فیزیک نوین و نسبیت اینشتین به زبان ساده       ادامه مطالب و عکسهای وبلاگ را در ارشیو یا نوشته های پیشین ببینید....سال۷۰۳۲میترایی و ۳۷۴۸ زرتشتی مبارک باد

یک علامت یا پالس نوری از کره ماه 5/1 ثانیه، از خورشید 5/8 دقیقه، از نزدیکترین ستاره به زمین 3/4 سال نوری و از نزدیکترین کهکشان به ما 2 میلیون سال در راه خواهد بود تا به زمین برسد. نور بدون توجه به اینکه ما نسبت به منبع نور مانند چراغ ثابت باشیم، به سمت آن حرکت کنیم یا در خلاف جهت از آن دور شویم همیشه با سرعت  ثابت km/s300000=C به ما می­رسد. این مهمترین کشف نسبیت عام انیشتین بود که نظریه نیوتن را در این مورد باطل کرد. اینشتین نتیجه گیری کرد که سرعت نور، حداکثر سرعت مطلق برای انتشار تمامی امواج می­باشد و هیچ چیزی نمی­تواند سریع تر از نور حرکت کند. در واقع با افزایش سرعت یا شتاب جسم، جرم آن جسم افزایش می­یابد. بنابراین در سرعت نور جرم جسم بی نهایت می­شود و رسیدن به سرعت نور غیرممکن می­باشد. در واقع رسیدن به سرعت بالاتر از نور مثل این است که بخواهیم یک لامپ را قبل از اینکه کلید چراغ را بزنیم، روشن شود. اگر ما به سمت یک ستاره حرکت کنیم یا ان ستاره به مانزدیک شود طول موجهای آن ستاره به رنگ آبی در طیف نما و اگر ستاره­ای از مادور شود در طیف نما طول موج انتهایی آن ستاره به طرف قرمز می­گراید که به آن قرمز گرایی طیف ستاره گویند. در واقع با کشف همین پدیده بود (شبیه اثر دوپلر) که ادوین هابل نشان داد با توجه به اینکه طیف نور کهکشان­ها به سمت قرمز انتقال می­یابد بنابراین کهکشانها از یکدیگر دور می­شوند و کیهان در حال انبساط است و با یک تکنیگی انفجار بزرگ آغاز شده است.

تئوری نسبیت:

تئوری نسبیت خاص اینشتین در قلمرو سرعتهای بسیار زیاد به بحث می­پردازد و نشان می­دهد که مکان، زمان و جرم شیء نسبی است و به ناظر بستگی دارد. نسبیت عام تأثیر اجرام بزرگ را بر مکان و زمان بخصوص سیر حوادث در میدان­های گرانشی بزرگ را بیان می­کند. برای قلمرو کوچکترین ذرات در کنار تئوری نسبیت از تئوری کوانتوم کمک گرفته می شود. اینشتین ثابت کرد در سرعتهای بسیار زیاد به طور مثال در فضاپیماهای پرشتاب زمان کندتر می­گذرد و اگر می توانستیم به سرعت نور برسیم زمان متوقف می­شد و در سرعتهای بالاتر از سرعت نور زمان به عقب برمی­گردد. اگر یک فضاپیما به طور مثال با سرعتی معادل 9/99% سرعت نور از برابر ناظر ثابت زمینی بگذرد، زمان برای ناظر ثابت 22 ثانیه می­گذرد، در حالی که زمان برای ناظر سوار بر فضاپیما، یک ثانیه سپری می­شود که به آن اشباع یا کوتاه شدن زمان می­گویند که نشان می­دهد زمان یک پدیده مطلق نیست. نسبیت همچنین بیان می­کند ابعاد جسمی که با سرعت خیلی زیاد از برابر ما عبور می­کند، از دید ما کوتاه­تر به نظر می­سد. این پدیده، انقباض طول نامیده می­شود. به طور مثال اگر یک فضاپیما به طول 100 متر با سرعتی برابر 95% سرعت نور، از مقابل ما عبور کند، ما طول آن را فقط 33 متر خواهیم دید که طول فضاپیما از دید ما به  آن کاهش پیدا می­کند.

قسمت­های دیگر تئوری نسبیت به بحث در مورد زمان و جرم جسم در سرعت­های زیاد می­پردازد. همان طور که اشاره شد در سرعتهای بالا زمان کندتر می­گذرد. به طور مثال یک فضاپیما که با سرعت نور حرکت می­کند، می­تواند ظرف مدت 15 سال به کهکشان آندرومدا نزدیکترین کهکشان به ما برسد که 2 میلیون سال نوری از زمین فاصله دارد، در حالی که از دید ناظر زمین، این سفر 2 میلیون سال طول می­کشد که اینشتین با یک مثال پارادوکوس دوقلوها این موضوع را اشاره می­کند که یکی از برادرهای دوقلو که به آندرومدا سفر می­کند (با سرعت نور) پس از 15 سال به آنجا می­رسد در حالی که 2 میلیون سال از عمر زمین گذشته است و اگر برادر دو قلو به زمین برگردد ممکن است زمین را خالی از نوع بشر بیابد. برای فضانوردی هم که با 94/99% سرعت نور، یک مسیر دایره وار را طی می­کند 68 سال سپری می شود. در حالی که در همان مدت بر روی زمین 2000 سال سپری شده است.

