Channel: Quantum Physics
تعبیر کپنهاگی
معادلات کوانتوم پاسخ های به مراتب دقيق و درستی به پدیده ها می دادند، اما بر سر اینکه این پاسخ ها دقیقا به چه معنا هستند رقابت سختی در جریان بود، شرودینگر سعی در بیان موجی کوانتوم داشت و هایزنبرگ از بیان ماتریسی دفاع می کرد، در این میان نیلز بور فیزیکدان دانمارکی، با درهم آمیختن معادله ی موج شرودینگر و اصل عدم قطعیت هایزنبرگ، تفسیر جدیدی از کوانتوم ارائه داد که به تفسیر کپنهاگی معروف شد و در حال حاضر مقبول ترین تفسیر مکانیک کوانتومی در بین فیزیکدانان است!
اصل مکملیت: در ادبیات کهن ما، داستانی هست که ممکن است آن را شنیده باشید، داستان فیلی که در اتاقی تاریک قرار داشت و عده ای با دست کشیدن به بدن فيل قصد توصیف آن را داشتند، یکی پاهای فیل را لمس کرده و فیل را ستون می پنداشت، دیگری دست بر گوش های فیل کشیده و آن را بادبزن فرض می کرد و...
هرکس مطابق تجربه ی خود بخشی از فیل را توصیف می کرد که بخشی از واقعیت بود اما نه تمام آنا نیلز بور فیزیکدان برجسته ی دانمارکی در کوران رقابت ها بر سر توصیف کوانتوم به یک رهیافت فلسفی دست زد که بی شباهت به این داستان نیست، او عنوان کرد که در کوانتوم رفتار ریز ذرات شامل دیدگاه های گوناگونی ست که گرچه ممکن است جمع آنها متناقض باشد اما هریک بخشی از واقعیت هستند و برای توصیف کامل پدیده ما نیازمند استفاده از تمامی آنها هستیم، در عین حال که نمی توان تمامی این دیدگاه ها را در غالب یک پدیده جمع کرد!
آزمایش دو شکاف را به خاطر بیاورید، نور هم ذره است و هم موج، ما با آزمایش خصوصیت ذره ای نور، بلافاصله خصوصیت موجی نور را از دسترس مشاهده خارج خواهیم کرد و بالعکس.
اما هر دوتای این توصیفات برای توصیف کامل پدیده نیاز است، این ایده تحت عنوان "اصل مكمليت" ارائه شد.
رمبش تابع موج بور ضمن پذیرش اصل عدم قطعیت دریافت که این اصل کاستی هایی نیز دارد، او بیان می داشت که هرگز نمی توان ناظر را از پدیده ی مورد مشاهده جدا کرد، در واقع این مشاهده ی ناظر بود که بین رفتارهای احتمالی موج- ذره فیزیک کوانتومی، رفتار نهایی سیستم را انتخاب می کرد، این سخنان به شدت اصل بی طرفی علم را مورد تردید قرار داده و مخالفت های بسیاری برانگیخت.
گفتیم که ما ذرات بنیادی و امواج را در یکی از حالت های ممکن می بینیم، اما چه چیزی تصمیم می گیرد که کدام یک از حالت ها نمایان شود؟ چرا اگر بخواهيم فوتون را که از یک شکاف می گذرد گیر بیاندازیم رفتار ذره گونه از خود بروز می دهد اما وقتی از دو شکاف می گذرد مانند امواج الگوی تداخلی ایجاد می کند؟
طبق نظر بور و حامیان تفسیر وی که به تفسیر کپنهاگی معروف شد، نور همزمان در هر دو حالت وجود دارد، هم موج و هم ذره، فقط هنگامی که مورد مشاهده و اندازه گیری قرار می گیرد به یکی از دو حالت نمود پیدا می کند، بنابراین این ما هستیم که تصمیم می گیریم که چگونه تبدیل شود.
به این اتفاق رمیش تابع موج می گویند. در واقع تمام احتمالات برای نتایج در معادله ی موج شرودینگر در نظر گرفته شده و به محض مشاهده سیستم، تمام احتمالات دیگر از بین رفته و پدیده بصورت یکی از نمود های خود که همان نتیجه است، ظاهر می شود.
این تفسيرها و نتایج آنچنان انیشتین را آشفته ساخت که جمله ی معروف " من در هرحال مطمئنم که خداوند تاس نمی اندازد" را به زبان آورد.
🆔️ @physics3p
معادلات کوانتوم پاسخ های به مراتب دقيق و درستی به پدیده ها می دادند، اما بر سر اینکه این پاسخ ها دقیقا به چه معنا هستند رقابت سختی در جریان بود، شرودینگر سعی در بیان موجی کوانتوم داشت و هایزنبرگ از بیان ماتریسی دفاع می کرد، در این میان نیلز بور فیزیکدان دانمارکی، با درهم آمیختن معادله ی موج شرودینگر و اصل عدم قطعیت هایزنبرگ، تفسیر جدیدی از کوانتوم ارائه داد که به تفسیر کپنهاگی معروف شد و در حال حاضر مقبول ترین تفسیر مکانیک کوانتومی در بین فیزیکدانان است!
اصل مکملیت: در ادبیات کهن ما، داستانی هست که ممکن است آن را شنیده باشید، داستان فیلی که در اتاقی تاریک قرار داشت و عده ای با دست کشیدن به بدن فيل قصد توصیف آن را داشتند، یکی پاهای فیل را لمس کرده و فیل را ستون می پنداشت، دیگری دست بر گوش های فیل کشیده و آن را بادبزن فرض می کرد و...
هرکس مطابق تجربه ی خود بخشی از فیل را توصیف می کرد که بخشی از واقعیت بود اما نه تمام آنا نیلز بور فیزیکدان برجسته ی دانمارکی در کوران رقابت ها بر سر توصیف کوانتوم به یک رهیافت فلسفی دست زد که بی شباهت به این داستان نیست، او عنوان کرد که در کوانتوم رفتار ریز ذرات شامل دیدگاه های گوناگونی ست که گرچه ممکن است جمع آنها متناقض باشد اما هریک بخشی از واقعیت هستند و برای توصیف کامل پدیده ما نیازمند استفاده از تمامی آنها هستیم، در عین حال که نمی توان تمامی این دیدگاه ها را در غالب یک پدیده جمع کرد!
آزمایش دو شکاف را به خاطر بیاورید، نور هم ذره است و هم موج، ما با آزمایش خصوصیت ذره ای نور، بلافاصله خصوصیت موجی نور را از دسترس مشاهده خارج خواهیم کرد و بالعکس.
اما هر دوتای این توصیفات برای توصیف کامل پدیده نیاز است، این ایده تحت عنوان "اصل مكمليت" ارائه شد.
رمبش تابع موج بور ضمن پذیرش اصل عدم قطعیت دریافت که این اصل کاستی هایی نیز دارد، او بیان می داشت که هرگز نمی توان ناظر را از پدیده ی مورد مشاهده جدا کرد، در واقع این مشاهده ی ناظر بود که بین رفتارهای احتمالی موج- ذره فیزیک کوانتومی، رفتار نهایی سیستم را انتخاب می کرد، این سخنان به شدت اصل بی طرفی علم را مورد تردید قرار داده و مخالفت های بسیاری برانگیخت.
گفتیم که ما ذرات بنیادی و امواج را در یکی از حالت های ممکن می بینیم، اما چه چیزی تصمیم می گیرد که کدام یک از حالت ها نمایان شود؟ چرا اگر بخواهيم فوتون را که از یک شکاف می گذرد گیر بیاندازیم رفتار ذره گونه از خود بروز می دهد اما وقتی از دو شکاف می گذرد مانند امواج الگوی تداخلی ایجاد می کند؟
طبق نظر بور و حامیان تفسیر وی که به تفسیر کپنهاگی معروف شد، نور همزمان در هر دو حالت وجود دارد، هم موج و هم ذره، فقط هنگامی که مورد مشاهده و اندازه گیری قرار می گیرد به یکی از دو حالت نمود پیدا می کند، بنابراین این ما هستیم که تصمیم می گیریم که چگونه تبدیل شود.
به این اتفاق رمیش تابع موج می گویند. در واقع تمام احتمالات برای نتایج در معادله ی موج شرودینگر در نظر گرفته شده و به محض مشاهده سیستم، تمام احتمالات دیگر از بین رفته و پدیده بصورت یکی از نمود های خود که همان نتیجه است، ظاهر می شود.
این تفسيرها و نتایج آنچنان انیشتین را آشفته ساخت که جمله ی معروف " من در هرحال مطمئنم که خداوند تاس نمی اندازد" را به زبان آورد.
🆔️ @physics3p
👍24🔥4👎1
🌍 عمر زمین چقدر است؟
قسمت های هسته توده های قاره ای مسن ترین بخش های پوسته هستند. ما می توانیم عمر این صخره ها را از روی تلاشی رادیواکتیو حدس بزنیم و از آن، به عمر زمین پی ببریم. به خاظر ناپایداری طبیعی هسته های عناصر رادیواکتیو، فن تاریخ گذاردن رادیواکتیو موثر واقع می شود. وقتی این هسته ها تلاشی می کنند، به هسته های ساده تر تجزیه می شوند.
▫️ایزوتوپ های اولیه مادر نامیده می شوند و فراورده های حاصل اتم های دختر هستند. توسط گروه بزرگی از اتم های رادیواکتیو می توانید آهنگ عمده ای از تجزیه را تعیین کنید. نصف یک قطعه اورانیوم 238 (منظور عدد جرمی می باشد) در مدت 4.5 میلیارد سال به سرب 206 تلاشی می کند نیمه ی باقی مانده نیز در 4.5 میلیارد سال بعد و غیره.
شما در هر زمانی می توانید مقدار اورانیوم باقی مانده را محاسبه کنید، گرچه زمان تلاشی برای هر اتم اورانیوم نمی تواند تعیین شده باشد، برعکس با دادن یک نمونه سنگ شامل اورانیوم 238 و سرب 206 و داشتن نیمه عمر اورانیوم می توانید عمر نمونه را بدست آورید. این فن کارایی دارد زیرا حاصل آن عناصر نایاب در طبیعت می باشند.
▪️علاوه بر اورانیوم عناصری که می توانند به عنوان ساعت های رادیواکتیو عمل کنند عبارتند از: روبیدیم 87 که به استرانسیم 87 با یک نیمه عمر 47 میلیارد سال تلاشی می شود، و پتاسیم 40 که به گاز بی اثر آرگون 40 با یک نیمه عمر 1.3 میلیارد سال تبدیل می گردد. تاریخ حاصل عبارت است از زمان سپری شده از موقعی که سنگ ها جامد گردیده و اتم های مادر و اتم های دختر محبوس بوده اند. آهنگ نرمی و سختی صخره ها بعد از منشا آنها می توانند به ساعت های تاریخ گذاریشان برگردد.
فرض کنید n که عدد بزرگی است معرف تعداد اتم های رادیواکتیو باشد، تعداد متوسط تلاشی ها در فاصله زمانی dt برابر dn خواهد بود که این با شماره ی باقی مانده در زمان t متناسب است، بنابراین:
-dn = λndt => dn/n = -λdt
که λ ثابت تلاشی است. از این معادله انتگرال می گیریم: ln(n) = -λt + const در t=0 و n=n0، بنابراین:
ln(n) = -λt + ln (n0) => ln(n) - ln(n0) = -λt => ln (n/n0) = -λt
و سرانجام
n/n0 = exp(-λt)
نیمه عمر (τ) هنگامی رخ می دهد که n/n0 = 1/2 باشد، بنابراین:
τ = ln(2)/λ = 0.693/λ
سپس
n/n0 = exp(-0.693t/τ)
🔺منبع: کتاب نجوم و اختر فیزیک مقدماتی "زیلیک - گرگوری"
🆔@physics3p
قسمت های هسته توده های قاره ای مسن ترین بخش های پوسته هستند. ما می توانیم عمر این صخره ها را از روی تلاشی رادیواکتیو حدس بزنیم و از آن، به عمر زمین پی ببریم. به خاظر ناپایداری طبیعی هسته های عناصر رادیواکتیو، فن تاریخ گذاردن رادیواکتیو موثر واقع می شود. وقتی این هسته ها تلاشی می کنند، به هسته های ساده تر تجزیه می شوند.
▫️ایزوتوپ های اولیه مادر نامیده می شوند و فراورده های حاصل اتم های دختر هستند. توسط گروه بزرگی از اتم های رادیواکتیو می توانید آهنگ عمده ای از تجزیه را تعیین کنید. نصف یک قطعه اورانیوم 238 (منظور عدد جرمی می باشد) در مدت 4.5 میلیارد سال به سرب 206 تلاشی می کند نیمه ی باقی مانده نیز در 4.5 میلیارد سال بعد و غیره.
شما در هر زمانی می توانید مقدار اورانیوم باقی مانده را محاسبه کنید، گرچه زمان تلاشی برای هر اتم اورانیوم نمی تواند تعیین شده باشد، برعکس با دادن یک نمونه سنگ شامل اورانیوم 238 و سرب 206 و داشتن نیمه عمر اورانیوم می توانید عمر نمونه را بدست آورید. این فن کارایی دارد زیرا حاصل آن عناصر نایاب در طبیعت می باشند.
▪️علاوه بر اورانیوم عناصری که می توانند به عنوان ساعت های رادیواکتیو عمل کنند عبارتند از: روبیدیم 87 که به استرانسیم 87 با یک نیمه عمر 47 میلیارد سال تلاشی می شود، و پتاسیم 40 که به گاز بی اثر آرگون 40 با یک نیمه عمر 1.3 میلیارد سال تبدیل می گردد. تاریخ حاصل عبارت است از زمان سپری شده از موقعی که سنگ ها جامد گردیده و اتم های مادر و اتم های دختر محبوس بوده اند. آهنگ نرمی و سختی صخره ها بعد از منشا آنها می توانند به ساعت های تاریخ گذاریشان برگردد.
