهان بینی فیزیکی و شناخت جهان مادی دگرگون ساخت. این دگرگونی تاثیر عمیقی بر ذهنیت انسان داشت و حتی درک آدمی را نسبت به مسائل ماورای جهان فیزیکی متاثر ساخت

امروز که ما از فاصله ی یکصد ساله به آن می نگریم، خوب است که دو مورد مهم را مد نظر قرار دهیم تا به برداشتی نوین و متفاوت دست یابیم. مورد اول توجه به شرایط و دیدگاه های فیزیکی در سال 1905 است و مورد دوم مسائلی است که کنجکاوی فیزیکدانان را در سال 2005 بر می انگیزاند و تلاش آتی ایشان را جهت می دهد. با چنین دیدگاهی تلاش خواهم کرد برداشت خود را که متکی بر شواهد تجربی و دیدگاه های نظری فیزیک معاصر است، بیان کنم.

 

1- فیزیک در سال 1905

در آنزمان افق دید کیهان شناخی در بالاترین حد رشد و نگاه جسورانه، به کهکشان راه شیری محدود می شد و هیچ تصوری از ورای این کهکشان اظهار نمی شد.

این کیهان شناختی با دانش اتم شناسی و الکترومغناطیس کلاسیک هماهنگ بود و همه بر مبنای مطلق گرایی فیزیک نیوتنی توجیه می شد. هرچند 5 سال قبل از آن مکانییک کوانتومی توسط ماکس پلانک مطرح شده بود و تبدیلات لورنتس تلاش مهمی برای رفع مشکلات برآمده از آزمایشهای تاریخ ساز مایکلسون-مورلی بود، اما همه آنها بر اساس مطلق گرایی شکل گرفته و جهت تلاش را با انگیزه ی حفظ چارچوب مطلق اتر هماهنگ می کرد.

هرچند پلانک نگرش کوانتومی به انرژی را مطرح کرده بود، اما این نگرش با دیدگاه کوانتومی به نور فاصله بسیار داشت. اینشتین با توجیه پدیده ی فتوالکریک این فاصله را از میان برداشت.  در آنزمان مدل اتمی کیک کشمشی تامسون تنها نگاه موجود به ساختار اتم بود. اثر کامپتون مطرح نشده بود. ذرات زیر اتمی نظیر پروتون و نوترون و صدها ذره ی دیگر که امروزه می شناسیم هنوز کشف نشده بود. فیزیکدانان هیچ شناختی از اسپین الکترون و بسته های انرژی موجود در نور که بعدها فوتون نامیده شد، نداشتند. قوانین بقای ماده و انرژی دو مفهوم کاملاً جدای از هم بودند و هیچ  وابستگی بین ماده و انرژی تصور نمی شد. علاوه بر آن هیچ تصوری از پاد ماده وجود نداشت.

در چنین فضای فکری بسته ای که بر جهان فیزیک حاکم بود، اینشتین با مطرح کردن نسبیت خاص نشان داد که سرعت نور در فضای تهی نسبت به همه ی دستگاه های لخت ثابت است. علاوه بر آن قوانین فیزیک در تمام دستگاه های لخت یکسان است و هیچ دستگاه لخت مطلقی وجود ندارد.

با آنکه دیدگاه های کوانتومی و نسبیتی جداگانه و توسط دو نفر (پلانک و اینشتین) که هیچ ارتباطی با هم نداشتند ارائه شد با این وجود فیزیکدانان نشان دادند که این دو با هم سازگارند و مکانیک کوانتوم-نسبیتی بخوبی می تواند رفتار ذرات را در سرعتهای بالا توجیه کند.

 
 

2- فیزیک در سال 2005

در یک قرن گذشته افق دید فیزیکدانان نسبت به کیهان بسیار گسترش یافته، کهکشان راه شیری تنها به عنوان یک کهکشان معمولی در جهان قابل مشاهده، مطرح است. افزون بر آن مشاهدات تجربی نشان داد که جهان در حال انبساط است. کهکشانها با سرعت های قابل مقایسه با سرعت نور در حال گریز از یکدیگرند و این توده های انبوه مادی دارای شتابی هستند که منشاء آن هنوز ناشناخته است.

علاوه بر آن گروه هاي كهكشاني با سرعت‌هاي تقريباً يكنواخت  به دور يكديگر دوران مي نمايند. اين نكته نيز براساس قوانین شناخته شده قابل توجیه نیست، زيرا قانون گرانش نيوتن اين اجازه را به كهكشان هاي  بيروني‌تر نمي دهد كه با سرعتي مساوي يا بيشتر از سرعت چرخش كهكشان هاي دروني‌تر حول مركز جرم، چرخش نمايند مگر اينكه ماده عظيمي در بين كهكشانها وجود داشته باشد كه جاذبه گرانشي آن باعث كنار هم نگه داشتن اين اجتماع كهكشاني و همچنين توجيه كننده سرعت دوران غير عادي كهكشان هاي بيروني تر باشد.

از طرف دیگر تعداد نیروهای بنیادی شناخته شده در طول قرن گذشته از دو نیروی الکترومغناطیسی و گرانشی به چهار نیرو افزایش یافته است. همچنین از زمان اینشتین تلاشی جدی برای یکسان سازی نیروها آغاز شده که هنوز به نتیجه نرسیده است.

این تلاشها نشان داده است که باید یک نظریه گرانش کوانتومی در اختیار داشته باشیم. با داشتن چنین نظریه ای دو هدف مد نظر است:

 1- رسیدن به نظریه وحدت یافته در طبیعت که شامل گرانش و سایر نیروهای بنیادی باشد.

2- ترکیب نسبیت عام با مکانیک کوانتوم یعنی به دست آوردن نظریه ای شبیه مکانیک کوانتوم-نسبیتی که در مورد نسبیت خاص انجام شد. یک مشکل در مورد گسترش نظریه هایی از این نوع وجود دارد که ناشی از تفاوت عظیم بین مفاهیم بنیادی نسبیت عام و مکانیک کوانتومی است.

در نسبیت عام، گرانش ناشی از فرایندی است که ذاتاً هندسی و پیوسته می باشد، در حالیکه وحدت بزرگ مستلزم این است که ما کلیه نیروها را بشکلی در نظر بگیریم که در نتیجه تبادل ذرات ایجاد می شوند. در این زمینه تلاشهای بسیاری انجام شده است که مهمترین آنها عبارتند از:


 
 

ابر گرانش

همه ي مواد موجود در طبيعت از دو نوع ذره ي بنيادي به نام فرميون ها و بوزن ها تشکيل شده اند. تفاوت فرميون ها و بوزن ها در اسپين آنها مي باشد. به طوري که اسپن فرميون ها نيمه درست و اسپين بوزن ها عددي درست است. همه ي انواع ذرات دست کم از دو خاصيت ذاتي جرم و اسپين برخوردارند. جرم خاصيتي آشنا براي تمام مواد است که به همان صورتي که براي اجسام بزرگ مقياس در نظر گرفته مي شود ، در مورد کوچک ترين اجزای تشکيل دهنده ي ماده نيز کاربرد دارد . اسپين خاصيت ظريف تري است که در اجسام بزرگ مقياس به سادگي قابل شناسايي نيست . اسپين ، در واقع خاصيتي کوانتومی است که در قرن بيستم کشف شد تا رفتار بي هنجار الکترون ها را در ميدانهای مغناطيسي توضيح دهد.

هر تقارني که در جست و جوي ارتباط ميان فرميون ها و بوزون ها ، يعني ذراتي با اسپين هاي متفاوت، باشد ابَرَتقارنناميده مي شود. و اما ابَرَگرانش ، نظريه اي پيشنهادي در فيزيک بنيادي است که ابرتقارن و گرانش را در هم مي آميزد.  اولين نظريه ي ابرگرانش  توسط سه فيزيکدان در سال 1976 فرمول بندي شد.

 

ابر ریسمان

در مطالعات و بررسی های مرسوم در فیزیک کوانتوم- نسبیتی ، ذرات بنیادی را به صورت نقاط ریاضی و بدون گستردگی فضایی در نظر میگیرند. این رهیافت موفقیت های بسیار چشمگیری داشته است. ولی در انرژی های خیلی زیاد یا فاصله های بسیار کوتاه که بزرگی میدان گرانشی با بزرگی نیروهای هسته ای و الکترو مغناطیسی قابل مقایسه می شود این رهیافت با شکست رو به رو می شود. در سال 1974 ژوئل شرک و جان شوارتز به منظور غلبه بر این مشکل توصیف وحدت یافته ای از ذرات بنیادی را بر اساس منحنی های یک بعدی بنیادی به نام ریسمان مطرح کردند . به نظر میرسد که نظریه های ریسمان از هر نوع ناسازگاری که در تمام تلاش های قبلی دست یابی به نظریه ای وحدت یافته برای توصیف گرانش و سایر نیرو ها ایجاد مزاحمت کرده است ، مبراست . نظریه ابرریسمان که در آنها از نوع خاصی تقارن به نام ابرتقارن ، بهره گیری می شود،  بیشترین امیدواری را برای ارائه ی نتایج واقع بینانه پدید آورده اند.

 

بوزون هیگز 

در دهه های اخیر فیزیکدانان یک مدل تحت عنوان مدل استاندارد ارائه کردند تا یک چوب بست نظری برای فهم ذرات بنیادی و نیروهای طبیعت فراهم  آورند. مهمترین ذره در این مدل، یک ذره ی فرضی موجود در همه ی میدانهای کوانتومی است که نشان می دهد سایر ذرات چگونه جرم به دست می آورند. در واقع این میدان پاسخ می دهد که همه ی ذرات در حالت کلی چگونه جرم به دست می آورند. این میدان که میدان هیگز Higgs field  خوانده می شود. نتیجه ی منطقی دوگانگی موج - ذره این است که همه ی میدانهای کوانتومی دارای یک ذره ی بنیادی باشند که با میدان در آمیخته است. این ذره که با همه ی میدانها در آمیخته و موجب کسب جرم توسط سایر ذرات می شود، هیگز بوزون Higgs boson نامیده می شود.

 

جمع بندی:

1 - نسبیت عام باید با مکانیک کوانتوم ترکیب شود تا مشکلات موجود در فیزیک نظری بر طرف گردد. طبق نسبیت عام مسیر نور در میدان گرانشی خمیده است که آن را تحت عنوان فضا - زمان مطرح می کنند. این خمیدگی فضا ناشی از انرژی موجود در فضا است. هر نظریه وحدت بخشی که ارائه می شود ضمن توجیه کمیتهای گسسته و رفتار ذرات در مکانیک کوانتوم باید پاسخگوی انحنای فضا-زمان باشد

2 - باید ارتباط بین فرمیونها و بوزونها توضیح داده شود. همجنانکه می دانیم فرمیونها دارای اسپین نادرست می باشند و بوزونها دارای اسپین درست هستند

3 - هیگز بوزون باید توضیح داده شود، یعنی اینکه ذرات چگونه جرم به دست می آورند یا در میدانها بر جرمشان افزوده می شود. با توجه به رابطه جرم - انرژی می دانیم هرگاه ذره ای در یک میدان شتاب بگیرد، انرژی و در نتیجه جرم آن افزایش می یابد. بنابراین مسئله این است که این پدیده یعنی افزایش جرم را چگونه می توان توجیه کرد؟

 

راه حل

برای رسیدن به یک راه حل اساسی که بتواند مشکلات عمده ی فیزیک معاصر را بر طرف سازد، راه های مختلفی وجود که به نتایج متفاوت و گاهی ناسازگار می انجامد. نظریه های مختلفی که در این زمینه مطرح شده اند، بخوبی نشان می دهند که نگرش بانیان آنها بر اساس دو گانگی بین بوزونها و فرمیونها شکل گرفته است. سئوال اساسی این است که آیا حقیقتاً بوزون و فرمیون دو موجود کاملاً متفاوت از یکدیگرند؟ در نظریه ریسمانها، ریسمان به عنوان یک بسته فوق العاده کوچک انرژی تلقی می شود که با پیوستن آنها به یکدیگر و با ارتعاشات مختلف آنها سایر ذرات نمود پیدا می کنند. در نظریه هیگز بوزون به دنبال ذره ای هستند که موجب ایجاد یا افزایش جرم می شود. اگر این مسئله ی هگز بوزون را با دقت بیشتری بررسی کنیم شاید بتوانیم به نتایج جالب توجه تری برسیم.

اجازه بدهید تصورات خود را از بوزون و فرمیون یا به عبارت دیگر از جرم - انرژی و نیرو تغییر دهیم. در فیزیک مدرن جرم و انرژی دو تلقی مختلف از یک کمیت واحد هستند. جرم هر ذره را می توان با محتویات انرژی آن اندازه گرفت و همچنین انرژی یک ذره را می توان با جرم آن هم ارز دانست. لذا در فیزیک معاصر ما با دو کمیت بیشتر سروکار نداریم، انرژی و نیرو.

اگر رابطه ی نیرو و انرژی را با دید متفاوتی مورد بحث قرار دهیم، می توانیم به نتایج جالب توجهی برسیم. نیرو به عنوان انرژی بر واحد طول مطرح می شود که برای آن رابطه ی زیر داده شده است:

 

F=-dU/dx  du= - Fdx

 

حال ذره ای را در نظر بگیرید که انرژی آن در حال تغییر است. این تغییرات را از دو جهت می توان مورد توجه قرار داد. یکی از جهت افزایش و دیگری از جهت کاهش. از نظر افزایش نسبیت برای آن محدودیتی قائل نشده است و طبق رابطه ی جرم نسبیتی، جرم آن تا بینهایت قابل افزایش است. اما از جهت کاهش طبیعت خود برای آن محدودیت قائل شده و آن این است که ذره تمام انرژی خود یا به عبارت دیگر، جرم - انرژی خود را از دست بدهد.

ذره ای را در نظر بگیرید که از یک میدان در حال فرار است. اگر فاصله به اندازه ی کافی بزرگ و میدان بسیار قوی باشد، آیا انرژی آن به صفر خواهد رسید؟ چنین آزمایشی برای اجسام مثلاً یک فطعه فلز چندان قابل تصور نیست، اما برای یک کوانتوم انرژی( فوتون) به خوبی قابل درک است. زیرا در نسبیت فوتون نمی تواند از یک سیاه چاله بگریزد. این پدیده را چگونه می توان توجیه کرد؟ یکبار دیگر به رابطه نیرو - انرژی بر گردیم.

