تبلیغات
۩۞۩ BERMODA ۩۞۩ - فصلی نو در نظریه نسبیت 2 (قسمت اول)
۩۞۩ BERMODA ۩۞۩
الهم عجل لولیک الفرج
صفحه نخست       پست الکترونیک          تماس با ما              ATOM            طراح قالب
گروه طراحی قالب من گروه طراحی قالب من گروه طراحی قالب من گروه طراحی قالب من گروه طراحی قالب من
درباره وبلاگ


وبلاگ توسط دو نفر از بچه های مهندسی صنایع تبریز ایجاد شده است.

مدیر وبلاگ :صادق قدسی
نظرسنجی
چه نوع مطالبی را بیشتر می پسندید؟











این هم یک مقاله واقعا علمی و جذاب برای طرفداران مطالب علمی:

هدف از این مقاله، ارائه راه حل های جدید برای حل مسائل و مشکلات موجود در فیزیک کوانتومی مانند سفر در زمان (سفر به گذشته و آینده)، پارادوکس دو قلو ها، پارادوکس پدر بزرگ و توجیه جاذبه (تعریف جدیدی برای جاذبه) و بررسی چگونگی ساختن ضد جاذبه می باشد.


[ كوانتوم و فیزیك جدید ]

در این مقاله بر اساس نظریه نسبیت انیشتین، نظریات جدید و تكمیلی ارائه خواهد شد.
هدف از این مقاله، ارائه راه حل های جدید برای حل مسائل و مشكلات
موجود در فیزیك كوانتومی مانند سفر در زمان (سفر به گذشته و آینده)، پارادوكس دو قلو ها، پارادوكس پدر بزرگ و توجیه جاذبه (تعریف جدیدی برای جاذبه) و بررسی چگونگی ساختن ضد جاذبه می باشد.

آیا یك "زمان ثابت جهانی" وجود دارد ؟

اگر ما دو عدد ساعت اتمی را كنار هم قرار دهیم و با یكدیگر تنظیم كنیم كه هر دو یك ساعت را نشان دهند، می دانیم كه حتی اگر سال ها هم تیك-تاك كنند، باز هم هر دو یك ساعت را نشان خواهند داد. ولی اگر آنها را از هم جدا كنیم و یكی از آنها را بر روی كره زمین نگه داریم و دیگری را به یك "سفر به دور دنیا" بفرستیم، هنگام بازگشت خواهیم دید كه ساعتی كه در سفر به دور دنیا بوده است، كسری از ثانیه عقب تر است. فقط كسری از ثانیه، ولی حقیقت دارد. سفر به دور دنیا واقعاً شما را جوان تر نگه می دارد! این فقط یك نظریه نیست، بلكه آزمایشات مختلفی از جمله آزمایش ذكر شده انجام شده است و نتیجه ثبت شده، این تئوری را تایید می كند. پس اینجا چه خبر است؟ جواب این سوال را می توان در نظریه نسبیت انیشتین یافت، زیرا این نظریه به ما می گوید كه هر چه جسمی سریعتر حركت كند، زمان برای آن جسم كندتر می گذرد. تا آنكه به سرعت نور برسد كه در آن حالت زمان برای جسم به صفر می رسد. این حالت تحت عنوان "تاخیر زمان" شناخته می شود و در حركت های روزانه ما بسیار ناچیز و ناملموس می باشد ولی در سرعت های بالاتر قابل لمس می گردد. برای مثال، برای "تاخیر زمان" هایی كه ما با آن آشنا باشیم، می توان یك فضانورد را مثال زد كه به مدت یك سال در ایستگاه فضایی زندگی می كند، 0.0085 ثانیه كمتر از ما كه بر روی زمین زندگی می كنیم زمان برایش گذشته است، كه البته مقدار زمان قابل لمسی نمی باشد.

باید به این نكته توجه داشت كه سرعت های بالا و سرعت نزدیك سرعت نور، بر روی سرعت حركت ساعت تاثیر نمی گذارد، بلكه خود زمان است كه كند می شود.