فرض کنید n که عدد بزرگی است معرف تعداد اتم های رادیواکتیو باشد، تعداد متوسط تلاشی ها در فاصله زمانی dt برابر dn خواهد بود که این با شماره ی باقی مانده در زمان t متناسب است، بنابراین:
-dn = λndt => dn/n = -λdt
که λ ثابت تلاشی است. از این معادله انتگرال می گیریم: ln(n) = -λt + const در t=0 و n=n0، بنابراین:
ln(n) = -λt + ln (n0) => ln(n) - ln(n0) = -λt => ln (n/n0) = -λt
و سرانجام
n/n0 = exp(-λt)
نیمه عمر (τ) هنگامی رخ می دهد که n/n0 = 1/2 باشد، بنابراین:
τ = ln(2)/λ = 0.693/λ
سپس
n/n0 = exp(-0.693t/τ)
🔺منبع: کتاب نجوم و اختر فیزیک مقدماتی "زیلیک - گرگوری"
🆔@physics3p
👍15🔥6
تقارن و ابر تقارن
در فیزیک هنگامی که گفته می شود یک سیستم تقارن دارد که ویژگی های آن، در نتیجه ی برخی از تبدیلات مثل چرخش در فضا و یا تصویر آینه ای خود، بدون تغییر بماند.
برای مثال اگر یک دونات را بچرخانیم به همان شکل اول دیده خواهد شد. اما ابر تقارن نوع دقیق تری از تقارن است که نمی توان آن را با تبدیل معمولی فضا، معادل دانست. یکی از تعابیر مهم ابر تقارن این است که ذرات نیرو و ماده و در نتیجه خود نیرو و ماده،در حقیقت تنها دو شکل مختلف از یک چیز هستند.
این به آن معناست که هر ذره ای از ماده برای مثال کوارک دارای یک همزاد به صورت ذره ای از نیرو می باشد. همین طور هر ذره ی نیرو مثل فوتون، دارای همزادی به صورت ذره ی مادی است. مفهوم ابر تقارن توانست مشکل مقادیر نامتناهی را در مدل استاندارد حل کند.
بنابراین در تئوری ریسمانها تبدیلاتی وجود دارد که طبق آن جای فرمیونها و بوزونها عوض می شود، اما با این تبدیلات نباید معادلات فیزیکی تغییر کنند، مسئله ی ابر تقارن در تئوری ریسمانهاء نقشی بسیار عمده بازی می کند. به این ترتیب که ادعا می شود برای هر ذره ی اتمی، یک ذره ی مشابه به نام ذره ی اس وجود دارد.(S ذره)
مسئله ی تقارن یا ابر تقارن می گوید برای هر ذره ای، ذره ی دیگری وجود دارد که همه چیز آن مانند ذره ی اولی است، به جز اینکه اسپین یا گردش داخلی آن ذره متفاوت است.
این چرخش درونی به نوبه ی خود به دو صورت می باشد، بسته به این که عدد اسپین صحیح باشد یا کسری، یا بوزون است یا فرمیون. برای مثال فوتون و ذره ی هیگز بوزون می باشند، اما الكترون یا کوارک فرمیون هستند.
به عبارتی مهم تر ابر تقارن ارتعاشات کوانتومی را رام می کند. بی نهایت ها حذف می گردند.) ابر تقارن در نظریه ی ریسمانها به خوبی جای می گیرد و تمام نتایجی که در انرژی های بالاتر از تئوری ریسمانها گرفته می شود، نشان می دهد که این ابر تقارن بایستی وجود داشته باشد.
اما زمانی که انرژی پایین است، این ابر تقارن شکسته می شود، و هنگامی که ابر تقارن می شکند آن وقت ذراتی که جفت بودند می توانند پس از جدا شدن (شکسته شدن ابر تقارن) دارای جرم های مختلفی شوند. امید است در آزمایش سرن بتوان برای ذرات، جفت ابر تقارنی آنها را پیدا کرد.
🆔️ @physics3p
در فیزیک هنگامی که گفته می شود یک سیستم تقارن دارد که ویژگی های آن، در نتیجه ی برخی از تبدیلات مثل چرخش در فضا و یا تصویر آینه ای خود، بدون تغییر بماند.
برای مثال اگر یک دونات را بچرخانیم به همان شکل اول دیده خواهد شد. اما ابر تقارن نوع دقیق تری از تقارن است که نمی توان آن را با تبدیل معمولی فضا، معادل دانست. یکی از تعابیر مهم ابر تقارن این است که ذرات نیرو و ماده و در نتیجه خود نیرو و ماده،در حقیقت تنها دو شکل مختلف از یک چیز هستند.
این به آن معناست که هر ذره ای از ماده برای مثال کوارک دارای یک همزاد به صورت ذره ای از نیرو می باشد. همین طور هر ذره ی نیرو مثل فوتون، دارای همزادی به صورت ذره ی مادی است. مفهوم ابر تقارن توانست مشکل مقادیر نامتناهی را در مدل استاندارد حل کند.
بنابراین در تئوری ریسمانها تبدیلاتی وجود دارد که طبق آن جای فرمیونها و بوزونها عوض می شود، اما با این تبدیلات نباید معادلات فیزیکی تغییر کنند، مسئله ی ابر تقارن در تئوری ریسمانهاء نقشی بسیار عمده بازی می کند. به این ترتیب که ادعا می شود برای هر ذره ی اتمی، یک ذره ی مشابه به نام ذره ی اس وجود دارد.(S ذره)
مسئله ی تقارن یا ابر تقارن می گوید برای هر ذره ای، ذره ی دیگری وجود دارد که همه چیز آن مانند ذره ی اولی است، به جز اینکه اسپین یا گردش داخلی آن ذره متفاوت است.
این چرخش درونی به نوبه ی خود به دو صورت می باشد، بسته به این که عدد اسپین صحیح باشد یا کسری، یا بوزون است یا فرمیون. برای مثال فوتون و ذره ی هیگز بوزون می باشند، اما الكترون یا کوارک فرمیون هستند.
به عبارتی مهم تر ابر تقارن ارتعاشات کوانتومی را رام می کند. بی نهایت ها حذف می گردند.) ابر تقارن در نظریه ی ریسمانها به خوبی جای می گیرد و تمام نتایجی که در انرژی های بالاتر از تئوری ریسمانها گرفته می شود، نشان می دهد که این ابر تقارن بایستی وجود داشته باشد.
اما زمانی که انرژی پایین است، این ابر تقارن شکسته می شود، و هنگامی که ابر تقارن می شکند آن وقت ذراتی که جفت بودند می توانند پس از جدا شدن (شکسته شدن ابر تقارن) دارای جرم های مختلفی شوند. امید است در آزمایش سرن بتوان برای ذرات، جفت ابر تقارنی آنها را پیدا کرد.
🆔️ @physics3p
👍14
Forwarded from عکس نگار
🟠 تابش جسم سیاه (قسمت اول)
هر کس که در یک شب صاف زمستانی به صورت فلکی جبار (شکارچی) نگاه کرده باشد، متوجه رنگ های شاخص ابط الجوزای سرخ فام (در شانه ی شمار شرقی جبار) و رجل الجبار آبی-سفید (در پای جنوب غربی) این صورت فلکی شده است. این رنگ ها حاکی از تفاوت دمای سطح این دو ستاره است. دمای سطحی ابط الجوزا حدود 3600k است و بسیار سرد تر از دمای سطح رجل الجبار است که 13000k می رسد.
ارتباط میان رنگ نور گسیل شده از یک جسم داغ با دمای آن نخستین بار در سال 1792 مورد توجه مخترع انگلیسی، توماس وج وود (Thomas Wedgewood) قرار گرفت. تمامی کوره هایی که وج وود آزمایش های خود را بر آن ها متمرکز کرده بود، با هر شکل و ساختاری، در یک دمای خاص به رنگ سرخ می درخشیدند. بررسی های بعدی فیزیک دانان نشان داد که هر جسمی با دمای بالای صفر مطلق در تمامی طول موج ها، با شدت های مختلفی نور گسیل می کند. وی فهمید که یک گسیل کننده ی ایده آل جسمی است که تمامی انرژی نورانی فرود آمده بر خود را جذب کرده و این انرژی را با طیف مشخصه ی نشان داده شده در شکل بازتاب نماید. از آنجا که یک گسیل کننده ی ایده آۀ، هیچ نوری را منعکس نمی کند، به آن جسم سیاه می گویند و تابشی را که از آن گسیل می شود، تابش جسم سیاه می نامند. امروزه می دانیم که با دقت بسیار خوبی می توان ستارگان را جسم سیاه در نظر گرفت.
▫️طیف جسم سیاه در طول موج λmax به بیشینه ی خود می رسد و با افزایش دما این طول موج کوتاه تر می شود. رابطه بین λmax و T به قانون جابجایی وین مشهور است:
T.λmax= 0.002897755 mk
🔺معادله ی استفان-بولتزمن
شکل تابش جسم سیاه همچنین نشان می دهد که با افزایش دمای جسم سیاه، در هر ثانیه انرژی بیشتری (در تمامی طول موج ها) گسیل می شود. آزمایش هایی که فیزیک دان اتریشی، ژوزف استفان (1893-1835) در سال 1879 انجام داد ثابت کرد که درخشندگی کل L برای جسم سیاهی با مساحت سطح A و دمای T (بر حسب کلوین) به صورت ذیل به دست می آید:
L = AσT^4
پنج سال بعد، فیزیک دان اتریشی دیگری به نام لودویگ بولتزمن (1906-1844) با استفاده از قوانین ترمودینامیک و فرمول ماکسول برای فشار تابشی، این معادله را که امروزه به معادله ی استفان-بولتزمن معروف است، استخراج نمود. مقدار عددی ثابت استفان-بولتزمن σ، چنین است:
σ= 5.6704 x 10^-8 Wm^-2k^-4
برای یک ستاره کروی به شعاع R و مساحت سطح A= 4πR^2، معادله ی استفان-بولتزمن به صورت زیر در می آید:
L= 4πR^2σTe^4
از آنجا که ستارگان دقیقا مشابه جسم سیاه رفتار نمی کنند، ما از این معادله برای تعریف دمای موثر سطح ستاره (Te)، استفاده می کنیم. ترکیب این معادله با قانون عکس مجذوری (رابطه عکس مجذور فاصله با تابش) ثابت می کند که در فاصله ی سطح ستاره (r=R)، شار سطحی (بر حسب وات بر متر مربع) به این صورت خواهد بود:
Fسطح= σTe^4
🔺منبع: کتاب مقدمه ای بر اخترفیزیک نوین "بردلی کارول - دیل اوستلی"
🆔@physics3p
هر کس که در یک شب صاف زمستانی به صورت فلکی جبار (شکارچی) نگاه کرده باشد، متوجه رنگ های شاخص ابط الجوزای سرخ فام (در شانه ی شمار شرقی جبار) و رجل الجبار آبی-سفید (در پای جنوب غربی) این صورت فلکی شده است. این رنگ ها حاکی از تفاوت دمای سطح این دو ستاره است. دمای سطحی ابط الجوزا حدود 3600k است و بسیار سرد تر از دمای سطح رجل الجبار است که 13000k می رسد.
ارتباط میان رنگ نور گسیل شده از یک جسم داغ با دمای آن نخستین بار در سال 1792 مورد توجه مخترع انگلیسی، توماس وج وود (Thomas Wedgewood) قرار گرفت. تمامی کوره هایی که وج وود آزمایش های خود را بر آن ها متمرکز کرده بود، با هر شکل و ساختاری، در یک دمای خاص به رنگ سرخ می درخشیدند. بررسی های بعدی فیزیک دانان نشان داد که هر جسمی با دمای بالای صفر مطلق در تمامی طول موج ها، با شدت های مختلفی نور گسیل می کند. وی فهمید که یک گسیل کننده ی ایده آل جسمی است که تمامی انرژی نورانی فرود آمده بر خود را جذب کرده و این انرژی را با طیف مشخصه ی نشان داده شده در شکل بازتاب نماید. از آنجا که یک گسیل کننده ی ایده آۀ، هیچ نوری را منعکس نمی کند، به آن جسم سیاه می گویند و تابشی را که از آن گسیل می شود، تابش جسم سیاه می نامند. امروزه می دانیم که با دقت بسیار خوبی می توان ستارگان را جسم سیاه در نظر گرفت.
▫️طیف جسم سیاه در طول موج λmax به بیشینه ی خود می رسد و با افزایش دما این طول موج کوتاه تر می شود. رابطه بین λmax و T به قانون جابجایی وین مشهور است:
T.λmax= 0.002897755 mk
🔺معادله ی استفان-بولتزمن
شکل تابش جسم سیاه همچنین نشان می دهد که با افزایش دمای جسم سیاه، در هر ثانیه انرژی بیشتری (در تمامی طول موج ها) گسیل می شود. آزمایش هایی که فیزیک دان اتریشی، ژوزف استفان (1893-1835) در سال 1879 انجام داد ثابت کرد که درخشندگی کل L برای جسم سیاهی با مساحت سطح A و دمای T (بر حسب کلوین) به صورت ذیل به دست می آید:
L = AσT^4
پنج سال بعد، فیزیک دان اتریشی دیگری به نام لودویگ بولتزمن (1906-1844) با استفاده از قوانین ترمودینامیک و فرمول ماکسول برای فشار تابشی، این معادله را که امروزه به معادله ی استفان-بولتزمن معروف است، استخراج نمود. مقدار عددی ثابت استفان-بولتزمن σ، چنین است:
σ= 5.6704 x 10^-8 Wm^-2k^-4
برای یک ستاره کروی به شعاع R و مساحت سطح A= 4πR^2، معادله ی استفان-بولتزمن به صورت زیر در می آید:
L= 4πR^2σTe^4
از آنجا که ستارگان دقیقا مشابه جسم سیاه رفتار نمی کنند، ما از این معادله برای تعریف دمای موثر سطح ستاره (Te)، استفاده می کنیم. ترکیب این معادله با قانون عکس مجذوری (رابطه عکس مجذور فاصله با تابش) ثابت می کند که در فاصله ی سطح ستاره (r=R)، شار سطحی (بر حسب وات بر متر مربع) به این صورت خواهد بود:
Fسطح= σTe^4
🔺منبع: کتاب مقدمه ای بر اخترفیزیک نوین "بردلی کارول - دیل اوستلی"
🆔@physics3p
👍14👏3❤1
Forwarded from عکس نگار
🟠 تابش جسم سیاه (قسمت دوم)
یکی از مسائلی که فیزیک دانان قرن نوزدهم با آن دست به گریبان بودند، عدم توانایی آنها در استخراج منحنی تابش جسم سیاه از روی اصول بنیادی فیزیک بود. لرد ریلی (1919-1824) تلاش نمود تا با به کارگیری معادلات نظریه ی الکترومغناطیس کلاسیک ماکسول، همراه با نتایج به دست آمده از فیزیک گرمایی، معادله ی آن منحنی را بدست آورد. راهکار وی، استفاده از گویی با دمای T بود که با تابش جسم سیاه پر می شد. این گوی را می توان بسان اجاق داغی مملو از امواج ایستای تابش الکترومغناطیس در نظر گرفت. اگر L فاصله ی میان دیواره های اجاق باشد، طول موج های مجاز تابش ...λ= 2L,L,2L/3,2L/4,2L/5 خواهند بود و این تا بینهایت به سوی طول موج های کوتاه تر ادامه خواهد یافت (این موضوع مشابه امواجی ایستا بر ریسمانی به طول L است که دو سر آن به دو جای ثابت محکم شده باشد. طول موج های مجاز همانند طول موج های امواج ایستای الکترومغناطیس هستند). طبق فیزیک کلاسیک، مقدار انرژی هر یک از این طول موج ها برابر است با kT که k= 1.3806503 x 10^-23 ثابت بولتزمن است (توجه کنید که ثابت استفان-بولتزمن با ثابت بولتزمن یکی نیست)(که در قانون گاز ایده آل نیز به شکل PV = NkT ظاهر می شود). استنتاج ریلی نتیجه ذیل را در پی داشت:
Bλ (T) = 8ckT/λ^4
که در آن c سرعت نور و Bλ (T) شدت تابع نشر جسم سیاه که وابسطه به دما می باشد. این رابطه با دقت خوبی برای طول موج های بلند برقرار است.
