دنیایی از همه چیز

علمی - نجوم


شتاب دنیا تنها ضعف انیشتین

جهان در حال انبساط است و به نظر می رسد که سرعت انبساط آن در حال افزایش است. برخی دلیل این افزایش سرعت را معمایی به نام انرژی تاریک می نامند در حالی که برخی دیگر این انرژی را معما نمی دانند. در اینجا به بررسی دلایل این نظریات و بحث های پیرامون آن می پردازیم.

● انرژی تاریک یک معما نیست

آیا افزایش سرعت کیهان به این اندازه مهم است؟ برخی از مفسران پاسخشان مثبت است و پاسخ آنها در حل معمایی است به نام انرژی تاریک. آنها بر این عقیده اند که انرژی تاریک مفهومی است که هنوز توسط هیچ نظریه ای تایید نشده است. ما با این نظر مخالفیم به عقیده ما انرژی تاریک سال هاست که توسط نظریه نسبیت عام و ثابت کیهانی تایید شده و مورد استفاده قرار می گیرد.

ثابت کیهانی ماده تاریک سرد مدل کیهان شناختی تقریباً از سوی تمام کیهان شناسان دنیا به عنوان بهترین نظریه بر اساس اطلاعات به دست آمده، شناخته شده است. اما در این نظریه سه ایراد به چشم می خورد که معما را پیچیده تر می کند در اینجا به بررسی این سه ایراد و دلایل خود برای تشخیص آنها می پردازیم.

اولین ایراد: ثابت کیهانی موضوعی بود که توسط دانشمندان نسبیت عام و حتی خود انیشتین رد شد. او در ابتدا این ثابت را مطرح کرد اما بعدها آن را بزرگ ترین اشتباه خود نامید. با آنکه طبق نظریه نسبیت عامش جهان ایستا نبود، اما او این موضوع را ندید و از این رو پیش گویی ساده ای را در رابطه با انبساط جهان از دست داد. ثابت کیهانی را نمی توانیم به عنوان عضوی بدانیم که به نسبیت عام اضافه شده زیرا جزئی اصلی و جدایی ناپذیر آن به شمار می آید. ماهیت و مقیاس آن چندان معماگونه تر از ثابت های دیگر در نظریه های بنیادین دیگر نیست.

دومین ایراد "مسئله انطباق" نام دارد. اطلاعات نشان می دهد که ما در مرحله کوتاهی از کیهان زندگی می کنیم. دوره ای که در آن ماده و انرژی تاریک در انبساط آن نقش دارند. چنین انطباق غیرمحتملی به عنوان "مسئله ای" برای فرضیه ثابت کیهانی ماده تاریک سرد است. اما اگر این اجزاء که تابع زمان کیهانی هستند، به عنوان اجزائی که با هم نسبت خطی و نه لگاریتمی دارند در نظر گرفته شوند، مشاهده می شود که این زمان کوتاه برابری می کند با نصف عمر جهان و انطباق غیرمحتملی وجود ندارد. نکته دیگر این مسئله این است که در هیچ حالتی ما نباید فرض را بر این بگذاریم که در یک مکان_زمان تصادفی و کاملاً اتفاقی قرار گرفته ایم، آنچنان که اشتباه "مسئله انطباق" آن را پیش فرض قرار می دهد. مثلاً چگالی در اطراف ما از چگالی میانگین کیهان فاصله زیادی دارد.

همیشه برای یک پدیده پیچیده فیزیکی یک توضیح ساده و اشتباه وجود دارد.

سومین ایراد، "انرژی خلاء" است. نظریه میدان کوانتومی به سبب ثابت کیهان شناسی فرض می کند که انرژی خلاء به نیروی کیهان شناختی افزوده شود. مانند برخی تشعشعات که بر بار الکترون می افزایند. اما این سهم فرض شده در ثابت کیهانی بسیار بزرگ تر از مقدار مشاهده شده آن است. این ناهمخوانی یک معمای باقی مانده در نظریه میدان کوانتومی در حضور گرانش است، اما این یک اشتباه مفهومی است که ثابت کیهانی را با انرژی خلاء در نظریه میدان کوانتومی مغشوش کنیم. ثابت کیهانی را نباید به عنوان اثر نوعی انرژی مانند انرژی خلاء در نظریه میدان کوانتومی دانست، بلکه ثابت کیهان شناسی از رده مربوط به "انحنای نقطه صفر" است که دارای نوعی نیروی دافعه است که به علت دینامیک ذاتی فضا- زمان پدیدار می شود.

آزمایشات بر روی مدل ثابت کیهان شناسی ماده تاریک سرد باید ادامه پیدا کند و باید به دنبال فکرهای تازه برای آن باشیم. به عقیده ما و بسیاری دیگر، انرژی تاریک را اگر به عنوان معمایی بزرگ بپنداریم، خود باعث پیچیده تر شدن مسئله شده ایم.

● انرژی تاریک یک معماست

در حال حاضر ثابت کیهانی ماده تاریک سرد به عنوان بهترین، موفقیت آمیزترین و کامل ترین مدل شناخته شده کیهان شناسی است و برای آن آزمایشات فراوانی انجام گرفته همچنین تاکنون هیچ داده های رصدی نتیجه ای خلاف انرژی تاریک نداده است.

اما این موفقیت به بهایی به دست آمده است. در این مدل تنها ۵ درصد از انرژی_ماده جهان قابل مشاهده و درک است و ۹۵ درصد باقی مانده آن تاریک است. این ۹۵ درصد تشکیل شده است از ۲۵ درصد این بخش تاریک مجموعه ای از جرم- انرژی است که به شکل ماده تاریک که کهکشان ها و ساختارهای مقیاس بزرگ را به یکدیگر پیوند می دهد و ۷۰ درصدش به صورت انرژی تاریک است که باعث افزایش سرعت انبساط جهان و دور شدن کهکشان ها شده است.

کیهان شناسان ترجیح می دهند که از ماده و انرژی تاریک به عنوان معما یاد کنند. نویسندگان بخش قبل عقیده دارند که انرژی تاریک می تواند با استناد به ثابت جدیدی به نام ثابت کیهانی توضیح داده شود. آنها ادعا می کنند که این یک توضیح کامل، ساده و بدون معما برای انرژی تاریک است و من مخالفم. به عقیده من ثابت کیهانی حتی در معنی غیرماورائی کلماتش هم دارای معماست. چیزی غیرقابل فهم یا ورای درک است.