همانطور که اشاره شد با افزایش سرعت یا شتاب دادن یک جسم، جرم آن افزایش می یابد. به طور مثال اگر یک فضاپیما در حالت سکون یک تن جرم داشته باشد در سرعتی معادل 80% سرعت نور جرم آن 7/1 تن و در سرعتی معادل 99% سرعت نور، 224 تن جرم خواهد داشت و در سرعت نور جرم این فضاپیما به بی نهایت می­رسد که آن را متلاشی خواهد کرد. بنابراین ما هیچ وقت نخواهیم توانست به سرعت نور برسیم. اینشتین بیان می­کند که در میدان­های گرانشی بزرگ، ساعت­ها کندتر و در میدان های جاذبه کوچکتر، زمان تندتر می­گذرد. این نظریه به وسیله ساعت­های اتمی که در هواپیما کار گذاشته شدند اثبات شد. در نزدیکی یک سیاه چال که نیروی گرانشی بسیار شدید است زمان کندتر می­گذرد و ساعت­ها کندتر می­گذرند و درون یک سیاه چال زمان متوقف می­شود. یک ستاره نوترونی چون گرانش شدید دارد فضا زمان را انحنا می­دهد و اگر انسان می­توانست در یک ستاره نوترونی زندگی کند می توانست در اثر انحنای نور پشت سر خود را ببیند.

روی همین اصل اینشتین اظهار می­کند که کیهان انحنا دارد چون مقدار ماده موجود در عالم، نیروی گرانشی شدیدی را به وجود می­آورد که شکل هندسی عالم را به وجود می­آورد.

اثبات انحنای فضا زمان:

در یک خورشید گرفتگی می­توان نشان داد که نور ستارگان نزدیک به خورشید به علت میدان گرانشی خورشید منحرف می­شود. در نتیجه ما مکان ستاره را با کمی اختلاف در محل واقعی خود می­بینیم.

کوارک چیست؟

نوکلئونها یا پروتون­ها و نوترون­ها، خود از ذرات کوچکتری ساخته شده­اند که کوارک نامیده می­شوند. تا به حال 6 نوع کوارک متفاوت شناسایی شده­اند. با این همه فقط دو نوع از آنها در تشکیل مواد پایدار معمولی نقش مهمی دارند که عبارت از کوارک u و کوارک d هستند. uعلامت اختصاری برای بالا (up) و d علامت اختصاری برای پایین down می­باشد. اگر بار الکتریکی یک الکترون را (1-) فرض ­کنیم کوارک uدارای بار الکتریکی  و کوارک d دارای بار الکتریکی  است. پروتون که دارای بار مثبت است از 2 کوارک u و یک کوارک d تشکیل شده است. از این طریق است که بار آن حاصل می­شود:

برعکس، یک نوترون دارای 2 کوارک d و یک کوارک u بوده و بار آن برابر است با:

کوارکها هیچ گاه به تنهایی نقشی را به عهده ندارند. بلکه همیشه در گروه­های 2 و 3 تایی هستند. ذراتی که از 2 کوارک تشکیل می­شوند مزون نام دارند. ذراتی که از 3 کوارک تشکیل شده­اند باریون می نامند. کوارکها در کنار بار الکتریکی که دارند، خاصیت مرموز دیگری نیز دارا می­باشند که رنگ خوانده می­شود. کوارکها از این جهت به قرمز، سبز و آبی طبقه بندی می­شوند. این طبقه بندی منظور رنگ نیست بلکه منظور نوع بار الکتریکی آنهاست. یک کوارک قرمز، یک کوارک سبز و یک کوارک آبی یک گروه سه تایی به طور مثال یک پروتون می­سازند. همان طور که ترکیب رنگهای رنگین کمان رنگ سفید را به وجود می­آورد، از ترکیب رنگهای سه گانه کوارک نیز- سفید به دست می­آید.

کوارکها، نوکلئونها را می­سازند و آنها به یکدیگر متصل شده، هسته اتم­ها را به وجود می­آورند. هسته­ها و الکترونها در اتحاد با یکدیگر اتمها را ایجاد می­کنند و اتم­ها نیز با پیوستن به یکدیگر مولکول های کوچک و بزرگ را می­سازند. میلیاردها مولکول که در بدن ما انسانها، حیوانات، گیاهان، سیارات و ستارگان وجود دارند با وجود تفاوتهایی که با خود دارند فقط از 3 ذره زیر بنایی ساخته شده­اند، که عبارتنداز کوارکهای d-u و الکترون­ها.

مفهوم چهار نیروی بنیادی چیست؟

بین ذرات، چهار نوع نیرو عمل می­کنند که آنها را نیروهای بنیادی یا اولیه می نامند.

1- نیروی پرقدرت کوارک: