مقدمه:

انرژی نقطه صفر یا انرژی نوسان خلاء، اصطلاحاتی است که برای نوسانات تصادفی امواج الکترومغناطیسی در خلاء بکار برده می شود و این انرژی پس از حذف تمام انرژی های موجود در محیط، مشاهده می شود.

مفهوم انرژی نقطه صفر نخستین بار توسط اینشتین و اوتو استرن در سال 1913 تحت عنوان "انرژی رسوبی" یا " انرژی مبهم صفر" مطرح شد. همه ی پایانه های کوانتومی دارای یک مقدار انرژی نقطه صفر هستند. این اصطلاح عموماً برای حالت های کوانتومی نوسانات هماهنگی بکار می رود که در آن نوسان کننده ای وجود ندارد.

در کیهان شناختی نیز انرژی خلاء مبنای ثابت کیهان شناختی است. نمونه آزمایشی انرژی نقطه صفر مستقیما توسط اثر کاسیمیر در مقیاس نانو مشاهده شد. یک روش برای توضیح این پدیده، استفاده از اصل عدم قطعیت مکانیک کوانتومی است که به موجب آن انرژی نمی تواند بطور مطلق صفر باشد.

در این نوشته با توجه با جابه جایی به سمت آبی گرانش و اثر مسبوئر و آزمایش پوند- ربکا ، از دیدگاه میدان هیگز، با در نظر گرفتن کنش بین گرانش و فوتون، انرژی نقطه صفر توضیح داده می شود. اثر مسبوئر نشان می دهد که هنگام چابه جایی بسمت آبی گرانش، سه نوع بوزون هیگز مختلف موجب افزایش جرم فوتون می شود. این بوزونهای هیگز بار-رنگ مثبت، بار-رنگ منفی و مغناطیس-رنگ نامیده می شوند. با توجه به این بوزونهای رنگی و معادله دیراک می توان انرژی نقطه صفر را توضیح داد.


2- فوتون و میدان گرانشی

نگرشی متفاوت به رفتار فوتون در میدان گرانش، می تواند ما را در توضیح انرژی نقطه صفر رهنمون گردد. میدانها الکترومغناطیسی اطراف یک پرتو نوری، میدانهای استاتیکی نیستند و در مقایسه با میدان گرانشی بسیار قوی ترند.

هنگامیکه یک فوتون در میدان گرانشی سقوط می کند، انرژی (جرم) آن افزایش می یابد. با توجه به نیروی گرانشی روی فوتون کار انجام می دهد و در نتیجه جرم (انرژی) آن افزایش می یابد. اما انرژی فوتون وابسته به انرژی میدانهای الکتریکی و مغناطیسی آن است. بنابراین هنگام افزایش انرژی فوتون در میدان گرانشی، یک قسمت از کار انجام شده روی فوتون به انرژی الکتریکی و فسمت دیگر آن به انرژی مغناطیسی تبدیل می شود. چگونه می توانیم با استفاده از بوزنهای هیگز که روش جرم دار شدن ذرات را نشان می دهد، این پدیده را توجیه کنیم؟ همچنین با توجه به بوزونهای هیگز، هنگام جابه جایی بسمت آبی گرانش، این فرایند چگونه اتفاق می افتد؟


3- بار-رنگها و مغناطیس- رنگ

بسامد فوتون در میدان گرانشی طبق رابطه زیر تغییر می کند:


علامت منفی مربوط جابه جایی به سمت سرخ گرانش (فوتون در حال فرار از میدان گرانشی است) و علامت مثبت مربوط به جابه جایی به سمت آبی(فوتون در حال سقوط در میدان گرانشی است) می باشد.

که در آن ?’ بسامد ثانویه ، ? بسامد اولیه فوتون، G ثابت جهانی گرانش، M جرم جسم (مثلاً ستاره)، r قاصله فوتون تا جسم، c سرعت نور، E انرژی فوتون و h ثابت پلانک است.

در مدتی که فوتون در حال سقوط در میدان گرانشی است، مقدار تغییر انرژی (جرم) آن برابر است. این مقدار انرژی به سه قسمت تقسیم می شود، یک قسمت نظیر میدان الکتریکی مثبت رفتار می کند، یک قسمت نظیر میدان الکتریکی منفی رفتار می کند و یکدیگر را خنثی می کنند، زیرا فوتون از نظر الکتریکی خنثی است و قسمت سوم شبیه میدان مغناطیسی رفتار می کند.

در نظریه مکانیک کوانتومی همه ی میدانها، کوانتومی هستند، یعنی هر میدان کوانتومی از ذراتی تشکیل می شود که نیروی آن میدان را حامل می کند. همچنین نیرو نسبت انرژی به فاصله است که طبق رابطه زیر داده می شود:





اگر رابطه (2) را از نقطه نظر میدان کوانتومی مورد بررسی قرار دهیم، گراویتونها که حامل نیروی گرانش هستند، وارد ساختمان فوتون می شوند و انرژی آن را افزایش می دهند. در نتیجه گراویتون ناپدید شده و انرژی فوتون افزایش می یابد. بطور مشابه جابه جایی بسمت سرخ گرانش اثر معکوسی دارد، یعنی هنگام فرار فوتون از میدان گرانشی، انرژی الکترومغنایسی به گراویتون تبدیل می شود. سئوال این است که چگونه می توان این فرایند را در مقیاس زیر کوانتومی مانند ساختمان فوتون توضیح داد؟

مسئله مهم و قابل توجه دیگری، فرایند تولید ذرات مجازی است که نتیجه اصل عدم قطعیت است و از رابطه زیر به دست می آید:


که طی آن خلاء ممکن است یک یا چند ذره با انرژی ?E در مدت کوتاه ?t تولید کند. بنابراین هر گونه تجزیه تحلیلی باید بتواند تولید ذرات در خلاء، حتی تابش هاوکینگ در یک میدان قوی گرانشی، نظیر میدان گرانشی سیاه چاله ها را توجیه کند.

در فیزیک مدرن برای ذراتی که با سرعت نور حرکت می کنند، جرم حالت سکون صفر را صفر در نظر می گیرند. آنگاه می توان رابطه بین اندازه حرکت و انرژی یک ذره با جرم حالت سکون صفر را به صورت زیر به دست آورد:





حال اجازه دهید تعریف خود را در مورد جرم حالت سکون تغییر دهیم. همچنانکه می دانیم بعضی از ذرات مانند فوتون در هیچ دستگاه لختی به حالت سکون (در شرایط سکون) قابل مشاهده نیستند. با توجه به نسبیت این ذرات نیز دارای جرم هستند که از رابطه زیر به دست می آید:



بنابراین با دو گونه ذرات مواجه هستیم:

· برخی ذرات که در همه دستگاه های لخت با سرعت نور c حرکت می کنند، این ذرات را ذراتN.R. یا ذراتی که هرگز مشمول شرایط حالت سکون نمی شوند(Never at Rest Condition)، می نامیم.

· ذراتی نظیر الکترون که در هر دستگاه لختی همواره با سرعت v کمتر از سرعت نور (v<c) حرکت می کنند.

با توجه به تعریف بالا، فوتون و گراویتون ذرات NR هستند ولی الکترون ذره نامیده می شود. فرض کنیم یک فوتون با جرم NR برابر و انرژی در ارتفاع h نسبت به یک دستگاه لختت (که روی زمین قرار دارد) به طرف زمین در حال سقوط است. بسامد آن از افزایش می یابد. در واقع تعدادی گراویتون وارد ساختمان فوتون می شود که در نتیجه آن را خواهیم داشت.

