تاپیک اختصاصی مباحث مربوط به فیـــزیک نــویـــن

[™Ali]

با سلام خدمت دوستان عزیز برای مشاهده این لینک/عکس می بایست عضو شوید ! برای عضویت اینجا کلیک کنید

یکی از بخش های مورد علاقه ی من تو فیزیک ، بخش مربوط به فیزیک نوین که شامل: نظریه نسبیت خاص و عام انیشتین، انبساط جهان، نظریه کوانتوم ماکس پلانک، نانو فیزیک، فیزیک پلاسما، فیزیک خلا، فیزیک اتمی، فیزیک لیزر و... است، می باشد ! (بیش تر از این یادم نمیاد ! برای مشاهده این لینک/عکس می بایست عضو شوید ! برای عضویت اینجا کلیک کنید )

به زودی مقالاتی رو درباره این نظریه ها در این تاپیک ارائه میدم !

امیدوارم دوستان هم تو تاپیک شرکت و بحث کنند ! برای مشاهده این لینک/عکس می بایست عضو شوید ! برای عضویت اینجا کلیک کنید

توجه : مباحث مربوط به فیزیک کلاسیک در این تاپیک عنوان نمی شود !

با تشکر علی برای مشاهده این لینک/عکس می بایست عضو شوید ! برای عضویت اینجا کلیک کنید

[™Ali]

بدون شک یکی از جذاب ترین بخش های فیزیک نوین، تئوری نسبیت عام و خاص است برای مشاهده این لینک/عکس می بایست عضو شوید ! برای عضویت اینجا کلیک کنید

مقاله ای رو واستون در این باره می ذارم که بعدا نمونه علمی تر اون رو تقدیم می کنم برای مشاهده این لینک/عکس می بایست عضو شوید ! برای عضویت اینجا کلیک کنید

=========================

تئوری جاذبه ای که نیوتن (Newton) ارائه کرد خیلی زود بدون تقریبآ هیچ سئوالی جدی مورد پذیرش دانشمندان قرار گرفت. تا اینکه در اویل قرن بیستم آلبرت اینشتین (Albert Einstein 1879-1955) با ارائه نظریه نسبیت خاص در سال 1905 و نظریه نسبیت عام در سال 1915 نه تنها قوانین فیزک و جاذبه عمومی نیوتن بلکه پایه های فیزیک عصر خود را لرزاند.


هر چند قبل از او ماکس پلانک (Max Planck) با ارائه نظریه کوانتم (Quantum) تا حد زیادی فیزیک نیوتنی را زیر سئوال برده بود اما اینتشتن با انتشار مقاله های خود راجع به تئوری نسبیت رسما" ثابت کرد که فیزیک نیوتن در حالت های بسیار خاص پاسخگوی پدیده های فیزیکی می باشد.

وی بعد ها با فعالیت هایی که در سالهای 1920 تا 1925 انجام داد بعنوان یکی از پایه گذاران اصلی مکانیک کوانتم نیز شناخته شد.

برای مشاهده این لینک/عکس می بایست عضو شوید ! برای عضویت اینجا کلیک کنید
سانتا باربارا، کالیفرنیا 1933

آلبرت اینشتین طی سالهای 1930 الی 1955 به بررسی رفتار عالم هستی پرداخت و مقالاتی در این باره منتشر کرد. او می خواست با ترکیب تئوری نسبیت و کوانتم به تئوری جامعی برای مدل کردن جهان هستی دست پیدا کند که زندگی این فرصت را برای تکمیل کار به او نداد. اما بعد ها در سال 1933 هابل (Hubble) و هومنسون (Humanson) با تحقیقاتی که در زمینه کهکشانهای مختلف انجام دادند بر نظریه های او را جع به جهان هستی صحه گذاردند.

نسبیت خاص و عام
بحث راجع به تئوری های نسبیت خاص و عام خارج از حوصله این مطلب می باشد اما سعی می کنیم در این قسمت بطور مختصر به تشریح برخی نتایج حاصل از آنها بپردازیم.

برای مشاهده این لینک/عکس می بایست عضو شوید ! برای عضویت اینجا کلیک کنید

حرکت عطارد به دور خورشید

اینشتین با نظریه نسبیت خاص خود نشان داد که سه قانون فیزیک نیوتن تنها در شرایط خاصی آنهم بصورت تقریبی صحت دارند و هنگامی که سرعت اجسام زیاد شده و با سرعت نور قابل مقایسه شوند به هیچ وجه نمی توان قوانین نیوتن را در مورد اجسام حتی با تقریب بالا بکار برد. همچنین نظریه نسبیت عام او نشان داد که باز نظریه نیوتن راجع به قانون جاذبه عمومی دقیق نمی باشد و در میدان های جاذبه بسیار قوی فرمول نیوتن جای بحث دارد.


مطالعه حرکت عطارد (Mercury) به دور خورشید از دیر باز مورد علاقه ستاره شناسان و فیزیک دانان بوده است. مشکل اینجا بوجود آمد که مشاهده شد صفحه ای که عطارد در آن به دور خوشید می چرخد خود دارای حرکت می باشد. این حرکت در شکل بوضوح نشان داده شده است.

اندازه گیری ها نشان داد که این حرکت در هر یکصد سال معادل 43 ثانیه (در اینجا منظور از ثانیه واحد اندازه گیری کمان می باشد که معادل 1/3600 درجه است) می باشد. با وجود آنکه این مقدار حرکت برای هر سال بسیار کم می باشد اما قانون جاذبه عمومی نیوتن از توجیه آن عاجز است.