البته باید توجه داشت كه سرعت گذر زمان ارتباط مستقیم با سرعت ناظر دارد ولی مورد دیگری كه باید مد نظر گرفت جاذبه است (كه در ادامه به اصل جاذبه می پردازیم). میدان های جاذبه ای قوی، مانند آنچه در نزدیكی سیاهچاله ها یافت می شوند، باعت گذشت زمان بیشتری می شوند.

برای پاسخ به سوال اصلی، كه آیا یك "زمان ثابت جهانی" وجود دارد ؟ جواب این سوال صریحاً خیر است. تنها نكته ای كه قابل ذكر است آن است كه تمامی ما زمان را با سرعت های متفاوت كه بستگی به سرعت ما و جاذبه حاكم بر ما دارد تجربه می كنیم.

فضا-زمان با تعریف تكمیلی جدید

تا این قسمت مروری بر ماهیت زمان نمودیم و آنچه گفته شد، نتیجه تحقیقات و تئوری دانشمندانی مانند انیشتین بود. در این قسمت می خواهیم مروری بر تعریف فضا-زمان انیشتین نموده و آن را با تئوری های جدید تكمیل كنیم تا در ادامه بتوانیم به برخی از سوالات بدون پاسخ در فیزیك كوانتومی پاسخ دهیم.

توجه كنید كه از این قسمت به بعد، تقریباً تمامی مطالب ذكر شده جدید می باشند و نظریات به صورت كلی با كمی توضیح بیان شده اند.

نیوتن می گوید هرگاه دو جسم در مجاورت یكدیگر قرار گیرند، از مركز جسم اول به مركز جسم دیگر نیرویی وارد می شود كه جهت آن عمودی و به سمت جسم با جرم بیشتر است. در نظریه نیوتن، جاذبه نیرویی است كه اجسام كوچكتر را به سمت اجسام بزرگتر می كشد. سپس انیشتین آمد و نظریه فضا-زمان را داد. انیشتین گفت كه همه اجسام در فضایی تركیب شده با زمان قرار دارند. هرچه جرم جسم بیشتر باشد، فضا زمان اطراف آن فشرده تر است. او گفت اگر جسمی را بر روی زمین تصور كنیم، چرا باید جاذبه از پایین جسم را به سمت خود بكشد، شاید دارد از بالا به آن نیرو وارد می كند! او می گفت جهان در فضا-زمان قوطه ور است و اجسام در این فضا-زمان، هرچه جرم بیشتری داشته باشند، به اصطلاح صفحه فضا زمان را بیشتر به سمت خود خم می كنند (البته اگر آنرا دو بعدی در نظر بگیریم) و اجسام دیگری كه بر روی این صفحه قرار دارند، به سمت جسم با جرم بیشتر هدایت و به سمت آن جذب می شوند.

البته همانطور كه می دانیم، این نظریه (وجود فضا-زمان به جای وجود نیروی جاذبه نیوتنی) با آزمایشات مختلفی ثابت شده است (مانند آزمایش نور در هنگام كسوف و ... ).

آنچه در اینجا ما می خواهیم به این قسمت از نظریه اضافه و آنرا كامل كنیم آن است كه هر ذره موجود در جهان، فضا-زمان مخصوص به خود را دارد و در فضا زمان كلی عالم غوطه ور نیستند. البته پس از در نظر گرفتن جهان در یك نگاه، به همان غوطه وری در فضا-زمان می رسیم كه البته دلیل آن كنار هم قرار گرفتن فضا-زمان اجسام و اجرام مختلف در كنار یكدیگر است و تشكیل یك فضا-زمان واحد را می دهند، ولی در حالت جزیی به این صورت نیست و هر جسم فضا-زمان نسبی خود را دارد كه در اطرافش پیچیده شده است. هرچه جرم ذره بیشتر، تراكم فضا-زمان، خمیدگی فضا-زمان و به اصطلاح نیروی جاذبه اطراف آن بیشتر خواهد شد. با تركیب ذرات با یكدیگر، فضا-زمان آنها با یكدیگر ادغام شده و تشكیل فضا-زمان بزرگتری را می دهند. (منظور از ذره هر نوع ذره كوچكی است كه بتوان آن را تصور نمود كه كشف شده اند و یا حتی هنوز كشف نشده اند، چه در حد میكروسكوپی و چه در حد ماكروسكوپی).