مسئله این است که چه تعداد گراویتون وارد فوتون می شود که موجب حداقل افزایش انرژی فوتون شود، یعنی اگر مینیمم باشد، آنگاه چه تعداد گراویتون وارد فوتون شده است؟

با توجه به بیان بالا، برای محاسبه تعداد گراویتونهایی که موجب تغییر بسامد فوتون( در حالت مینیمم) می شوند و خواصی که گراویتونها باید داشته باشند تا با ویژگی فوتون نیز سازگار باشد، به صورت زیر عمل می کنیم:

فرض کنیم یک فوتون با بسامد از تعداد n1 ذره تشکیل شده باشد و فوتون با بسامد شامل n2 عضو باشد. توجه شود که این ذرات که ساختمان فوتون را شکل می دهند، نمی توانند یکسان باشند، زیرا باید خواص الکتریکی و مغناطیسی فوتون را بتوان توجیه کرد، لذا این ذرات متفاوتند که میدانهای متفاوت الکتریکی و مغناطیسی (اما وابسته به یکدیگر) را ایجاد می کنند. با توجه به این مطالب، ماتریس 4X1 زیر را در نظر بگیرید:



حال باید ضرایب A, B, C, D را طوری محاسبه کنیم که بتوانند با ویژگیهای فوتون نیز سازگار باشند. هنگامیکه گرانش روی فوتون کار انجام می دهد، گراویتونها وارد ساختمان فوتون می شوند و شدت میدان الکتریکی فوتون افزایش می بابد، اما بار الکتریکی ایجاد نمی شود، زیرا فوتون از نظر الکتریکی خنثی است. بنابراین A, B باید حامل اثر میدان الکتریکی باشند و علاوه بر آن، این آثار باید یکدیگر را خنثی کنند تا خنثی بودن فوتون را از نظر الکتریکی توجیه کنند، لذا بایستی حامل دو نوع اثر متضاد الکتریکی باشند که یکی میدان الکتریکی مثبت و دیگری میدان الکتریکی منفی را ایجاد کند. همچنین با توجه به نسبت شدت میدان الکتریکی و مغناطیسی فوتون، یعنی می توان نوشت:


که در آن بار-رنگ مثبت و با-رنگ منفی است. همچنین در رابطه بالا c باید یک عدد خالص باشد که تنها نسبت دو میدان الکتریکی و مغناطیسی را از نظر تعداد ذرات تشکیل دهنده آنها نشان دهد. لذا این ضریب ثابت را با نشان می دهیم و روابط بالا به شکل زیر خواهد شد:



هنگامیکه تعدادی وارد ساختمان فوتون می شود، شدت میدان الکتریکی مثبت فوتون افزایش می یابد. با توجه به معادلات الکترومغناطیس ماکسول، شدت میدان مغناطیسی نیز افزایش می یابد، لذا عنصر C باید اثر مغناطیسی اطراف بار-رنگهای مثبت را افزایش دهد، بهمین ترتیب D نیز باید شدت میدان مغناطیسی اطراف بار-رنگهای منفی را افزایش دهد. این دو عنصر از نظر اثر، یکسان هستند، اما از نظر جهت گردش (که با میدان الکتریکی مربوطه متناسب است) متفاوت می باشند. بنابراین با توجه به نسبت شدت میدانهای الکتریکی و مغناطیسی می توان نوشت:





بنابراین ماتریس (7) به شکل زیر در می آید که ماتریس CPH نامیده می شود:





با توجه به توضیحات بالا می توانیم کوچکترین مقدار انرژی فوتون را تعریف کنیم. یک فوتون با مقدار انرژی بسیار کم (کمترین مقدار انرژی ممکن) شامل تعدای بار-رنگ مثبت ، به همان تعداد بار-رنگ منفی ، یک مغناطیس-رنگ راست گرد و یک مغناطیس-رنگ چپ گرد است که در ماتریس CPH نشان داده شد. این مقدار انرژی طبق حد زیر تعریف می شود:





انرژی سی. پی. اچ. در رابطه 9 تعریف شده است.

حال در موقعیتی هستیم که برخی مفاهیم قابل اثبات را در مورد فوتون و گراویتون بیان کنیم.


4- گراویتون

بسیاری از فیزیکدانان قبول ندارند که گراویتون وجود داشته باشد و وجود آن را یکنوع خیالبافی برای توضیح گرانش می دانند. بطور صوری گراویتون را یک ذره کوانتومی برای کنش گرانشی، در میدان گرانشی می دانند که دارای اسپین 2 است که مانند سایر بوزونها حامل نیروی مربوط به خود است.

معادلات ماکسول می پذیرد که اسپین کنش الکترومغناطیسی، ذره ای با اسپین یک باشد و معادلات میدان اینشتین را نیز می توان با یک ذره با اسپین 2 توجیه کرد، اما این توجیه نیز بطور ناراحت کننده ای دقیق نیست.

بنابراین اجازه دهید بحث را با تعریف سی. پی. اچ. و بیان اصل سی. پی. اچ. ادامه دهیم، سپس ویژگیهای گراویتون بررسی قرار خواهیم داد.


5 تعریف سی. پی. اچ

سی. پی. اچ. چیست؟ سی. پی. اچ. مخفف:

Creative Particles of Higgs or CPH

(آفرینش ذرات از هیگز یا سی. پی. اچ.)

است و یک یک واحد هستی در طبیعت است که سازنده (سنگ بنای) سایر ذرات موجود در جهان می باشد. بنابراین سی. پی. اچ. به بنیادی ترین ذره ی موجود در طبیعت اشاره می کند. لازم به تذکر است که این تعبیر به معنای اینکه سی. پی. اچ. یک ذره است، نمی باشد. بلکه استفاده از کلمه ذره برای سی. پی. اچ. به این دلیل است که واژه ی دیگری برای آن یافت نشد.

سی. پی. اچ. یک ذره با NR جرم است که همواره با مقدار سرعت ثابت نسبت به همه دستگاه های لخت حرکت می کند که در آن c سرعت نور است. با توجه به رابطه نسبیتی جرم – انرژی، جرم NR سی. پی. اچ. طبق رابطه (11)، با استفاده از جرمNR فوتون، به صورت زیر تعریف می شود:





رابطه جرم NR و انرژی سی. پی. اچ. نیز به صورت زیر ارائه می شود:





رابطه (9) نشان می دهد، در هر کنش بین دو سی. پی. اچ. (یا بیشتر) و یا سایر ذرات، انرژی سی. پی. اچ. تغییر نمی کند، بنابراین مقدار کاهش نمی یابد و با کاهش مقدار سرعت انتقالی، اسپین کسب می کند. به بیان دیگر در هر دستگاه لخت و مختصات کارتزین خواهیم داشت:




به طور فشرده، گراویتون بدون اسپین، سی. پی. اچ. نامیده می شود.

اگر:




باشد، آنگاه هیچ اختلافی بین فرمیون و بوزون وجود ندارد، در این حالت، سی. پی. اچ. نیروی گرانش را حمل می کند و مانند فرمیون رفتار می کند. بنابراین در چنین حالتی فقط بار-رنگها وجود دارند.

اگر:



آثار مغناطیسی ظاهر می شود.

برای سایر ذرات، نظیر الکترون همواره:




است که در چنین حالتی سایر بوزونها پدیدار می شوند. برای مثال به تولید و واپاشی زوج الکترون-پوزیترون توجه کنید که قبل از تولید زوج، تنها انرژی (فوتون) وجود دارد. اما پس از تولید زوج، یک الکترون (فرمیون) و یک پوزیترون (پاد فرمیون) و فوتون مجازی که بوزون است و نیروی الکتریکی بین آنها را حمل می کند، وجود دارد. بنابراین می توان نوشت:





با توجه به اینکه هنگامیکه سی. پی. اچ. دارای اسپین است، گراویتون نامیده می شود، لذا فضا انباشته از سی. پی. اچ. است. هنگامیکه چگالی سی. پی. اچ. در فضا افزایش می یابد، فاصله آنها کاهش می یابد، آنگاه سی. پی. اچ. ها یکدیگر را احساس و با هم کنش می کنند.

فرض کنیم دو سی. پی. اچ. در جهت محور x ها حرکت می کنند و یکدیگر را جذب می کنند، لذا مسیر آنها تغییر می کند، بدون آنکه از مقدار سرعت کاسته شود. با در نظر گرفتن رابطه (12) می توانیم عملگر را ارائه دهیم که سی. پی. اچ. را با زاویه حول محوری همجهت با x ( در راستای محور z یا y) به دوران در آورد. همچنین می توانیم را ارائه دهیم که سی. پی. اچ. را در فضای اسپینی با زاویه به دوران در می آورد. یعنی سی. پی. اچ. حول محوری موازی با محور x که از مرکز آن می گذرد، به دوران در می آید و دارای اسپین خواهد شد، پس می توان نوشت:





بنابراین با توجه به توضیحات بالا، دو سی. پی. اچ. یکدیگر را به دوران در می آورند و نمی توانند دارای یک جهت دوران (اسپین) باشند. این دو سی. پی. اچ. در دو جهت مخالف حرکت اسپینی خواهند داشت، اگر بار-رنگ مثبت دارای اسپین بالا باشد، بار-رنگ منفی دارای اسپین پایین خواهد بود. در حالت کلی اسپین سی. پی. اچ. ها باید در اصل طرد پائولی صدق کند. نتیجه مهم این بحث این است که اسپین گراویتون 2/1 (یک دوم) است.