نیوتن معتقد بود که نور در یک مسیر مستقیم حرکت می کند اما اینشتین نشان داد که اگر جسمی دارای یک میدان جاذبه بزرگ باشد و نور از کنار آن عبور کند دچار انحراف از مسیر مستقیم خود می شود.

برای مشاهده این لینک/عکس می بایست عضو شوید ! برای عضویت اینجا کلیک کنید

در کنار ماکس پلانک

از دیگر مواردی که از قانون نسبیت عام می توان نتیجه گرفت آن که نور ستارگانی که دارای میدانهای مغناطیسی قوی میباشند در راه رسیدن به زمین تغییر طول موج می دهند. این اثر که به Red Shift مشهور است، باعث می شود طول موج نور این ستاره ها بزرگتر شود. این مسئله که باز با قوانین نیوتن قابل تحلیل نمی باشد توسط معادلات تئوری نسبیت عام بسادگی مدل می شود.


حتی زمان هم نسبی می باشد!
از نتایج جالب تئوری نسبیت خاص می توان به بیان ارتباط میان زمان و و فضا (فاصله) و اینکه تمام موجودیت ها در دنیا با یکدیگر مرتبط بوده و بر یکدیگر اثر می گذارند، اشاره کرد. نیوتن معتقد بود که زمان ثابت است و در تمام نقاط به یک صورت عمل می کند. اما اینشتین نشان داد که اینگونه نیست.

مثال جالبی که معمولا" در این باره بیان می شود آن است که دو برادر دوقلو را در نظر بگیرید. یکی روی زمین می ماند و دیگری با یک فضا پیما با سرعت نزدیک به نور به سمت فضا حرکت می کند. پس از آنکه برادر روی زمین 100 سال از عمرش بگذرد، برادری که در فضا پیما می باشد فقط یکسال از عمرش گذشته است!

منبع

[™Ali]

شکافت هسته ای:

شکافت هسته ای فرآیندی است که در آن یک اتم سنگین مانند اورانیوم به دو اتم سبکتر تبدیل می‌شود. وقتی هسته‌ای با عدد اتمی زیاد شکافته شود، بر پایه فرمول اینشتین، مقداری از جرم آن به انرژی تبدیل می‌شود. از این انرژی در تولید برق (در نیروگاه هسته‌ای) یا تخریب (سلاح‌های هسته‌ای) استفاده می‌شود. اوتوهان زمانی که قصد داشت از بمباران اورانیوم با نوترون آن را به رادیم تبدیل کند دریافت که به اتم بسیار کوچکتری دست یافته است.در تمام واکنش های هسته ای که تا ان زمان شناخته شده بود تنها ذرات کوچک از هسته جدا می شدند اما این بار یک تقسیم بزرگ رخ داده بود. لایز میتنر و اوتو فریش دریافتند که فراورده ی این بمباران نوترونی باریم است و جرم هر اتم اورانیم هنگام تبدیل شدن به ذرات کوچکتر به اندازه ی یک پنجم جرم یک پروتون کاهش می یابد و این جرم مطابق رابطه ی اینشتین E=mc² به انرژی تبدیل شده است.به خاطر شباهت این پدیده ی تقسیم هسته با تقسیم سلولی میتنر و فریش آن را شکافت نامیدند.مقاله ی این یافته در یازدهم فوریه ی ۱۹۳۹ در نشریه ی نیچر با عنوان "واکنش هسته ای نوع جدید" منتشر شد. در تصویر اتم اورانیم-۲۳۵ دیده می شود که پس از برخورد یک نوترون متلاشی شده و پرتو های رادیو اکتیو از خود صادر می کند.سپس به دو عنصر باریم-۱۴۱ و کریپتون-۹۲ تقسیم شده و به پایداری می رسد.


واپاشی هسته‌ای:

واپاشی هسته‌ای (فروپاشی هسته ای) به مجموعه فرآیندهای مختلفی گفته می‌شود که در هسته اتم های ناپایدار (رادیواکتیو) رخ می‌دهد و منجر به تولید ذرات زیراتمی می‌شود. به این ذرات زیراتمی که از واپاشی تدریجی اتم های ناپایدار حاصل می شوند، تشعشعات رادیواکتیو می گویند. در اثر واپاشی هسته ای پس از یک زمان تصادفی (که نیمه عمر آن قابل تعیین است.) هسته های بزرگ به هسته های کوچک تر و معمولا پایدارتر تجزیه می شوند و ماده اولیه به تدریج از بین می رود(البته جرم مواد جدید تنها به میزان اندکی کمتر از ماده اولیه خواهد بود). این فرایند یک پدیده‌ای تصادفی است، یعنی نمی توان زمان واپشی یک اتم مشخص را در زمان پیش‌بینی کرد.