 

F=-dU/dx  du= - Fdx

 

در رابطه ی بالا انرزِی و فاصله تغییر می کنند، اما اگر از تغییر شدت میدان بر اثر فاصله صرف نظر کنیم، نیرو ثابت است. اگر نیرو یعنی F یک کمیت ثابت و تغییر ناپذیر است، چگونه می توان وجود هیگز بوزون را توجیه کرد؟ یعنی واقعاً این کاهش یا افزایش جرم چگونه امکان پذیر است. متاسفانه این دیدگاه از مکانیک کلاسیک به نسبیت و مکانیک کوانتوم تسری یافت و هیچگونه بخثی در این زمینه مطرح نشد. اگر بخواهیم با همان نگرش کلاسیکی مشکلات فیزیک و ناسازگاری نسبیت و مکانیک کوانتوم را بر طرف سازیم، راه به جایی نخواهیم برد، همچنانکه تا به حال این چنین بوده است.

اشکال بعدی که مانع رسیدن به یک نتیجه ی قابل توجه می شود این است که فیزیکدانان به مشکلات به گونه ای پراکنده برخورد می کنند. هیگز بوزون مسیر خود را می پیماید، مکانیک کوانتوم می خواهد مشکلات فیزیک را در چاچوب قوانین کوانتومی حل کند، و مهمتر از همه اینکه مکانیک کلاسیک تقریباً به فراموشی سپرده شده است. همه اینها هر کدام نگرشی خاص به جهان دارند و عمومیت ندارند. در حالیکه طبیعت یگانه است و قانون نیز بایستی از یک وحدت برخوردار باشد که هست. ترکیب مکانیک کوانتوم و نسبیت زمانی امکان پذیر است که نگرش هیگز بوزون همراه با مکانیک کلاسیک نیز در این ترکیب سازی منظور گردد.

هر کدام از این تئوری ها قسمتی از قوانین حاکم بر طبیعت را نشان می دهند. اگر در یک نگرش همه جانبه، این قسمتهای مختلف را که با تجربه تایید شده اند تواما در نظر بگیریم می توانیم به نتایج بسیار مهمی برسیم

 
 

از کجا شروع کنیم؟

1- با روند تکامل نظریه ها پیش می رویم. نخست مکانیک کلاسیک را در نظر می گیریم و به مورد آن یکی قانون دوم و دیگری قانون جهانی گرانش نیوتن توجه می کنیم، قانون دوم را با جرم نسبیتی یعنی:

 

m=m0/(1-v2/ c2)1/2   , E=mc2  

 

و نظریه هیگز بوزون می توان ترکیب کرد. اگر ذره/جسمی تحت تاثیر نیرو جرمش تغییر می کند، این تغییر جرم ناشی از این است که بوزون (نیرو) تبذیل به انرژی می شود. البته این روند جهت معکوس نیز دارد، یعنی در روند عکس با کاهش سرعت، انرژی به نیرو یا بوزون تبدیل می شود.

در مورد قانون جهانی گرانش یعنی F=GMm/r2 هیچ محدودتی برای تمرکز ماده در یک محدوده ی فضایی وجود ندارد. مشکل گرانش نیوتنی در نسبیت عام همچنان باقی است. در نسبیت فضا-زمان دارای انحناست. هرچه ماده بیشتر و چگالتر باشد، انحنای فضا بیشتر است. سئوال این است که این انحنای فضا تا کجا می انجامد؟ در نسبیت فضا می تواند چنان تابیده شود که حجم به صفر برسد. برای آنکه ماده بتواند چنان بر فضا اثر بگذارد که حجم به صفر برسد، باید جرم به سمت بی نهایت میل کند. یعنی نسبیت نتوانست مشکل قانون گرانش را در مورد تراکم ماده در فضا حل کند.  

هر نظریه وحدت بخشی که به مورد مهم (که از زمان نیوتن تحت عنوان نیروهای دافعه Repusive مطرح بوده) نپردازد، نمی تواند به نتایج قابل پذیرشی برسد.

2 - در مورد قضیه کار انرژی:

برخوردی دوگانه وجود دارد. قسمت کار آن را با مکانیک کلاسیک مد نظر قرار می دهند و کار را کمیتی پیوسته در نظر می گیرند، در حالیکه با انرژی آن برخوردی کوانتومی دارند. در واقع بایستی هر دو طرف رابطه را با یک دید کوانتومی در نظر گرفت. اگر این مورد را بکار بندیم مشکل ارتباط فرمیونها و بوزونها بر طرف خواهد شد.

 

 3 - تئوري بيگ بنگ بيان مي‌دارد كه دنيا در زمانهاي بسيار دور در يك لحظه معين درون نقطه‌اي جاي داشت كه در آن انرژي و چگالي ذرات بي نهايت بود  از هنگتم کشف انبساط جهان در دهه ی 1920 یکی از اهداف کیهان شناسی، پیگیری تاریخ جهان بوده است یعنی فیلم جهان را آن قدر به عقب برگردانیم که چگونگی بوجود آمدن جهان را درک کنیم. ملاک میزان موفقیت ما در این تلاش، کوتاهتر کردن زمانی است که مز دانش کنونی ما را از لحظه ی آفرینش جدا می کند. در دهه ی 1920 این زمان حدود 3 دقیقه بود. تا چند سال پیش این زمان حدود یک هزارم ثانیه بود و حالا این مقدار کمتر از ده بتوان منهای سی و پنج ثانیه است.

از طرف دیگر مشاهدات تجربی و نظریه های پذیرفته شده در مورد انرژی که توسط فوتونها حمل می شود نشان می دهد که فوتون دارای اندازه حرکت زاویه ای و اندازه حرکت خطی است که هر دو قابل تغییر هستند

بنابراین هر نظریه ای که نتواند دلیل انفجار بزرگ ( بیگ بنگ ) و خواص فیزیکی انرژی را توجیه کند راه به جایی نخواهد برد. با امکانات فعلی ما توان بازسازی شرایط بیگ بنگ را در آزمایشگاه نداریم، هرچند بسیار به آن نزدیک شده ایم. مشکل دیگر آشکار سازی ذرات هیگز است که از پروژه های آتی مرکز تحقیقاتی سرن می باشد. بنابراین باید به طریقی بتوانیم با امکانات موجود به حل این مشکل بپردازیم. برای رسیدن به چنین هدفی بهزه جستن از فلسفه پوپر بی نتیجه نخواهد بود.پوپر می گوید: " راه درس گرفتن از تجربه، انجام مشاهدات مكرر نيست. سهم تكرار مشاهدات در قياس باسهم انديشه هيچ است. بيشتر آنچه كه مي آموزيم با كمك مغز است. چشم و گوش نيز اهميت دارند، ولي اهميتشان بيشتر در انديشه هاي غلطي است كه مغز يا عقل پيش مي نهند."

با چنین نگرشی از آخرین دست آورد علمی فیزیکدانان یعنی کوانتوم کرموداینامیک که جایزه ی نوبل 2004 فیزیک را بخود اختصاص داد، یاری می جوییم و با دیدی متفاوت آن را مورد بررسی قرار می دهیم.


 
 

زیر کوانتوم کروموداینامیک

Sub Quantum Chromo dynamics  SQCD

 

مقدمه:

کوانتوم کروموداینامیک که بطور خلاصه QCD نامیده می شود، یک نظریه مدرن در مورد واکنش قوی است. از نظر تاریخی ریشه آن به فیزیک هسته ای بر می گردد و توضیحی است برای ماده و درک اینکه پروتون و نوترون چه هستند و چگونه با هم واکنش دارند. در توضیح لفظی می توان گفت QCD یک ویرایش جدید و توسعه یافته از QED , Quantum Electrodynamicالکترودینامیک کوانتومی است.

 در الکترودینامیک کوانتومی تنها یک نوع بار الکتریکی (مثبت یا منفی) وجود دارد، اما در کوانتوم کرمودینامیک سه نوع مختلف بار الکتریکی با برچسب رنگ Color وجود دارد. برای دوری جستن از هرگونه تعصب، رنگهای قرمز، سبز و آبی را انتخاب می کنند. اما البته بار-رنگ کوانتوم کروموداینامیک هیچگونه ارتباطی با رنگهای معمولی فیزیک ندارد. در واقع اینها تشبیح خواص بار الکتریکی هستند. بویژه بار-رنگها در هر فرایند فیزیکی پایسته هستند و ذرات بدون جرمی شبیه ذره ی بدون جرم فوتون، وجود دارد که گلوئون-رنگ نامیده می شود.

 
 

برهمكنش الكترومغناطيسى

فيزيكدانان توانسته اند به كمك تئورى الكتروديناميك كوانتومى QED توصيف مناسبى براى برهمكنش الكترو مغناطيسى ارائه نمايند.

 اين تئورى يكى از موفقيت آميزترين تئورى هاى فيزيكى است كه با دقت يك در ده ميليون با نتايج آزمايشگاهى توافق دارد. يكى از دلايل موفقيت اين نظريه وجود يك ثابت كوچك به اسم ثابت كوپلاژ با مقدار 137/1 در معادلات است. وجود اين ثابت كوچك تر از يك اين امكان را فراهم مى سازد كه براى محاسبه اثر نيروى الكترو مغناطيس از بسط سرى ها در معادلات استفاده شود. اين روش رياضى كه به آن روش حل اختلالى مى گويند توسط فاينمن بسط و گسترش يافت.
يكى از خواص مهم نظريه الكترو ديناميك كوانتومى (QED)  اين است كه ثابت كوپلاژ در انرژى هاى مختلف مقادير مختلفى دارد. اين مقدار با افزايش انرژى افزايش مى يابد. به عنوان نمونه در شتاب دهنده  CERN  مقدار آن در انرژى حدود ۱۰۰ بيليون الكترون ولت به جاى 137/1 ، 128/1 اندازه گيرى شده است. اگر نمودار اندازه ثابت كوپلاژ نسبت به انرژى رسم شود، آن گاه اين منحنى داراى يك شيب آرام به سمت بالا خواهد بود كه فيزيكدانان اصطلاحاً مى گويند شيب منحنى يا تابع بتا مثبت است.
 

 


 

 

کوارکها Quarks

از دهه ۱۹۶۰ مشخص شده بود كه پروتون و نوترون از ذرات بنيادى ترى به اسم كوارك ساخته شده اند. اما نكته عجيب اين بود كه امكان مشاهده ذره كوارك به صورت آزاد وجود نداشت. آنها هميشه محبوس هستند و اين خاصيتى بنيادى براى اين ذرات است.
تنها جمع كوارك ها به صورت دوتايى و سه تايى مى تواند وجود داشته باشد. بار الكتريكى كوارك ها كسرى از بار الكتريكى پروتون است به صورت يك سوم يا دو سوم بار پروتون و اين خاصيتى است عجيب كه هنوز توضيحى براى آن يافت نشده است.

 

گلوئون و بار -رنگ

هر كوارك علاوه برداشتن بار الكتريكى خاصيت ويژه ديگرى نيز دارد كه مانند بار الكتريكى كميتى كوانتومی است و تنها مى تواند مقادير ويژه اى داشته باشد. به اين خاصيت بار-رنگ گفته مى شود. كوارك ها مى توانند بار رنگى قرمز، آبى و سبز داشته باشند. براى هر كوارك يك پادكوارك نيز وجود دارد مانند پوزيترون كه پاد ذره الكترون است. پادكوارك ها داراى بار رنگى پاد قرمز، پاد آبى يا پاد سبز هستند. جمع كوارك هايى كه در طبيعت مى توانند وجود داشته باشند بايد داراى بار-رنگ خنثى باشند همانطور كه تشكيل مولكول هاى خنثى (از نظر الكتريكى) به خاطر جاذبه الكتريكى بين اجزاى مثبت و منفى آن است. نيروى بين پروتون ها و نوترون ها در هسته اتم ها به خاطر نيروى بين بار هاى رنگى كوارك هاى تشكيل دهنده آنها به وجود مى آيد. نيروى بين كوارك ها توسط ذرات حاملى به اسم گلوئون ها حمل مى شود. اين ذرات مانند فوتون بدون جرم هستند ولى برخلاف فوتون ها داراى بار-رنگ هستند. همين خصوصيت باعث پيچيدگى توضيح اين نيرو و تفاوت آن با نيروى الكترو مغناطيس است.

 
 

مقادیر منفی تابع بتا

براى سال ها فيزيكدانان اعتقاد داشتند كه نمى توان روشى براى محاسبه برهمكنش قوى ميان كوارك ها يافت كه شبيه روش محاسبات برهمكنش هاى الكترو مغناطيسى باشد. به اين دليل كه ثابت كوپلاژ براى برهمكنش قوى بزرگ تر از يك است و نمى توان روش اختلالى فاينمن (كه در بالا توضيح داده شد) را براى محاسبات اين نظريه به كار برد. كورت زيمانسكى فيزيكدان آلمانى دريافت كه تنها راه رسيدن به يك نظريه معقول پيدا كردن يك تابع بتا منفى براى اين نظريه است. اين رهيافت همچنين مى تواند علت آنكه گاهى اوقات كوارك ها در داخل پروتون به صورت ذره هاى آزاد خود را آشكار مى سازند توضيح دهد. اثرى كه در آزمايش برخورد ميان الكترون و پروتون ديده مى شود.
متاسفانه زيمانسكى خود نتوانست به اين نظريه دست يابد حتى جرارد هوفت در تابستان ۱۹۷۲ به اين كشف نزديك شده بود. اما فيزيكدانان نااميد شده بودند زيرا شواهد نشان مى داد كه يك نظريه واقعى بايد داراى تابع بتاى مثبت باشد. اما امروزه ديگر مشخص شده است كه اين موضوعى نادرست است زيرا در ژانويه 1973دو مقاله پى در پى در مجله فيزيكال ريويولترز توسط گراس و ويلچك و پوليتزر به چاپ رسيدند كه در كمال تعجب نشان مى دادند تابع بتا مى تواند مقادير منفى داشته باشد. آنها زمانى اين كشف را انجام دادند که دانشجو بودند. مطابق نظريه آنها حامل هاى نيروى برهمكنش قوى يعنى گلوئون ها داراى خاصيتى غيرمنتظره و ويژه هستند به اين صورت كه آنها نه تنها با كوارك ها بلكه با خودشان نيز برهمكنش مى كنند. طبق اين خاصيت هنگامى كه كوارك ها به يكديگر نزديك مى شوند برهمكنش بار رنگى ميان آنها كاهش مى يابد. كوارك ها موقعى به يكديگر نزديك مى شوند كه انرژى آنها افزايش يافته باشد و طبق اين نظريه اندازه برهمكنش در اين هنگام كاهش مى يابد. اين خاصيت كه به آن آزادى مجانبى مى گويند به معنى منفى بودن تابع بتا است. به عبارت ديگر برهمكنش با افزايش فاصله افزايش مى يابد كه اين مى تواند توضيحى براى اين باشد كه چرا كوارك ها هميشه در نوكلئون ها محبوس هستند.