ثابت کیهانی انرژی تاریک اینشتین ساده ترین توضیح برای انرژی تاریک است. به اندازه کافی با داده ها متناسب است و دلیلی برای حذف آن وجود ندارد. اما مفهوم بزرگی ثابت کیهان شناسی، توصیف کننده مشاهداتی فراسوی حد فهم ماست.

انتظارات ما از کیهان شناسی بیشتر از اینست که مولفه ها و ثابت هایی را برای یک مدل تعیین کند تا مشاهدات ما را دوباره عملی سازد. در غیر اینصورت ما باید همچنان از اینکه دایره ای دیگر را بر مدل سیاره ای بطلمیوس بیافزاییم خوشحال می بودیم. بزرگی این ثابت را نمی توان با هیچ یک از قوانین فیزیکی شناخته شده توضیح داد و این یک معما است. به گفته اختر فیزیکدان تامی گلد همیشه برای یک پدیده پیچیده فیزیکی یک توضیح ساده و اشتباه وجود دارد. پس نباید به دلیل ساده بودن توضیحات با استفاده از ثابت کیهانی به آن قانع شویم.
        

دو شنبه 21 مرداد 1392برچسب:,

|
 
نظریه نسبیت آلبرت انیشتین

 

تئوری جاذبه ای که نیوتن (Newton) ارائه کرد، خیلی زود بدون تقریبآ هیچ سوالی جدی مورد پذیرش دانشمندان قرار گرفت. تا اینکه در اوایل قرن بیستم آلبرت اینشتین (Albert Einstein 1879-1955) با ارائه نظریه نسبیت خاص در سال ۱۹۰۵ و نظریه نسبیت عام در سال ۱۹۱۵ نه تنها قوانین فیزیک و جاذبه عمومی نیوتن بلکه پایه های فیزیک عصر خود را لرزاند.
هر چند قبل از او ماکس پلانک (Max Planck) با ارائه نظریه کوانتم (Quantum) تا حد زیادی فیزیک نیوتنی را زیر سئوال برده بود اما اینشتین با انتشار مقاله های خود راجع به تئوری نسبیت رسماً ثابت کرد که فیزیک نیوتن در حالت های بسیار خاص پاسخگوی پدیده های فیزیکی می باشد.
وی بعد ها با فعالیت هایی که در سالهای ۱۹۲۰ تا ۱۹۲۵ انجام داد بعنوان یکی از پایه گذاران اصلی مکانیک کوانتم نیز شناخته شد.
آلبرت اینشتین طی سالهای ۱۹۳۰ الی ۱۹۵۵ به بررسی رفتار جهان هستی پرداخت و مقالاتی در این باره منتشر کرد. او می خواست با ترکیب تئوری نسبیت و کوانتم به تئوری جامعی برای مدل کردن جهان هستی دست پیدا کند که زندگی این فرصت را برای تکمیل کار به او نداد. اما بعد ها در سال ۱۹۳۳ هابل (Hubble) و هومنسون (Humanson) با تحقیقاتی که در زمینه کهکشانهای مختلف انجام دادند بر نظریه های او راجع به جهان هستی صحه گذاردند.
آلبرت انیشتین دو نظریه دارد. نسبیت خاص را در سن ۲۵ سالگی بوجود آورد و ده سال بعد توانست نسبیت عام را مطرح کند.

نظریه نسبیت خاص

 

نسبیت خاص یکی از نظریاتی است که انیشتین مطرح کرده و شامل سه پدیده در سرعت ‌های بالا است .

* انقباض لورنتزی که کاهش طول جسم در مسیر حرکت است

* اتساع زمان که کند شدن زمان است

* افزایش جرم

نسبیت خاص بطور خلاصه تنها نظریه ایست که در سرعتهای بالا ( در شرایطی که سرعت در خلال حرکت تغییر نکند–سرعت ثابت) میتوان به اعداد و محاسباتش اعتماد کرد. جهان ما به گونه ای است که در سرعتهای بالا از قوانین عجیبی پیروی می کند که در زندگی ما قابل دیدن نیستند. مثلا وقتی جسمی با سرعت نزدیک سرعت نور حرکت کند زمان برای او بسیار کند می گذرد. و همچنین ابعاد این جسم کوچک تر میشود. جرم جسمی که با سرعت بسیار زیاد حرکت می کند دیگر ثابت نیست بلکه ازدیاد پیدا می کند. اگر جسمی با سرعت نور حرکت کند، زمان برایش متوقف می شود، طولش به صفر میرسد و جرمش بینهایت میشود.


به نظر خلبان موشک که با سرعتی نزدیک به سرعت نور حرکت می کند، ماه
دچار انقباض طولی شده است (بالا). حال آنکه برای فضانورد روی ماه، موشک
فشرده به نظر می‌رسد (پایین).

 

حتی زمان هم نسبی می باشد!

از نتایج جالب تئوری نسبیت خاص می توان به بیان ارتباط میان زمان و و فضا (فاصله) و اینکه تمام موجودیت ها در دنیا با یکدیگر مرتبط بوده و بر یکدیگر اثر می گذارند، اشاره کرد. نیوتن معتقد بود که زمان ثابت است و در تمام نقاط به یک صورت عمل می کند. اما اینشتین نشان داد که اینگونه نیست.

 

مثال جالبی که معمولا” در این باره بیان می شود آن است که دو برادر دوقلو را در نظر بگیرید. یکی روی زمین می ماند و دیگری با یک فضا پیما با سرعت نزدیک به نور به سمت فضا حرکت می کند. پس از آنکه برادر روی زمین ۱۰۰ سال از عمرش بگذرد، برادری که در فضا پیما می باشد فقط یکسال از عمرش گذشته است!

نظریه نسبیت عام

انیشتین در نوامبر سال ۱۹۱۵یک سری سخنرانی‌هایی در آکادمی علوم پروس ایراد کرد که در آن نظریه جدید گرانش، موسوم به نسبیت عام را مطرح کرد. او در آخرین سخنرانی ای که ایراد کرد معادله‌ای را مطرح کرد که جانشین قانون جاذبه نیوتون شد، معادله میدان انیشتین. این نظریه قائل به این است که نه تنها کسانی که یا یک سرعت ثابت در حرکتند، بلکه تمامی ناظران یکسان و هم ارز هستند. در نسبیت عام، گرانش دیگر نیرو محسوب نمی‌شود (مانند قانون جاذبه نیوتون)، بلکه نتیجه خمیدگی مکان- زمان است .