6- اصل سی. پی. اچ

سی. پی. اچ. یک مقدار بسیار کوچک انرژی با جرم NR است که با مقدار سرعت ثابت نسبت به همه دستگاه های لخت حرکت می کند. بنابراین در هر کنشی بین سی. پی. اچ. و سایر ذرات موجود در محیط، لختی دورانی I سی. پی. اچ. ظاهر می شود که موجب اسپین دار شدن آن می گردد و مقدار سرعت سی. پی. اچ. ثابت باقی می ماند. به طوریکه خواهیم داشت:





در رابطه بالا مقدار سرعت ( اسکالر) منظور شده است. بر اساس اصل سی. پی. اچ.، نسبت به دستگاه لخت، هر سی. پی. اچ. دارای دو نوع انرژی است که از حرکت آن ناشی می شود. یکی انرژی انتقالی و دیگری انرژی اسپینی. در فیزیک مجموع انرژی پتانسیل و جنبشی پایانه را با استفاده از معادله هامیلتونی نشان می دهند. به همین ترتیب و با استفاده از هامیلتونی، انرژی کل هر سی. پی. اچ. را به صورت مجموع انرژی انتقالی و انرژی اسپینی آن نشان می دهیم که به صورت زیر ارائه می شود:


که در آن T انرژی انتقالی و S انرژی اسپینی سی. پی. اچ. و مجموع آنها مقداری ثابت و برابر است. از طرف دیگر سی. پی. اچ. ها با ترکیب با یکدیگر تولید انرژی می کنند و انرژی نیز به ماده و پاد ماده تبدیل می شود، بنابراین همه چیز در جهان از سی. پی. اچ. ساخته می شود.


7- سی. پی. اچ. و گروه دوری

همچنانکه در بخش سه توضیح داده شد، گراویتونها در کنش با یکدیگر به بار-رنگها و مغناطیس-رنگ تبدیل می شوند. همچنین هنگامیکه سی. پی. اچ. دارای اسپین است، گراویتون نامیده می شود. با توجه به این مطالب می توانیم، با استفاده از تعریف گروه دوری، گروه های دوری تولید شونده توسط گراویتون را تعریف کنیم:

میدان الکتریکی یک گروه دوری است که توسط گراویتون تولید می شود و به صورت زیر ارائه می گردد:





فرض کنیم بار-رنگ با یکدیگر ترکیب شده و در فضا در حرکت هستند. بنابراین دو میدان الکتریکی، یکی با علامت مثبت و دیگری با علامت منفی در فضا در حال انتشار است. در اطراف هر یک از این میدانها، یک میدان مغناطیسی ایجاد می شود که با در نظر گرفتن علامت میدانهای الکتریکی، جهت میدانهای مغناطیسی ایجاد شده نیز متفاوت است ولی عناصر یکسانی دارند. بنابراین می توان گروه دوری زیر را ارائه کرد:





با توجه به گروه های تولید شده در بالا و ماتریس سی. پی. اچ. و رابطه (9)، می توانیم انرژی نقطه صفر را توضیح دهیم.


7 ذرات باردار از دیدگاه نظریه سی. پی. اچ.

همان طور که در بالا توضیح داد شد، گراویتون تولید کننده بار- رنگ و مغناطیس رنگ است، و فوتون از بار – رنگ ها و مغناطیس رنگ ها ساخته شده است. در حالت کلی انرژی E یک فوتون از رابطه زیر به دست می آید:




که در آن n یک عدد طبیعی، جرم سی. پی. اچ. و در رابطه (7) تعریف می شود. در حالت کلی یک فوتون از دو قسمت تشکیل می شود:

1- یک قسمت شامل تعدادی بار-رنگ منفی و مغناطیس -رنگ است. مغناطیس رنگ با ایجاد یک میدان مغناطیسی، بار –رنگ های منفی را در محدوده ای از فضا محصور می کند و مانع از خروج آنها می شود. این بار-رنگ های منفی یک میدان الکتریکی منفی تشکیل می دهند. اگر کمترین مقدار بارنگ های منفی و مغناطیس- رنگ را که میدان الکتریکی منفی و میدان مغناطیسی وابسته به آن را تشکیل می دهد با نشان دهیم، خواهیم داشت:





2- قسمت دوم فوتون شامل بار –رنگ های مثبت و مغناطیس رنگ است. در مورد بار-رنگ های مثبت و مغناطیس –رنگ وابسته به آن نیز مانند حالت قبل، با انتخاب خواهیم داشت:



علامت مثبت و منفی در مغناطیس -رنگ ها، یعنی مربوط به جهت جریان های مغناطیسی اطراف بار-رنگ ها است. در واقع تنها یک نوع مغناطیس – رنگ در ساختمان فوتون وجود دارد. بنابراین، در حالت کلی یک فوتون را می توان به صورت زیر نشان داد:



از طرف دیگر، رابطه دیراک در مورد مجموع انرژی به صورت زیر داده می شود:



حال اگر مقدار انرژی را از رابطه (20) در رابطه (21) جایگزین کنیم، خواهیم داشت:



اگر از دو رابطه (21) و (22) جذر بگیریم، خواهیم داشت:










رابطه (24) الکترون و رابطه (25) پوزیترون را نمایش می دهد که در فرایند تولید زوج ایجاد می شوند. برای درک سازوکار این فرایند به واپاشی زوج توجه کنید. فرض کنیم یک الکترون و یک پوزیترون در فاصله d، همدیگر را جذب می کنند و با یکدیگر ترکیب شده و دو فوتون ایجاد می شود. با توجه به روابط(24) و (25) می توان نوشت:





پس از ترکیب زوج الکترون و پوزیترون، هیچ اثر الکتریکی مشاهده نمی شود و فوتون های تولید شده از نظر الکتریکی خنثی هستند، بنابراین خواهیم داشت:






شکل2: واپاشی زوج، الکترون و پوزیترون به دو قسمت تقسیم و با هم ترکیب شده و دو فوتون تولید می شود

در این فرایند هر یک از ذرات(الکترون و پوزیترون) به دو قسمت تقسیم شده، هر قسمت از یک ذره با یک قسمت از ذره دیگر ترکیب می شود، در نتیجه دو فوتون تولید می شود(شکل2). معمولا در فیزیک مدرن عادت شده که این فرایند را تنها به عنوان درستی رابطه تعبیر کنند، در حالی که واقعیت این پدیده به این صورت است که الکترون و پوزیترون، تقسیم شده و دو باره با هم ترکیب می شوند. یعنی:



فوتونهای تولید شده، از نظر الکتریکی خنثی هستند و حامل دو میدان الکتریکی و مغناطیسی می باشند. خنثی شدن دو ذره با بار الکتریکی متضاد و تبدیل آنها به دو فوتون، تنها در صورتی امکان پذیر است که این ذرات هنگام تبدیل به انرژی، تقسیم شوند و قسمت های تقسیم شده با یکدیگر ترکیب شوند. تاکنون هیچ فرایندی مشاهده نشده که در آن یک ذره ی باردار(مثلا الکترون) به انرژی تبدیل شود، زیرا با قانون بقای بار مغایرت دارد. قانون بقای بار نه تنها در تولید و واپاشی زوج بر قرار است، بلکه در ساختمان فوتون که تولید کننده ی دو بار متضاد است نیز بر قرار می باشد.

یک نگاه کلی به مباحث مطرح شده در بالا نشان می دهد که انرژی الکترومغناطیسی(فوتون) در میدان گرانشی تغییر می کند. انرژی به ذره و پادذره تبدیل می شود، بنابراین می توان نتیجه گرفت که میدان گرانشی، یا به عبارت دیگر گراویتونها(که حالت خاصی از سی. پی. اچ. هستند) تولید کننده ی همه ی ذرات/اجسام موجود در جهان است. حال در موقعیتی هستیم که به بررسی و نحوه ی تولید بوزونها بپردازیم. با این بررسی خواهیم دید که منشا تولید بوزونها فرمیونها هستند و مواد تشکیل دهنده ی بوزونها نیز سی. پی. اچ. ها می باشند.



8 -انرژی نقطه صفر

فضا انباشته از گراویتون است و گراویتونها عنصر اساسی و عامل تولید کننده انرژی هستند. هیچ نقطه ای از فضا تهی از آثار گرانشی نیست. بنابراین در هر نقطه از فضا امکان تولید انرژی وجود دارد. گراویتونها بار-رنگها را ایجاد می کنند، بار-رنگهای متحرک نیز خود عامل ایجاد میدانهای مغناطیسی اطراف خود هستند که مواد اولیه آنها نیز گراویتون است و در همه ی نقاط فضا وجود دارد. اما میزان تولید انرژی الکترومغناطیسی در فضا، تابع چگالی گراویتون موجود در فضا است. لذا تولید انرژی در فضا برابر انتگرال روی فضا، نسبت به چگالی گراویتون است، یعنی:





اگر روابط (4) و (9) را با هم ترکیب کنیم، آنگاه می توانیم مکانیزم تولید انرژی نقطه صفر را توضیح دهیم. تعدادی گراویتون با جرم NR به بار-رنگها تبدیل می شوند و دو میدان الکتریکی با علامت مختلف تشکیل می شود. این میدانها یکدیگر را خنثی می کنند. اما بار-رنگهای مثبت یکدیگر را دفع می کنند و همین فرایند در مورد بار-رنگهای منفی نیز وجود دارد. بنابراین هنگامیکه شدت میدانهای الکتریکی مثبت و منفی به قدری افزایش می یابد که فاصله بین بار-رنگها چنان کاهش می یابد که دیگر بار-رنگهای مختلف العلامه نمی توانند با ترکیب خود مانع از فرار بار-رنگها شوند، میدانهای مغناطیسی اطراف آنها ایجاد می شود و مانع فرار بار-رنگها می گردد. میدانهای مغناطیسی ایجاد شده موجب نگاه داری بار-رنگهای همنام در کنار یکدیگر است. این مکانیزم که بار-رنگهای همنام را در کنار یکدیگر نگاه می دارد، با استفاده از شعاع لارمور ( شعاع ژیرو یا شعاع سیکلوترون) که بوسیله رابطه زیر داده می شود، قابل توجیه است:





که در آن شعاع ژیرو، m جرم ذرات بار دارد، سرعت اجزای عمود بر میدان مغناطیسی، q بار ذرات بار دار و B شدت میدان مغناطیسی است. در اینجا می توان با استفاده از شدت میدان الکتریکی موجود در ساختمان فوتون، معادل بار الکتریکی را چنان انتخاب کرد که بتواند چنین شدتی را ایجاد کند.

