در سال 1905 انشتین فرضیه نسبیت خاص خود را بیان کرد که بنا بر آن به فرمول رابط میان جرم و انرژی یعنی E=mc^2 (انرژی برابر است با جرم ضرب در توان دوم سرعت نور–تقریبا سیصد هزار کیلومتر در ثانیه-)دست یافت. بر اساس فرضیه مهبانگ جهان با یک انفجار بسیار بزرگ آغاز شده و در لحظه انفجار جرم در حدود صفر و انرژی و دما تقریبی از بینهایت بوده، که با وقوع انفجار از دما و در نتیجه از انرژی کاسته شده و از آنجا که جرم با انرژی در رابطه است پس با هر مرحله  از کاهش دما ذراتی که جرمی معادل با آن انرژی داشته اند به وجود آمده اند.

دستگاه سمتی و ارتفاعی: Altitude and Azimuth System

در این دستگاه افق، سمت الراس وجهت ستاره ی قطبی نسبت به ناظر مهم است.

دستگاه بعد و میل: Right ascension and declination System

میل (dec)، همانند عرض های جغرافیایی بر روی زمین و واقع بر کره ای فرضی است که ستارگان در آن قرار دارند.

برای دیدن توضیحات لطفا بر روی ادامه مطلب کلیک کنید.

مارتین باجووالد ( Martin Bojowald ) استاد فیزیک دانشگاه ایالتی پنیسیلوانیا گفت:"مقاله من یک مدل ریاضی جدید که براساس آن ما می توانیم جزییات تازه ای از ویژگی های حالت های کوانتومی را معرفی کنیم، چنانکه دید ما را از انفجار بزرگ به جهش بزرگ ( big Bounce ) در آغاز آفرینش کیهان ما تغییر دهد یا به عبارت ساده تر جهش بزرگ را جایگزین نظریه کلاسیک انفجار بزرگ می کند."

 حال فروپاشی ارائه شده است و نتایج کار آنها به زودی منتشر خواهد شد.

انفجارهای پرتوهای گامای (GRBs: Gamma Ray Bursts)  بلند دوره که اولین بار در دهه 1970 مشاهده شدند، قویترین انفجارها در جهان هستند. فهم اینکه در طی این حوادث عظیم چه رخ می دهد از چالشهای اصلی می باشد، بخشی به این دلیل که آنها معمولاً در کرانهای دنیای مرئی رخ می دهند و بعضی به دلیل آنکه انفجار فقط در حد چند ثانیه است.

طیفها:

طیف نشری انرژی ساتع شده از یک جسم در طول موج های متفاوت را بر روی نمودار نشان می دهد «همچون شکل  ». اگر شما چند جسم گونا گون را طیف نگاری کنید، هر یک از طیف های بدست آمده با دیگری متفاوت است. به همین سان طیف نور سفیدی را که برخی از خط های آن بوسیله اتم ها جذب شود طیف جذبی می نامیم.

نور قابل دید:

تمام نور قابل دید تنها بخش بسیار اندکی از تمامی طول موج ها را تشکیل می دهد.

شکل fig 2-3-1 : تمام طیف های نور

طول موج، فرکانس و سرعت:

طول موج هر نوع موج برابر فاصله دو قله پی در پی است (همچون شکل fig 2-2-1  ). فرکانس (بسامد)شمار موج هایی است که در هر ثانیه از یک نقطه می گذرد، برای نمونه اگر شما در ساحل باستید می توانید موج هایی را که در 10 ثانیه به ساحل می آیند را بشمرید و با تقسیم عدد بدست آمده بر 10 شما بسامد موج هایی که به ساحل می آیند را به دست می آورید.

سرعت، فرکانس و طول موج را با معادله پایین می توان به هم ربط داد، که در آن v سرعت، f فرکانس (frequency) و w طول موج (wavelength) می باشند:

v=w.f

در خلا (برای نمونه فضای میان ستارگان)سرعت نور برای همه طول موج ها برابر 3*10⁸ m/s است. این سرعت نور است و همیشه با نماد c نشان داده می شود.

با بازنویسی معادله پیشین معادله زیر بدست می آید:

W=c/f

چون سرعت نور ,c, ثابت است، به این نتیجه می رسیم که طول موج ,w, و فرکانس ,f, با یکدیگر رابطه وارون دارند، یعنی زیاد شدن یکی با کاهش دیگری همراه است.

بنابر این طول موج های بلند دارای فرکانس های کم و طول موج های کوتاه دارای فرکانس های زیاد می باشند.

(fig 2-2-1)

نور از خود رفتار های  ذره و موج را  نشان می دهد.

نظریه ذره ای نور:

اسحاق نيوتن پایه گذار مکانيک کلاسيک در سال ۱۶۷۲نظريه ذره ای بودن نور را ارائه داد وی بر این عقیده بود که يک منبع نور ذرات  بينهايت نور را با سرعت ثابت روی خط راست و در همه جهات گسيل می کند وهنگامی که اين ذرات به چشم برخورد نمايند قادر به ديدن خواهیم بود وی برای اثبات نظريه خود آزمايش اتاق تاريک را انجام داد.

سال ها بعد ماکس پلانک با انجام آزمايش اثر فتوالکتريک نظريه کوانتمی خود را بيان نمود که طی آن با تابش اشعه گسیل شده از یک چشمه نور تکفام روی صفحه فلزی قادر بود شماری الکترون از صفحه کنده و اين نشان ميداد که  انرژی گسيل شده به صورت بسته های انرژی (کوانتوم های انرژی) در اثر برخورد به الکترونها انرژی خود را به آنها  ميدهند و آنها را آزاد می کنند، بعدها پلانک نظریه خود درباره تابش و انيشتين فرمول انرژی ذرات نور ( فوتونها-  کوانتم های انرژی) را ارائه دادند و بدين ترتيب نطريه کوانتمی پلانک و فرمول انيشتين مهر تاييدی بر نظريه ذره ای نيوتن زدند.

بزرگترین مشکل نظریه ذره ای نور ناتوانی در توضیح پدیده تداخل نوری بود.