 

به خاطر جنگ، مقالاتی که انیشتین در مورد نسبیت عام چاپ کرده بود، در خارج از آلمان در دسترس نبود. خبر نظریه جدید انیشتین توسط فیزیک دانهای هلندی هنریک آنتون لورنتز و پل اهرنفست و همکار آنها ویلیام دو سیتر که مدیر رصد خانه لیدن بود، به ستاره شناسان انگلیسی زبان در انگلیس و آمریکا رسانده شد. در انگلیس، آرتور استنلی ادینگتون که دبیر انجمن نجوم سلطنتی از دو سیتر خواست تا یک سری مقالاتی به زبان انگلیسی به نفع منجمان بنویسد. نظریه جدید او را مجذوب خود ساخته بود و از این رو یکی از مدافعان و مبلغان اصلی نسبیت شد. . اغلب ستاره شناسان، هندسی سازی گرانش توسط انیشتین را نمی‌پسندیدند و معتقد بودند پیش بینی‌های او در مورد خمیدگی نور و به قرمزی گرایی گرانشی درست از آب در نخواهد آمد. در سال ۱۹۱۷، منجمان رصد خانه ویلسون در کالیفرنیای جنوبی نتایج تحلیل طیف نور را که در ظاهر نشان می‌داد که در پرتو خورشید به قرمزی گرایی گرانشی وجود ندارد، منتشر کردند. . در سال ۱۹۱۸، منجمان رصد خانه لیک در شمال کالیفرنیا تصاویری از خورشیدگرفتگی که در ایالات متحده قابل رویت بود گرفتند.پس از پایان جنگ، آنها نتایج بررسی‌های خود را اعلام کردند و مدعی شدند که پیش بینی نسبیت عام انیشتین در خصوص خمیدگی نور اشتباه بوده‌ است. با این حال آنها به خاطر خطاهای احتمالی فراوان، هیچگاه اقدام به چاپ نتایجی که به دست آورده بودند نکردند .
آرتور استنلی ادینگتون، طی سفرهایی که درماه می ‌سال ۱۹۱۹ در زمانی که خورشید گرفتگی در بریتانیا رخ داد، به سوبرال سیارا برزیل و جزیره پرینسیپ در ساحل غربی آفریقا داشت، اندازه گیری خمیدگی گرانشی عدسی نور ستاره را به هنگام عبور از نزدیکی خورشید تحت نظارت داشت و در نهایت به این نتیجه رسید که محل قرار گرفتن ستاره از خورشید دورتر است. این حالت عدسی گرایی گرانشی نامیده می‌شود و وضعیت ستاره‌های مشاهده شده دو برابر حالتی بود که فزیک نیوتنی پیش بینی اش را می‌کرد. معهذا، این حالت با پیش بینی هم ارزی میدانی انیشتین نسبیت عام همخوان بود. ادینگتون اعلام کرد که نتایج به دست آمده پیش بینی انیشتین را تایید می‌کند و مجله تایمز در هفتم نوامبر آن سال با اتنخاب تیتر زیر تایید شدن پیش بینی انیشتین را گزارش کرد: «انقلابی در علم، نظریه‌ای جدید در مورد جهان، ایده‌های نیوتن اعتبار خود را از دست می‌دهد.» ماکس بورن، برنده جایزه نوبل از نسبیت عام به عنوان ‹‹ بزرگ‌ترین دستاورد و شاهکار تفکر بشری در مورد طبیعت›› بر شمرد و پل دیراک نیز که یکی از برندگان جایزه نوبل است، از آن به عنوان ‹‹ بزرگ ‌ترین اکتشاف علمی آن زمان›› یاد کرد. این اظهار نظرها و تبلیغات متعاقب از آن، باعث شهرت و معروفیت انیشتین شد.او در سطح جهانی معروف شد که موفقیت استثنایی و خاصی برای یک دانشمند محسوب می‌شود.
با این حال هنوز هم بسیاری از دانشمندان به دلایل مختلفی که شامل دلایل علمی (مخالفت با تفسیر انیشتین از آزمایش ‌های انجام شده، اعتقاد به اتر و یا ضرورت وجود ملاک مطلق) و دلایل روانی- اجتماعی (محافظه کاری، یهود ستیزی) می‌شد، نظریات انیشتین را نمی‌پذیرفتند. به نظر انیشتین، اغلب مخالفتهایی که با نظریه او می‌شد، از جانب آزمایش-باورانی بود که درک ناچیزی از نظریه مطرح شده داشتند .

 

شهرتی که انیشتین بعد از چاپ مقاله ۱۹۱۹دست آورده بود، باعث شد بسیاری از دانشمندان نسبت به ابراز نفرت و انزجار کنند و نفرت و انزجار برخی از آنها حتی تا دهه ۳۰نیز ادامه یافت. مباحث زیادی در مورد ابراز انزجار نسبت به شهرت و معروفیت انیشتین وجود دارد، بویژه در میان آن دسته: از فیزیک ‌دانان آلمانی که بعد‌ها جنبش ضد انیشتینی ‹‹دویچه فیزیک›› را در مقدمه Klaus Hentschel ؛ یعنی ‹‹ فیزیک و سوسیالسم اجتماعی›› به راه انداختند.
انیشتین در ۳۰مارس سال ۱۹۲۱، یعنی همان سالی که برنده جایزه نوبل شد، برای ایراد سخنرانی در مورد نظریه جدید نسیبت به نیویورک رفت. اگرچه امروزه انیشتین به خاطر فعالیتهایش در مورد نسبیت شهرت یافته، اما جایزه نوبل به خاطر کارهای او در مورد اثر فوتوالکتریک به او اعطا شد؛ چرا که در مورد نسبیت عام در آن زمان هنوز اختلاف نظر وجود داشت. هیات نوبل با خود به این نتیجه رسیند که اشاره به آن نظریه انیشتین در نوبل که اختلاف نظر و مخالفت در مورد آن کمتر است، بیشتر مورد قبول جامعه علمی واقع خواهد شد.

