نظریه نسبیت آلبرت انیشتین (Theory of Relativity)

نظریه نسبیت آلبرت انیشتین (Theory of Relativity) با سلام دوستان عزیز.در این پست یکی از مطالب مورد علاقه خودم رو قرار دادم.درسته متنش خیلی بلنده ولی اگه خلاصه بشه نمیشه چیزی ازش فهمید.امیدوارم که کامل بخونین و لذت ببرین.اگه حوصله کامل خوندنش رو ندارین لطفا فقط قسمت نسبیت خاص و عام رو بخونین.ممنونم. تئوری جاذبه ای که نیوتن (Newton) ارائه کرد خیلی زود بدون تقریبآ هیچ سئوالی جدی مورد پذیرش دانشمندان قرار گرفت. تا اینکه در اویل 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.

 

ادامه نوشته

چطور در يك لحظه در دو جا حضور داشته باشيم؟

شاید در عالم واقع حضور در دو محل مختلف به طور هم زمان امکان پذیر نباشد؛ اما از نظر قوانین کوانتومی چنین چیزی ممکن است. اکنون دانشمندان آزمایشی ترتیب داده اند تا به بررسی این موضوع بپردازند. [ كوانتوم و فيزيك جديد ]

---

ادامه نوشته

انرژي نقطه صفر و معادله ديراك (ويرايش جديد)

انرژي نقطه صفر و معادله ديراك (ويرايش جديد)

انرژی نقطه صفر یا انرژی نوسان خلاء، اصطلاحاتی است که برای نوسانات تصادفی امواج الکترومغناطیسی در خلاء بکار برده می شود و این انرژی پس از حذف تمام انرژی های موجود در محیط، مشاهده می شود...

---

انرژي نقطه صفر و معادله ديراك

انرژي نقطه صفر يا انرژي نوسان خلاء، اصطلاحاتي است كه براي نوسانات تصادفي امواج الكترومغناطيسي در خلاء بكار برده مي شود و اين انرژي پس از حذف تمام انرژي هاي موجود در محيط، مشاهده مي شود.

مفهوم انرژي نقطه صفر نخستين بار توسط اينشتين و اوتو استرن در سال 1913 تحت عنوان "انرژي رسوبي" يا " انرژي مبهم صفر" مطرح شد. همه ي پايانه هاي كوانتومي داراي يك مقدار انرژي نقطه صفر هستند. اين اصطلاح عموماً براي حالت هاي كوانتومي نوسانات هماهنگي بكار مي رود كه در آن نوسان كننده اي وجود ندارد.

در كيهان شناختي نيز انرژي خلاء مبناي ثابت كيهان شناختي است. نمونه آزمايشي انرژي نقطه صفر مستقيما توسط اثر كاسيمير  در مقياس نانو مشاهده شد. يك روش براي توضيح اين پديده، استفاده از اصل عدم قطعيت مكانيك كوانتومي است كه به موجب آن انرژي نمي تواند بطور مطلق صفر باشد.

در اين نوشته با توجه با جابه جايي به سمت آبي گرانش و اثر مسبوئر و آزمايش پوند- ربكا ، از ديدگاه ميدان هيگز، با در نظر گرفتن كنش بين گرانش و فوتون، انرژي نقطه صفر توضيح داده مي شود. اثر مسبوئر نشان مي دهد كه هنگام چابه جايي بسمت آبي گرانش، سه نوع بوزون هيگز مختلف موجب افزايش جرم فوتون مي شود. اين بوزونهاي هيگز بار-رنگ مثبت، بار-رنگ منفي و مغناطيس-رنگ ناميده مي شوند. با توجه به اين بوزونهاي رنگي و معادله ديراك مي توان انرژي نقطه صفر را توضيح داد.

 

فارسي

http://cph-theory.persiangig.com/2007-cphzpe.htm

 

انگليسي

Zero Point Energy and Dirac equation

http://cph-theory.persiangig.com/22-diraczpe.htm

فرستنده: حسين جوادي

فيروز نادري، رييس اكتشافات منظومه شمسي ناسا شد

فيروز نادري، رييس اكتشافات منظومه شمسي ناسا شد

1 مرداد 1390 - دکتر فیروز نادری، دانشمند و مدیر ایرانی آژانس فضایی آمریکا(ناسا) به مدیریت اکتشافات منظومه شمسی مرکز اکتشافات روباتیک ناسا(JPL) منصوب شد.

