⭕ چرا ما به درون زمین فرو نمیرویم یا نمیتوانیم از دیوار عبور کنیم؟(۱)

احتمالأ میدانید بیش از ۹۹ درصد حجم اتم ها را فضای خالی تشکیل داده است و بدن ما و هرجسم دیگری، از این اتم های خالی تشکیل شده اند.
اما با این حال، چرا ما قادر نیستیم از این خلأ موجود در جسم خود و زمین یا دیوار پیش رویمان، استفاده کرده و از آنها عبور کنیم؟
یا چرا در زمین رسوخ نمیکنیم و میتوان بر سطح آن ایستاد؟

پاسخ این پرسش به اصل بسیار مهمی در فیزیک بنام «اصل طرد پائولی» برمیگردد.
این اصل که توسط ولفگانگ پائولی بیان شد و سالها بعد دیراک، فیزیکدان سرشناس آمریکایی این نام را بر آن نهاد، چنین میگوید که هیچ دو الکترونی نمیتوانند با اعداد کوآنتومی یا اسپین یکسان یافت شوند.

در پست بعدی به تشریح بیشتر موضوع میپردازیم👇👇👇

🆔 @Physics3p

⭕ چرا ما به درون زمین فرو نمیرویم یا نمیتوانیم از دیوار عبور کنیم؟(۲)

برای هر اتم، پیرامون هسته آن اتم فضای عظیمی(به نسبت حجم خود هسته) وجود دارد که الکترون ها در این فضا قرار دارند.
هر نقطه از این فضا دارای انرژی معینی است که هرچه از هسته دور شویم، این انرژی نیز افزایش میابد.

ما برای هریک از این لایه ها(اتم را کره ای درنظر میگیریم که این نقاط هم انرژی لایه های آن اند که بصورت کوآنتومی تعریف میشوند، یعنی انرژی معینی دارند) با توجه به انرژی وابسته به آن، اعداد کوآنتومی قائل میشویم. چون انرژی این لایه ها کوآنیته اند. یعنی بعبارتی خاص هستند!

این اعداد با n و l و m نامگذاری میشوند. همچنین برای این الکترون ها، خاصیتی بنام اسپین نیز تعریف میشود. اصل طرد میگوید هیچ دو الکترونی(الکترون ها در این لایه ها و زیرلایه ها بصورت جفت قرار دارند) دارای اعداد کوآنتومی و اسپین کاملأ یکسان نبوده، و حداقل در یک مورد متفاوت اند.

یعنی بعبارتی الکترون ها از همسان شدن یکدیگر را «طرد» میکنند و در نتیجه ی این طرد شدگی و خاصیت دافعه الکتریکی الکترون ها، ما درون زمین رسوخ نمیکنیم!

🆔 @Physics3p

‍ 📚 نسبیت به زبان ساده

🔰سری دوم🔰

📎قسمت سوم: مسافرت کیهانی با تندی نور! (۱)

🆔 @Physics3p

🔹در قسمت های پیشین گفتیم برای درک نسبیت، باید سعی کنیم ایده ملموس مطلق بودن مکان و در نهایت زمان رو کنار بزاریم و با این مفاهیم بصورت "نسبی" برخورد کنیم که این همون مفهوم «نسبیت» هست! و همچنین یکمی هم درباره نور و تندی نور حرف زدیم و گفتیم این هم از ستون های اصلی نسبیت(نسبیت خاص) هست و لازمه برای ادامه راه، درکمون از ایشون! کامل باشه.

🔸خب! در این قسمت میخوایم یکم بیشتر درباره این نور شگفت انگیز حرف بزنیم. گفتیم نور با تندی ثابتی حرکت میکنه که این موج که از جنس الکترومغناطیس هست، برعکس امواج مکانیکی اصلأ به محیط برای پیمایش نیازی نداره و محیط بیشتر براش مثل یک مانع عمل میکنه. و همچنین گفتیم بیشترین تندی نور در خلأ انجام میشه و در محیط های غیر اون، به مراتب این تندی کمتره.

🔹اما ظاهرأ دانشمندای قدیم با پذیرش این موضوع کمی مشکل داشتن و تصور اینکه نور بتونه در محیط خالی حرکت کنه، براشون کمی سخت بود. برای همین فرض کرده بودن کل کیهان با چیزی بنام "اتر" پرشده که نور برای پیمایش، به اون نیاز داره!
این ایده تا سالها مورد قبول بود تا اینکه هیچ آزمایشی پیدا نشد که ایده وجود اتر رو تأیید کنه و حتی آزمایشی توسط دیوید مایکلسون و ادوارد مورلی انجام شد و بطور کلی این ایده رو رد کرد. این آزمایش که به آزمایش مایکلسون-مورلی معروفه، در ابتدا به هدف تأیید وجود اتر انجام شده بود، ولی نه تنها تأیید نکرد که هیچ، بلکه بیچاره رو از صحنه ی روزگار حذفش هم کرد!!!😄

خب بگذریم! در اینجا قصد نداریم تاریخ نگاری کنیم و برای همین برمیگردیم سر بحث اصلی.(آزمایش مایکلسون-مورلی در پستی اختصاصی در کانال تشریح خواهد شد.)

