🔻 زمان و ابعاد هستی

📎 قسمت پنجم: مفهوم زمان از نگاه فیزیک جدید

🆔 @Physics3p

🔹در قسمت های قبل سعی بر آن داشتیم تا تمایز بین زمان پارامتری، یعنی زمانی که آن را با تیک تاک ساعت یا گذار شب و روز میسنجیم، با زمان ذهنی، یعنی زمانی که در ذهن خود مجسم میکنیم و موقعیت و آگاهی و احساسات ما آن را کنترل میکند را بیان کنیم.‌ همچنین در این قسمت و قسمت بعدی مطلب، سعی داریم زمان را از نگاه فیزیک مدرن(مکانیک کوآنتوم و نسبیت) مورد بررسی قرار دهیم.

🔸در قسمت سوم این مطلب، گفتیم زمان پارامتری همان زمانیست که با «حرکت» بیان میشود و بنوعی به حرکت گره خورده است و اگر حرکت نباشد این نوع زمان دیگر وجود ندارد(یعنی راهی برای سنجش زمان نداریم.)
برای مثال ما زمان را با چرخش عقربه های ساعت که آن هم گذار شب و روز که خودش ناشی از چرخش مداری زمین بدور خورشید است، میسنجیم.
همچنین بیان کردیم بسیاری از قوانین و تعریفات پایه فیزیک، ارتباط میان زمان و حرکت را بیان میکنند. مانند تندی یا شتاب.

حال در ادامه میخواهیم بدانیم این مفاهیم در دنیای ذرات چه ارتباطی با زمان دارند؟

⭕ ۸- زمان و وضعیت ذره کوآنتومی

🔹حتمأ با اصل عدم قطعیت هایزنبرگ آشنایی دارید! این اصل بیان میکند هرچه در اندازه گیری موقعیت یک ذره کوآنتومی(مانند الکترون) دقت بیشتری بخرج دهید، در سنجش تکانه آن بی دقت تر خواهید شد!
(در این مطلب سعی نداریم که دلیل این امر را مورد بررسی قرار دهیم و در ادامه، در مطالب مربوط به مکانیک کوآنتوم در همین کانال حتمأ به بررسی آن خواهیم پرداخت!)
تکانه نیز خود از همان کمیت های مهم فیزیکی است که گفتیم ارتباط بین زمان و حرکت را بیان میکند. اما چگونه و چه مفهومی را به ما میرساند؟

🔸در اصل عدم قطعیت، تغییر تکانه یک جسم مورد نظر است و این تغییر تکانه با توجه به مفهوم تکانه به دو صورت قابل تعیین است. در حالت اول و رایج تکانه برابر است با تغییر سرعت یک جسم در جرم آن و در حالت دوم، تکانه برابر است با حاصلضرب نیروی متوسط وارد بر جسم در «زمان» اعمال آن نیرو.

🔹با توجه به این تعریف میتوان گفت «تکانه» با «زمان» رابطه "مستقیم" دارد، پس میتوان گفت در اصل عدم قطعیت با کم شدن دقت ما در تکانه، دقت ما در واحد زمان پارامتری (زمان ناشی از حرکت) نیز کاهش خواهد یافت. همانطور که مشاهده میشود، این اصل نیز مانند تمام موضوعاتی که بیان کردیم، به ما تثبیت میکند زمان کاملأ به حرکت و عوامل ایجاد کننده آن وابسته بوده و مستقل از آن قابل استنباط نیست.

🔸اما اگر دقت بیشتری بخرج دهیم، مشاهده میشود طبق اصل عدم قطعیت، این کاهش دقت یا سنجش در زمان پارامتری ناشی از حرکت، با افزایش دقت در سنجش مکان یک جسم همراه است!
بنظر شما چگونه میتوان این موضوع را با نکات گفته شده پیشین تطبیق داد؟
بدیهی است داشتن مکان مطلق درست در مقابل حرکت قرار دارد. این موضوع به ما یادآور میشود زمان تنها در صورتی قابل سنجش است که حرکتی وجود داشته باشد و اگر قرار باشد ما برای یک جسم موقعیت مطلقی قائل شویم، یعنی درست نقطه مقابل حرکت را انتخاب کرده ایم! و حتمأ میدانید حرکت عبارت است از تغییر پیاپی موقعیت یک جسم. بدین ترتیب اگر ما در پی یافتن موقعیت مطلق باشیم، باید پذیرای ایستا بودن ذره باشیم و این یعنی مخالفت با حرکت و میدانیم اگر حرکت نباشد، زمان پارامتری نیز بی معنی خواهد بود!

(تعریف ریاضیاتی عدم قطعیت که از معادله دوبروگلی قابل استخراج است در مباحث بعدی بیان خواهد شد).

⭕ ۹- حرکت و فضا-زمان:

🔹موضوع دیگری که به ارتباط زمان پارامتری و حرکت میپردازد، ساختار فضا و زمان است که براساس نسبیت آلبرت اینیشتین، ما آن دو را بافت های در هم تنیده فضا-زمان مینامیم که این نیز به ما میگوید چرا زمان پارامتری تنها با حرکت قابل سنجش است و چگونه میتوان این زمان را دور زد؟!