تراكم و خمیدگی فضا-زمان اطراف ذرات را می توان بر اساس جرم اتمی ذرات تشكیل دهنده آنها با فرمول های ریاضی بدست آورد. البته آنچه از فیزیك كلاسیك در مورد جاذبه در این تئوری باقیمانده است و هنوز قابل قبول است، عمودی بودن جهت آن است.

نكته قابل توجه در این قسمت آن است كه اگر ذرات متفاوتی با یكدیگر تركیب شوند، ذرات دارای فضا-زمان بیشتر (تراكم و خمیدگی بیشتر) بر ذرات دارای فضا-زمان كمتر غلبه نموده و فضا-زمان اصلی را فضا-زمان ذرات با جرم اتمی بیشتر تشكیل می دهند و كل جسم دارای یك فضا-زمان واحد با قدرت فضا-زمان بیشتر خواهد شد. البته، این حالت را در صورتی در نظر می گیریم كه جرم ذرات با فضا-زمان های متفاوت هنگام تركیب یكسان باشند.

نكته قابل توجه دیگر آن كه هر ذره فضا-زمان مخصوص به خود را دارد و هیچ ذره ای نمی تواند از فضا-زمان تعریف شده برای خود بكاهد و یا آن را از بین ببرد. كاهش مقدار فشردگی فضا-زمان، مستلزم تغییر در ماهیت ذره می باشد، كه در آن صورت دیگر ذره جدید (با فضا-زمان جدید)، آن ذره قبلی نیست و تبدیل به یك ذره كاملاً متفاوت شده است. همانطور كه گفتیم، اگر ذره در محیط فضا-زمان فشرده تری قرار گیرد، فضا زمان فشرده غالب می شود ولی اگر به هر نحوی به جایی كه فضا-زمان اطراف آن دارای فشردگی كمتری باشد (حتی اگر وسعت آن بیشتر باشد) وارد شود، فضا زمان جرم كاهش پیدا نمی كند و كاهشی در فضا-زمان نسبی جسم رخ نمی دهد.

نكته بعدی كه باید توجه داشت آن است كه، اگر ذره ای با فضا-زمان فشرده وارد محیطی با فضا-زمانی با فشردگی كمتر وارد شود، حداكثر تاثیری كه می تواند فضا-زمان فشرده بر اطراف خود بگذارد، به اندازی جرم خود است و نه بیشتر.

هنگامی كه فشردگی فضا-زمان اطراف یك جسم زیاد باشد، زمان برای آن جسم كند تر می گذرد نسبت به جسمی كه فضا-زمان اطراف آن فشردگی كمتری دارد.

مطالب ارائه شده در این مقاله، مطالبی كاملاً جدید و تمامی نظریه ها، نظریات جدید در حوزه فیزیك كوانتومی می باشد و فقط برای درك بهتر، در برخی از قسمت ها، اشاره هایی به نظریه های دیگر در حوزه فیزیك كوانتومی شده است.

مقاله در سطح بالای متوسط می باشد و تصور بر این است كه خواننده با اصول فیزیك كوانتوم و مباحث مربوط به نسبیت انیشتین آشنایی كافی دارد.

مقدمه

بشر همیشه به دنبال كشف جهان و دست یابی به تمام نیروهای اطراف خود بوه است. در این میان دو چیز ذهن او را بسیار به خود مشغول نموده است، یكی نور و دیگری زمان. تا به این لحظه بشر موفق به توجیه و تشخیص كامل این دو پدیده نشده است.

در این مقاله سعی بر ارائه راه حل های جدید برای تشخیص این دو پدیده شده تا بتوان با تئوری های جدید، درب های جدیدی از علم را به سوی بشر باز كنیم و گامی بلند تر از همیشه به سوی آینده علم و آنچه ناشناخته است برداریم. این مقاله شروعی برای این گام بلند است و به امید آنكه بشر بتواند با تئوری های ارائه شده جدید در این مقاله، شناخت خود را از جهان هستی افزایش دهد.