هرچند رابطه (29) برای ذرات بار دار در یک میدان مغناطیسی یکنواخت تعریف شده است، اما با تغییر بار-رنگهای موجود در ساختمان فوتون، با تغییر تعداد مغناطیس – رنگها، شدت میدان مغناطیسی نیز تغییر می کند و مانع واپاشی بار-رنگها می شود.

در مکانیک کوانتومی، یک صفحه ی موج با اسپین مشخص نشان دهنده یک میدان عمومی است که برای فوتون با یک حالت اسپین ساده یک تابع موج فضایی است. فوتونی را در نظر بگیرید که در جهت محور x ها در حال حرکت است. بنابراین در هر نقطه ای مانند x، یک اندازه حرکت با فوتون همراه است. بنابراین برای هریک از اجزای تشکیل دهنده فوتون نیز با سرعت خطی فوتون در حرکت است.


9- تابش هاوکینگ

در ساده ترین توضیح، طبق تابش هاوکینگ انرژی تولید شده در خلاء در افق رویداد سیاه چاله ها موجب تولید ذرات و پاد ذرات می شود. یکی از این ذرات به داخل سیاه چاله سقوط می کند و دیگری قبل از آن که توسط سیاه چاله جذب شود، فرار می کند. در نتیجه این فرایند، مشاهده می شود که سیاه چاله در حال تابش ذرات است. چگونه می توان تابش هاوکینگ را با استفاده از روابط (27) و (28) توضیح داد؟ برای حل این مسئله باید توجه داشت که:

· چگالی گراویتون در اطراف سیاه چاله بسیار زیاد است.

· گراویتونها به سرعت تبدیل به انرژی می شوند.

· معادله دیراک فرایند تولید ذرات و پاد ذرات را توجیه می کند.

با توجه به چگالی بالای گراویتون در اطراف سیاه چاله، در افق رویداد، فوتونهای پر انرژی تولید می شود که به تولید زوج می انجامد.

در اطراف سیاه چاله n به سرعت رشد (رابطه 20) می کند و با محموع انرژی ذره و پاد ذره قابل مقایسه خواهد شد. تنها مسئله ای که باید توضیح داده شود، بقای اندازه حرکت است. با توجه به کنش بین فوتون و ذرات موجود در افق رویداد که به علت چگالی بالای گراویتون، چنین ذراتی دارای جرم قابل توجه خواهند بود، لذا در برخورد فوتونهای پر انرژی با این ذرات، شرایط برای بقای اندازه حرکت وجود دارد و فرایند تولید زوج به سهولت انجام پذیر است.

مقدمه: ما در مطالعه خود و محیطمان از چه روشی استفاده می کنیم ؟ فرض کنید میخواهید با شهری آشنا شوید که برای شما ناشناخته هست ، برای آشنایی ، هم میتوانید با اتومبیل در خیابانهای اصلی و فرعی و کوچه پس کوچه های آن بگردید و یا اینکه از نقشه استفاده کرده یا بر فراز شهر پرواز کنید . درحالت اول شما قبل از اشراف به کلیت شهر وارد آن شده اید ، در نتیجه گم شدن در شهر و عدم درک صحیح از جهات و ارتباط میان خیابانهای شهر بدیهی ترین نتیجه خواهد بود و اگر در نقطه ای رها شوید پیدا کردن مسیر برایتان ممکن نیست ، اما استفاده از روش دوم ابتدا به شما اشراف میدهد ، جهات اصلی ، کلیت شهر و ارتباط خیابانهای اصلی و فرعی را می شناسید و سپس با گردش در شهر ، هر لحظه موقعیت خودتان را به خوبی خواهید دانست و با آسودگی می توانید از نزدیک به مطالعه جزئیات بپردازید .


حال فرض کنید شهر مورد نظر ، شهر فیزیک باشد ، هم می توانید از ابتدا به دل جزئیات بزنید و مثلا حرکت بر روی خط راست را مطالعه کنید بدون اینکه بدانید حرکت بر روی خط راست چه جایگاهی در فیزیک دارد و در کجای آن قرار گرفته است و هم میتوانید ابتدا به شهر فیزیک اشراف پیدا کنید و بر فراز آن پرواز کنید و ببینید که مثلا فیزیک دارای خیابانهای اصلی مکانیک ، الکتریسیته ، صوت (آکوستیک) ، نور ، کوانتوم ، اختر فیزیک و ... است ، مکانیک در باره حرکت بحث میکند و خود شامل دو خیابان فرعی تری بنامهای سینماتیک و دینامیک است ، سینماتیک خود حرکت را فی نفسه بررسی میکند و دینامیک به علت حرکت میپردازد ، سینماتیک برای بررسی حرکت آنها را تقسیم بندی نموده است که یکی از آنها حرکت بر روی خط راست هست ، با این پرواز دیگر می دانیم جایگاه حرکت بر روی خط راست کجای این شهر است ، میدانیم چرا مطالعه فیزیک را با آن شروع می کنیم و میدانیم مسیر آینده چگونه خواهد بود . این نگاه را بسط دهید . ( قیاس و استقرا )

وقتی برای اولین بار کتاب فیزیک را در دبیرستان باز می کنیم ، اولین نوشته ای که با آن برخورد می کنیم حرکت بر روی خط راست است ، هیچکس از خود یا از دبیرش نپرسید چرا حرکت بر روی خط راست ؟ یا اصلا چرا حرکت ؟ و چرا باید حرکت را در فیزیک مطالعه کنیم ؟ قبول کنیم که جهش های علمی همیشه با سؤال در مورد ریشه ها و باورها بوجود می آید . مثلا تا هفتاد سال هیچکس نپرسید آیا پلانک درست می گفت که نور را نمیتوان همزمان در حالت موجی و ذره ای اش بررسی کرد . این نظریه یک باور شده بود . اما کسی که با این باور چالش کند به جهش دست خواهد یافت . سالها بود مرکزیت زمین یک باور بود . کسی که در باره این باور پرسش کرد در تاریخ زنده ماند .

ما در ااینجا قصد داریم جلوی باورهای اساسی فیزیک مانند تعریف ماده ، انرژی ، قانون بقای ماده و انرژی ، فرضیه نسبیت ، تبدیل ماده به انرژی ، تکانه گمشده ، ماهیت نور و ..... یک علامت سؤال بزرگ بگذاریم . با ما باشید .


سرن

اهالی فیزیک حتما CERN را می شناسند ، مرکز تحقیقات هسته ای اروپا یا بزرگترین مرکز تحقیقات هسته ای جهان ( Central European Research Nuclear ) به آدرس www.cern.ch .

این مرکز در مرز بین سوئیس و فرانسه قرار دارد و بزرگترین سیکلوترون ( شتاب دهنده ) دنیا را در اعماق زمین ایجاد کرده است ، این مرکز را شاید بتوان بزرگترین مرکز تحقیقات علوم نام نهاد ، کشور ما نیز هر چند اندک ولی در ساخت این مرکز مشارکت داشته است .

بیشترین حجم تحقیقات این مرکز را تحقیق در مورد ذرات بنیادی ( Particles ) تشکیل میدهد . به این معنی که با استفاده از شتاب دهنده های بسیار بسیار قوی رفتار ذرات بنیادی را در وضعیت های مختلف بررسی میکنند تا به نتایج جدیدتر دست پیدا کرده و به پاسخ سؤالات بی شمار و بی جواب خود برسند .

می دانید شتاب دهنده ها ذرات بنیادی را به سرعتی بسیار نزدیک به سرعت نور می رسانند و سپس آنها را با هم برخورد داده و با آشکارسازها ( Detector )اثرات حاصل از این برخورد را بررسی می کنند . ( برای آشنایی بیشتر می توانید از سایت فوق اطلاعات جالبی دریافت کنید ) .

