از همان ابتدای خلقت ، دست یافتن به نظریه ای برای همه چیز دل مشغولی بشر بود ، یافتن جوابی که پاسخ تمامی سئوالات باشد . سئوالاتی که مطرح شده اند و یادر آینده ممکنست مطرح شوند چه سئوالات مربوط به متافیزیک ، چه سئوالات مربوط به جهان ماده .بله ، با دست یافتن به"نظریه ای برای همه چیز"گیریم که توانستیم در قرن بیست و یکم به نظریه ای برای همه چیز دست یابیم آیا در این صورت می توان ادعا کرد که در قرن بیست و دوم ، بیست و سوم و... این نظریه در آن زمان هم نظریه ای برای همه چیز باشد؟ اگر قادر به اثبات تجربی آن نباشیم" همه چیز" این نظریه بلوفی بیش نخواهد بود چرا که ممکنست تکنولوژی آینده به مبارزه با پیش بینی های آن برآید.و ضعف های آن را برملا سازد.

ناممکن بودن دست یافتن به نظریه ای برای همه چیز در محدوده ی مسائل مادی و غیرمادی بشر را مجبور ساخت تا مشکلات خود را در دو حوضه ی مجزا مورد مطالعه قرار دهد، در عرصه غیر مادی انسان به سرعت، شاید در همان دوران غارنشینی به نظریه ای برای همه چیز دست یافت اما در حیطه ی مسائل مادی هزاران سال است انسان برای رسیدن به این نظریه تلاش می کند ودر این راستا بشر و طبیعت به زور آزمایی با هم پرداخته اند ، این مبارزه من را به یاد کارتون های افسانه ای می اندازد که پیرمردی با ریش سفید و بلند، عصا به دست (طبیعت) معمایی مطرح می کند و پسربچه ای (انسان) بی تجربه با تحمل مشقات زیاد و کسب تجربه و علم به آن پاسخ می دهد.

این رویارویی پایاپای تاکی ادامه دارد و برنده ی این بازی کیست ؟ انسان یا طبیعت ؟

بیش از صد سال پیش انسان موفق شد همه معما های به جا مانده از گذشته های دور را در قالب فیزیک کلاسیک قدرتمندانه پاسخ دهد و دانشمندان را در به پایان رسیدن دوران جستجو و کنکاش دلخوش نماید .

در این میان فریادهای مستانه ی دانشمندانی از گوشه و کنار جهان به گوش می رسید که ما دیگر قادر خواهیم بود هرآنچه در آینده ممکنست رخ دهد با مطالعه ی وضع موجود پیش بینی کنیم چرا که راز نظم بنیادین طبیعت را کشف نموده ایم ودر قالب فیزیک کلاسیک فرمول بندی کرده ایم .

ولی چه زود طبیعت به حال خوش آنان (باپیش کشاندن چندین معما نظیر سرعت نور ، تابش جسم سیاه ، اثر کامپتون ، اثر فوتو الکتریک،...) پایان داد مشکلات پیچیده ای که برای حل آنها دیگر از دست فیزیک کلاسیک کاری بر نمی آمد .

اما دیری نپائید که مسائل لاینحل و آزاردهنده ی پیش روی فیزیک کلاسیک با ابداع نظریه های نسبیت توسط اینشتین بر طرف شد و توپ را انسان برا ی بار دیگر به زمین طبیعت انداخت .

فیزیک کلاسیک به همراه نسبیت ها هرچه در زمین و ورای آن رخ می داد را قانونمند ساخت و به سئوالاتی مانند موقعیت یک ذره در آینده ( با مطالعه نیرو های وارد بر آن ) تاریخ کسوف های بعدی ، ماهیت عالم و چگونگی شکل گیری آن و صدها رخداد مشابه از این دست را به دقت پاسخ میداد .

طولی نکشید که ایده ای دیگر سر از تخم تکامل اندیشه ی بشر بیرون آورد . کوانتوم . ایده ای جسورانه، نظریه ای که ریزترین اجزاء طبیعت را مورد مطالعه قرار می دهد ، به یمن دست آورد های فیزیک کوانتومی بود که به ناگاه ذراتی از پس پرده ی نمایان شدند که تا آن زمان طبیعت آنها را از چشم بشر مخفی نگاه داشته بود ،دهها نوع ذره با نامها و رفتارها ی متفاوت ، این کوانتوم بود که معما هایی چون ساختمان اتم و مولکول ها را به انسان شناسانید و او را در شکافتن دل ذرات یاری نمود تا آفتاب نهان در آنها را به نظاره بنشیند و برای بار دیگر ذهنش را از سئوالات گوناگون رهایی بخشد.

انسان قرن بیستم موفق شد به طور باور نکردنی سئوالات به ارث مانده از پیشینیانش را که طی صدها سال بی پاسخ مانده بود را پاسخ دهد . وتمام جوانب عالم را به کمک نظریه های گوناگون توضیح دهد اگر این نظریه ها را ما به شکل لباسی در نظر بگیریم که انسان تن طبیعت کرده است ،این لباس در عین پوشاندن بدن عریان طبیعت اما از یک ناهمگونی آزاردهنده ای برخودار است ، پیراهن کوانتومی وصله خورده ،کت چروک و گشاد نسبیتی،بهمراه شلوار مرتب اما تنگ و کوتاه کلاسیکی .

این لباسی که ما به تن طبیعت کردیم به زحمت توانستیم قسمتی از پیراهن کوانتومی را به زیر شلوار کلاسیکی جای دهیم (کنایه از بسط برخی از روابط کوانتومی جهت استفاده در محاسبه وقایع ماکروسکوپی ) و وصله های آن را به زیر کت نسبیتی بپوشانیم (کنایه از اتحاد نسبیت خاص با مکانیک کوانتومی و تدوین نظریه کوانتومی میدان )

با این اوضاع آیا می توانیم به انجام وظیفه مان خرسند باشیم و بگوییم هرچه طبیعت از ما طلب می کرد ما آن را به انجام رساندیم.