زمان چیست ؟

هنگامی كه به زمان فكر می كنیم، به وسایل اندازه گیری گذشت زمان مانند ساعت و یا شاید بازه ای از زمان مانند ساعت یا دقیقه فكر می كنیم، ولی درباره خود زمان فكر نمی كنیم. زمان چیست؟
دقیقاً ما چه چیزی را اندازه گیری می كنیم؟

پاسخ را می توانیم به این صورت شروع كنیم كه ما در حال اندازه گیری بازه بین رویداد ها هستیم با استفاده از واحد هایی كه برای این منظور تعریف كرده ایم.

ولی ما می خواهیم بررسی كنیم كه دقیقاً این "بازه" چیست.

ما همیشه زمان را به گونه ای كه "در حال حركت است" در نظر داریم، به صورتی كه به حالت پیوسته و جدایی ناپذیر در جریان است. ولی آیا این نظریه درست است؟

ما زمان را به گونه ای بیان می كنیم كه از گذشته به حال و سپس به آینده در جریان است. ما خاطراتی از اتفاقات گذشته داریم، ولی البته هیچ خاطره ای از آینده نداریم. زمان برای ما این خط مرجع را بوجود می آورد كه اتفاقات به ترتیب وقوع می توانند بر روی آن قرار گیرند، و در این حالت ما می توانیم تشخیص دهیم كه یك اتفاق قبل یا بعد از دیگری رخ داده است. و این حالت است كه "پیكان زمان" را برای ما بوجود می آورد. قابل توجه است كه در قوانین فیزیك موجود، هیچ توجیهی برای جریان زمان از گذشته به حال و سپس به آینده وجود ندارد. پس چه چیزی است كه به زمان جهت می دهد؟ برای درك بهتر، مروری كوتاهی بر قوانین ترمودینامیك می كنیم.

در مقیاس های كوچكتر از اتم، هیچگونه تمایزی بین گذشته و آینده وجود ندارد!

در یك واكنش میان ذرات كوچكتر از یك اتم، ممكن است دو ذره به نحوی با یكدیگر برخورد كنند، و بر اثر واكنش آنها با یكدیگر دو ذره متفاوت دیگری را بوجود آورند و سپس از یكدیگر جدا شوند. با توجه به قوانین كنونی فیزیك، هیچ دلیلی وجود ندارد كه بتواند مانع از آن شود كه این دو ذره مجدداً با یكدیگر برخورد كنند و به حالت قبل از واكنش خود بازگردند. با مطالعه بر روی این ذرات، تشخیص ترتیب واكنش ها و یا حتی اینكه آیا واكنشی رخ داده است یا خیر، غیر ممكن است. در این مقیاس، تشخیص گذشته از آینده با نگاه كردن به ذرات امكان پذیر نیست.

در دنیای ماكروسكوپی و قابل دیدن با چشم، ما به راحتی پیكان زمان را می توانیم تشخیص دهیم. اگر ما تصویری از یك لیوان پر از آب بر روی یك میز را ببینیم و در كنار آن تصویر یك لیوان شكسته، كه از روی همان میز بر روی زمین افتاده و آب های درون لیوان بر روی زمین ریخته را ببینیم، به راحتی می توانیم ترتیب مراحل این اتفاق را تشخیص دهیم. ما می دانیم كه ذرات شكسته لیوان هرگز قادر به تركیب مجدد و بوجود آوردن لیوان نشكسته را ندارند و همچنین می دانیم آبی كه بر روی زمین ریخته شده است، قادر به جمع شدن و بازگشت به لیوان را ندارد، ولی چرا ؟ با توجه به قوانین فیزیك فعلی، هر واكنشی شامل واكنش میان اتم هایی می باشد كه قایل برگشت به حالت قبل از واكنش هستند، مانند شیشه لیوانی كه شكسته است و قابل بازگشت به حالت اول است و برای آب لیوان كه ریخته شده بر روی زمین نیز همین حالت صدق می كند. ولی یك پیكان زمان درون این اتفاق وجود دارد، كه از گذشته به سمت آینده می رود. این حالت هنگامی صدق می كند كه ما با سیستم های پیچیده و متشكل از مقدار زیادی ذره روبرو هستیم. در چنین سیستم هایی می توانیم بر اساس آنالیز و تجزیه تغییر اجسام و با كمك علم ترمودینامیك و ریاضیات مربوطه روند تغییر از گذشته به آینده را تشخیص دهیم.