نسبیت به ما میگوید فضا و زمان تنها یک ساختار واحد اند بنام فضا-زمان. این که چرا باید بگوییم "فضا-زمان" و چرا این دو باهم در ارتباط اند بطور جامع در مباحث مربوط به نسبیت در این کانال مورد بررسی قرار گرفت، اما با توجه به مطالب بیان شده در قسمت های قبلی نیز میتوان دریافت هر تغییر در ساختار فضا، تغییر و تحریف در زمان پارامتری را دربر خواهد داشت.

حال میخواهیم بدانیم چگونه این ارتباط را میتوان به حرکت و عوارض سنجش در زمان(زمان پارامتری) ربط داد؟!

ادامه دارد....

🆔 @Physics3p

قسمت چهارم مطلب فوق👆👆👆

📚 در این ویدئو میچیو کاکو فیزیکدان برجسته توضیح میدهد که چگونه فیزیک کوانتوم با استفاده از “اصل عدم قطعیت هایزنبرگ” به بحث قدیمی جبر و اختیار پایان میدهد.

🆔 @Physics3p

⚛ کانال فیزیک کوانتوم 👆

🎦 دژاوو چیست و چرا رخ میدهد؟

💢 آیا اینها خاطراتی از جهانی موازی یا از زندگی های گذشته ماست؟!

🔵 پروفسور میچیو کاگو توضیح میدهد.

🆔 @Physics3p

‍ ‍ ⭕ ذره ساکن در فضا-زمان چرخان!



🔸 وقتی یک شی اخترفیزیکی بزرگ مانند یک ستاره‌ی بوزونی یا سیاه‌چاله می‌چرخد، می‌تواند باعث چرخش فضا-زمان اطرافش شود. فیزیکدانان در مقاله‌ی بسیار جالبی نشان داده‌اند یک ذره‌ی دارای ویژگی‌های مناسب می‌تواند به طور کامل در یک فضا-زمان چرخان بایستد!

🆔 @Physics3p

🔹 فیزیکدانان در مقاله‌ی خود، دو معیار برای اینکه یک ذره نسبت به یک ناظر ایستا در یک فضا-زمان چرخان ثابت باقی بماند را مشخص کردند. اول اینکه تکانه‌ی ذره (اساسا چرخشش) باید مقدار مناسبی داشته باشد، به گونه‌ای که به طور کامل، چرخش ناشی از کشش چارچوب را خنثی کند. دوم اینکه، ذره باید دقیقا در یک مدار ایستا قرار بگیرد، مدار ایستا یعنی حلقه‌ای اطراف مرکز فضا-زمان چرخان که ذره، نه به داخل مرکز کشیده شود و نه به خارج از آن.


🔸 نکته‌ی مهم این است که تمام اشیای اخترفیزیکی با فضا-زمان چرخان ، مدارهای ایستا ندارند که این نکته در آینده می‌تواند به محققان کمک کند تا بین انواع مختلف اشیای اخترفیزیکی تمایز قائل شوند. به منظور داشتن یک مدار ایستا، یک سنجه‌ی فضا-زمان چرخان (اساسا تابعی که فضا-زمان را در نسبیت عام توصیف می‌کند) باید یک کمینه‌ی محلی داشته‌ باشد که متناظر با فاصله‌ی بحرانی در جایی است که مدار ایستا قرار می‌گیرد، یعنی به نوعی، یک ذره می‌تواند در حالت ثابت در این کمینه‌ی محلی، به دام بیفتد.

🆔 @Physics3p

🔹 فیزیکدانان، چندین شی اختر فیزیکی را که مدارهای ایستا دارند، شناسایی کرده‌اند، مانند ستاره‌های بوزونی (ستاره‌های فرضی که از ماده‌ی بوزونی ساخته‌ شده‌اند، مانند سیاه‌چاله‌ها، که گرانش بسیار شدیدی داشته، اما نوری تابش نمی‌کنند) کرم‌ چاله‌ها، سیاه چاله های مودار. از طرفی، سیاه‌چاله‌های Kerr که تصور می‌شود رایج‌ترین نوع سیاه چاله باشند سنجه‌هایی با کمینه‌های محلی ندارند و در نتیجه مدارهای ایستا نیز ندارند. بنابراین یک مدار ایستا می‌تواند راهی برای تمایز بین سیاه چاله های کر و برخی از اشیای کمتر معمول با مدارهای ایستا را بدست دهد.


🔸 در حالیکه فیزیکدانان اذعان می‌کنند نباید انتظار داشته باشیم یک ذره، فقط با تکانه‌ی مناسب، در مکان درست قرار بگیرد تا در فضا-زمان چرخان ، بایستد، ممکن است امکان وجود مدارهای ایستای ناشی از چیزی که نزدیکش رخ می‌دهد، وجود داشته باشد. پیش‌بینی می‌شود ذراتی که در ابتدا ساکن و نزدیک مدارهای ایستا هستند، بسیار آهسته‌تر از آنهایی که بسیار دورترند، حرکت کنند؛ بنابراین حتی اگر محققان هیچگاه یک ذره‌ی ایستاده را مشاهده نکنند، ممکن است ذراتی در حال حرکت آهسته را همان نزدیکی ببینند که وجود یک مدار ایستای نزدیک را نشان می‌دهد.  اذعان به وجود حلقه‌ی ایستا، به ما کمک می‌کند چیزی را که از مشاهدات آینده انتظار داریم، بهتر درک کنیم؛ مثلا می‌توانیم حلقه‌ای را برای تشخیص اشیای عجیبِ ممکن مانند ستاره‌ی بوزونی جستجو کنیم.