چگونه می توانیم طبیعت را از این پوشش نا مرتب برهانیم ؟ طبیعتی که ما هنوز کفشی به پاهای برهنه اش نکرده ایم(منظورناتوانی در حل معماهای امروزی مانند ماده تاریک، انرژی تاریک ،سرانجام عالم ،ماهیت نوترینو ،...)


در این صورت است که وقایع لحظات اولیه ی خلقت عالم ، منشاء و چیستی ماده و انرژی تاریک ،سرانجام کائنات ،ماهیت برخی از ذرات بنیادی و دهها سئوال دیگر که تاکنون بی پاسخ مانده اند به جوابشان دست خواهیم یافت .

اکنون سئوالات اساسی که برای دست یافتن به این نظریه پیش می آید این است که،

1- آیا می توان به دست یابی بشر در آینده ای نزدیک به نظریه ای برای همه چیز خوشبین بود.؟

2- آیا نظریه ای برای همه چیز تا ابد نظریه ای برای همه چیز باقی خواهد ماند.؟

اعتقاد من براین است که تلاش انسان در این برهه از زمان برای رسیدن به نظریه ای برای همه چیز منوط به تحقق یافتن دو چیز است

الف )آگاهی کامل از تمام جوانب عالم

ب)رسیدن به تکنولوژی پیشرفته برای آزمودن نظریه های پیشنهادی

مورد اول بدون شک با امکانات موجودغیر ممکن به نظر می آید ،چرا که ما نه شناخت کامل از عالم در بعد ماکروسکوپی آ ن داریم و نه می توانیم به روشنی از ابعاد میکروسکوپی آن سخن برانیم، بنابراین ما در دو حیطه با تاریکی مطلق سر و کار داریم یکی ماهیت عالم در نقاط دور دست که نه نوری از آنجا به چشم ما می آید و نه ما قادریم به آنجا سفر کنیم ، و مسئله ی دیگر ماهیت عالم در ابعاد فرمی و کوچکتر از آن می باشد ،اطلاعات ما از این بعد تنها یکسری مشاهدات غیر مستقیم است که در برخی از موارد برداشت های ضد و نقیضی به مشاهده گر القا می کند . با این وضعیت ما می خواهیم نظریه ای ابداع کنیم که این دو حیطه ی ناشناخته و هر چه بین آنها ست را بدون کم و کاست توضیح دهد .

تازه اگر موفق به تدوین این نظریه شدیم می ماند اثبات آن ،به نظر من دیگر نباید بی درنگ تسلیم ظاهر نظریه ها شد ،بدین صورت که اگر نظریه ای بر روی کاغذ و در قالب ریاضیاتی آن بدون نقص بود به آن به چشم یک راه حل بی بدیل و قطعی نگاه کنیم که این نظریه تنها راه حل مشکل ماست.

همین نظریه ی نسبیت را در نظر بگرید ،با همه توانایی هایش در برخی از زمینه های علم فیزیک تاکنون هیچ مدرک قطعی برای اثبات پیش بینی هایش ارائه نگردید ،تنها نسبیت خاص را توانسته اند با ذرات موجود در شتابدهندها که ذرات در آن از حرکت شتابدار برخوردارهستند (در صورتی که نسبیت خاص ویژه ی حرکت با سرعت ثابت است ) مورد آزمایش قرار دهند مخالفت این نظریه با "عقل سلیم" وپارادوکس حل نشده ی دو قلو های آن دیگر بماند.

در ضمن تاکنون مدرک مستدلی در تاییدبرخی از پیش بینی های نسبیت عام با تمام زیباییهایی که این نظریه دارد ارایه نشده است.

در زمینه ی یافته های فیزیک کوانتومی نیز با همین مشکل مواجه هستیم جایی که صحبت از اتحاد بزرگ و یا اثبات وجود کوارک ها می شود (به صورت منفرد ) یا وجود ذرات گلوئون، خر شتابدهندها به گل می نشیند .

ناتوانی دانشمندان در ابداع روشی برای اثبات تجربی این یافته ها زمینه را برای ظهور ادعا های تازه مهیا ساخت. ادعا هایی که هیچگونه چشم اندازی در آینده های بسیار دور نیز برای اثبات آنها وجود ندارد .

گرچه تلاش و پشتکار دانشمندان برای دست یابی به نظریه ای برای همه چیز قابل احترام و ستودنی است اما آنان مرا به یاد کیمیا گران قدیم می اندازند که امیدتبدیل مس به طلا سراسروجودشان را فرا گرفته است ،چند سالی است که تب کیمیا گری از علم شیمی به علم فیزیک منتقل شده است و کیمیای "نظریه ای برای همه چیز" رویای شیرین برخی از فیزیکدانان گردیده است .

البته همانطوری که در طول تاریخ کیمیاگری برخی از گوشه و کنار جهان ادعای دست یافتن به ماده ای که مس را به طلا تبدیل می کند را مطرح می کردند ،اینک نیز پیدا می شوند دانشمندانی که مدعی دست یافتن به نظریه ای برای همه چیز هستند.

جالب اینجاست که اینان برای منطقی جلوه دادن نظریه هایشان بنیان طبیعت را دگرگون می سازند ، ذرات رابه ریسمان و ابعاد عالم را تا جایی که مشکلشان حل شود افزایش می دهند .


همان طوری که تا قرن نوزدهم فیزیک کلاسیک برای همه چیز شناخته شده تا آن زمان پاسخ قانع کننده ای داشت . و به نوعی نظریه ای برای همه چیز بود. اما تکنولوژی قرن بیستم همانند شتابدهندها ،تلسکوپ ها ی قوی ،و تجهزات دقیق آزمایشگاهی سئوالاتی پیش روی آن قرار دادند که ناقص بودن آن را نشان دادند .

تلاش برای دست یابی به نظریه ای برای همه چیز در حالی در حال انجام است که دانشمندان هنوز در همساز کردن نسبیت خاص با کوانتوم با مشکلات عدیده ای دست به گریبان هستند ، از وجود ذرات میدان گرانش سخن به میان می آورند اما قادر به اثبات تجربی آنها نیستند ، از کم و کیف نیروی قوی هسته ای اطلاعات دقیقی ندارند،و...