با این حال بلافاصله، یک مشکل اساسی در نتیجه ی ریلی مورد توجه قرار خواهد گرفت؛ معادله ی وی برای Bλ (T) وقتی که0→λ میل می کند، به بی نهایت نزدیک می شود. منشا این مشکل آ« است که با توجه به فیزیک کلاسیک، وجود تعداد قابل توجهی طول موج بسیار کوتاه انرژی نامحدودی را برای تابش جسم سیاه و در داخل اجاق پیش بینی می کند. این نتیجه گیری نظری به قدری مضحک است که به آن لقب "فاجعه فرابنفش" داده اند. امروزه معادله ی بالا را با نام قانون "ریلی-جینز" می شناسند (جیمز جینز (1946-1877) اخترشناس بریتانیایی، خطایی عدد در کار اولیه ی ریلی یافت. نتیجه ی تصحیح شده اکنون به نام هر دوی آن ها ریلی-جینز نامیده می شود).
وی همچنین تلاش می نمود تا رابطه ی ریاضی دقیقی را برای منحنی تابش جسم سیاه ارائه دهد. وی با الهام از قانون استفان-بولتزمن و فیزیک گرمایی کلاسیک، توانست قانونی تجربی ارائه دهد که به توصیف منحنی در طول موج های کوتاه می پرداخت اما از توصیف آن در طول موج های بلندتر عاجز بود:
Bλ (T) = aλ^-5 e^(-b/λT)
در اینجا a و b ثابت هایی هستند که به دلیل تطابق با داده های تجربی انتخاب شده بودند.
🔺منبع: کتاب مقدمه ای بر اخترفیزیک نوین "بردلی کارول - دیل اوستلی"
🆔@physics3p
یکی از مسائلی که فیزیک دانان قرن نوزدهم با آن دست به گریبان بودند، عدم توانایی آنها در استخراج منحنی تابش جسم سیاه از روی اصول بنیادی فیزیک بود. لرد ریلی (1919-1824) تلاش نمود تا با به کارگیری معادلات نظریه ی الکترومغناطیس کلاسیک ماکسول، همراه با نتایج به دست آمده از فیزیک گرمایی، معادله ی آن منحنی را بدست آورد. راهکار وی، استفاده از گویی با دمای T بود که با تابش جسم سیاه پر می شد. این گوی را می توان بسان اجاق داغی مملو از امواج ایستای تابش الکترومغناطیس در نظر گرفت. اگر L فاصله ی میان دیواره های اجاق باشد، طول موج های مجاز تابش ...λ= 2L,L,2L/3,2L/4,2L/5 خواهند بود و این تا بینهایت به سوی طول موج های کوتاه تر ادامه خواهد یافت (این موضوع مشابه امواجی ایستا بر ریسمانی به طول L است که دو سر آن به دو جای ثابت محکم شده باشد. طول موج های مجاز همانند طول موج های امواج ایستای الکترومغناطیس هستند). طبق فیزیک کلاسیک، مقدار انرژی هر یک از این طول موج ها برابر است با kT که k= 1.3806503 x 10^-23 ثابت بولتزمن است (توجه کنید که ثابت استفان-بولتزمن با ثابت بولتزمن یکی نیست)(که در قانون گاز ایده آل نیز به شکل PV = NkT ظاهر می شود). استنتاج ریلی نتیجه ذیل را در پی داشت:
Bλ (T) = 8ckT/λ^4
که در آن c سرعت نور و Bλ (T) شدت تابع نشر جسم سیاه که وابسطه به دما می باشد. این رابطه با دقت خوبی برای طول موج های بلند برقرار است.
با این حال بلافاصله، یک مشکل اساسی در نتیجه ی ریلی مورد توجه قرار خواهد گرفت؛ معادله ی وی برای Bλ (T) وقتی که0→λ میل می کند، به بی نهایت نزدیک می شود. منشا این مشکل آ« است که با توجه به فیزیک کلاسیک، وجود تعداد قابل توجهی طول موج بسیار کوتاه انرژی نامحدودی را برای تابش جسم سیاه و در داخل اجاق پیش بینی می کند. این نتیجه گیری نظری به قدری مضحک است که به آن لقب "فاجعه فرابنفش" داده اند. امروزه معادله ی بالا را با نام قانون "ریلی-جینز" می شناسند (جیمز جینز (1946-1877) اخترشناس بریتانیایی، خطایی عدد در کار اولیه ی ریلی یافت. نتیجه ی تصحیح شده اکنون به نام هر دوی آن ها ریلی-جینز نامیده می شود).
وی همچنین تلاش می نمود تا رابطه ی ریاضی دقیقی را برای منحنی تابش جسم سیاه ارائه دهد. وی با الهام از قانون استفان-بولتزمن و فیزیک گرمایی کلاسیک، توانست قانونی تجربی ارائه دهد که به توصیف منحنی در طول موج های کوتاه می پرداخت اما از توصیف آن در طول موج های بلندتر عاجز بود:
Bλ (T) = aλ^-5 e^(-b/λT)
در اینجا a و b ثابت هایی هستند که به دلیل تطابق با داده های تجربی انتخاب شده بودند.
🔺منبع: کتاب مقدمه ای بر اخترفیزیک نوین "بردلی کارول - دیل اوستلی"
🆔@physics3p
👍10
Forwarded from عکس نگار
🟠 تابش جسم سیاه (قسمت سوم) (قسمت پایانی)
سرانجام در اواخر سال 1900 یک فیزیک دان آلمانی به نام ماکس پلانک (1947-1857) دریافت که می توان قانون وین را طوری اصلاح نمود تا طیف های جسم سیاه با دقت زیادی با آن چه در نمودار تابش جسم سیاه می بینید، مطابقت داشته باشد و در عین حال قانون ریلی-جینز هم در مورد طول موج های بلند درست عمل کند و به فاجعه ی فرابنفش منجر نشود:
Bλ (T) = (a/λ^5)/(e^(b/λT)-1)
پلانک برای تعیین ثوابت a و b، ضمن جلوگیری از فاجعه ی فرابنفش، از یک حقه ی ریاضی زیرکانه استفاده کرد. وی چنین فرض نمود که یک موج ایستای الکترومغناطیس با طول موج λ و فرکانس v=c/λ نمی تواند هر مقدار از انرژی قرار دادی را بدست آورد. بلکه، تنها می تواند مقادیر انرژی مجاز و خاصی را داشته باشد که مضارب صحیحی از انرژی موج کمینه هستند (در واقع پلانک، انرژی های ممکن برای تابش الکترومغناطیس فرضی را که از دیواره های اجاق گسیل می شدند محدود کرد). این انرژی کمینه، یعنی یک کوانتوم انرژی با رابطه hv یا hc/λ به دست می آید و h هم در اینجا یک ثابت است (ثابت پلانک). بنابراین انرژی یک موج الکترومغناطیس nhv یا nhc/λ است که n عددی صحیح و عدد کوانتومی موج را نشان می دهد. با در نظر گرفتن این بسته های کوانتیده شده انرژی، (موجی کوانتیده همراه با انرژی کمینه ای که با فرکانس موج متناسب است) حتی کل اجاق هم نمی تواند، انرژی کافی برای تامین حتی یک کوانتوم انرژی برای امواجی با طول موج کوتاه و فرکانس بالا را تامین کند. در نتیجه جلوی فاجعه ی فرابنفش گرفته می شود.
پلانک امیدوار بود که در پایان محاسباتش، ثابت h برابر صفر شود؛ مطمئنا در نتیجه ی پایانی وی برای Bλ (T)، نمی بایست ثابتی مصنوعی وجود داشته باشد. تدبیر پلانک موثر واقع شد! فرمول وی که اکنون تابع پلانک نامیده می شود به طور حیرت آوری با آزمایش ها مطابقت می کند، (اما در صورتی که ثابت h در معادله باقی بماند).
Bλ (T) = (2hc^2/λ^5)/(e^(hc/λkT)-1)
▫️مقدار ثابت پلانک h= 6.62606876 x 10^34 Js است.
🔺منبع: کتاب مقدمه ای بر اخترفیزیک نوین "بردلی کارول - دیل اوستلی"
🆔@physics3p
سرانجام در اواخر سال 1900 یک فیزیک دان آلمانی به نام ماکس پلانک (1947-1857) دریافت که می توان قانون وین را طوری اصلاح نمود تا طیف های جسم سیاه با دقت زیادی با آن چه در نمودار تابش جسم سیاه می بینید، مطابقت داشته باشد و در عین حال قانون ریلی-جینز هم در مورد طول موج های بلند درست عمل کند و به فاجعه ی فرابنفش منجر نشود:
Bλ (T) = (a/λ^5)/(e^(b/λT)-1)
پلانک برای تعیین ثوابت a و b، ضمن جلوگیری از فاجعه ی فرابنفش، از یک حقه ی ریاضی زیرکانه استفاده کرد. وی چنین فرض نمود که یک موج ایستای الکترومغناطیس با طول موج λ و فرکانس v=c/λ نمی تواند هر مقدار از انرژی قرار دادی را بدست آورد. بلکه، تنها می تواند مقادیر انرژی مجاز و خاصی را داشته باشد که مضارب صحیحی از انرژی موج کمینه هستند (در واقع پلانک، انرژی های ممکن برای تابش الکترومغناطیس فرضی را که از دیواره های اجاق گسیل می شدند محدود کرد). این انرژی کمینه، یعنی یک کوانتوم انرژی با رابطه hv یا hc/λ به دست می آید و h هم در اینجا یک ثابت است (ثابت پلانک). بنابراین انرژی یک موج الکترومغناطیس nhv یا nhc/λ است که n عددی صحیح و عدد کوانتومی موج را نشان می دهد. با در نظر گرفتن این بسته های کوانتیده شده انرژی، (موجی کوانتیده همراه با انرژی کمینه ای که با فرکانس موج متناسب است) حتی کل اجاق هم نمی تواند، انرژی کافی برای تامین حتی یک کوانتوم انرژی برای امواجی با طول موج کوتاه و فرکانس بالا را تامین کند. در نتیجه جلوی فاجعه ی فرابنفش گرفته می شود.
پلانک امیدوار بود که در پایان محاسباتش، ثابت h برابر صفر شود؛ مطمئنا در نتیجه ی پایانی وی برای Bλ (T)، نمی بایست ثابتی مصنوعی وجود داشته باشد. تدبیر پلانک موثر واقع شد! فرمول وی که اکنون تابع پلانک نامیده می شود به طور حیرت آوری با آزمایش ها مطابقت می کند، (اما در صورتی که ثابت h در معادله باقی بماند).
Bλ (T) = (2hc^2/λ^5)/(e^(hc/λkT)-1)
▫️مقدار ثابت پلانک h= 6.62606876 x 10^34 Js است.
🔺منبع: کتاب مقدمه ای بر اخترفیزیک نوین "بردلی کارول - دیل اوستلی"
🆔@physics3p
👍7
This media is not supported in your browser
VIEW IN TELEGRAM
#فیزیک_کوانتوم
بهرام مبشرتلسکوپ جیمز وب اطلاعات جدیدی درباره تاریخ جهان و کهکشان به ما خواهد داد.
🆔@physics3p
بهرام مبشرتلسکوپ جیمز وب اطلاعات جدیدی درباره تاریخ جهان و کهکشان به ما خواهد داد.
🆔@physics3p
👍3
Forwarded from اتچ بات
#فیزیک_کوانتوم
نخستین تصویر تمام رنگی ارسالی از تلسکوپ فضایی جیمز وب
جو بایدن رئیس جمهوری ایالات متحده، روز دوشنبه از نخستین تصویر مخابره شده از تلسکوپ فضایی جدید ناسا رونمایی کرد، عمیق‌ترین تصویر کیهان که تاکنون ثبت شده است نخستین تصویر ارسالی تلسکوپ فضایی ۱۰ میلیارد دلاری جیمز وب دورترین نمایی را که تاکنون بشر دیده است، چه از بعد مسافت و چه از بعد زمان نشان می‌دهد، فضایی که به آغاز جهان و مرز کیهان نزدیک‌تر است آقای بایدن که در کاخ سفید شاهد این تصویر بود، گفت این تلسکوپ یکی از دستاوردهای بزرگ مهندسی برای بشریت است.
این تصویر خیره‌کننده مملو از هزاران کهکشان است و کم‌نورترین اجرام تاکنون مشاهده‌شده را با رنگهای مادون قرمز تا آبی، نارنجی و سفید نشان می‌دهد.