دسته بندی واپاشی‌های هسته‌ای:

• دسته اول: واپاشی آلفا که یک هسته هلیوم را بروز می‌دهد
• دسته دوم: واپاشی بتا که یک الکترون و یک نوترینو بروز می‌دهد
• دسته سوم: واپاشی گاما که فوتون بروز می‌دهد

سیکلوترون:

سیکلوترون یکی از جدیدترین محصولات فکری بشر در زمینه فیزیک است و بزرگی یک کارخانه را دارد. سیکلوترون شتاب‌دهنده‌ای حلقه‌ای‌شکل برای ذرات باردار می‌باشد و از اشعه x تولید شده آن برای آزمایشهای مختلف استفاده می‌ککلوترون تولید می کند. ویژگی های اشعه سیکلوترون اولین بار توسط روس ها در سال 1944 و سپس توسط امریکایی ها در سال 1945 محاسبه شد. اما این اشعه به طور تجربی در سال 1947 به صورت ماشینی کوچک با تولید MeV 70 تولید شد. با وجود کشف اشعه سیکلوترون در سال 1947 بیش از بیست سال طول کشید تا در روسیه ژاپن امریکا فرانسه آلمان و انگلستان از آن به طور گسترده استفاده شود. طیف حاصل از سیکلوترون طیفی پیوسته است که انرژی های بالا در محدوده طیفی از امواج میلی متری تا اشعه ایکس را شامل می شود.
--کاربردهای سیکلوترون--
از اشعه ایکس حاصل از سیکلوترون در فیزیک استفاده بسیار می شود از جمله در اپتیک از مقدار تغییرات حرارتی حاصل از برخورد این اشعه با سطح آینه ها می توان طبق دیفراکسیون براگ به مقدار تغییرات انعکاس آینه ها در اثر تغییر ضخامت لایه های عناصر به کار رفته در آینه ها پی برد.
از دیگر کاربردهای سیکلوترون در طیف سنجی است. به عنوان مثال می توان طیف فلوئورسانس حاصل از سیکلوترون را در طیف سنجی بررسی کرد و به خواص فیزیکی اجسام گوناگون پی برد.



منابع

• پاکروح. بهزاد - بمب اتمی -انتشارات اندیشه سرا-۱۳۸۱
• J. App. Phy. 65 (1), 196-200 -1989
• J. App. Phys. 69 (1) 168-173-1991

[™Ali]

در این پست اطلاعاتی رو درباره فیزیک پلاسما از منابع معتبر واستون میذارم برای مشاهده این لینک/عکس می بایست عضو شوید ! برای عضویت اینجا کلیک کنید
پلاسما (فیزیک)

پلاسما گاز شبه خنثایی از ذرات باردار و خنثی است که رفتار جمعی از خود ارائه می‌دهد. به عبارت دیگر می‌توان گفت که واژه پلاسما به گاز یونیده‌شده‌ای اطلاق می‌شود که همه یا بخش قابل توجهی از اتمهای آن یک یا چند الکترون از دست داده و به یونهای مثبت تبدیل شده باشند. یا به گاز به شدت یونیزه شده‌ای که تعداد الکترونهای آزاد آن تقریبا برابر با تعداد یونهای مثبت آن باشد، پلاسما گفته می‌شود.

فهرست مندرجات

• تاریخچه
• ۲ دما در حالت پلاسما
• ۳ انواع پلاسما
  
  • ۳.۱ پلاسمای جو
  • ۳.۲ شفق قطبی
  • ۳.۳ سیاره‌ها
  • ۳.۴ هسته‌های ستارگان دنباله دار
  
  
• ۴ کاربردهای فیزیک پلاسما
  
  • ۴.۱ همجوشی گرما هسته ای کنترل شده توسط میادین مغناطیسی
  • ۴.۲ همجوشی هسته ای کنترل شده توسط لیزرهای پر توان
  • ۴.۳ فیزیک فضا
  • ۴.۴ تبدیل انرژی مگنتو هیدرو دینامیک (MHD) و پیشرانش یونی
  • ۴.۵ پلاسمای حالت جامد
  • ۴.۶ لیزرهای گازی
  • ۴.۷ دیگر کاربرد ها
  
  
• ۵ منبع
• ۶ منابعی برای مطالعهٔ بیشتر

تاریخچه

در سال ۱۸۷۹ فیزیکدان انگلیسی سر ویلیام کروکس، هنگام بررسی ویژگی‌های ماده در تخلیهٔ الکتریکی، پیشنهاد کرد که این گازها حالت چهارم ماده هستند.



دما در حالت پلاسما

در حالت‌های جامد، مایع و گاز، دما را می‌توان از روی دامنهٔ حرکت (سرعت نوسان) ذرات سازندهٔ ماده تعریف کرد اما در حالت پلاسما، دما از روی میزان جدایش یون‌های مثبت از الکترون‌ها تعریف می‌شود.
اغلب گفته میشود که ۹۹٪ ماده موجود در طبیعت در حالت پلاسماست، یعنی به شکل گاز الکتریسته داری که اتمهایش به یونهای مثبت و الکترون منفی تجزیه شده باشد. این تخمین هر چند ممکن است خیلی دقیق نباشد ولی تخمین معقولی است از این واقعیت که درون ستارگان و جو آنها، ابرهای گازی و اغلب هیدروژن فضای بین ستارگان بصورت پلاسماست. در نزدیکی خود ما ، وقتیکه جو زمین را ترک میکنیم بلافاصله با پلاسمایی مواجه می‌شویم که شامل کمربندهای تشعشعی وان آلن و بادهای خورشیدی است.
در زندگی روزمره نیز با چند نمونه محدود از پلاسما مواجه میشویم. جرقه رعد و برق ، تابش ملایم شفق قطبی ، گازهای داخل یک لامپ فلورسان یا لامپ نئون و یونیزاسیون. مختصری که در گازهای خروجی یک موشک دیده میشود. بنابراین می‌توان گفت که ما در یک درصدی از عالم زندگی میکنیم که در آن پلاسما بطور طبیعی یافت نمیشود.