کوتاه سخن اینکه اگر دانش بشری در مسیر دست یافتن به نظریه هایی باشند که بتواند تنها مشکلات موجود را حل کند (مانندطریقه ی شکل گیری نسبیت و کوانتوم)و اجازه بدهیم تا با پیدایش پاره نظریه ها زوایای بیشتری از نظریه ی بزرگ آشکار شود آنگاه به راحتی وبا اطمینان بیشتر قادر خواهیم بود گمشده ی خود (که شاید نظریه ای برای همه چیز باشد) را بیابیم.

شاید تمایل دانشمندان در این برهه از زمان برای دست یافتن به یک نظریه ای برای همه چیز ناشی از ناتوانی آنها در حل معضلات فعلی است که برای فرار از این مشکلات خود را به دامان نظریه ای برای همه چیز انداخته اند . همین اقدام های گنگ و سر در گم کننده است که این سئوال بزرگ را در اذهان تداعی می کند

نانو فناورى در تعریفى بسیار ساده ، یعنى تکنولوژى هایى که در ابعاد نانومترى عمل مى کنند. نانومتر واحد اندازه گیرى است و برابر یک میلیاردم متر یا ??به توان ?-متر است . اندازه اتم ها و مولکول ها در این محدوده قرار دارد، بنابراین با ورود به این فضاى کوچک بشر مى تواند در نحوه چینش و آرایش اتم ها و مولکول ها دخالت کند و به ساخت مواد جدید و ساختارهایى متفاوت با آنچه تاکنون وجود داشته است بپردازد.

تولید نانو تیوب هاى کربنى (ساختارهاى لوله اى کربنى) ماده اى در اختیار بشر قرار داد که رساناتر از مس، مقاوم تر از فولاد و سبک تر از آلومینیوم است. همچنین با استفاده از نانو ذرات مى توان سطوح خود تیزشونده یا همیشه تمیز ساخت و ربایش مغناطیسى را چندین برابر کرد. لاستیک هاى با عمر بالاى ?? سال و دارورسانى به تک سلول هاى آسیب دیده در بدن از توانایى هایى است که بشر به مدد نانوفناورى به آن دست یافته است. اگر بپذیریم که نانو فناورى توانمندى تولید مواد، ابزارها و سیستم هاى جدید، با در دست گرفتن کنترل در سطوح اتمى و مولکولى و استفاده از خواص آن سطوح است آنگاه درخواهیم یافت که کاربردهاى این فناورى در حوزه هاى مختلف اعم از غذا، دارو، تشخیص پزشکى، فناورى زیستى ، الکترونیک، کامپیوتر، ارتباطات، حمل و نقل، انرژى ، محیط زیست و امنیت ملى خواهد بود به گونه اى که به زحمت مى توان عرصه اى را که از آن تأثیر نپذیرد معرفى کرد.

هرچند آزمایش ها و تحقیقات پیرامون نانو تکنولوژى از ابتداى دهه ?? قرن بیستم به طور جدى پیگیرى شد، اما اثرات تحول آفرین و باورنکردنى نانوفناورى در روند تحقیق و توسعه باعث گردید که نظر همگى کشورهاى بزرگ به این موضوع جلب گردد و فناورى نانو را به عنوان یکى از مهم ترین اولویت هاى تحقیقاتى خویش طى دهه اول قرن بیست و یکم محسوب کنند. لذا محققان ، اساتید و صنعتگران ایرانى نیز باید در بسیجى همگانى، جایگاه و وضعیت خویش را درباره این موضوع مشخص کنند و با یک برنامه ریزى علمى و کارشناسانه به حضورى فعال و حتى رقابتى دراین جایگاه ابراز وجود کنند. زیرا بسیارى از صاحب نظران و محققان، نانوفناورى را مساوى آینده دانسته اند به عبارت دیگر مى توان گفت، اولویت کشور، هر صنعت و فناورى که باشد بدون تسلط بر ابعادنانو، در دنیاى جدید نمى توان در آن صنعت و فناورى حرفى در دنیا زد. ماهیت فرارشته اى علوم و فناورى نانو به عنوان توانمندى تولیدمواد، ابزارها و سیستم هاى جدید با دقت اتم و مولکول، موجب کاربردهاى بسیار زیادى در عرصه هاى مختلف علمى و صنعتى شده است.

براى مثال در بخش پزشکى و بهداشت از زمینه هاى کارى بسیار مهم نانوفناورى، سیستم توزیع دارو درداخل بدن است . مصرف دارو در حال حاضر به صورت حجمى است در حالى که سلول هاى خاصى از بدن نیازمند آن هستند ، در روش جدید دارو با وسایل تزریق متفاوت با امروزه، به صورت مستقیم به سمت سلول هاى مشخص جهت گیرى شد و دارو به محل نیاز تحویل داده مى شود. از نظر دفاعى نیز این فناورى براى کشورها هم فرصت و هم تهدید است. به لحاظ کاربردهاى زیاد این فناورى گرایش زیادى در بخش دفاعى کشورها به تحقیق و توسعه صورت گرفته است. این کاربردها از لباس هاى مانع خطر تا پرنده هاى بسیار کوچک تجهیزات اطلاعاتى و بسیارى موارد دیگر است که هم اکنون با حمایت وزارتخانه هاى دفاع کشورهایى چون آمریکا ، ژاپن و برخى کشورهاى اروپایى به صورت طرح هاى تحقیقاتى در حال انجام هستند. نانوفناورى، تغییر بنیانى مسیرى است که در آینده موجب ساخت مواد جدیدخواهد شد و انقلابى در مواد ایجادخواهد کرد که محققان قادر به ساخت موادى خواهند شد که در طبیعت نبوده و شیمى مرسوم نیز قادر به ایجادشان نیست.