🆔 @Physics3p

«پایان»

در جهان قابل مشاهده بیش از دو تریلیون کهکشان وجود دارد، در هر کهکشان حدود ۲۰۰ الی ۴۰۰ میلیارد ستاره وجود دارد، چند برابر این تعداد هم سیاره و قمر وجود دارد که حداقل تعدادی از آنها می توانند از حیات پشتیبانی کنند، به نظر می رسد تنهایی ما در کیهان امری بعید است!

#کیهانشناسی

🆔 @Physics3p

‍ 📚 تابع موج و تقارن فرمیون و بوزون ها

📎 قسمت دوم: طبقه بندی ذرات

🔹فیزیکدانان علاقمندند جهان را به دو دسته تقسیم کنند:ماده ی معمولی و ماده ی تاریک، رسانا و نارسانا، لپتون و کوارک ها. برخی از این دسته بندی ها فقط برای راحتی و به طور اختیاری انجام می شوند، در حالیکه برخی، بنیان طبیعت را توصیف می کنند. یکی از این دسته بندی های بنیادی، بوزون ها و فرمیون ها هستند، مفاهیمی که بدون آنها، گیتی به شکلی که امروز میشناسیم، وجود نداشت!

🔸راه های زیادی برای تعریف تفاوت بین این دو مفهوم وجود دارد: فیزیکدانان متخصص ذرات بنیادی، بوزون ها را به عنوان ذرات حامل نیرو و فرمیون ها را به عنوان ذرات ماده در نظر می گیرند، اما این دو مفهوم، به طور استاندارد بر اساس اسپین، تعریف می شوند. فرمیون ها دارای اسپین نیمه صحیح و بوزون ها دارای اسپین صحیح هستند. همین تفاوت به نظر ساده، اثرات بسیار عمیقی بر ساختار کائنات گذاشته است. فرمیون ها درست مانند آدم های منزوی و گوشه گیری هستند که به هیچ وجه، جمع شدن در کنار یکدیگر را دوست ندارند، در حالیکه بوزون ها، موجوداتی بسیار اجتماعی هستند و دوست دارند همیشه با یکدیگر باشند.

🔹حالا بهتر است تفاوت فرمیون و بوزون را در بحث تقارن تابع موج نشان دهیم. در واقع هر یک از سبدها در شکل ۱ و ۲، نقش یک تابع موج ψ را بازی می کند. با این حساب چهار حالت شکل ۲ را با استفاده از تابع موج می توان به شکل پایین نمایش داد.(۱)

🔸حالت اول بدان معناست که هر دو ذره (توپ) در تابع موج اول (سبد اول) قرار گرفته اند و همین طور الی آخر. علامت Φ نشان دهنده ی تابع موج کلی هر توزیع است. تفاوت فرمیون ها و بوزون ها با استفاده از تقارن تابع موج به صورت زیر تعریف می شود:

تابع موج کلی فرمیون ها باید نسبت به جابجایی ذرات، پاد متقارن بوده، در حالیکه تابع موج کلی بوزون ها باید نسبت به جابه جایی ذرات، متقارن باشد. 

🔹در شرط بالا، تابع موج متقارن به تابعی گفته می شود که با جا به جا کردن ذرات (یعنی جابه جاکردن ۱ و ۲های داخل پرانتزها)، همان تابع اولیه را بدهد و تابع موج پادمتقارن به تابعی گفته می شود که در صورت جابجایی ذرات، به منفی تابع اولیه تبدیل شود. اجازه دهید این شرط را در هر چهار تابع Φ آزمایش کنیم. اگر جای دو ذره را در Φ۱ و Φ۲ عوض کنیم، باز به همان تابع موج اولیه میرسیم، بنابراین این دو تابع موج، متقارن هستند. در مورد دو تابع Φ۳ و Φ۴ اگر جای دو ذره را عوض کنیم، به ترتیب به Φ۳ و Φ۴- می رسیم. در نتیجه Φ۳ متقارن و Φ۴ پاد متقارن است.

🔸در نتیجه سه تابع موج Φ۲، Φ۱ و Φ۳ متقارن بوده و می توانند به عنوان تابع موج بوزون ها استفاده شوند، در حالیکه برای فرمیون ها فقط یک انتخاب داشته و تنها تابع موج Φ۴ را می توانیم استفاده کنیم. حالا می توانیم دلیل اجتماعی بودن بوزون ها و گوشه گیر بودن فرمیون ها را درک کنیم: تنها تابع موجی که برای فرمیون ها، مجاز است، حالتی است که دو توپ جدا از یکدیگر هستند و در مقابل، از بین سه حالتی که برای بوزون ها مجاز است، دو حالت آن مربوط به زمانی است که توپ ها در کنار هم و در یک سبد قرار گرفته اند. بنابراین، شاید فرمیون ها زیاد هم گوشه گیر نباشند، چرا که آنها چاره ی دیگری ندارند! نکته ای که باید به آن توجه کنیم این است که اجتماعی یا منزوی بودن بوزون ها و فرمیون ها ناشی از نیروهای جاذبه ای یا دافعه ای بین آنها نیست، بلکه مستقیما ناشی از شرط متقارن یا پاد متقارن بودن تابع موج آنهاست و بنابراین بیش از آنکه یک واقعیت فیزیکی باشد، یک شرط ریاضی است. ساتیندرا بوز، فیزیکدان بنگالی، قوانین حاکم بر بوزون ها را بدست آورد و واژه ی “بوزون” نیز به افتخار او گذاشته شده است. انریکو فرمی نیز کسی بود که قوانین ذرات فرمیون مانند را استخراج کرد و وجه تسمیه ی “فرمیون” نیز همین است.

