گفتگو با #وریا_امیری فیزیکدان در مورد #استیون_هاوکینگ
#Stephen_William_Hawking
#فیزیک_اندیشه
🆔 @endishea

خدا و کیهان شناسی
مناظره #ویلیام_لین_کریگ و #شان_کارول
#Sean_Carroll
#William_Lane_Craig
قسمت ششم
قسمت قبل
قسمت بعد
#فیزیک_اندیشه
🆔@endishea

مستند #مریم_میرزاخانی

#فیزیک_اندیشه
🆔 @endishea

چرا به پژوهش های علمی نیازمندیم؟! #برایان_کاکس
#Brian_Edward_Cox
قسمت اول
#فیزیک_اندیشه
🆔@endishea

چرا به پژوهش های علمی نیازمندیم؟! #برایان_کاکس
#Brian_Edward_Cox
قسمت دوم
#فیزیک_اندیشه
🆔 @endishea

‍ #دنیای_نیوتن – #بخش_پنجم

برای نیوتن مشخص شده بود که عامل حرکت و شتاب یک جسم ساکن نیروست. بنابراین آن زمانی که سیب ساکن بر روی درخت در مقابل چشمان وی به سمت زمین سقوط کرد، وی برای حفظ قانون اول و دوم خود می بایست، نیرویی را برای این رخداد وارد نظریه خود می نمود: نیروی گرانش!

قانون گرانش:

بیایید با هم به صورت تئوری به گرانش بیندیشیم. منبع گرانش چیست؟ جرم. منطقا می بایست با افزایش جرم بر مقدار این نیرو اضافه شود. به عبارت ریاضی نیروی گرانش متناسب با جرم اجسام است. گردش ماه به دور زمین، این فرض را تقویت می کند(چگونه؟). از طرفی این نیرو منطقا با فاصله تغییر می کند. در واقع با افزایش فاصله کم می شود. چرا؟ چون اگر غیر از این بود، خود ما به جای چسبیدن به زمین می بایست جذب خورشید می شدیم که خیلی بزرگتر از زمین بوده و نیروی گرانش بزرگتری دارد! پس می توان حدس زد که گرانش متناسب با معکوس فاصله است. از طرفی انتظار می رود، چون نیروی گرانش در سطح دو بعدی منتشر می شود، با مربع فاصله یا مجذور آن نسبت معکوس داشته باشد. تمام این اندیشه ها به یک رابطه ریاضی ساده ختم میشود : نیروی گرانش میان دو جسم، متناسب با جرم آنها و عکس مجذور فاصله بین آنهاست. اکنون زمان به آزمایش گذاشتن این تئوری ساده است. اگر شما جای نیوتن بودید و اطلاعات نجومی آن زمان به ویژه قوانین کپلر را در اختیار داشتید، چگونه اندیشه خود را به بوته آزمایش می گذاشتید؟

اگر به قوانین نیوتن دقیق نگریسته باشید، متوجه دو نوع جرم در این روابط می شوید. در قانون دوم، جرم به مفهوم “ماند” یا ” اینرسی” یا مقاومت در مقابل شتاب و حرکت به کار رفته است. به عبارت دقیق تر جرم اینرسی متناسب با نیرویی است که برای به حرکت در آوردن یک جسم ساکن یا متوقف کردن یک جسم متحرک لازم است. اما در قانون گرانش صحبت از جرمی می شود که هم نیروی گرانش تولید می کند و هم تحت تاثیر گرانش اجسام دیگر واقع می شود. این نوع جرم متناسب با نیرویی است که میدان گرانش بر آن وارد می سازد. آیا واقعا این دو نوع جرم، یعنی جرم اینرسی و جرم گرانشی متفاوتند؟ ساده ترین آزمایش برای پاسخ به این پرسش چیست؟

نیوتن با استفاده از یک آونگ ساده نشان داد که این دو نوع جرم یکی هستند، او یک وزنه آونگی به شکل یک لایه کروی نازک ساخت و مواد مختلفی را با وزن یکسان درون این کره تو خالی قرار داد. به خاطر وزن یکسان نیروی گرانشی وارده به آونگ در یک زاویه معین برای تمام مواد یکسان بود. چون شکل خارجی وزنه همواره یک کره بود، در نتیجه مقاومت هوانیز در تمام حالات تاثیر یکسانی داشت. با توجه به نیروی گرانشی یکسان، اگر شتاب مواد مختلف متفاوت باشد، به معنای متفاوت بودن جرم اینرسی از نوع گرانشی است. چگونه می توان تفاوت در شتاب را نشان داد؟ از طریق دوره تناوب آونگ، نیوتن دریافت که دوره تناوب نوسانات آونگ در تمام حالات یکسان است و نتیجه اینکه : جرم اینرسی و جرم گرانشی معادل یکدیگرند!


در فیزیک نیوتنی (کلاسیک) هم ارزی جرم اینرسی و گرانشی تنها یک اتفاق جالب بود و مفهوم دیگری نداشت، اما این هم ارزی در واقع همچون کلیدی برای فهم عمیق تر گرانش بود. کلیدی که انیشتین به خوبی از آن برای پایه ریزی نسبیت عام استفاده نمود! قانون ریاضی گرانش نیوتن عبارت است از : F = G mm’/R2 که G ثابت تناسب و یک ثابت بنیادی است. حتما می دانید که یک ثابت تناسب، آن را به معادله تبدیل می کند و کارایی یک معادله از تناسب بیشتر است (چرا؟). برای بدست آوردن ثابت تناسب قوانین علمی نیاز به آزمایشهای دقیق می باشد. این لرد کاوندیش بود که با یک آزمایش دقیق و هوشمندانه مقدار G را برابر با ۶.۶۳ در ۱۰ به توان منفی ۱۱ بدست آورد! وی در این آزمایش با استفاده از گشتاور زاویه ای یک سیم کوراتزی آویزان که به به یک دمبل طویل بسته شده بود، توانست نیروی گرانش را بر روی زمین و میان اجسام کوچک چند کیلویی به نمایش در آورد!همین که G بدست آمد می توان با داشتن شعاع زمین و معادله M = gR2/G ، جرم این کره خاکی را نیز برابر با ۶.۶ در ۱۰ به توان ۲۴ کیلو گرم تعیین نمود.این معادله چگونه بدست می آید؟

چرا به G ثابت بنیادی می گویند؟ به ثابتهایی که در تمام جهان به صورت عام و یکسان عمل می کنند، ثابتهای بنیادی می گویند (در واقع این یک فرض قدرتمند علمی است!). مثلا با اینکه ما هیچگاه ثابت G را در کهکشان آندرومدا بدست نیاورده ایم، اما می دانیم که برای اجرام آسمانی آن کهکشان نیز صدق می کند. در واقع فرض علمی ما این است که ثابتهای بنیادی و جهانی ، مستقل از مکان و زمان است. دیگر ثابتها می توانند در مکانها و زمانهای مختلف تغییر کنند. مثلا ثابت شتاب جاذبه زمین یا g، مختص کره زمین است و برای سیارات دیگر کاربردی ندارد.

در ضمن اگر همانند اتفاقی که چند میلیارد سال پیش افتاد، یک سیاره با زمین تصادف کرده و جرم آن را تغییر دهد، این ثابت حتی برای زمین نیز تغییر خواهد کرد! ثابتهای بنیادی در علم از اهمیت بالایی برخوردارند و درواقع نشانگر ویژگی جهانی است که در آن زندگی می کنیم. سرعت نور در خلا، ثابت پلانگ، جرم الکترون و …از دیگر ثابتهای بنیادی هستند. خیلی راحت می توان نشان داد که تغییرات کوچک در برخی از این ثابتها می توانست جهان فعلی را دگرگون و حتی به مرز فروپاشی بکشاند! بنابراین وجود حیات در زمین و خود ما به این ثابتها گره خورده است!

قانون گرانش ، گردش اجرام آسمانی را حول مرکز جرمشان به خوبی توضیح می دهد. البته اگر یکی از اجرام خیلی سنگین تر از دیگری باشد، مرکز جرم بسیار نزدیک به جرم سنگین تر است و آنچه می بینیم، گردش جرم کوچکتر به دور آن یکی است. مانند گردش ماه و ماهواره ها به دور زمین و یا گردش سیارات به دور خورشید. اما چه ارتباطی میان سقوط سیب و این گردشها وجود دارد؟ فرض کنید جو زمین وجود نداشته باشد. اگر سنگی را از قله کوهی به صورت افقی پرتاب کنیم چه اتفاقی می افتد؟ سنگ تحت تاثیر گرانش از مسیر افقی منحرف شده و پس از طی یک مسیر قوسی بر روی زمین می افتد. اگر سنگ را با سرعت بیشتری پرتاب کنیم، مسافت قوسی بیشتری را می پیماید. به همین ترتیب سنگ می تواند ده یا صدها کیلومتر را طی کند، اما سرانجام با افزایش سرعت اتفاق دیگری می افتد: سنگ هیچگاه بر روی زمین نخواهد افتاد! در این حالت سنگ به دور زمین گشته و به همان قله کوه می رسد، اما چون سرعت آن برابر با سرعت لحظه پرتاب است (بدون وجود هوا) ، این گردش ادامه می یابد.

با یک محاسبه ساده می توان حداقل سرعتی را که باعث گردش دائمی سنگ می شود ، به دست آورد که برابر با ۸ کیلومتر در ثانیه است. با این سرعت سنگ مربوطه در مدت یک ساعت و ۲۴ دقیقه گردش دایراه ای کاملی به دور زمین خواهد داشت. اگر سرعت سنگ باز هم بیشتر شود چه اتفاقی می افتد؟ طبعا سنگ پرتاب شده به فاصله بیشتری از زمین دور شده و اکنون نه در یک محیط دایره ای، بلکه به صورت کشیده و بیضی وار به دور زمین می چرخد.اگر سرعت پرتاب سنگ باز هم افزایش یابد و به حدود ۱۱ کیلومتر در ثانیه ، یعنی سرعت فرار برسد، این سنگ برای همیشه سیاره زمین را ترک کرده و وارد فضای کیهانی می شود! آیا می توانید معادلاتی که به این اعداد منجر می شود را تعیین کنید؟ سرعت ماهواره ها را چگونه می توان بدست آورد؟

مولکولهای سبک موجود در بالای جو، قادرند با انرژی جنبشی حرارتی خود برای همیشه از زمین فرار کنند. برای همین گاز هیدروژن که در گذشته های دور در جو زمین بوده ، اکنون وجود ندارد.گاز هلیوم نیز از جو فرار می کند، با این حال این گاز هنوز در جو موجود است! (چرا؟) چرا هیدروژن که بخش بزرگی از ستاره ها و خورشید را تشکیل می دهد، از جو آن فرار نمی کند؟ چرا ماه جو ندارد؟ چقدر باید زمین را فشرده کنیم تا به یک سیاهچاله تبدیل شود؟ سیاهچاله به نوعی اجرام آسمانی گفته می شود که به خاطر چگالی و گرانش خیلی زیاد، حتی نور قادر به گریز از میدان گرانشی آنها نیست! به نظر می رسد که این اجرام پس از مرگ ستاره های بزرگ و فروپاشی گرانشی آنها تشکیل می شوند. البته هاوکینگ نشان داد که سیاهچاله ها نیز تبخیر شده و به مرور از جرمشان کاسته می شود و سرعت این تبخیر برای سیاهچاله های سبک تر بیشتر است!

نکته جالب اینکه هنوز مدرک تجربی برای این موضوع به دست نیامده است، با این حال دانشمندان شتابدهنده سرن با اطمینان از این موضوع، ترسی از ایجاد و حتی تولید سیاهچاله های زیر اتمی ندارند، چون طبق این تئوری چنین سیاهچاله های سبکی خیلی زودتر از اینکه ما و زمین را به کام خود بکشند، تبخیر و نابود می شوند. اما یک جرم چقدر باید فشرده شود تا به سیاهچاله بدل شود. هر چه بر جرم یک ستاره افزوده و یا از شعاع آن کاسته شود، فرار سخت تر شده و سرعت فرار بالاتر می رود. معادله سرعت فرار عبارت است از :

۲GM/R)1/2V =(که M و R جرم و شعاع زمین است. اگر به جای V که سرعت فرار است، سرعت نور را بگذاریم، آنگاه شعاع زمین حدود ۱ سانتی متر بدست می آید. یعنی اگر زمین به اندازه یک تیله فشرده شود، تبدیل به سیاهچاله خواهد شد!

پایان

نویسنده : احمد مصدر
قسمت قبل
منابع :
• فیزیک پایه ، دیوید هالیدی و رابرت رزنیک، ترجمه مهدی گلشنی و ناصر مقبلی، مرکز نشر دانشگاهی
• فیزیک برای سرگرمی ، پرلمان یاکوف ، ترجمه احسان قوام زاده
#نیوتون
#فیزیک_اندیشه
🆔https://t.me/endishea

خدا و کیهان شناسی
مناظره #ویلیام_لین_کریگ و #شان_کارول
#Sean_Carroll
#William_Lane_Craig
قسمت هفتم
قسمت قبل
قسمت بعد بزودی...
#فیزیک_اندیشه
🆔 @endishea

#میچیو_کاکو- مستند ماشین زمان
#Michio_Kaku

#فیزیک_اندیشه
🆔@endishea

نظر #برایان_کاکس در مورد حیات بیگانه
#Brian_Edward_Cox
#فیزیک_اندیشه
🆔@endishea

قبل از آغاز جهان چه خبر بود؟
#بخش_اول
✍اسماعیل جوکار
تاریخ:۱۳۹۲
مقاله‌ای از  #راجر_پنروز مبنی بر کشف آثار رویدادهای پیش ازبیگ بنگ و آغاز جهان، بحث داغی را در مورد منشا جهان به‌راه انداخت و انتشار ۳ مقاله چالش‌برانگیز در رد این ادعا، این بحث را داغ‌تر کرد.
تصور مااز نخستین روزهای عالم ممکن است سرشار از نقاط مبهم باشد، اما این بدان معنی نیست که ما به دنبال شواهدی از اتفاقات رخ داده پیش از بیگ بنگ نیستیم. چنانچه در یک مجموعه مقاله‌ی سه‌گانه، ادعا شد که حلقه‌های هم‌مرکز مربوط به دمای یکنواخت در تابش زمینه کیهانی (نخستین تشعشعی که پس از بیگ بنگ در جهان منتشر شد) ممکن است نشانه‌هایی از تصادم سیاه‌چاله‌ها در یک دوره کیهانی باشد که قبل از جهان فعلی ما وجود داشته است.

ایده اصلی متعلق به واهه گارزادیان از انستیتو فیزیک ایروان ارمنستان و راجر پنروز، فیزیک‌دان نظری مشهور دانشگاه آکسفورد انگلستان است. این دو در مقاله اخیر خود استدلال کرده‌اند که تصادم سیاه‌چاله‌های فوق سنگین پیش از بیگ بنگ ممکن است باعث ایجاد امواج گرانشی کروی پخش‌شونده‌ای شده باشد که اثر خود را به صورت حلقه‌های مشخص در تابش زمینه کیهانی بر جای گذاشته‌اند.
Sir Roger Penrose

مقاله بحث برانگیز پنروز و گارزادیان

راجر پنروز در این باره گفت: «ما در تابش زمینه کیهانی به پژواک‌هایی از رویدادهای قبل از انفجار بزرگ دست پیدا کردیم که مانند حلقه‌هایی به دور خوشه‌های کهکشانی ظاهر می‌شوند».

ایده‌های مطرح شده در این روش از نظریه‌ای نشات می‌گیرد که توسط پروفسور پنروز در سال ۱۹۹۴ / ۱۳۷۳ مطرح شده و در مواردی با نظریه تورمی تناقض دارد. نظریه تورمی ادعا می‌کند پس ازبیگ بنگ، جهان در دوره زمانی بسیار کوتاهی دچار انبساط بسیار وسیع و سریعی شده است.

بخش مهمی از تحقیقات فیزیک پرانرژی با هدف روشن کردن این موضوع انجام می‌شود که قوانین طبیعی در طول دوره زودگذر تشکیل اولین نمونه از جهان چگونه تکامل پیدا کرده‌اند.
چرخه کیهانی
اغلب کیهان‌شناسان اعتقاد دارند که جهان، حدود ۱۳.۸ میلیارد سال قبل و در اثر بیگ بنگ به وجود آمده است. یکی از اجزای حیاتی مدل استاندارد کیهانی (که برای توضیح یکنواختی جهان تا این حد لازم است)، این ایده است که در کسری از ثانیه پس از بیگ بنگ، جهان طی دوره‌ای بسیار کوتاه دستخوش انبساطی فوق‌العاده سریع شد که تحت عنوان تورم (Inflation) شناخته می‌شود.

اما پروفسور پنروز در این باره می‌گوید: «من هیچ‌گاه موافق نظریه تورمی نبودم. اما اگر شما تورم را قبول نداشته باشید، باید چیز دیگری داشته باشید که بتواند همان کار انبساط را انجام دهد. در طرحی که من پیشنهاد داده‌ام، شما یک انبساط در مقیاس نمایی دارید، اما آن در عصر ما نیست. من از این نظریه برای شرح دادن دوره‌ای از زمان انفجاز بزرگ تا آینده بسیار دور استفاده می‌کنم. من ادعا می‌کنم این دوره یکی از دنباله‌های چنین رویدادهایی است. به این ترتیب می‌توان گفت که آینده یکی از این اعصار گذشته تبدیل به انفجار بزرگی برای عصر ما شده است».
کیهان‌شناسی چرخه‌ای تطبیقی (Conformal cyclic cosmology) که پروفسور پنروز از آن دفاع می‌کند، مدعی است، قوانین طبیعت در طول زمان تکامل پیدا کرده‌اند، هم‌چنین این نظریه نیاز به یک تئوری برای توضیح شروع جهان را از میان برمی‌دارد. پنروز تصور می‌کند که یکنواختی عظیم جهان ما ریشه در قبل از بیگ بنگ دارد، دنباله‌ی دوره کیهانی دیگری که باعث شده جهان منبسط شود و به ابعاد نامحدود و بسیار هموار فعلی برسد. این دوره نیز به نوبه خود زاییده مهبانگ دیگری بوده که در آخر یک دوره کیهانی قبل‌تر ایجاد شده است. به این ترتیب، چرخه‌ای ازلی و ابدی ایجاد می‌شود که هیچ آغاز یا پایانی ندارد.

یافته‌ بی‌نهایت بزرگ

پنروز و گارزادیان برای تایید این ادعا، داده‌های هفت سال ماهواره WMAP  (Wilkinson Microwave Anistrapy Probe) ناسا را تحلیل و پراکندگی اختلاف دما را در حلقه‌های اطراف بیش از ۱۱ هزار نقطه در آسمان محاسبه کرده‌اند. آن‌ها تعدادی حلقه را کشف کرده که پراکندگی دمایی آنها به طرز محسوسی کمتر از آسمان اطراف آنها است و به‌نظر می‌رسد شواهدی قبل از انفجار بزرگ هستند که نظریه CCC را نیز تائید می‌کند.

در این مطالعات آن‌ها ۱۱ هزار مکان مختلف را بررسی کردند و به دنبال جهاتی در آسمان گشتند که زمانی بسیار دور، کهکشان‌های غول‌پیکری که به دور یکدیگر می‌چرخیدند، احتمالا در آن‌جا با هم برخورد کرده‌اند. ممکن است در آن زمان سیاه‌چاله‌های بسیار بزرگ در مرکزهای آن‌ها با یکدیگر ترکیب شده و به این ترتیب بخشی از جرم آن‌ها در انفجارهایی بسیار بزرگ به انرژی تبدیل شده باشد.

نظریه CCC این‌طور بیان می‌کند که این فرآیند ممکن است بیش از یک بار در تاریخ تکرار شده باشد و هر کدام از این رویدادها موجی ضربه‌ای از انرژی را در جهان منتشر کرده‌اند.
#فیزیک_اندیشه
🆔@endishea

#بخش_دوم
این جستجو آن‌ها را به ۱۲ نامزد رساند که دایره‌های ‌هم‌مرکز آن‌ها با این نظریه سازگار بودند. برخی از آن‌ها شامل ۵ حلقه بودند که نماینده ۵ رویداد از یک شیء در طول دوره تاریخ بودند. این رویدادها که نماینده نظمی غیرمنتظره در دنیای بزرگ سرشار از بی‌نظمی‌هاست، می‌تواند نشانگر رویدادهای قبل از انفجار بزرگ باشد.

به گفته پنروز، نظریه تورمی تمام این بی‌قانونی‌ها و بی‌نظمی‌ها را نادیده می‌گیرد؛ اگر ما بخواهیم به این نظریه تکیه کنیم، چه توضیحی برای این انفجارهای بزرگ درست قبل از پایان یافتن تورم وجود دارد.

استدلال‌های اشتباه گارزادیان-پنروز؟!

اما اکنون ایده گارزادیان و پنروز از سوی سه مطالعه مستقل به چالش کشیده شده است. مطالعاتی که حاصل کار ایگون وهوس و هانس اریکسن از دانشگاه اسلو؛ آدام موس، داگلاس اسکات و جیمز زیبین از دانشگاه بریتیش کلمبیای کانادا؛ و امیر حاجیان از انستیتو اخترفیزیک نظری کانادا است.

نتیجه کار هر سه گروه تایید می‌کنند که داده‌های ماهواره‌ی WMAP  دارای حلقه‌هایی با پراکندگی دمایی پایین است. اما تفاوت کار آنها با نتایج کار گارزادیان در اهمیتی است که آنها به این حلقه‌ها نسبت داده‌اند.

گارزادیان حلقه‌های مشاهده شده را با یک شبیه‌سازی از تابش زمینه کیهانی مقایسه کرد که در آن نوسانات دمایی بایستی کاملا یکسان باشد، به این معنا که فراوانی آنها مستقل از اندازه آنها است. با انجام این کار وی دریافت که هیچ الگویی نباید وجود داشته باشد، اما سه گروهی که نتایج کار او را نقد کرده‌اند می‌گویند که این طور نیست.

آنها به این نکته اشاره می‌کنند که داده‌های WMAP  به وضوح نشان می‌دهد که در مقیاس‌های زاویه‌ای کوچک‌تر، نقاط خیلی گرم و سرد وجود دارد. در نتیجه نمی‌توان فرض کرد که تابش زمینه کیهانی همسانگرد است. هر سه گروه در شبیه‌سازی‌های خود از تابش زمینه کیهانی که مشخصات اساسی جهان تورمی را در نظر می‌گیرد، به دنبال الگوهای پراکندگی دایروی بودند و هر سه نیز حلقه‌هایی را کشف کردند که بسیار شبیه حلقه‌های موجود در داده‌های WMAP  است.

اما گارزادیان با گفتن اینکه این تحلیل‌های انتقادی کاملا بدیهی است، آنها را رد می‌کند. وی استدلال می‌کند که اگرچه بین مدل استاندارد کیهانی و داده‌های WMAP ، “تا حد قابل قبولی” هم‌خوانی وجود دارد، اما در یک مدل دیگر مانند مدل پنروز ممکن است که این همخوانی «به مراتب بهتر» باشد. با این حال، وی نمی‌تواند با اطمینان بگوید که این حلقه‌ها مدرکی دال بر صحت مدل پنروز است. وی می‌گوید: «ما اثراتی را پیدا کرده‌ایم که ویژگی‌هایی پیش‌بینی شده مدل پنروز را در خود حمل می‌کند».

هم‌چنین شاون کول از گروه کیهان‌شناسی محاسباتی دانشگاه دورهام در دفاع از این تحقیقات تاثیرگذار گفت: «این یک نظریه‌ای انقلابی است و ما اطلاعاتی در دست داریم که می‌تواند صحت آن را تائید کند. بی‌نظمی‌های آماری در اطلاعات تابش زمینه کیهانی یکی از واضح‌ترین نشانه‌ها برای اثبات این نظریه انقلابی است. در مدل استاندارد انفجار بزرگ ما هیچ چیز به شکل چرخه‌ای نداریم. این نظریه یک شروع دارد و هیچ‌گاه به پایان نمی‌رسد. اما سوالی فلسفی در این جا مطرح می‌شود، این‌که قبل از انفجار بزرگ چه چیزی بود. آن‌چه به دنبال آن هستیم، این است که “قبل از انفجار بزرگ چیزی نبوده است” را با استفاده از نظریه چرخه‌ای رد کنیم».

جهت مطالعه بیشتر:

http://www.fromquarkstoquasars.com/sir-roger-penrose-alternate-theory-of-the-big-bang/

#فیزیک_اندیشه
#Sir_Roger_Penrose
🆔https://t.me/endishea

موسیقی حلال مشکلات اینشتین

ممکن است این دو موضوع بیش از آنچه به نظر می رسد به هم مرتبط باشند. اینشتین در یکی از سخنرانی های خود اظهار داشته بود : "درحالیکه خلاقیت بتهوون در موسیقی بر کسی پوشیده نیست، اصالت موسیقی موتزارت او را در جهان جاودان و در انتظار کشف، باقی نگه داشته است."

اینشتین معتقد بود در ماورای مشاهدات و تئوری های فیزیک، موسیقی نهفته شده است و یک هارمونی از پیش ساخته شده بین این دو، تقارن و هماهنگی می آفریند. قوانین موجود در طبیعت، از جمله قانون نسبیت نیز مانند توانایی های موسیقی موتزارت، در انتظار کشف شدن توسط افرادی با قوه شنوایی بخصوص بوده اند.

بنابراین ارائه تئوری های گوناگون تجلی یافته از "تفکر ناب" فردی همچون اینشتین، چندان دشوار و دور از ذهن نخواهد بود. گفته های وی حاکی از این نکته است که او مجذوب موتزارت بود و ارتباط عمیقی بین خلاقیت های ذهنی اش با این آهنگساز بزرگ احساس می نمود.

اما همانگونه که می دانیم اینشتین در زمان تحصیل شاگرد خوبی نبود ولی به موسیقی به عنوان روزنه ای برای بیان هیجانات و احساسات درونی علاقه داشت. زمانی که پنج سال بیشتر نداشت، به فراگیری ویولن پرداخت اما متاسفانه پس از گذشت زمانی اندک تمرینهای خشک و بیش از اندازه به نظرش سخت آمد و با پرتاب صندلی به طرف استادش او را از خانه بیرون راند.

او در سن سیزده سالگی برای اولین بار سونات های موتزارت را کشف کرد. پس از آن ارتباط شگفت انگیز اینشتین با آثار موتزارت آغاز شد، هنس بیلند (Hans Byland) از دوستان دبیرستان اینشتین، در ارتباط با تاثیر موتزارت بر موسیقی او اظهار داشته:

"زمانی که اینشتین در مقابل من ویولنش را به دست گرفت و شروع به نواختن نمود، برای اولین بار اصالت موسیقی موتزارت با خلوص کامل در مقابلم پدیدار گشت."
 
از سال 1902 تا 1909، زمانی که اینشتین 6 روز در هفته مشغول مطالعات و تحقیقات فیزیکی بود، موسیقی موتزارت به عنوان منبع تغذیه روح او به شمار می رفت و اساس تفکر خلاقه اش را تشکیل می داد.

موتزارت در نوجوانی با آثارش حیرت همگان را بر می انگیخت و در مقابل اینشتین جوان زندگی کولی واری را برای خود برگزیده بود، ظاهر نامتعارف او با موهای بلند و عشق و علاقه اش به موسیقی و فلسفه، بیشتر او را شبیه به شعرا می کرد تا دانشمندان! اشتیاق او به ویولن و نوازندگی به اندازه ای بود که همواره حضار را مفتون خود می نمود.

اینشتین بارها و بارها از توانایی موتزارت در ساخت قطعاتی متمایز و برجسته تحت شرایط بسیار دشوار سخن رانده است. خود او نیز در سال 1905، زمانی که فرضیه نسبیت را مطرح کرد، درآپارتمانی کوچک با مشکلات مالی و خانوادگی بسیاری دست به گریبان بود.

در بهار همان سال او چهار مقاله ارائه داد که به منزله تحولی در دنیای علم تلقی شد، نظریات او در مورد فضا و زمان که از دید فیزیکی نامتناسب به نظر می رسید، زیبایی و ظرافت طبیعت را در خود نهفته داشت. تئوری هایی که در آنها ساختار و وحدت باطنی که او در آثار باخ و موتزارت کشف نموده بود، به وضوح به چشم می خورد.

اینشتین در کشمکش های خود با مفاهیم بسیار پیچیده ریاضی که به نظریه عمومی نسبیت در سال 1915 ختم شد، از زیبایی و اصالت موسیقی موتزارت بسیار الهام گرفته است.

پسر بزرگ او در این باره می گوید : "هر زمان که پدرم احساس می کرد در کار خود در موقعیت های دشوار قرار گرفته و به ته خط رسیده، به موسیقی پناه می برد که معمولا حلال کلیه مشکلات او بود."

در نهایت، اینشتین احساس نمود که در رشته خود مانند آنچه موتزارت در عرصه موسیقی انجام داده موفق به پرده برداری از پیچیدگی های جهان هستی شده است.

دانشمندان نظریه نسبیت او را زیباترین تئوری فرموله شده تا به امروز بر می شمرند، اینشتین نیز خود تاکید بسیاری بر زیبایی این تئوری داشت، در اظهارات او آمده است: "نادیده گرفتن زیبایی و افسون موجود در این تئوری برای افرادی که موفق به درک کامل آن شده اند، کار بس دشواری است."

در حقیقت این تئوری نگرش یک فرد در مورد ماهیت جهان است و در کمال ناباوری اینشتین با به کار گیری مفاهیم و فرمولهای پیچیده ریاضیات پدیده هایی چون سیاه چاله ها را آشکارا توجیه و تعریف کرده است.

همان تحولی را که موتزارت در موسیقی ایجاد نمود، تئوری نسبیت اینشتین در فیزیک کلاسیک بوجود آورد و مقدمات ورود به عرصه فیزیک اتمی را فراهم نمود. همانگونه که آثار موتزارت نقطه عطفی در دنیای موسیقی است، فعالیت های اینشتین نیز نقشی مشابه را در حیطه علم و دانش ایفا نموده است.

 

در سال 1979 کنسرتی به مناسبت صدمین سالگرد تولد اینشتین برگزار شد و کوارتت زهی جولیارد (Juilliard Quartet) در منزل اینشتین در پرینستون (Princeton) ایالات متحده به اجرای کنسرت پرداخت، قطعاتی از بتهوون، بارتوک و موتزارت نواخته شد. روبرت من (Robert Mann) نوازنده ویولن پس از اجرای قطعاتی از بارتوک در مورد اینشتین چنین گفت:

"هر چند دکتر اینشتین تمرین چندانی نداشت و اغلب به نت های نوشته شده مراجعه نمی کرد، اما ظرافت انگشتان، هماهنگی و تمرکز او در نواختن بی نظیر بود."
منبع:مجله ایلیاد
#آلبرت_انیشتین
#فیزیک_اندیشه
🆔https://t.me/endishea

گفتگوی نازنین انصاری با دکتر #فیروز_نادری امروز و آینده ایران
#Firouz_Michael_Naderi
۱۳۹۷
#فیزیک_اندیشه
🆔 @endishea

خدا و کیهان شناسی
مناظره #ویلیام_لین_کریگ و #شان_کارول
#Sean_Carroll
#William_Lane_Craig
#فیزیک_اندیشه
🆔@endishea

دنیای اینشتین – #بخش_اول

✍احمد مصدر


بیگ بنگ #آلبرت_اینشتینAlbert _ #Einstein ) متولد ۱۴مارس ۱۸۷۹ که همراه با آخرین یاداشت های علمی اش در ۱۸آوریل ۱۹۵۵بر روی تخت بیمارستان از دنیا رفت. او بیشتر بخاطر نظریه نسبیت و به ویژه برای هم‌ ارزی جرم و انرژی شهرت دارد.

البته به نظرم نظریه نسبیت عام او و تلاشهایی که برای آزمون آن در کسوف انجام گرفت، وی را بسیار خبر ساز نمود. علاوه بر این، او در بسط تئوری کوانتوم و مکانیک آماری سهم قابل توجهی داشت. اینشتین جایزه نوبل فیزیک را در سال ۱۹۲۱ برای خدماتش به فیزیک نظری و به خصوص به خاطر تفسیر پدیده فتوالکتریک دریافت کرد. او به دلیل تأثیرات چشمگیرش، به عنوان یکی از بزرگ‌ترین فیزیکدانانی شناخته می‌شود که به این جهان پا گذاشته‌اند. اینشتین نه در دوران دانش آموزی و نه در زمان دانشجویی خود در دانشگاه پلی تکنیک سوئیس، مورد توجه هیچ معلم و استادی قرار نگرفت. وی پس از فارغ التحصیل شدن، هیچ شغلی متناسب با تحصیلاتش پیدا نکرد و حتی نامه نگاریهای پدرش به اساتید به منظور یافتن شغلی برای پسرش در دانشگاه افاقه نکرد. او دورانی را در افسردگی به سر برد تا سرانجام به عنوان یک کارمند ساده در اداره ثبت اختراعات سوئیس مشغول کار شد. در این زمان بود که او دوباره متمرکز یکی از رویاهای دوران نوجوانی خویش افتاد : سفر با سرعت نور!

نظریه نسبیت اینشتین برای اولین بار پس از دو قرن به صورت جهشی و اساسی بدیهیات و در واقع عادات ذهنی درگیر با فیزیک نیوتنی را به چالش می کشید. هنگامیکه اینشتین گمنام در اوج هیجانات خود مقاله نسبیت را برای ژورنالهای مختلف فرستاد، هیچ جوابی دریافت نکرد.در طول این چند ماه او دوباره افسرده شد! به جرات می گویم که اگر دنیا شبیه فضای علمی و فرهنگی کنونی جامعه ما بود، اینشتین و صدها نفر شبیه او که دور از فضای آکادمیک به مفاهیم عمیقی می رسیدند، در اوج افسردگی از دنیا می رفتند و هیچگاه چیزی از خود باقی نمی گذاشتند. اما در اروپا یک فیزیکدان مشهور پیدا شد که به جای توجه به اسم و رسم و ظاهر و …، به کیفیت و عمق مقاله توجه نمود : ماکس پلانک، این فیزیکدان بزرگ در آن زمان ویراستار یکی از ژورنال های مهم در برلین به نام”سالنامه فیزیک” بود. وی مقاله اینشتین را دید و چون سواد و تخصص کافی داشت، آن را فهمید و چون انسان فهمیده و با اعتماد به نفسی بود، به جای کلمه “رقیب” به یک ” همکار” فکر کرد. به جای موقعیت خود به آینده فیزیک و علم فکر کرد! بنابراین وی مقاله اینشتین را در سال ۱۹۰۵ چاپ کرد و راه را برای توجه بقیه و شهرت انیشتین باز نمود. مقاله ای که تاریخ ساز شد!

درک نسبیت به هوش خیلی بالا نیاز ندارد. سختی فهم آن به خاطر عادت به اصول فیزیک کلاسیک است. حتی ریاضی نسبیت خاص برخلاف مدل عام آن نسبتا ساده است.مفاهیم فیزیک نیوتنی با مشاهدات روزمره ما تطابق دارد و اصول آن تطابق خوبی با احساسات ما دارد. به همین خاطر جهش به نتایج نسبیت، ذهن ما را به چالش می کشد. کسانی که به هر دلیلی انعطاف ذهنی کافی ندارند، حتی اگر هوش مناسبی داشته باشند، برای پذیرش نظرات جدید مانند نسبیت با دردسر روبرو می شوند! بیایید همچون اینشتین شده و گام به گام به سوی نسبیت پیش برویم : حتما می دانید که حرکت، نسبی است و صحبت از سرعت اجسام بدون در نظر گرفتن یک مرجع یا دستگاه مختصات بی معناست. اگر شما درون یک فضای خالی باشید، از کجا متوجه خواهید شد که ساکن هستید یا متحرک؟ مرجعی برای مقایسه وجود ندارد. در فیزیک نیوتنی همیشه یک مرجع برای سنجش سرعت در نظر گرفته می شود.

مثلا سرعت سنج خودرو، سرعت آن را نسبت به جاده ساکن نشان می دهد، در حالیکه سرعت همین خودرو نسبت به راننده آن صفر است. حتی حواس ما به طور ناخود آگاه با انتخاب مرجع، حرکت را حس می کند.هنگامی که دوستتان را ملاقات می کنید، بلافاصله با مقایسه مکان او نسبت به یک مرجع نزدیک مانند درخت، ساختمان، تیر چراغ و یا خودتان متوجه می شوید که وی به سمت شما در حال حرکت است. حتی زاویه دید یا نوک بینی و … نیز می تواند نقش یک مرجع را بازی کند. بنابراین شکی نیست که حرکت و سرعت نسبی است. حرکت نسبی حتی بدین مفهوم است که زمان حرکت با یک خودرو، تفاوتی بین اینکه من به سمت جلو می روم یا کل اشیاء پیرامون به سمت عقب می روند، وجود ندارد. البته تجربیات روزمره ما چنین تفاوتی را برای ما مهم و قابل درک می نماید. بنابراین لازم است بدانیم که ما و خودرو در حال حرکتیم و اشیاء دور و بر شامل درختان، ساختمانها و … ساکن هستند. اگر شخصی از ابتدای تولدش در یک خودروی در حال حرکت زندگی کرده باشد، چنین تفاوتی را درک نمی کند! ما نیز اگر در یک فضای خالی با یک سیارک روبرو شویم که در حال نزدیک شدن به ماست، نمی توانیم تشخیص دهیم که کدامیک در حال حرکتیم!

چندین سال قبل بر روی صندلی یک اتوبوس در حالتی بین خواب و بیداری لمیده بودم. راننده و بقیه سرنشینها پیاده شده بودند. اتوبوس در امام زاده هاشم لابلای اتوبوس های دیگر پارک کرده بود. همانطور که به خودروی بغلی نگاه می کردم، ناگهان حس کردم، همراه با اتوبوس به سمت عقب در حال حرکتیم! میدانستم که چند متر عقب تر یک دره عمیق انتظار ما را می کشد؛ با وحشت از جایم بلند شدم اما به سرعت متوجه شدم که در واقع اتوبوس کناری به سمت جلو حرکت می کند! زمین مرجع مطمئن تری بود. با توجه به نسبی بودن سرعت، نتیجه این است که سرعت اجسام برای ناظرین مختلف می تواند مقادیر متفاوتی داشته باشد. این موضوع در معادلات حرکت نیوتنی کاملا صادق است. مثلا اگر شما با سرعت ۸۰ کیلومتر درساعت در حال رانندگی به سمت خودرویی با سرعت ۱۰۰ باشید، سرعت خودروی مقابل برای شما ۱۸۰ خواهد بود. این سرعت را می توان مثلا با رادار به دست آورد و حتی قابل حس است. این سرعت نسبی برای امواج نیز صادق است. اگر شما درانتهای اتوبوس متحرکی بشکن بزنید، صدای آن با سرعت ۳۳۰ متر در ثانیه به سمت راننده حرکت می کند. برای شخص ساکن در زمین سرعت این موج صوتی با سرعت اتوبوس جمع بسته می شود.

اکنون به اصل مطلب می رسیم. فرض کنید فوتون های نور همانند یک خودرو حرکت می کنند. برای یک ناظر ساکن، سرعت این فوتونها حدود ۳۰۰ هزار کیلومتر در ثانیه است. طبق فیزیک نیوتنی اگر بر فرض شما با سفینه ای به سرعت ۱۰ کیلومتر در ثانیه به سمت نور پرواز کنید، سرعت نور برای شما ۳۰۰ هزار و ۱۰ کیلومتر در ثانیه خواهد بود. ظاهرا این موضوع بدیهی است؛ اما آزمایش چه می گوید؟

سرعت نور برای شما همان ۳۰۰ هزار است. کلی تر بگوییم : سرعت نور (در خلاء) برای تمام ناظرها و در هر شرایطی مقدار ثابت و یکسانی دارد. یعنی شما در هر وضعیت و حالتی، با اندازه گیری سرعت نور به مقدار ثابت C دست خواهید یافت. همین موضوع ، ذهن انیشتین را متمرکز اصول نظریه نسبیت خاص نمود. در آن دوران کمتر کسی به موجی بودن نور شک داشت. معادلات قدرتمند ماکسول، نور را یک موج الکترومغناطیس معرفی می کرد و حتی سرعت آن را پیش بینی می کرد. تایید تجربی این معادلات و کشف امواج الکترومغناطیس، توسط هاینریش هرتز در آزمایشگاهی صورت گرفت که طول کوچک آن مدتها باعث اختلال در آزمایش و سر درگمی هرتز شده بود! بحث اصلی در مورد حامل این امواج با نام پذیرفته شده ” اتر” بود. آب دریا حامل امواجی است که ما در ساحل می بینیم. هوا حامل امواج صداست که با سرعت ۳۳۰ کیلومتر در ساعت منتقل می شود . در واقع موج همچون اغتشاشی است که در حامل خود منتشر می شود. ظاهرا حامل امواج نور نیز اتر می باشد. چه راهی برای اثبات آن وجود دارد؟

در سال ۱۸۸۷ بود که مایکلسون و مورلی برای کشف حامل امواج نور، دست به یک آزمایش خلاقانه زدند. یک فرض بر این بود که اتر در فضا ساکن است و کره زمین نسبت به آن متحرک می باشد. فرض دیگر حرکت اتر با کره زمین بود. این دو دانشمند تجربی، سرعت نور را بر روی زمین متحرک در فضا و در جهت های مختلف و عمود بر یکدیگر اندازه گرفتند. به نظر شما چه نتایجی می بایست به دست می آمد؟ طبق فیزیک کلاسیک، به خاطر حرکت زمین می بایست سرعت های مختلفی برای نور در جهات گوناگون به دست می آمد اما نتیجه عجیبی حاصل شد. سرعت نور در تمام حالتها یکسان و ثابت بود. از این لحظه بود که تعدادی از فیزیکدانان به جای توجه به پتانسیل انقلابی این آزمایش سعی در توجیه این انحراف نمودند. یکی از بهترین آنها به انقباض طول لورنتز – جرالد معروف است. نکته جالب اینکه معادلات این انقباض توسط اینشتین استفاده شد، اما در یک مفهوم انقلابی و نه برای توجیه!

ادامه دارد »»»

نویسنده : احمد مصدر
منابع :
• نظریه نسبیت اینشتین، ماکس بورن – ترجمه هوشنگ گرمان
• نسبیت و مفهوم نسبیت، آلبرت اینشتین – ترجمه محمد رضا خواجه پور
• آشنایی با نسبیت خاص، رابرت رزنیک، ترجمه جعفر گودرزی
• نسبیت برای همگان ، مارتین گاردنر، ترجمه محمود مصاحب
#فیزیک_اندیشه
🆔https://t.me/endishea

فرق نمیکند در کجای تاریخ باشیم
دل به دریا زدن فقط یک مثل نیست بلکه واقعیت هست
همان طور که زمانی دل به اقیانوس ها زدیم
باید به اقیانوس بیکران کیهان نیز سفر کنیم
با قسمت سوم این مستند همراه باشید
#نیل_دگراس_تایسون
#Neil_deGrasse_Tyson
#فیزیک_اندیشه
🆔 @endishea

‍ دنیای #انیشتین
#بخش_دوم #آلبرت_انیشتین
اگر به موضوع ثابت بودن سرعت نور خوب دقت کرده باشید، حتما با یک پرسش آزار دهنده مواجه می شوید. اگر برای من متحرک و شخص ساکن، سرعت نور یکی است، پس تکلیف قانون بقای انرژی چه می شود؟ نکته جالب اینکه خدشه ای به این قانون وارد نمی شود. چرا؟

چون اگر شما به سمت نور در حرکت باشید، با اینکه فوتونها با سرعت یکسانی به شما بر خورد می کنند، اما این فوتونها انرژی بیشتری دارند. پدیده دوپلر در اینجا نیز صادق است. اگر شما به سمت نور درحرکت باشید، طول موج نور کاهش و برعکس آن افزایش پیدا می کند. حتما می دانید که طول موج کوتاهتر نور به معنای انرژی بیشتر است. برای نور مرئی هرچه سریعتر به سمت آن بروید، نور مشاهده شده به سمت آبی تمایل پیدا می کند و اگر در حال دور شدن از منبع آن باشید به سمت قرمز. این موضوع در مورد حرکت منبع نور نیز صادق است. اینشتین به جای وصله پینه کردن فیزیک نیوتنی، آن را یک جا کنار گذاشت. البته نظریه نسبیت خدشه ای به تئوری ماکسول وارد نساخت. اینشتین فرض وجود اتر را به کلی کنار گذاشت و با دو اصل مهم بنای نسبیت خاص را پایه ریزی نمود :

۱- سرعت نور در فضای خلا، مستقل از حرکت فرستنده یا گیرنده آن ، همواره ثابت است.
۲- در دو دستگاه مختصات که نسبت به یکدیگر حرکت یکنواخت دارند، تمام قوانین جهان به صورت یکسان عمل می کنند.

اگر اصل ثابت بودن نور را که تجربه آن را تایید می کند، بپذیرید، آنگاه به ناچار باید اصول بدیهی و به ظاهر قدرتمند فیزیک نیوتنی را کنار بگذارید. مانند زمان مطلق! زمانی که در فیزیک کلاسیک در تمام نقاط کیهان به صورت یکنواخت در حال گذر است. ظاهرا حیف شد که این فرض خوشایند از بین رفت، در عوض جایش را یک سرعت مطلق گرفت. در فیزیک نیوتنی سرعت مرجعی وجود ندارد. سرعت هر جسمی در کیهان به ناظر آن بستگی دارد. در نسبیت خاص سرعت نور ثابت و مستقل از ناظر خود می باشد.

ظاهرا رویای سفر با سرعت نور اینشتین را به سمت بازی با زمان نیوتنی هل داد. وی یک بار سوار بر اتوبوسی به عقب باز گشته و به برج ساعت معروف برن می نگرد و … یک جرقه در مغز که ویژه افراد کنجکاو و پرسشگر است : اگر این اتوبوس با سرعت نور از این برج دور شود … بله! ساعت بالای برج متوقف می شود. اینشتین می گوید در این لحظه یک توفان ذهنی در مغز او به پا شد: نسبیت خاص! برای ما نیز تصور اینکه ساعت از حرکت می ایستد، راحت است. نوری که از عقربه های متحرک ساعت حرکت می کند، دیگر به ما نمی رسد. یعنی عقربه ها تکان نمی خورند. حتی اگر با سرعت بیشتر از نور بروید، از فوتون های زمان گذشته ساعت سبقت گرفته و در کمال تعجب مشاهده می کنید که ساعت و زمان به سمت عقب در حرکت است. تا اینجا یک رویا پردازی جالب بود، اما ذهن ما خیالمان را راحت می کند : این تنها یک تصویر متوقف شده از ساعت است. نگران نباش! عقربه های ساعت در حال حرکت یکنواخت خود است (تصور ذهنی راحت)

اینشتین به همین راحتی فکر نکرد. در واقع راهی برای اثبات آن تصور ذهنی راحت وجود ندارد (چرا؟). بنابراین او ثابت کرد که در سرعتهای نزدیک به نور ، زمان واقعا کند می شود! هر چه در فضا تندتر حرکت کنید، زمان کندتر می شود. زمان و فضا یکی هستند! بدین ترتیب زمان، نسبی شده و فضا – زمان مطلق می شود. در ادامه خواهیم دید که جرم نیز نسبی می شود. اگر در فیزیک نیوتنی مثلا جرم یک گلوله در تمام حالات ثابت است. در نسبیت خاص با افزایش سرعت بر جرم افزوده می شود. اگر در حد یک دانش آموز با ریاضی آشنا هستید و کمی صبر و حوصله برای فهم ریاضی نسبیت دارید، به ادامه مطلب توجه کنید :

فرض کنید شخصی درون یک واگن شیشه ای با سرعت v نسبت به شما در حرکت است. شما بر روی یک پل ساکن، این واگن را از بالا مشاهده می کنید. شخص درون واگن یک توپ تنیس را با سرعت v’به سوی پنجره مقابل خود (یعنی مسیر عرضی قطار) پرتاب می کند و فرضا توپ پس از برخورد به پنجره با همان سرعت و در همان امتداد مستقیم به نزد شخص درون قطار باز می گردد. مسیر توپ برای شخص درون واگن یک خط مستقیم رفت و برگشتی است، اما از دید شما ساقهای یک مثلث متساوی الساقین را طی می کند(چرا؟). اگر عرض واگن را D در نظر بگیریم، مسیر رفت و برگشت توپ برای شخص درون قطار برابر با ۲D است. این مسیر از دید شما طولانی تر و مثلا برابر با ۲L است. L یکی از ساق های آن مثلث است. گفتیم سرعت توپ برای شخص داخل قطار v’ است. سرعت توپ از دید شما چقدر است؟ برای شما توپ در دو جهت سرعت دارد. یکی v در جهت حرکت قطار و دیگری v’ در جهت عمود بر آن و به سمت پنجره واگن.



#فیزیک_اندیشه