برخى از مزایاى مواد نانوساختار، عبارت است از مواد سبک تر، قوى تر، قابل برنامه ریزى، کاهش هزینه عمر کارى از طریق کاهش دفعات نقص فنى ابزارهایى نوین برپایه اصول و معمارى جدید، صنعت خودرو و لوازم خانگى بااستفاده از این فناورى جدید در درازمدت مى توان تومورهاى مغزى را به درستى تشخیص داد و نیز بدون آسیب زدن به بافت هاى سالم و با استفاده از پرتو درمانى این بیمارى را بهبود بخشید، نانو کپسول هاى تولیدى با استفاده از فناورى نانو، داراى موادى مانند ویتامین A، رتینول و بتاکاروتن خواهد بود که باید به لایه هاى عمقى پوست منتقل شوند تا بیشترین خواص ضدپیرى و سایر خواص دارویى خود را بروز دهند. با کارگذارى نانو ذرات فعال نورى در داخل گلبول هاى سفید خون موفق به شناسایى سلول هاى آسیب دیده خواهیم شد. در زمینه انرژى مى تواند به طور قابل ملاحظه اى کارآیى ، ذخیره سازى و تولید انرژى را تحت تأثیر قرار داده و مصرف انرژى را پایین بیاورد.

به عنوان مثال شرکت هاى موادشیمیایى، موادپلیمرى تقویت شده را ساخته اند که مى تواند جایگزین اجزاى فلزى بدنه اتومبیل ها شود. استفاده گسترده از این نانوکامپوزیت ها مى تواند سالیانه ?‎/? میلیاردلیتر صرفه جویى مصرف بنزین به همراه داشته باشد.

چندمحصول تجارى شده با استفاده از فناورى نانو

در زیر چند محصول برتر نانو فناورى در سال ???? طبقه بندى شده است. این خبر نشان مى دهد کسانى که هنوز معتقدند نانو فناورى فقط در آزمایشگاه است، اشتباه مى کنند.

پارچه هاى ضدچروک و ضدلکه

شرکتى با اضافه کردن ساختارهاى مولکولى به الیاف کتان، الیافى ساخته است که مایعات و لکه ها برروى آنها حرکت کرده و جذب نمى شوند. بنابراین چنانچه قهوه برروى شلوار سفیدرنگى ریخته شود به طرز شگفت آورى روى آن حرکت کرده و جذب نمى شود.

محافظت پوست، با قابلیت نفوذ عمیق

یکى از بزرگ ترین شرکت هاى تولیدکننده موادآرایشى در جهان نخستین محصول نانوفناورى خود را در سال ،???? معرفى کرد. این محصول کرم ضدچروک Plenitude Revitalift است که در تولید این کرم از یک فرآیند انحصارى نانو فناورى به منظور داخل کردن ویتامین A به درون یک کپسول پلیمرى استفاده شده است. کپسول مانند اسفنج ،کرم را درون خود جذب و نگهدارى مى کند تا این که پوسته بیرونى آن در زیرپوست حل شود.

عینک هاى آفتابى با کیفیت بالا

شرکتى دیگر با استفاده از نانو فناورى، پوشش هاى پلیمرى بسیارنازک، ضدانعکاس و حفاظتى براى عینک ها ساخته است بطورى که شیشه آنها در مقابل خراشیدگى مقاومت داشته و ضدانعکاس نیست این پوشش چربى ها و لکه ها را از روى عدسى ها برطرف و عدسى ها را حساس تر مى کند.

نانو جوراب

نه فقط ورزشکارها بلکه اکثر مردم از عرق پا رنج مى برند و نمى توانند آن را تحمل کنند بطور طبیعى هر پا داراى ???هزار غدد عرقى است که قادرند حدود ??? میلى لیتر عرق در روز تولید کنند.
به تازگى جوراب هایى از جنس کتان که به وسیله نانو ذرات نقره، بهبود یافته اند به وسیله شرکت سول، وارد بازار شده است که این ذرات نقره از رشد باکترى ها و قارچ ها جلوگیرى کرده و بدین وسیله از چرب شدن و بدبوشدن پا جلوگیرى مى کنند.

کرم هاى ضدآفتاب

مصرف کرم هاى ضدآفتاب معمولى پوست را به قدرى سفید مى کند که حالت نامناسبى پیدامى کند. این سفیدى ناشى از اکسید روى است که از پوست دربرابر هردونوع اشعه ماوراى بنفش Aو Bخورشید محافظت مى کند. جهت حل این مشکل شرکت BASF ماده اى با کمک فناورى نانو، ساخته است که سبب تولید نانو کریستال هاى اکسیدروى با خلوص بالا تهیه شده و این امر منجر به افزایش مرغوبیت کرم هاى ضد آفتاب مى شود از دیگر مزایاى این کرم ها این است که به وسیله پوست جذب نشده و ایجاد آلرژى نمى کند.

مقدمه

یونانیان با تقسیم بندی گنبدهای آسمان برای هر یک از سیارات گنبدی خاص قائل بودند. نخستین کشفیات فیزیکی هنگامی صورت گرفت که تلاش گسترده ای برای برهانی کردن ریاضیات آغاز شده بود. در این زمان الکتریسیته و مغناطیس جدا از یکدیگر کنجکاوی انسان را برانگیخت. ذرات تشکیل دهنده ی جهان تقسیم بندی شد و نظریه ی اتمی ماده مطرح و اتر به عنوان عنصر کامل، این تقسیم بندی را تکامل بخشید. کروی بودن شکل زمین بطور مستدلل اثبات و حرکت دوار کائنات به دور زمین که تصور می شد دایره منحنی کامل است، از بدیهیات محسوب می شد. منطق قیاسی کشف گردید و تمام افکار و نظریات علمی را تحت تاثیر خود قرار داد.

استفاده از هندسه در نجوم آغاز شد. فاصله ی زمین تا تا ماه و خورشید محاسبه و نظریه زمین مرکزی زیر سئوال رفت. اما همچنان اعتقاد عموم بر آن بود که زمین مرکز جهان است.

دستگاه زمین مرکزی تحت تاثیر تقدس دایره ها حرکت پیچیده ی سیاره ها را با استفاده از مدارهای تدویر توجیه کرد. مکانیک یونانی بر اساس نظریه زمین مرکزی بخوبی علت سقوط اجسام به طرف زمین را توجیه می کرد. یونانیان حرکت مستقیم نور را بیان و به تشریح خواص آینه ها پرداختند. اما منطق قیاسی چنان بر افکار علمی آنان تسلط داشت که فیزیک یونانی را به بن بست کشید.

1-1

نخستین اندیشه های علمی

انسان به دلیل ارتباط مستقیم و تنگاتنگی که با طبیعت دارد از همان آغاز تفکر و تعمق خویش به پدیده های طبیعی نظر داشت و برداشت های معینی از آنها به عمل می آورد. طبعاً آسمان که از آن باران، برف و نور به انسان می رسید و نیز ستارگان شفاف در آن دیده می شد، جزء نخستین برداشت های انسان بود و در نتیجه اولین اظهار نظرهای علمی در خصوص این پدیده لایتناهی بوسیله انسان به عمل آمده است. در این راستا اولین نظریه های علمی توسط یونانیان ارائه شده است.

در آسمان هیچ چیزی نیست که در یک نگاه ساده، خیلی دور به نظر برسد. بنابراین در نخستین برداشتها از جهان، طبیعی است که گمان شود آسمان سایبان محکمی است که اجسام درخشان آن، همچون دانه های الماس، بر سقف آن چسبیده اند. این چنین بود که یونانیان باستان عقیده داشتند که آسمان بر شانه های اطلس رب النوع یونانی قرار دارد.

اسطوره های یونانی دلالت بر آن داشت که که آسمان از یکی دو متری بالای قله کوه ها چندان بالاتر نیست. در قرن ششم تا چهارم پیش از میلاد، اخترشناسان یونانی بوجود تنها یک سایبان شک کردند. زیرا در اوضاع نسبی ستارگان ثابت که به برداشت آنان حول زمین حرکت می کردند، ظاهراً تغییری نمی دیدند، اما اوضاع نسبی خورشید، ماه و پنج سیاره عطارد، زهره، مریخ، مشتری و زحل تغییر می کرد. بنابراین مسلم بنظر می رسید که سیاره ها نمی توانند به گنبد ستارگان متصل باشند.

یونانیان فرض کرده بودند که هر سیاره در یک گنبد نامرئی اسقرار یافته است و گنبدها یکی روی دیگری جا گرفته است. بر این اساس نزدیکترین گنبد از آن ماه است که تندترین حرکت را دارد. پس از آن به ترتیب گنبدهای مربوط به عطارد، زهره... و خورشید قرار دارند.

کاملاً طبیعی است که با چنین طبقه بندی پرسش هایی در مورد ابعاد جهان و موقعیت زمین و شکل و همچنین اجزای تشکیل دهنده آن پیش آید. احتمالاً این پرسش ها زمانی شکل گرفت که روشهای تجربی ریاضیات دیگر کفایت نمی کرد. بنابراین می توان حدس زد هنگامی که این سئوال پیش آمد که چرا قطر دایره آنرا نصف می کند، تفکر در مورد مسیر حرکت سیارات نیز اوج گرفت. شاید منطقی باشد که کوشش برای برهانی کردن ریاضیات را با پیدایش نخستین نظریه های فیزیکی همزمان بدانیم، این تصور زمانی قوت بیشتری می گیرد که می بینیم نخستین کشفیات ثبت شده ریاضی و فیزیکی متعلق به یک نفر است. تالس ملطی اولین فرد شناخته شده ای است که کشفیات ریاضی و فیزیک به او نسبت داده شده است.

2-1

الکتریسیته و مغناطیس

در حدود 600 سال قبل از میلاد تالس ملطی متوجه شد که هرگاه صمغ فسیل شده ای که در سواحل بالتیک یافته بود، که ما امروز آنرا کهربا می نامیم و در آنروز الکترون Elektron نامیده می شد، با یک قطعه پوست مالش داده شود، می تواند پر، نخ یا کرک را بخود جذب کند.

همچنین کلمه ی ماگنت Magnet به معنی آهنربا از یک شهر قدیمی یونان بنام ماگنیا Magnesia که در نزدیکی آن نخستین سنگ آهنربا کشف شده بود، گرفته شده است. آهنربا اکسیدی از آهن است که خواص مغناطیسی یعنی آهنربایی دارد. گفته شده است که تالس نخستین کسی بود که خواص آنرا تشریح کرده است. گفته اند که تالس در سال 585 قبل لز میلاد وقوع کسوفی را پیشگویی کرد و کسوف به وقوع پیوست.

3-1

عناصر تشکیل دهنده ی جهان - اتم

امیدوکس در حدود سال 480 قبل از میلاد نظر داد که زمین از چهار عنصر خاک، هوا، آّ و آتش تشکیل شده است. یونانیان در باره ی این موضوع بحث می کردند که آیا می توان ماده را به اجزایی کوچکتر و هر جزء را به جزء کوچکتر و باز هم کوچکتر تقسیم کرد و این عمل تجزی را تا بینهایت ادامه داد؟ یا اینکه این عمل تجزیه محدود است؟ دوموکریتوس در حدود 45 قبل از میلاد محدود بودن عمل تجزیه را بیان کرد. وی اظهار داشت همه ی اجسام از ذره ی غیر قابل تجزیه ای به نام اتم Atom تشکیل شده است. اتم در یونانی به معنی غیر قابل تقسیم است. وی حتی نظر داد که مواد متفاوت از اتمهای مختلف یا ترکیبات آنها ساخته شده است و با تغییر آرایش اتمها می توان ماده ای را به ماده ی دیگر تبدیل کرد. ارسطو و سایر فلاسفه رواقی نظریه دموکریتوس را نپذیرفتند، ایشان اعتقاد داشتند که فضا و ماده بصورت پیوسته است، یعنی می توان یک قطعه از ماده را بدون حد و مرز به قطعه های کوچک و باز هم کوچکتر تقسیم کرد، بی آنکه به ذره ی غیر قابل تقسیمی برسیم. در مورد عناصر تشکیل دهنده ی جهان ارسطو تصور می کرد، در آنسوی لایه های آب، هوا، خاک و آتش، عنصر کامل و غیر زمینی دیگری وجود دارد که وی آنرا اتر Ether در یونانی به معنی پنجم نامید. در این تقسیم بندی جایی برای عدم وجود نداشت. در ضمن انتهای هیچکدام از لایه ها مشخص نبود.