---

 

ادامه نوشته

سفر به زمان گذشته امكان ندارد

سفر به زمان گذشته امكان ندارد

به گفته‌ فیزیکدانان در هنگ کنگ، آنها توانسته‌اند اثبات کنند که یک تک فوتون از تئوری انیشتین در مورد این که هیچ چیز نمی‌تواند سریعتر از نور حرکت کند، پیروی کرده، از این رو سفر در زمان امکان ندارد.

---

به گفته‌ فيزيكدانان در هنگ كنگ، آنها توانسته‌اند اثبات كنند كه يك تك فوتون از تئوري انيشتين در مورد اين كه هيچ چيز نمي‌تواند سريعتر از نور حركت كند، پيروي كرده، از اين رو سفر در زمان امكان ندارد.

به گزارش سرويس علمي خبرگزاري دانشجويان ايران (ايسنا) محققان دانشگاه علوم و فناوري هنگ‌كنگ در تحقيقات خود نشان داده‌اند كه يك فوتون، كوانتوم بنيادي نور از قانون ترافيك جهان مانند امواج كلاسيك الكترومغناطيسي پيروي مي‌كند.

احتمال سفر در زمان، حدود 10 سال پيش، هنگامي كه دانشمندان انتشار سريعتر از نور پالس‌هاي نوري را در برخي رساناهاي خاص كشف كردند، مطرح شد؛ اما بعدها مشخص شد كه اين خاصيت يك تاثير بصري بوده، ‌با اين حال دانشمندان تصور كردند كه شايد بتوان يك فوتون را سريعتر از نور حركت داد.

محققان هنگ‌كنگي اما بر اين باور بودند كه نظريه انيشتين صحيح بوده، از اين رو براي پايان بخشيدن به اين بحث دست به اندازه‌گيري سرعت نهايي يك تك فوتون زدند كه تا پيش از آن انجام نشده بود.

اين آزمايشات نشان داد كه حتي يك تك فوتون نيز از اين قانون پيروي كرده و معلول نمي‌تواند پيش از علت اتفاق بيفتد. با اين آزمايش، بحثهاي موجود در مورد سرعت درست انتقال اطلاعات با يك فوتون پايان گرفت.

به گفته اين محققان، اين پژوهش از كاربري‌هاي بالقوه ديگري با ارائه تصوير بهتري از انتقال اطلاعات كوانتومي براي دانشمندان برخوردار است.

منبع: ايسنا

---

      بازديد : 192 نفر

-->

 

ابري با 140 تريليون برابر آب‌هاي زمين

ابري با 140 تريليون برابر آب‌هاي زمين

اخترشناسان موفق به كشف ابر عظيم و 12 ميليارد ساله‌اي شدند كه ميزان آب نهفته در آن 140 تريليون برابر آب‌هاي موجود در اقيانوس‌هاي زمين است

به گزارش خبرگزاري مهر، اخترشناسان موفق به كشف قديمي‌ترين و بزرگ‌ترين توده آبي شدند كه تاكنون در جهان كشف شده است، ابري عظيم و 12 ميليارد ساله كه در خود 140 برابر آبي كه در اقيانوس‌هاي زمين در جريان است را پنهان كرده است.

اين ابر مملو از بخار آب، سياهچاله عظيمي كه اخترنما ناميده مي‌شود را در فاصله 12 ميليارد سال نوري از زمين در بر گرفته است. اين كشف نشان مي‌دهد آب از زمان آغازين جهان هستي پديده‌اي عادي و فراوان به شمار مي‌رفته است. به گفته اخترشناسان از آنجايي كه نور مشاهده شده از اين اخترنما 12 ميليارد سال پيش تابيده شده و اكنون به زمين رسيده است، مي‌توان گفت آبي كه در اين ابر قرار گرفته تنها 1.6 ميليارد سال پس از پيدايش جهان هستي به وجود آمده است.

اخترنماها از جمله درخشان‌ترين، قدرتمندترين و پرانرژي‌ترين پديده‌ها در جهان هستي به شمار مي‌روند كه قدرت خود را از سياهچاله‌هاي عظيمي به دست مي‌آورند كه غبارها و گازهاي كيهاني را در خود مكيده و انرژي زيادي را به خارج ساطع مي‌كنند.

در اين پروژه محققان بر روي اخترنمايي خاص به نام APM 08279+5255 مطالعه كردند كه سياهچاله‌اي 20 ميليارد برابر عظيم‌تر از خورشيد را درون خود داشته و انرژي آن برابر يك كوادريليون خورشيد است.