⭕ تندی نور و ایده فضا-زمان

🔸راستش رو بخواید موضوع فقط ثابت بودن تندی نور نبود! نور مرموزتر از این حرف هاست و در این تندی مرموز، اتفاقای عجیبی هم میافته!
مثلأ یکیش اتساع(انبساط) زمان هست که مهر تأییدی بر موضوع نسبی بودن زمان میزنه و دیگری انقباض طول هست و.... که ما هرکدوم رو مورد بررسی قرار میدیم.

🔹موضوع اولی که جا داره دربارش حرف بزنیم، موضوع اتساع زمان هست که دید مارو نسبت به پدیده زمان، بطور کلی تغییر میده و شروعی هست برای پذیرش ایده فضا-زمان. همانطور که در قسمت اول گفتیم، تا قبل از انیشتین همه دانشمندا قسم خورده بودن زمان رو مطلق درنظر بگیرن و کسی جرأت نمیکرد بگه آقایون دارید اشتباه میزنید و زمان هم میتونه مثل مکان و تندی نسبی باشه!!

🔸اما انیشتین اومد این طلسم رو شکوند و نشون داد زمان هم مثل بقیه چیزا نسبی هست و نشون داد گذر زمان برای شخص متحرک با شخص ایستا، متفاوته و هرچی تندی بیشتر بشه، این تفاوت هم آشکارتره! برای درک این موضوع و همچنین کشف رابطه ای که به ما این تفاوت رو نشون بده، فرض کنید در داخل یک قطار، یک ساعت نوری داریم که با پیمایش پرتو های نور، زمان رو به ما نشون بده. میدونیم نور در هر ثانیه تقریبأ (اینجا فرض کنید دقیقأ!!) ۳۰۰ هزار کیلومتر رو طی میکنه. ما این تندی رو c در نظر میگیریم و این یعنی اگه ما فرض کنیم ساعتمون یک مکعب باشه که طول ارتفاع این مکعب برابر باشه با یک متر، اونوقت این پرتو نور ما در یک حرکت رفت و برگشت، به ما یک تیک ساعت رو نشون میده. در ضمن موضوع ثابت بودن تندی نور رو هم درنظر داشته باشید!

🔹حالت دوباره فرض کنید دو نفر، یکی درون قطار و نزدیک به ساعت، و دیگری بیرون قطار نشسته و شاهد ماجراست! تا وقتیکه این ساعت نوری ما در یک نقطه ثابت باشه و حرکتی نداشته باشه، همه چیز مرتبه و هردو ناظر یچیز رو میبینند!
حالا اگه فرض کنیم این ساعت ما در راستای طول خودش و با سرعت قابل توجهی در حال حرکت باشه(تندی قطارv)، حرکت این پرتو نور درون این مکعب بصورت شکل زیر میشه و با توجه به مفاهیم حرکت نسبی و همچنین ثابت بودن تندی نور، این پرتو باید با همون تندی مسافت بیشتری رو طی کنه! (اگه باور ندارید به شکل زیر خوب نگاه کنید.) درحالت ثابت بودن مکعب، نور در خطی مستقیم فقط بالا و پایین میره ولی درحالت متحرک بودن مکعب با تندی v , نور در راستای دوضلع یک مثلث حرکت میکنه. برای اینکه با محاسبات ریاضی ساده ای سرکار داشته باشیم، فرض کنید تندی حرکت به اندازه ای باشه که مثلث ما تبدیل به یک مثلث قائم الزاویه بشه.
و همچنین دقت کنید تمام این تغییرات حرکتی تنها از نگاه شخص بیرون قطاره که در ادامه متوجه این موضوع میشید.

ادامه دارد👇👇

🆔 @Physics3p

‍ 📚 نسبیت به زبان ساده

🔰سری دوم🔰

📎 قسمت چهارم: مسافرت کیهانی با تندی نور! (۲)

🆔 @Physics3p

🔹از نظر شخص درون قطار، در حرکت پرتو نور تغییری دیده نمیشه.
همچنین در فیزیک رابطه x=vt همواره برقراره که بصورت فارسی میشه، جابجایی برابر است با حاصلضرب سرعت در زمان طی مسیر. پس شخص درون قطار، در هرحالت زمان یک تیک این ساعت که برابره با 2 متر طی مسیره رو طبق رابطه گفته شده، بصورت 2 تقسیم بر c(مسافت تقسیم بر تندی پرتو نور) اندازه میگیره. ولی شخص بیرون قطار اوضاع براش کمی فرق داره و در حالت دوم حرکت پرتو نور رو بصورت شکل زیر میبینه! چون فرض کردیم این شکل یک مثلث قائمه هست، روابط طولی اون رو مینویسیم.
ما میتونیم با توجه به رابطه x=vt و فرضیاتمون، طول دو ضلع دیگه مثلث رو هم بدست بیاریم.اگه بازم فرض کنیم جسم در مدت زمان ثانویه T در حال حرکت بوده، در راستای افقی، حرکت ما همون حرکت مکعب(قطار) با تندی v هست که طبق رابطه بالا، طول این جابجایی در شکل نشون داده شده و در راستای حرکت پرتو نور هم، این نور هست که با تندی c داره جابجا میشه! (شکل قسمت قبل)

🔸حالا چون فرض کرده بودیم مثلث ما قائمه هست، پس میشه از رابطه فیثاغورث بصورت زیر برای این طول ها استفاده کرد تا ببینیم به چی میرسیم:

(cT)²=1²+(vT)²

حالا اگه این رابطه رو یک مقدار دستکاری کنیم و در عدد دو ضرب کنیم(چون پرتو نور دوبرابر طول ارتفاع مکعب که میشه همون ارتفاع مثلثمون رو برای یک تیک ساعت طی میکنه!) میشه این:

2T=2/√c²-v²

🔹خب! این زمانی هست که ناظر در ایستگاه قطار، با توجه به شکل قسمت قبل برای پرتو نور اندازه میگیره.
همچنین گفتیم شخص سوار بر قطار، تغییری در حرکت نور مشاهده نکرده و در هر حالت زمان حرکت نور رو بصورت زیر اندازه میگیره:

t=2/c

که عدد صورت همون فاصله یک رفت و برگشت نور و عدد مخرج هم همون تندی نور هست. با مقایسه دو رابطه بالا، به رابطه زیر میرسیم که برای هر حالت مثلث قابل تعمیم هست:

1/√1-v²/c²

که این عدد رو با گاما نشون میدن که ضریب اتساع زمان هست و اگه این عدد رو در یک t که همون زمان اولیه(قبل از اتساع زمان) ضرب کنید، فرمول شکل زیر بدست میاد و زمان اتساع یافته رو بهتون میده!

همه ی این داستان هارو تعریف کردیم تا بفهمیم زمان هم مثل تندی و مکان نسبی هست و همه ی این معجزات زیر سر همین ثابت بودن تندی نوره! درسته کارمون یکم ریاض وار شد، اما چه کنیم؟! 😕

🔸پس تا اینجا متوجه شدیم زمان از نظر شخصی که ناظر بر حرکت هایی با تندی بالا(نزدیک به تندی نور) باشه، برای شخص منفعل بصورت دیگه ای اندازه گیری میشه. و همچنین دیدیم این تحریف زمان، از نظر خود شخص منفعل داستان ما، اصلأ قابل تشخیص نیست و در هر صورت اون شخص یک عدد رو برای مقدار زمان اندازه گیری میکنه! این یعنی اینکه اگه شما سوار بر سفینه ای با تندی نزدیک به تندی نور در حال حرکت باشید، و شخص دیگه ای بر روی زمین و ساکن باشه، وقتی شما بعد از چند سال حرکت با این تندی بایستید، میبینید شخص مورد نظر فسیل شده و شما هنوز در دوران جوانی بسر میبرید.

🔹اما چیز دیگه ای که نور رو برای ما شگفت انگیزتر میکنه و اجازه سفرهای طاقت فرسای کیهانی با تندی نزدیک به این تندی رو به ما میده، موضوع انقباض طول یا تغییرجابجایی هست که در قسمت بعد بررسی میکنیم!

ادامه دارد....

🆔 @Physics3p

قسمت دوم مطالب فوق👆👆👆

📚 کتاب هفته

📎 عنوان: تکامل فیزیک
✍ نویسندگان: آلبرت اینیشتین-لئوپولد اینفلد
☑ عنوان: فیزیک-علم

#فارسی

🆔 @Physics3p

‍ 📚 جهان بی پایان: جهان های موازی و انواع آن

🆔 @Physics3p

🔻وجود جهان های موازی یکی از سوژه های جذاب برای داستان های علمی- تخیلی است،اما این مفهوم در برخی از نظریات کیهان شناسی نقش بسته و ارزشش را دارد تا مورد بررسی بیشتر قرار گیرد.

🔹تصور جهانی بسیار شبیه به جهان ما که همزادهای ما آنجا دارند آنطور که ما در رویاهایمان تصور می کنیم در خوبی و خوشی زندگی می کنند، بسیار عجیب است. یا ممکن است با یک چند جهانی، زنجیرۀ عظیمی از نسخه های مختلف فضا-زمان که در واقع هر کدام از آنها ریخت های متفاوتی از یکدیگر هستند و منشاء همه شان چیزیست شبیه به بیگ بنگی که جهان ما را به وجود آورد، روبرو باشیم. احتمالا این مفاهیم به نظرتان آشنا می آیند، اما واقعا جهان موازی چیست؟ تعاریف بسیاری از چند جهانی وجود دارد، اما ما سعی می کنیم تعدادی از محتمل ترین آنها را در این مقاله تفسیر کنیم.

⭕ جهان های متعدد

🔸کیهان شناسان می گویند با توجه به در حال انبساط بودن جهان  تصور بی نهایت بودن آن، مدل نظری نامناسبی برای توضیحش است. ما قطعا با جهانی محدود روبرو هستیم که حدود ۱۴ میلیارد سال پیش به وجود آمده است. اما اگر جهان بی پایان بود، بصورت ریاضیاتی می شد مطمئن بود که جایی در این پهنه بیکران فضا-زمان وجود دارد که شخصی تقریبا یا کاملا مانند ما در گوشه ای از کیهان دارد زندگی می کند. با این وجود اگر بخواهیم به نسخه کیهانی مشابه خودمان سفر کنیم، باید فاصله ای برابر با ۱۱۵^۱۰^۱۰ متر را بپیماییم، این فاصله برای پیدا کردن کپی خودمان به ۲۹^۱۰^۱۰ متر می رسد. و این بر پیچیدگی های جهان های موازی می افزاید. برخی از کیهان شناسان بر این باورند که در دوره تورم اولیه جهان «حباب های کیهانی» متعددی تولید شده است. به عبارت دیگر سرعت انبساط جهان به حدی بالا رفته است که پیوستگی فضازمان دچار در هم پاشیدگی شده، و فضا-زمان به صورت واحدهای مجزایی متلاشی شده است.