4-1

نجوم

یونانیان عقیده داشتند که زمین به شکل کره است. فیثاغورس اولین کسی بود که کروی بودن زمین را در سال 525 قبل از میلاد بیان کرد. اما نخستین استدلال ها در مورد کروی بودن زمین منصوب به ارسطو است. وی در کتاب در باره ی افلاک نوشت، زمین جسمی کروی است و نه یک سطح صاف و برای این ادعا دو دلیل آورد. نخست آنکه او دریافته بود که ماه گرفتگی به دلیل قرار گرفتن زمین بین ماه و خورشید است، چون سایه زمین بر روی ماه همواره گرد است، پس زمین باید کروی باشد که سایه اش دایره می شود. دومین دلیل این بود که یونانیان طی سفرهای خود متوجه شده بودند که ستاره شمال، در مناطق جنوبی پائین تر از نواحی شالی در آسمان ظاهر می شود، و چ.ن ستاره شمال بر فراز زمین ظاهر می شود، این جابجایی تنها در صورتی می تواند رخ دهد که زمین کروی باشد.

ارسطو به محاسبه محیط دایره استوا پرداخت و رقم چهارصد هزار استادیم را به دست آورد که با احتساب هر استادیوم یکصد و هشتاد متر، رقم به دست آمده تقریباً دو برابر رقم پذیرفته شده ی کنونی است.

ارسطو عقیده داشت که زمین ثابت و مرکز جهان است و خورشید، ماه و سیارات و ستارگان در مدارهای کروی دور زمین می چرخند و بیش از پیش به تثبیت این عقیده یونانیان پرداخت که کره شکل کامل است.

آریستاخوس، ریاصیات را در نجوم به کار برد. وی با استفاده از ابزاهای ابتدائی در حدود 280 قبل از میلاد به محاسبه فاصله ی زمین و خورشید پرداخت. آریستاخورس متوجه شد که انحنای سایه زمین، وقتی از ماه می گذرد می بایستی ابعاد نسبی زمین و ماه را نشان دهد. وی پس از محاسبه ی فاصله زمین و ماه و تشکیل مثلث قائم الزاویه فرضی، هنگامیکه ماه در تربیع اول بود، فاصله زمین تا خورشید را تعیین کرد. بنظر وی خورشید تقریباً بیست برابر دور تر از ماه قرار داشت. هرچند ارقام به دست آمده درست نبود، ولی آریستاخورس نتیجه گرفت که خورشید باید حداقل هفت برابر بزرگتر از زمین باشد. وی با غیر منطقی بودن گردش خورشید بزرگ به دور زمین کوچک، نظر داد که زمین باید به دور خورشید بگردد. البته نظر آریستاخورس پذیرفته نشد. چون وی نظریه خورشید مرکزی منظومه شمسی را ارائه داد، امروزه به عنوان کپرنیک عهد باستان شناخته می شود.

اراتستن در حدود 240 قبل از میلاد متوجه شد که روز اول تابستان در آسوان، خورشید در بالای سر است و در اسکندریه که 800 کیلومتر با آن فاصله دارد، در بالای سر نیست. وی نظر داد که سطح زمین باید نسبت به خورشید، انحنا داشته باشد. وی با استفاده از طول سایه ای که هنگام ظهر اول تابستان در اسکندریه تشکیل می شود، و مقایسه ی آن با طول سایه در روز اول تابستان در آسوان و با استفاده از هندسه خطوط مستقیم، انحنای زمین را با فرض کروی بودن آن حساب کرد. در نتیجه محیط و قطر زمین را تعیین کرد. ارقامی که آراتستن به دست آورد، 12800 کیلومتر برای قطر زمین و چهل هزار کیلومتر برای محیط زمین بود که تقریباً با اعداد مورد قبول امروزی مطافقت دارد.

هیپارخوس در حدود 150قبل از میلاد و با استفاده از روش آریستارخوس به محاسبه فاصله ی زمین و ماه پرداخت. وی فاصله زمین تا ماه را سی برابر قطر زمین به دست آورد. اگر قطر زمین را مطابق رقم اراتستن در نظر بگیریم، فاصله زمین تا ماه که هیپارخوس حساب کرد برابر 384000 کیلومتر می شود که تقریباً درست است. همچنین هیپارخوس گزارشی از انحراف ماه و خورشید از حرکت دایره ای داد است. چون ماه در مدار خود به دور زمین گاهی در شمال استوا و گاهی در جنوب استوا است، سبب این انحراف می گردد. هیپارخوس با اشاره به این امر بدون ذکر دلیل، اظهار داشت که این انحراف سبب می شود که خورشید در هر سال حدود پنجاه ثانیه قوسی در سمت راست مشرق به نقطه اعتدال می رسد. چون به این ترتیب در هر سال نقطه اعتدال جلوتر می آید، هیپاهرخوس این تغییر مکان را تقدیم اعتدالیون نامید که هنوز هم به همان نام شناخته می شود.

اخترشناسان بعدی از هیپارخوس تا بطلمیوس حرکات اجرام آسمانی را بر مبنای این نظر مورد مطالعه قرار دادند که زمین ساکن و مرکز جهان است. ماه در 384000کیلومتری آن و اجسام دیگر آسمانی دورتر و در فاصله ای نامعین از آن هستند. چون دایره را منحنی کامل می پنداشتند، نتیجه می گرفتند که تمام اجرام آسمانی بایستی در مسیرهای دایره ای به دور زمین بچرخند. اما مشاهدات آنها که از کشتیرانی و تدوین تقویم برخاسته بود، نشان می داد مسیر سیاره ها دایره های کاملی و ساده ای نیستند. بنابراین هنگامیکه بطلمیوس دستگاه زمین مرکزی خود را تنظیم کرد، مسیر سیاره ها را در ترکیبی از دایره های پیچیده نشان داد.