نظريه موجی نور:

کريستين هويگنس فيزيکدان هلندی ماهيت نور را موجی دانست و پخش و بازتابش نور و شکست نور را نشانه موجی بودن نور دانست. سپس توماس يانگ با استفاده از آزمايش پراش نور در شکاف مضاعف  (آزمایش یانگ) توانست طول موج نور را اندازه گيری نمايد و بدین ترتيب ماهيت موجی نور نيز اثبات گرديد.

جنس و ویژگی های امواج نور:

امواج نور از نوع امواج الکترومغناطيسی است که برای انتشار احتياج به محيط مادی ندارد يک موج الکترومغناطيسی ترکيبی است از دو ميدان عمود برهم الکتريکی و مغناطيسی که هر یک دیگری را تولید می کند. نوردر خلاء دارای سرعتی ثابت حدود 3*10^8 متر بر ثانیه است و سرعت نور درمحيط های شفاف مختلف تغيير ميکند برای نمونه با وارد شدن از خلا به یک محیط شفاف سرعت آن کاهش می یابد و از رابطه پایین بدست می آید.

V=c/n

که v سرعت نور در محیط شفاف و c سرعت نور در خلا و n ضریب شکست محیط هستند.

گازها:

گازها از اتم و مولکول ساخته شده اند، همانند اتمسفر زمین، که به این نوع گازها گازهای خنثی می گویند. هنگامی که اتم ها و مولکول ها یونیده می شوند، گاز پلاسما نامیده می شود. پلاسما ویژگی های مخصوصی دارد، زیرا در میدان های مغناطیسی از خود واکنش نشان می دهند. گاز های خنثی در حقیقت این ویژگی را ندارند و در میدان مغناطیسی تحت تاثیرقرار نمی گیرند.

«تذکر: زمانی که یک مولکول یا اتم الکترونی از دست بدهد می گویند که یونیزه شده است. اگر الکترون بگیرد دارای بار منفی و اگر الکترون از دست بدهد دارای بار مثبت می شود.»

گازهای کامل و رابطه آنها:

گازی کامل گفته می شود که اتم های آن بر روی یکدیگر تاثیری نداشته باشند، به گفته ای دیگر بقدری فاصله میان اتم ها زیاد باشد که به توان از تاثیر آنها چشم پوششی کرد.

رابطه گاز های کامل همچون پایین است:

PV=NkT

که در آن P فشار، V حجم، N شمار ذرات است، T دمای مطلق با یکای کلوین و k ثابت بولتزمان (بولتزمن)   « boltzmann’s constant = 1.38*10^-23J/K » است. گاهی دو سوی این معادله را بر V تقسیم می کنیم که معادله پایین بدست می آید:

 P=nKT

که در اینجا n شمار ذرات در متر مکعب می باشد.

صفر دمای مطلق 273- درجه از صفر دمای سلسیوس پایین تر است، پس اگر در پرسش ها دمای سلسیوس را به ما دادند می توانیم آن را با 273 جمع کنیم تا دمای کلوین بدست آید،برای نمونه 25⁰C برابر 273+25=298 K است.

گاز کامل یکنوع تعریف کیفی از گازهای حقیقی است. برای نمونه رابطه آن نشان می دهد که با ثابت نگاه داشتن حجم، افزایش دما موجب افزایش فشار می شود. رابطه ی گازهای کامل می تواند یک توضیح خوب برای رفتار ستاره های معمولی ارایه دهد، اما برای شرح رفتار برخی از اجسام همچون ستاره های نوترونی به طور کامل رد می شود و دیگر فشار و دما با یکدیگر رابطه ی مستقیمی ندارند و تساوی بر هم می خورد.

«تذکر1: در کتاب درسی فیزیک ایران رابطه ی گازهای کامل را به صورت PV=nRT نشان داده اند که در آن P و V و T به ترتیب قشار، حجم و دمای مطلق هستند و n شمار چند اتمی بودن گاز را نشان می دهد، همچنین R ثابت عمومی گازها است که برابر 8.3 است.»

«تذکر:دمای 273.15- سلسیوس را دمای مطلق می نامند زیرا در این دما جنبش های همه اتم ها متوقف می شود پس در نتیجه دما نمی تواند از این پایین تر برود.»

سرعت صوت در گاز ها:

ذرات درون یک گاز به جهت های متفاوتی حرکت می کنند، سرعت آنها وابسته به دما است یعنی هرچه دما بیشتر شود سرعت حرکت ذرات نیز بیشتر خواهد شد و همینطور با کاهش دما سرعت حرکت ذرات کم می شود.

سرعت متوسط ذره در گاز ها با دما تناسب دارد و با جرم ذره نسبت وارون دارد:

v²=8KT/Πm

که در این رابطه v سرعت ذره در گاز ها، K ثابت بولتزمان، T دمای مطلق گاز، Π عدد پی و m جرم ذره است. این رابطه یک سرعت متوسط از ذرات گاز را به ما می دهد، روشن است که برخی از ذرات تندتر از این و شماری دیگر کندترحرکت می کنند.

اگر این سرعت بیشتر از یک ششم سرعت گریز سیاره ای باشد، گازها از سیاره فاصله گرفته و اتمسفر سیاره بسیار رقیق می شود.  

این معادله تنها برای گاز های کامل در شرایط متعادل (سکون یا موازنه) برقرار است، برای نمونه اگر گاز منبسط  یا منقبض شود و یا فشار آن تغییر کند این معادله بر هم می خورد. 

persiansky

انرژی جنبشی: KINETIC ENERGY

اجسام در حال حرکت دست کم یک انرژی بیشتر از اجسام ساکن دارند. در حالت کلی انرژی اجسام در حال حرکت را انرژی جنبشی می گویند، این انرژی به دو کمیت سرعت v و جرم m جسم وابسته است و همچون رابطه ی پایین قابل محاسبه است:

K=1/2mv²

یکای انرژی جنبشی (و همه انرژی های دیگر) ژول  J (1J=1kgm^۲/s^۲ ) است. توان برابر است با انرژی بر روی ثانیه که یکای آن وات W یا J/S می باشد.