اگر این روش برای شناسایی رفتار ذرات بنیادی پاسخ بدهد خیلی از سؤالات مانند منشاء پیدایش جهان به پاسخ می رسند . به نظر شما آیا بررسی رفتار ذرات بنیادی و اخذ نتیجه می تواند جهش بزرگی در علم بوجود آورد ؟ اگر پاسخ مثبت است آیا دانشمندان سرن راه درستی را ( استفاده از شتاب دهنده ها ) در پیش گرفته اند ؟ در این وبلاگ کوچک دانشمندان بزرگی که خیلی هایشان نوبل هم گرفته اند را به چالش بکشیم . در یادداشتهای بعدی این سؤالات را عمیق تر می کنیم تا بفهمیم فیزیک ( فیزیکدانان ) از کدام اشتباه بنیادی رنج می برد ( می برند ) ؟


چهار تئوری

دوستداران فیزیک می دانند که در حال حاضر فیزیکدانان به کمک چهار تئوری اساسی فیزیک می توانند تمام پدیده های موجود فیزیک را تحلیل کنند . همه در تلاشند که تا بتوانند این تئوری ها را به وحدت رسانده و در آینده بتوانند از آنها یک تئوری واحد استخراج کنند که بوسیله آن همه پدیده ها توجیه شود . به نظر شما آیا چنانچه فعالیت دانشمندان در cern در مورد ذرات بنیادی به نتیجه برسد می تواند از تئوری های چهارگانه فیزیک یک تئوری بسازد ؟ در این صورت چه تحولی در علم ایجاد خواهد شد ؟ آیا منشاء آفرینش مشخص خواهد شد ؟ آیا تئوری نسبیت تحت الشعاع قرار خواهد گرفت ؟ در یادداشتهای آینده باز هم سؤالات را عمیق تر کرده و ارتباط جالب و باور نکردنی این مسائل را با یکدیگر بررسی خواهیم کرد . آیا با راهی که فیزیک در پیش گرفته این مسائل حل خواهند شد ؟ با ما باشید .


واقعیت این است که همه این مسائل با هم مرتبط هستند . به شرطی که به فیزیک هستی همانند شهر مورد اشاره در یادداشت اول نگاه کنیم . اما نقطه ارتباط این قطعات پازل ما چیست ؟ لطفا به این مثال توجه کنید :

اهالی فیزیک باز هم می دانند که در واکنشهای هسته ای شکافت ( همان چیزی که اکنون در دنیا برای تولید انرژی رایج است ) جرم بجا مانده از نتیجه واکنش ( شکافت هسته ) با جرم اولیه برابر نیست و به این تفاوت جرم ، جرم یا تکانه گمشده می گویند و استدلال موجود این است که آن تفاوت جرم بر اساس قانون معروف تبدیل ماده به انرژی e=mc^2 کاملا به انرژی تبدیل شده و همین باعث تولید انرژی فوق العاده ای می شود . اما آیا این می تواند درست باشد ؟ ما تعریفمان از ماده چیست ؟ آیا این تعریف درست است ؟ مثلا اگر الکترون را ماده می دانیم ، همراه با بار الکتریکی اش ماده می دانیم ؟ آیا بار الکتریکی جزء لایتجزی برای الکترون یا هر ذره بنیادی دیگری است ؟ سؤال در مورد تعریف فیزیک از ماده و انرژی اساسی ترین سؤال از فیزیک هست . به این سؤالات در آینده پاسخ خواهیم داد و مهمترین تئوری های فیزیک را به چالش خواهیم کشاند .


آشکارسازی و بار الکتریکی

مگر شتاب دهنده ها بر اساس کدام معیار ، ذرات بنیادی را آشکار (detect) می کنند ؟ آیا جز بر اساس بار الکتریکی آنها ؟ اگر ذره ای فاقد هر گونه بار باشد ، شتاب دهنده ها که اساس کارشان میدانهای الکترومغناطیسی قوی هست قادر به شناسایی آن خواهند بود ؟ البته پاسخ منفی است . یعنی قوی ترین شتاب دهنده ها هم هنگامی قادرند یک ذره را شناسایی کنند که آن ذره دارای حداقل بار الکتریکی باشد تا بر اساس بار و حرکت سریع خود در حوزه میدان شدید الکترومغناطیسی شتاب دهنده تغییر ایجاد کرده و به اصطلاح detect شود . اینجاست که تعریف فیزیک از ماده به چالش کشیده می شود !!!!! آیا هر ماده ای باید دارای حداقل بار باشد ؟ آیا ماده بی بار وجود ندارد ؟ اگر وجود داشته باشد بیشتر تئوری ها یا قوانین فیزیک به هم خواهد ریخت . دیگر تبدیل ماده به انرژی بی معنا خواهد بود . جرم ( تکانه ) گمشده غلط خواهد بود . تئوری نسبیت زیر علامت سؤال قرار می گیرد و اگر تعریف ما از ماده اصلاح شود تئوریهای چهار گانه فیزیک به وحدت می رسند و منشاء آفرینش رخ می نمایاند . اگر جرم گمشده مورد نظر فیزیک در واکنشهای هسته ای بار خود را همراه با انرژی اش رها کرده باشد و تبدیل به ماده ای کاملا بی بار شده باشد ، کدام سیکلوترون آنرا کشف خواهد کرد ؟ با این توصیف ، چون سیکلوترون ما قادر به شناسایی آن نشد پس گمشده است ؟ این قصه سر دراز دارد ...... فیزیک باید تعریف خودش را از ماده اصلاح کند تا بن بستهایش گشوده شود .


ماده بدون بار

اگر ثابت شود ماده بدون شارژ ( بار ) وجود دارد ، بسیاری از باورهای فیزیک به هم خواهد ریخت . در همین حال بسیاری از مسائل حل نشده نیز راه حل پیدا خواهند کرد . مهمترین باوری که دچار چالش خواهد شد قانون تبدیل ماده به انرژی و بالعکس خواهد بود . اساسا آیا این باور درست است ؟ آیا امکان تبدیل این دو به یکدیگر وجود دارد ؟ اگر آن انرژی که ما آنرا حاصل تبدیل ماده می دانیم فقط در اثر از دست دادن بار ماده بوجود آمده باشد و آنچه باقی می ماند ماده ای کاملا بی بار و بی خاصیت باشد و بخاطر این بی باری توسط میدانهای الکترومغناطیسی کشف نشود ، پاسخ چیست ؟ واقعیت این است که ما ابزار کشف ماده خالص حاصل از تخلیه کامل انرژی را در دست نداریم ، ما ابزارمان میدانها هستند که ماده را بواسطه بارش کشف می کنند و اگر ماده از بار تخلیه شود دیگر در این میدانها قابل آشکارسازی نیست . پس ما ماده خالص را بگونه دیگری تعریف میکنیم : ماده ای که فاقد هر گونه خاصیت و آثار کیفی همانند بار الکتریکی است . بار الکتریکی جزء لاینفک ماده نیست ، بلکه از آن قابل سلب و اثبات است . پس ماده بار دار دیگر ماده نیست بلکه ماده شارژ شده هست که چیزی به آن اضافه شده و اگر بارش را بگیریم به ماده خالص برگشت خواهد کرد . در یادداشتهای بعدی آثار این تعریف جدید از ماده را بررسی خواهیم کرد .


دو صفات اصلی

قبل از ادامه بحث ضروری است دو واژه را بطور دقیق تعریف کنیم : خواص یا صفات ذاتی و خواص یا صفات عرضی ( ثانوی ) .

یک اصل ( ذات ) را در نظر بگیرید ، صفات مربوط به این ذات قائم به وجود ذات هستند یعنی وجود صفت بدون وجود ذات ( اصل ) غیر ممکن است ( مثل وجود فرع بدون وجود اصل ) . آیا بر عکس هم غیر ممکن است ؟ یک مثال :

خودتان را بعنوان یک اصل در نظر بگیرید ، آیا ممکن است شما باشید اما ناطق نباشید ؟ جواب البته مثبت است . اما آیا ممکن است باشید ولی ابعاد نداشته باشید ؟ وجود ابعاد برای شما یک صفت ذاتی است . یعنی این صفت عین ذات است ، یعنی به محض وجود ذات ، آن صفت هم وجود خواهد داشت . اما ناطق بودن این خاصیت را ندارد ، ممکن است ذات باشد ولی این صفت نباشد . خدا را با هر تعریفی که دارید در نظر بگیرید . صفاتی مانند علم ، قدرت و حیات باید در این خدا ذاتی باشد ، یعنی تصور وجود خدای مرده یا جاهل غیر ممکن است . اگر خدا هست پس عالم و قادر و حی هم هست . اما آیا الزاما خالق هم هست ؟ آیا ممکن نیست خدا باشد اما خلق نکند ؟ البته ممکن است . اما ممکن نیست خدا باشد اما علم یا قدرت یا حیات نداشته باشد . پس این صفات در خدا ذاتی است ، همانند ابعاد برای ماده . اما خالق بودن مانند ناطق بودن برای ماست . پس صفت ذاتی ملازم ذات است و عین ذات ، وجود ذات بدون وجود آن صفت ممکن نیست . اما صفت عرضی ملازم ذات نیست ، قابل سلب و اثبات است .

