نظریه سی پی اچ بر اساس تعمیم سرعت نور از انرژی به ماده بنا شده است.
سی پی اچ در ژورنالها
|
گذری بر نسبیت
|
|
او مي گويد: امتداد زماني از امتداد مكاني انفكاك ندارد، و حجم عالم طبيعت از چهار بُعد بوجود آمده است .سه بُعد معروف طول و عرض و ارتفاع و بعد چهارم زمان است. نيوتن زمان را به سيالي تشبيه كرد كه بطور يكنواخت جريان دارد، بدون آنكه رابطه‌اي با اشيا خارجي داشته باشد. از ديدگاه او لحظات اين زمان مطلق رشته‌اي شبيه نقاط يك خط مستقيم تشكيل مي دهند. و آن اساسي كه اين لحظات دنبال يكديگر مي‌آيند مستقل از تمام حوادث است اما حوادث هر يك برخي از اين لحظات را اشغال مي كنند. اين عقيده نيوتن كه زمان مطلق مستقل از آنچه در جهان رخ مي دهد وجود دارد، حتي مورد انتقاد معاصرين او از جمله لايب نيتس قرار گرفت لايب نيتس معتقد بود كه حوادث اساسي‌ترند، و لحظات مفاهيم انتزاعي هستند،لحظات يعني مجموعه‌هائي از حوادث همزمان. ما زمان را از حوادث تصور مي كنيم و زمان در حقيقت معرف ترتيبي است كه حوادث رخ مي دهند. اينشتين فرضِ وجود زمان مطلق را رد كرد، و نقطه شروع تحقيقاتش اين بود كه مي خواست نظریه الكترومغناطيسي ماکسول را با بقية قضاياي فيزيكي كه مبتني بر مكانيك نيوتن بود آشتي دهد. نيوتن در كتاب اصولش گفته است كه حركات اجسام در يك فضاي معين يكي است خواه اين فضا ساكن باشد خواه در حركت يكنواخت يعني آزمايشهاي مكانيكي محض بايد همواره يك نتيجه بدهند ، چه در آزمايشگاهي ساكن روي زمين انجام شوند و چه در يك كشتي كه حركت يكنواخت دارد مثلاً سنگي كه از دست رها ميشود در هر دو دستگاه يك شتاب دارد. اين مطلب كه يكي از اصول نسبيّت است با تئوري ماكسول سازگار نبود. بوسيلة يك آزمايش الكتريكي يا نوري ميتوان بين اين دو نوع تمايز قائل شد. برای همین اينشتين گفت :نه تنها قوانين مكانيك بلكه حتّي قوانين الكترو مغناطيسي (كه حاكم بر پديده‌هاي نوري و الكتريكي هستند) هم بايد براي تمام ناظرهائي كه نسبت به هم حركت يكنواخت دارند يكي باشد؛ و از جمله سرعت نور بايد براي تمامي اين ناظرها برابر باشد. اينشتين در تحليلي كه از حركت كرد به اين نتيجه رسيد كه‌اندازه‌گيري زمان بستگي به مفهوم همزماني دارد. و به نظر او تمام قضايائي كه در آنها زمان سهمي دارد همواره قضايائي دربارة حوادث همزمان هستند. مثلاً وقتي ميگوئيم قطار در ساعت 6 به اينجا ميرسد منظور ما اينست كه رسيدن عقربة كوچك ساعت در مقابل شمارة 6 و رسيدن قطار به ايستگاه‌همزمان هستند. از این جهت همزماني امري است نسبي. اينشتين به اين نتيجه رسيد كه‌اگر فاصلة يك شي‌ء خارجي تا ناظر معلوم باشد، و سرعت علامتي كه آن شي را با ناظر مربوط مي كند (صورت و يا نور و يا امواج الكترومغناطيسي نيز معلوم باشد)، در اينصورت ميتوان زمان وقوع يك حادثه را حساب كرد؛ امّا محاسبه براي هر ناظري جداگانه خواهد بود و براي ناظرهاي مختلف متفاوت است. قبلاً چنين فكر مي شد كه اگر از روي مشاهدة يك حادثه زمان وقوع آنرا حساب كنيم تمامي حوادث را مي توان بصورت يك رشته زماني واحد مرتب كرد در نتیجه تمام ناظرها براي زمان وقوع هر حادثه يك نتيجه عددي واحد بدست مي‌آورند. او اين مطلب را رد كرد و گفت چنانچه بين حوادث خارجي و ناظر هيچ ارتباطي آني وجود نداشته باشد سريعترين وسيله ارتباط امواج الكترو مغناطيسي (نور) است و اين امواج سرعتشان نسبت به تمام ناظرهائي كه حركت يكنواخت دارند يكي است و امّا ناظرهائي كه نسبت به هم در حركت مي‌باشند به زمان وقوع حوادث اعداد مختلفي را نسبت مي دهند.
از نسبیت می توان چند نکته را استنتاج کرد: اوّل اينكه يك ساعت كه نسبت به يك ناظر در حركت است نسبت به ساعتي مشابه كه براي آن ناظر ساكن است كُندتر كار ميكند. (اين قضيّه به اتّساع زمان موسوم شده است از نظر او اتّساع زمان پديده ايست ناشي از عمل اندازه‌گيري). دوّم‌آنكه قوانين نيوتني حركت كه قبلاً بعنوان پايه‌هاي فيزيك تلقّي ميشدند ، بايد تغيير كنند. از جمله جرم يك جسم كه قبلاً به نظر مي‌آمد مستقلّ از حركتش باشد بايد با حركتش زياد شود. و در نتيجه يك نيروي معین وقتي كه سرعت جسم افزايش مي‌يابد، تأثير كمتري در تغيير سرعت آن مي‌گذارد، و در نتيجه هيچ ذره‌اي نمي‌تواند سرعت نور را كسب كند. و اگر ساعتي مي‌توانست با سرعت نور حركت كند همواره يك زمان را نشان مي داد. سوّم آنكه طولها در جهت حركت كوتاه مي شوند. يعني اگر ما نسبت به يك خط كش در حركت باشيم طولي كه توسط اندازه‌گيري براي آن بدست مي‌آوريم كوتاه تر است از طولي كه در صورت سكون خط‌كش بدست مي‌آوريم اين كوتاه شدن طولها نيز ناشي از عمل اندازه‌گيري است. در زمان حاضر شواهد تجربي براي پديده‌هاي اتساع زمان و كوتاه شدن طول ها وجود دارد. در نسبیت خاص ، براي هر ناظر يك زمان مخصوص تعريف مي كنند. زمان مخصوص هر ناظر زماني است كه ساعت همراه او نشان ميدهد. ضمناً هر ناظر به هر حادثه‌اي كه اتفاق می افتد یک زمان مختص به آن نسبت مي دهد كه مي تواند آنرا از روي اطلاعاتي كه درباره محل وقوع حادثه دارد و سرعت علامتي كه او را با آن حادثه مربوط مي كند حساب نمايد از ديدگاه يك ناظر ، تمام حوادثي كه يك زمان مختص دارد، يك حالت لحظه‌اي جهان را مشخص مي كند. پس در حاليكه براي نيوتن زمان مستقل از جهان بود، براي اينشتين جنبه‌اي از رابطه بين اين جهان و ناظر است. از ديدگاه نسبیت خاص ، نه تنها فاصله زماني بين دو حادثه بستگي به ناظر دارد، بلكه حتي ترتيب زماني آنها (از لحاظ تقدم و تاخر) نيز بستگي به ناظر دارد. امّا در اينجا نيز نشان مي دهند كه براي حوادثي كه رابطة علت و معلولي دارند، ترتيب وقوع آنها بهم نمي‌خورد. بعد از ارائة نظریه نسبیت خاص توسط اينشتين در 1905 ميلادي مينكوسكي مقداري كار رياضي روي اين نظريّه انجام داد (1908). حرف مينكوسكي بطور خلاصه اين بود كه هيچ كس هيچ وقت مكاني را در نظر نگرفته است مگر براي زماني خاص ، و بالعكس . از اين لحاظ او بجاي زمان و مكان، مفهوم فضا و زمان و جايگاه را بكار برد. قبل از نسبیت چه فاصله زماني بين دو حادثه و چه فاصلة مكاني بين آنها ، از ديدگاه همه ناظرها يكسان بود ، ولي از ديدگاه نسبیت هر يك از از اين دو بستگي به ناظر دارد. اما تركيبي از آنها را مي توان در نظر گرفت كه از ديدگاه همه ناظرها يكي است برای همین مينكوسكي گفت از اين به بعد مكان به تنهائي يا زمان به تنهائي محو مي شوند. و تنها نوعي از تركيب آنها بعنوان واقعیت مستقل باقي مي ماند. اينشتين پس از كار مينكوسكي به اين نتيجه رسيد كه دنياي خارجي فيزيكي يك دنياي چهار بُعدي است و تفكيك آن به فضاي سه بعدي و زمان يك بعدي براي تمام ناظرها يكسان نيست و بنابراين گفت بنظر مي رسد طبيعي‌تر باشد واقعیت فيزيكي را بصورت يك وجود چهار بُعدي در نظر بگيريم‌تا تحول يك وجود سه بُعدي. فضاي مينكوسكي از لحاظ رياضي يك فضاي خاصّ بشمار مي رود ، نه اينكه فضا به معناي معمولي آن واقعاً چهار بعدي باشد و يا زمان شكلي از فضا باشد. درکل نتیجه نظریه نسبیت اينست كه خواص زمان و فضا بهم آميخته و مربوط اند، و شكل هاي جداگانه از هر يك را به هيچ وجه نمي‌توان ارائه داد. باري اينشتين نظریه نسبیت خاص و نسبیت عام را مطرح كرده است .نسبيت خاص در حركات يكنواخت اعم از مستقيم الخط و منحني شكل مطرح است و ناظرهائي را كه نسبت به هم حركت يكنواخت دارند به هم مربوط مي كند. و نسبيت عام ، هر دو ناظري را به هم مربوط مي كند چه نسبت به هم شتاب داشته باشند و چه نداشته باشند نسبيت خاص براساس دو فرضيّه بنا شده است: اوّل آنكه قوانين فيزيك نسبت به تمام ناظرهائي كه در حركت يكنواخت (يعني سرعت ثابت‌نسبت به يكديگر هستند يك شكل دارند) دوّم آنكه سرعت نور در خلا نسبت به تمام ناظرهائي كه در حركت يكنواختِ نسبت به يكديگر هستند يكي است نسبيت عام بر اساس چند قاعده قرار گرفته است كه هنوز بعضي از آنها فرض است و ثبات علمي ندارد مانند عموميت حركت قانون، جاذبيت عمومي اجسام، ثبات سرعت نور. البتّه قانون جاذبيت عمومي اجسام در نسبيت عام بصورتي كه در مكانيك نيوتني مطرح بود مورد نظر نيست بلكه در آنجا ثقل جلوه‌اي از هندسه فضاست يعني آثار ثقلي ناشي از خواص فضا ـ زمان هستند. اصل نسبيت را بعضي از دانشمندان قبل از اينشتين نيز مطرح كردند: لورنتس بعضي از نتایج رياضي نظریه نسبيت را قبل از اينشتين بدست آورده بود، اما تعبير او از نتایج با تعبيري كه بعداً اينشتين ارائه داد تفاوت كامل دارد. پوانكاره اصل نسبيت را كه همان فرض اول نظريه نسبيت خاص مي باشد را قبل از اينشتين مطرح كرد. ولي اين فرض به تنهائي كافي نيست و واقعاً امتياز ارائه نظریه نسبیت خاص از آن اينشتين است كه در حركات يكنواخت اعم از مستقيم و دایره ای مطرح شد. و البته در نسبيت عام نيز حركات مستقيم الخط (چه يكنواخت و چه غير يكنواخت )مطرح هستند. مينكوسكي قبل از اينشتين كلامي دربارة نسبيت نگفته است امّا بعد از ارائه نظريه نسبيت خاص توسط اينشتين او قالب رياضي جالبي براي بيان نسبيت خاص ارائه داد. اساس نسبيت بر حركت است و اگر فضا و عالم طبع ساكن بودند و حركتي نداشتند نظريه نسبيت موردي نداشت. در نزد اينشتين و سایر دانشمندان قائل به نسبيت ماده و افعال ماده همه متحركند و همه از قبيل ميدان ثقلي (جاذبه‌و ميدان الكترومغناطيسي) هستند. نکته دیگری را که باید متذکر شد اینست که ما فقط ميتوانيم زمان وقوع حادثه را نسبت به ناظر خاص بطور دقيق بدست آوريم. مثلاً ما در اينجا مي‌بينيم كه خورشيد طلوع كرده است ميگوئيم حالا طلوع كرد. در حالي كه وقتي ما طلوع آنرا مي‌بينيم طلوع نكرده است و محل آن در افق جائي را كه ما مي‌بينيم نمي باشد چون فاصل آن تا زمين در حدود 150 ميليون كيلومتر است و هشت دقيقه طول مي كشد تا نورش به زمين برسد. و ما منظره طلوع آن را پس از اين مدت كه واقعاً طلوع كرده است مي‌بينيم و مكان آن بدين مقدار كه از افق بالا آمده است و نيز منظره غروب آن را پس از اين مدت كه غروب كرده است و در زير افق پنهان شده است مي‌بينيم يعني خورشيد هشت دقيقه است كه غروب كرده ولي ما آنرا در افق مي‌بينيم كه در آستانه غروب كردن است و پيوسته به افق نزديك مي شود و چون نور ماه يك ثانيه طول ميكشد تا به زمين برسد، طلوع آن را به اين مدت بعد از طلوع واقعي آن و غروب آنرا به اين مدت بعد از غروب واقعي آن مشاهده مي كنيم و پيوسته در سراسر روز محل خورشيد را جلوتر از محل واقعي آن در افق مي‌بينيم و محل ماه را در سراسر شب جلوتر از محل واقعي آن مي نگريم و نور ستارگان ديگري كه بعضي از آنها بيست و چهار ساعت طول ميكشد تا به زمين برسد، بعد از گردش زمين مي‌بينيم و بعضي از آنها كه يك سال طول ميكشد بعد از سيصد و شصت و پنج دور گردش زمين به دور خود در حركت وضعي‌مشاهده مي‌نمائيم‌و چه بسا ستارگاني كه مبدأ طلوعشان روز بوده و چون نور آنها به زمين برسد شب است و چه بسيار از ستارگاني كه مبدأ طلوعشان شب بوده و چون نورشان به زمين برسد روز است و علاوه بر زماني كه طول ميكشد تا نورشان به زمين برسد، در خود اين مدت نيز خود آنها در حركت هستند و يا به زمين نزديك ميشوند و يا دور مي گردند ، و نيز خود زمين در اين مدت در حركت است يا به آنها نزديك مي شود و يا دور، پس براي رصد كردن ستارگان به نحو تحقيق بايد مبناي محاسبه را براي خصوص ما كه ناظريم قرار دهيم . اين رصدها براي ما و نسبت به ما كه از زمين رصد ميكنيم ميباشد ، و مثلاً براي كساني كه بخواهند از كرات ديگر رصد كنند يا آن كسي كه بخواهد زمين را از آن ستاره رصد كند تفاوت دارد، و حتي براي ناظرهاي مختلف در روي زمين كه نسبت به هم در حركتند متفاوت است با همه اين احوال از نقطه نظر مساله نسبيت اين فاصله ها فرق دارد. فاصله زمانی رسیدن نور خورشيد چنانكه گفته شد هشت دقيقه تا زمين می باشد اما اين زمان غير از زماني است كه بين غروب آفتاب و مغرب و يا طلوع واقعي و طلوع ظاهري آن طول مي كشد. و اين تفاوت ناشي از نسبيت خاص زماني مي باشد. و همين مطلب در مورد ماه و ستارگان هم صادق است. همه مطالب بالا برای بیشتر درک کردن این مطلب است که زمان هم می تواند مانند مکان برای ناظرهای متفاوت متفاوت به نظر بیاید. اينشتين مي گويد: مكان و زمان دو ظرف مستقل براي موجودات مادي نيستند بلكه دو صفت از صفات آنها هستند ، و اين دو صفت نسبي است . در حاليكه در مكانيك نيوتني زمان و مكان مستقل از جهان در نظر گرفته مي شد. در نسبيت خاص زمان و مكان جنبه‌هایي از رابطه بين اشيا و ناظر هستند. چون از نظر نسبيت قوانين فيزيك براي تمام ناظرها يك شكل دارند.
منبع: فیزیک نوین ،نظریه نسبیت اینشتین نوشته ماکس بورن
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 |
|
Sub quantum space and interactions from photon to fermions and bosons |
آرشیو موضوعی
|
|
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؟