آزادى مجانبى اين امكان را نیز فراهم مى سازد كه بتوان فاصله اى را كه در آن كوارك ها و گلوئو ن ها به صورت ذرات آزاد رفتار مى كنند، محاسبه كرد. با برخورد دادن ذرات در انرژى هاى بسيار زياد با يكديگر مى توان آنها را به اندازه كافى به يكديگر نزديك كرد. هنگامى كه آزادى مجانبى كشف شد و نظريه QCD   فرمول بندى شد محاسبات توانستند توافق بسيار خوبى با نتايج آزمايشگاهى از خود نشان دهند.


 
 

شواهد تجربی 
يكى از مهم ترين اثبات هاى نظريه  QCD  توسط آزمايش برخورد الكترون و پاد ذره آن يعنى پوزيترون در انرژى هاى بالا صورت مى گيرد. در اين آزمايش الكترون و پوزيترون يكديگر را نابود مى كنند و مطابق معادله اينشتين  E=mc2  انرژى اين ذرات مى تواند به صورت ذرات جديدى ظاهر شود، به عنوان مثال ذرات كوارك. در اين فرآيند ذرات كوارك در فواصل بسيار نزديك به هم آفريده مى شوند و با سرعت بسيار زيادى از يكديگر دور مى شوند. امروزه مى توان اين فرآيند را به كمك مفهوم آزادى مجانبى به دقت محاسبه كرد. در حقيقت وقتى كوارك ها مى خواهند از يكديگر دور شوند تحت تاثير نيروى افزايش يابنده برهمكنش قوى قرار مى گيرند (در بخش قبل توضيح داده شد) كه اين نيرو باعث توليد زوج ذرات جديد كوارك مى شود و بدين ترتيب رگبارى از ذرات در جهت كوارك و پادكوارك اوليه توليد مى شود. با اين حال اين فرآيند خاطره اى از آزادى مجانبى ذرات اوليه را در خود نگه مى دارد كه مى توان تاثير آن را بر احتمالات وقايعى كه در رگبار ذرات اتفاق مى افتد محاسبه كرد. نتايج اين محاسبات با آزمايش  ها توافق زيادى دارد. واقعه بسيار قانع كننده ديگرى كه در شتاب دهنده DESY  در هامبورگ آلمان در اواخر ۱۹۷۰ يافت شد وجود سه  رگبار در آ زمايشات بود كه اين فرآيند را مى توان در با نظر گرفتن تابش گلوئون از كوارك _ پادكوارك اوليه به خوبى توضيح داد. آزادى مجانبى حتى توانست پديده اى را كه قبلاً در شتاب دهنده استانفورد ديده شده بود توجيه نمايد. اجزاى سازنده پروتون ها كه داراى بار الكتريكى هستند (كوارك ها) در انرژى هاى بالا به صورت ذرات آزاد عمل مى كنند در اين حالت اندازه حركت كوارك ها تنها نصف اندازه حركت پروتون ساخته شده از آنها است و بقيه اندازه حركت پروتون ناشى از اندازه حركت گلوئون ها است.

    آيا مى توان نيروهاى طبيعت را وحدت بخشيد به وجود آمدن امكان توصيف واحد براى نيروهاى طبیعت QCD   يكى از جالب ترين آثار آزادى مجانبى در نظريه است. هنگامى كه نمودار مقدار ثابت كوپلاژ بر حسب انرژى را براى برهمكنش هاى الكترومغناطيسى، ضعيف و قوى بررسى مى كنيم، اين موضوع آشكار مى شود كه اين سه نمودار يكديگر را در يك نقطه اى با انرژى بالا (به طور تقريبى نه به صورت دقيق) قطع مى كنند و در اين نقطه مقدار يكسانى دارند. بدين ترتيب مى توان ديد كه اين سه نيرو با همديگر يكى شده اند و اين يكى از روياهاى قديمى فيزيكدانان است كه دوست دارند قوانين طبيعت را به ساده ترين زبان ممكن توضيح دهند. با اين حال براى آنكه روياى وحدت نيروها به واقعيت بپيوندد بايد اصلاحاتى در مدل استاندارد به وجود آورد. يك راه ممكن در نظر گرفتن ذرات جديدى به اسم ذرات ابرتقارن است كه اگر جرمشان به اندازه كافى كم باشد مى توان وجود آنها را در شتاب دهنده در حال ساخت. 

LHC  در  CERN بررسى كرد. اگر ابرتقارن كشف شود مى تواند پشتوانه قويى براى نظريه ی همه چیز باشد كه آن نيز شايد بتواند نيروى گرانش را با بقيه نيروها وحدت ببخشد. صرف نظر از اين پيشرفت ها كشف آزادى مجانبى در QCD تغييرات عميقى را در فهم ما از نيروهاى بنيادين طبيعت به وجود آورده است.     


 
 

زیر کوانتوم کروموداینامیک Sub Quantum Chromo dynamics

یک زیر کوانتوم کروموداینامیک چیست؟

برای یافتن پاسخ این سئوال باید توجه کرد که همه ی ذرات مورد مطالعه ی فیزیکدانان در نهایت به دو دسته فرمیونها و بوزنها تقسیم می شوند. فرمیونها نظیر الکترون و کوارکها سنگ بنای ماده را تشکیل می دهند . بوزونها حامل نیرو های اساسی طبیعت هستند. اما سئوال اساسی این است که آیا بوزونها و فرمیونها از یک ذره ی واحدی ساخته شده اند یا دو چیز کاملاً متفاوتی هستند؟

در نظریه سی. پی. اچ. همه ی ذرلت شناخته شده و ناشناخته موجود در جهان از ذره ی واحدی به نام سی. پی. اچ. ساخته شده اند. اگر به رابطه جرم-انرژی E=mc2 توجه کنیم، همه ی اجسام قابل تبدیل به انرژی هستند. این اجسام در نهایت از اتمها ساخته شده اند که شامل فرمیونها و بوزونها هستند. از طرف دیگر نوسان یک ذره ی باردار موجب انتشار امواج الکترومغناطیسی می شود که این موج خود حامل دو میدان الکتریکی و مغناطیسی با خواص مختلف است. این میدانها هر یک شامل تعداد زیادی ذره ی فوق العاده کوچکی هستند که میدان الکتریکی و مغناطیسی را شکل می دهند. اما این ذرا بقدری کوچک هستند که نمی توانند بعنوان یک ذره ی باردار قابل مشاهده یا یک آهنربا بتشند. بنابراین آنها را بار-رنگ و مغناطیس-رنگ می نامیم که همه ی کوانتومهایی که دارای خواص الکتریکی یا مغناطیسی هستند، از آنها ساخته می شوند. بهمین دلیل آنها را زیر کوانتوم کرومودینامیک می نامیم. بهمین دلیل زیر کوانتوم کرمودینامیک ذراتی هستند که میدانهای الکتریکی و میغناطیسی از جمله بار-رنگها را تولید می کنند.