با این توضیح ، ابعاد برای ماده یک صفت ذاتی است یعنی ماده بدون بعد ممکن نیست . حال سؤال اینست ، بار ( شارژ ) چطور ؟ آیا بار الکتریکی هم در ماده یک صفت ذاتی است ؟ آیا ممکن است ماده باشد اما بار نداشته باشد ؟ چالش ما با فیزیک مدرن که نمادش در Cern هست همین است . اگر بتوان بار ماده را از آن گرفت و اگر بتوان ماده بی بار را اثبات کرد ، نسبیت ، مکانیک کوانتوم ، تئوری های مربوط به نور و اختر فیزیک و منشاء جهان چه تغییری خواهند کرد ؟

به هزارو یک دلیل ماده بی بار وجود دارد و کیفیت ها همانند بار و شارژ و جاذبه و نور و مغناطیس و غیره در ماده ذاتی نیستند بلکه این خصوصیات صفاتی عرضی و قابل سلب و اثبات در ماده هستند . در این صورت :

- تبدیل ماده به انرژی و تبدیل انرژی به ماده غلط خواهد بود .

- سیکلوترونها قادر به شناسایی منشاء پیدایش آفرینش نخواهند بود .

- روشهای مطالعه فیزیک در مورد ذرات بنیادی باید تغییر کند .

- ماهیت نور مشخص خواهد شد و تئوری های فعلی غلط از آب در می آید .

- تئوری نسبیت با چالش مواجه خواهد شد .

- اینکه سرعت نور بالاترین سرعت دست یافتنی است درست نیست .

- تکانه گمشده در واکنشهای هسته ای ، گمشده نیست .

- تئوری های ارائه شده در زمینه اختر فیزیک به چالش کشیده خواهد شد .

- تئوریهای چهارگانه فیزیک به وحدت خواهند رسید و با یک تئوری همه پدیده های فیزیکی قابل توضیح خواهند شد .

- و غیر قابل باورتر اینکه : آیا می دانید اگر این بحث را گسترش دهیم می توانیم پایان جهان را به میل خود رقم بزنیم ؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟

یک سؤال ؟ اگر ماده اولیه و ابتدایی بر اساس باور فیزیکدانان بجز ابعاد ، محدودیت و جسمانیت ( که این دو نیز حاصل همان ابعاد است ) دارای خواص کیفی نیز هست . پس فقدان این کیفیت ها از کجاست ؟ مثلا اگر ماده اولیه در ذات خود حرکت است پس سکون از کجا می آید ؟ اگر در ذات خود حیات است موت از کجا می آید ؟ و یا اگر در ذات خود رنگ است پس بی رنگی از کجا می آید ؟ مگر غیر از این است که خاصیت ذاتی هرگز ذات را رها نمی کند . پس اگر رنگ و رونق و حیات و حرکت خصوصیات ذاتی ماده هستند این صفات هیچوقت نباید از ماده سلب شوند ، حال آنکه طبیعت پر است از این تضادها . موت و حیات ، سکون و حرکت ، رنگ و بی رنگی و ....... اساسا تغییرات بر اساس بود و نبود همین کیفیت ها صورت می گیرد . یکی از دوستان پرسیده تعریف بار چیست ؟ جواب همین است . هر کیفیتی که عارض بر ماده شود و به آن حیات و حرکت بدهد ما اسمش را بار گذاشته ایم . بار حقیقتی غیر از ماده است که به ماده حیات می دهد ، حرکت می دهد ، رنگ و رونق می دهد و هر کیفیت دیگری از این قبیل .

سؤال دوم : آیا تغییر در یک اصل بدون دخالت اصل دیگر ممکن است ؟ یک تغییر ساده مانند آب شدن یخ یا یخ بستن آب را در نظر بگیرید . آب یا یخ تنها ، بدون دخالت یک اصل دیگر بنام حرارت می تواند تغییر پیدا کند ؟ یا باید حرارت بگیرد یا آن را از دست بدهد تا تغییری بسیار ساده اتفاق بیفتد . اگر ماده شارژ شده ( بار دار ) را بعنوان یک اصل در نظر بگیریم . این اصل چگونه می تواند بدون دخالت یک اصل دیگر سبب این همه تغییر در طبیعت شود ؟ او باید چیزی را از دست بدهد یا بگیرد تا بتواند سبب تغییر شود . اصل دیگر چیست ؟

یکی از دوستان نوشتند با فیزیک نمیشه به همه چیز جواب داد . ما هم قصدمان این نیست . ما میخواهیم به این سؤالات پاسخی علمی بدهیم . البته تا تعریف شما از علم چی باشه . اینکه فلسفه علم هست یا خیر خود جای بحث دارد . خواهش میکنم فعلا دیدی علمی داشته باشیم . بعد معلوم میشه ارتباط فلسفه با فیزیک و هر کدام با علم در چیست ؟

سؤال سوم : آیا یک حقیقت به تنهایی صاحب اثر و خاصیتی خواهد بود ؟ حتی اگر آن حقیقت خود خدا هم باشد نیز به تنهایی داری اثر و خاصیتی نخواهد بود ، خدای تنها چگونه ارزشهای وجودی خود را به نمایش بگذارد وقتی هیچکس نیست که حتی به او بگوید خدا ؟ تمام خاصیت ها و آثار در ارتباط با حقیتی غیر از خود نمایش پیدا می کند ، عالم خلقت تمام آثار خود را مدیون ترکیب هست ، بدون این ترکیب هیچ چیز اثر و خاصیتی نخواهد داشت ، بنابراین عالم خلقت ( که در حقیقت عالم ترکیب است و ترکیب هم با یک اصل ممکن نیست ) خودبخود می گوید که اصول اولیه ساخت من متعددند و حداقل دو اصل لازم است تا بتوان با ترکیب آنها این همه تغییر ناشی از آن ترکیب را بوجود آورد . پس ماده به تنهایی قادر به ایجاد این همه تغییر نیست بلکه اصل دیگری لازم است که به ماده خاصیت ( بار ) بدهد و براساس این خاصیت نیز قابل کشف و دخل و تصرف باشد .


نظری یا تجربی؟

بدیهی است که در مسیر اثبات این ادعا پژوهشهای آزمایشگاهی چاره ساز نیست بلکه بحثی است که بصورت نظری اثبات می شود ، مهم این است که آیا دلایل علمی هست یا خیر . حال هر اسمی میخواهیم رویش بگذاریم مهم نیست . فیزیک نظری یا فیزیک فلسفی یا هر چیز دیگری . دیدگاه نویسنده این است که علم عبارتست از دانستن هر چیز همانگونه که هست . بر این اساس هر دانسته ما علم نیست بلکه شرط علم بودنش درست بودن آن دانسته هاست نه اسم گذاری آن دانسته ، مثلا ما اسم خودمان را میدانیم ، این دانسته (Data)علم (Knowledge)است چون درست است ، اما هر دیتایی ، ناولج نیست ( مکانیسم تبدیل دیتا به ناولج بحث دیگری است ) ، همانطور که بر اسم خودمان علم داریم این علم قابل گسترش است بگونه ای که هر چیز را همانگونه که هست خواهیم دانست ، معیار درست بودن یا نبودن هم فعلا و تا وقتی معیار واقعی اثبات نشده است ، فهم مخاطب و منطق حاکم بر تفکر اوست . اگر نوشته ها توانستند این منطق را به او بقبولانند ، نباید لجاجت کنیم و به دلیل دیگری نپذیریم ، اگر هم نتوانست ممکن است با توضیحات بیشتر این امر ممکن شود . ( در ارتباط با تعریف علم در آینده بیشتر بحث خواهیم کرد )

تا اینجا سه دلیل ارائه شده که ماده در تعریف فیزیک یک ماده شارژ شده و دارای خاصیت است در حالی که این خاصیت ها جزء ماده نبوده و از آن قابل سلب و اثباتند . ماده خالص جز ابعاد و جسمانیت هیچ خاصیت دیگری ندارد و بر همین اساس هم بوسیله هیچ سیکلوترونی قابلDetect شدن نیست . پس دنبال اصل دیگری هستیم که در ترکیب با ماده به آن خاصیت می دهد . خواص ماده همانند بار ، جاذبه ، دافعه ، نور ، حرکت ، مغناطیس یا هر خاصیت دیگری حاصل ترکیب دو اصل است که یکی از آنها ماده است و ما به ماده در این حالت ماده خالص می گوییم . حالتی که در آن حد ماده با حجمش برابر است . در یادداشت بعدی خلاصه ای از آنچه تا کنون بیان شده ارائه می شود .