انواع پلاسما:

پلاسمای جو

نزدیکترین پلاسما به ما (کره زمین) ، یونوسفر (Ionosphere) می‌باشد که از صد و پنجاه کیلومتری سطح زمین شروع و به طرف بالا ادامه می‌یابد. لایه‌های بالاتر یونسفر ، فیزیک سیستمها به فرم پلاسما می‌باشند که توسط تابش موج کوتاه در حوزه وسیعی ، از طیف اشعه فرابنفش گرفته تا پرتوهای ایکس و همچنین بوسیله پرتوهای کیهانی و الکترونهایی که به گلنونسفر اصابت می‌کنند یونیزه می‌شوند.



شفق قطبی

پدیده شفق نیز نوعی پلاسما است که تحت اثر یونیزاسیون ایجاد می‌شود. یونسفر پلاسمایی با جذب پرتوهای ایکس ، فرابنفش ، تابش خورشیدی ، انعکاس امواج کوتاه و رادیویی اهمیت اساسی در ارتباط رادیویی در سرتاسر جهان دارد. با همه این احوال نه تنها زمین بلکه زهره و مریخ نیز فضایی یونسفری دارند.



سیاره‌ها

ملاحظات نظری نشان می‌دهد که در سایر سیاره‌های منظومه شمسی نظیر مشتری ، زحل ، سیاره اورانوس ، نپتون نیز باید یونسفرهای قابل مشاهده وجود داشته باشد. فضای بین سیاره‌ای نیز از پلاسمای بین سیاره‌ای در حال انبساط پر شده که محتوای یک میدان مغناطیسی) ضعیف (حدود -۵۱۰ تسلا) است.



هسته‌های ستارگان دنباله دار

هسته‌های ستارگان دنباله دار نیز به فضای بین پلاسمایی پرتاب می‌کند. از طرف دیگر ، خورشید منظومه شمسی مانند یک کره پلاسمایی است. درخشندگی شدید خورشید ، معمولا عین یک درخشندگی پلاسمایی می‌باشد. خورشید به سه قشر گازی فتوسفر ـ کروموسفر و کورونا (که کرونای آن بیش از یک میلیون درجه ، حرارت دارد) احاطه شده‌است و انتظار می‌رود که هزاران سال به درخشندگی خود ادامه بدهد.









کاربردهای فیزیک پلاسما

قدیمیترین کار با پلاسما ، مربوط به لانگمیر ، تانکس و همکاران آنها در سال ۱۹۲۰ میشود. تحقیقات در این مورد ، از نیازی سرچشمه میگرفت که برای توسعه لوله‌های خلائی که بتوانند جریانهای قوی را حمل کنند، و در نتیجه میبایست از گازهای یونیزه پر شوند احساس میشد.





همجوشی گرما هسته ای کنترل شده توسط میادین مغناطیسی

فیزیک پلاسمای جدید (از حدود ۱۹۵۲ که در آن ساختن راکتوری بر اساس کنترل همجوشی بمب هیدروژنی پیشنهاد گردید، آغاز میشود.
مراجعه شود به:

• International Thermonuclear Experimental Reactor
• Spherical Stellarator
• DIII-D Experimental Tokamak

همجوشی هسته ای کنترل شده توسط لیزرهای پر توان

مراجعه شود به:

• LLNL Inertial Confinement Fusion
• The Cascade inertial confinement fusion reactor concept
• SOMBRERO ICF Reactor

فیزیک فضا

کاربرد مهم دیگر فیزیک پلاسما ، مطالعه فضای اطراف زمین است. جریان پیوستهای از ذرات باردار که باد خورشیدی خوانده میشود، به مگنتوسفر زمین برخورد میکند. درون و جو ستارگان آن قدر داغ هستند که میتوانند در حالت پلاسما باشند.



تبدیل انرژی مگنتو هیدرو دینامیک (MHD) و پیشرانش یونی

دو کاربرد عملی فیزیک پلاسما در تبدیل انرژی مگنتو هیدرو دینامیک ، از یک فواره غلیظ پلاسما که به داخل یک میدان مغناطیسی پیشرانده میشود، میباشد.




پلاسمای حالت جامد

الکترونهای آزاد و حفرهها در نیمه رساناها ، پلاسمایی را تشکیل میدهند که همان نوع نوسانات و ناپایداریهای یک پلاسمای گازی را عرضه می‌دارد.




لیزرهای گازی

عادیترین پمپاژ (تلمبه کردن) یک لیزر گازی ، یعنی وارونه کردن جمعیت حالاتی که منجر به تقویت نور میشود، استفاده از تخلیه گازی است.
دیگر کاربرد ها

شایان ذکر است که کاربردهای دیگری مانند چاقوی پلاسما ، تلویزیون پلاسما ، تفنگ الکترونی ، لامپ پلاسما و غیره نیز وجود دارد که در اینجا فقط کاربردهای پلاسما در حالت کلی بیان شده‌است.