5-1

دستگاه زمین مرکزی بطلمیوس

بطلمیوس در حدود 150 میلادی رساله ی پر نفوذی به نام سونتارکنس ماتماتیکا یا مجموعه ی ریاضی نوشت. هر چند این رساله بر نوشته های هیپارخوس مبتنی است، اما به خاطر فشردگی و زیبایی چشمگیرش مورد توجه قرار گرفت. شارحین بعدی برای متمایز ساختن آن از آثار کم اهمیت تر صفت مجیسته یا مجسطی به معنی بزرگترین را به آن منسوب کردند.

مترجمین عرب زبان حرف تعریف ال را پیشوند کردند و آنرا المجسطی نامیدند.

بطلمیوس در المجسطی پدیده هایی را بررسی می کند که بستگی به کرویت زمین دارند. سپس دستگاه زمین مرکزی نجوم را طرح ریزی می کند که قریب به 1500 سال مورد پذیرش عموم بود. المجسطی قدیمی ترین کوشش مجدانه در راه تبیین حرکت شناسی منظومه شمسی است. اما در توجیه حرکتهای پیچیده ی سیاره ها که فاصله ثابتی با زمین ندارند، روی مدارهای دایره ای عاجز بود. بنابراین مفهموم مدارهای تدویر را بکار گرفت.

طبیق این نظریه هم سیاره روی دایره ای حرکت می کند که مرکز آن به نوبه ی خود روی دایره ای به مرکز زمین حرکت می کند. بطلمیوس مجبور شد به انواع دیگر مدار هم توسل جوید، اما هر کدام از اینها نیز دایره تقدس خود را به عنوان شکل اصلی حرکات سیاره ها حفظ کرد.

6-1

مکانیک یونانی

هرچند مکانیک یونانی به اندیشه های ارسطو خلاصه نمی شود، اما نظریه های وی تاثیری بس عمیق بر افکار اندیشمندان برای قرون متمادی داشت. ارسطو ادعای ریاضیدان بودن نداشت، اما تسلطی خارق العاده بر روشهای ریاضی داشت و سازمان دهنده ی منطق قیاسی بود.

هراکلیدس در 350 سال قبل از میلاد گفت: تصور اینکه زمین به دور خورشید می گردد بسیار ساده تر از این تصور است که تمامی گنبد آسمان به دور زمین می چرخد. اما این گفته مورد پذیرش ارسطو واقع نشد. ارسطو بیش از هر کی دیگری اسیر دستگاه منطق قیاسی که خود بوجود آورنده اش هست بود.

با توجه به اینکه ارسطو اعتقاد داشت زمین مرکز جهان است، بخوبی می توان دیدگاهش را در باره ی علت سقوط اجسام بر سطح زمین توجیه کرد.به اعتقاد ارسطو هر شئی به اصل خویش باز می گردد و مکان واقعی خود را جستجو می کند. چ.ن سنگ از جنس خاک است به طرف زمین سقوط می کند و چون دود از جنس آتش است به طرف هوا صعود می کند. در مورد سقوط آزاد اجسام گفته است که اگر دو جسم با سنگینی مختلف را از فاصله ی معینی رها کنیم، جسم سنگین تر زودتر به زمین می رسد. این برداشت نمی توانست علت همه حرکت ها را توجیه کندّ اما دلیل سکون اجسامرا توجیه می کرد. به اعتقاد ارسطو نیروی خارجی عامل حرکت بود. وی در این مورد چنین گفته است: جسم متحرک هنگامی به حالت سکون در می آید که نیرویی که آنرا در امتداد خود به حرکت واداشته است، دیگر نتواند بر آن اثر کند و آنرا براند.

بنابراین به برداشت ارسطو نیروی خارجی عامل حرکت بود و در غیاب نیروی خارجی همه ی اجسام به حالت سکون در می آمدند.

7-1

نور

فلاسفه ی یونان اعتقاد داشتند همانگونه که چوب دستی یک نا بینا به مانعی برخورد می کند و آنرا برای وی مشخص می کند، پرتوهای نور نیز از چشم خارج شده به اجسام برخورد می کنند و با بازگشت به چشم آنها را نمایان می سازد. اما نظریه دیگری نیز در مورد حرکت و منشاء آن وجود داشت. برخی اعتقاد داشتند نور از اجسام فروزان منتشر می شود و به چشم می رسد افلاطون از خمیدگی ظاهری اجسام در خالیکه که بخشی از آن در آب فرو رفته، سخن گفته است. اقلیدس انتشار مستقیم نور و قانون بازتابش آن را بیان کرده است. ارشمیدس از خواص آینه ها سخن گفته است. هرون نیز به تشریح خواص آینه ها پرداخته و مسائلی راجع به ساختن آینه ها با خواص معین را بیان کرده است. وی حتی طرز ساختن آینه هایی را که بوسیله آن شخص بتواند پشت سر خود را ببیند، و یا وارونه دیده شود ارائه کرده است. همچنین هرون به تشریح این امر پرداخته که نور کوتاهترین مسیر بین دو نفطه را می پیماید. بطلمیوس شکست نور را مورد بررسی قرار داد و به اندازه گیری زاویه تابش و باز تابش همت گماشت.

8-1

بن بست فیزیک یونانی

یناونیان دانشی را که با زندگی روزمره ارتباط داشت کم ارزش می شمردند. ولی در ریاضیات موفقیت چشمگیری کسب کردند. ریاصیاتی که به اعتقاد آنان بر اساس یک سری اصول بدیهی شکل گرفته بود و سایر قضایا را بوسیله منطق قیاسی استنتاج می کردند. یونانیان چنان دلباخته ی آن شدند که قیاس را تنها وسیله ی معتبر کسب دانش می پنداشتند. اما می دانستند. که قیاس برای پاسخگویی به برخی از پرسش ها کافی نیست. مثلاً فاصله دو شهر را بوسیله قیاس نمی توانستند به دست آورند، بلکه باید اندازه گیری می کردند. هرگاه که لازم بود، طبیعت را مشاهده می کرند، ولی این امر با رقبت انجام نمی گرفت. در هیچ جا ثبت نشده که ارسطو دو سنگ ناهم وزن را بسوی زمین رها کرده باشد تا نظر خود را بیازماید. آزمایش کردن به نظر یونانیان کاری بیهوده و معارض با زیبایی قیاس خالص بود و از ارزش آن می کاست.