انرژی پتانسیل گرانشی: GRAVITATIONAL POTENTIAL ENERGY

حاصل برهم کنش انرژی های دو جسم را انرژی پتانسیل گرانشی می نامند که با جرم دو جسم نسبت مستقیم و با فا صله آن ها از هم نسبت وارون دارد و می توان رابطه پایین را برای آن نوشت:

E_g=-GmM/d

که در آن G ثابت جهانی گرانش، m و M جرم دو جسم و d فاصله آنها از یکدیگر است.

البته برای انرژی پتانسیل گرانشی در کتاب های درسی ایران تعریفی دیگر هم گفته شده، در این تعریف فرض بر آن است که جسم در نزدیکی زمین قرار دارد که تعریف آن را در پایین می آورم:

انرژی که جسم تنها بخاطر ارتفاعش از سطح زمین دارد را انرژی پتانسیل گرانشی می نامند، و رابطه آن برابر است با:

U=mgh

که در آن m جرم جسم و h فاصله از زمین و g ثابت و برابر 9.8 یا با تقریب 10  است.

تا کنون به مواردی همچون جرم، حجم، گرانش، قانون های کپلر و نیوتن، سرعت و انرژی اشاره کرده ام از این پس کم کم توانایی پاسخگویی به چندین نوع از پرسش های فیزکی را بدست می آوریم، و به همین خاطر گفتار آتی را به بررسی چند نوع پرسش خواهم پرداخت تا درک کنیم که این گفته ها چه کاربردی دارند.

در ضمن از دوستانی که به این وبلاگ می آیند خواهشم می کنم اگر خطایی در گفتارها هست من را راهنمایی کنند.

persiansky

زمانی که یک جسم به گرد جسم بزرگتری می چرخد، دارای یک سرعت ثابت است که از رابطه پایین بدست می آید:

v_c²=GM/d

که در آن  M جرم جسمی است که در مرکز قرار دارد و d فاصله میان دو جسم است و G ثابت جهانی گرانش است.

زمانی که جسمی بر روی مداری بیضی شکل یا ترجیحا دایره شکل می چرخد این رابطه بسیار مفید است، این رابطه سرعت متوسط دایره ای را به ما می دهد.

در صورتی که یکای d را متر در نظر بگیریم آنگاه یکای سرعت دایره ای m/s خواهد شد. ( G=6.67*10^-11 m³/kg/s² )

« تذکر: البته شما می توانید برای سادگی بیشتر معادله از طرفین آن رادیکال با فرجه 2 بگیرید»

سرعت گریز:

یک جسم به جرم m در مدار خود باقی می ماند، اگر سرعتش در فاصله d از مقداری که در رابطه پایین بدست می آید بیشتر نشود:

v_e²=2GM/d

که این سرعت را سرعت گریز می نامیم. اینجا هم M جرم جسم بزرگ است. سرعت گریز به جرم جسم کوچکتر بستگی ندارد.

اندازه حرکت زاویه ای:

همه اجسامی که در حال چرخش هستند یک ویژگی دارند که اندازه حرکت دایره ای نامیده می شود. اندازه حرکت دایره ای یک کمیت تگه دارنده است. تغییر در  اندازه حرکت دایره ای به یک نیروی خارجی نیاز دارد (برای نمونه یک موتور). اندازه حرکت دایره ای به جرم m و فاصله از جسمی که می چرخد r و سرعت عرضی جسمی که می چرخد بستگی دارد:

L=m.v.r

جرم سیارات همیشه ثابت است و چون اندازه حرکت دایره ای نیز همیشه ثابت است پس باید حاصلضرب v.r نیز همیشه ثابت باشد، این همان قانون دوم کپلر است.

persiansky

قانون های نیوتن:

قانون نخست:

هر جسمی تمایل دارد حالت خود را نگه دارد. یعنی در حال سکون می ماند و یا به حرکت روی خط راست خود ادامه می دهد، مگر آنکه تحت تاثیر نیرو یا نیروهایی مجبور به تغییر آن حالت شود.

قانون دوم:

 اگر به یک جسم نیرو هایی وارد شود، شتابی می گیرد که با برآنید این نیرو ها نسبت مستقیم دارد و با جرم جسم نسبت وارون دارد:

A=F/m     یا    F= m.a

«البته a  و F  هر دو بردار هستند.»

قانون سوم:

هرگاه جسمی به جسم دیگر نیرو وارد کند، جسم دوم هم به جسم نخست نیرویی هم اندازه ، هم راستا و در خلاف سوی آن وارد می کند. نیروی جسم نخست را کنش و نیروی جسم دوم را واکنش می گوییم.

قانون های کپلر:

قانون نخست:

مسیر گردش همه سیاره ها به گرد خورشید بیضی است که خورشید همیشه یکی از کانون های آن است.

قانون دوم:

خطی که خورشید را به سیاره وصل می کند در زمان های برابر مساحت های برابری را جاروب می کند. یعنی سرعت خطی و فاصله از خورشید رابطه مستقیمی با هم دارند و هر چه سیاره به خورشید نزدیک تر باشد سرعت خطی آن بیشتر است.

در مفاهیم آغازین فیزیک 1 گفتیم که اگر فاصله ی دو کانون به هم بسیار کم باشد بیضی به دایره تبدیل می شود، پس سیاراتی که این ویژگی را دارند،دارای حرکت دایره ای یکنواخت هستند.و سرعت آن ها در تمام مسیر ثابت است.

قانون سوم:

مجذور دوره «P  مقدار زمان لارم برای اینکه یک دور کامل بزند» حرکت سیاره و مکعب فاصله ی میانگین « a=r »   آن از خورشید با هم متناسب هستند، و نسبت آن ها برای تمام سیارات منظومه خورشیدی ثابت است.

P با سال و a با AU «1AU   فاصله متوسط  میان زمین و خورشید است. »  اندازه گیری می شوند. رابطه قانون سوم کپلر برابر است با :

P²=r³     یا    P²/r³=مقدار ثابت

« توضیح 1: در بیشتر کتاب های ایرانی دوره را با T  نمایش می دهند، اما در اینجا دوره یا همان Period با P نمایش داده شده است. همچنین فاصله ی میانگین از خورشید یا همان semi-major axis را با a نشان میدهند اما در اینجا برای اینکه با شتاب که آن را هم با a  نمایش می دهند اشتباه نشود از r استفاده شده است.

