فیزیک نظری: تفاوت میان نسخه‌ها
محتوای حذف‌شده محتوای افزوده‌شده
Amidelalune (بحث | مشارکتها) خنثی‌سازی ویرایش 8996812 توسط Alighaderi6788 (بحث) |
Amidelalune (بحث | مشارکتها) جاش نبود |
||
خط ۱:
<!-- قبلاً پیشنهاد حذف داده شده‌است لطفاً در الگوی پیشنهاد حذف۲ آرگومان اول را به شکل زیر اضافه کنید «صفحه=فیزیک بنیادی (دومین نظرخواهی)»-->
<!-- الگوی پیشنهاد حذف را فقط مدیران می‌توانند بردارند لطفاً آن را برندارید -->
{{پیشنهاد حذف۲|فیزیک بنیادی|}}<!-- الگوی پیشنهاد حذف را فقط مدیران می‌توانند بردارند لطفاً آن را برندارید -->
{{ادغام|فیزیک نظری}}
{{ادغام|فیزیک ذرات}}
=== بنیان های فیزیک بنیادی([[فیزیک نظری]]) ===
==== مکان ====
به معنای قسمتی از [[فضا]]، به صورت [[عینی]] یا [[مجازی]]، است که بر پایه ی[[کاربرد]] یا [[رویداد|رویدادهایی]] که در آن صورت می‌پذیرد، تعریف میشود.<ref>[http://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Lieu&oldid=50888685 Lieu]، ویکی‌پدیای فرانسوی.</ref> یعنی بخش مشخصی از فضا که توسط فرد یا چیزی اشغال شده باشد یا به آن فرد یا چیز تخصیص یافته باشد.
==== زمان ====
[[پرونده:Nature Clock.gif|بندانگشتی|زمان از جمله [[کمیت|کمیتهای]] بنیادی است برای اندازه گیری و بیان یک تحول یا حرکت فیزیکی.]]
دو دیدگاه گوناگون در تعریف زمان وجود دارد.
دیدگاه نخست بیان می‌کند که زمان قسمتی از ساختارهای اساسی جهان است، بعدی است که اتفاقات پشت سر هم در آن رخ می‌دهند. همچنین این دیدگاه بیان می‌کند که زمان قابل اندازه گیری است.
این یک نوع دیدگاه واقع گرایانه‌است که [[آیزاک نیوتن]] بیان می‌کند و از این رو گاهی با نام [[زمان نیوتونی]] شناخته میشود.
در مقابل، دیدگاه دیگری چنین بیان می‌کند که زمان قسمتی از ساختارهای ذهنی انسان است (همراه فضا و عدد) آن چنان که ما در ذهن خود رشته‌ٔ رویدادها را دنبال می‌کنیم همچنین در ذهن خود برای طول آن اتفاقات کمیت‌هایی را از قبیل [[ثانیه]] و [[دقیقه]] تعریف می‌کنیم.
تعریف دوم به هیچ هویت مستقلی برای زمان اشاره نمی‌کند که اتفاقات درون آن رخ دهد.
این دیدگاه حاصل کار [[گوتفرید لایبنیتس]] و [[امانوئل کانت]] می‌باشد که زمان را قابل اندازه‌گیری نمی‌داند و می‌گوید تمام اندازه‌ها در سیستم ذهنی بشر رخ می‌دهد.
به طور کلی در فیزیک زمان و [[فضا]] به عنوان [[کمیتهای بنیادی]] به‌شمار می‌آیند و امکان بیان تعریفی دقیق برای آنها در قالب دیگر کمیت‌ها نیست به این خاطر که بقیه کمیت‌ها هم‌چون [[سرعت]]، [[نیرو]] و [[انرژی]] همگی به وسیله این دو کمیت تعریف شده‌اند.