ادامه دارد....

🆔 @Physics3p

قسمت اول مطلب فوق👆👆👆

🔻 زمان و ابعاد هستی

📎 قسمت ششم: زمان و پیچش فضا-زمان

🆔 @Physics3p

🔹در قسمت قبلی مطلب، به بررسی کلی زمان پارامتری از منظر اصل عدم قطعیت هایزنبرگ پرداختیم و سعی بر آن داشتیم تا بفهمیم چرا در این اصل نمیتوان با افزایش دقت در مکان یک جسم، تکانه ی آن را مورد بررسی دقیق قرار داد و این موضوع چه ارتباطی با "زمان" دارد. در ادامه این مطلب سعی داریم تا ارتباط زمان پارامتری(زمان ناشی از حرکت و قابل سنجش) را با ساختار فضا-زمان مورد بررسی قرار دهیم.

🔸ضمن یادآوری بخش ۹، گفتیم با توجه به «نسبیت» ، فضا و زمان جز های نامستقل و بهم پیوسته میباشند که بدان فضا-زمان مینامیم. و با توجه به مطالب قبلی، میدانیم منظور از زمان در معادلات فیزیک همان زمان پارامتریست. یعنی زمانی که از حرکت ناشی میشود و تنها با آن سنجیده خواهد شد. اما چرا باید بگوییم فضا-زمان و چطور میتوان بدون توجه به معادلات نسبیت و تنها با تکیه بر مفهوم زمان پارامتری که در قسمت های قبل بیان کردیم، به نامستقل بودن فضا و زمان پارامتری پی برد؟

🔹میدانیم حرکت یعنی تغییر موقعیت یک جسم. این تغییر موقعیت از دیدگاه نسبیت، بصورت "نسبی" سنجیده میشود. یعنی باید بگوییم جسم نسبت به مکان مبدأ که این مبدأ میتواند هرنقطه ای از فضا باشد، تغییر موقعیت داده است. همچنین میدانیم از این حرکت است که زمان پارامتری حاصل میشود(به قسمت سوم مطلب رجوع کنید!). بدین ترتیب میتوان چنین استنباط کرد که ما برای حرکت به فضا نیاز داریم و حرکت هم برای نشأت گرفتن به زمان پارامتری نیاز دارد، در نتیجه میتوان گفت، این فضاست که زمان را با استفاده از اهرمی بنام حرکت، نمایان میکند.

🔸اما با توجه به قسمت های قبلی، گفته بودیم زمان در امتداد جزئی سازی کل ها پدید میاید و در واقع اهرمیست تا کل را برای اجزا قابل درک کند. پس باید برای این پتانسیل جزئی سازی که ما آن را زمان پارامتری نامیدیم، حدی موجود باشد!
حدی که در آن اجزا به حداکثر پتانسیل خود برای کل شدن یا بلعکس آن رسیده باشند.

🔹این حد برای حالت «جزئی سازی» یک «کل» ، زمان پلانک است. کوچکترین واحد قابل سنجش زمان یا همان زمان پارامتری که دیگر بیشتر از آن نمیتوان یک «کل» را تکه تکه کرد(یعنی حرکتی ایجاد کنیم تا کوچکترین جز فضا که همان کل است را بپیماید). و همچنین برای حالت «کلی سازی» مجموعه ای از «اجزا» ، مانند چینش یک پازل، این حد همان تندی نور است.
(توجه کنید زمان پارامتری با حرکت سنجیده میشود و تندی وجه دیگری از حرکت است!)

⭕‌ حال میخواهیم بدانیم در این مرزها چه بر سر زمان میاید و چه کمکی به درک بیشتر ما از زمان پارامتری میکند؟

🔸در حقیقت در این نقاط دیگر زمان بی معنی خواهد بود و شروع به کم رنگ شدن(حذف شدن) میکند و بعبارتی در این نقاط چیزی با عنوان زمان برای سنجش، دیگر وجود نخواهد داشت! چون همانطور که پیشتر بیان کردیم، زمان همان پتانسیل تبدیل اجزا به کل و بلعکس آن است و اگر این پتانسیل به حد نهایی برسد و یا تخلیه شود، دیگر دلیلی برای خودنمایی آن نخواهد بود. برای درک بیشتر میتوان در مثال توپ فرض کنید توپ مورد نظر به سطح زمین برسد و یا از میدان گرانشی زمین خارج شود. در این حالت دیگر لزومی برای بیان و یا محاسبه پتانسیل گرانشی وجود نخواهد داشت!

