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

   

 

كوانتوم و نسبيت، دوست يا دشمن   - نظرﻳﮥ نسبيت خاص

 

 

 


نظرﻳﮥ 
نسبيت خاص 
 special theory of relativity

تنها يك ايده انقلابي مي‌توانست نام يك كارمند ساده اداره ثبت اختراعات برن سوئيس را جهاني سازداينشتين بعد از اخذ درجه ي  دكترا از مدرسه پلي تكنيك زوريخ و عدم دستيابي به شغل مورد علاقه‌اش كه همانا تدريس در دانشگاه بود بطور مداوم درذهن خلاق خود بدنبال راهی میانبر برای نشان دادن توانیی های خود به جامعه علمی بود. او در سال 1905 با ارائه 4 مقاله به مقصود خود رسيد. شايد او هرگز به اهميت بي نظير مقاله "درباره الكتروديناميك اجسام متحرك"

(On the Electrodynamics of Moving Bodies)

نسبت به ساير مقالات پي نبرده بود  بهرحال جايزه گران بها و با ارزش نوبل 1921 نيز نه به خاطر اين مقاله بلكه بخاطر مقاله ديگر وي كه در مورد اثرفوتو الكتريك با نام نقطه نظر ذهني درمورد توليد و تغيیر شكل نور

("On a Heuristic Viewpoint Concerning the Production and Transformation of Light")

 نگاشته شده بود به وي اعطا شد.

 

اينشتين با انگيزه

اينشتين مانند ساير فيزيكدانان در قوانين طبيعت تامل مي‌نمود تا از اينرو شايد بتواند به رموز  پنهان آ‎ن همانند نيوتن و ماكسول دست يابد ولي طبيعت بسيار مرموزتر از اين پندارهاست كه اسرار خود را به راحتي هويدا سازد با اين حال زير و رو كردن يافته هاي دانشمندان پيشين به نوبه خود مي‌توانست او را در رسيدن به هدفش ياري نمايد در اين ميان موضوع اتر نوررسان اين موجود پررمز و راز مي‌توانست بهترين گزينه باشد.گرچه اينشتين موضوع اتر نوررسان و نتايج حاصل از آزمايش مايكلسون را به عنوان انگيزه‌اي جهت نوشتن مقاله خود (درباره الكتروديناميك اجسام متحرك) بي تاثير قلمدادكرد ولي ديگر نمي‌توان تاثيرمعادلات ماكسول را در نوشتن اين مقاله ناديده گرفت چنانچه اينيشتن در اين باره گفت: نظريه نسبيت شروع خود را مديون معادلات ماكسول در زمينه ميدان الكترومغناطيس مي‌داند.

تضاد در قوانين قوانين حركت در تمام چهارچوب‌هاي  بدون شتاب يكسان هستد و تغيير نمي‌كنند

 از مطلب فوق مي‌توان اين نتيجه راگرفت كه اگر ناظر ساكني  به كمك قوانين مكانيك، سرعت يك جسم را بدست بياورد يك ناظر متحرك به شرط آنكه با سرعت ثابت حركت كند(شتاب نداشته باشد) نيز مي‌تواند با استفاده از همان روابط سرعت آن جسم را محاسبه كند البته هر چند كه نتايج حاصل باهم متفاوت خواهند بود ولي براي هر ناظر مقدار بدست آمده در چارچوب متعلق به خود كاملا درست و بي‌نقص مي‌باشد.

ولي براي معادلات ميدان الكترومغناطيس اين ناوردايي و بلا تغييري براي چارچوب‌هاي لخت ديگر وجود ندارد، دوبار الكتريكي ساكن را در يك چارچوب مرجع در نظر بگيريد نيرويي كه اين دو بار الكتريكي بر هم وارد مي كنند را مي توان در چارچوب مذكور به كمك قانون كولن اندازه گرفت حال اگر ناظر ديگري واقع در يك چارچوبي كه  سرعت ثابت دارد بخواهد به كمك قانون كولن نيروئي كه اين دوبار برهم وارد مي‌كنند را اندازه بگيرد همانند قوانين حركت به جواب مورد نظر خود نمي‌رسد چرا كه اين دوبار ديگر ساكن نبوده و ازديد ناظر متحرك درجهت خلاف حركت او با همان سرعت كه ناظر مورد نظر حركت مي‌كند جابجا مي‌شوند به همين خاطر نيروي بين آنها به خاطر برهم كنش مغناطيسي حاصل از بارهاي متحرك ديگر  از قانون كولن بدست نمي‌آيد. اين نقص بزرگ در قوانين طبيعت از چشم تيز بين انديشمندي كه ساعت‌ها درمكاني تقريبا آرام(اداره ثبت اختراعات برن) به تامل و تفكر در پديده‌هاي عالم مي‌پرداخت.و برقانونمند بودن اركان كائنات ايمان راسخي داشت نبايد مخفي مانده باشد، تا اينكه  اين نقص علم فيزيك(بي نظمي حاكم برقوانين كشف شده تا آنزمان) در سال 1905 با ارائه نسخه جادويي نسبيت خاص علاج گرديد.