==== نیروها ====
نیرو در فیزیک کمیتی برداری است که باعث شتاب گرفتن اجسام میشود. نیرو را به طور شهودی میتوان با کشیدن یا هُل‌دادن توصیف کرد. شتاب جسم متناسب است با جمع برداری همهٔ نیروهای وارد بر جسم. در یک جسم صُلب (یعنی جسمی که ابعادش در فضا گسترده است و نمی‌توان آن را با یک نقطه تقریب زد) نیرو می‌تواند جسم را بچرخاند، تغییرشکل دهد یا فشار وارد بر آن را بیفزاید. اثرات چرخشی با گشتاور و تغییر شکل یا فشار با تنش توصیف می‌شوند.
همهٔ نیروهایی که در جهان دیده می‌شوند، از چهار نیروی بنیادی سرچشمه می‌گیرند. نیروی هسته‌ای قوی و ضعیف فقط در اندازه‌های بسیار کوچک دیده می‌شوند و اجزای بنیادی ماده (ذرات زیراتمی) را در کنار هم نگه می‌دارند. نیروی الکترومغناطیسی بین بارهای الکتریکی و نیروی گرانش بین اجسام جرم‌دار اثر می‌کند. همهٔ نیروهای دیگر در طبیعت بر پایهٔ این چهار نیرو هستند. مثلاً نیروی اصطکاک به خاطر برهم‌کنش الکترومغناطیسی بین اتم‌های سطح دو جسم است یا نیروی فنر (قانون هوک) نیز به خاطر نیروهای الکترومغناطیسی بین اتم‌های سازندهٔ فنر است. نیروهای مرکزگرا (یا گریزازمرکز) در واقع نیروهای مَجازی هستند که به خاطر چرخش دستگاه مختصات دیده می‌شوند.
==== ذرات ====
ذره، مقدار بسیار جزئی (تکه) یا کوچک‌ترین یا بخش گسستهٔ نسبتاً کوچکی از ماده است..<ref>فرهنگ مریام-وبستر</ref>
در مکانیک، منظور از ذره، جسمی است که برای مدل‌سازی آن بتوان از ابعاد آن صرفنظر کرد و تنها برای آن جرم در نظر گرفت. در نتیجه، دوران برای ذره، بی‌معنی است و هر ذره در فضا، تنها ۳ درجهٔ آزادی (امکان جابجایی در ۳ راستا) دارد. ذره می‌تواند به بزرگی کوارک در یک چاه کوانتومی و یا به اندازهٔ خورشید در کهکشان راه شیری باشد. یعنی اگر برای بررسی حرکت خورشید، ابعاد آن تأثیری نداشته باشد و از دوران آن صرفنظر شود، به صورت ذره مدل میشود. بنابراین محدودهٔ علوم و تکنولوژی‌هایی که بر روی ذرات مطالعه می‌کنند، از اخترفیزیک تا فیزیک انرژی بالا متغیر است.
==== امواج ====
به هر آشفتگی در محیط که در فضا یا فضازمان منتشر میشود و اغلب حامل انرژی است موج می‌گویند.
[[پرونده:Simple_harmonic_motion_animation.gif|بندانگشتی|یک حرکت موجی-نوسانی ساده.]]
==== معادله موج ====
[[معادله موج|معادلهٔ موج]]
[[معادله دیفرانسیل]] موج به صورت زیر نوشته میشود.
<center>
<math>\frac{1}{c^2}\frac{\partial^2 u}{\partial t^2} = \nabla^2 u,</math>
</center>
در اینجا <math>c</math> سرعت انتشار موج می‌باشد. جواب این معادله (در حالت یک‌بعدی) به صورت زیر است (<math>A</math> دامنه موج است.):
<center>
:<math>u(x,t) = A\sin (kx - \omega t + \phi)\,</math>
</center>
<math>k</math> [[عدد موج]]، <math>\omega</math> [[سرعت زاویه‌ای]]، <math>\lambda</math> [[طول موج]]، <math>\phi</math> فاز، <math>T</math> [[دوره تناوب]] و <math>f</math> بسامد حرکت نوسانی نام دارند.