تصویر یادشده که نخستین تصویر میدان عمیق وب نام دارد خوشه کهکشانی اس‌ام‌ای‌سی‌اس ۰۷۲۳ را نشان می‌دهد که به عنوان یک عدسی گرانشی عمل میکند و کهکشان‌های بسیار دورتر را بزرگ می‌سازد.تلسکوپ فضایی جیمز وب این عکس مرکب را در ۱۲.۵ ساعت ثبت کرد در حالی که چنین کاری برای تلسکوپ فضایی هابل هفته‌ها زمان میبرد.ناسا میگوید که این عمیق‌ترین و واضح‌ترین تصویر از کیهان اولیه است که تاکنون گرفته شده و به ۱۳ میلیارد سال قبل بازمی‌گردد. بخشی از این تصویر نوری را نشان می‌دهد که از بیگ بنگ انفجار بزرگ فاصله زیادی ندارد.بیشتر در این باره تلسکوپ جیمز وب به مقصد نهایی در مدار خورشید رسیدطبق گزارش‌ها مجموعه بعدی تصاویر ارسالی از تلسکوپ فضایی جیمز وب روز سه‌شنبه منتشر خواهد شد. یک کمیته بین‌المللی تصمیم گرفته است که اولین تصاویر شامل تصویری از سحابی کارینا باشد، ابر عظیمی از غبار و گاز که ۷۶۰۰ سال نوری از زمین فاصله دارد.بزرگترین و قدرتمندترین تلسکوپ فضایی دسامبر گذشته از گویان فرانسه در آمریکای جنوبی به فضا پرتاب شد و در ماه ژانویه به فاصله ۱.۶ میلیون کیلومتری از زمین رسید، جایی که بتواند تصاویر را ثبت کند. این تلسکوپ در مسیری هم‌تراز با چرخش زمین به دور خورشید حرکت میکند ولی هیچ گاه در سایه زمین قرار نخواهد گرفت تا افق رصد آن کور نشودانتظار می‌رود که اکتشافات این تلسکوپ در مورد مراحل اولیه شکل‌گیری فضا از حدود صد میلیون سال بعد از بیگ‌بنگ تاکنون علم فضاشناسی را متحول کند. بر اساس فرضیه بیگ بنگ، شکل‌گیری و تکوین جهانی که با عنوان فضا می‌شناسیم حدود ۱۳.۸ میلیارد سال قبل آغاز شده است تلسکوپ فضایی جیمز وب با ارائه‌ی پنج عکس بسیار قابل توجه از اهداف مختلف در کیهان فعالیت خود را برای رصد کیهان به طور رسمی آغاز کردجزئیات و کیفیت بالای این تصاویرنویدبخش کسب درکی بسیار بهتر و دقیق‌تر از پدیده‌ها و اجرام فضایی و امیدبخش دریافت اطلاعاتی قابل تامل از دوران اولیه کیهان است.
https://www.nasa.gov/webbfirstimages
Image Credits: NASA, ESA, CSA, and STScI
🆔@physics3p
نخستین تصویر تمام رنگی ارسالی از تلسکوپ فضایی جیمز وب
جو بایدن رئیس جمهوری ایالات متحده، روز دوشنبه از نخستین تصویر مخابره شده از تلسکوپ فضایی جدید ناسا رونمایی کرد، عمیق‌ترین تصویر کیهان که تاکنون ثبت شده است نخستین تصویر ارسالی تلسکوپ فضایی ۱۰ میلیارد دلاری جیمز وب دورترین نمایی را که تاکنون بشر دیده است، چه از بعد مسافت و چه از بعد زمان نشان می‌دهد، فضایی که به آغاز جهان و مرز کیهان نزدیک‌تر است آقای بایدن که در کاخ سفید شاهد این تصویر بود، گفت این تلسکوپ یکی از دستاوردهای بزرگ مهندسی برای بشریت است.
این تصویر خیره‌کننده مملو از هزاران کهکشان است و کم‌نورترین اجرام تاکنون مشاهده‌شده را با رنگهای مادون قرمز تا آبی، نارنجی و سفید نشان می‌دهد.
تصویر یادشده که نخستین تصویر میدان عمیق وب نام دارد خوشه کهکشانی اس‌ام‌ای‌سی‌اس ۰۷۲۳ را نشان می‌دهد که به عنوان یک عدسی گرانشی عمل میکند و کهکشان‌های بسیار دورتر را بزرگ می‌سازد.تلسکوپ فضایی جیمز وب این عکس مرکب را در ۱۲.۵ ساعت ثبت کرد در حالی که چنین کاری برای تلسکوپ فضایی هابل هفته‌ها زمان میبرد.ناسا میگوید که این عمیق‌ترین و واضح‌ترین تصویر از کیهان اولیه است که تاکنون گرفته شده و به ۱۳ میلیارد سال قبل بازمی‌گردد. بخشی از این تصویر نوری را نشان می‌دهد که از بیگ بنگ انفجار بزرگ فاصله زیادی ندارد.بیشتر در این باره تلسکوپ جیمز وب به مقصد نهایی در مدار خورشید رسیدطبق گزارش‌ها مجموعه بعدی تصاویر ارسالی از تلسکوپ فضایی جیمز وب روز سه‌شنبه منتشر خواهد شد. یک کمیته بین‌المللی تصمیم گرفته است که اولین تصاویر شامل تصویری از سحابی کارینا باشد، ابر عظیمی از غبار و گاز که ۷۶۰۰ سال نوری از زمین فاصله دارد.بزرگترین و قدرتمندترین تلسکوپ فضایی دسامبر گذشته از گویان فرانسه در آمریکای جنوبی به فضا پرتاب شد و در ماه ژانویه به فاصله ۱.۶ میلیون کیلومتری از زمین رسید، جایی که بتواند تصاویر را ثبت کند. این تلسکوپ در مسیری هم‌تراز با چرخش زمین به دور خورشید حرکت میکند ولی هیچ گاه در سایه زمین قرار نخواهد گرفت تا افق رصد آن کور نشودانتظار می‌رود که اکتشافات این تلسکوپ در مورد مراحل اولیه شکل‌گیری فضا از حدود صد میلیون سال بعد از بیگ‌بنگ تاکنون علم فضاشناسی را متحول کند. بر اساس فرضیه بیگ بنگ، شکل‌گیری و تکوین جهانی که با عنوان فضا می‌شناسیم حدود ۱۳.۸ میلیارد سال قبل آغاز شده است تلسکوپ فضایی جیمز وب با ارائه‌ی پنج عکس بسیار قابل توجه از اهداف مختلف در کیهان فعالیت خود را برای رصد کیهان به طور رسمی آغاز کردجزئیات و کیفیت بالای این تصاویرنویدبخش کسب درکی بسیار بهتر و دقیق‌تر از پدیده‌ها و اجرام فضایی و امیدبخش دریافت اطلاعاتی قابل تامل از دوران اولیه کیهان است.
https://www.nasa.gov/webbfirstimages
Image Credits: NASA, ESA, CSA, and STScI
🆔@physics3p
Telegram
attach 📎
👍5🔥2
Forwarded from اتچ بات
#فیزیک_کوانتوم
آیا جیمز وب حیات فرازمینی را یافته است؟
تلسکوپ جیمز وب نشانه خ از آب نشانه هایی از مه وشواهدی مبنی بر وجود ابرها را در سیاره فراخورشیدی wasp_96bیافته است.
تلسکوپ فضایی جیمز وب نشانه‌ای از آب، نشانه‌هایی از مه، و شواهدی مبنی بر وجود ابرها که زمانی تصور میشد در آنجا وجود ندارند را روی این سیاره مشاهده کرده است. این دقیق ترین طیف سیاره فراخورشیدی تا به امروز است.
یک طیف زمانی ایجاد می شود که نور به رنگین کمانی از رنگ ها تقسیم شود. هنگامی که وب نور یک ستاره را مشاهده می کند که در جو سیاره اش فیلتر شده است، طیف نگارهای آن نور را به رنگین کمان مادون قرمز تقسیم می کنند. با تجزیه و تحلیل آن نور، دانشمندان می توانند به دنبال نشانه های مشخصه عناصر یا مولکول های خاص در طیف سیاره باشند. به عبارت دیگر، می توانید این طیف را به عنوان یک بارکد برای جو WASP-96 b در نظر بگیرید.
wasp_96b
که در صورت فلکی ققنوس درجنوب آسمان قرار دارد1150 سال نوری از ما فاصله دارد این سیاره بزرگ و داغ با اتمسفر پف کرده است که بسیار نزدیک به ستاره خورشید مانند خود می چرخد. در واقع، دمای آن بیشتر از 1000 درجه فارنهایت 537 درجه سانتیگراد است به طور قابل توجهی گرمتر از هر سیاره در منظومه شمسی ما تصویر پس زمینه بر اساس آن چیزی است که ما از WASP-96 b می دانیم.
وب مستقیماً از سیاره یا جو آن تصویربرداری نکرده است. اگرچه Webb می تواند مستقیماً از سیاره های فراخورشیدی تصویربرداری کندتصاویر فقط یک نقطه نور را نشان می دهند.
🆔@physics3p
آیا جیمز وب حیات فرازمینی را یافته است؟
تلسکوپ جیمز وب نشانه خ از آب نشانه هایی از مه وشواهدی مبنی بر وجود ابرها را در سیاره فراخورشیدی wasp_96bیافته است.
تلسکوپ فضایی جیمز وب نشانه‌ای از آب، نشانه‌هایی از مه، و شواهدی مبنی بر وجود ابرها که زمانی تصور میشد در آنجا وجود ندارند را روی این سیاره مشاهده کرده است. این دقیق ترین طیف سیاره فراخورشیدی تا به امروز است.
یک طیف زمانی ایجاد می شود که نور به رنگین کمانی از رنگ ها تقسیم شود. هنگامی که وب نور یک ستاره را مشاهده می کند که در جو سیاره اش فیلتر شده است، طیف نگارهای آن نور را به رنگین کمان مادون قرمز تقسیم می کنند. با تجزیه و تحلیل آن نور، دانشمندان می توانند به دنبال نشانه های مشخصه عناصر یا مولکول های خاص در طیف سیاره باشند. به عبارت دیگر، می توانید این طیف را به عنوان یک بارکد برای جو WASP-96 b در نظر بگیرید.
wasp_96b
که در صورت فلکی ققنوس درجنوب آسمان قرار دارد1150 سال نوری از ما فاصله دارد این سیاره بزرگ و داغ با اتمسفر پف کرده است که بسیار نزدیک به ستاره خورشید مانند خود می چرخد. در واقع، دمای آن بیشتر از 1000 درجه فارنهایت 537 درجه سانتیگراد است به طور قابل توجهی گرمتر از هر سیاره در منظومه شمسی ما تصویر پس زمینه بر اساس آن چیزی است که ما از WASP-96 b می دانیم.
وب مستقیماً از سیاره یا جو آن تصویربرداری نکرده است. اگرچه Webb می تواند مستقیماً از سیاره های فراخورشیدی تصویربرداری کندتصاویر فقط یک نقطه نور را نشان می دهند.
🆔@physics3p
Telegram
attach 📎
👍10🤯5
Forwarded from عکس نگار
🟢 توزیع ماکسول-بولتزمن
برای درک بهتر مبنای فیزیکی طبقه بندی طیفی ستارگان، باید به دو سوال پایه ای پاسخ داد: احتمال یافتن الکترون ها در چه اوربیتال (مدار) هایی بیشتر است؟ اتم ها در مراحل مختلف یونش با چه اعداد نسبی ای مشخص می شوند؟
پاسخ هر دوی این سوال ها در شاخه ای از فیزیک که به مکانیک آماری معروف است، تحلیل می شود. این شاخه از فیزیک، ویژگی های آماری سیستمی که متشکل از چندین عضو است را بررسی می کند. برای مثال یک گاز می تواند حاوی تعداد زیادی از ذرات با سرعت ها و انرژی های متفاوتی باشد. هر چند که در عمل، مطالعه ی رفتار دقیق هر ذره به صورت مجزا امکان پذیر نیست اما کل گاز به صورت مجموعه ای واحد، ویژگی های تعریف شده و خاصی مثل دما، فشار و چگالی را داراست. برای چنین گازی که در تعادل گرمایی قرار دارد (دمای گاز به سرعت کاهش یا افزایش نمی یابد)، تابع توزیع ماکسول-بولتزمن کسری از ذرات با دامنه ی مشخصی از سرعت را تعیین می کند. تعداد ذراتی از گاز که در واحد حجم سرعتی بین v و v+dv دارند؛ توسط فرمول موجود در تصویر محاسبه می شود.
🔺که در آن n چگالی عددی کل (تعداد کل ذرات بر واحد حجم)، nv= ∂n/∂v و m جرم هر ذره، k ثابت بولتزمن و T دمای گاز بر حسب کلوین است.