دانشمندان اسلامی نیز که دست آوردهای علمی یونانیان را در طول قرون وسطی حفظ کردند، و دارای کشفیات مهمی نیز می باشند، نتوانستند بگونه ای منسجم عمل کنند. هرچند خیام را می توان نخستین کسی دانست که اصل توازی اقلیدس زا زیر سئوال برد، اما بعد مدتی به فراموشی سپرده شد.

جای بسی تاسف است که جمشید کاشانی و ملا باقر یزدی به اثبات قضیه ای در ریاضیات پرداختند که صدها سال قبل از ایشان توسط کمال الدین فارسی ثابت شده بود. که نشان از بی اطلاعی مجامع علمی ایرانییان از کارهای یکدیگر بود.

شکست نور در منشور

به راستی این رنگها از کجا می‌آیند؟!

نیوتن دریافت آن چیزی را که چشمهای ما به عنوان نور سفید می‌بینند در حقیقت مخلوطی از رنگهای گوناگون است که شکست آنها پس از منشور یکسان نیست و برای نور سرخ از همه رنگهای دیگر کمتر و برای نور بنفش از همه بیشتر است. نیوتن برای اثبات شکستهای متفاوت از دو منشور استفاده کرد و دوباره توانست نور سفید را بدست آورد. اما هنوز یک سوال دیگر باقی بود و آن این بود که چرا نور باید، رنگهای مختلفی را دارا باشد؟!
جنس نور

نیوتن به دنبال جنس نور بود. دو نظریه در این زمینه وجود داشت: اول آنکه نور از مجموعه‌ای از ذرات تشکیل شده است که بر خطی راست و به سرعت در حال حرکتند و دوم آنکه نور مجموعه‌ای از امواج است که بسیار کوچکند و در مسیری مستقیم حرکت می‌کنند. نکته بسیار قابل توجه در مورد امواج این بود که آنها می‌توانند خمیده شوند، این امر زمانی رخ خواهد داد که امواج با موانع برخورد کنند. شما می‌توانید خمیده شدن امواج آب را در برخورد با موانع ببینند. همچنین صدایی را که در یک طرف کنج دیوار می‌شنوید، می‌توانید در طرف دیگر آن کنج نیز گوش کنید، پس امواج صدا باید در اطراف آن کنج خمیده شده باشند. از سوی دیگر می‌دانید که اگر نور به یک طرف کنج بتابد خمیده نمی‌شود، به عبارت دیگر شما نمی‌توانید شخصی را از طرف دیگری ‌از کنج دیوار مشاهده کنید.
به همین دلیل بود که نیوتن تصور می‌کرد، نور جریانی از ذرات متحرک کوچک است، نه جریانی از امواج. اما همه دانشمندان با او موافق نبودند. یک هلندی به نام کریستین هویگنس نظریه موجی بودن نور را قبول داشت. او عقیده داشت که امواج کوچک بسادگی امواج بزرگ خمیده نمی‌شوند و اگر نور از امواج بسیار کوچک تشکیل شده باشد، به هیچ وجه خمیده نخواهد شد! او با نیوتن مخالف بود، هر چند که بسیاری عقیده داشتند که نیوتن بزرگترین دانشمند جهان است.

با این حال ، حتی ممکن است بزرگترین دانشمند جهان هم دچار اشتباه شود. شخصی به نام یانگ این مشکل را حل کرد. او در کار طبابت و تنظیم دایرة المعارف بریتانیکا استاد بود و ختی نوشته‌های مصریان را برای نخستین بار ترجمه کرد. با این وجود علاقه بسیاری به آزمایشهای مربوط به نور داشت. یانگ صوت را مطالعه کرد و فهمید هنگامی که دو صدا به هم می‌رسد، از هم می‌گذرند.

گاهی اوقات یک صدا ، صدای دیگر را کاملا حذف می‌کند. اما اگر موجهای صدا طولهای متفاوتی داشته باشند، موج بلندتر از موج کوتاهتر جلو می‌افتد و برای مدتی ، صدا بلندتر از حالت عادی خواهد شد، اما مدتی بعد سکوت برقرار می‌شود و این امر پی در پی ادامه خواهد داشت. اگر نور جریانی از ذرات باشد، این وضع پیش نمی‌آید، زیرا یک ذره نمی‌تواند دیگری را حذف کند. در سال 1801 میلادی ، یانگ با فرستادن یک باریکه نور از دو شکاف باریک متفاوت بسیار نزدیک به هم آزمایشی انجام داد.






باریکه‌های نور در نقاطی همدیگر را حذف می‌کنند و در نقاطی دیگر بر هم اضافه می‌شوند و این عمل بصورت متناوب و درست همانند صوتهای موسیقی و تغییرات آنها صورت می‌گیرد. هنگامی که دو باریکه نور همدیگر را حذف می‌کنند، می گوییم که باریکه ها با هم تداخل کرده اند، یا اینکه تداخل ایجاد شده است. به این ترتیب نوارهای روشن و تاریک "فریزهای تداخلی" نامیده می‌شوند. با این آزمایش مسأله حل شد و معلوم گردید که حق با هویگنس است و نیوتن اشتباه می‌کرده است.
طول موج نور

نور از موجهایی بسیار ریز تشکیل شده است. یانگ از روی پهنای فریزهای تداخلی توانست طول یک موج نور را محاسبه کند. این طول را طول موج می‌نامند. با این محاسبه معلوم شد که طول موج نور حدود 20000/1 سانتیمتر است. البته همه امواج نور دارای طول یکسانی نیستند. نور سرخ بلندترین طول موج را دارد و نور بنفش کوتاهترین طول موج را دارا است. هر قدر طول موج کوتاهتر باشد، نور بیشتر شکسته می‌شود و به همین دلیل است که منشور رنگها را از هم جدا می‌کند.

اگه حال داشتید تو این سایت عضو شین

http://www.vnnu.com/fa?111157092