 اينشتين با بيان دو اصل براي هميشه هم دانشمندان را از بند اتر نوررسان و هم زمان را از اسارت مطلق بودن رهانيد همانگونه كه نيوتن قرن‌ها پيش خط بطلان برمطلق بودن مكان كشيد

الف) قوانین فيزيك درهمه چهارچوب‌هاي مرجع كه از سرعت ثابت برخوردارند يكسان هستند

ب)براي همه چارچوب‌هايي كه با سرعت ثابت حركت مي‌كنند(صرفنظر از سرعتشان )سرعت نور مقداري ثابت است

 

انفجار نسبيت

قوانين مكانيك تنها درصورتي به جواب‌هاي صحيح منتج مي‌شوند كه سرعت اشياء از يك حد خاصي فراتر نرود(سرعت‌هاي محدود)حال اگر بخواهيم سرعت‌ذره‌اي كه در يك شتابدهنده با سرعتي فوق‌ العاده زياد (نزديك به سرعت نور) را به دست بياوريم مطلقا از قوانين مكانيك به جواب نخواهيم رسيد چرا كه اين نظريه براي سرعت‌هاي بالا ناكار آمد است ولي نسبيت خاص(خاص بودن  نسبيت به اين دليل است كه اين نظريه تنها مخصوص حركت با سرعت ثابت است) اين امكان را به ماميدهد كه به دقت بتوانيم تمام خصوصيات مربوط به حركت را براي اين دسته از ذرات كه با سرعت‌هاي فوق‌العاده زياد حركت مي كنند را بدست آوريم در ضمن نسبيت خاص  اين قابليت را نيز دارد كه سرعت اجسام را در صورتي كه قابل مقايسه با سرعت  نور نباشد (سرعتهاي كم)  محاسبه نمايد و به جوابهائي برسد كه با جواب‌هاي كه از قوانين حركت كلاسيك بدست مي‌آيد منطبق باشد.

 

نسبيت زمان

 نيوتن در اواخر قرن هفدهم با ارائه قوانين حركت وجود مكان مطلق يعني نقطه‌اي درعالم كه فاقد حركت و جابه‌جايي باشد را بكلي رد نمود ولي به وجود زمان مطلق باور قلبي داشت از ديد نيوتن چه شخصي كه برمركبي سريع السير درحركت باشد ، چه شخصي كه نسبت به سايرين ساكن و بي‌حركت باشد، چه در كره زمين چه در كرات ديگر و ياهرجاي عالم، زمان براي همه يكسان سپري مي‌شود(مفهوم زمان مطلق) ولي اينشتين با ثابت فرض كردن سرعت نور براي تمام ناظران، مفهوم اين ايده كهن را بكلي منقلب نمود.اينشتين با نسبيت خاص ثابت كرد كه اگر به زمان مطلق باور داشته باشيم ناظران مختلف بايد سرعت‌هاي متفاوتي را براي نور اندازه بگيرند( با توجه به نتايج نسبيت خاص اگر مفهوم نسبي بودن زمان را بپذيريم ثابت بودن سرعت نور كه از معادلات ماكسول نتيجه مي‌شود به راحتي اثبات مي‌شود)نسبي بودن زمان چون در سرعت‌هاي بالا(نزديك به سرعت نور) يا درميدان‌هاي گرانشي فوق‌العاده قوي رخ ميدهدو درتجارب روزانه با آن سروكار نداريم بنابراين درك آن  براي ما مشكل و باور نكردني است چگونه مي‌توان تصور كرد كه اگر با وسيله‌اي كه نزديك به سرعت نور حركت مي‌كند بخواهيم سرعت نور را اندازه بگيريم و درحالي كه ساكن و بدون حركت هستيم نيز بخواهيم همين كار را انجام دهيم در هر دو صورت سرعت نور را برابر با سيصد هزار كيلومتر برثانيه اندازه بگيريم؟ چرا كه در امور عادي و سرعت‌هاي كم هنگامي كه ماشيني درحال دور شدن از ماشين ماست عقل سليم سرعت فاصله گرفتن ماشين جلوئي را نسبت به ماشين ما برابر با اختلاف سرعت ماشين ما با ماشين جلويي اندازه مي‌گيرد و اين نتيجه نيز از نظر فيزيكي كاملا صحيح است.حال اگر يك ايد جديد به ما بگويد كه تو با هر سرعتي كه حركت كني سرعت فاصله گرفتن يا نزديك شدن نور نسبت به تو تغييرنمي‌كند. و درهمه حال  ثابت است اين موضوع باوركردنش براي ما بسيار مشكل و بغرنج خواهد بود.

اصل هم ارزي جرم و انرژي  E=mc2  علاوه بر نسبي شدن زمان و نفي اتر و يگانه كردن فضا  زمان ارمغان ديگر نظريه نسبيت هم ارز كردن انرژي و جرم است البته اينشتين اين موضوع را نه در مقاله‌اي كه نسبيت خاص را مطرح نمودبلكه درچهارمين مقاله‌ي خود  تحت عنوان" آيا لختي جسم  به محتواي انرژي آن بستگي دارد؟

      به آن اشاره كرد. اصل هم ارزي جرم و انرژي مانند سدي در مقابل جسم براي رسيدن به سرعت‌هاي نزديك به سرعت نور خودنمايي ميكند براساس اين اصل هرچه سرعت يك جسم افزايش يابد به علت افزايش انرژي حركتي آن، جرم آن جسم  نيز زياد مي‌شود. همچنين اين اصل به خوبي واكنش‌هاي صورت گرفته در مقياس هسته‌اي را توجيه ميكند  كه درآن براثر واپاشي هسته‌اي و گسيل پرتوهاي پرقدرت گاما از جرم هسته باقيمانده به ميزان E/c   كاهش مي‌يابد شايد منشاء انرژي خورشيدي همواره براي بشر يك  سئوال بدون جواب بوده است. ما اكنون به راحتي به كمك اصل اهم ارزي جرم و انرژي مي‌توانيم چگونگي توليد اين مقدار عظيم انرژي را تشريح كنيم.نسبيت خاص كاهش طول جسم هنگامي كه با سرعتي نزديك به سرعت نور حركت ميكند را نيز پيش‌بيني ميكند، اينشتين به خوبي به كمك نسبيت خاص توانست توصيفي انقلابي از ماهيت فضا-زمان ارائه دهد سرعت اجسام متحرك را تامرز سرعت نور محدود كند و جرم و انرژي را با هم ارز ويگانه نمايد بنابراين با اين ديدگاه مي‌توانستيم تمام خصوصيات فيزيكي جسم متحرك را در سرعت‌هاي فوق العاده زياد (نزديك به سرعت نور) توصيف كنيم و تمام قوانين فيزيكي را دراين قالب اصلاح نمائيم كه هم براي سرعت‌هاي زياد و هم براي سرعت‌هاي پائين بدون تغيير مورد استفاده قرار گيرند.ولي اين نظريه از يك نقص بزرگ رنج مي‌برد و آن نامعلوم بودن وضعيت قانون عمومي گرانش نيوتن بود، طبق اين قانون زمين به اين خاطر حول خورشيد در حركت است كه نيروي گرانش خورشيد زمين را وادار مي‌كند كه در يك مسيري دايره‌اي حول خورشيد دوران كند حال سئوالي كه مطرح مي‌شود اينست كه اگر خورشيد  به يك  باره از صحنه محو شود سيارات چه سرنوشتي را تجريه خواهند كرد؟

قانون گرانش عمومي نيوتون مي‌گويد به محض محو شدن خورشيد زمين و ساير سيارات متوجه اين پديده شد و با خروج از مدارهاي خود، مسيري تقسيم در اعماق فضا رابه جلو مي‌پيمايند. بنابراين بايد خبرناپديد شدن خورشيد با سرعتي فراتر از سرعت نور به زمين و ساير سيارات رسيده باشد  اين موضوع به شدت هم نسبيت خاص و هم خالق اين نظريه را آزار مي‌داد.

 

نقل از پارس اسکای

نویسنده : قاسم رضايي راد

 

 

 7-یک گام به جلو 

 1-  فيزيك كلاسيك و ظرفيت‌هاي آن

   8-خواص موجی ماده     

 2- نظرﻳﮥ نسبيت خاص

   9-مشکل بزرگ   

3- نظرﻳﮥ نسبيت عام

 10 - طبيعت و عدم قطعيت   و پيامدهاي فيزيك كوانتومي 

4- نسبيت‌ها در بوته آزمايش

11 - آزمايش افشار  

  5-آزموني براي نسبيت عام

 

6- تابش جسم سیاه و نظریه ی جدید


 

 

 

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

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؟


 

 


يکشنبه 1 دي 1392

22 December, 2013 13:27

free hit counters

Copyright 2013 CPH Theory

Last modified 12/22/2013