🔹آندره لیان فیزیکدان نظری دانشگاه استنفورد در این باره اظهار داشت: «هر آزمایشی که به اعتبار نظریه تورم کمک کند، احتمال واقعی بودن نظریه چند جهانی را نیز بیشتر می کند.»البته سناریوهای متعدد دیگری نیز وجود دارند که توازی کیهانی را مورد نظر قرار داده اند. مثلا اگر نظریه ابرریسمان درست باشد، جهان ما می تواند یک غشای سه بعدیِ شناور درون فضایی چند بعدی باشد. یا بنابر نظریه جهان های متعدد که از مکانیک کوانتوم برداشت شده است، به ازای همه حالاتی که هر ذره از کل گیتی می تواند به خود بگیرد، جهان وجود دارد. این یعنی اینکه ما در دریای بی نهایتی از حالت های مختلف خودمان زندگی می کنیم.

⭕ سفر به جهان دیگر

🔸حال اگر فرض کنیم که چند جهانی وجود دارند، چقدر محتمل است که بتوانیم یکی از آنها را پیدا کنیم؟ به عنوان جواب سوال باید بگوییم، احتمالش کمتر از صفر است. همانطور که قبلا توضیح دادیم، فاصله نزدیکترین جهان موازی با ما آنقدر زیاد است که اگر با سریعترین امکانات خودمان هم حرکت کنیم، باز هم نمیتوانیم تا قبل از پایان عمر جهان به آنجا برسیم.

🔹اگر نظریه های غشاء درست باشند، برای رسیدن به جهان موازی دیگر باید بتوانیم بر محدودیت های سه بعدی خودمان فائق آییم تا چنان بر ابر ابعاد فضایی تاثیر بگذاریم که توانایی ورود به غشایی دیگر را به دست آوریم. اگر سناریوی اکپیروتیک درست باشد، باید منتظر بمانیم تا دو غشاء با یکدیگر برخورد کنند و ما در حالتی ابهام آمیز و احتمالا فاجعه بار به جهانی دیگر مرتبط شویم.

🔸همه این فرض ها نیاز به داشتن قدرت بسیار زیادی دارد که بتوانیم ماده و انرژی موجود در جهان را تحت کنترل خود در آورده و بر نیروهایی که جهان را به وجود آورده اند، مسلط شویم. جهان های موازی وجود داشته باشند یا خیر، ما فعلا در محدودۀ ناچیزی از فضا-زمان قرار گرفته ایم. بنابراین بهتر است که تصورات خودمان را با ابعاد بسیار کوچکی که با آنها در ارتباط هستیم، تطبیق دهیم!

📎 منبع: سایت بیگ بنگ

🆔 @Physics3p

در ادامه برای مطالعه بیشتر به فایل PDF زیر مراجعه کنید👇👇

‍ ‍ ‍ 📚 نسبیت به زبان ساده

🔰سری دوم🔰

📎 قسمت پنجم: مسافرت کیهانی با تندی نور! (۳)

🔹اما چیز دیگه ای که جذابیت موضوع رو دوچندان میکنه، موضوع انقباض طول و در نتیجه ایده فضا و زمان درهم تنیده هست. در قسمت آخر سری اول این مطلب، سعی کردیم موضوع انقباض طول رو با ذکر یک مثال و استفاده از مفاهیم قبلی براتون تشریح کنیم. اما جا داره اینجا هم کمی دربارش صحبت کنیم تا بحثمون کامل شه!

⭕ انقباض طول و ایده فضا-زمان

🔸فرض کنید بخواید خودرویی به عرض ۳ متر رو از فضایی به عرض ۲.۹ متر عبور بدید! بصورت منطقی کاملأ بدیهیه که عرض مورد نظر، ۱۰ سانتی متر کمتر از عرض خودرو هست و عقل سلیم میگه که نمیشه این خودرو رو از این فضا عبور داد و باید بیخیال این موضوع بشیم. ولی اینیشتین به ما میگه اگه تندی این خودرو رو به اندازه کافی زیاد کنیم، میتونیم از پس این مشکل بر بیایم!! اما چرا و چطوری؟!🤔

🔹در حقیقت موضوع انقباض طول که به انقباض لورنتس-جرالد معروفه، از همینجا شروع میشه و برای توضیح ریاضیش نیاز به تبدیلات طولی ریاضیاتی پیشرفته داریم که در بحث ما نمیگنجه. اما با توجه به مفاهیم بیان شده در سری قبلی و همچنین تشریح بیشتر موضوع فضا-زمان، میشه به این موضوع پی برد. در نسبیت فضا و زمان در حقیقت یکی محسوب میشن و ما نیاز داریم برای بررسی حرکت یک جسم، همزمان هم حرکت در فضا و هم حرکت در زمان اون جسم رو مورد بررسی قرار بدیم. در حقیقت در نسبیت فضا و زمان باهم ادغام شده و موجودی بنام فضا-زمان را پدید میارن و کمیت ها در فضا‌-زمان تغییر ناپذیرند. پس بیان کمیتی روزمره و عادی ما از فضا و زمان اشتباهه! مثلأ فرض کنید شما قراره از خونه تا محل کارتون رو که فاصله طولی اون به اندازه ۱۰ کیلومتره رو در مدت یک ساعت طی کنید. ما اینجا همانطور که تابلوعه! طول در فضا و اندازه در زمان رو بصورت کاملأ مجزا بیان کردیم. مثلأ شما میتونید فقط بگید، فاصله خونه تا محل کار من ۱۰ کیلومتره یا، یک ساعت طول میکشه تا من به محل کارم برسم.