نظریه نسبیت عام به زبان ساده

نسبیت عام برای حرکتهایی ساخته شده که در خلال حرکت سرعت تغییر می کند یا باصطلاح حرکت شتابدار دارند. شتاب گرانش زمین g که همان عدد ۹٫۸۱m/s است نیز یک نوع شتاب است. پس نسبیت عام با شتابها کار دارد نه با حرکت. نظریه ای است راجع به اجرامی که شتاب ثقل دارند. به طور کلی، در هر کجای جهان، جرمی که در فضای خالی باشد، حتما یک شتاب جاذبه در اطراف خود دارد که مقدار عددی آن وابسته به جرم آن جسم می باشد. پس در اطراف هر جسمی شتابی وجود دارد. نسبیت عام با این شتابها سر و کار دارد و بیان می کند که هر جسمی که از سطح یک سیاره دور شود زمان برای او کند تر میشود. یعنی مثلا، اگر دوربینی روی ساعت من بگذارند و از عقربه های ساعتم فیلم زنده بگیرند و روی ساعت آدمی که دارد بالا میرود و از سیاره ی زمین جدا میشود هم دوربینی بگذارند و هر دو فیلم را کنار هم روی یک صفحه ی تلویزیونی پخش کنند، ملاحظه خواهیم کرد که ساعت من تند تر کار می کند. نسبیت عام نتایج بسیار عجیب و قابل اثبات در آزمایشگاهی دارد. مثلا نوری که به اطراف ستاره ای سنگین میرسد کمی بسمت آن ستاره خم میشود. سیاهچاله ها(سیاهچاله ها: اگر یه ستاره چند برابر خورشید باشد و همه سوختش را بسوزاند، از انجا که یک نیروی جاذبه قوی دارد لذا جرم خودش در خودش فشرده میشود و یک حفره سیاه رنگ مثل یه قیف درست میکند که نیروی جاذبه فوق العاده زیادی دارد طوری که حتی نور هم نمیتواند از آن فرار کند) هم بر اساس همین خاصیت است که کار می کنند. جرم انها بقدری زیاد و حجمشان بقدری کم است که نور وقتی از کنار آنها می گذرد به داخل آنها می افتد و هرگز بیرون نمی آید.

 

آلبرت انیشتین در نظریه نسبیت خاص با حرکت شتابدار و یا با گرانش کاری نداشت. اولین موضوعات را در نظریه نسبیت عام خود که در ۱۹۱۵ انتشار یافت مورد بحث قرار داد.نظریه نسبیت عام دید گرانشی را بکلی تغییر داد و در این نظریه جدید نیرو ی گرانش را مانند خاصیتی از فضا در نظر گرفت نه مانند نیرویی بین اجرام ، یعنی برخلاف آنچه که اسحاق نیوتن گفته بود! در نظریه او فضا در مجاورت ماده کمی انحنا پیدا می‌کرد. در نتیجه حضور ماده اجرام ، مسیر یا به اصطلاح کمترین مقاومت را در میان منحنیها اختیار می‌کردند. با این که فکر آلبرت انیشتین عجیب به نظر می‌رسید می‌توانست چیزی را جواب دهد که قانون ثقل نیوتن از جواب دادن آن عاجز می ماند. سیاره اورانوس در سال ۱۷۸۱ میلادی کشف شده بود و مدارش به دور خورشید اندکی ناجور به نظر می‌رسید و یا به عبارتی کج بود!
نیم قرن مطالعه این موضوع را خدشه ناپذیر کرده بود.بنابر قوانین اسحاق نیوتن می بایست جاذبه ای برآن وارد شود. یعنی باید سیاره ای بزرگ در آن طرف اورانوس وجود داشته باشد تا از طرف آن نیرو یی بر اورانوس وارد شود.در سال ۱۸۴۶ میلادی اختر شناس آلمانی دوربین نجومی خودش را متوجه نقطه ای کرد که « لووریه» گفته بود و بی هیچ تردید سیاره جدیدی را در آنجا دید که از آن پس نپتون نام گرفت.نزدیک ترین نقطه مدار سیاره عطارد به خورشید در هر دور حرکت سالیانه سیاره تغییر میکرد و هیچ گاه دوبار پشت سر هم این تغییر در یک نقطه خاص اتفاق نمی‌افتاد.اختر شناسان بیشتر این بی نظمی ها را به حساب اختلال ناشی از کشش سیاره های مجاور عطارد می دانستند! مقدار این انحراف برابر ۴۳ ثانیه قوس بود. این حرکت در سال ۱۸۴۵ به وسیله لووریه کشف شد بالاخره با ارائه نظریه نسبیت عام جواب فراهم شد این فرضیه با اتکایی که بر هندسه نااقلیدسی داشت نشان داد که حضیض هر جسم دوران کننده حرکتی دارد علاوه برآنچه اسحاق نیوتن گفته بود.وقتی که فرمولهای آلبرت انیشتین را در مورد سیاره عطارد به کار بردند، دیدند که با تغییر مکان حضیض این سیاره سازگاری کامل دارد. سیاره هایی که فاصله شان از خورشید بیشتر از فاصله تیر تا آن است تغییر مکان حضیضی دارند که به طور تصاعدی کوچک می شوند.اثر بخش‌تر از اینها دو پدیده تازه بود که فقط نظریه آلبرت انیشتین آن‌را پیشگویی کرده بود. نخست آنکه آلبرت انیشتین معتقد بود که میدان گرانشی شدید موجب کند شدن ارتعاش اتمها می شود و گواه بر این کند شدن تغییر جای خطوط طیف است به طرف رنگ سرخ! یعنی اینکه اگر ستاره ای بسیار داغ باشد و به طوری که محاسبه می کنیم بگوییم که نور آن باید آبی درخشان باشد در عمل سرخ رنگ به نظر می‌رسد کجا برویم تا این مقدار قوای گرانشی و حرارت ی بالا را داشته باشیم، پاسخ مربوط به کوتوله های سفید است.دانشمندان به بررسی طیف کوتوله های سفید پرداختند و در حقیقت تغییر مکان پیش بینی شده را با چشم دیدند! اسم این را تغییر مکان آلبرت انیشتینی گذاشتند. آلبرت انیشتین می گفت میدان گرانشی شعاع های نور را منحرف می‌کند. چگونه ممکن بود این مطلب را امتحان کرد. اگر ستاره ای در آسمان آن سوی خورشید درست در امتداد سطح آن واقع باشد و در زمان کسوف خورشید قابل رؤیت باشد اگر وضع آنها را با زمانی که فرض کنیم خورشیدی در کار نباشد مقایسه کنیم خم شدن نور آنها مسلم است. درست مثل موقعی که انگشت دستتان را جلوی چشمتان در فاصله ۸ سانتیمتری قرار دهید و یکبار فقط با چشم چپ و بار دیگر فقط با چشم راست به آن نگاه کنید به نظر می رسد که انگشت دستتان در مقابل زمینه پشت آن تغییر جا می‌دهد ولی واقعاً انگشت شما که جابجا نشده است!