<center>
<math>
\omega = \frac{2\pi}{T} = 2\pi f\quad,\quad
k=\frac{2\pi}{\lambda}\quad,\quad
c = \frac{\lambda}{T}
</math>
</center>
معادله موج یک معادله دیفرانسیلی است که در هر زمان، تحول موج هارمونیک را توصیف می‌کند . معادله موج فرم متفاوتی دارد و تا اندازه‌ای بستگی به این دارد که موج چگونه منتقل میشود و معمولاً از طریق حرکت به دست می‌آید.
توجه به دامنه موج یعنی حر کت پایین طناب در طول محورx و متغیر u (که معمولاً وابسته به
x وt ) <math>
\frac{1}{v^2}\frac{\partial^2 u}{\partial t^2}=\frac{\partial^2 u}{\partial x^2} \,
</math> معادله موج در سه بعد است که با فرمول زیر بیان میشود.
<math>
\frac{1}{v^2}\frac{\partial^2 u}{\partial t^2} = \nabla^2 u. \,
</math>
که <math>\nabla^2</math> به صورت معادله لاپلاسی می‌باشد.
سرعت v هم به شکل موج و هم به محیطی که موج از طریق آن منتقل میشود بستگی دارد .
یک راه حل کلی برای معادله موج در یک بعد تو سط دی–آلبرت داده شده‌است. که به این صورت است: <math>
u(x,t)=F(x-vt)+G(x+vt). \,
</math>
این راه حل را میتوان به صورت دو پالس که در جهات مخالف حرکت می‌کنند( F در جهت x و G در خلاف جهت x)در نظر گرفت. اگر مادر معادله بالابه جای x ، xوy وz جایگزین کنیم آن وقت ما انتشار موج در سه بعد را تو صیف می‌کنیم.
معادله شرودینگر رفتار موج گونه ذرات را در مکانیک توصیف می‌کند. راه حل‌هایی برای این معادله، عبارتند از توابع موجی که می‌توانند به شرح سرانجام احتمالی ذرات بپردازند . موج ساده یا متحرک که گاهی موج پیش رو نیز نامیده میشود، اختلالی است که با دو عامل زمان t و مسافت z تغییر می‌کند. که با فرمول زیر ارائه میشود.
<math>
y(z,t) = A(z, t)\sin (kz - \omega t + \phi), \,
</math>
جایی که (A(z,t پوشش دامنه‌ای که برای موج داریم و K تعداد موج و <math>\phi</math> نمایانگر فاز موج است. سرعت فاز ''v''<sub>''p''</sub> این موج توسط <math>
v_p = \frac{\omega}{k}= \lambda f, \,
</math> نشان داده میشود. ( <math>\lambda</math> نمایانگر طول موج است.
==== میدان ها ====
متناظر با هر نیرویی میدانی وجود دارد که کمیتی فرضی برای حل آسان مسائل است. همان طور که نیرو ها جهت دارند میدان ها هم جهت دارند. شناسایی میدان جز به واسطه ی میدان دیگر امکان پذیر نیست.
[[پرونده: Cyclotron_motion.jpg|بندانگشتی|چپ|200px|شعاع‌های الکترون در یک دایره حرکت می‌کنند. نور نتیجه برانگیختگی اتم‌های گاز در لامپ است]]
=== فشرده سازی ها و خلاصه نویسی ها در فیزیک بنیادی ===
==== تلفیق نیروها و میدان ها ====
با تکمیل شدن نظریه ی وحدت بزرگ بین نیروهایی که تا بحال شناخته شده‌اند (ولی ممکن است در آینده به شمار آنها اضافه شود) اتحاد برقرار میشود.
معتبرترین قسمت نظریه ی وحدت بزرگ نظریه ی الکتروضعیف است که توسط عبدالسلام و واینبرگ و گلاشو ارائه شده است.