🔸اما نسبیت به ما میگه ما در حقیقت بصورت همزمان داریم هم در فضا و هم در مکان که ابدأ از هم مستقل نیستند جابجا میشیم و لازمه این دو را بصورت درهم پیچیده و باهم تعریف کنیم! مثلأ باید بگیم من با طی مسافت ۱۰ کیلومتر به ازای یک ساعت، از خونه به محل کارم میرسم. خب اینارو گفتم که چی بشه؟!

🔹منظور ما از این همه داستان گفتن فقط همین بود که بگیم فضا و زمان در نسبیت و بطورکلی فیزیک، با اون چیزی که ما بصورت تصور ذهنی از این دو داریم کاملأ فرق داره!
الان اگه شما از سبزی فروش سرکوچتون هم بپرسی فضا چیه یا زمان چیه؟! اون آقا(یا احیانأ خانم!) فکر میکنه دقیقأ مفهوم این دوتارو میدونه ولی جالبه بدونید هنوز خود فیزیکدان ها هم نمیدونند فضا یا مهم تر از اون، زمان دقیقأ چی هستند!!

🔸دلیل اصلی انقباض طول هم همین موضوع فضا-زمان و یکی بودن این دو هست. یعنی ما در دو قسمت قبلی شاهد اتساع یا گسترش(انبساط) زمان بودیم. این انبساط زمانی، با کاهش کمیت مکانی یا همون فضا همراست که باعث میشه ما شاهد انقباض طولی باشیم. در حقیقت شما میتونید فضا-زمان رو یک ظرف فرض کنید که قراره از دو چیز با نام های x(فضا) و y(زمان) پر بشه. هرچی در این ظرف از اولی بیشتر بریزید، مجبورید قید دومی رو بزنید و بلعکس! ولی دقت کنید هیچوقت نمیتونید هردوتارو به "هیچ" یا صفر برسونید و حتمأ باید یک مقدار از هرکدوم در این ظرف موجود باشه. در حقیقت به همین دلایل هست که ما هیچوقت نمیتونیم به تندی نور برسیم چون در این تندی، زمان برای جسم مادی به صفر میرسه!(در قسمت های بعدی این موضوع بررسی میشه!)

اما این انقباض طول در کنار اتساع زمان، چه دردی از ما دوا میکنه؟!🤔

🔹فرض کنید شما اولین مسافر کیهانی سفر به کهکشان همسایه(آندرومدا) هستید! (البته فقط فرض کنید! میدونم با این شرایط اقتصادی سفر به جزایر آفریقا هم غیر ممکنه، چه برسه به آندرومدا!!!😄). خب بازم حتمأ میدونید که شما هیچوقت در حالت عادی نمیتونید به اونجا برسید و تا برسید فسیل میشید. چون این کهکشان ۲،۵۰۰،۰۰۰ سال نوری از زمین فاصله داره و بعید میدونم اینقدر عمر کنید!!

🔸اما نسبیت میگه شما اگه بتونید با سرعت تقریبأ 99.99999 درصد سرعت نور بسمت آندرومدا حرکت کنید، نه تنها زمان تقریبأ براتون میایسته(خیلی کند میشه)، بلکه طول ها هم براتون کوچکتر میشن و شما با این اوصاف میتونید در حالی که تنها 50 سال از عمرتون گذشته به آندرومدا برسید! ولی توجه کنید چون اینها همه نسبی هست، از منظر کسایی که رو زمین هستند، شاید میلیون ها سال گذشته باشه و شاید هم اصلأ دیگه چیزی به اسم زمین وجود نداشته باشه!

اینم از شگفتی دیگه نسبیت و تندی نور! ولی هنوزم ادامه داره!! با ما همراه باشید😉

ادامه دارد....

🆔 @Physics3p

قسمت چهارم مطلب فوق👆👆👆

▫️سه تئوری برای ماهیت ماده:


◾️بنابر کارهای اینشتین؛ ماده صورتی از انرژی ست.

▫️بنابر نظریه کوانتومی؛ ماده چیزی جز تابع‌موج نیست.

◾️بنابر نظریه ریسمان؛ ماده ارتعاشی از ریسمان‌هاست.



🆔 @Physics3p

⭕ در نظریه ریسمان، برخلاف تئوری جهانهای متعدد، این جهان ها می توانند با یکدیگر تماس پیدا کنند و زمانی که با هم تعامل پیدا کردند، اتفاقی نظیر بیگ بنگ که باعث شکل گیری این جهان شد، رخ خواهد داد.

🆔 @Physics3p

‍ .


⭕ ملاحظات کیهانی در نظریه نسبیت عام:

🆔 @Physics3p

🔸 صد سال پیش، آلبرت اینشتین مقاله‌ای با عنوان «ملاحظات کیهانی در نظریه‌ی نسبیت عام» به آکادمی علوم برلین ارائه کرد. این مقاله، در ۱۵ فوریه ۱۹۱۷ در نشریه‌ی آکادمی منتشر شد که زیربنای مدل جهانی امروزی بیگ ‌بنگ را پایه ‌‌ریزی کرد. تنها یک سال قبل از آن، اینشتین شاهکار بزرگ خود را کامل کرده بود که یک تئوری جدید در مورد گرانش، فضا و زمان بود و به عنوان تئوری نسبیت عام شناخته می‌شد. یکی از اصول اساسی تئوری جدید این بود که فضا و زمان، کمیت‌هایی مطلق و تغییرناپذیر نیستند، بلکه قابل انعطاف، وابسته و تحت تأثیر وجود ماده هستند. این رفتار در معادلات میدانی نسبیت عام نهفته است.