📌 سخن پایانی:

🔹در این مبحث به بررسی مفهوم زمان پرداختیم و همچنین گفتیم بطور کلی دو نوع زمان وجود دارد. زمان پارامتری و زمان ذهنی.
زمان پارامتری ناشی از حرکت میباشد و تنها موقعی معنا میابد که مانعی برای وجود حرکت نباشد و هرچه که بر روی حرکت تأثیر بگذارد، از جمله میدان ها یا هرچیز دیگر، به یقین بر روی این زمان قابل سنجش ما نیز تأثیر خواهد گذاشت!

🔸و زمان دومی که در ذهن ما وجود دارد، زمانیست که از «آگاهی» که خود ناشی از احساسات و درک ماست نشأت میگیرد. اگر حواس ما به هر دلیل نامتقارن شود، این نوع زمان نیز تحریف خواهد شد. در موقعیت هایی چون شادی و خوشحالی، کسل بودن و یا بیزاری از یک وضعیت شاهد این نوع تحریفات میباشیم. همچنین گفتیم این نوع از زمان به حواس پنجگانه ما وابسته است.

همچنین گفتیم بطورکلی تقارن این دو نوع از زمان، به تبدیل اجزا به کل یا بلعکس آن وابسته است و هدف از زمان ذهنی نیز همین است که این پتانسیل، خود به حرکت که از آن نیز زمان پارامتری نشأت میگیرد، وابسته میشود.

☑ پایان.

✍ نگارش: ادمین کانال فیزیک کوآنتوم

🆔 @Physics3p

مطلب «زمان و ابعاد هستی» بعد از شش قسمت به پایان رسید. میزان رضایت و سودمندی این مطلب برای شما به چه اندازه بوده است؟

🔰کوچکترین واحد زمان که برای ما معنای فیزیکی دارد زمان پلانک نام دارد که عددی برابر با43-^10ثانیه است. در قوانین فیزیک زمان های کوچک تر از آن را نه می توان اندازه گیری و نه شناسایی کرد.

🆔 @Physics3p

چرا ما نمی‌توانیم با سرعت نور و در زمان سفر کنیم؟
طبق قانون نسبیت انیشتین دو نوع جرم برای یک جسم وجود دارد، جرم در حال سکون و جرم در حال حرکت، از آنجاکه انرژی دارای جرم است هر قدر شما سریعتر حرکت کنید جرم شما بیشتر خواهد شد.
جرم درحال سکونِ نور صفر است به همین دلیل می‌تواند تا محدوده سرعت کیهانی حرکت کند. بنابر این هر جسمی که جرم درحال سکون آن غیر صفر باشد، نمی‌تواند با سرعت نور حرکت کند زیرا بینهایت انرژی نیاز است تا آن را به این سرعت کیهانی برساند.
به همین دلیل ما هرگز نمی توانیم با سرعت نور و در #زمان سفر کنیم.

🆔 @Physics3p

براساس اصل «عدم قطعیت» هایزنبرگ، هرچه دقت شما در اندازه گیری تکانه(پتانسیل حرکت) یک جسم(یا ذره کوآنتومی) بیشتر شود، در تعیین مکان آن جسم بی دقت تر میشوید و بلعکس.
همچنین میدانیم تکانه از حاصلضرب نیرو در زمان اعمال نیرو نیز بدست میاید و این نشان میدهد که آن با زمان نیز متناسب است.
بنابراین میتوان اصل عدم قطعیت را اینچنین بازنگری کرد: هرچه دقت ما در اندازه گیری مکان یک جسم بیشتر شود، در تعیین زمان برای آن بی دقت تر میشویم!
به عبارتی اگر این موضوع را تعمیم دهیم، میتوان گفت که هرچه بعد مکان را بیشتر درک کنیم، بعد زمان برای ما بیشتر رنگ میبازد و این پدیده همواره در دنیای پیرامون ما قابل رؤیت است!
این نشان میدهد که زمان و مکان همواره به میزان دقت و آگاهی ما از آنها وابسته است. همچنین علاوه بر زمان(تکانه) و مکان، جفت های دیگری نیز وجود دارند که از این رابطه پیروی میکنند.

🆔 @Physics3p

هرچیزی مرزی دارد که شاید نتوان پا را فراتر از آن مرز گذاشت و از آن پیشی گرفت. برای #زمان نیز مرزی وجود دارد.
کوچکترین واحد حرکتی که زمان در آن تعریف میشود، در مقیاس طول پلانک است و این زمان نیز همان زمان پلانک است. و بزرگترین واحد حرکتی که همچنان میتوان زمان را مورد سنجش قرار داد و بعبارتی زمان معنا دارد، حد پایین(نزدیکترین مقدار) به تندی نور است.

فراتر از آن عملأ مفهوم زمان از بین خواهد رفت و زمان دیگر واحدی قابل سنجش نخواهد بود و یا بعبارتی زمان در تندی نور، متوقف خواهد شد.
این توقف به معنای غیر قابل سنجش بودن زمان است.