 

 

لزوم توجه با امواج الکترومغناطیسی

نور معمولی بخش بسیار کوچکی از طیف امواج الکترومغناطیسی است. پس اجازه دهيد يک نگاه جديد به رفتار الکترومغناطيسي در ميدان گرانشي بيندازيم، اين نگرش مي تواند در حل اين معما که فوتون از چه ذراتي تشکيل شده، مفيد واقع گردد. همچنانکه مي دانيم يک موج الکترومغناطيسي از دو ميدان الکتريکي و مغناطيسي عمود بر هم تشکيل شده است که با سرعت خطي برابر با سرعت نور حرکت مي کنند. شکل زير:

 

 

با توجه به توصيف امواج الکترومغناطيسي و نظريه هيگز و ترکيب اين دو نظريه به نتيجه بسيار جالبي خواهيم رسيد.

در اينجا دو ميدان داريم، يکي ميدان الکتريکي و ديگري ميدان مغناطيسي که با توجه يه نظريه هيگز، اين ميدانها توسط ذرات هيگز ايجاد مي شوند. اما در اينجا ميدانها متفاوتند، يکي ميدان ابکتريکي که توسط ذراتي ايجاد مي شوند که از خود، خواص الکتريکي بروز مي دهند و با سرعت خطي برابر سرعت نور منتقل مي شوند. اما علاوه بر سرعت خطي که در موج الکترومغناطيسي دارد، روي محور عمود بر آن نيز داراي حرکت است. لذا مجموع مسيري که اين ذرات در واحد زمان طي مي کند، بيشتر از سرعت نور است:

 

در اينجا سه نکته کاملاً مشهود و قابل تعمق است

1 اين ذرات خواص الکتريکي دارند. چون به اندازه بار الکتريکي پايه (بار الکتريکي الکترون يا پروتون) نيستند، لذا آنها رابار رنگ مي ناميم. بطور مشابه در مورد ميدان مغناطيسي و ذرات تشکيل دهنده ي آن ميتوان چنين تعبيري داشت که ميدان مغناطيسي اطراف فوتون از مغناطيس رنگ تشکيل شده است.

2 حرکت اين ذرات را مي توان شامل سه نوع حرکت دانست، يکي سرعت خطي که برابر سرعت انتقال موج الکترومغناطيسي (برابر سرعت نور)، دوم سرعتي که در ميدان دارند (در شکل بالا مشخص شده است) و سوم اسپين اين ذرات. لذا مجموع مقادير سرعتها برابر مقدار سرعت اين ذرات است که آن را با  Vc نشان مي دهيم. بطور وضوح مشخص است که Vc > c که در آن  Vc, c بترتيب مقدار سرعت نور و مقدار سرعت بار رنگ و مغناطيس رنگ هستند.

3  ميدان گرانشي از ذراتي (گراويتون) تشکيل مي شود که داراي خواص - بار رنگي و مغناطيس رنگي مي باشند. زيرا همچنانکه در فصل قبل مشاهده شد، هنگاميکه فوتون در ميدان گرانشي در حال سقوط است، انرژي و در نتيجه شدت ميدانهاي الکتريکي و مغناطيسي آن افزايش مي يابد (جابجايي بسمت آبي)، لذا ورود گراويتونها (بار رنگ و مغناطيس رنگ) به ساختمان فوتون موجب افزايش انرژي آن مي شود

 با توجه به اين اطلاعات به تعريف سي. پي. اچ. پرداخته و اصل سي. پي. اچ. را بيان مي کنيم. لازم به ذکر است که:

براي سي. پي. اچ. از کلمه ي ذره استفاده شده است، منظور از ذره همان نقطه ي مادي نيست و در فارسي کلمه اي که گوياي مفهوم سي. پي. اچ. باشد نديدم. بهمين دليل از لغت ذره استفاده شد. همچنين توجه شود که در مورد شکل آن نيز هيچ نظر خاصي وجود ندارد. لذا هر کس بنا بر برداشت و سليقه ي خود مي تواند براي آن شکل مورد نظر خويش را تجسم کند.


 
 

تعریف CPH  

فرض کنیم یک ذره با جرم ثابت m وجود دارد که با مقدار سرعت ثابت Vc نسبت به تمام دستگاه های لخت حرکت می کند (شکل 1). و

Vc>c, c is speed of light

 

بنابراین سی. پی. اچ. دارای اندازه حرکت خطی برابر mVc است

 


1 Figure


اصل CPH

Principle of CPH
   سی. پی. اچ. یک ذره بنیادی با جرم ثابت است که با مقدار سرعت ثابت حرکت می کند. این ذره داری لختی دورانی است. در هر واکنش بین این ذره با سایر ذرات یا نیروها در مقدار سرعت آن تغییری داده نمی شود، بطوریکه :

 

gradVc=0 in all inertial frames and any space

 


تشریح: با توجه به شکل 1 این ذره دارای اندازه حرکت است p=mVc  همچنین دارای لختی دورانی I است:

Momentum Inertia I 

 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 حرت دورانی حول محوری که از مرز جرم آن می گذرد است، یعنی زمانیکه سی. پی. اچ. دارای Spin  است، آن را گراویتون می نامیم. شکل 2

When CPH has Spin

It calls Graviton

Figure 2


 

 

تشريح

هنگاميکه يک سي. پي. اچ. وجود سي. پي. اچ. ديگري را احساس مي کند. داراي اسپين مي شوند که گراويتون ناميده مي شود. علت ايجاد اسپين در اصل موضوع سي. پي. اچ. نهفته است که بايد با مقدار سرعت ثابت Vc  حرکت کند بطوريکه با توجه به اصل CPH  هر مقدار که از سرعت آن روي يک محور مختصات کاسته مي شود، به همان ميزان بر مقدار سرعت روي دو محور ديگر افزوده مي شود. يعني:

 

 

بعبارت ديگر مجموع مقدار شتاب هاي سي. پي. اچ. روي سه محور مختصات برابر با صفر است. حال دو سي. پي. اچ. را در نظر بگيريد که متوجه بار- رنگي و مغناطيس رنگي يکديگر شده اند. شکل زير:

 

 

شکل بالا نشان مي دهد که دو گراويتون با جرم m  و اندازه حرکت P =mVc    ، درفاصله  r تحت تاثير بار رنگي و مغناطيس رنگي يکديگر قرار گرفته، با هم ترکيب مي شوند، اما چون مقدار سرعت آنها ثابت است، حرکت انتقالي آنها به حرکت دوراني یا Spin و یا سایر حرکت های غیر خطی تبديل مي شود. فاصله ي بين آنها تا جايي مي تواند کاهش يابد که باهم برخورد نکنند. در صورت برخورد به دليل اسپيني که دارند، از يکديگر دور مي شوند. لذا تراکم (چگالي) آنها تا زماني مي تواند افزايش يابد که به حالت تماس نرسند. در صورت تماس طي برخوردي شديد يکديگر را مي رانند و به اطراف پراکنده مي شوند.