🔹 با تکمیل این تئوری، طبیعی بود که اینشتین این تئوری جدید را در کل فضا و زمان اعمال کند تا بررسی کند که آیا تئوری نسبیت عام می‌تواند یک مدل قابل قبول از کل جهان ارائه دهد یا خیر. او در نامه‌ای به ستاره شناس آلمانی، ویلم دی سیتر اعلام کرد: «برای من، این یک سوال پراهمیت بود که آیا مفهوم نسبیت می‌تواند تا انتها دنبال شود یا سرانجام به تناقض برمی‌خورد». با این حال، او دریافت که با جهانی که در زمان، ایستا فرض شده است، این کار آسان نیست. دشواری اصلی، این عقیده‌ی اینشتین بود که یک مدل قابل قبول از جهان باید بتواند هم مفهوم نسبیت مفهومی که لازمه‌ی آن قابل تغییر بودن همه‌ی چارچوب‌های مرجع است و هم فرضیه‌ای که بعدها آن را اصل ماخ نامید که بر اساس آن اینرسی یک جسم با وجود جرم‌های دیگر در جهان تعیین می‌شود را منعکس کند. اینرسی اصطلاحی است که فیزیک‌دانان برای توصیف مقاومت یک جسم در مقابل حرکت کردن استفاده می‌کنند.

🆔 @Physics3p

🔸 در مقاله‌ی اولیه‌ی ملاحظات کیهانی که در سال ۱۹۱۷ ارائه شد، اینشتین نشان داد که نسبیت عام در واقع می‌تواند یک مدل سازگار از جهان ایستا نتیجه دهد. با این وجود، دو فرض لازم بود؛ اول اینکه جهان دارای هندسه‌ی فضایی بسته است (همانند یک کره‌ی سه‌بعدی) و هیچ آغاز و پایانی در زمان ندارد، دوم اینکه یک راه حل سازگار نیازمند معرفی یک عبارت جدید در معادلات میدانی نسبیت بود. بعضی دانشمندان، عبارت جدید را که به عنوان ثابت کیهانی شناخته می‌شود، به عنوان عاملی فرضی در نظر گرفتند و ادعا کردند که این عامل به تقارن و سادگی معادلات میدانی اصلی آسیب می‌رساند. به هر حال، نسبیت عام امکان وجود این عبارت را داد. در واقع کمتر کسی می‌داند که اینشتین به امکان وجود چنین گسترشی در معادلات میدانی در تفسیر اولیه‌ی خود در سال ۱۹۱۶ اشاره کرده بود. حالا این ثابت کیهانی، کاربردی مهم پیدا کرده بود؛ چرا که امکان وجود مدلی از جهان را فراهم می‌کرد که با دیدگاه اینشتین در مورد نسبیت اینرسی سازگاری داشت.

🔹 مقاله‌ی ملاحظات کیهانی اینشتین، مطلبی بسیار جذاب است؛ چرا که حاوی بحثی در مورد دیدگاه‌های او در خصوص کیهان‌شناسی نیوتنی و شرحی از مسیر طولانی او برای رسیدن به یک مدل قابل قبول از جهان است. تجزیه و تحلیل اینشتین در نهایت به رابطه‌ای ساده بین شعاع کیهان، ثابت کیهانی و میانگین چگالی ماده در جهان منجر می‌شود.


«ادامه دارد...»


🆔 @Physics3p


👆

🔺 نوترینو

✔نوترینوها از عجیب‌ترین و اسرارآمیزترین فرمیون‌های بنیادی از ۱۲ ذره‌ی بنیادی کشف شده تا به‌امروز، در کیهان هستند. نوترینوها با سایر مواد واکنش‌پذیری بسیار کمی دارند و می‌توانند از بین ذرات به‌ راحتی عبور کنند. نوترینوها از سوی ستاره‌های دیگر در تمامی جهات ساطع می‌شوند و از یک سمت وارد سیاره‌ی زمین و از سمت دیگر بدون کوچک‌ترین مانعی، خارج می‌شوند. 

✔ایده‌ی نوترینو از زمانی به وجود آمد که ولفگانگ پائولی چاره‌ای برای حفظ قانون پایستگی انرژی در تولید ذرات بتا اندیشید. پائولی هنگامی که برای نخستین بار تئوری خود را ارائه داد، نوترون هنوز کشف نشده بود. ولفگانگ پائولی در سال 1930، برای نخستین بار این ذرات را پیش‌بینی کرده بود. در آن زمان آزمایش‌هایی که روی واپاشی هسته‌ای بتا انجام شده بود با قانون پایستگی انرژی و تکانه، تناقض داشت.

✔او معتقد بود که در این آزمایش، ذره‌ای مرموز تولید می‌شود که بدون برهم‌کنش با دستگاه‌های آشکارساز، مقداری از انرژی و تکانه‌ی واکنش را با خود می‌برد.

🆔 @Physics3p

🔻 نوترینو

✔ نور حدود 100 هزار سال در راه است تا از مرکز به سطح خورشید برسد اما نوترینو طی 2 ثانیه به سطح خورشید می رسد؛ زيرا فوتونها در گير برهمكنش ميشوند اما نوترینو برهمکنش بسیار ضعیفی دارد.

✔درواقع بیش از ۹۹ درصد انرژی خارق‌العاده‌ی انفجارهای کیهانی توسط نوترینوها حمل می‌شود. امروزه می‌دانیم که نوترینو، یکی از فراوان‌ترین ذرات جهان است به‌ طوری‌که در هر پروتون، حدود یک میلیارد نوترینو در جهان وجود دارد. نوترینوها ذراتی هستند که به‌ندرت با دیگر ذرات از جمله ماده، وارد برهم‌کنش می‌شوند.

✔آنها سه نوع هستند که با نام الکترون، میون و تاو شناخته می‌شوند. برندگان نوبل سال ۲۰۱۵، نشان دادند که وقتی نوترینوها با سرعت نزدیک به نور حرکت می‌کنند، می‌توانند تغییر نوع بدهند و مثلا از الکترون تبدیل به میون شوند. نوترینوها برخلاف چیزی که قبل از آن تصور می‌شد، کاملا فاقد جرم نیستند.

🆔 @Physics3p

📚 نسبیت به زبان ساده

🔰سری دوم🔰

📎 قسمت ششم: چرا تندی نور برای ما اهمیت دارد؟

🆔 @Physics3p

🔸در قسمت های قبلی به مفاهیم پایه نسبیت(خاص) پرداختیم و گفتیم در نسبیت بسیاری از کمیت های به ظاهر مطلق، مانند «جابجایی» که همان تغییر اندازه مکانی در فضاست، و همچنین «زمان» نسبی هستند و در نتیجه اینها، تندی هم نسبی هست و باید فرض "تغییرناپذیر" بودن اونهارو دور بریزیم.

اما سؤال اینه چه چیزی نسبی نیست و بعبارتی واقعأ تغییرناپذیر هست؟!🤔

💢 فضا-زمان و تندی نهایی کیهان

🔹اگه یادتون باشه! گفته بودیم در نسبیت فضا و زمان در اصل یکی محسوب میشن و ما با موجودی طرف هستیم بنام "فضا-زمان" و این فضا-زمان رو به ظرفی تشبیه کردیم که قراره با دو متغیر با نام های "فضا" و "زمان" پر بشه!
ما با مفهوم تندی در فضا کاملأ آشنایی داریم و کمتر کسی هست که این مفهوم رو حالا چه بصورت ریاضی و چه ذاتی ندونه! تندی برای ما میزان تغییر اندازه پارامتر فضایی رو در یک واحد زمانی ثابت نشون میده.

🔸مثلأ وقتی میگیم تندی جسمی ۶۰ مایل در ساعته، یعنی در هر یک ساعت این جسم ۶۰ مایل در ابعاد فضایی جابجا شده. حالا همانطور که مشخصه، ما برای بیان تندی در فضا، فرض کردیم زمان داره یه عدد ثابتی رو نشون میده! مثلأ ممکنه تندی اون جسم از ۶۰ مایل بر ساعت برسه به ۱۰۰ مایل بر ساعت ولی همانطور که از تعریف تندی مشخصه، این آهنگ تغییر جابجایی یا میزان تغییر بعد "مکانی" هست که داره عوض میشه و زمان همونی هست که بود(یک ساعت). یعنی اگه بخوام ساده تر بگم، شما در حالت دوم در یک ساعت، تغییر مکان بیشتری نسبت به حالت اول دارید فقط!

🔹اگه بخوایم یه جهشی داشته باشیم به قسمت های قبلی، در مثال رفتن شما از منزل بسمت محل کارتون، ما گفتیم شما برای بیان این تغییر موقعیت، میتونید هم از تغییر مکانی و هم از تغییر زمانی بهره ببرید و بگید من یک ساعت از خونه بسمت محل کارم تو راه بودم و یا یک کیلومتر مسیر رو طی کردم تا رسیدم. این به ما نشون میده بطور کلی ما دونوع حرکت داریم: حرکت در فضا با تندی مخصوص به خودش، و حرکت در زمان و اینم با تندی مختص خودش!

🔸همچنین میدونیم که هر دوی این تندی ها بطور نسبی بیان میشن که در قسمت اول مفصل دربارش حرف زدیم!
این نسبی بودن به معنای "تغییر پذیر" بودنه و میدونیم هردوی اینها بطور مجزا انعطاف پذیرند. یعنی قابل گسترش یا کوتاه تر شدن یا بعبارتی تحریف پذیرند!
ولی اینو هم باید بدونید که درسته کمیت ها در فضا و در زمان بصورت مجزا ویژگی های گفته شده رو دارند، ولی کمیت ها در فضا-زمان نه تنها این ویژگی هارو ندارند، بلکه بلعکس ویژگی های بالارو دارند! یعنی مطلق یا ثابت هستند و یا بطورکلی "تغییر ناپذیر" هستند.