ماده و انرژی

اگر با سه دلیل ارائه شده برای شما اثبات شده باشد که تعریف فیزیک از ماده و انرژی تعریفی جامع نیست و چالشهای پیش روی فیزیک ناشی از این تعریف غلط است ، لازم است بدانیم تعریف ارائه شده تا چه اندازه خواهد توانست به این ابهامات پاسخ دهد ؟

گفتیم ماده ای که فیزیک در اختیار دارد یک ماده ترکیب شده با یک اصل کیفی است که تمام خاصیت های ماده موجود اعم از جرم و جاذبه و حرکت و بار و مغناطیس و روشنایی و هر کیفیت دیگر ناشی از این ترکیب است و ماده به واسطه همین کیفیت هاست که قابل شناسایی برای فیزیک است . ماده خالص در تعریف جدید خود فاقد هر گونه اثر و کیفیت است ، نه بار دارد که در میدان های الکترو مغناطیسی کشف شود و نه جاذبه دارد که در میدانهای جاذبه کشف شود ، تنها خاصیت ماده در این وضعیت ابعاد است که آن هم در یک بعد خلاصه می شود . محدودیت و جسمانیت جهان ناشی از محدودیت این اصل به عنوان یکی از مبادی آفرینش است .

اصل دوم که در ترکیب با ماده کیفیت ها را آشکار می کند بر خلاف ماده محدود نیست بلکه یک اصل نامتناهی و فاقد ابعاد است ، ترکیبش با ماده از نوع ترکیب ماده با ماده نیست بلکه از نوع تعلق است مثل تعلق الکتریسیته به وسایل الکتریکی .

این نوع نگاه به مبادی بنیادی آفرینش ( بجای جستجوی ذرات بنیادی باید دنبال مبادی بنیادی باشیم ) این ادعا را دارد که می تواند به همه پرسشهای فیزیک از کوانتوم گرفته تا اختر فیزیک پاسخ دهد . به تدریج در یادداشتهای بعدی به اثبات این ادعای بزرگ می پردازیم .

در چند یادداشت بر اثر گذاری این تعریف از ماده و انرژی در انگارهای فیزیک می پردازیم . یکی از این نقاط تاریک در فیزیک بحث نور و ماهیت آن است . میدانید که دو نظریه در مورد ماهیت نور میدانداری می کنند که یکی بر ماهیت ذره ای و دیگری بر ماهیت موجی آن صحه می گذارد . حدود هفتاد سال نظریه پلانک در این عرصه تکتازی می کرد که می گفت همزمان این دو رفتار از نور قابل مشاهد نیست .

طرفداران نظریه ذره ای بودن نور مجبور به تعریف مفهومی بنام فوتون شده اند که جرم سکونش برابر صفر است . در مورد سرعت نور نیز آن را سرعت حد در هستی میدانند که برای رساندن ذره ای هر چند کوچک ( مثلا الکترون ) به سرعت نور بینهایت انرژی نیاز است و بنابراین رساندن سرعت ذرات به سرعت نور محال است و به همین دلیل فوتون به عنوان ذره ای با جرم سکون صفر تعریف شده است . سرعت نور پایه تعداد زیادی از تئوری های فیزیک شده است که نسبیت یکی از مهمترین آنهاست و بر اساس آن ، این سرعت در کمیت های مکانیک کلاسیک و قوانین حاکم بر آن تغییرات اساسی ایجاد کرده و مکانیک کوانتوم را پایه گذاری کرده است . کوانتیزه بوده اساس فیزیک مدرن است . حال ببینیم این حرفها با تعریف جدید مبادی بنیادی آفرینش یعنی ماده و انرژی چگونه خواهند شد ؟

با این سؤال شروع می کنم . آیا فضای بین زمین و خورشید پر از نور خورشید هست یا خیر ؟ جواب البته مثبت است . با این حساب چرا فقط چهره ماه روشن است ؟ با اینکه نور هست چرا بقیه فضا برای ما روشن نیست ؟ پاسخ به این سؤال در همین واقعیت نهفته است که نور بدون تعلق به یک جسم مادی نه خودش را نشان می دهد و نه ماده را و در تعلق ، هم خود و هم ماده را نمایش می دهد . یعنی اثر آن ( روشنایی ) در ترکیبش با ماده ظاهر می شود . با اینکه هست ولی بدون وجود ماده نمایشی ندارد . پس باید بین نور و روشنایی یک تفاوت اساسی قائل شویم . فیزیک این دو را با هم اشتباه گرفته است و چون نور را بصورت خالص در اختیار ندارد فکر می کند روشنایی همان نور است و این مبنای به خطا رفتن فیزیک در این زمینه شده است .

میدان و سرعت نور

لطفا خیلی دقت کنید : فیزیک می گوید ، میدان الکتریکی با سرعت نور منتشر می شود ، یعنی مثلا اگر همین الان یک گلوله را باردار کنیم میدان الکتریکی حاصل از آن با سرعت نور در محیط منتشر می شود ، یا مثلا اگر همین الان نیروگاهی در خوزستان وارد شبکه شود میدان الکتریکی با سرعت نور در سیم منتشر می شود تا به تهران برسد .

میدان مغناطیسی هم همینطور ، اگر همین الان در یک آهنربای الکتریکی میدان مغناطیسی ایجاد کنیم این میدان با سرعت نور منتشر می شود . میدان الکترومغناطیسی یک آنتن و یا میدان جاذبه جرم هم همینطور ، همه این میدانها با سرعت نور منتشر می شوند . این واقعیت برای شما چه حقیقتی را تداعی می کند ؟

این سرعت مرموز ، واقعیتی بنام میدان ، اینها چه ارتباطی با هم دارند ؟ کمی فکر کنید !! همه اینها شما را به یک اصل می رساند . نور نه ذره است نه موج و اصلا نور حرکت ندارد ، آنچه حرکت و در نتیجه سرعت دارد چیز دیگری است .

ماهیت نور

آیا حرکت می تواند خاصیت ذاتی هر یک از مبادی آفرینش باشد یا حرکت نتیجه تعلق و ترکیب آن دو اصل است ؟ یعنی اگر بار الکترون را از آن بگیریم آیا همزمان حرکتش را هم گرفته ایم ؟ همانطور که قبلا هم نوشتیم تمام خاصیت ها و آثار نتیجه ترکیب هستند والا مبادی ( ذرات ) بنیادی بخودی خود هیچ اثر و خاصیتی مانند حرکت و روشنایی و میدان و غیره ندارند . پس آنچه ما بعنوان نور و حرکت آن در طبیعت می بینیم حرکت نور نیست بلکه زمانبری تعلق نور به ماده است که از آن تعبیر به حرکت نور می کنیم . از آنجایی که این تعلق بعلت وضعیت ماده زمانبر است ( البته فعلا ، چون این زمانبری قابل رفع است ) ، ما آن را با حرکت نور اشتباه می گیریم . والا نور هم مانند جاذبه ، مغناطیس و یا الکتریسیته یک میدان است ، نه ذره .

فیزیک ( فیزیکدانان ) کافی است به این فکر کنند که وقتی ما برای توجیه یک پدیده جدید در حوزه های کوانتوم گرفته تا اخترفیزیک مجبور می شویم تعاریف جدید ارائه کنیم یعنی داریم راه غلطی را می رویم . مثلا وقتی پدیده انبساط کرات را می بینیم برای توجیهش باید انرژی تاریک تعریف کنیم . برای پدیده دیگری باید ماده تاریک یا مثلا ضد ماده یا اتر تعریف کنیم ، بعد می آییم ماده ای تعریف می کنیم که جرم سکونش صفر باشد ، یا مثلا در حوزه اختر فیزیک سیاهچاله تعریف می کنیم که هیچ چیز قادر به فرار از جاذبه اش نیست . این فرضیه سی سال حکمرانی می کند و سپس نظریه پرداز آن ( هاوکینگ ) با خود می گوید اگر چیزی قادر به فرار از سیاهچاله نباشد پس ما این اطلاعات مربوط به سیاهچاله را از کجا داریم ؟ پس اطلاعات توانسته است از سیاهچاله فرار کند ، این سؤال پیش می آید که اصلا سیاهچاله ای در کار هست ؟ همه این تعاریف جدید که برای توجیه پدیده های جدید صورت می گیرد ما را از اصل به وحدت رساندن تئوری های توجیه کننده همه پدیده های آفرینش دور می کند در حالی که این امر باید اتفاق بیفتد تا فیزیک جهش پیدا کند .