براي انجام اين مطالعه محققان از دو تلسكوپ مختلف، تلسكوپ‌هاي هاوايي و كاليفرنيا براي تاييد وجود بخار آب در اين اخترنما استفاده كردند. حجم بالاي بخار آب موجود در اين ابر موجب شگفتي بسياري از محققان شد زيرا مقدار اين آب 400 برابر بيشتر از آبي است كه تا كنون در كهكشان راه شيري كشف شده است، شايد به اين دليل كه تمامي آب موجود در كهكشان راه شيري به جاي بخار در شكل يخ وجود دارند.

بخار آب در اين اخترنما در محدوده‌اي به وسعت صدها سال نوري توزيع شده است. اين ابر درجه حرارتي برابر منفي 63 درجه فارنهايت دارد و تراكم آن 300 تريليون بار كمتر از تراكم اتمسفر زمين است. اين ابر نسبت به ابرهاي معمولي و رايج در كهكشان راه شيري پنج برابر داغ‌تر و 10 تا 100 برابر متراكم‌تر است.

منبع: همشهري

چگونه می توان میزان نبوغ آلبرت اینشتین را اندازه گرفت؟

ادامه نوشته

کوارکها

کوارک

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد

پروتون
ساختار کوارکی پروتون
ترکیب:	ذره بنیادی
خانواده:	فرمیون
گروه:	کوارک
رده:	۱٬۲٬۳
برهم‌کنش:	نیروی ضعیف٬نیروی قوی٬نیروی جاذبه٬نیروی الکترومغناطیس
ذره بنیادی:	آنتی‌کوارک (q)
پاد ذره بنیادی:	پاد پروتون
استدلال:	ماری گلمان (1964) جورج زویگ (1964)
کشف شده:	SLAC (~1968)
نماد:	q
No. of types:	(u, d, c, s, t, و b)
بار الکتریکی:	+^2⁄3 e, −^1⁄3 e
بار رنگ:	بله
اسپین:	^1⁄2

کوارک یک ذره بنیادی و جزء اساسی تشکیل دهنده ماده می‌باشد. کوارک‌ها با هم ترکیب می‌شوند تا ذرات مرکبی به نام هادرون را به وجود آورند، پروتون و نوترون از معروف‌ترین آنها هستند. آنها تنها ذرات بنیادی برای آزمایش همه چهار برهم کنش اساسی یا نیروهای اساسی در مدل استاندارد می‌باشند. به خاطر پدیده‌ای که به تحدید رنگ معروف است، کوارک‌ها هیچ گاه به صورت انفرادی یافت نمی‌شوند؛ آنها را فقط می‌توان درون هادرونها پیدا کرد. به همین دلیل بیشتر آنچه که ما درباره کوارک‌ها می‌دانیم از مشاهده خود هاردونها به دست آمده‌است. شش نوع مختلف از کوارک‌ها وجود دارد که به طعم شهرت دارند : بالا، پایین، افسون، شگفت،سر یا حقیقت وته یا زیبایی. بالا و پایین دارای کمترین وزن در بین کوارک‌ها می‌باشند. کوارک‌های سنگین تر در طول یک فرآیند واپاشی به سرعت به کوارکهای بالاو پایینتبدیل می‌شوند: تبدیل شدن از حالت جرم بیشتر به حالت جرم کمتر. به همین علت کوارک‌های بالا و پایین عموما پایدار می‌باشند و رایج‌ترین کوارک‌ها در عالم می‌باشند، در حالی که کوارک‌های دیگر فقط در تصادم‌های با انرژی زیاد تولید می‌شوند (مثل تابشهای کیهانی و شتاب دهنده‌های ذرات). کوارک‌ها خواص ذاتی گوناگونی دارند که شامل بار الکتریکی، بار رنگ، اسپین و جرم می‌باشد. برای هر یک از طعم‌های کوارک یک پادماده متناظر وجود دارد که به پادکوارک نیز شناخته می‌شوند و فقط در برخی خصوصیات دارای علامت مخالف می‌باشد. کوارک‌ها تنها ذرات شناخته شده می‌باشند که بار الکتریکی آنها کسری از بار پایه می‌باشد.