🔹خب! اینارو گفتیم که به چی برسیم؟! همه‌ی این داستان هارو تعریف کردیم که بگیم تندی حرکت در فضا-زمان برعکس تندی حرکت در فضا و زمان بطور مجزا نه تنها نسبی نیست، بلکه مطلق بوده و مقدار ثابتی هم داره و این مقدار ثابت برابره با تندی ۲۹۹،۷۹۲،۴۵۸ متر بر ثانیه که همون تندی دقیق نوره!
حالا دوباره برگردیم به مثال ظرف فضا-زمان که قرار بود با دو پارامتر با نام های فضا و زمان پر بشه! ما الان فهمیدیم که هر تغییر در فضا و زمان در یک واحد مشخص و ثابت برای دیگری، به ما تندی در اون بعد‌ مشخص رو میده. مثلأ برای بیان تندی در فضا میزان تغییر کمیت مکانی رو به قسمی که زمان ثابت باشه بیان میکردیم و برای تعیین تندی در زمان هم باید فرض کنیم مکان ثابته.

🔸ولی وقتی داریم تندی یا تغییر کمیت در فضا-زمان رو بیان میکنیم، دیگه نه فضا ثابته و نه زمان. یعنی باید برای هرکدوم یک تندی لحاظ کنیم که با توجه به مفاهیم قبلی، میتونه هر عدد از نزدیک به صفر تا نزدیک به تندی نور رو لحاظ کنه! حالا اینکه چرا از اصطلاح «نزدیک» استفاده کردیم رو در قسمت های بعدی توضیح میدیم.
ولی منظور ما از ثابت بودن تندی در فضا-زمان اینه که باید مجموع این دو عدد بازه ای، یک مقدار ثابت یا همون تندی c باشه. این تندی همون حد تندی کیهانی هست و شاید بشه گفت دلیل پدیده هایی مثل تحریف یا اتساع زمان و انقباض طول که در قسمت های قبلی دربارش حرف زده بودیم هم همین موضوع هست.

💢 حالا اینجا سؤال پیش میاد چرا این تندی حدی همون تندی نوره؟!🤔

🔹راستش رو بخواید این "تندی حدی کیهانی" نبود که از جناب "نور" تندی خودش رو تقلید کرد بلکه این نور بود که مرتکب همچین اشتباهی شد! البته خیلی هم اشتباه نکرد چون باعث شد ما به کمک این موضوع به رابطه معروف E=m.c² برسیم و به مفهوم نسبی ماده و انرژی پی ببریم که در قسمت های بعدی بهش خواهیم پرداخت.

دیگه داریم به آخرای داستان نسبیت خاص میرسیم و باید آماده بشیم که بریم سراغ نسبیت عام و داستان هاش!

با ما همراه باشید که شاید از شنیدن این داستان ها رستگار شوید!

ادامه دارد....

🆔 @Physics3p

قسمت پنجم مطلب فوق👆👆👆

سری دوم مطلب «نسبیت به زبان ساده» دارای دوازده قسمت میباشد. آیا مایل به ادامه این مطلب میباشید؟


بله ادامه دهیم 👍 (12)
👍👍👍👍👍👍👍👍👍👍100%

خیر تا همینجا کافیست 👎
▫️0%



🕴 تعدادکل رای ها: 12

🔻 این جفت ستاره مرده هر ۷ دقیقه یک بار دور هم میچرخند!

خورشید و ستاره هایی مانند آن، در پایان عمر طبیعی خود، تبدیل به کوتوله سفید میشوند. لایه های خارجی آنها به بیرون پرتاب میشوند و هسته ای داغ و متراکم باقی میماند. و اگر دو ستاره زندگی خود را به عنوان یک سیستم دوتایی آغاز کرده باشند (مانند بیشتر ستاره ها)، مدار چرخش آنها میتواند به هم نزدیک، و سرعتشان بسیار زیاد شود.
سیستم دوتایی ZTF J1539+5027 از کوتوله های سفید که اخیرا کشف شده،‌ از شگفت انگیزترین نمونه ها در نوع خود است. این دو هر ۶.۹۱ دقیقه در فضایی کوچک تر از حجم زحل یک دور میچرخند. پژوهشی که منجر به کشف این دو شده، چهارشنبه در Nature به چاپ رسید.
این دو میتوانند هدف ایده آلی برای مشاهده امواج گرانش توسط LISA که در سال ۲۰۳۴ فعالیت خود را آغاز خواهد کرد، باشند.

#کیهانشناسی

🆔 @Physics3p

🎦 جهانهای موازی کجا هستند؟

💢آيا واقعا ممكن است ما در جهانهايی ديگر، كپی برابر با اصل داشته باشيم؟!
💢‌ میچیو کاکو، تگمارک و جمعی از فیزیکدانان توضیح میدهند.

📌 زیرنویس فارسی.

🆔 @Physics3p

قدرتمندترین نوع انفجار در جهان، انفجارهای اشعه‌ی گاما می باشد که بسیار شدید هستند. انفجارهای پربسامد تشعشع الکترومغناطیسی که در یک هزارم ثانیه انرژی‌ای به اندازه‌ی انرژی‌ای که خورشید در تمام طول عمر خود ساطع خواهد کرد، حمل می‌کنند. اگر یکی از این اشعه‌ها به زمین برخورد کند می‌تواند ظرف چند ثانیه اتمسفر ازن را چاک بدهد!
بعضی از دانشمندان حتی انقراض گسترده‌ی ۴۴۰ میلیون سال پیش را به انفجار حاصل از برخورد اشعه‌ی گاما با زمین نسبت می‌دهند.

🆔 @Physics3p