 

دانشمندان در موقع کسوف در جزیره پرنسیپ پرتغال واقع در آفریقای غربی دیدند که نور ستاره ها به جای آنکه به خط راست حرکت کنند در مجاورت خورشید و در اثر نیرو ی گرانشی آن خم می شوند و به صورت منحنی در می آیند. یعنی ما وضع ستاره ها را کمی بالاتر از محل واقعیش می‌بینیم.ماهیت تمام پیروزیهای نظریه نسبیت عام آلبرت انیشتین نجومی بود ولی دانشمندان حسرت می کشیدند که ای کاش راهی برای امتحان آن در آزمایشگاه داشتند.ـ نظریه آلبرت انیشتین به ماده به صورت بسته متراکمی از انرژی نگاه می کرد به همین خاطر می گفت که این دو به هم تبدیل پذیرند یعنی ماده به انرژی و انرژی به ماده تبدیل می شود. E = mc². دانشمندان به ناگاه جواب بسیاری از سؤالها را یافتند. پدیده رادیواکتیوی به راحتی توسط این معادله توجیه شد. کم کم دانشمندان متوجه شدند که هر ذره مادی یک پادماده مساوی خود دارد و در اینجا بود که ماده و انرژی غیر قابل تفکیک شدند.تا اینکه آلبرت انیشتین طی نامه ای به رئیس جمهور آمریکا نوشت که می توان ماده را به انرژی تبدیل کنیم و یک بمب اتمی درست کنیم و آمریکا دستور تأسیس سازمان عظیمی را داد تا به بمب اتمی دست پیدا کند. برای شکافت هسته اتم اورانیوم ۲۳۵ انتخاب شد. اورانیوم عنصری است که در پوسته زمین بسیار زیاد است. تقریباً ۲ گرم در هر تن سنگ! یعنی از طلا چهارصد مرتبه فراوانتر است اما خیلی پراکنده.در سال ۱۹۴۵ مقدار کافی برای ساخت بمب جمـع شـده بود و ایـن کار یعنی ساختن بمب در آزمایشگاهــی در « لوس آلاموس » به سرپرستی فیزیکدان آمریکایی «رابرت اوپنهایمر» صورت گرفت. آزمودن چنین وسیله ای در مقیاس کوچک ناممکن بود. بمب یا باید بالای اندازه بحرانی باشد یا اصلاً نباشد و در نتیجه اولین بمب برای آزمایش منفجر شد. در ساعت ۵/۵ صبح روز ۱۶ ژوئیه ۱۹۴۵ برابر با ۲۵ تیرماه ۱۳۲۴ و نیرو ی انفجاری برابر ۲۰ هزار تنT.N.T آزاد کرده دو بمب دیگر هم تهیه شد. یکی بمب اورانیوم بنام پسرک با سه متر و ۶۰ سانتیمتر طول و به وزن ۵/۴ تن و دیگری مرد چاق که پلوتونیم هم داشت. اولی روی هیروشیما و دومی روی ناکازاکی در ژاپن انداخته شد. صبح روز ۱۶ اوت ۱۹۴۵ در ساعت ۱۰ و ده دقیقه صبح شهر هیروشیما با یک انفجار اتمی به خاک و خون کشیده شد. با بمباران هیروشیما جهان ناگهان به خود آمد، ۱۶۰۰۰۰ کشته. در یک روز وجدان خفته فیزیکدان ها بیدار شد! « اوپنهایمر» مسئول پروژه بمب و دیگران از شدت عذاب وجدان لب به اعتراض گشودند و به زندان افتادند. آلبرت انیشتین اعلام کرد که اگر روزی بخواهم دوباره به دنیا بیایم دوست دارم یک لوله‌کش بشوم نه یک دانشمند!

 

برخی نتایج حاصل از نسبیت

اینشتین با نظریه نسبیت خاص خود نشان داد که سه قانون فیزیک نیوتن تنها در شرایط خاصی آنهم بصورت تقریبی صحت دارند و هنگامی که سرعت اجسام زیاد شده و با سرعت نور قابل مقایسه شوند به هیچ وجه نمی توان قوانین نیوتن را در مورد اجسام حتی با تقریب بالا بکار برد. همچنین نظریه نسبیت عام او نشان داد که باز نظریه نیوتن راجع به قانون جاذبه عمومی دقیق نمی باشد و در میدان های جاذبه بسیار قوی فرمول نیوتن جای بحث دارد.
مطالعه حرکت عطارد (Mercury) به دور خورشید از دیر باز مورد علاقه ستاره شناسان و فیزیک دانان بوده است. مشکل اینجا بوجود آمد که مشاهده شد صفحه ای که عطارد در آن به دور خوشید می چرخد خود دارای حرکت می باشد.
اندازه گیری ها نشان داد که این حرکت در هر یکصد سال معادل ۴۳ ثانیه (در اینجا منظور از ثانیه واحد اندازه گیری کمان می باشد که معادل ۱/۳۶۰۰ درجه است) می باشد. با وجود آنکه این مقدار حرکت برای هر سال بسیار کم می باشد اما قانون جاذبه عمومی نیوتن از توجیه آن عاجز است.
نیوتن معتقد بود که نور در یک مسیر مستقیم حرکت می کند اما اینشتین نشان داد که اگر جسمی دارای یک میدان جاذبه بزرگ باشد و نور از کنار آن عبور کند دچار انحراف از مسیر مستقیم خود می شود.
دیگر مواردی که از قانون نسبیت عام می توان نتیجه گرفت آن که نور ستارگانی که دارای میدانهای مغناطیسی قوی میباشند در راه رسیدن به زمین تغییر طول موج می دهند. این اثر که به Red Shift مشهور است، باعث می شود طول موج نور این ستاره ها بزرگتر شود. این مسئله که باز با قوانین نیوتن قابل تحلیل نمی باشد توسط معادلات تئوری نسبیت عام بسادگی مدل می شود.