ن • ب • و ذرات بنیادی در فیزیک
ذرات بنیادی اولیه	فرمیون‌ها:  کوارک‌ها: u • d • s • c • b • t • لپتون‌ها: e^- • e^+ • μ^- • μ^+ • τ^- • τ^+ • νe • νμ • ντ بوزون‌ها:  بوزون‌های تبادلگر نیرو: γ • g • W^± • Z^0  دیگر:  ارواح
ذرات ترکیبی	هادرون‌ها:  باریون‌ها(فهرست)/هیپرون/هسته: p • n • Δ • Λ • Σ • Ξ • Ω • Ξb • مزون‌ها(فهرست)/کوارکونیوم‌ها: π • K • ρ • J/ψ • Υ

 

 

مکانیک کوانتوم

مکانیک کوانتومی شاخه‌ای بنیادی از فیزیک نظری است که در مقیاس اتمی و زیراتمی به جای مکانیک کلاسیک و الکترومغناطیس کلاسیک به کار می‌رود. مکانیک کوانتومی بنیادی‌تر از مکانیک نیوتنی و الکترومغناطیس کلاسیک است، زیرا در مقیاس‌های اتمی و زیراتمی که این نظریه‌ها با شکست مواجه می‌شوند، می‌تواند با دقت زیادی بسیاری از پدیده‌ها را توصیف کند. مکانیک کوانتومی به همراه نسبیت عام پایه‌های فیزیک جدید را تشکیل می‌دهند.

آشنایی

واژهٔ کوانتوم (به معنی «بسته» یا «دانه») در مکانیک کوانتومی از اینجا می‌آید که این نظریه به بعضی از کمیت‌های فیزیکی (مانند انرژی یک اتم در حال سکون) مقدارهای گسسته‌ای نسبت می‌دهد. بسیاری از شاخه‌های دیگر فیزیک و شیمی از مکانیک کوانتومی به عنوان چهارچوب خود استفاده می‌کنند؛ مانند فیزیک ماده چگال، فیزیک حالت جامد، فیزیک اتمی، فیزیک مولکولی، شیمی محاسباتی، شیمی کوانتومی، فیزیک ذرات بنیادی، و فیزیک هسته‌ای. پایه‌های مکانیک کوانتومی در نیمهٔ اول قرن بیستم به وسیلهٔ ورنر هایزنبرگ، ماکس پلانک، لویی دوبروی، نیلس بور، اروین شرودینگر، ماکس بورن، جان فون نویمان، پاول دیراک، ولفگانگ پاولی و دیگران ساخته شد. بعضی از جنبه‌های بنیادی این نظریه هنوز هم در حال پیشرفت است.

توصیف مکانیک کوانتومی از رفتار سامانه‌های فیزیکی اهمیت زیادی دارد، زیرا در مقیاس اتمی نظریه‌های کلاسیک نمی‌توانند توصیف درستی ارائه دهند. مثلاً، اگر قرار بود مکانیک نیوتنی و الکترومغناطیس کلاسیک بر رفتار یک اتم حاکم باشند، الکترون‌ها به سرعت به سمت هسته اتم حرکت می‌کردند و به آن برمی‌خوردند. ولی در دنیای واقعی الکترون‌ها در نواحی خاصی دور اتم‌ها باقی می‌مانند.

در ساختار مکانیک کوانتومی، حالت هر سیستم در هر لحظه به وسیلهٔ یک تابع موج مختلط توصیف می‌شود (که در مورد الکترون‌های یک اتم گاهی به آن اُربیتال می‌گویند). با این ابزار ریاضی می‌توان احتمال نتایج مختلف در آزمایش‌ها را پیش‌بینی کرد. مثلاً با آن می‌توان احتمال یافتن الکترون را در ناحیهٔ خاصی در اطراف هسته در یک زمان مشخص محاسبه کرد. بر خلاف مکانیک کلاسیک، نمی‌توان هم‌زمان کمیت‌های مزدوج را، مانند مکان و تکانه، با هر دقتی پیش‌بینی کرد. مثلاً می‌توان گفت که الکترون در ناحیهٔ مشخصی از فضا است، ولی مکان دقیق آن را نمی‌توان معلوم کرد. البته معنی این حرف این نیست که الکترون در تمام این ناحیه پخش شده‌است. الکترون در یک ناحیه از فضا یا هست و یا نیست. این ناتوانی در تعیین مکان الکترون را اصل عدم قطعیت هایزنبرگ به طور ریاضی بیان می‌کند.

پدیدهٔ دیگری که منجر به پیدایش مکانیک کوانتومی شد، امواج الکترومغناطیسی مانند نور بودند. ماکس پلانک در سال ۱۹۰۰ هنگام مطالعه بر روی تابش جسم سیاه کشف کرد که انرژی این امواج را می‌توان به شکل بسته‌های کوچکی در نظر گرفت. آلبرت اینشتین از این فکر بهره برد و نشان داد که امواجی مثل نور را می‌توان با ذره‌ای به نام فوتون که انرژی‌اش به بسامدش بستگی دارد توصیف کرد. این نظریه‌ها به دیدگاهی به نام دوگانگی موج-ذره بین ذرات زیراتمی و امواج الکترومغناطیسی منجر شد که در آن ذرات نه موج و نه ذره بودند، بلکه ویژگی‌های هر دو را از خود بروز می‌دادند. مکانیک کوانتومی علاوه بر این که دنیای ذرات بسیار ریز را توصیف می‌کند، برای توضیح برخی از پدیده‌های بزرگ‌مقیاس (ماکروسکوپیک) هم کاربرد دارد، مانند ابررسانایی و ابرشارگی.