بنیادی ترین قانون فیزیك، قانون دوم ترمودینامیك است. بر اساس این قانون، جهان همواره به سمت بی نظمی پیش می رود.  به عبارت دیگر در یك سیستم بسته (جهان ما نیز یك سیستم بسته محسوب می شود)، بی نظمی همیشه در حال افزایش است. اجسام هرگز نسبت به آنچه هستند منظم تر نمی شوند. برای مثال اگر شما یك جعبه ای كه درون آن یك پازل قرار داده اید را به شدت تكان دهید، بعد از باز كردن جعبه شما نمی توانید انتظار داشته باشید پازل به خودی خود ساخته شده باشد. توضیح این حالت خیلی ساده است . عدم درست شدن پازل به این دلیل است كه حالت درست پازل فقط یك حالت است، در حالی كه حالت های اشتباه زیادی وجود دارد. بنابراین ما مدام با حالت اشتباه روبرو می شویم. اگر برای مدت زمان طولانی این حركت را ادامه دهیم، احتمال خیلی ضعیف وجود دارد كه پازل به صورت صحیح چیده شود، ولی این حالت خیلی نادر است و در مقیاس كل جهان، جهان احتمالاً زمان كافی برای پدید آوردن چنین حالتی را ندارد. بنابراین اگر ما سیستم های موجود در این جهان را به حال خود رها كنیم، سیستم به حالت بی نظمی می رود و نه به حالت نظم و این حالت به ما پیكان زمان را تحویل می دهد.

پیكان زمان دیگر، پیكان زمان انفجار بزرگ (Big-Bang) است و می توان آنرا به عنوان پیكان زمان نهایی در نظر گرفت. در هر جا و در هر زمان در جهان هستی كه باشید، انفجار بزرگ همیشه در قسمت گذشته زمان قرار دارد. ما همان پیكان را در انبساط جهان می توانیم مشاهده كنیم. هرچه جهان پیرتر و منبسط تر می شود، كهكشان ها از یكدیگر دورتر می شوند. كهكشان هایی كه به یكدیگر نزدیكتر هستند گذشته را و كهكشان هایی كه از یكدیگر دور شده اند آینده را نشان می دهند.

قانون اول ترمودینامیك می گوید كه مقدار انرژی در یك سیستم بسته همیشه ثابت است. مقدار كل انرژی موجود در جهان هنگام آفرینش آن مقدار دهی شده است، ولی قانون دوم ترمودینامیك به ما می گوید كه مقدار انرژی "قابل استفاده" رو به كاهش است. هنگامی كه تمامی ستاره ها و منابع دیگر انرژی موجود در جهان گرمای خود را از دست دهند، جهان به حالت تعادل گرمایی می رسد و دیگر هیچ چیز تغییر نمی كند.

از مطالعه ترمودینامیك در ارتباط با پیكان زمان چه چیزی آموختیم؟ آموختیم كه دلیل برگشت پذیری واكنش ها و برهم كنش ها در مقیاس میكروسكوپی و عدم برگشت پذیری در مقیاس ماكروسكوپی (چرا پیكان زمان رو به یك سمت و آن هم آینده است)، آن است كه قانون افزایش بی نظمی، یك قانون ثابت است؛ البته مقدار كمی كاهش در بی نظمی زیاد مشكل ساز نیست و مانعی برای آن وجود ندارد. پس نتیجه می گیریم كه زمان در مقیاس ماكروسكوپی در یك جهت جریان دارد و آن هم از گذشته به آینده، كه البته در ادامه بحث بیشتر به این موضوع می پردازیم.





نوع مطلب : علمی، 
برچسب ها :
لینک های مرتبط :
          
سه شنبه 8 شهریور 1390
 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر





آمار وبلاگ
  • کل بازدید :
  • بازدید امروز :
  • بازدید دیروز :
  • بازدید این ماه :
  • بازدید ماه قبل :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :
امکانات جانبی
کسب درآمد