توضیح 2: AU همان واحد نجومی است astronomical units »

اکنون اگر قانون مکانیک نیوتن و قانون سوم کپلر را با هم ترکیب کنیم به رابطه ی پایین می رسیم:

P²=4p²r³/(M+m)G

که در آن P دوره و p عدد پی و r فاصله ی میانگین و M و m جرم ها و G ثابت گرانشی است.

persiansky

جرم: Mass

جرم یک ویژگی ذاتی است که نمایان کننده شمار پروتن ، نوترون و الکترون موجود در اجسام است.

وزن یک نیرو است و با نیروی جاذبه ارتباط دارد برای نمونه وزن یک جسم در زمین با وزن همان جسم در ماه متفاوت است اما جرم همیشه ثابت است. جرم را با دو نماد m و M نمایش می دهند و یکای آن کیلوگرم (kg)  است.

حجم: Volume

حجم یک جسم مقدار فضایی است که آن جسم اشغال کرده است، و یکای آن متر مکعب(m^۳) است. برای نمونه مساحت یک کره برابر است با : S=4Pr²     و حجم آن برابر: V=4/3Pr³ است، که P همان عدد پی (3.14) است و r شعاع کره است.

چگالی: Density

چگالی یک جسم برابر است با جرم آن  بخش بر حجم که معمولا با P (یک حرف یونان که "رو rho" خوانده می شود) نمایش داده می شود. یکای آن کیلوگرم بر متر مکعب (kg/m³) است:

گرانش: Gravity

گرانش نخستین نیرویی است که بر اجسام در فضا تاثیر می گذارد. نیروی جاذبه همیشه اجسام را به سوی هم می کشاند. نیروی جاذبه به جرم دو جسم و فاصله میان آنها بستگی دارد. رابطه گرانش که قانون گرانشی نیوتن نیز نامیده می شود برابر است با:

F=GMm/d²

که در آن M و m جرم دو جسم ، d فاصله میان دو جسم و G ثابت جهانی گرانش (^11-10 *6.67 )m³/kg/s²

هستند. یکای این نیرو را نیوتن N نیز می گویند که برابر 1kg.m/s² است.

اگرجرم دو جسم نسبت به فاصله آن ها بسیار کوچک باشد این نیرو بسیار اندک می گردد.

بیضی: The Ellipse

مدار گردش همه سیارات منظومه خورشیدی به گرد خورشید دایره یا بیضی است. بیضی از دو قطر تشکیل شده  قطر بزرگ  (اندازه=2a ) یا همان محور کانونی و قطر کوچک (اندازه=2b) (همانگونه که در شکل fig 1-1 می بینید).

فاصله هر نقطه روی محیط بیضی از دو نقطه ثابت F و F' که همان دو کانون بیضی هستند مقدار ثابتی است و رابطه پایین برای آن برقرار است:

2a=AF'+AF

خروج از مرکز بیضی از رابطه e=FF'/2a بدست می آید و اگر بخواهیم بر حسب قطر کوچک و بزرگ بیضی رابطه رابازنویسی کنیم به e²=1-b²/a² می رسیم.

خورشید همیشه یکی از کانون های محور چرخش سیارات منظومه ما است.فرض کنیم که خورشید کانون F باشد، اینک جایی که سیاره ای بر امتداد قطر بزرگ قرار می گیرد و در سمت نزدیکتر به خورشید است می گوییم بر حضیض خورشیدی (نزديکترين نقطه مدار به خورشيد= perihelion ) قرار گرفته است، وجایی که سیاره ای بر امتداد قطر بزرگ قرار می گیرد و در سمت دورتر به خورشید است می گوییم بر افلیون (نزديکترين نقطه مدار به خورشيد = aphelion ) قرار گرفته است. با رابطه پایین بیان می کنیم:

d_p+d_a=2a 

که d_p فاصله سیاره تا خورشید بر روی perihelion است و d_a بر روی aphelion است.

fig1-1

persiansky

اين نظريه می گويد که گيتی احتمالا چرخه ای را طی می کند که "انفجارهای بزرگ" (Big Bangs) تنها بخشی از آن است و همچنين شامل "ريزش های بزرگ" (Big Crunches) نيز می شود.

از هر که بپرسيد <ساعت چند است؟> او بي‌درنگ به‌وسيله‌اي که دورِ مُچِ دستش بسته - ‌و به‌آن ساعت مُچي مي‌گوييم- نگاهي مي‌اندازد و با دو عدد، مثلا‌ً ۱۵‌:‌۱۰، جواب شما را مي‌دهد که نخستين عدد نشان‌دهندهِ ساعت و دومي دقيقه است. با اين که دنياي متمدن عملا‌ً با همين دو عدد روزگار مي‌گذراند، از نظر علمي آنها معني مهمي ندارند بجز اين که مشخص مي‌کنند زمين از آخرين باري که فردي به‌ساعتش نگاهي انداخته است چقدر دورِ محورش چرخيده است.

گذشت زمان احساسي است که از آغاز پيدايش جزئي از وجود ما بوده و با آگاهي از اين که همه ما قطعاً روزي به‌لحظه مرگ مي‌رسيم قوت گرفته است. همچنين مفهوم فضا را ذاتاً از دريچه چشمانمان، وقتي خيلي ساده به‌اطرافمان مي‌نگريم، درک مي کنيم. البته ماهيت و منشأ آنها، به‌ويژه ماهيت زمان، هرگز به‌دقت تعيين نشده است. به‌نظر دِموک­ريتوس(Democritus) ، فيلسوف بزرگ يوناني (۴۶۰-۳۷۰ پ.م) <زمان و فضا قراردادي هستند>. نظر او به‌خوبي نشان‌دهندهِ تعاريف ساده‌اِنگارانه فلا‌سفه و متفکران دوران باستان از مفهوم زمان و فضاست. البته حدود ۱۷۰۰ سال پيش آگوستين فيلسوف مشهور آن زمان تفکري را دربارهِ ماهيت زمان و فضا ارائه کرد که در زمان خودش بسيار پيشرفته و منحصر به فرد محسوب مي‌شد. نظر مشهور او اين بود که <آنها زاده هستي و کيهان‌اند که با آن به‌وجود آمده‌اند، و پايه‌هاي دائمي از ابديت نيستند>.