آیا زمین در یک چاله فضا-زمان واقع شده است؟

 

زمان و فضا –بر طبق نظریه نسبیت انیشتین –به یکدیگر بافته شده اند و ساختار تار و پودی چهاربعدی به نام فضا-زمان را به وجود آورده اند.جرم قابل توجه زمین ، این ساختار را به شکل یک گودی در می آورد.مانند شخص سنگینی که وسط یک تشک بادی نشسته باشد (هر چند که چنین خمیدگیهای فضا-زمان را اغلب در محیط اطراف اجرام بسیار پر جرم تر و فشرده تری مانند سیاهچاله‌ها، ستاره های نوترونی، و کوتوله های سفید سراغ داریم اما اگر با دقت کافی محیط اطراف اجرام بسیار کم جرم تری مانند زمین را نیز بررسی کنیم خمیدگی فضا-زمان ناشی از جرم زمین را می توانیم بیابیم).
بر طبق نظریه نسبیت عام انیشتین ، حرکت اجسام در ساختار تار و پودی فضا-زمان صورت می گیرد. یعنی جسم در حال حرکت تابع شکل فضا-زمانی است که در آن واقع شده است. بر اساس این نظریه، گرانش باعث تغییر شکل ساختار فضا-زمان می شود و در نتیجه حرکت جسم نیز بر اثر میدان گرانشی تغییر می کند. می توان گفت که به زبان انیشتین گرانش در اصل حرکت اجسام در مسیر خمیدگی ساختار فضا-زمان در اطراف جسم پرجرم است. یعنی وقتی زمین ر مداری به دور خورشید در گردش است از دید نسبیتی به دلیل انحنای فضا-زمان اطراف خورشید در این مسیر هدایت می شود.
اگر زمین ثابت بود، ضرورتی برای انجام این کاوش نبود، ولی از آنجا که زمین به دور خود حرکت دورانی دارد ، این خمیدگی نیز باید همراه با زمین بچرخد.زمین با پیچ و تاب دادن ساختار فضا-زمان به دور خود به آرامی آن را به صورت یک ساختار چرخشی چهار بعدی در می آورد.این همان چیزی است که ماهواره گرانش کاو یا GP-B برای آزمایش آن به فضا فرستاده شده است.
این آزمایش براساس فکر بسیار ساده ای انجام می شود: یک ژیروسکوپ (گردش نما) در حال چرخش در مداری در نزدیکی زمین قرار می دهند ، در حالی که محور چرخش آن به سمت یک ستاره بسیار دور -در نقش یک مرجع ثابت و بدون حرکت- نشانه رفته است. بدون وجود نیروهای خارجی، محور ژیروسکوپ باید تا ابد به سمت همان ستاره ثابت بماند.ولی چون فضا-زمان در نزدیکی زمین خمیده است، جهت محور ژیروسکوپ به مرور زمان تغییر می کند.با اندازه گیری بسیار دقیق تغییرات جهت محور ژیروسکوپ نسبت به ستاره، می توان میزان خمیدگی فضا-زمان را در نزدیکی زمین اندازه گرفت.

 

اما در عمل این آزمایش بسیار دشوار است :

چهار ژیروسکوپی که در GP-B کار گذاشته شده اند، کامل ترین کره هایی هستند که تا به حال به دست بشر ساخته شده اند.این کره ها که هر کدام به اندازه یک توپ پینگ پونگ اند (به قطر حدود ۴ سانتی متر)، از جنس سیلیکون و کوارتز هستند. هیچ گاه اختلاف آنها با یک کره کامل بیش از ۴۰ لایه اتمی نیست. اگر ژیروسکوپ ها کاملا کروی نبودند، محور چرخش آنها حتی بدون اثرات نسبیتی ‌، حرکت می کرد.
بر طبق محاسبات فضا-زمان انحنا پیدا کرده در نزدیکی زمین باعث می شود تا محور ژیروسکوپ در طول یک سال به اندازه ی ۰٫۰۴۱ ثانیه قوس جابه جا شود. یک ثانیه قوس ۳۶۰۰/۱ یک درجه است. برای اندازه گیری دقیق این زاویه، GP-B به دقت سنجش فوق العاده ۰٫۰۰۰۵ ثانیه قوس نیاز دارد.این عمل مانند آن است که بخواهیم قطر یک ورق کاغذ را از فاصله ی ۱۵۰ کیلومتری اندازه بگیریم.
محققان GP-B فناوری های کاملا جدیدی را برای این اندازه گیری اختراع کرده اند. آنان ماهواره گرانش کاو را کاملا «بدون لرز» ساخته اند تا در هنگام حرکت ماهواره در لایه های بالایی جو به ژیروسکوپ ها لرزشی وارد نشود. آنها دریافتند که چگونه از نفوذ میدان مغناطیسی زمین به داخل فضاپیما جلوگیری کنند و همچنین دستگاهی را برای اندازه گیری چرخش ژیروسکوپ ، بدون تماس با آن، اختراع کردند.
فرانسیس اوریت ، استاد فیزیک دانشگاه استنفورد و محقق اصلی پروژه GP-B می گوید: «در جریان انجام آزمایش هیچ حادثه غافلگیر کننده ای اتفاق نیفتاده است.» اکنون که مرحله جمع آوری اطلاعات پایان یافته است ، او می گوید : «دانشمندان GP-B با اشتیاق و علاقه بیشتری به کار خود ادامه می دهند و کار سخت پیش روی خود را نادیده نمی گیرند.»
در مرحله بعدی آنها باید اطلاعات گرفته شده را به طور دقیق و کامل بررسی کنند.اوریت توضیح می دهد که دانشمندان GP-B این کار را در سه مرحله انجام می دهند: در مرحله اول آنان اطلاعات را به صورت روز به روز بررسی می کنند تا بی نظمی های موجود در آنها را بیابند. سپس اطلاعات را به صورت ماه به ماه در می آورند و در نهایت آنها را به صورت یک مجموعه کامل به دست آمده در طول یک سال، تحلیل می کنند. بدین ترتیب دانشمندان ایرادات موجود در اطلاعات را ، که از طریق یک روش تجزیه و تحلیل ساده نمی توان پیدا کرد، می یابند.
نهایتا دانشمندان از سراسر دنیا نتایج را به دقت بررسی می کنند.اوریت می گوید: «بدین طریق به سخت ترین منتقدان، اجازه شرکت در این پروژه داده می شود.» اگر GP-B بتواند به طور دقیق چاله فضا-زمانی را که انتظار می رود مشخص کند، بدین معنی است که بر اساس باور عمومی فیزیکدانان نظریه انیشتین حقیقت داشته است ولی اگر این گونه نشود، چه اتفاقی رخ خواهد داد؟ شاید ایرادی در نظریه نسبیت عام انیشتین یافته شود. اختلاف کوچکی که ظهور انقلابی بزرگ را در فیزیک عصر جدید اعلام خواهد کرد.