ببینید ما وقتی ستاره ای را در فاصله چند میلیون سال نوری مشاهد میکنیم ، براستی چه چیزی را مشاهد می کنیم ؟ واقعیت این است که داریم چند میلیون سال قبل آن ستاره را مشاهده می کنیم ، نه وضع فعلی آن را ، یعنی ممکن است آن ستاره اکنون مرده باشد . با این حساب از روی زمین هیچ وقت قادر به ترسیم وضعیت فعلی آفرینش نیستیم . پس مسائلی همچون انبساط یا انقباض آفرینش و یا ثابت کیهانی انیشتین زیر علامت سؤال بزرگی قرار دارند . واقعیت این است که اصلا اینها نیست ، کائنات به گونه ای دیگر کنار هم چیده شده اند . این قصه سر دراز دارد ......

سرن و سرنوشت فیزیک

هیچ تردیدی نیست که سرنوشت فیزیک در CERN رقم خواهد خورد . سرن یا فیزیک را به قتلگاه می برد یا به اوج می رساند . سرن مرز فیزیک است به دنیایی دیگر ، آیا این جهش صورت خواهد گرفت ؟ شتابدهند ال اچ سی البته ساخته خواهد شد ، ولی اینکه بتواند راز هستی را بگشاید یا نه یک معمای بزرگ و یک رؤیای بلند پروازانه است ، پاسخ به این سؤال البته منفی است ، نه شتابدهنده ال اچ سی و نه شتابدهنده های بزرگ تر و پر سرعت تر قادر به کشف این راز نیستند ، اشکال اینجاست که سرعت نور را راز ناگشوده خلقت می دانند و تصور می کنند هر چه سرعت را به سرعت نور نزدیکتر کنند به حقیقت نزدیکتر شده اند ، یک زنجیره اشتباه از تئوری های مختلف که هر کدام برای رفع سد معبر واژه و مفهومی جدید تعریف کرده اند و این ما را به وحدت نخواهد رساند . به وحدت تئوری ها بیشتر فکر کنیم ...........

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.

اگه حال داشتید تو این سایت عضو شین

http://www.vnnu.com/fa?111157092
 

اسکلت یکی از سیستم‌های مهم انسان است که سبب حفظ وضعیت ایستاده و استوار بدن در برابر نیروی جاذبه می‌شود. به‌طور طبیعی اسکلت انسان در محیط جاذبه 1 جی زمین رشد و نمو می‌کند و ساختار استخوانی آن به ‌شکلی طراحی شده است که در مقابل نیروهای وارد بر خود مقاومت کند. لایه خارجی استخوان را پریوست (در مقابل لایه داخلی یا آندوست) گویند. بافت استخوانی محیطی به‌شکل تیغه‌های استخوانی در زیر پریوست قرار دارد. در لایه‌های زیرین، مجاری استخوانی هم‌مرکز (نظیر تنه درخت) در اطراف یک منبع خونی قرار می‌گیرد و سیستم‌های هاورس (استئون) را می‌سازد. بافت استخوانی از دو قسمت سخت قشری در خارج، و مغز‌ استخوان در داخل تشکیل شده است. قسمتی از استخوان که در مجاورت مغز استخوان قرار دارد، استخوان اسفنجی (ترابکولار) نام دارد. استخوان قشری ، در حدود 80 درصد استخوان‌بندی افراد بزرگسال را تشکیل می‌دهد و اکثراً در تنه استخوآنهای دراز وجود دارد. استخوان اسفنجی به‌صورت تیغه‌های موازی میکروسکوپی آرایش می‌یابد و بیشتر در تنه مهره‌ها، دنده‌ها، لگن و انتهای استخوآنهای دراز وجود دارد. ترتیب قرارگیری بافت اسفنجی و متراکم، استحکام مناسب را برای تحرک فراهم می‌سازد. قسمت اسفنجی استخوان وزن بدن را متحمل می‌شود و آن را در برابر شکستگی محفوظ می‌کند. بافت استخوانی دائماً در حال بازسازی است و کلسیم مورد نیاز بدن به‌طور متناوب از ذخایر اسکلتی آزاد می‌شود.

فضانوردانی که بی‌تحرکی طولانی‌مدت را تجربه می‌کنند، مانند بیماران بستری، قطع نخاع، فلج اندام‌های تحتانی، و کسانی که اندام‌هایشان مدت‌ها در گچ می‌ماند، بخش زیادی از توده استخوانی، قدرت استخوانی، و عضلانی خود را از دست می‌دهند. مطالعات مختلف بر روی فضانوردان نشان می‌دهد که از دست رفتن توده استخوانی در مأموریت‌های فضایی به طور متوسط، حدود 1 تا 2 درصد در ماه و از دست دادن کلسیم در فضانوردان تقریباً 10 برابر میزان از دست دادن کلسیم در بدن زنان در اوایل یائسگی است (بیشترین میزان ازبین رفتن توده استخوانی انسان در روی زمین). کاهش توده استخوان باعث کاهش قدرت استخوانی و افزایش خطر شکستگی می‌شود که یکی از مشکلات سلامتی فعلی فضانوردان است و سبب اختلال در کارکرد آنها در مأموریت‌های فضایی می‌شود. پوکی استخوان در فضانوردان یکی از بزرگ‌ترین موانع مأموریت‌های طولانی‌مدت مثل سفر به مریخ است. آموخته‌های ما درباره پوکی‌استخوان در فضا موجب خواهد شد تا این معضل را، که بیماری شایع و ناتوان‌کننده‌ای در کره زمین است، بهتر بشناسیم. اخیراً دانشمندان متوجه شده‌اند که اشعه درمانی در بیماران مبتلا به سرطان، خطر شکستگی خودبه‌خودی استخوان را افزایش می‌دهد و این واقعیت افق جدیدی از تحقیقات برای محققان است. بتمن یکی از دانشمندان ناسا، که در حال حاضر بر روی پوکی‌استخوان کار می‌کند، می‌گوید: "بروز شکستگی استخوان در زنان یائسه‌ای که به علت سرطان گردن رحم و روده بزرگ تحت درمان با اشعه (رادیوتراپی) قرار می‌گیرند 60 درصد و در بیماران مبتلا به سرطان مقعد به میزان 200 درصد افزایش می‌یابد". با توجه به آنکه کاهش توده استخوانی در فضانوردان و مواجه آنها با تشعشعات کیهانی در مأموریت‌های فضایی 30 ماهه به مریخ، امری اجتناب‌ناپذیر است باید شرایطی مهیا کرد تا بتوان مسافران را در برابر آن‌ محافظت نمود. 

بتمن در جولای 2006، 35 موش ماده را در معرض یک مواجهه (تک دُز) اشعه‌ به شدت 2گری قرار داد. البته این مقدار تقریباً معادل شدت اشعه‌ای است که برای فرد مبتلا به سرطان استفاده می‌شود. وی موش‌ها را به 4 گروه تقسیم کرد و اثر اشعه‌های مختلف گاما (امواج الکترومغناطیسی با طول موج کوتاه و انرژی بالا که به وسیله مواد رادیواکتیو تابیده می‌شود)، پروتون (از اجزای اتم با بار مثبت و اندازه حدوداً 1836 برابر بزرگ‌تر از الکترون)، کربن و یونیزه (اشعه با قدرت بالا با انرژی کافی برای خارج‌کردن الکترون از مدار حرکتی و در نتیجه باردارکردن هسته) را روی آنها بررسی کرد. سپس قسمت ابتدایی استخوان بزرگ ساق پا (تیبیا) و استخوان ران (فمور) را به وسیله سی‌تی‌اسکن بررسی کرد. طبق نتایج به‌دست آمده، اشعه کربن باعث شد تا توده استخوان اسفنجی 39 درصد (بیشترین کاهش) کاهش یابد. اشعه‌های پروتون، یونیزه و گاما به ترتیب 35، 34 و 29 درصد توده استخوان اسفنجی را کاهش دادند. میزان کاهش اتصالات متحمل‌کننده وزن در استخوان اسفنجی در بین چهار گروه، حدود 46 تا 64 درصد متغیر بود. شایان ذکر است که قطع اتصالات استخوانی برگشت‌پذیر نیست و با درمان‌های جبرانی بهبود نمی‌یابد. تک‌تک اشعه‌های؛ گاما، پروتون، کربن و یونیزان در این مطالعه نسبت به مجموع این اشعه‌ها (پروتون و یون‌های سنگین یا اشعه‌های یونیزان) تخریب کمتری داشت. طبق اظهارات بتمن در میزان‌های بسیار پایین اشعه هم، که انتظار کاهش توده استخوانی نمی‌رفت، این معضل مشاهده شد. براساس مطالعه بتمن مشخص شده است که اشعه بر روی قسمت قشری و سخت استخوان اثر محسوسی ندارد و فقط ناحیه اسفنجی را تحت تأثیر قرار می‌دهد. براساس نتایج این مطالعه، تشعشعات فضایی موجب تشدید کاهش توده استخوانی و وخیم‌تر شدن اثرات زیان‌آور بی‌وزنی بر روی استخوان می‌شود.