منبع

www.hupaa.com

منابعی برای مطالعهٔ بیشتر

• S. Eliezer and Y. Eliezer - The fourth state of matter, An introduction to plasma science (Second Edition) - Institute of Physics Publishing Ltd. - ۲۰۰۱

موفق باشید .... برای مشاهده این لینک/عکس می بایست عضو شوید ! برای عضویت اینجا کلیک کنید

[™Ali]

نظریهٔ ریسمان شاخه‌ای از فیزیک نظری و بیشتر مربوط به حوزه فیزیک انرژی‌های بالاست .این نظریه در ابتدا برای توجیه کامل نیروی قوی به وجود آمد ولی پس از مدتی با گسترش کرومودینامیک کوانتومی کنار گذاشته شد و در حدود سالهای ۱۹۸۰ دو باره برای اتحاد نیروی گرانشی و برطرف کردن ناهنجاری‌های تئوری ابر گرانش وارد صحنه شد. بنا بر آن ماده در بنیادین‌ترین صورت خود نه ذره بلکه ریسمان مانند است. یعنی تمام ذرات بنیادین (مثل الکترون، پوزیترون و فوتون) اگر با بزرگنمایی خیلی خیلی زیاد نگریسته‌شوند ریسمان‌دیس هستند. ریسمان می‌تواند بسته (مثل حلقه) یا باز (مثل بند کفش) باشد.
همانطور که حالت‌های مختلف نوسانی در سیمهای سازهای زهی مثل گیتار صداها(نتها)ی گوناگونی ایجاد می‌کند، حالتهای مختلف نوسانی این ریسمانهای بنیادین نیز به صورت ذرات بنیادین گوناگون جلوه‌گر می‌شود.
خاصیت مهم ابرریسمان که فیزیکدانان را به سمت خود کشاند این بود که این نظریه به طرزی بسیار طبیعی گرانش (نسبیت عام) و مدل استاندارد (نظریهٔ میدان کوانتوم) که سه نیروی دیگر موجود در طبیعت (یعنی الکترومغناطیس، نیروی ضعیف و نیروی هسته‌ای قوی) را توصیف می‌کند به هم مرتبط می‌سازد.





فهرست مندرجات

• ۱ ابعاد بالاتر
• ۲ انواع نظریه ریسمان
  
  • ۲.۱ ریسمان بوزونی
  • ۲.۲ ابرریسمان
  • ۲.۳ د-وسته
• ۳ تاریخچه نظریه ریسمان
  
  • ۳.۱ نظریه-م (M-Theory)
• ۴ آیا حقیقتاً نظریهٔ ریسمان علمی‌است؟
• ۵ نظریه-م و مسایل فلسفی مربوط به آن و سرنوشت ناپیدایش
• 6 منبع

ابعاد بالاتر

به طور سنتی فضایی که ریسمان‌ها در آن می‌زیند بیست و شش بعدی است (البته همیشه اینطور نیست چنان که در زیر توضیح داده خواهد شد). عدد بیست و شش از روی ضوابط ریاضی و نظریهٔ گروهها (برای حفظ تقارن لورنس) به‌ دست می‌آید. این امر ممکن است در ابتدا کمی ثقیل و مشکل‌زا به نظر برسد چرا که به هرحال ما در اطراف خود چهار بعد (سه بعد مکانی و یک بعد زمانی) بیشتر احساس نمی‌کنیم پس این بعدهای اضافه کجایند؟ جوابی که معمولاً به این سوال داده می‌شود اینست که این بعدها برخلاف چهار بعد دیگر) کوچک و نیز فشرده (معادل انگلیسی compact) هستند. فشرده یعنی آنکه اگر در جهت آنها به اندازهٔ کافی پیش‌روی کنید به جای اول خود باز می‌گردید. کوچک بودن هم معنایش اینست که برای آنکه به جای نخست بازگردید باید مسافت خیلی کمی را طی کنید.
برای نمونه یک لولهٔ بینهایت دراز را در نظر بگیرید. سطح این لوله مسلما دوبعدی است. یعنی مورچه‌ای که روی سطح این لوله قرار دارد می‌تواند در دو راستای مستقل از هم حرکت کند. فرض کنید که سر مورچه در راستای طول لوله‌است. مورچه می‌تواند یا عقب-جلو برود یا چپ-و-راست. اما اگر به‌فرض این مورچه به اندازهٔ کافی (یعنی به اندازهٔ محیط لوله) در جهت چپ حرکت کند به جای اول خود باز می‌گردد اما قضیه در مورد عقب جلو رفتن صدق نمی‌کند. پس یکی از بعدهای این فضای دوبعدی (یعنی یکی از بعدهای سطح لوله) فشرده و یکی نافشرده است.
اینک فرض کنید که این مورچه روی یک توپ قرار دارد. باز هم می‌تواند در دو راستای مستقل از هم حرکت کند منتهی این‌بار در هر جهتی روی سطح کره مستقیم حرکت کند، پس از طی مسافتی (برابر با محیط دایرهٔ عظیمهٔ کره) به جای نخست بازمی‌گردد. پس این بار هر دو بعد این فضای دوبعدی (یعنی سطح توپ) فشرده است.
بازگردیم به فضای دوبعدی سطح لوله. این بار فرض کنید که محیط این لوله خیلی کم باشد یا مثلاً به جای لوله یک کابل برق داشته‌باشیم. برای مورچه (اگر به اندازهٔ کافی کوچک باشد)این کابل هنوز یک سطح دو بعدی است یعنی وقتی که روی سطح کابل قرار دارد می‌تواند در دو راستای مستقل از هم حرکت کند. اما برای ما انسان‌ها کابل برق یک شی یک بعدی محسوب می‌شود چون فقط درازای آن قابل درک است.
حالتی بسیار شبیه به این در مورد این بعدهای اضافه در نظریه ریسمان رخ می‌دهد. به این معنی که ما به خاطر اندازهٔ بزرگ خود از درک این ابعاد اضافی عاجز هستیم اما این ابعاد برای ‌بعضی از ذره‌ها با انرژی زیاد قابل دسترسی است.