{{جدول اطلاعات دانشمند
|نام = محمد عبدالسلام
|تصویر = Sm salam.jpg
|عرض تصویر =
}}
==== تلفیق ذرات و امواج ====
سیر تحولی نظریه ساختار ماده از زمان ارسطو و شاید قبل از آن شروع شد. در ابتدا تصور بر این بود ماده از ذرات تقسیم ناپذیر (اتم) ساخته شده است . تا اینکه در قرن هجدهم و نوزدهم تحولاتی رخ داد. جزف تامسون با تاباندن پرتوی کاتودی به ورقه ی نازک طلا کشف کرد در صد بالایی از الکترون های موجود در پرتوی کاتودی بدون انحراف از ورقه ی طلا عبور می کنند و این یعنی ذرات در صد نا چیزی از فضای ماده را اشغال کرده اند. هرچند تامسون نظریه ای کامل ارائه نداد (مراجعه شود به نظریه ی کیک کشمشی) ولی راه برای شاگردش ارنست رادرفورد باز شد. تاسون به این موضوع توجه نکرده بود که درصدی از الکترون های پرتوی کاتودی (هر چند ناچیز) 180 درجه برمی گردند و این یعنی حضور ذره هایی سنگین در ورق طلا. رادرفورد نظریه ی منظومه ای اتم را ارائه کرد. این دستیافته ها تازه ابتدای راه بود. با اختلاف زمانی کوتاه نیلز بوهر شاگرد رادرفورد در یافت مدل اتمی رادرفورد با قوانین الکترومغناطیسی ماکسول که می گوید ذره ی شتابدار پس از گسیل امواج الکترومغناطیسی جذب هسته می شود، ناسازگار است. بور دست به اقدامی عجیب زد. تا به آن روز کشف شده بود ذرات با عبور از دو شکاف تداخل می کنند که ناشی از خاصیت موجیست. بور تصورات ابتدایی مردم آن روز را زیر سوال برد. او گفت الکترون ها در مدار خود خاصیت موجی نشان می دهند. مانند موج ایستاده در بین دو گره. ولی با این فرق که محور نوسان دایره ایست. پس از بور نظریات کوانتمی شرودینگر ، هایزنبرگ و ... بر فیزیک بنیادی سایه افکند. که در جای خود شنیدنیست.<ref>مولتیمر،شیمی عمومی.</ref>و<ref>مایرهوف،فیزیک نوین.</ref>
.<ref>Science News. 20 June 1981. pp.394</ref><ref>''The Strangest Man. The Hidden Life of Paul Dirac, Mystic of the Atom''. Graham Farmelo. Basic Books. 2009. ISBN 978-0-465-01827-7 pp.355</ref>
[[پرونده:Solvay conference 1927.jpg|بندانگشتی]]
جالب است تفکر مردم از زمان ارسطو تا حال حاضر چقدر تفاوت کرده است. مردمی که به هر دلیل اتم تجزیه ناپذیر را منتهای جهان می دانستند اما نمی دانستند یک دنیا شگفتی در هر جزئ از این جهان نهفته است.
==== تلفیق مکان و زمان ====
روابط قدیمی بین مکان و زمان و سرعت و شتاب توسط مکانیک کلاسیک نیوتنی<ref>هالیدی،فیزیک پایه1.</ref> پایه ریزی شده است و
روابط جدید بین مکان و زمان و سرعت و شتاب را آلبرت انیشتین ، دیراک و دانشمندان دیگر کشف کرده‌اند. <ref>سلز،فیزیک نوین،فصل دوم.</ref>و<ref>مایرهوف،فیزیک نوین،فصل اول.</ref>
=== تلفیق بنیادی ===
تلفیق بنیادی پیگیری وحدت میان بنیان ها از جمله (مکان و زمان و جرم و ...)است که می توان با مراجعه به کتاب های معتبر کوانتمی و نسبیتی
مدرن به آن دست یافت مثلاً میتوان گرادیان فاز تابع موج ذره را به جای جرم ذره جایگذاری کرد تا در ادامه به جای مفهوم تجربی جرم از مفهوم
بنیادیی که صرفاً به خاصیت موجی ذره بستگی دارد استفاده شود. در این صورت نیروی گرانشی به هامیلتونی در معادله ی اصلی هامیلتون ژاکوبی
غیر کلاسیکی ربط پیدا می کندو به عبارت دیگر فرقی نمی‌کند از این استفاده کنیم یا از آن. همان طور می دانید جرم*شتاب مساوی نیروی گرانشی است. نیروی گرانشی هم به گرادیان فاز احتمال حضور ربط پیدا کردو می دانیم احتمال حضور ذره تابعی از مکان و زمان و انرژیست. خوب همه چیز برای درک رابطه مکانیک کوانتمی مدرن و نسبیت عام فراهم شده است.یعنی E=m*c^2 تنها به وسیله ی مکانیک کوانتمی و نه به وسیله ی تبدیلات لورنتس.<ref>ساکورایی،مکانیک کوانتمی مدرن،فصل دوم،125-126.</ref>
<math>
H\left(q_{1},\dots,q_{N};\frac{\partial S}{\partial q_{1}},\dots,\frac{\partial S}{\partial q_{N}};t\right) + \frac{\partial S}{\partial t}=0.