اين دقيقاً همان چيزي است که آلبرت اينشتين در نظريه نسبيت عام بر پايهِ روابط رياضي نتيجه گرفت؛ زماني که در سال ۱۹۱۵ فضا-‌زمان را به‌صورت موجوديتي واحد تعريف کرد که در حضور جرم انحِنا پيدا مي‌کند و اثري را خلق مي‌کند که ما به‌نام گرانش مي‌شناسيم.۱

ماهيت زمان براي يک فرد عامي ممکن است به‌سادگي در <به‌طول انجاميدن يک واقعه> خلا‌صه شود. اما فيزيکدانان واقعاً از ارائه حتي يک تعريف علمي از زمان درمانده‌اند. بنابراين زمان در ارتباط با برخي از پُردردسرترين سؤالات فيزيک، مثلا‌ً اين که روابط عليت و همچنين فلسفه چيستند، يا اين که چرا ما گذشته

را به‌خاطر مي‌آوريم اما آينده را خير، در هاله‌اي از ابهام پوشيده شده است. برخي نظريه‌پردازان بر اين باورند که اين عدم قطعيت بايد تغيير کند. درست همچون صد سال پيش ديدگاه جديدي نسبت به‌زمان فراتر از تعاريفش در نظريه‌هاي نسبيت لازم است تا برخي مسائل مشکل‌آفرين حل نشده را -‌همچون اين که در لحظه آغاز عالم چه اتفاقي افتاد، در مرکز يک سياهچاله چه رخ مي‌دهد، يا چطور مي‌توان نظريه نسبيت و فيزيک کوانتوم را يک‌جا در <نظريه همه چيز> (نظريه وحدت ميدان) جمع کرد- حل کند. صد سال پيش هم لازم بود که اينشتين تعريف تازه‌اي از زمان۲ در نظريه نسبيت خاص خود مطرح کند تا بتواند رفتارهاي غيرنسبيتي نور را با رفتارهاي نسبيتي مشاهده شده تطبيق دهد، همچنين بايد تعريف تازه‌اي از فضا-‌زمان در نظريه نسبيت عام خود ارائه مي‌داد تا ماهيت گرانش را توضيح دهد. بنابراين برخي نظريه‌پردازان براين باورند که مفهوم اينشتيني فضا-‌زمان بيشتر به‌يک <تخمين> مي‌ماند که بايد با مفهومي بنيادي‌تر که هنوز کشف نشده است جايگزين شود.

برگرفته از nojum

طي مقاله اي كه توسط استفان هسو فيزيكدان دانشگاه اوريگان و آنتوني زي فيزيكدان دانشگاه كاليفرنيا (سانتا باربارا) در مجله اختر فيزيك چاپ شد يك ايده در اين مورد مطرح كردند: اخترشناسان مي توانند در ميان پس زمينه ريز موج كيهاني (cosmic microwave background) كه پژواك مهبانگ است بدنبال پيغامي از خالق باشند.اين فيزيكدانان مي گويند تحقيق ما با طرح اين پرسش كاملا علمي كه در واقع اگر پيغامي وجود داشته باشد اين پيغام و واسطه آن چيست سعي در پاسخ به آن دارند. هسو و زي مي گويند خالق ناحيه انبساط را بگونه اي ميزان و تنظيم كرده تا يك پيام دوگاني را در نقاط گرم و سرد پس زمينه ريز موج كيهاني رمزگذاري كند. ناحيه انبساط منطقه اي كه مسئول انبساط كيهان اوليه است. اين دو دانشمند مي گويند كه پس زمينه ريز موج مانند "تابلوئي بسيار بزرگ در گستره آسمان است" كه براي تمامي تمدنها در تمامي كهكشانها قابل روئيت است. به دليل اينكه مناطق مختلف كيهان آنقدر از هم فاصله دارند كه نمي توان تصور كرد ارتباط آنها بطور اتفاقي صورت گرفته بنابراين فقط يك خالق يكتا مي تواند پيغامي را در اين پس زمينه قرار دهد كه براي تمامي تمدنها قابل ردگيري باشد.

با در نظر گرفتن تعداد محدود نواحي ناهمگن آسمان ، هسو و زي محاسبه مي كنند كه اين پيغام مي تواند محتوي 100.000 بيت (bit) اطلاعات باشد. براي مثال يك چنين پيغامي ممكن است قوانين بنيادي فيزيك را آشكار كند. پژوهشهاي فعلي مانند كاوشگر ويلكينسان -كه دماي پرتو اين پس زمينه را با دقت بالائي اندازه مي گيرد- تفكيك زاويه اي و حساسيت كافي براي ردگيري نوسانات حرارتي محدودي كه اين پيغام را رمزگذاري كردند را در اختيار ندارند. اما تجهيزات آينده ممكن است توانائي انجام اين كار را داشته باشند. اين فيزيكدانها اصرار دارند كه دانشمندان داده هاي بعدي مربوط به پس زمينه ريز موج را براي يافتن الگوهاي احتمالي تجزيه و تحليل كنند. داگلاس اسكات و جيمز زيبين از دانشگاه بريتيش كلمبيا در كانادا طي مقاله اي ديگر كه در مجله اختر فيزيك منتشر شد مي گويند كه هسو و زي مقدار اطلاعات رمزگذاري شده در پس زمينه ريزموج را زياد بر آورد كردند.هسو در پاسخ مي گويد" هر دو گروه قبول دارند كه يك پيغام كيهاني در پس زمينه ريز موج رمزگذاري شده است. اما بر سر مقدار حجم اين اطلاعات با هم اختلاف نظر دارند."