تصویر موجود، توزیع سرعت های مولکولی را بر حسب کسری از مولکول هایی که سرعتی بین v و v+dv دارند، نشان می دهد. توزیع این سرعت ها از تابع ماکسول-بولتزمن پیروی می کند. بخش نمایی تابع توزیع، نسبت انرژی جنبشی ذرات گاز یعنی 1/2mv^2، به انرژی گرمایی یا kT را مشخص می نماید. بدیهی است که داشتن انرژی های بسیار بیشتر یا کمتر از انرژی گرمایی کل برای تعداد زیادی از ذرات، بسیار دشوار یا تقریبا محال است. هنگامی که این انرژی ها مساوی باشند تابع توزیع سرعت، به بیشینه ی (قله)خود می رسد. تساوی این انرژی ها در یک سرعت بیشینه موسوم به سرعت محتمل (vmp) که به صورت زیر تعریف می شود، رخ می دهد:
vmp^2 = 2kT/m
برای به دست آوردن سرعت میانگین ذرات، دنباله ی نمایی تابع توزیع؛ مقدار بزرگ تری را برای سرعت نتیجه می دهد که به سرعت ربشه ی میانگین مربعی (vrms) هم موسوم است و چنین بدست می آید:
vrms^2 = 3kT/m
🔺منبع: کتاب مقدمه ای بر اخترفیزیک نوین "بردلی کارول - دیل اوستلی"
🆔@physics3p
برای درک بهتر مبنای فیزیکی طبقه بندی طیفی ستارگان، باید به دو سوال پایه ای پاسخ داد: احتمال یافتن الکترون ها در چه اوربیتال (مدار) هایی بیشتر است؟ اتم ها در مراحل مختلف یونش با چه اعداد نسبی ای مشخص می شوند؟
پاسخ هر دوی این سوال ها در شاخه ای از فیزیک که به مکانیک آماری معروف است، تحلیل می شود. این شاخه از فیزیک، ویژگی های آماری سیستمی که متشکل از چندین عضو است را بررسی می کند. برای مثال یک گاز می تواند حاوی تعداد زیادی از ذرات با سرعت ها و انرژی های متفاوتی باشد. هر چند که در عمل، مطالعه ی رفتار دقیق هر ذره به صورت مجزا امکان پذیر نیست اما کل گاز به صورت مجموعه ای واحد، ویژگی های تعریف شده و خاصی مثل دما، فشار و چگالی را داراست. برای چنین گازی که در تعادل گرمایی قرار دارد (دمای گاز به سرعت کاهش یا افزایش نمی یابد)، تابع توزیع ماکسول-بولتزمن کسری از ذرات با دامنه ی مشخصی از سرعت را تعیین می کند. تعداد ذراتی از گاز که در واحد حجم سرعتی بین v و v+dv دارند؛ توسط فرمول موجود در تصویر محاسبه می شود.
🔺که در آن n چگالی عددی کل (تعداد کل ذرات بر واحد حجم)، nv= ∂n/∂v و m جرم هر ذره، k ثابت بولتزمن و T دمای گاز بر حسب کلوین است.
تصویر موجود، توزیع سرعت های مولکولی را بر حسب کسری از مولکول هایی که سرعتی بین v و v+dv دارند، نشان می دهد. توزیع این سرعت ها از تابع ماکسول-بولتزمن پیروی می کند. بخش نمایی تابع توزیع، نسبت انرژی جنبشی ذرات گاز یعنی 1/2mv^2، به انرژی گرمایی یا kT را مشخص می نماید. بدیهی است که داشتن انرژی های بسیار بیشتر یا کمتر از انرژی گرمایی کل برای تعداد زیادی از ذرات، بسیار دشوار یا تقریبا محال است. هنگامی که این انرژی ها مساوی باشند تابع توزیع سرعت، به بیشینه ی (قله)خود می رسد. تساوی این انرژی ها در یک سرعت بیشینه موسوم به سرعت محتمل (vmp) که به صورت زیر تعریف می شود، رخ می دهد:
vmp^2 = 2kT/m
برای به دست آوردن سرعت میانگین ذرات، دنباله ی نمایی تابع توزیع؛ مقدار بزرگ تری را برای سرعت نتیجه می دهد که به سرعت ربشه ی میانگین مربعی (vrms) هم موسوم است و چنین بدست می آید:
vrms^2 = 3kT/m
🔺منبع: کتاب مقدمه ای بر اخترفیزیک نوین "بردلی کارول - دیل اوستلی"
🆔@physics3p
👍9🔥1👏1
Forwarded from Quantum Physics (« A.M.H »)
۱/۳
⭕️ پس از بیگ بنگ چه اتفاقی افتاد؟!
حدود ۳۶-^۱۰ (۱۰ به توان ۳۶- )ثانیه بعد از بیگ بنگ(انفجار بزرگ) دمای عالم به ۲۷^۱۰ درجه کلوین رسید. در این مرحله جهان هستی شروع به انبساط کرد که به آن تورم کیهانی می گویند. بین لحظه ۳۵-^۱۰ و لحظه ۳۳-^۱۰ ثانیه پس از بیگ بنگ، عالم با سرعت فرا نوری به میزان ۵۰^۱۰ انبساط پیدا کرد. در ثانیه ۳۳-^۱۰، دما به ۲۵^۱۰ درجه کلوین می رسد، در این موقع کوارک ها و پاد کوارک ها به وجود می آیند. ولی در این هنگام گرما چندان زیاد است که پروتون ها و نوترون ها نمی توانند تشکیل شوند. بعد از ۱۲-^۱۰ ثانیه دمای عالم به ۱۶^۱۰ درجه کلوین می رسد. در این زمان چهار نیروی شناخته شده شکل می گیرد: ۱- نیروی هسته ای ضعیف ۲- نیروی هسته ای قوی ۳- نیروی الکترومغناطیس ۴- نیروی گرانش. به گفته ی محققان این چهار نیرو در آغاز بیگ بنگ یکی بوده اند.
ادامه👇👇
🆔 @Physics3p
⭕️ پس از بیگ بنگ چه اتفاقی افتاد؟!
حدود ۳۶-^۱۰ (۱۰ به توان ۳۶- )ثانیه بعد از بیگ بنگ(انفجار بزرگ) دمای عالم به ۲۷^۱۰ درجه کلوین رسید. در این مرحله جهان هستی شروع به انبساط کرد که به آن تورم کیهانی می گویند. بین لحظه ۳۵-^۱۰ و لحظه ۳۳-^۱۰ ثانیه پس از بیگ بنگ، عالم با سرعت فرا نوری به میزان ۵۰^۱۰ انبساط پیدا کرد. در ثانیه ۳۳-^۱۰، دما به ۲۵^۱۰ درجه کلوین می رسد، در این موقع کوارک ها و پاد کوارک ها به وجود می آیند. ولی در این هنگام گرما چندان زیاد است که پروتون ها و نوترون ها نمی توانند تشکیل شوند. بعد از ۱۲-^۱۰ ثانیه دمای عالم به ۱۶^۱۰ درجه کلوین می رسد. در این زمان چهار نیروی شناخته شده شکل می گیرد: ۱- نیروی هسته ای ضعیف ۲- نیروی هسته ای قوی ۳- نیروی الکترومغناطیس ۴- نیروی گرانش. به گفته ی محققان این چهار نیرو در آغاز بیگ بنگ یکی بوده اند.
ادامه👇👇
🆔 @Physics3p
❤8👍6👎1😁1
Forwarded from Quantum Physics (« A.M.H »)
۲/۳
⭕️ پس از بیگ بنگ چه اتفاقی افتاد؟!
در ثانیه ۱۶-^۱۰ دما به ۱۳^۱۰ کلوین رسید، کوارک ها دیگر نمی توانستند بصورت آزاد وجود داشته باشند و به هادرون تبدیل شدند که از آنها پروتون ها و نترون ها و پادنترون ها(با بار مثبت) و نوترون ها(با بار منفی) و سرانجام مقدار زیادی ذرات خنثی به نام نوترینو به وجود آمدند. بعد از ۴-^۱۰ ثانیه دما به ۱۲^۱۰ درجه کلوین می رسد، اکثر پروتون ها و نوترون ها با برخورد به پاد پروتون ها و پاد نوترون ها از بین می روند و تنها مقدار بسیار ناچیزی از پروتون ها و نوترون ها به نسبت ۱/۶ باقی می مانند که بعدها از آنها هلیم ساخته می شود در این لحظه گرما چندان بود که الکترون ها و پاد الکترون ها به وجود آمدند.
ادامه👇👇
🆔 @Physics3p
⭕️ پس از بیگ بنگ چه اتفاقی افتاد؟!
در ثانیه ۱۶-^۱۰ دما به ۱۳^۱۰ کلوین رسید، کوارک ها دیگر نمی توانستند بصورت آزاد وجود داشته باشند و به هادرون تبدیل شدند که از آنها پروتون ها و نترون ها و پادنترون ها(با بار مثبت) و نوترون ها(با بار منفی) و سرانجام مقدار زیادی ذرات خنثی به نام نوترینو به وجود آمدند. بعد از ۴-^۱۰ ثانیه دما به ۱۲^۱۰ درجه کلوین می رسد، اکثر پروتون ها و نوترون ها با برخورد به پاد پروتون ها و پاد نوترون ها از بین می روند و تنها مقدار بسیار ناچیزی از پروتون ها و نوترون ها به نسبت ۱/۶ باقی می مانند که بعدها از آنها هلیم ساخته می شود در این لحظه گرما چندان بود که الکترون ها و پاد الکترون ها به وجود آمدند.
ادامه👇👇
🆔 @Physics3p
❤5👍3👎1😁1
Forwarded from Quantum Physics (« A.M.H »)
۳/۳
⭕️ پس از بیگ بنگ چه اتفاقی افتاد؟!
یک ثانیه بعد از بیگ بنگ ، دما به ۱۰^۱۰ درجه کلوین افت می کند، حال الکترون ها و پادالکترون ها نیز همدیگر را نابود می کنند و جز مقدار ناچیزی(۹-^۱۰قسمت آن) باقی نمی ماند؛ از این مقدار ناچیز الکترون مواد آینده هستی به وجود می آید. پس از ۱۰ ثانیه که از بیگ بنگ می گذرد، دما به ۹^۱۰ کلوین می رسد. پروتون ها و نوترون ها از طریق همجوشی هسته ای اولین هسته اتمی را به وجود آوردند.به این مرحله هسته زایی می گویند. در این مرحله %۲۵ ایزوتوپ هیلیم ۴ و ۰٫۰۰۱ % ایزوتوپ های هیدروزن سنگین یا دوتریم،D و همچنین مقدار بسیار ناچیزی ایزوتوپ هیلیم ۳ تولید می شود، %۷۵ بقیه پروتون ها بعد ها هسته اتم هیدروژن را ساختند.
بعد از ۵ دقیقه از هسته سازی بیگ بنگ، نوترون های آزاد باقی مانده دیگر ثابت نبودند و به تدریج به پروتون و الکترون تبدیل شدند. بقیه عناصر سنگین بعدها درون ستارگان به وجود آمدند. بعد از خود سیصد هزار سال دما به ۳۰۰۰ درجه کلوین افت کرد، در این شرابط پروتون ها و نوترون ها و الکترون ها توانستند اتم های پایدار به وجود آوردند و نور توانست بدون مانع به حرکت خود ادامه دهد.
🆔 @Physics3p
⭕️ پس از بیگ بنگ چه اتفاقی افتاد؟!
یک ثانیه بعد از بیگ بنگ ، دما به ۱۰^۱۰ درجه کلوین افت می کند، حال الکترون ها و پادالکترون ها نیز همدیگر را نابود می کنند و جز مقدار ناچیزی(۹-^۱۰قسمت آن) باقی نمی ماند؛ از این مقدار ناچیز الکترون مواد آینده هستی به وجود می آید. پس از ۱۰ ثانیه که از بیگ بنگ می گذرد، دما به ۹^۱۰ کلوین می رسد. پروتون ها و نوترون ها از طریق همجوشی هسته ای اولین هسته اتمی را به وجود آوردند.به این مرحله هسته زایی می گویند. در این مرحله %۲۵ ایزوتوپ هیلیم ۴ و ۰٫۰۰۱ % ایزوتوپ های هیدروزن سنگین یا دوتریم،D و همچنین مقدار بسیار ناچیزی ایزوتوپ هیلیم ۳ تولید می شود، %۷۵ بقیه پروتون ها بعد ها هسته اتم هیدروژن را ساختند.
بعد از ۵ دقیقه از هسته سازی بیگ بنگ، نوترون های آزاد باقی مانده دیگر ثابت نبودند و به تدریج به پروتون و الکترون تبدیل شدند. بقیه عناصر سنگین بعدها درون ستارگان به وجود آمدند. بعد از خود سیصد هزار سال دما به ۳۰۰۰ درجه کلوین افت کرد، در این شرابط پروتون ها و نوترون ها و الکترون ها توانستند اتم های پایدار به وجود آوردند و نور توانست بدون مانع به حرکت خود ادامه دهد.
🆔 @Physics3p
👍6❤4😁1
قانون لختی (۱)
ذره آزاد، ذره ای است که تحت تأثیر هیچ برهم کنشی نباشد؛ به گفته درست تر، چنین چیزی وجود ندارد، زیرا هر ذرهای تحت تأثیر برهم کنشهای تمام ذرات دیگر دنیا قرار دارد.
بنابراین، یک ذرۂ آزاد یا باید کاملا منزوی، و یا تنها ذره موجود در جهان باشد. و به هر حال چنین ذره ای قابل مشاهده نخواهد بود، زیرا در جریان مشاهده همیشه برهم کنشی بین مشاهده کننده و ذره به وجود می آید.
لزا، در عمل بعض ذره ها را می توان آزاد در نظر گرفت؛ به دلیل اینکه به قدر کافی از سایر ذرات دورند که بتوان از بر هم کنشهای آنها چشم پوشید،
به سبب اینکه برهم کنش‌هایشان با سایر ذرات به طریقی خنثی می۔ شوند، به گونه ای که برهم کنش بر آیند برابر صفر است.
اکنون قانون لختی را مورد بررسی قرار می دهیم که می گوید:
یک ذره آزاد همیشه با سرعت ثابت، يا بدون شتاب حرکت می کند.
به عبارت دیگر، یک ذره آزاد یا روی یک خط مستقیم با سرعت ثابت جابجا می شود یا ساکن است (سرعت برابر صفر).
این بیان، قانون اول نیوتون نیز نامیده می شود، زیرا آن را اولین بار سر ایزاک نیوتون بیان داشته است، و این اولین قانون از سه «قانونی» است که نیوتون در قرن هفده اعلام داشت.
حرکت یک امر نسبی است. بنابراین، وقتی قانون لختی را بیان می کنیم باید روشن شود حرکت ذره آزاد نسبت به چه کس یا کدام چیز انجام می گیرد.
ما فرض می کنیم حرکت ذره نسبت به ناظری انجام می شود که این ناظر به نوبه خود یک ذره یا یک دستگاه آزاد است، یعنی در معرض هيچگونه برهم کنشی با بقيه جهان نیست.
چنین ناظری را ناظر لخت و چارچوب مرجعی را که به کار می برد چارچوب مرجع لخت می نامند.
فرض میکنیم چارچوبهای لخت حرکت دورانی ندارند، زیرا وجود چرخش حاکی از آن است که شتابهایی (یا تغییراتی ناشی از تغییر راستا در سرعت)،
و در نتیجه، برهم کنشهایی وجود دارند که با تعریف ما از ناظر لخت که باید یک «ذره آزاد» یا بدون شتاب باشد مغایرت دارد.