 يکبار ديگر جابجايي بسمت آبي را به خاطر آوريد که طي آن يک فوتون در حال سقوط در ميدان گرانشي است. (اثر مسبوئر و آزمايش پوند ربکا). فوتوني با انرژي   به اندازه  y  سقوط مي کند و انرژي آن به اندازه ي mgy  افزايش مي يابد و به مقدار   مي رسد:

 


 
 

انرژي و جرم فوتون افزايش ميابد. شکل زير حرکت يک فوتون در حال سقوط در يک ميدان گرانشي را نشان مي دهد که با ورود گراويتونها به آن انرژي (جرم)، فرکانس و شدت ميدانهاي الکتريکي و مغناطيسي آن افزايش مي يابد.

 

بنابراين يک فوتون از تعدادي گراويتون تشکيل مي شود که داراي اسپين هستند. شکل زير:

 

 

همچنين فوتون داراي اسپين است. بنابراين هنگاميکه فوتون با سرعت نور حرکت مي کند، گرايتون هايي که فوتون را تشکيل داده اند داراي حرکتهاي زير مي باشند:

حرکت انتقالي برابر سرعت نور، زيرا فوتون با سرعت نور منتقل مي شود و اجزاي تشکيل دهنده آن نيز الزاماً با همين سرعت منتقل مي شوند.

حرکت دوراني (اسپين)، زيرا طبق اصل سي. پي. اچ. مقدار سرعت سي. پي. اچ. بيشتر از سرعت نور است و هنگاميه سي. پي. اچ. ها با يکديگر ادغام مي شوند و ساير ذرات را تشکيل مي دهند، مقداري از سرعت انتقالي آنها به اسپين تبديل مي شود.

و حرکت ناشي از اسپين فوتون، زيرا گراويتون ها در ساختمان فوتون هستند و از حرکت اسپيني فوتون سهم مي برند.

 

زير کوانتوم انرژي، جرم و نيرو

 در فرآيند بالا نشان داده شد که چگونه گراويتونها وارد ساختمان فوتون شده و انرژي آنرا افزايش مي دهند. از طرفي ديگر مي دانيم که گراويتونها حامل نيروي گرانشي هستند. لذا بسادگي مشاهده مي شود که نيرو قابل تبديل به انرژي است. گراويتونهايي که به اين ترتيب تبديل به انرژي مي شوند.

در يک ميدان گرانشي، هنگاميکه فوتون بسمت آبي جابجا مي شود، گراويتون ها تبديل به انرژي مي شوند و زمانيکه فوتون بسمت قرمز جابجا مي شود، انرژي فوتون به گراويتون تبديل مي شود و و سرانجام با تباه شدن انرژي ، ماده و پادماده پديد مي آيد.  شکل زير:

 

 


 
 

در حقيقت سي. پي. اچ. يک زير کوانتوم هستي در طبيعت است که همه ي ذرات از آن ساخته شده اند:

CPH is Sub Quantum of existence in Nature

اين زير کوانتوم داراي جرم است، پس جلوه ي ماده است، داراي اندازه حرکت است که بيان کننده ي انرژي است.همچنين داراي خواص بار-رنگي و مغناطيس رنگي است. يک کوانتوم انرژي از تعدادي سي. پي. اچ. تشکيل مي شود و امواج الکترومغناطيسي ظاهر مي شوند.

بدين ترتيب مشخص است که چرا نمي توان فوتون را در حالت سکون مشاهده کرد، زير يک فوتون در شرايط سرعت نور و از تعدادي ذرات زير فوتون (بار-رنگها و مغناطيس-رنگها) توليد مي شود که خود اين ذرات زير فوتوني با مقدار سرعتي بيشتر از سرعت نور حرکت مي کنند

 

معادلات    بار-رنگ و مغناطيس رنگ در امواج الکترومغناطيس

فرض کنيم دو سي. پي. اچ. نسبت به يک دستگاه لخت با سرعت خطي Vc حرکت مي کنند که به دليل خواص بار-رنگي و مغناطيس - رنگي با يکديگر ترکيب شده و فوتون توليد مي شود. با توجه به gradVc=0   :

 

gradVc=0  axi+ayj+azk=0

 

يعني مجموع شتاب ها روي سه محور برابر صفر است.

فرض کنيم که سي پي. اچ. ( در پرتو الکترومغناطيسي) روي محور xحرکت انتقالي برابر با سرعت امواج الکترومغناطيسي(سرعت نور) دارد. شکل زير:

 

 

اما اشاره کوتاهي در مورد اصطلاح سي. پي. اچ. را لازم مي دانم. اميدوارم مفيد واقع شود.   بنابراين مقدار سرعت آن تنها روي محور هاي y, z تغيير مي کند و شتاب روي محور  x  صفر است، يعني:   ax=0

پس: ayj+azk=0   و آنگاه:

 

 ay=0 => az is maximum. And ay is maximum when az=0

 

فرض کنيم يک بار- رنگ در ساختمان فوتون همراه با يک پرتو الکترومغناطيسي روي محور y در حرکت است. اين بار-رنگ تحت تاثير ميدان مغناطيسي موجود (مغناطيس-رنگها) دائماً در حال شتاب روي اين محور است.

 

بهمين دليل اسپين بار-رنگها دائماً در حال تغيير است و اين تغييرات از مقدار سرعت آنها روي همين محور تامين  مي شود. با افزايش اسپين، از مقدار سرعت روي محور y کاهش مي يابد و با کاهش اسپين بر مقدار سرعت روي همين محور افزوده مي شود و در صورتي که شدت ميدان گرانشي ثابت باشد، مانند فضاي بين ستارگان، سرعت نور ثابت خواهد ماند. بهمين دليل مشاهده مي کنيم که همانطور که نسبيت خاص تصريح کرده، مقدار سرعت نور در فضاي تهي نسبت به همه ي دستگاه هاي لخت ثابت و برابر c  است.

به همين ترتيب حرکت و اسپين مغناطيس رنگها روي محور Z قابل توجيه است. توجه شود که اين تغييرات در در مورد بار رنگها و مغناطيس رنگها هماهنگ هستند. اگر به شکل انتشار امواج الکترومغناطيسي توجه فرماييد، مشاهده خواهيد کرد که هم زمان دامنه ي ميدانهاي الکتريکي و مغناطيسي ماکزيمم و صفر مي شوند.

حال مي توان معادله حرکت بار رنگ را نوشت. با توجه به شکل بالا، سي. پي. اچ. ي که بصورت بار رنگ ظاهر شده حرکتي متناوب دارد که معادله ي حرکت آن را مي توان بصورت زير نوشت:

 

Ec=EcmCosw(t-x/c)

 

که در آن Ec  مقدار بار-رنگ است و  Ecm مقدار ماکزيمم بار-رنگ است.