اصل مقاله  http://skyandtelescope.com/news/article_1647_1.asp 
 
منبع خبر : Skyandtelescope

بر گرفته از parssky

بعد از مدت کمی که از انتشار نسبیت عام گذشته بود کارل شوارتسشیلد اخترشناس آلمانی با بررسی معادلات این نظریه راه حلی را یافت که فضای اطراف جسم فشرده بسیار پر جرمی را که میدان گرانشی بسیار شدیدی دارد توصیف می کرد این نکته مهم است که بگوییم نیروی گرانش نه تنها به جرم بلکه به فاصله نیز بستگی دارد شوارتسشیلد دریافت که اگر جرم یک جسم چنان متراکم شود که در واقع تمام جرم آن در مرکزش جای بگیرد آنگاه فضا-زمان در فاصله ی معینی از جسم که همان شعاع شوارتسشیلد است هندسه ی خاصی به خود می گیرد جالب است که بگوییم که هیچ چیز نمی تواند از این شعاع بگذرد و آنرا پشت سر بگذارد آنچه که در نزدیکی شعاع شوارتسشیلد روی می دهد از ۲ زاویه دید متفاوت است

۱:از بیرون:از بیرون از شعاع شوارتسشیلد اگر ما در جائی ساکن باشیم خواهیم دید که آن فضاپیمائی که به داخل سیاه چاله دارد سقوط می کند تا بینهایت باید سفر کند تا به جسم مرکزی کشیده شوند 

۲:از داخل:به محض اینکه پا به داخل این شعاع مرگبار بگذارید دنیا پیش روی شما تیره و تار خواهد شد

 ببینید هر جسمی شعاع شوارتسشیلد مخصوص به خود را دارد نه اینکه بگوییم فقط سیاه چاله ها دارند ...شعاع شوارتسشیلد هر جرمی از فرمول زیر محاسبه می شود...

r_s=2GM/c²

توجه داشته باشید که r اندازه ی شعاع G ثابت جهانی گرانش M جرم ماده ی مورد نظر و در نهایت C سرعت نور است برای جرم ۳۰ منظومه شمسی شعاع شوارتسشیلد برابر است با ۱۰۰ کیلومتر!!!

Horizon به معنای خط افق به کار می رود و Singularity یعنی مرکز تکینگی

جالب اینجاست که شخصی با نام جان میشل در سال ۱۷۸۳ نکته ای جالب را کشف کرد که سرعت گریز از سطح این چنین جرمهایی (مانند سیاه چاله ها) را اگر در فرمول زیر قرار دهیم سرعت نور بدست خواهد آمد یعنی سرعت گریز از سطح برای یک همچین جرمهایی سرعت نور است:

v²/2=GM/r

(V سرعت گریز از سطح است)

همان طور که گفته شد زمان در این شعاع با زمان جهانی فرق زیادی می کند و در واقع داخل آن به چشم ناظر خارح آن صفر است و اگر شخصی را در آنجا ببیند در حالت سکون خواهد دید

این جاذبه که زمان را در واقع نگه می دارد کار دیگری را هم انجام می دهد تا به حال کلمه ی انتقال به رنگ قرمز خطوط طیفی به گوشتان خورده است وقتی جسمی آسمانی پر جرم از خود پرتو بلند قرمز ساطع می کند این پرتو به دلیل گرانش بالای جرم آسمانی و تاثیر جاذبه روی نور به رنگ قرمز متمایل می شود بله در این جاذبه ی زیاد نور یک همچین حالتی را پیدا می کند.