انواع نظریه ریسمان

باید گفت که چندین نظریه ریسمان وجود دارد. تنها تعداد کمی از آنها می‌توانند نامزدی برای توصیف طبیعت باشند. برای مثال نظریهٔ ریسمانی که در طیف ذراتش (یعنی در حالت‌های مختلف نوسانی‌اش) ذره‌ای دارد که سریع‌تر از نور حرکت می‌کند نمی‌تواند مدل خوبی از طبیعت باشد. چون هیچ چیز نمی‌تواند سریع‌تر از سرعت نور حرکت کند. اما حتی نظریه‌های ریسمانی که مدل خوبی از طبیعت نیستند می‌توانند به فهم فیزیکدانان از این نظریه و نظریه‌هایی که می‌توانند به فهم طبیعت کمک کنند، مدد برسانند.
به طور کلی دو گونه نظریه‌ ریسمان وجود دارد:

1. ریسمان بوزونی
2. اَبَرریسمان

ریسمان بوزونی

نخستین نوع و ساده‌ترین نوع نظریه‌ٔ ریسمان است. به طور سنتی احتیاج به ۲۶ بعد برای همخوانی با ضوابط و پیش‌فرضهای فیزیکی (مانند تقارن لورنس) دارد. متاسفانه در طیف ذرات آن تاکیون (ذره‌ای که سریعتر از نور حرکت می‌کند) وجود دارد بنابراین نمی‌تواند مدلی از طبیعت باشد. همچنین از آمار بوز (در مقابل فِرْمی در مکانیک آماری) پیروی می‌کند بنابراین به طور طبیعی نمی‌تواند توصیف‌گر ذراتی مثل الکترون باشد.البته این نظریه در توصیف ذرات میدانی مانند گراویتون‌ها و فوتون‌ها موفق است.






ابرریسمان

با استفاده از فرض ابرتقارن (یعنی در مقابل هر ذره بوزی ذره‌ای فرمیی داریم) نوعی نظریه ‌است که قابلیت آن را دارد که توصیف‌گر طبیعت باشد. تعداد ابعاد مورد نیاز در ابرریسمان غالبا ده است. در حال حاضر پنج نظریهٔ ابرریسمان وجود دارند که می‌توانند توصیف‌گر طبیعت باشند. این پنج نظریه شامل نوع I، ‏ IIA ‏ IIB و دو نظریهٔ ابرریسمان دیگر که به هتروتیک معروف‌اند می‌شود.





د-وسته

مفهوم دیگری که وابستگی به ریسمان دارد د-وسته است. د-وسته‌ها اشیایی هستند که دو سر ریسمانهای باز روی آنها می‌لغزند. این اشیا می‌توانند صفر-بعدی تا تعداد ابعاد-فضایی(غیر زمانی)-بعدی باشند. به د-وستهٔ دو بعدی یعنی شکلی مثل یک صفحه‌کاغذ با ضخامت صفر «پوسته» یا د۲-وسته (تلفظ می‌شود دال-دووسته) می‌گویند. (نام د-وسته هم به قرینهٔ پوسته انتخاب شده‌است). د۱-وسته (خوانده می‌شود دال-یکوسته) خود به شکل ریسمان است. به همین منوال می‌توانیم د۰-وسته(دال-صفروسته) د۳-وسته(دال-سووسته) د۴-وسته و ... داشته‌باشیم. حرف «د» که در ابتدای این کلمه‌ها می‌آید حرف نخستین نام دریشله(ریاضیدان‌است) ‌است. بنابراین د-وستهٔ هرچند بعدی که داشته‌باشیم آن را به صورت «د تعداد ابعاد-وسته» می‌نویسیم.
در سال‌های اخیر د-وسته‌ها اهمینت فزاینده‌ای یافته‌اند و به خودی خود اهمیت دارند. یعنی اهمیت آنها دیگر فقط به خاطر این نیست که دو سر ریسمان‌ها روی آنها می‌لغزد. مثلاً با چیدن د-وسته‌ها در فضا و از این رو محدود کردن جاهایی که ریسمان می‌تواند آغاز یا انجام یابد می‌توان نظریه‌های پیمانه‌ای مختلف ایجاد کرد. همچنین می‌توان کنش توصیف‌کنندهٔ یک د-وسته را نوشت.