</math>
=== موهومی بودن مفهوم ذره ===
گاهی ممکن است در ذهن کسانی که به پراش دو شکافی الکترون توجه نموده‌اند این سوال پیش آید که اگر منظور از ذره مفهومی تجربی است برای اینکه ذره باشد لازم است در تمام طول عمر خود تجربی باقی بماند در حالی که در آزمایش دو شکافی پراش الکترون ذره در آن واحد از هر دو شکاف عبور می کند یعنی درآن واحد در دو مکان.اگر سه شکاف داشته باشیم در آن واحد در سه مکان وجود دارد و به همین ترتیب آن ذره بدون اینکه ذاتاً کم شود بی نهایت می شود . اگر یک چیز محدود را در نظر بگیریم نمی‌تواند نا محدود شود مگر اینکه چیزی به آن اضافه شود. یک راه جلوی پای ما قرار دارد و آن اینکه بگوییم تصور مردم و فیزیکدانان از ذره تنها چیزی موهومی است.<ref>سلز،فیزیک نوین،فصل اول و چهارم.</ref>و<ref>مایرهوف،فیزیک نوین،فصل دوم و سوم وچهارم.</ref>
=== واقعی بودن مفهوم موج ===
ممکن است خواننده بپرسد چطور می توان خواص ذره ای را تنها در امواج منحصر کرد؟
از جمله چیز هایی که به ذره نسبت می دهند ولی به موج نسبت نمی‌دهند شتاب گرفتن تحت انواع نیرو هاست.که این اشتباه محض است چرا که پوش موج با خود موج فرق می کند و می دانیم سرعت و شتاب به پوش موج منتسب است نه به خود موج . گرچه امواج با سرعت ثابت حرکات می کنند ولی پوش آنها می تواند شتاب بگیرد..<ref>سلز،فیزیک نوین،فصل اول و چهارم.</ref>و<ref>مایرهوف،فیزیک نوین،فصل دوم و سوم وچهارم.</ref>
[[پرونده:Wave_group.gif]]
=== نتیجه ===
فیزیک بنیادی دنیای تصورات خشک مادی را به دنیای لیف و رویایی ریاضی وار به دور از هرگونه افراط و تفریطی در درون گرایی و بیرون گرایی تبدیل می کند == پانویس ==
{{پانویس}}
== پیوند به بیرون ==
* [http://www.spacetimesociety.org/conferences/2006/topics.html دوّمین کنفرانس بین‌المللی در بارهٔ هستی‌شناسی زمان‌ومکان]
== منابع ==
* {{یادکرد وب| نشانی = http://www.answers.com/topic/place| عنوان = place| تاریخ بازدید = ۲۷ مه ۲۰۱۰| تاریخ = | ناشر = answers.com | زبان = انگلیسی}}
* [http://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Lieu&oldid=50888685 Lieu]، مشارکت‌کنندگان ویکی‌پدیا، ویکی‌پدیای فرانسوی، برداشت شده در ۲۷ مه ۲۰۱۰.
* سلز. ''فیزیک نوین''. تهران: نشر دانشگاهی.
* مایرهوف.'' فیزیک نوین''.
* سکورایی،جون جان.'' مکانیک کوانتمی مدرن''. تهران: به آوران:کلک زرین،1389.
* مولتیمر.''شیمی عمومی''.
| |||