انتقال به رنگ قرمز در سیاه چاله

امیدوارم مورد استفاده واقع شده باشد

ستارگان نوتروني ، نوعي از ستارگان هستند كه از باقي مانده ي انفجار ستارگان بسيار پرجرم،انفجارهاي ابر نواختري، به وجود مي آيند.ساختار مولكولي اين نوع ستاره ها با مواد عادي متفاوت است.به دليل فشار بسيار زياد درون ستاره تمام ذرات آن به نوترون تبديل مي شوند.به همين دليل به آن “ستاره ي نوتروني” مي گويند.ستارگان نوتروني به دليل داشتن ميدان مغناطيسي بسيار شديد ( كه بر اثر چگالي بسيار زياد ماده ايجاد شده) و همچنين دوران نسبتا سريع به دور خود ، امواج الكترومغناطيسي در طول موج راديويي از خود تابش مي كنند.اما در موارد تازه كشف شده ، اين تابش ها آنقدر شديد و در چنان زمان كوتاهي صورت مي گيرند كه به آنها لفظ “تابش انفجاري” را نسبت داده اند.
كشف اخير ، دانشمندان را بر آن داشته است تا دليل وجود اين تابش هاي شديد راديويي و از آن مهم تر ، مكان ستاره هاي نشر كننده ي آنها را در سير تكاملي ستاره نوتروني مشخص كنند. رابرت دانكن از دانشگاه تگزاس در آستن ، يكي از نظريه پردازان اصلي ستارگان نوتروني مي گويد : ‌“در حال حاضر جواب ها كاملا نامعلوم است.”
اين ستارگان نوتروني كه امواج راديويي را به صورت انفجاري تابش مي كنند ، توسط گروهي بين المللي به سرپرستي مورا مك لاگلن از دانشگاه منچستر كشف شده اند.اين گروه به بررسي اطلاعات بدست آمده از سال ۱۹۹۸ تا ۲۰۰۲ ، توسط تلسكوپ راديويي ۶۴ متري پاركز در استراليا پرداخته و به دنبال تپ اختر ها و ستارگان نوتروني بوده اند كه در هنگام دوران به صورت تناوبي امواج راديويي كاملا عادي از خود منتشر مي سازند.علاوه بر تپ اختر هاي كشف شده ، كامپيوتر اين گروه ، ۱۱ منبع تابش انفجاري راديويي را كه در نزديكي صفحه ي كهكشان قرار داشته اند كشف كرده است.اين گروه سه سال بعد را ، به اندازه گيري مختصات سماوي ، اندازه گيري خواص اين ستارگان و تاييد اين كشف پرداخته اند.اين اجرام به طور ميانگين در طول يك روز ، تنها ۰.۱ تا ۱ ثانيه قابل مشاهده هستند (در طول موج راديويي) و به همين دليل در گذشته مشاهده نشده بودند. اين تابش ها ي انفجاري بين ۲ تا ۳۰۰ ميلي ثانيه (يك هزارم ثانيه) طول مي كشند ، و فاصله ي بين اين تابش ها ۴ دقيقه تا ۳ ساعت است.مايكل كرامر ، يكي از اعضاي تيم تحقيقاتي مي گويد:“شما بايد خيلي خوش شانس باشيد تا بتوانيد يكي از اين تابش ها را ببينيد.” اين گروه براي ۱۰مورد از ۱۱ منبع ، دوره تناوبي بين ۰.۴ تا ۷ ثانيه يافته اند ، به همين خاطر به نظر مي رسد ( اما ثابت نشده است) كه اين انفجارهاي راديويي به خاطر دوران ستارگان نوتروني باشد. مك لاگلن كه تيم او اين اجرام را( Rotating Radio Transient )RRAT نام گذاري كرده اند ، مي گويد :“تا آنجا كه ما مي دانيم هيچ جسم ديگري وجود ندارد كه بتواند با اين سرعت دوران كرده و در عين حال چنين انرژي تابشي را توليد كند.” در هنگام وقوع اين تابش هاي انفجاري ، RRAT ها ، بعد از تپنده ي سحابي خرچنگ و تپنده ي ديگري به نام B۱۹۳۷+۲۱ ، روشن ترين منابع راديويي هستند كه تا به حال ديده شده اند.
با توجه به كوتاه بودن آن ، اين منابع احتمالا امواج راديويي را در پرتوهاي باريك و از مناطق كوچكي از سطح و يا مغناطكره (مگنتوسفر) يك ستاره نوتروني تابش مي كنند.ولي دليل دقيق اين انفجار ها هنوز نامعلوم است.
با توجه به طبيعت كوتاه مدت آنها ، مطالعه ي RRAT ها بسيار دشوار است. اين به آن معناست كه اخترشناسان بايد در حدس و گمان پيش بروند تا در آينده به اطلاعات بيشتري دست پيدا كنند.يكي از RRAT ها خصوصيات دوراني دارد كه بسيار شبيه به ستارگان نوتروني بسيار مغناطيسه (مگنتارها) است.مشاهدات نشان مي دهند كه حداقل تعدادي از RRAT هاي بسيار مغناطيسي وجود دارند كه سن آنها به ده ها هزار سال مي رسد.ولي در يك RRAT ي ديگر خصوصيات دوراني متفاوتي مشاهده شده است كه به نظر مي رسد مانند تپنده هاي عادي ميان سال باشد. مك لاگلن مي گويد:“به نظر مي رسد كه RRAT ها خصوصيات بسيار گوناگوني دارند.اين بسيار جالب است چون نشان مي دهد كه هر ستاره ي نوتروني مي تواند رفتار بسيار عجيب و متفاوتي از خود بروز داده و همچنين موارد بسيار بيشتري از اين اجرام بايد وجود داشته باشند.”
با دانستن محدوده ي پوشش آسمان و حساسيت اطلاعات تلسكوپ پاركز و همچنين طبيعت زودگذر اين منابع راديويي ، مك لاگلن و همكارانش وجود ۴۰۰.۰۰۰ RRAT را در كهكشان راه شيري تخمين مي زنند كه اين تعداد ۴ برابر تعداد كل تپنده هاي راديويي شناخته شده است.وجود تعداد زياد RRAT ها مي تواند اين معماي قديمي را حل كند كه چرا تعداد نسبتا كمي از ابرنواختر ها باقي مانده اي به شكل ستاره ي نوتروني به جاي مي گذارند.ستارگان نوتروني در انفجار ها به وجود مي آيند ولي مانند سحابي خرچنگ ، به عنوان مثال ، بيش از نيمي از باقي مانده هاي ابرنواختري ، تپنده ي رصد شده ندارند.
ديويد هلفند ، رصدگر ستاره ي نوتروني از دانشگاه كلمبيا مي گويد :“به نظر من ما مي توانيم تصور كنيم كه اكثر ستارگان نوتروني در شرايط كاملا متفاوتي از تپنده ي خرچنگ متولد شده اند و اين اجرام هستند كه نسل قبلي RRAT ها را تشكيل مي دادند.” در چند دهه ي آينده اختر شناسان با ساخته شدن راديو تلسكوپ هاي بسيار بزرگ ، اطلاعات بيشتري در مورد RRAT ها بدست خواهند آورد. مك لاگلن مي گويد:“ ما انتظار داريم تا SKA (تلسكوپ يك كيلومتر مربعي) ، ۴۰.۰۰۰ مورد ديگر از اين اجرام را كشف كند. اين راديو تلسكوپ هاي بسيار بزرگ بايد فهم ما را از زمينه ي راديويي آسمان به كلي تغيير دهند.” علاوه بر كشف تعداد زيادي RRAT ، اين تلسكوپ ها ، به احتمال زياد رده ي جديدي از اجرام تابش كننده ي امواج راديويي كشف خواهند كرد.جوزف لازيو (از آزمايشگاه تحقيقات نيرو دريايي آمريكا) كه يك منبع تابش راديويي را در نزديكي مركز كهكشان در اوايل سال ۲۰۰۵ كشف كرده است ، مي گويد :“مي توان به جرات اذعان كرد كه آسمان راديويي ما هنوز ناشناخته است.”