تاریخچه نظریه ریسمان

نظریه ریسما نخستین بار برای توضیح نیروی بین‌هسته‌ای قوی پیشنهاد شد. لیکن معلوم شد که مدل کرومودینامیک کوانتوم (QCD) که اینکن بخشی از مدل استاندارد در توضیح این پدیده بسیار موفق‌تر است. طبیعتاً نظریهٔ ریسمان به نفع کرومودینایک کوانتوم وانهاده شد.
بعدها نظریهٔ ریسمان به عنوان یک تئوری نامتناقض گرانش کوانتومی از نو توسط گرین و شوارتز مطرح شد. این‌بار اندازه و مقیاس ریسمان‌ها بسیار کوچکتر از آنِ ریسمان‌های توضیح‌دهندهٔ نیروی ضعیف در نظر گرفته شد. به این احیای مجدد نظریهٔ ریسمان اصطلاحاً انقلاب نخست ابرریسمان گفته می‌شود. پیشوند ابر در ابتدای کلمهٔ ریسمان به این دلیل آمده‌است که برای داشتن یک نظریهٔ ریسمان فاقد نتاقض و همچنین امکان داشتن ریسمان‌های فرمیونی (که در نهایت به توضیح خواص ذرات فرمیونی خواهد پرداخت)، نیاز به معرفی یک تقارن جدید موسوم به ابرتقارن در کنش ریسمان داریم. به این موضوع پیشتر اشارهٔ گذرایی شد. به هرحال چنان که پیشتر اشاره شد تنها پنج نظریهٔ ریسمان نامتناقض داریم. و این سؤال هم مطرح بود که کدام یک از این نظریه‌ها توصیف‌گر طبیعت‌اند.





نظریه-م (M-Theory)

در سال ا۱۹۹۵ ادوارد ویتن و دیگران ثابت کردند که پنج نظریهٔ ابرریسمان موجود بی‌ارتباط به هم نیستند و با نوعی روابط همزادی (duality) به هم مربوط می‌شوند. ایشان نشان دادند که این پنج نظریه درواقع پنج «نمود» (=جلوه) گوناگون از یک‌ نظریهٔ مادر و بزرگ‌تر هستند. یعنی این نظریهٔ مادر که آن را نظریه-م(تلفظ می‌شود نظریهٔ میم) نام نهادند در شرایط خاص به هر یک از این پنج نظریه تقلیل می‌یابد (بسته به شرایط به نظریه‌های مختلف). عموماً به این واقعه انقلاب دوم ابرریسمان.
فیزیکدانان هنوز شناخت کاملی از نظریه-م ندارند حتی بر سراینکه «م» در نام نظریه دقیقا مبین چیست اختلاف نظر وجود دارد. بعضی می‌گویند «م» به معنی مادر است. برخی می‌گویند «م» مخفف «ماتریس» است. برخی دیگر (البته به شوخی) می‌گویند «م» (M) از واژگون‌کردن حرف نخست نام ویتن (W) می‌آید.
هرچه‌ هست همکنون بسیاری از فیزیکدانان به دنبال کشف و درک نظریه-م هستند. احتمالاً یافتن نظریه-م از بزرگ‌ترین دستاوردهای بشر خواهد بود زیرا این نظریه قادر خواهد بود تمام دنیا را در بنیادین‌ترین حالت توصیف کند.
باید توجه داشت که نظریهٔ ریسمان (و به تبع آن نظریه-م)، نظریه‌‌ای فاقد پارامتر آزاد است. یعنی جایی برای تنظیم پارامترها به کمک آزمایش باقی نمی‌گذارد. به بیان روشن‌تر خواص تمام ذرات باید از روی معادلات ریاضی درآورده شود. بنابراین مثلاً این نظریه‌ باید بگوید چرا الکترون وجود دارد و چرا جرم آن فلان اندازه و چرا اسپین آن یک‌دوم و چرا بار الکتریکی آن بهمان مقدار است.






آیا حقیقتاً نظریهٔ ریسمان علمی‌است؟

بعضی از فیزیکدانان معتقدند که نظریهٔ ریسمان اصولا نظریه‌ای علمی نیست چرا که هیچ پیش‌بینی ابطال‌پذیری نمی‌کند و در بهترین شرایط تنها به توضیح واقعیات موجود می‌پردازد.







نظریه-م و مسایل فلسفی مربوط به آن و سرنوشت ناپیدایش

در اینجا طنز کوچکی مطرح می‌شود: ما انسان‌ها یا قابلیت آن را داریم که به کشف نظریه-م نایل شویم یا نه. یعنی نظریه-م اصولا یا قابل کشف/فهم هست یا نیست. در نهایت به نظر می‌آید که این نظریه-م است که در مورد قابل کشف/فهم بودن یا نبودن خود تصمیم گرفته است! چون بالاخره ما انسان‌ها محصول جهانی هستیم که بر اساس قوانین نظریه-م کار می‌کند.
به علاوه این سوال بنیادی‌تر هم مطرح است که آیا اصلاً نظریه-م وجود دارد؟ چرا طبیعت باید موجودی قانونمند و در درجهٔ بعد قابل فهم باشد. اینشتین معتقد بود که غیرقابل‌فهم‌ترین چیز در مورد طبیعت این‌است که طبیعت قابل فهم است. متاسفانه یا خوشبختانه از هیچ‌کجا آیه نیامده‌است که نظریه-م به عنوان نظریهٔ همه چیز یا نظریهٔ وحدت‌بخش وجود دارد تا حالا ما به دنبال آن باشیم. هرچند که به نظر می‌آید تمام فیزیکدانان ریسمان‌کار به طور ضمنی معتقد/ خستو/ اند که نظریه-م وجود دارد و همچنین قابل درک برای ما انسان‌ها است وگرنه بعید بود عمر خود صرف آن کنند. اما این فرض تماما برخاسته از خوشبینی مفرط است که خوشبختانه تاکنون خلاف آن ثابت نشده‌است.
همچنین این احتمال (هرچند بسیار اندک) وجود دارد که روزی ثابت شود نظریهٔ ریسمان اساسا نادرست است. اتفاقی شبیه این امر در مورد نظریهٔ متغیر پنهان چندین سال قبل رخ‌ داد. ریسمان‌کارها معتقدند که شانس از بیخ و بن نادرست بودن نظریهٔ ریسمان بسیار بسیار اندک و حتی نزدیک صفر است. چرا که تاکنون شواهد بسیار زیادی مبنی بر صحت آن یافت شده‌است. ممکن است آزمایش‌های آینده جهت تحقیقات را تغییر دهد ولی احتمال تکذیب این نظریه چنانکه که گفته شد تقریباً صفر است.