جمعه 18 مرداد 1392برچسب:,

|
 
مطالبی خواندنی از زندگی انیشتین

۱ . کنجکاوی را دنبال کنید

“من هیچ استعداد خاصی ندارم .فقط عاشق کنجکاوی هستم “

چگونه کنجکاوی خودتان را تحریک می کنید ؟ من کنجکاو هستم. مثلا پیدا کردن علت اینکه چگونه یک شخص موفق است و شخص دیگری شکست می خورد .به همین دلیل است که من سال ها وقت صرف مطالعه موفقیت کرده ام . شما بیشتر در چه مورد کنجکاو هستید ؟

پیگیری کنجکاوی شما رازی است برای رسیدن به موفقیت.

 

۲.پشتکار گرانبها است

“من هوش خوبی ندارم، فقط روی مشکلات زمان زیادی میگذارم”

تمام ارزش تمبر پستی توانایی آن به چسبیدن به چیزی است تا زمانی که آن را برساند.مانند تمبر پستی باشید ؛ مسابقه ای که شروع کرده اید را به پایان برسانید .

با پشتکار می توانید به مقصد برسید.

 

۳.تمرکز بر حال

“مردی که بتواند در حالی که دختر زیبایی را می بوسد با ایمنی رانندگی کند ، به بوسه اهمیتی را که سزاوار آن هست نمیدهد “

پدرم به من می گفت نمی توانی در یک زمان بر ۲ اسب سوار شوی .من دوست داشتم بگویم تو می توانی هر چیزی را انجام بدهی اما نه همه چیز .یاد بگیرید که در حال باشید.تمام حواستان را بدهید به کاری که در حال حاضر انجام میدهید.

انرژی متمرکز، توان افراد است، و این تفاوت پیروزی و شکست است .

 

۴.تخیل قدرتمند است .

“تخیل همه چیز است .می تواند باعث جذاب شدن زندگی شود .تخیلی به مراتب از دانش مهم تر است “

آیا شما از تخیلات روزانه استفاده می کنید ؟ تخیل از دانش مهم تر است ! تخیل شما پیش نمایش آینده شما است .نشانه واقعی هوش دانش نیست ، تخیل است.

آیا شما هر روز ماهیچه های تخیلتان را تمرین می دهید ؟اجازه ندهید چیزهای قدرتمندی مثل تخیل به حالت سکون دربیایند.

 

۵.اشتباه کردن

“کسی که هیچ وقت اشتباه نمی کند هیچ وقت هم چیز جدید یاد نمیگیرد “

هرگز از اشتباه کردن نترسید .اشتباه شکست نیست .اشتباهات شما را بهتر،زیرک تر و سریع تر می کنند، اگر شما از آنها استفاده مناسب کنید . قدرتی که منجر به اشتباه می شود را کشف کنید .

من این را قبل گفته ام ،و اکنون هم می گویم ، اگر می خواهید به موفقیت برسید اشتباهاتی که مرتکب می شوید را ۳ برابر کنید .

 

۶.زندگی در لحظه

“من هیچ موقع در مورد آینده فکر نمی کنم ،خودش بزودی خواهد آمد”

تنها راه درست آینده شما این است که در “همین لحظه ” باشید .

شما زمان حال را با دیروز یا فردا نمی توانید عوض کنید .،بنابراین این از اهمیت فوق العاده برخوردار است، که شما تمام تلاش خود را به زمان جاری اختصاص دارید .این تنها زمانی است که اهمیت دارد ، این تنها زمانی است که وجود دارد .

 

۷.خلق ارزش

“سعی نکنید موفق شوید ، بلکه سعی کنید با ارزش شوید “

وقت خود را به تلاش برای موفق شدن هدر ندهید،وقت خود را صرف ایجاد ارزش کنید .اگر شما با ارزش باشید ،موفقیت را جذب می کنید

استعدادها و موهبت هایی که دارید را کشف کنید ، بیاموزید چگونه آن استعدادها و موهبت های الهی را در راهی استفاده کنید که برای دیگران مفید باشد .

تلاش کنید تا با ارزش شوید و موفقیت شما را تعقیب خواهد کرد .

 

۸.انتظار نتایج متفاوت نداشته باشید.

“دیوانگی : انجام کاری دوباره و دوباره و انتظار نتایج متفاوت داشتن “

شما نمی توانید کاری را هر روز انجام دهید و انتظار نتایج متفاوت داشته باشید ،به عبارت دیگر، نمی توانید همیشه کار یکسانی (کارهای روزمره) را انجام دهید، و انتظار داشته باشید متفاوت به نظر برسید.برای اینکه زندگی تان تغیر کند، باید خودتان را تا سر حد تغییر افکار و اعمالتان متفاوت کنید، که متعاقبا زندگی تان تغییر خواهد کرد.

 

۹.دانش از تجربه می آید .

“اطلاعات به معنای دانش نیست . تنها منبع دانش تجربه است “

دانش از تجربه می آید . شما می توانید درباره انجام یک کار بحث کنید ، اما این بحث فقط دانش فلسفی از این کار به شما می دهد .شما باید این کار را تجربه کنید تا از آن آگاهی پیدا کنید .تکلیف چیست ؟ دنبال کسب تجربه باشید !