مکانیک کوانتومی و فیزیک کلاسیک

نوشتار اصلی: گربه شرودینگر

نوشتار اصلی: آزمایش دوشکاف

نمایش دوگانگی موج-ذره با یک بسته موج فوتونی

اثرات و پدیده‌هایی که در مکانیک کوانتومی و نسبیت پیش‌بینی می‌شوند، فقط برای اجسام بسیار ریز یا در سرعت‌های بسیار بالا آشکار می‌شوند. تقربیاً همهٔ پدیده‌هایی که انسان در زندگی روزمره با آن‌ها سروکار دارد به طور کاملاً دقیقی توسط فیزیک نیونتی قابل پیش‌بینی است.

در مقادیر بسیار کم ماده، یا در انرژی‌های بسیار پایین، مکانیک کوانتومی اثرهایی را پیش‌بینی می‌کند که فیزیک کلاسیک از پیش‌بینی آن ناتوان است. ولی اگر مقدار ماده یا سطح انرژی را افزایش دهیم، به حدی می‌رسیم که می‌توانیم قوانین فیزیک کلاسیک را بدون این که خطای قابل ملاحظه‌ای مرتکب شده باشیم، برای توصیف پدیده‌ها به کار ببریم. به این «حد» که در آن قوانین فیزیک کلاسیک (که معمولاً ساده‌تر هستند) می‌توانند به جای مکانیک کوانتومی پدیده‌ها را به درستی توصیف کنند، حد کلاسیک گفته می‌شود.

کوشش برای نظریهٔ وحدت‌یافته

وقتی می‌خواهیم مکانیک کوانتومی را با نظریهٔ نسبیت عام (که توصیف‌گر فضا-زمان در حضور گرانش است) ترکیب کنیم، به ناسازگاری‌هایی برمی‌خوریم که این کار را ناممکن می‌کند. حل این ناسازگاری‌ها هدف بزرگ فیزیکدانان قرن بیستم و بیست‌ویکم است. فیزیکدانان بزرگی همچون استیون هاوکینگ در راه رسیدن به نظریهٔ وحدت‌یافتهٔ نهایی تلاش می‌کنند؛ نظریه‌ای که نه تنها مدل‌های مختلف فیزیک زیراتمی را یکی کند، بلکه چهار نیروی بنیادی طبیعت -نیروی قوی، نیروی ضعیف، الکترومغناطیس و گرانش- را نیز به شکل جلوه‌های مختلفی از یک نیرو یا پدیده نشان دهد.

مکانیک کوانتومی و زیست‌شناسی

تحقیقات چند موسسه در آمریکا و هلند نشان داده است که بسیاری از فرایندهای زیستی از مکانیک کوانتومی بهره می‌برند. قبلا تصور می‌شد فتوسنتز گیاهان فرایندی بر پایه بیوشیمی است اما تحقیقات پروفسور فلمینگ و همکارانش در دانشگاه برکلی و دانشگاه واشنگتن در سنت لوییس به کشف یک مرحله کلیدی از فرآیند فوتوسنتز منجر شده که بر مکانیک کوانتومی استوار است. همچنین پژوهشهای کریستوفر آلتمن، پژوهشگری از موسسه دانش نانوی کاولی در هلند، حاکی از آن است که نحوه کارکرد سلولهای عصبی خصوصا در مغز که تا مدتها فرایندی بر پایه فعالیتهای الکتریکی و بیوشیمی پنداشته می‌شد و محل بحث ساختارگرایان و ماتریالیستها و زیستشناسها بود، شامل سیستمهای کوانتومی بسیاری است. این پژوهشها نشان می‌دهد که سلول عصبی یک حلزون دریایی می‌تواند از نیروهای کوانتومی برای پردازش اطلاعات استفاده کند. در انسان نیز، فیزیک کوانتومی احتمالا در فرآیند تفکر دخیل است.

منابع

·         ISBN 0-13-124405-1

·         Shankar, R., Principles of Quantum Mechanics, 2nd edition (Plenum, 1994)

·         Sakurai, J. J. (1967). Advanced Quantum Mechanics. Addison Wesley. ISBN 0-201-06710-2.