برگرفته از nojum

این مقاله تحلیلی است بر نظریه ی ریسمان همراه با چند فرمول برای درک بهتر موضوع که برای دریافت نظرات شما خوانندگان منتشر می شود
نظریه ی ذرات نوسان کننده
قرن بیستم را می توان دوران طلایی علم فیزیک دانست. انواع نظریات و پیش بینی های مختلف همراه با تجهیزات پیشرفته که سیل عظیمی از اطلاعات را در اختیار دانشمندان قرار می داد ظهور یافت. چنانکه این روند در قرن جدید نیز با سرعتی بیشتر در حال پیگیری است.
از جدیدترین نظریات فیزیک می توانبه نظریه ی ریسمان اشاره کرد. این نظریه ادعا می کند می تواند تمام پدیده های فیزیکی جهان را تفسیر نماید که البته با توجه به مبانی ان می توتند درست باشد. البته منتقدان هم به همین موضوع اشکال می گیرند. چون اگر تمام ذرات و پدیده های عالم از نوسان این ریسمان ها ایجاد شود در عمل نمی توان وجود انها را به این راحتی اثبات کرد . همچنین این موضوع یک حالت کلی است یعنی هنوز وارد شدن در بحثی که تمام جوانب ان کشف نشده است و بیان کلی از یک مطلب چندان درست نیست. چون ما تا نتوانیم تمام ابعاد عالم را کشف کرده و بر ان مسلط شویم نمی توانیم جزییات این نظریه را باز گویی کنیم. البته این نظریه توسط اثبات های ریاضی ارائه شده و نمی توان ان را کاملا رد کرد و در همین حالت کلی ان ایراد جدی وارد نمود.
اما برای بحث در این مورد از عمق مطلب وارد می شویم. همه ی ما می دانیم که در این نظریه تمام مطلب بر اساس نوسان این ریسمان ها شکل می گیرد. از یک ذره ی دارای جرم تا یک فوتون که حامل انرژی است. حال موضوع را اینگونه مطرح میکنیم که دو ذره ی ریسمان دفیفا چه اندازه انرژی را در فضا می توانند منتقل کنند . در این رابطه مقدار انرژی پایه ای که بدست می اید به این مقدار است.

  1
e=h/t                                      t: زمان پلانک       h:ثابت پلانک                                                                                                       
در این محاسبه انرژی پایه در کیهان مطرح می شود یعنی انرژی که میان دو ذره ی ریسمان ایجاد می شود.
اما اگر این انرژی را برای یک فوتون مورد بررسی قرار دهیم انرژی فوق را بر انرژی کوانتومی یک فوتون تقسیم میکنیم. در این حالت عدد بدست امده تعدادذرات ریسمان را که در گیر در این نوسان و انتقال فوتون بوده اند را مشخص می سازد. اما اگر همین تعداد فوتون را در فاصله ی پایه  یا همان فاصله ی بین دو ریسمان که با ار مشخص شده ضرب کنیم طول موج فوتون فوق بدست می اید . یعنی تعداد ریسمانهایی که یک فوتون بااین طول موج را ایجاد کرده اند با عدد ان مشخص می شوند . مطلبی که در اینجا مهم است این است که هر چه تعداد این ریسمان ها کمتر باشد فوتون از انرژی کوانتومی بیشتری برخوردار خواهد بود .

 2
     n=h/t/hv                          1/tv ضرب در r = طول موج             
 
n ضرب در r = طول موج              r : طول پلانک          v :فرکانس فوتون 
        
اما اینکه چگونه ذره ی باردار شتاب دار از خود موج الکترو مغناطیسی گسیل می کند را باید در نحوه ی نوسان ریسمان ها بررسی کرد. برای مثال وقتی ذره ای ساکن که از تعداد مشخصی ریسمان که در حال نوسان هستند تشکیل شده شتاب می گیرد (شتاب زیاد) این ریسمان ها به باقی ماندن در حالت سکون و به حفظ سرعت اولیه ی خود تمایل دارند. با شتاب این ذره تعدادی از این ریسمانها با شتاب ناگهانی نیروی مخالف با ان شتاب را به ریسمان خارج از ان منتقل می کنند و به این ترتیب یک موج الکترو مغناطیسی نوسان کننده از این ریسمان های خارج از جرم به وجود می اید . این توضیح بی شک یکی از قانون های انرسی است که حالت های دیگر ان نیز می تواند برای ریسمانها صادق باشد.
البته در این که تمام ریسمانها از یک نوع هستند جای شک است یعنی ممکن است دو نوع ریسمان وجود داشته باشد یکی حامل نیرو و دیگری جهت دهنده به آن نیرو .

برگرفته از parssky 

1-        اثر دوپلركلاسيكي

پديده دوپلر در اصل براي تغيرات فركانس چشمه صوت در فيزيك كلاسيك مطرح گرديد بر اساس اين اثر هرگاه ناظري نسبت به يك چشمه صوت در حركت باشد ناظر فركانسي غير از آنچه از چشمه گسيل مي يابد را دريافت مي كند مثلا اگر يك ماشين آژيرزن به طرف ما با سرعت در حال حركت باشد به علت حركت چشمه صوت (ماشين آژيرزن ) يك تغيرفركانس در موج ارسالي از چشمه صوت متحرك به سوي ناظر ايجاد مي شود به نحويكه هرچه ماشين آژيرزن به ما نزديك تر شود صداي آژير زيرتر (فركانس بيشتر ) مي گردد و موقعي كه ماشين از كنار ما مي گذرد و دور مي شود صداي آژيري كه به گوش ما مي رسد بم تر (فركانس كمتر) مي گردد براي به دست آوردن  بسامدي كه هنگام دور شدن شدن چشمه صوت از ناظر بوجود مي آيد مي توان از رابطه           

  استفاده كرد كه در آن f₀ فركانس صوت ارسالي توسط چشمه صوت وf فركانسي است كه ناظر در يافت مي كند v سرعت صوت در محيط وv_{s, r} سرعت دورشدن منبع صوت از ناظر است در صورت نزديك شدن چشمه صوت به ما كافي است علامت( +) مخرج را به( –) تغير دهيم

 مثال : اگر چشمه صوتي با سرعت سي متر بر ثانيه از ناظري دور شود و در اين هنگام صوتي با فركانس  هزار هرتز گسيل نمايد آنگاه فركانس دريافت شده توسط ناظر معادل 918 هرتز خواهد بود به همين صورت فركانس دريافتي هنگامي كه چشمه صوت به ناظر نزديك مي شود معادل 1097هرتز ودر صورتي كه ما به چشمه صوت نزديك شويم فركانسي معادل 1088 هرتز دريافت خواهيم كرد.

 در اثردوپلر كلاسيكي بين بسامد هاي ثبت شده هنگامي كه چشمه صوت به سمت ناظر ساكن يا ناظر به سمت چشمه صوت ساكن يا هردو به سمت همديگر در حركت باشند تفاوت وجود دارد و در هر وضعيت بسامد ثبت شده يك عدد متفاوت خواهد بود