وقت خودتون رو صرف یادگرفتن اطلاعات اضافی نکنید .دست بکار شوید و دنبال کسب تجربه باشید .

 

۱۰.اول قوانین را یاد بگیرید بعد بهتر بازی کنید.

“اگر شما قوانین بازی را یاد بگیرید از هر کس دیگر بهتر بازی خواهید کرد”

۲ گام هست که شما باید انجام بدهید .اولین گام این است که شما باید قوانین بازی که می کنید را یاد بگیرید ،این یک امر حیاتی است.گام دوم این که شما باید بازی را از هر فرد دیگری بهتر انجام بدهید .اگر شما بتوانید این ۲ گام را انجام دهید موفقیت از آن شما می شود .

 

پنج شنبه 17 مرداد 1392برچسب:,

|
 
در اورانوس و نپتون بارانی از الماس در حال بارش است

به گفته دانشمندان و پژوهشگران دانشگاه کالیفرنیا در برکلى ، از سیارات اورانوس و نپتون دانه هاى تگرگ مانند الماس ساخته و فرو مى ریزند. این دو سیارات گاز گونه که قطر هر یک به حدود ۵۰۰۰۰ کیلومتر مى رسد در فاصله ۲٫۸ و ۴٫۵ میلیارد کیلومترى به دور خورشید مى چرخند.

منشاء این الماسها متان است، با توجه به فشار و حرارت درونی زیاد در این دو سیاره مولکولهای متان ابتدا مى شکنند و به اتمهاى کربن و هیدروژن تبدیل مى شوند. سپس اتمهاى کربن به هم مى پیوندند و الماس را مى سازند این الماسها باید تحت تاءثیر جاذبه سیاره به صورت بارانى از کریستال فرود آیند.

گروهی از پژوهشگران با انجام تحقیقاتی و با استفاده از شبیه سازی کامپیوتری و آزمایشگاهی نشان دادند که در جو سیارات اورانوس و نپتون دانه های الماس مانند تگرگ ساخته شده و فرو می ریزند.دانشمندان می گویند: منشاء این الماس ها احتمالا از متان است. زیرا متان می تواند تحت فشار درونی شدید و حرارت زیاد به حالت پخته در آید. شرایط موجود در درون این دو سیاره به گونه ای است که چنین امکاناتی را به وجود می آورد حرارت در بخش های درونی آن ها بین ۲۰۰۰ تا ۳۰۰۰ درجه کلوین است. ضمن این که فشار می تواند تا ۵۰۰ هزار اتمسفر باشد. در این شرایط مولکولهای متان شکسته شده و به اتمهای کربن و هیدروژن تبدیل می شود. سپس اتمهای کربن به هم پیوسته و الماس را می سازد که این الماسها باید تحت تاثیر نیروی جاذبه سیاره به صورت بارانی از کریستال فرود آید.


اورانوس هفتمین سیاره از نظر نزدیکی به خورشید و چهارمین سیاره از نظر اندازه و سومین سیاره از نظر جرم است. در جو آن هیدروژنبه شکل H2 و ۱۲ درصد هلیوم و ۲ درصد متان وجود دارد اما از آنجایی که متان به شدت نور قرمز را جذب می‌کند این سیاره به رنگ آبی مایل به سبز دیده می‌شود. برررسی مادون قرمز حاکی از آن است که دمای این سیاره برابر ۵۸ درجه کلوین است. به نظر می‌رسد این سیاره دارای یونیسفر قوی باشد. بیشتر بادهای این سیاره برخلاف دیگر سیاره‌های مشتری‌گون منظومه شمسی از شرق به غرب می‌وزند نه از شمال به جنوب. در ارتفاعات بالایی دما ۶۴ کلوین (با تلورانس ۵ کلوین) می‌گردد و در این ارتفاعات آن بادهایی با سرعت ۳۰۰ تا ۴۰۰ متر می‌وزند و البته گردبادهایی نیز در آن وجود دارند که به شکل لکه‌هایی دیده می‌شوند.


نپتون آخرین سیارهٔ منظومه شمسی است. این نام به عنوان خدای دریا و همزاد اورانوس نامگذاری شده است بر طبق تحقیقات حضور مقادیری متان نیز در این سیاره تایید شده است . در کل، ترکیبات جو این سیاره به مانند سایر سیارات غول پیکر گازی شامل ۸۵ تا ۹۰ درصد هیدروژن و ۱۰ تا ۱۵ درصد هلیوم می‌باشد.

نپتون با لایه ای ضخیم از ابرهایی که به سرعت در حال حرکتند پوشیده شده است. وزش باد، حرکت این ابرها را به ۱۱۰۰ کیلومتر در ساعت می رساند. ابرهایی که در فاصله دورتری از سطح سیاره قرار دارند عمدتا متان یخ زده می باشند. دانشمندان معتقدند که ابرهای تیره تر نپتون که در زیر ابرهای متان قرار گرفته اند سولفات هیدروژنند.

پنج شنبه 17 مرداد 1392برچسب:,

|
 


به وبلاگ من خوش آمدید


 

milad513

 


تبادل لینک هوشمند
برای تبادل لینک  ابتدا ما را با عنوان عمومی و آدرس milad513.LXB.ir لینک نمایید سپس مشخصات لینک خود را در زیر نوشته . در صورت وجود لینک ما در سایت شما لینکتان به طور خودکار در سایت ما قرار میگیرد.





مدح عشق
موزیک
جی پی اس موتور
جی پی اس مخفی خودرو

 

مرداد 1392

 

شتاب دنیا تنها ضعف انیشتین
نظریه نسبیت آلبرت انیشتین
مطالبی خواندنی از زندگی انیشتین
در اورانوس و نپتون بارانی از الماس در حال بارش است

 

 

RSS 2.0

فال حافظ

قالب های نازترین

جوک و اس ام اس

جدید ترین سایت عکس

زیباترین سایت ایرانی

نازترین عکسهای ایرانی

بهترین سرویس وبلاگ دهی



نام :
وب :
پیام :
2+2=:
(Refresh)

<-PollName->

<-PollItems->

خبرنامه وب سایت:





آمار وب سایت:  

بازدید امروز :
بازدید دیروز :
بازدید هفته :
بازدید ماه :
بازدید کل :
تعداد مطالب : 4
تعداد نظرات : 0
تعداد آنلاین : 1