مطابق قانون لختی، ناظرهای لخت مختلف می توانند نسبت به هم با سرعت ثابتی در حرکت باشند. در این صورت، مشاهدات آنها، بسته به اینکه سرعتهای نسبيشان چقدر باشد، از طریق تبدیلات گالیله یا لورنتس به یکدیگر مر بوط می شوند.
🆔️@Physics3p
ذره آزاد، ذره ای است که تحت تأثیر هیچ برهم کنشی نباشد؛ به گفته درست تر، چنین چیزی وجود ندارد، زیرا هر ذرهای تحت تأثیر برهم کنشهای تمام ذرات دیگر دنیا قرار دارد.
بنابراین، یک ذرۂ آزاد یا باید کاملا منزوی، و یا تنها ذره موجود در جهان باشد. و به هر حال چنین ذره ای قابل مشاهده نخواهد بود، زیرا در جریان مشاهده همیشه برهم کنشی بین مشاهده کننده و ذره به وجود می آید.
لزا، در عمل بعض ذره ها را می توان آزاد در نظر گرفت؛ به دلیل اینکه به قدر کافی از سایر ذرات دورند که بتوان از بر هم کنشهای آنها چشم پوشید،
به سبب اینکه برهم کنش‌هایشان با سایر ذرات به طریقی خنثی می۔ شوند، به گونه ای که برهم کنش بر آیند برابر صفر است.
اکنون قانون لختی را مورد بررسی قرار می دهیم که می گوید:
یک ذره آزاد همیشه با سرعت ثابت، يا بدون شتاب حرکت می کند.
به عبارت دیگر، یک ذره آزاد یا روی یک خط مستقیم با سرعت ثابت جابجا می شود یا ساکن است (سرعت برابر صفر).
این بیان، قانون اول نیوتون نیز نامیده می شود، زیرا آن را اولین بار سر ایزاک نیوتون بیان داشته است، و این اولین قانون از سه «قانونی» است که نیوتون در قرن هفده اعلام داشت.
حرکت یک امر نسبی است. بنابراین، وقتی قانون لختی را بیان می کنیم باید روشن شود حرکت ذره آزاد نسبت به چه کس یا کدام چیز انجام می گیرد.
ما فرض می کنیم حرکت ذره نسبت به ناظری انجام می شود که این ناظر به نوبه خود یک ذره یا یک دستگاه آزاد است، یعنی در معرض هيچگونه برهم کنشی با بقيه جهان نیست.
چنین ناظری را ناظر لخت و چارچوب مرجعی را که به کار می برد چارچوب مرجع لخت می نامند.
فرض میکنیم چارچوبهای لخت حرکت دورانی ندارند، زیرا وجود چرخش حاکی از آن است که شتابهایی (یا تغییراتی ناشی از تغییر راستا در سرعت)،
و در نتیجه، برهم کنشهایی وجود دارند که با تعریف ما از ناظر لخت که باید یک «ذره آزاد» یا بدون شتاب باشد مغایرت دارد.
مطابق قانون لختی، ناظرهای لخت مختلف می توانند نسبت به هم با سرعت ثابتی در حرکت باشند. در این صورت، مشاهدات آنها، بسته به اینکه سرعتهای نسبيشان چقدر باشد، از طریق تبدیلات گالیله یا لورنتس به یکدیگر مر بوط می شوند.
🆔️@Physics3p
👍19
⭕ نور، دریچه ای به ابرفضا
🔹شاید بتوان گفت بسیاری از کشفیات علم که دیدگاه انسان را از مرکزیت و مرجعیت آن به دیدگاه امروزی رساند، مدیون "نور" باشد. نور در طول تاریخ علم، همواره بطور مستقیم و غیر مستقیم دیدگاه نوابغ و دانشمندان و اساطیر فلسفه و علم را به خود جذب کرده است و با پارادوکس ها و پرسش هایش، موجب کشفیات تازه ای برای بشریت گشت. نخستین انسانها با دیدن نور ستارگان شب، با اولین پرسشی که موجب ظهور فلسفه و علم گشت مواجه شدند "جایگاه انسان در بین ستارگان چیست؟"
🔸اما این شروع ماجرا بود. این کلید اسرار آمیز گیتی، همواره با پاسخ به پرسش های گوناگون، پرسش های تازه ای را برمیانگیخت که نوابغ زیادی را به مبارزه میطلبید. زمانیکه انسان در عصر تاریکی خود بسر میبرد و هنوز درگیر مسائل فرگشتی خود بود و با زندگی در غارها از خود در برابر گزند حیوانات وحشی محافظت میکرد، شاید بتوان گفت این آتش بود که با نور و گرمای ویژه خود به انسان نخستین برتری را اعطا کرد. اما این فقط شروع ماجرا بود...
🔹زمانیکه نیوتون قوانین پولادین مکانیک خود را جایگزین نظارت فرشتگان الهی بر حرکات اجرام آسمانی کرد، این نور بود که در برابر نبوغ بی همتای او ایستاد و او را مدتها درگیر پارادوکس و تناقضات خود کرد. براستی اگر بپذیریم جهان نامحدود است و با قوانین سه گانه نیوتون کوک شده است، پس چه چیزی مسبب آن است که نور این ستارگان بیشمار آسمان شب، سیاهی شب را همچون روز روشن نکند؟!
🔸اما این نخستین پرسشی بود که نور با ایجاد آن به همگان گفت که حتی نابغه‌ای چون نیوتون که از بحر خاموشی علم سر بر آورده ممکن است اشتباه کند!! پارادوکس های انقلابی‌ای همچون پارادوکس بنتلی یا پاردوکس اولبرس که همواره این نابغه‌ی بی تکرار را دست به گریبان خود میگرداندند، موجب شد نیوتون برای پاسخ به پرسش های مطرح شده دست به دامان خالق گردد و دیری نپایید که همین پرسش ها نیوتون را از تخت پادشاهی علم به پایین کشاند. چه کسی میتوانست جز آلبرت اینیشتین و نظریه انقلابی نسبیتش بر حکمرانی قوانین نیوتون بر جهان پایان دهد؟؟
🔹بازهم این «نور» بود که آتش ظهور نسبیت را در ذهن اینیشتین روشن کرد و دیدگاه مارا نسبت به جهان و صحنه گردان آن تغییر داد. این پرسش که از ۱۶ سالگی در ذهن اینیشتین نوجوان «اگر من سوار بر نور به حرکت در آیم، جهان را چگونه خواهم دید؟ » ایجاد شد، موجب بررسی دوباره معادلات غول آسای مکسول شد که نور را بخوبی توصیف میکرد. این معادلات به ما میگوید نور ناشی از تغییرات همزمان میدان های مغناطیسی و الکتریکی است. اما اگر نوجوان نابغه ۱۶ ساله، آلبرت اینیشتین بر آن سوار شود و همگام با آن حرکت کند، از منظر این نوجوان، نور نه تنها تغییر و حرکتی نداشته، بلکه کاملأ ثابت است. اما آیا این معادلات اشتباه کرده اند؟ چه چیزی در آنها وجود داشت که جز ذهن نابغه اینیشتین کسی به آن نیاندیشیده بود؟
🔸در واقع پاسخ آن در خود این معادلات بود که خود مکسول نیز به آن توجه نکرده بود! «ثابت بودن تندی نور». این معادلات به ما میگوید نور با عدد ثابت c در فضا حرکت میکند ، اما شرایط آن را برای ما شرح نمیدهد. اینیشتین فهمید که این ثابت بودن در اصل برای تمام سطوح لخت برقرار است و مهم نیست شما با چه تندی نسبت به نور حرکت کنید، او همواره با سرعت ثابتی از شما دور میشود! اما چگونه این امر امکان پذیر است؟ اینجا بود که اینیشتین فهمید با تنها کمی دستکاری در زمان، این موضوع دور از عقل سلیم، براحتی ممکن خواهد شد و به دستکاری صحنه نمایش جهان پرداخت. البته در اینجا بود که او پذیرفت رویای نوجوانی‌اش، یعنی همسفری با نور ، برای او مقدور نخواهد بود چون نور همواره با تندی ثابتی از او میگریزد...
🔹داستان شگفت انگیز نور، مارا به نسبیت رساند و دیوار زمان را برای ما شکاند و به ما اجازه دور زدن و گریز از آن را داد. دیگر ساعت های جهان برای تمام ناظران آن به یک صورت نخواهند چرخید. اما این پایان ماجرا نبود. نور مارا به دنیای شگفت انگیز کوانتوم سوق داد و مارا تشویق کرد تا تعصبات خود از نوع نگاهمان بر جهان را کنار بگذاریم. در این جهان ریز ذرات، ناممکن ها ممکن شد. نور همچنین علت عدم فروپاشی ستارگان در درون خود را برای ما توجیح کرد و به ما اجازه داد تا با تلسکوپ های نوری خود، دوران کودکی جهان را ببینیم. نور به ما نشان داد که ما در یک سیاره در یک منظومه و آن هم در یک کهکشان از میلیاردها میلیارد کهکشان گوناگون بسر میبریم.
🔸شاید روزی که انسان های نخستین با نگاه به آسمان پر ستاره در پی جایگاه خود در این گیتی بودند، فکرش را هم نمیکردند نور تمام آرزوهای آنها مبنی بر یگانگی‌شان را نابود کند...
چه کسی میداند که این کلید هستی چه شگفتی های دیگری را برای ما آماده کرده است؟
✍ نگارش: ادمین کانال فیزیک کوانتوم
🆔 @Physics3p
🔹شاید بتوان گفت بسیاری از کشفیات علم که دیدگاه انسان را از مرکزیت و مرجعیت آن به دیدگاه امروزی رساند، مدیون "نور" باشد. نور در طول تاریخ علم، همواره بطور مستقیم و غیر مستقیم دیدگاه نوابغ و دانشمندان و اساطیر فلسفه و علم را به خود جذب کرده است و با پارادوکس ها و پرسش هایش، موجب کشفیات تازه ای برای بشریت گشت. نخستین انسانها با دیدن نور ستارگان شب، با اولین پرسشی که موجب ظهور فلسفه و علم گشت مواجه شدند "جایگاه انسان در بین ستارگان چیست؟"
🔸اما این شروع ماجرا بود. این کلید اسرار آمیز گیتی، همواره با پاسخ به پرسش های گوناگون، پرسش های تازه ای را برمیانگیخت که نوابغ زیادی را به مبارزه میطلبید. زمانیکه انسان در عصر تاریکی خود بسر میبرد و هنوز درگیر مسائل فرگشتی خود بود و با زندگی در غارها از خود در برابر گزند حیوانات وحشی محافظت میکرد، شاید بتوان گفت این آتش بود که با نور و گرمای ویژه خود به انسان نخستین برتری را اعطا کرد. اما این فقط شروع ماجرا بود...
🔹زمانیکه نیوتون قوانین پولادین مکانیک خود را جایگزین نظارت فرشتگان الهی بر حرکات اجرام آسمانی کرد، این نور بود که در برابر نبوغ بی همتای او ایستاد و او را مدتها درگیر پارادوکس و تناقضات خود کرد. براستی اگر بپذیریم جهان نامحدود است و با قوانین سه گانه نیوتون کوک شده است، پس چه چیزی مسبب آن است که نور این ستارگان بیشمار آسمان شب، سیاهی شب را همچون روز روشن نکند؟!
🔸اما این نخستین پرسشی بود که نور با ایجاد آن به همگان گفت که حتی نابغه‌ای چون نیوتون که از بحر خاموشی علم سر بر آورده ممکن است اشتباه کند!! پارادوکس های انقلابی‌ای همچون پارادوکس بنتلی یا پاردوکس اولبرس که همواره این نابغه‌ی بی تکرار را دست به گریبان خود میگرداندند، موجب شد نیوتون برای پاسخ به پرسش های مطرح شده دست به دامان خالق گردد و دیری نپایید که همین پرسش ها نیوتون را از تخت پادشاهی علم به پایین کشاند. چه کسی میتوانست جز آلبرت اینیشتین و نظریه انقلابی نسبیتش بر حکمرانی قوانین نیوتون بر جهان پایان دهد؟؟
🔹بازهم این «نور» بود که آتش ظهور نسبیت را در ذهن اینیشتین روشن کرد و دیدگاه مارا نسبت به جهان و صحنه گردان آن تغییر داد. این پرسش که از ۱۶ سالگی در ذهن اینیشتین نوجوان «اگر من سوار بر نور به حرکت در آیم، جهان را چگونه خواهم دید؟ » ایجاد شد، موجب بررسی دوباره معادلات غول آسای مکسول شد که نور را بخوبی توصیف میکرد. این معادلات به ما میگوید نور ناشی از تغییرات همزمان میدان های مغناطیسی و الکتریکی است. اما اگر نوجوان نابغه ۱۶ ساله، آلبرت اینیشتین بر آن سوار شود و همگام با آن حرکت کند، از منظر این نوجوان، نور نه تنها تغییر و حرکتی نداشته، بلکه کاملأ ثابت است. اما آیا این معادلات اشتباه کرده اند؟ چه چیزی در آنها وجود داشت که جز ذهن نابغه اینیشتین کسی به آن نیاندیشیده بود؟
🔸در واقع پاسخ آن در خود این معادلات بود که خود مکسول نیز به آن توجه نکرده بود! «ثابت بودن تندی نور». این معادلات به ما میگوید نور با عدد ثابت c در فضا حرکت میکند ، اما شرایط آن را برای ما شرح نمیدهد. اینیشتین فهمید که این ثابت بودن در اصل برای تمام سطوح لخت برقرار است و مهم نیست شما با چه تندی نسبت به نور حرکت کنید، او همواره با سرعت ثابتی از شما دور میشود! اما چگونه این امر امکان پذیر است؟ اینجا بود که اینیشتین فهمید با تنها کمی دستکاری در زمان، این موضوع دور از عقل سلیم، براحتی ممکن خواهد شد و به دستکاری صحنه نمایش جهان پرداخت. البته در اینجا بود که او پذیرفت رویای نوجوانی‌اش، یعنی همسفری با نور ، برای او مقدور نخواهد بود چون نور همواره با تندی ثابتی از او میگریزد...