🆔 @Physics3p

⭕ بسیار خوشحال هستیم که ما توانستیم در این کانال رضایت شما را کسب کنیم. در این نظرسنجی ۵۳٪ بیشترین رای و ۷۶٪ بالاترین رای یعنی نمره ۴ و ۵ را به مطالب این کانال داده اند. انشاالله بتوانیم با همراهی شما به این راه ادامه دهیم. همانطور که میدانید این کانال یکی از معدود ترین کانال ها در تلگرام با موضوع فیزیک نوین می باشد و این بسیار ارزشمند است که توانستیم بهترین مطالب را از نظر شما نشر دهیم.

باتشکر از هراهی شما 🌹

‍ 📚 نسبیت به زبان ساده

🔰سری دوم🔰

📎 قسمت اول: چرا نسبیت؟

🔹خب! همونطوری که در سری اول این مطلب قول داده بودیم، با سری دوم مطلب «نسبیت به زبان ساده» در خدمت شما عزیزان هستیم.
در این سری قصد داریم کمی پیشرفته تر کار کنیم و یک سطح بالاتر از قبل بریم و از تکرار برخی مطالب ساده خودداری کنیم. باشد که رستگار شویم!

قبل از هرچیزی باید بگم اگه سری اول مطلب رو مطالعه نکردید، اگه دوست داشتید اون رو هم مطالعه کنید و اگه دوست نداشتید هم باز سعی کنید مطالعه کنید😉
هرچند که با بسیاری از اون مطالب گفته شده، اینجا هم سروکار داریم.

بهتره بریم سر اصل مطلب...

💢 مطلق و نسبی

🔸اولین چیزی که در نسبیت باید بدونیم اینه که چرا اصلأ به این اصل مهم در فیزیک میگیم نسبیت؟
یعنی اینیشتین اسم باکلاس تری به ذهنش نمیرسید که بزاره رو این اصل؟!🤔

خب برای فهم این موضوع باید یکم در تاریخ فیزیک سفر کنیم تا بفهمیم اوضاع از چه قراره...
راستش رو بخواید تا قبل از اینیشتین، یعنی تا زمان گالیله و بعدش هم نیوتون، کلأ فرض بر این بود که زمان مطلق هست. قبل تر از اون حتی مکان هم مطلق فرض میشد. حالا قصد داریم بدونیم منظور از مکان یا زمان مطلق و نسبی دقیقأ چیه؟

🔹فرض کنید قراره یه نقشه از جهان(کل جهان و نه فقط زمین!) تهیه کنیم و در اون نقشه از مختصات جغرافیایی استفاده کنیم لازم داریم این مختصات رو نسبت به یک مبدأ مختصاتی که میتونه هرجایی باشه، مورد بررسی قرار بدیم.(حتمأ میدونید هر مختصاتی یک نقطه ی صفر یا مبدأیی داره!). حالا اگه قرار باشه زمین رو بعنوان این مبدأ انتخاب کنیم، خب میدونیم زمین در حال حرکته! حرکت بدور خورشید و اونم بدور کهکشان. حتی اگه مرکز کهکشان رو هم بعنوان مبدأ فرض کنیم، بازم میدونیم که جهان درحال انبساطه و اونم در حال جابجا شدن هست!

🔸پس اینجا متوجه میشیم نمیشه هیچ مختصات ثابتی قائل شد و حتمأ باید هر نقطه رو "نسبت" به یک نقطه خاص مورد سنجش قرار داد. مثلأ هر نقطه از سطح زمین، نسبت به کل این سیاره و یا هر نقطه از منظومه خورشیدی، نسبت به خورشید و....

این نشون میده مکان مطلق بطورکلی وجود نداره و همراه با اون تندی مطلق هم وجود نداره!
چون میدونیم تندی هم وابسته به مکان هست.

یه مثالی هم از خود شخص گالیله مطرح شده ولی ما با کمی بروزرسانی بهتون غالب میکنیم😉:

🔹فرض کنید سوار بر یک هواپیمایی هستید و مشغول مطالعه یک کتاب. لحظه ای تصمیم میگیرید کتاب رو بر روی میز قرار بدید و به دوستتون که چندتا صندلی جلوتره سر بزنید و برگردید سر جاتون.
از نظر شما بعد از این حرکت رفت و برگشتتون، کتاب مورد نظر کوچکترین حرکتی نداشته و مکانش "ثابت" هست. اما اگر شخصی از بیرون هواپیما شاهد این ماجرا بوده باشه، متوجه میشه که کتاب با تندی هواپیما درحال دور شدن از اون بوده! و این موضوع نه تنها موضوع مکان مطلق رو رد میکنه، بلکه نشون میده حتی جابجایی و در نتیجه اون "تندی" هم مطلق نبوده و باید بصورت نسبی سنجیده بشه!

🔸خب! فکر میکنم برای این قسمت کافی باشه. در قسمت بعد ضمن بررسی تندی نور که در نسبیت خیلی مورد اهمیت هست، سعی میکنیم بفهمیم چرا باید زمان رو هم نسبی در نظر بگیریم؟!🤔

با ما همراه باشید....

ادامه دارد...

🆔 @Physics3p

آخرین قسمت از سری اول مطلب «نسبیت به زبان ساده» برای مطالعه علاقه مندان👆👆👆

‍ ⭕ هندسه ی کیهان:


🔸 براساس نسبیت عام شکل فضا زمان را ماده و انرژی موجود در ان مشخص می کنند و فضا زمان در کنار اجرام بزرگ خم می شود. این جسم پرجرم فقط هندسه ی فضا زمان اطراف خود را تغییر می دهد و مشخص می کند. حال سوال ما این است که هندسه ی کل کیهان ما چگونه است. آیا مانند یک برگ کاغذ صاف و تخت؟ یا انحنای مثبت دارد؟ یا انحنای منفی؟ پاسخ این سوال را تا پایان این مطلب خواهید فهمید.

🆔 @physics3p

🔹 چگالی ماده و انرژی در کیهان که به آن امگا (Ω) می گویند هندسه‌ی کیهان را تعیین می کند. اگر Ω>1 باشد جهان ما جهانی بسته است و ساختاری کروی دارد. اگر Ωᐸ1 باشد کیهان ما باز است و انحنای منفی دارد و اگر Ω=1 باشد جهان ما تخت و صاف است. دانشمندان پس از تحلیل داده های نقشه WMAP متوجه شدند که کیهان دارای ساختار تخت است و Ω آن نزدیک به 1 می باشد. همین موضوع که امگا نزدیک به 1 می باشد عجیب است. پس از میلیارد ها سال بعد از بیگ بنگ چگونه امگا می تواند عددی نزدیک به یک باشد؟ معادلات اینشتین نشان می دهند که امگا در اغاز هر مقداری که داشته اکنون باید نزدیک به صفر باشد. همین که Ω کیهان نزدیک به یک است به یک معجزه نیاز دارد. این مساله در کیهانشناسی مساله تنظیم دقیق نامیده می شود چون اگر امگا خیلی کوچک بود انگاه کیهان بسیار سریع منبسط شده و خنک می شد اما اگر امگا خیلی بزرگ بود کیهان قبل از اینکه میزبان حیات شود نابود میشد.


🔸 میچیو کاکو در مثالی این تنظیم کیهانی را چنین شرح می دهد: «فرض کنید که بخواهید مدادی را بر روی نوک آن ایستاده نگه دارید. شیوه ی تلاش شما به هر شکلی که باشد اغلب مداد خواهد افتاد، تنظیم و میزان سازی با دقت فوق العاده بالایی مورد نیاز است تا مداد چنان متعادل شود که نیفتد. حال تصور کنید که می خواهید مداد را طوری روی نوک آن عمودی نگه دارید که نه فقط برای یک ثانیه بلکه برای میلیاردها سال همانطور بماند! تنظیم دقیق مورد نیاز برای اینکه امگا امروز برابر ۱ داشته باشد مشابه همین حالت است. کوچکترین خطا در تنظیم دقیق امگا باعث می شود که امگا به مقداری از ۱ فاصله داشته باشد.»

🆔 @physics3p

🔹 پس چرا امروز امگا اینقدر به یک نزدیک است در حالی که در اصل از نظر ستاره شناسی باید غیر از این باشد؟ از نظر الن گوث پاسخ کاملا مشخص بود: تورم جهان چنان شدید بوده که منجر به تخت شدن آن شده است. همانند شخصی که چون افق را نمی بیند نتیجه می گیرد که زمین هموار است. ستاره شناسان نتیجه گرفتند که امگا در حدود یک است، در واقع ایده این است که جهان در نخستین کسرهای ثانیه پس از بیگ بنگ وارد یک دوره کوتاه انبساط بسیار بسیار سریع به نام تورم کیهانی شد که همین منجر به تخت شدن جهان گشته است.

«پایان»

🖋 نگارش ادمین کانال

بخش پایانی و سخن میچیو کاکو از سایت بیگ بنگ
🆔 @physics3p

📚 نسبیت به زبان ساده

🔰سری دوم🔰

📎 قسمت دوم: نسبیت و تندی نور

🔹در قسمت قبل بررسی کردیم که چرا نمیشه مکان و در نتیجه اون تندی رو مطلق در نظر گرفت و فهمیدیم این دو کمیت، باید بصورت نسبی سنجیده بشن. در این قسمت میخوایم بفهمیم در نسبیت پس چه چیزی نسبی نیست و مطلقأ، ثابت هست؟
و در آخر چرا گفتیم زمان هم مثل مکان و تندی نسبی هست؟!
خب! شاید یکم سردرگم شده باشید از این ماجرای مطلق و نسبی بودن. ولی باور کنید برای ادامه راه و کشف شگفتی ها و مفاهیم عمیق نسبیت، به این چیزا نیاز داریم!!! حالا بریم سر اصل مطلب:

💢 تندی نور

🔸شاید اگه بگم در حقیقت این نور و تندی نور بود که باعث کشف نسبیت شد، دروغ نگفتم!
امروزه ما میدونیم نور چیزی جز برهمکنش کاملأ همفاز و هماهنگ میدان های الکتریکی و مغناطیسی نیست. این کشف عظیم بر میگرده به کارهای فارادی و در نهایت ماکسول که فهمید میدان های الکتریکی متغیر، میدان مغناطیسی همفاز ایجاد میکنند و میدان مغناطیسی متغیر هم میدان الکتریکی، که از نوسان این دو، موج الکترومغناطیسی بوجود میاد. این امواج، میتونند مثل سایر امواج دیگه انرژی و طول موج معینی داشته باشند که یک گستره خاصی از اون رو نور تشکیل میده.
تا اینجا که دیدیم نسبیت هیچ دخالتی نداشت! اما مسئله اصلی تندی نوره که پای نسبیت و موضوع مطلق و نسبی بودن رو کشوند وسط ماجرا...

🔹تا قبل از ماکسول، دانشمندان زیادی تندی نور رو با آزمایش های مختلف مثل سنجش اختلاف رسیدن نور خورشید، و چیزای دیگه بصورت تقریبی، حالا چه درست و چه غلط، کم و بیش اندازه گرفته بودند. اما ماکسول بصورت دقیق و بکمک ریاضیات تعیین کرد‌ تندی نور برابر با عدد یک بر روی جذر حاصلضرب ضریب گذردهی مغناطیسی خلآ و ضریب گذردهی الکتریکی هست.
اما مشکل اصلی اینه که تو این رابطه، به ما نگفته تندی نور نسبت به چی برابره با این عدد؟؟!!

🔸اگه بیاد داشته باشید، ما در قسمت قبلی گفته بودیم برای سنجش تندی و مکان یک جسم، لازم داریم از بردارها کمک بگیریم و فهمیدیم تندی همواره بصورت نسبی سنجیده میشه. یعنی اگه قراره بگیم تندی خودرویی هست صد کیلومتر در ساعت، باید بدونیم این خودرو داره رو سطح زمین و به یک مکان یا جسم خاصی صد کیلومتر بر ساعت نزدیک میشه. یعنی ما اینجا دیگه فرض کردیم اون جسم یا مکان خاص «ثابت» بوده و مثلأ تندی حرکت سیاره زمین رو به تندی حرکت خودرو اضافه نکردیم چون فرض کردیم مبدأ و مقصد ما روی سطح زمین هست و نه مثلأ تویه فضا!

🔹اما اینجا همانطور که شاهد هستید، رابطه ماکسول هیچ شرایطی برای ما لحاظ نکرده و گفته در هر حالت تندی نور در خلأ برابره با عدد تقریبی ۳۰۰ هزار کیلومتر بر ثانیه و این عدد تحت هر شرایطی همین هست که هست!
خب میخوایم بدونیم این ثابت بودن یعنی چی و چه نتایجی در بر داره؟!🤔

🔸اولأ خیلی ها فکر میکنند وقتی میگیم تندی نور ثابته، منظورمون این نور در هر "محیطی" تندی ثابتی داره!!!! ولی اصلآ اینطور نیست! ما در قسمت بعدی میگیم که تندی نور برای انتشار به محیط بستگی نداره و درباره یک اشتباه دانشمندان قبل از اینیشتین و یکمی هم خود اینیشتین! که فکر میکردند چیزی در خلأ و کلأ همه جا وجود داره به اسم اتر که نور از اون برای پیمایش استفاده میکنه، مفصل حرف میزنیم.

🔹نور بطورکلی برای پیمایش به محیط نیاز نداره ولی محیط میتونه باعث تغییر این تندی بشه. یعنی بعبارتی محیط برای نور مثل یک مانع عمل میکنه و اون تندی که ماکسول بدست آورد، برای حالت با ضریب شکست یک بود که کمترین مقدار ممکنه، یعنی خلأ. البته در هوا هم زیاد تغییر محسوسی در تندی نور مشاهده نمیشه! بگذریم!

🔸حالا متوجه شدیم منظور از ثابت بودن تندی نور، تندی پیمایش نور در محیط نیست چون بعدأ ثابت میکنیم نور اصلأ به محیط نیاز نداره و محیط هرچی شفاف تر باشه نور راحتتر میگذره و محیط بیشتر برای نور، مثل یک مانع میمونه. حالا منظور از «تندی ثابت نور» چیه؟!

🔹فرض کنید سوار بر خودرویی و با تندی ۳۰ متر بر ثانیه در حال حرکتید. خودروی دیگه ای هم با تندی ۲۰ متر بر ثانیه همگام با شما و هم جهت شما در حال حرکته. بدیهی هست که شما دارید با تندی نسبی ۱۰ متر بر ثانیه از خودروی دوم دور میشید. دیدیم که اینجا اون ماجرای نسبی بودن تندی که در قسمت قبل اشاره کردیم، کار خودشو کرد! حالا فرض کنید بجای خودروی دوم، نور با تندی c همراه با شما در حال حرکته! طبق گفته نسبیت، شما هرچقدر هم پاتو بیشتر رو گاز فشار بدی و خودتو بکشی! بازم نور با همون تندی c از شما دور میشه. یعنی اصلأ اینجا تندی نسبی در کار نیست و اصلأ مهم نیست شما حرکت کنی یا نه و یا با چه تندی حرکت کنی.

این همون «ثابت» بودن تندی نوره!

در قسمت های بعدی بیشتر در این باره حرف میزنیم و میفهمیم این ثابت بودن تندی نور، چه کارهایی که نمیکنه!
برای این قسمت که زیاد حرف زدیم😉

ادامه دارد...

🆔 @Physics3p