منبع

Polchinski, Joseph (1998). String Theory, Cambridge University Press

[™Ali]

قاعده پائولی و یا قاعده غیر امکان و یا اصل طرد پائولی (به انگلیسی: Pauli exclusion principle)نامیده شده به اسم کشف‌کننده‌اش، ولفگانگ پاولی، قاعده‌ای بسیار مهم و اساسی در مکانیک کوانتومی می‌باشد، که بر طبق آن دو و یا تعداد بیشتری فرمیون همسان (به عنوان مثال دو الکترون) در یک سیستم کوانتومی، نمی‌توانند همزمان در تمام اعداد کوانتومی مقدار یکسانی داشته باشند. به عبارتی، اشغال یک حالت کوانتومی توسط دو فرمیون همسان، در یک زمان غیر ممکن می‌باشد. از نتایج مهم این قاعده این است که برای فرمیون‌ها هیچ چگالشی وجود ندارد.

منابع:

• Shankar, R., Principles of Quantum Mechanics, ۲nd edition (Plenum, ۱۹۹۴)
• Sakurai, J. J. (۱۹۶۷). Advanced Quantum Mechanics. Addison Wesley. ISBN ۰-۲۰۱-۰۶۷۱۰-۲

[Agne]

red shift

برای مشاهده این لینک/عکس می بایست عضو شوید ! برای عضویت اینجا کلیک کنید

به نظر شما این ربطی به اثر دوپلر داره؟
آخه این رو تو نجوم با این اسم تلقی میکنن.

برای مشاهده این لینک/عکس می بایست عضو شوید ! برای عضویت اینجا کلیک کنید

[™Ali]

برای مشاهده این لینک/عکس می بایست عضو شوید ! برای عضویت اینجا کلیک کنید

به نظر شما این ربطی به اثر دوپلر داره؟
آخه این رو تو نجوم با این اسم تلقی میکنن.

برای مشاهده این لینک/عکس می بایست عضو شوید ! برای عضویت اینجا کلیک کنید

آخه کسی در اینجا اسمی از اثر دوپلر آورده ؟! برای مشاهده این لینک/عکس می بایست عضو شوید ! برای عضویت اینجا کلیک کنید

به تمایل یک رنگ برای میل سمت قرمز شدن رو Red Shift می گن !


ولی اثر دوپلر:

هرگاه شنونده‌ای به سمت یک منبع ساکن که از خود موج صوتی گسیل می‌کند حرکت کند، بسامد صوتی که دریافت می‌کند بیشتر از وقتی است که نسبت به منبع ساکن باشد (شنونده صدا را زیرتر می‌شنود). و اگر از منبع صوت دور شود، موجی را با بسامد کمتر دریافت می‌کند (شنونده صدا را بم‌تر می‌شنود). اگر منبع موج نیز از شنونده دور و یا به او نزدیک شود، بسامد صوتی که شنونده می‌شنود نیز به ترتیب کمتر و یا بیشتر می‌شود.

[Agne]

چرا زود جواب میدی آخه؟ برای مشاهده این لینک/عکس می بایست عضو شوید ! برای عضویت اینجا کلیک کنید برای مشاهده این لینک/عکس می بایست عضو شوید ! برای عضویت اینجا کلیک کنید
اپرای من هنگ کرد داشتم در پیرو حرفام چیزی میگفتم.

نه اتفاقا این دو تا کاملا به هم ربط دارن!
red shift و اثر دوپلر رو میگم.

این. قبل از پست خودت به حساب بیار:

بله.
اینجا مطالب جالبی نوشته.
انگار red shift چند نوع داره.

Relativistic Doppler
دوپلر نسبیتی

هندسه:
فضا زمان مسطح (مینکوسکی)

a four-dimensional manifold for representing a spacetime. Minkowski space is named after the German mathematician Hermann Minkowski.

برای نشان دادن فضا زمان 4 بعد را در نظر میگیرد، طول، عرض، ارتفاع و زمان. این ارائه متعلق به دانشمند آلمانی آقای
هرمان مینکوسکی است.

برای مشاهده این لینک/عکس می بایست عضو شوید ! برای عضویت اینجا کلیک کنید


اثر دوپلر:


برای مشاهده این لینک/عکس می بایست عضو شوید ! برای عضویت اینجا کلیک کنید

برای مشاهده ی این تغییر رنگ جسم یاد با سرعتی قریب بر 5200 کیلومتر بر ثانیه حرکت کنه، سرعتی 75 بار بیشتر از رکورد سریعترین کاوشگرهای فضایی ساخته ی دست بشر.

[Agne]

اینطور که بر میاد اثر دوپلر به نوعی زیر مجموعه ی red shift یه حساب میاد.

اگر به کتاب زمین شناسی پیش دانشگاهی دسترسی داری به صفحات اولش یه نگاهی بنداز!