براي سي. پي. اچ. ديگر که بصورت مغناطيس-رنگ ظاهر مي شود مي توان نوشت:

Bc=BcmCosw(t-x/c)

که در آن Bc  مقدار مغناطيس-رنگ است و Bcm مقدار ماکزيمم مغناطيس رنگ است. فرض کنيم يک فوتون شامل n بار رنگ و mمغناطيس رنگ است که معادله ميدانهاي الکتريکي و مغناطيسي آن بصورت زير خواهد شد.

 

E=nEcmCosw(t-x/c)

B=mBcmCosw(t-x/c)

 

هنگاميکه يک فوتون در حال سقوط در يک ميدان گرانشي است، تعداد بار رنگها و مغناطيس رنگهاي آن افزايش مي يابد و در نتيجه جابجايي بسمت آبي خواهيم داشت. و هنگام صعود فوتون در ميدان گرانشي، از تعداد آنها کاسته مي شود و شاهد جابجايي بسمت قرمز خواهيم.


 
 

دلیل ثابت بودن سرعت نور

همچنانکه در آغاز بحث مطرح شد، سرعت نور در دستگاه لخت ثابت است. از طرف دیگر اسپین و سرعت خطی سی. پی. اچ. ها در ساختمان فوتون تابع نیروهای خارجی موجود در محیط انتشار است. لذا با ثابت بودن نیروهای موجود در محیط انتشار نور، اسپین و سرعت انتقالی سی. پی. اچ. ها (بار-رنگها و مغناطیس رنگها) ثابت خواهد ماند و در نتیجه سرعت نور نیز تغییر نخواهد کرد. اما با تغییر شرایط، اسپین سی. پی. اچ. ها نیز تغییر می کند و می توان انتظار داشت به سرعتی بالتر از سرعت نور برسیم.

 

گرانش Gravity

در نظریه سی. پی. اچ. ، گرانش یک جریان است. این جریان دائمی بین تمام ذرات و اجسام وجود دارد. به عنوان مثال به زمین و ماه توجه کنید.

زمین دارای میدان گرانشی 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 شده است که در اطراف زمین در حرکت هستند. 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.

 

فضا-زمان چگونه انرژی تولید می کند؟

یک کوانتوم انرژی از تعداد زیادی سی. پی. اچ. تشکیل می شود. سی. پی. اچ. ها روی یکدیگر کار انجام می دهند و انرژی تولید می کنند. البته این رویداد هنگامی رخ می دهد که چگالی گرانش بالا است. 
با توجه به اندازه ی فوتون گاما می توانیم چگالی سی. پی. اچ. را در ساختمان فوتون به دست آورد. قطر یک الکترون تقریباً بربر 18- 10 متر است. یک فوتون گاما در تولید زوج، یک الکترون و یک پوزیترون تولید می کند. فرض کنیم حجم یک فوتون گاما تقریباً دو برابر حجم الکترون باشد
.

 

 

 

فرض کنیم چگالی سی. پی. اچ. در ساختمان فوتون به صورت زیر باشد. 



De(cph)=n per m3

 

فضا از گراویتون انباشته است. گراویتون ها روی یکدیگر کنش دارند. آنها یکدیگر را جذب می کنند و امواج الکترومغناطیسی تولید می کنند. هنگامی گراویتون ها به انرژی تبدیل می شوند که چگالی آنها به مقدار زیر برسد:



De(cph)=n per m3


بنابراین انتگرال روی فضا از چگالی صفر تا چگالی فوتون، پروژه ی تولید انرژی الکترومغناطیسی توسط گرانش است.

 


 

Integration of gravitons is a projection to production electromagnetic energy
 

به عبارت دیگر نیرو به انرژی تبدیل می شود و انرژی قابل تبدیل به نیرو است. 
 

 

سیاه چاله مطلق

Absolute Black holes

با توجه به نظریه سی. پی. اچ. همه چیز از سی. پی. اچ. ساخته شده است. همچنین هسته ها نیز از سی. پی. اچ. ساخته شده اند. سی. پی. اچ. ها در هسته اتم اسپین دارند و در کنار یکدیگر حرکت می کنند. سی. پی. اچ. دارای اسپین و حرکت انتقالی است. بطوریکه:

 

gradVc=0, in all inertial frames and any space

فرض کنیم یک سی. پی. اچ. دارای سرعت انتقالی و اسپین speed of v and spin of s

هنگامیکه سرعت انتقالی آن به سمت صفر میل می کند، اسپین آن به ماکزیمم می رسد. هنگامیکه فشار گرانش خیلی افزایش یابد، فاصله بین سی. پی. اچ. ها کاهش می یابد. هیچ جسم یا ذره ای حتی نور و سایر امواج الکترمغناطیسی نمی تواند از میدان گرانش آن بگریزد.

در این حالت سرعت انتقالی سی. پی. اچ. نزدیک به صفر است. مهبانگ (بیگ بنگ ) از سیاه چاله ای نظیر آن بوجود آمده است. با توجه به معادله ی بیگ بنگ می توانیم درک خوبی از مهبانگ داشته باشیم:

 

 

فرض کنیم شدت گرانش به قدری باشد که سی. پی. اچ. ها در سطح یک سیاه چاله تنها دارای اسپین باشند. چنین سیاه چاله ای یک سیاه چاله ی مطلق است. در این حالت سی. پی اچ. از نیروی خارجی تبعیت نمی کند و سیاه چاله ی مطلق منفجر می شود. 
در لحظات اولیه سی. پی. اچ. ها با سرعت 
Vc  می گریزند و اثر گرانش در همه جا گسترش می یابد. و با توجه به سرعت سی. پی. اچ. جهان در چند ثانیه شدیداً منبسط می شود. اما در آنجا ماده و انرژی وجود ندارد. در این وضعیت تنها سی. پی. اچ. است که با سرعت انتقالی Vc در فضا منتشر می شود. اما سی. پی . اچ. ها با یکدیگر دارای کنش متقابل هستند و یکدیگر را جذب می کنند. سی. پی. اچ. ها اسپین می گیرند و کوانتوم های کوچک انرژی شکل می گیرند. آنگاه امواج الکترومغناطیسی ظاهر می شوند. این مرحله در یک مدت زمان بسیار طولانی اتفاق می افتد. بتدریج انرژی در مدت های کوتاه تری تولید می شود. و مقدار زیادی کوانتوم های بزرگ انرژی ظاهر می شود. به مرکز انفجار توجه فرمایید. مرکز سیاه چاله مطلق نظیر مرز سایر اجسام بزرگ است و فشار گرانش در آنجا تقریباً صفر است. بنابراین هنگامیکه جهان (سیاه چاله مطلق) منفجر می شود، مرکز آن تحت فشار شدید از همه ی اطراف قرار می گیرد.

در ثانیه اول انفجار کنش و واکنش ها در مرکز جهان بسیار شدید است. مقادیر متنابهی انرژی تشکیل می شود و به ماده و پاد ماده تبدیل می شوند.  

بتدریج گرد وعبار و اجسام ظاهر می شوند. با انبساط جهان اندازه اتمها نیزافزایش می یابد:

 

 

و آین تاریخ واقعی جهان ما است

 

با تشکر

حسین جوادی


 

 

 

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