🔹داستان شگفت انگیز نور، مارا به نسبیت رساند و دیوار زمان را برای ما شکاند و به ما اجازه دور زدن و گریز از آن را داد. دیگر ساعت های جهان برای تمام ناظران آن به یک صورت نخواهند چرخید. اما این پایان ماجرا نبود. نور مارا به دنیای شگفت انگیز کوانتوم سوق داد و مارا تشویق کرد تا تعصبات خود از نوع نگاهمان بر جهان را کنار بگذاریم. در این جهان ریز ذرات، ناممکن ها ممکن شد. نور همچنین علت عدم فروپاشی ستارگان در درون خود را برای ما توجیح کرد و به ما اجازه داد تا با تلسکوپ های نوری خود، دوران کودکی جهان را ببینیم. نور به ما نشان داد که ما در یک سیاره در یک منظومه و آن هم در یک کهکشان از میلیاردها میلیارد کهکشان گوناگون بسر میبریم.
🔸شاید روزی که انسان های نخستین با نگاه به آسمان پر ستاره در پی جایگاه خود در این گیتی بودند، فکرش را هم نمیکردند نور تمام آرزوهای آنها مبنی بر یگانگی‌شان را نابود کند...
چه کسی میداند که این کلید هستی چه شگفتی های دیگری را برای ما آماده کرده است؟
✍ نگارش: ادمین کانال فیزیک کوانتوم
🆔 @Physics3p
👍25❤3🔥1
Forwarded from عکس نگار
🔷 جو سیارات
جو سیارات در نزدیکی سطح آنها بیشترین مقدار چگالی را دارد و با افزایش ارتفاع به سرعت رقیق می شود. ترکیب یک جو ممکن است لایه ای باشد، که گاز های سنگین تر نزدیک به سطح سیاره اند، اما اختلاط آشفته و باد ها می توانند منجر به یک ناحیه با ترکیب یکنواخت شوند. در فاصله ی دوری از سطح سیاره، پرتو های فرابنفش و ایکس خورشیدی اتم های جو را معمولا یونیزه می کنند و یا این که مولکول ها را می شکنند و لایه یون سپر (Ionsphere) را بوجود می آورند.
برای کسب اطلاعات در مورد جو سیاره ای، ساده ترین الگو را برای آن در نظر می گیریم. با تقریب مرتبه اول، یک جو مشابه یک گاز کامل رفتار می کند، یعنی مانند ذراتی که فقط از طریق برخورد های کشسان با یکدیگر برهمکنش می کنند. چنین گازی از رابطه P=nkT که ارتباطی بین دما، فشار و چگالی ذرات است تبعیت می کند.
▫️همچنین در اثر برخورد مداوم ذرات گاز، در یک دمای معین، توزیع تعادلی سرعت ها به صورت توزیع ماکسولی سرعت ها تبعیت می کند. با مساوی قرار دادن انرژی جنبشی هر ذره(1/2mv^2) با انرژی گرمایی آن (3/2kT) می توانیم به سرعتی به نام سرعت ریشه ی میانگین مربعی (vrms) در تابع ماکسول-بولتزمن دست یابیم که برابر است با:
vrms^2 = <v^2> = 3kT/m
که طبق آن تندی متوسط ذرات با دما بالا می رود و با جرم کاهش می یابد.
▫️تندی دیگری موسوم به تندی فرار (سرعت فرار) (ve) از مساوی قرار دادن انرژی پتانسیل مداری (GMm/r) با انرژی جنبشی (1/2mv^2) حاصل می شود که برابر است با:
ve^2 = 2GM/R
در نواحی رقیق بالای جو، ذره ای که با تندی فرار به سمت خارج حرکت می کند، بسیار شانس خوبی برای ترک جو را دارد. برای نوع مشخصی از ذرات، اگر ve=vrms باشد، در آن صورت آن نوع گاز، در عرض فقط چند روز جو را ترک خواهد کرد. برای نگه داشتن یک جو به مدت چندین بیلیون سال (تقریبا به اندازه ی عمر منظومه شمسی)، در یک سیاره باید ve≥10vrms باشد (ضریب 10، دنباله تندی بالای توزیع ماکسولی تندی ها را به حساب می آورد). با توجه به شکل، یک سیاره تمام گاز هایی را که در پایین این خطوط قرار دارند را حفط کرده و بقیه فرار می کنند.
این الگو به طور منطقی با مشاهداتی مبنی بر این که سیارات مشتری گون تمام گاز های خود را نگه داشته اند؛ زهره، زمین و مریخ، هیدروژن و هلیم خود را از دست داده اند ولی ازت و دی اکسید کربن را حفظ کرده اند؛ عطارد و ماه جو ندارند و اینکه بزرگترین قمر ها دارای جو هستند را توجیه می کند. (در واقع، تیتان جو غلیظی دارد که عمدتا از ازت تشکیل شده است، اما به دلیل واکنش های فوتوشیمیایی بر روی متان و سایر ترکیبیات به صورت مه در آمده است.
🔺منبع: کتاب نجوم و اختر فیزیک مقدماتی "زیلیک - گرگوری"
🆔@physics3p
جو سیارات در نزدیکی سطح آنها بیشترین مقدار چگالی را دارد و با افزایش ارتفاع به سرعت رقیق می شود. ترکیب یک جو ممکن است لایه ای باشد، که گاز های سنگین تر نزدیک به سطح سیاره اند، اما اختلاط آشفته و باد ها می توانند منجر به یک ناحیه با ترکیب یکنواخت شوند. در فاصله ی دوری از سطح سیاره، پرتو های فرابنفش و ایکس خورشیدی اتم های جو را معمولا یونیزه می کنند و یا این که مولکول ها را می شکنند و لایه یون سپر (Ionsphere) را بوجود می آورند.
برای کسب اطلاعات در مورد جو سیاره ای، ساده ترین الگو را برای آن در نظر می گیریم. با تقریب مرتبه اول، یک جو مشابه یک گاز کامل رفتار می کند، یعنی مانند ذراتی که فقط از طریق برخورد های کشسان با یکدیگر برهمکنش می کنند. چنین گازی از رابطه P=nkT که ارتباطی بین دما، فشار و چگالی ذرات است تبعیت می کند.
▫️همچنین در اثر برخورد مداوم ذرات گاز، در یک دمای معین، توزیع تعادلی سرعت ها به صورت توزیع ماکسولی سرعت ها تبعیت می کند. با مساوی قرار دادن انرژی جنبشی هر ذره(1/2mv^2) با انرژی گرمایی آن (3/2kT) می توانیم به سرعتی به نام سرعت ریشه ی میانگین مربعی (vrms) در تابع ماکسول-بولتزمن دست یابیم که برابر است با:
vrms^2 = <v^2> = 3kT/m
که طبق آن تندی متوسط ذرات با دما بالا می رود و با جرم کاهش می یابد.
▫️تندی دیگری موسوم به تندی فرار (سرعت فرار) (ve) از مساوی قرار دادن انرژی پتانسیل مداری (GMm/r) با انرژی جنبشی (1/2mv^2) حاصل می شود که برابر است با:
ve^2 = 2GM/R
در نواحی رقیق بالای جو، ذره ای که با تندی فرار به سمت خارج حرکت می کند، بسیار شانس خوبی برای ترک جو را دارد. برای نوع مشخصی از ذرات، اگر ve=vrms باشد، در آن صورت آن نوع گاز، در عرض فقط چند روز جو را ترک خواهد کرد. برای نگه داشتن یک جو به مدت چندین بیلیون سال (تقریبا به اندازه ی عمر منظومه شمسی)، در یک سیاره باید ve≥10vrms باشد (ضریب 10، دنباله تندی بالای توزیع ماکسولی تندی ها را به حساب می آورد). با توجه به شکل، یک سیاره تمام گاز هایی را که در پایین این خطوط قرار دارند را حفط کرده و بقیه فرار می کنند.
این الگو به طور منطقی با مشاهداتی مبنی بر این که سیارات مشتری گون تمام گاز های خود را نگه داشته اند؛ زهره، زمین و مریخ، هیدروژن و هلیم خود را از دست داده اند ولی ازت و دی اکسید کربن را حفظ کرده اند؛ عطارد و ماه جو ندارند و اینکه بزرگترین قمر ها دارای جو هستند را توجیه می کند. (در واقع، تیتان جو غلیظی دارد که عمدتا از ازت تشکیل شده است، اما به دلیل واکنش های فوتوشیمیایی بر روی متان و سایر ترکیبیات به صورت مه در آمده است.
🔺منبع: کتاب نجوم و اختر فیزیک مقدماتی "زیلیک - گرگوری"
🆔@physics3p
👍18❤1
📚 گذری کوتاه بر نظریات مهم فیزیک
🆔 @Physics3p
حتمأ تابحال بسیار این نام ها، یعنی مکانیک کلاسیک، نسبیت، مکانیک کوآنتومی و تئوری ریسمان ها و ابر ریسمان ها به گوشتان خورده است. البته اگر بسیار علاقه مند به پی بردن رازهای نهفته عالم و در نتیجه علم فیزیک باشید! اما اینها قرار است چه چیزهایی را برای ما روشن کنند و آیا میتوانیم خلاصه ای از دیدگاه های علمی و فلسفی آن را بیان کنیم؟!
در اینجا سعی داریم اندکی به این هدف نزدیک شویم!
بعد از ظهور قوانین حرکت(سینماتیک) توسط گالیله که شاید بتوان گفت از این لحظه از تاریخ، علم فیزیک رسمیت یافت و از فلسفه مستقل گشت، این پرسش مطرح شد که چه چیزی مسبب حرکت است یا بعبارتی چرایی آن چیست؟
با طرح این پرسش، ما با نخستین انقلاب فیزیک، یعنی فیزیک کلاسیک(نیوتونی) و قوانین حرکت نیوتون مواجه میشویم که بعنوان مکانیک کلاسیک نیز شناخته میشود.
نیوتون با ارائه کتاب اصول خود اکنون توانست به علیت حرکت بپردازد و قوانین مکانیک خود را جایگزین ذاتیگری اجسام به حرکت کند. قوانین نیوتون چنان سفت و سخت حرکت را توجیه میکرد که تا سالهای متمادی پس از مرگ نیوتون، کسی حتی به وجود شکاف و کاستی هایی در آنها حتی فکر هم نمیکرد!
اما با ظهور نسبیت خاص و عام اینیشتین، دیری نپایید که حکومت نیوتون بر علم فیزیک پایان یافت و نسبیت بیش از پیش علیت را جایگزین ذاتیگری های به ظاهر علی نیوتون گرداند. اما نسبیت هم نتوانست تمام امور طبیعی را بطور کامل توجیه کند و خود نیز ذاتیگری هایی را در برداشت! اکنون با انقلاب سوم فیزیک، یعنی مکانیک کوآنتومی روبرو هستیم که به تشریح بیشتر علیت حرکت و موجودیت اجسام میپردازد. اما مشکل آن بود که برخلاف مکانیک کلاسیک که در سایه نسبیت میگنجید و نسبیت آن را بعنوان جزئی از خویش تعریف میکرد، مکانیک کوآنتومی با نسبیت و در نتیجه مکانیک کلاسیک اختلافاتی را در پیش داشت که در اینجا وجود یک تئوری واحد و کامل که بتواند اینهارا باهم آشتی دهد احساس میشد! تئوری که شاید بتوان از آن بعنوان تئوری همه چیز یاد کرد.
نخستین کاندید برای دستیابی به این تئوری همه چیز، نظریه ریسمان ها، و نسخه کاملتر آن یعنی نظریه ابر ریسمان ها و تئوری M میباشد. فراموش نکنید داستان از آنجا شروع شد که ما برای درک حرکت که موجودیت جهان هستی و ادامه‌ی حیاتش به آن وابسته است، با "چرا"هایی مواجه شدیم و این چراها بود که مارا به این داستان بی انتها سوق داده است....
در ادامه به خلاصه ای از دیدگاه های علمی و فلسفی این نظریات و قوانین یاد شده میپردازیم!
💢 مکانیک کلاسیک (نیوتونی) :
این فیزیک به ما میگوید؛ فضا مانند ظرفی است که ماده و انرژی بطور مستقل در آن عمل میکنند. زمان نیز مستقل از اینهاست و ذهن نیز مستقل از ماده بوده و در صحنه جهان، ذهن نقش ناظر را دارد نه فاعل. پس وجود(جهان) نیز مستقل از ذهن عمل میکند و در صورت نبود آن نیز بنا بر قوانین عمل خواهد کرد. در این فیزیک علیت حکمرانی میکند و منشأ اصلی علت ها خداست.
در این فیریک علت پدیده ها(حرکت) بررسی میشود(نیرو) و چیستی یا ذات آن قابل بررسی نیست. کل در حقیقت مجموعه ای از اجزاست.
💢 نسبیت و مکانیک کوآنتومی :
در این فیزیک زمان و مکان مطلق معنا نداشته و ما شاهد فضا-زمان نامستقل از ماده و انرژی هستیم. در این فیزیک فضا-زمان تنها صحنه نمایش هستی نبوده و خود نیز نقش ایفا میکند. ذهن همان ماده است و بر ان اثر میگذارد و انرژی نیز حالت دیگری از ماده است.(هم ارزی ماده و انرژی) که هردوی اینها خود نیز بر فضا-زمان اثر میگذارند. در این فیزیک نسبیت حاکم است و اجزای مطلق وجود ندارد. در این فیزیک جز در حقیقت تصویری از کل است. از منظر مکانیک کوآنتومی هر معلولی میتواند علت خود باشد.
💢 تئوری ریسمان ها:
میدانیم جهان از اجزای بسیار کوچکی ساخته شده که آن را اتم مینامیم. همچنین اتم ها نیز از ذرات کوچکتری مانند الکترون، پروتون، نوترون، نوترینو، میون، گلوئون و... ساخته شده اند که هر یک جز کوچکتری از اجزای بزرگتر هستند که بر این مبنأ، ذرات در دو دسته بنیادی(لپتون) و غیر بنیادی(هادرون) قرار میگیرند.
اما با گذر از کنار همه‌ی این تقسیم بندی های کسل کننده، تئوری ریسمان به ما میگوید تمام ذرات در کوچکترین جز سازنده خود از ریسمان هایی ساخته شده اند که در فرکانس معینی ارتعاش میکنند. نه در یک یا سه بعد، بلکه در 10 بعد این ارتعاش ها صورت میگیرد!(درنسخه های دیگر این نظریه، با ابعاد بیشتر حتی تا 26 بعد نیز سرکار داریم!)
همچنین بدلیل این ارتعاش های چند بعدیست که ما این ریسمان های ریز مرتعش را همچون ذره میبینیم و تنها تفاوت ذرات از یکدیگر، فقط در نوع ارتعاش یا فرکانس آنهاست!
بعبارتی جهان سمفونی ریسمان هاست و ذرات سازهای این ملودی و ریاضیات نوت های موسیقی و ذهن خدا(طبیعت) نیز آهنگ ساز آن است....
✍ نوشته A.M.H
🆔 @Physics3p
🆔 @Physics3p
حتمأ تابحال بسیار این نام ها، یعنی مکانیک کلاسیک، نسبیت، مکانیک کوآنتومی و تئوری ریسمان ها و ابر ریسمان ها به گوشتان خورده است. البته اگر بسیار علاقه مند به پی بردن رازهای نهفته عالم و در نتیجه علم فیزیک باشید! اما اینها قرار است چه چیزهایی را برای ما روشن کنند و آیا میتوانیم خلاصه ای از دیدگاه های علمی و فلسفی آن را بیان کنیم؟!
در اینجا سعی داریم اندکی به این هدف نزدیک شویم!
بعد از ظهور قوانین حرکت(سینماتیک) توسط گالیله که شاید بتوان گفت از این لحظه از تاریخ، علم فیزیک رسمیت یافت و از فلسفه مستقل گشت، این پرسش مطرح شد که چه چیزی مسبب حرکت است یا بعبارتی چرایی آن چیست؟
با طرح این پرسش، ما با نخستین انقلاب فیزیک، یعنی فیزیک کلاسیک(نیوتونی) و قوانین حرکت نیوتون مواجه میشویم که بعنوان مکانیک کلاسیک نیز شناخته میشود.
نیوتون با ارائه کتاب اصول خود اکنون توانست به علیت حرکت بپردازد و قوانین مکانیک خود را جایگزین ذاتیگری اجسام به حرکت کند. قوانین نیوتون چنان سفت و سخت حرکت را توجیه میکرد که تا سالهای متمادی پس از مرگ نیوتون، کسی حتی به وجود شکاف و کاستی هایی در آنها حتی فکر هم نمیکرد!
اما با ظهور نسبیت خاص و عام اینیشتین، دیری نپایید که حکومت نیوتون بر علم فیزیک پایان یافت و نسبیت بیش از پیش علیت را جایگزین ذاتیگری های به ظاهر علی نیوتون گرداند. اما نسبیت هم نتوانست تمام امور طبیعی را بطور کامل توجیه کند و خود نیز ذاتیگری هایی را در برداشت! اکنون با انقلاب سوم فیزیک، یعنی مکانیک کوآنتومی روبرو هستیم که به تشریح بیشتر علیت حرکت و موجودیت اجسام میپردازد. اما مشکل آن بود که برخلاف مکانیک کلاسیک که در سایه نسبیت میگنجید و نسبیت آن را بعنوان جزئی از خویش تعریف میکرد، مکانیک کوآنتومی با نسبیت و در نتیجه مکانیک کلاسیک اختلافاتی را در پیش داشت که در اینجا وجود یک تئوری واحد و کامل که بتواند اینهارا باهم آشتی دهد احساس میشد! تئوری که شاید بتوان از آن بعنوان تئوری همه چیز یاد کرد.
نخستین کاندید برای دستیابی به این تئوری همه چیز، نظریه ریسمان ها، و نسخه کاملتر آن یعنی نظریه ابر ریسمان ها و تئوری M میباشد. فراموش نکنید داستان از آنجا شروع شد که ما برای درک حرکت که موجودیت جهان هستی و ادامه‌ی حیاتش به آن وابسته است، با "چرا"هایی مواجه شدیم و این چراها بود که مارا به این داستان بی انتها سوق داده است....
در ادامه به خلاصه ای از دیدگاه های علمی و فلسفی این نظریات و قوانین یاد شده میپردازیم!
💢 مکانیک کلاسیک (نیوتونی) :
این فیزیک به ما میگوید؛ فضا مانند ظرفی است که ماده و انرژی بطور مستقل در آن عمل میکنند. زمان نیز مستقل از اینهاست و ذهن نیز مستقل از ماده بوده و در صحنه جهان، ذهن نقش ناظر را دارد نه فاعل. پس وجود(جهان) نیز مستقل از ذهن عمل میکند و در صورت نبود آن نیز بنا بر قوانین عمل خواهد کرد. در این فیزیک علیت حکمرانی میکند و منشأ اصلی علت ها خداست.
در این فیریک علت پدیده ها(حرکت) بررسی میشود(نیرو) و چیستی یا ذات آن قابل بررسی نیست. کل در حقیقت مجموعه ای از اجزاست.
💢 نسبیت و مکانیک کوآنتومی :
در این فیزیک زمان و مکان مطلق معنا نداشته و ما شاهد فضا-زمان نامستقل از ماده و انرژی هستیم. در این فیزیک فضا-زمان تنها صحنه نمایش هستی نبوده و خود نیز نقش ایفا میکند. ذهن همان ماده است و بر ان اثر میگذارد و انرژی نیز حالت دیگری از ماده است.(هم ارزی ماده و انرژی) که هردوی اینها خود نیز بر فضا-زمان اثر میگذارند. در این فیزیک نسبیت حاکم است و اجزای مطلق وجود ندارد. در این فیزیک جز در حقیقت تصویری از کل است. از منظر مکانیک کوآنتومی هر معلولی میتواند علت خود باشد.
💢 تئوری ریسمان ها:
میدانیم جهان از اجزای بسیار کوچکی ساخته شده که آن را اتم مینامیم. همچنین اتم ها نیز از ذرات کوچکتری مانند الکترون، پروتون، نوترون، نوترینو، میون، گلوئون و... ساخته شده اند که هر یک جز کوچکتری از اجزای بزرگتر هستند که بر این مبنأ، ذرات در دو دسته بنیادی(لپتون) و غیر بنیادی(هادرون) قرار میگیرند.
اما با گذر از کنار همه‌ی این تقسیم بندی های کسل کننده، تئوری ریسمان به ما میگوید تمام ذرات در کوچکترین جز سازنده خود از ریسمان هایی ساخته شده اند که در فرکانس معینی ارتعاش میکنند. نه در یک یا سه بعد، بلکه در 10 بعد این ارتعاش ها صورت میگیرد!(درنسخه های دیگر این نظریه، با ابعاد بیشتر حتی تا 26 بعد نیز سرکار داریم!)
همچنین بدلیل این ارتعاش های چند بعدیست که ما این ریسمان های ریز مرتعش را همچون ذره میبینیم و تنها تفاوت ذرات از یکدیگر، فقط در نوع ارتعاش یا فرکانس آنهاست!
بعبارتی جهان سمفونی ریسمان هاست و ذرات سازهای این ملودی و ریاضیات نوت های موسیقی و ذهن خدا(طبیعت) نیز آهنگ ساز آن است....
✍ نوشته A.M.H
🆔 @Physics3p
👍21❤3👎2🥰1👏1🤩1
⭕ بار رنگی و ترکیب کوارک ها:
🆔 @Physics3p
دانشمندان با مشکل بزرگی در مورد کوارک ها رو به رو بودند:
همه جور ترکیبی از کوارک ها ممکن به نظر می رسید و به دست می آمد اما دیده نمی شد.
بنابراین یکی مجبور بود که توضیح دهد که چرا همیشه ترکیب هایی از کوارک ها دیده می شوند که در کل، بار درست دارند ( برای مثال پروتون از سه کوارک تشکیل شده که مجموع بار های سه کوارک برابر با ۱+ می شود) و چرا ترکیب هایی مانند q و qq و q¯qq دیده نمی شوند. ( q¯ نماد پادکوارک یا آنتی کوارک است )
گلمان (کاشف کوارک) و بقیه اندیشیدند که جواب در میان نیروهای بین کوارک ها پنهان است. این نیرو را نیروی قوی نامیدند و بارهای جدیدی که این نیرو را حس می کردند، بار رنگی نامیدند؛ هرچند که این اصطلاح هیچ ربطی به رنگ های طبیعی ندارد.
آن ها فرض کردند که کوارک ها می توانند سه بار رنگی داشته باشند. به این دلیل این بار را رنگ نامیدند که بعضی ترکیب های معین کوارک ها خنثی اند درست مثل رنگهای واقعی که از ترکیب سه رنگ (سبز، آبی، قرمز ) رنگ سفید که خنثی است، به دست می آید. همان طور که ترکیب آبی و قرمز، بنفش می دهد، ترکیب بعضی رنگ ها هم سفید به دست می دهد. مثلا ترکیب قرمز، سبز و آبی
حالا می توانستند بگویند تنها ترکیباتی از کوارک ها وجود دارند که از لحاظ رنگی خنثی باشند. پس فقط ترکیبهای qq و qqq در طبیعت دیده می شوند.
🆔 @Physics3p
🆔 @Physics3p
دانشمندان با مشکل بزرگی در مورد کوارک ها رو به رو بودند:
همه جور ترکیبی از کوارک ها ممکن به نظر می رسید و به دست می آمد اما دیده نمی شد.
بنابراین یکی مجبور بود که توضیح دهد که چرا همیشه ترکیب هایی از کوارک ها دیده می شوند که در کل، بار درست دارند ( برای مثال پروتون از سه کوارک تشکیل شده که مجموع بار های سه کوارک برابر با ۱+ می شود) و چرا ترکیب هایی مانند q و qq و q¯qq دیده نمی شوند. ( q¯ نماد پادکوارک یا آنتی کوارک است )
گلمان (کاشف کوارک) و بقیه اندیشیدند که جواب در میان نیروهای بین کوارک ها پنهان است. این نیرو را نیروی قوی نامیدند و بارهای جدیدی که این نیرو را حس می کردند، بار رنگی نامیدند؛ هرچند که این اصطلاح هیچ ربطی به رنگ های طبیعی ندارد.
آن ها فرض کردند که کوارک ها می توانند سه بار رنگی داشته باشند. به این دلیل این بار را رنگ نامیدند که بعضی ترکیب های معین کوارک ها خنثی اند درست مثل رنگهای واقعی که از ترکیب سه رنگ (سبز، آبی، قرمز ) رنگ سفید که خنثی است، به دست می آید. همان طور که ترکیب آبی و قرمز، بنفش می دهد، ترکیب بعضی رنگ ها هم سفید به دست می دهد. مثلا ترکیب قرمز، سبز و آبی
حالا می توانستند بگویند تنها ترکیباتی از کوارک ها وجود دارند که از لحاظ رنگی خنثی باشند. پس فقط ترکیبهای qq و qqq در طبیعت دیده می شوند.
🆔 @Physics3p
👍11🥰1
⭕️ دلیل نابرابری ذرات و پاد ذرات:
🔹یکی از پیش بینی های نظریه وحدت بزرگ که سه نیروی الکترومغناطیس، هسته ای ضعیف و قوی را باهم متحد می کند این است که در انرژی های بالا پوزیترون (پادالکترون) می تواند به کوارک تبدیل شود و الکترون می تواند به پاد کوارک تبدیل شود.
🔸در فیزیک سه تقارن P،C و T وجود دارد. تقارن T می گوید که اگر شما جهت حرکت زمان را معکوس کنید قوانین فیزیک تغییری نمی کند. اما جهان اولیه از این تقارن پیروی نمی کند یعنی همانطور که زمان پیش می رود جهان منبسط می شود اما اگر جهت زمان را معکوس کنیم جهان منقبض می شود پس جهان اولیه از تقارن T پیروی نمیکرده.
🔹در اغاز جهان شرایطی که نظریه وحدت بزرگ برای تبدیل الکترون به پاد کوارد و پوزیترون به کوارک پیش بینی می کند وجود داشته. و چون جهان اغازین از تقارن T پیروی نمیکرده پس پوزیترون هایی که به کوارک تبدیل می‌شدند بیشتر از الکترون هایی بوده که به پاد کوارک تبدیل می‌شدند. و این موضوع برابری ذرات و پاد ذرات را برهم ریخته و ما هم اکنون می بینیم که جهانمان وجود دارد اگر این ذرات و پاد ذرات برابر بودند خودشان را نابود می کردند و جهانی ساخته نمی شد.
🆔 @Physics3p
🔹یکی از پیش بینی های نظریه وحدت بزرگ که سه نیروی الکترومغناطیس، هسته ای ضعیف و قوی را باهم متحد می کند این است که در انرژی های بالا پوزیترون (پادالکترون) می تواند به کوارک تبدیل شود و الکترون می تواند به پاد کوارک تبدیل شود.
🔸در فیزیک سه تقارن P،C و T وجود دارد. تقارن T می گوید که اگر شما جهت حرکت زمان را معکوس کنید قوانین فیزیک تغییری نمی کند. اما جهان اولیه از این تقارن پیروی نمی کند یعنی همانطور که زمان پیش می رود جهان منبسط می شود اما اگر جهت زمان را معکوس کنیم جهان منقبض می شود پس جهان اولیه از تقارن T پیروی نمیکرده.
🔹در اغاز جهان شرایطی که نظریه وحدت بزرگ برای تبدیل الکترون به پاد کوارد و پوزیترون به کوارک پیش بینی می کند وجود داشته. و چون جهان اغازین از تقارن T پیروی نمیکرده پس پوزیترون هایی که به کوارک تبدیل می‌شدند بیشتر از الکترون هایی بوده که به پاد کوارک تبدیل می‌شدند. و این موضوع برابری ذرات و پاد ذرات را برهم ریخته و ما هم اکنون می بینیم که جهانمان وجود دارد اگر این ذرات و پاد ذرات برابر بودند خودشان را نابود می کردند و جهانی ساخته نمی شد.
🆔 @Physics3p
👍20❤3🔥3👎1🥰1
HTML Embed Code: