عجیب تر از متا فیزیک در فیزیک کلاسیک

با سلام

این پست ویژه بچه های فیزیک هست و یک مقاله جالب برای کسایی که علاقه ویژه به فیزیک دارند امیدوارم خوشتون بیاد به شما پیشنهاد دارم حتما این مقاله را مطالعه کنید ضرر نمی کنید

فرض کنید یک سفینه فضایی در فضا ساکن باشد و با مصرف کردن یک کیلو گرم سوخت و خارج شدن آن از انتهای سفینه سرعتی معادل 2 متر بر ثانیه کسب کند.
از آنجایی که حرکت سفینه بر اساس قانون عمل و عکس العمل است از فرمول
mv=MV
پیروی می کند.m را جرم سوخت خارج شده از انتهای سفینه ،v را سرعت خروج سوخت از انتهای سفینه،M جرم کل سفینه و V سرعت خود سفینه خواهد بود.
vسرعت خروج سوخت از انتهای سفینه، ثابت است و جرم سفینه هم به اندازه ای است که حتی با مصرف 1000 کیلو سوخت کمتر از یک درصد تغییر می کند ، عملاً می توانیم جرم سفینه را ثابت فرض کنیم.
در این حالت سرعت سفینه با جرم سوخت مصرفی رابطه مستقیم پیدا می کند.
با مصرف یک کیلو گرم سوخت ، سرعت 2متر بر ثانیه برای سفینه ایجاد می شود.
با مصرف ده کیلو گرم سوخت ، سرعت 20 متر بر ثانیه برای سفینه ایجاد می شود.
حالا انرژی جنبشی سفینه را در هر یک از این حالات حساب می کنیم.
بر طبق کتاب های فیزیک دبیرستان در تمام دنیا ، انرژی جنبشی از فرمول زیر محاسبه می شود:
² E=1/2 mv
بنابر این :
V=2 m/s ===> E= 1/2 M × 2 × 2 = 2M
انرژی جنبشی حاصل از سوختن یک کیلو گرم سوخت ******************* V=20 m/s ===> E= 1/2 M × 20 × 20 = 200M
انرژی جنبشی حاصل از سوختن ده کیلو گرم سوخت ******************* 200M/2M = 100
عقل می گوید ده کیلو گرم سوخت باید ده برابر یک کیلو گرم سوخت انرژی جنبشی ایجاد کند .
ولی همانطور که مشاهده می کنید ، ده کیلو گرم سوخت به جای اینکه ده برابر یک کیلو گرم سوخت انرژی جنبشی ایجاد کند ، صد برابر یک کیلو گرم سوخت انرژی جنبشی ایجاد می کند واگر برای سرعت های بالاتر هم حساب کنیم به نسبتهای بیشتری می رسیم.این نسبت به طور تصاعدی بالا می رود.
****************************
حالا می خواهم مسئله را به شکل دیگری نیز مطرح کنم.
فرض کنید جسمی با سرعت V در حال حرکت باشد و تمام انرژی جنبشی آن صرف بالا بردن جسم تا ارتفاع h شود.
انرژی که صرف بالا بردن جسم می شود از فرمول E=mgh حساب می شود.
فرض کنیم جرم جسم 10Kg باشد.وقتی سرعت آن یک متر برثانیه و وقتی سرعت آن دو متر برثانیه و سه متر بر ثانیه است ارتفاع بالا رفتن آن در اثر تبدیل انرژی جنبشی اش به انرژی بالا رونده را حساب می کنیم:
mgh = E = 1/2 mv²
************************ 1²×10×1/2=h×10×10 h=0.05 meter ************************ 2²×10×1/2=10×10×h
h=0.2 meter ************************ 3²×10×1/2=10×10×h
h=0.45 meter ************************ 0.2/0.05= 4 0.45/0.05= 9
یعنی اگر سرعت این جسم یک متر بر ثانیه باشد و انرژی جنبشی اش صرف بالا بردن آن شود 5 سانتیمتر بالا می رود ولی اگر سرعت آن دو متر بر ثانیه باشد، 20 سانتیمتر بالا می رود(یعنی چهار برابر) و اگر سه متر بر ثانیه باشد 45 سانتیمتر بالا می رود ( یعنی 9 برابر). و به همین ترتیب با زیاد شدن سرعت ارتفاع حاصل به طور تصاعدی بالا می رود.
البته اگر خودتان فکر کنید چند مثال دیگر هم خواهید یافت که نتایج عجیب و غریبی ایجاد می کنند.
برای اینکه شما را راهنمایی کنم تا اشتباه موجود را بیابید فقط این را می گویم که هیچ سفسطه ای در کار نیست،هیچ چشم بندی هم در کار نیست.خودم وقتی فهمیدم این اشتباه از کجا ناشی می شود تا دو روز گیج و منگ بودم.
************************************************** ***
این اشتباه از اینجا ناشی می شود که انرژی جنبشی برابر ² E=1/2 mv نیست بلکه برابر E= mv است .
اگر انرژی جنبشی را برابرE= mv بدانیم هیچ کدام از اشتباهات وحشتناک بالا اتفاق نمی افتد.
امّا چه چیز باعث شده که در فیزیک ، انرژی جنبشی را به جای اینکه E= mv تعریف کنند، اشتباهاً ² E=1/2 mv تعریف کرده اند.
در فیزیک انرژی جنبشی را چنین تعریف می کنند:
انرژی جنبشی عبارتست از مقدار کاری که یک جسم متحرک هنگام برخورد به یک جسم ساکن انجام می دهد.
Kinetic energy is an expression of the fact that a moving object can do work on anything it hits; it quantifies the amount of work the object could do as a result of its motion.
تا اینجا اشتباهی اتفاق نیافتاده ولی اشتباه در تعریف کار اتفاق می افتد.
همانطور که می دانید در فیزیک ( کار ) را چنین تعریف می کنند:
جابجایی × نیرو = کار ( انرژی )
W = F × x
در صورتی که این اشتباه است و فرمول صحیح کار چنین است:
زمان × نیرو = کار ( انرژی )
W = F × t
اگر بخواهید بدانید چگونه فرمول انرژی جنبشی از فرمول اشتباهی کار مشتق شده به آدرس زیر مراجعه کنید:
[URL="http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/ke.html"]http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/ke.html[/URL]

اگر در روند استخراج فرمول انرژی جنبشی از فرمول کار به جای W = F × x از W = F × t استفاده کنیم
به فرمول E=W= mv خواهیم رسید.

دلائل زیادی می توان آورد که فرمول درست کار ،( زمان × نیرو = کار(انرژی )) ،است و فرمول ،(جابجایی × نیرو = کار ( انرژی )) اشتباه می باشد.
مثلاً وقتی که ما یک وزنه را در دست خود نگه داشته ایم و در مقابل نیروی جاذبه از حرکت آن جلوگیری می کنیم تمام بدن ما خیس عرق می شود که نشان می دهد داریم کار انجام می دهیم و انرژی مصرف می کنیم با اینکه آن وزنه حتی یک سانتیمتر هم جابجا نشده.
در این حالت فرمول: زمان × نیرو = کار ( انرژی ) می گوید ما کار انجام داده ایم و هر چه زمان بیشتری وزنه را ثابت در هوا نگه داریم کار بیشتری انجام داده ایم ، و انرژی بیشتری مصرف کرده ایم.
ولی فرمول : جابجایی × نیرو = کار ( انرژی ) می گوید چون وزنه هیچ حرکتی نکرده ما هیچ کاری انجام نداده ایم و هیچ انرژی مصرف نکرده ایم.
مثال دیگری که نشان می دهد که فرمول: جابجایی × نیرو = کار ( انرژی ) اشتباه است :
فرض کنیم جسمی روی سطح زبری قرار دارد و ما در فاصله زمانی پنج ثانیه نیروی مثلاً سه نیوتن به آن وارد می کنیم و آن جسم به اندازه یک متر جابجا می شود.
بعد همین جسم را روی سطح شیشه روغن مالی شده قرار می دهیم و دوباره در فاصله زمانی پنج ثانیه نیروی سه نیوتنی به آن وارد می کنیم و آن جسم این بار به اندازه ده متر جابجا می شود.
انرژی مصرف شده و کار انجام شده را در دو حالت با فرمول اشتباهی کار حساب می کنیم:
در حالت اول:
جابجایی × نیرو = کار ( انرژی ) E = W = 3 × 1 = 3 در حالت دوم:
E = W = 3 × 10 = 30
مثال های خیلی زیادی می توان آورد که فرمول : جابجایی × نیرو = کار ( انرژی ) در مورد کار اشتباه است و فرمول صحیح کار : زمان × نیرو = کار ( انرژی ) می باشد.

امّا چه کسی اولین بار این اشتباه را کرده و چرا؟

این اشتباه را بالا ترین مقام علم فیزیک در جهان ،آقای اسحاق نیوتن مرتکب شده.
بله ،اسحاق نیوتن کاشف قانون جاذبه عمومی اجسام، واضع قوانین اساسی در علم نور و عدسی ها، بیان کننده قانون اول و دوم و سوم نیوتن و پایه گذار فیزیک مکانیک در مورد ( تعریف کار) دچار اشتباه شده است.
امّا چه چیزباعث شد که اسحاق نیوتن چنین اشتباه بزرگی را مرتکب شود؟
اگر کار یا به عبارتی انرژی مصرف شده برای کار را به صورت : زمان × نیرو = کار ( انرژی ) تعریف کنیم یک مشکل خیلی بزرگ پیش می آید.
در این حالت زمین که دائماً در حال وارد آوردن نیرو بر اجسام موجود بر سطح آن است ،دارد کار انجام می دهد یعنی دارد انرژی مصرف می کند.
خوب اگر به مردم بگوییم که زمین ،این قلوه سنگ بزرگ دائماً دارد برای نگه داشتن اجسام بر روی خود کار انجام می دهد و انرژی مصرف می کند،حتماً به ما می خندند.
تازه مشکل به همین جا ختم نمی شود، پروتون هم دارد دائماً بر الکترون نیرو وارد می کند ،
بنا بر فرمول: زمان × نیرو = کار ( انرژی ) پروتون هم دارد دائماً کار انجام می دهد و دارد انرژی مصرف می کند.
فکر کنم چنین مشکلاتی باعث شده که به جای اینکه کار را : زمان × نیرو = کار ( انرژی ) تعریف کنند بیایند و آن را جابجایی × نیرو = کار ( انرژی ) تعریف کنند.
----------------------------------------------
منبع:
[URL="http://www.webspawner.com/users/massenergy/"]http://www.webspawner.com/users/massenergy/[/URL]
[URL="http://www.vttoth.com/emc2.htm"]http://www.vttoth.com/emc2.htm[/URL]
در زمان اسحاق نیوتن مردم می دانستند که وقتی یک جسم در یک جا ساکن است تا نیرویی به آن وارد نشود حرکت نمی کند ولی این مسئله برای آنها قابل هضم نبود که اجسامی که به سمت زمین سقوط می کنند از طرف زمین باید به آنها نیرو وارد شود تا به طرف زمین سقوط کنند.از نظر آنها تولید نیرو فقط از طریق عضله یا یک وسیله مکانیکی یا ... امکان پذیر بود و امکان تولید نیرو توسط زمین که یک جسم بی حرکت است بسیار دور از ذهن به نظر می رسید.ولی اسحاق نیوتن به آنها ثابت کرد که زمین با همه بی جان و بی حرکت بودنش ،به اجسامی که بر سطح آن است نیرو وارد می کند.
امروز همه مردم می دانند که برای اینکه نیرو ایجاد کنیم باید انرژی مصرف کنیم.( زمان × نیرو = انرژی ) ولی برای آنها قابل قبول نیست زمین که به اجسام روی سطح خود نیرو وارد می کند برای نیرو وارد کردن ، انرژی مصرف می کند.امروز یک اسحاق نیوتن دیگر لازم است تا این مسئله را ثابت کند.
****************************
اگر به منبع های ذکر شده در بالا سر زده باشید متوجه شده اید که این مقالات پس از اینکه ثابت کردند
که فرمول ² E=1/2 mv اشتباه است ، می گویند که فرمول ² E= mC که به نحوی از این فرمول برداشت شده نیز اشتباه است.
****************************
299,792,458 متر بر ثانیه= سرعت نور = C
89,875,517,873,681,760 مترمربع بر مجذور ثانیه = ² ( 299792458 ) = ² C
****************************
در مورد فرمول ² E= mC بد نیست چند نکته بسیار عجیب را اینجا یادآوری کنیم:
اولین نکته اینکه فرمول بسیار بسیار معروف ² E= mC فقط یک نظریه اثبات نشده است و نه از طریق فرمولهای فیزیک و ریاضی و نه از طریق تجربه اثبات نشده است.
آنچه ما می دانیم این است که هنگامی که ماده به انرژی تبدیل می شود ،مقدار بسیار کم ماده مقدار بسیار بسیار بسیار زیادی انرژی تولید می کند ولی چه نسبتی بین ماده تبدیل شده به انرژی و انرژی تولید شده وجود دارد به هیچ وجه قابل اندازه گیری نیست.
اگر بخواهیم بفهمیم که چه مقداری ماده به انرژی تبدیل می شود باید مقدار ماده را قبل و بعد از انفجار اندازه بگیریم و ضمن انفجار هم تمام مقدار گرما و نور تولید شده را نیز اندازه بگیریم.
در آزمایشگاه هر آزمایشی که طرح شود یا باید مقدار انرژی آزاد شده به حدی باشد که قابل اندازه گیری باشد که در این صورت مقدار ماده تبدیل شده آنقدر کم است که به هیچ وجه قابل اندازه گیری نیست و اگر مقدار ماده تبدیل شده به انرژی به اندازه ای باشد که بتوانیم آن را اندازه بگیریم ،انرژی آزاد شده آنقدر زیاد است که قابل اندازه گیری نیست.
یعنی این احتمال وجود دارد که به جای ² E= mC مثلاً فرمول ² E= m ²C یا فرمول ³ E= mC یا یک فرمول دیگر صحیح باشد.
البته احتمال اینکه ² E= mC درست باشد خیلی زیاد است زیرا توسط دانشمندان مختلف و در زمینه های مختلف فیزیک مطرح شده و البته باز هم به صورت فرضیه اثبات نشده.
نکته دوم:
فرمول ² E= mC اولین بار توسط آلبرت اینشتین بیان نشده بلکه پنج دانشمند قبل از او این فرمول را مطرح کرده اند.
اولین نفر که چنین موضوعی را مطرح کرده آقای اسحاق نیوتن(Issac Newton (1642-1727) ) است
که درکتاب مشهور خودمی نویسد: ( اجسام سخت و نور به هم قابل تبدیل هستند. )

دومین نفر : S. Tolver Preston
در کتابش با نام ( فیزیک اتر ) که در سال 1875 منتشر کرده فرمول ² E= DmC را پیشنهاد می کند.

سومین نفر : Jules Henri Poincar---1854-1912
در سال 1900 ، در کتاب خود
فرمول mv = (E/c^2)c را مطرح می کند که فرمول ² E= mC از ساده کردن آن به دست می آید.

نفر چهارم : Olinto De Pretto
یک مرد ایتالیایی کارخانه دار به نام Olinto De Pretto در 16 ژانویه سال 1903 وبرای بار دوم در سال 1904 مقاله ای انتشار داد که فرمول ² E= DmC را در آن مطرح کرده بود.در سال 1921 او توسط یک زن در سر کارش کشته شد و مجموعه مقالاتش در یک کتاب به زبان ایتالیایی منتشر شد،البته آلبرت اینشتین به زبان ایتالیایی آشنایی داشت.

نفر پنجم : F. Hasen
او در سال 1904 مقاله ای را در مورد تبدیل ماده به انرژی منتشر می کند.او گاز را در محفظه ای محصور می کرد و آنقدر فشار به آن وارد می کرد تا آنقدر گرم شود که نور ساطع کند. او در مقالاتش به فرمول : m = (8/3)E/c^2 اشاره می کند که در سال 1914 دانشمندی دیگر به
نام Ebenezer Cunningham مقاله ای میدهد و می گوید این فرمول اشتباه بوده و باید به شکل زیر باشد: mass exchanged = E/c^2
or E = (mass exchanged) c^2

آلبرت اینشتین در 1905 فرمول ² E= DmC را ارائه کرد و برای رسیدن به آن هیچ راهی را ارائه نکرد. در حالی که تقریباً شش ماه قبل از او F. Hasen و Olinto De Pretto مقاله های خود را در این زمینه داده بودند و هر دو روشی را که با آن به این فرمول رسیده بودند، ارائه کرده بودند.
ولی دو سال بعد ماکس پلانک در مقاله خود از این فرمول استفاده کرد و آن را به آلبرت اینشتین نسبت داد.
پلانک محدودیت های ریاضی فرمول بالا را مطرح کرد و فرمولی را استخراج کرد که بیانگر تبدیل نسبی ماده به نور نسبت به سرعت ماده بود.
اگر به ادامه مطلب علاقه دارید به منبع این مطالب مراجعه کنید: منبع:
[URL="http://www.wbabin.net/ajay/sharma3.htm"]http://www.wbabin.net/ajay/sharma3.htm[/URL]
[URL="http://wbabin.net/ajay/sharma3.pdf"]http://wbabin.net/ajay/sharma3.pdf[/URL]
در زندگی نامه آلبرت اینشتین می خوانیم که او در مدرسه و دبیرستان شاگرد زرنگی نبوده و علاقه زیادی به مسائل علمی نشان نمی داده و به سختی دیپلم خودش را می گیرد ولی بعداً در اداره ثبت اختراعات مشغول به کار می شود و آنجا متوجه می شود بعضی افراد اختراعات افراد دیگر را به نام خود ثبت می کنند و از این طریق هم به شهرت می رسند و نامشان در تاریخ ثبت می شود و هم پولی به جیب می زنند.

آلبرت اینشتین هم مقاله ای را که توسط دو دانشمند دیگر نوشته شده بود و در آن فرمول ² E= mC مطرح شده بود منتشر می کند ولی از منبع این مقاله ها اسمی نمی برد و به این ترتیب به عنوان یکی از بزرگترین فیزیک دانان و متفکر ترین شخص تاریخ نام خود را ثبت می کند.آلبرت اینشتین قبل از انتشار این مقاله نه در زمینه فیزیک مقاله ای نوشته بود و نه کتابی و نه در دانشگاهی تدریس کرده بود و نه در آزمایشگاه فیزیک تحقیق کرده بود.

منبع:
[URL="http://www.rense.com/general40/einstein.htm"]http://www.rense.com/general40/einstein.htm[/URL]
[URL="http://www.cartesio-episteme.net/st/depretto.htm"]http://www.cartesio-episteme.net/st/depretto.htm[/URL]
[URL="http://www.guardian.co.uk/world/1999/nov/11/rorycarroll"]http://www.guardian.co.uk/world/1999/nov/11/rorycarroll[/URL]
[URL="http://us.geocities.com/hmelberg/papers/020924.htm"]http://us.geocities.com/hmelberg/papers/020924.htm[/URL] ---------------------------------------------------------------
به خاطر اینکه متوجه شوید که آلبرت اینشتین هیچ اطلاعی از علم فیزیک نداشته، متن یکی از سخنرانی های اورا اینجا می آورم.بد نیست آن را به دقت بخواید.متوجه می شوید که آلبرت اینشتین قدرت عظیمی در پرت و پلا گفتن داشته،واقعاً یک آدم طبیعی نمی تواند این همه حرف بی معنی و بی ربط را یک جا سر هم کند و بگوید.
------------------------------------------------------------
چگونه نظریه ی نسبیت را ابداع کردم ؟!

(متن سخنرانی اینشتین در 14 دسامبر 1922 در دانشگاه کیوتو )
صحبت از اینکه چگونه به اندیشه ی نظریه ی نسبیت دست یافتم ، آسان نیست؛ پیچیدگی های
پنهان بسیار فکر مرا بر می انگیخت ؛ وتا ثیر هر فکر در مراحل مختلف رشد این اندیشه متفاوت بود . در اینجا نه به ذکر آنها خواهم پرداخت و نه مقالاتی را بر خواهم شمرد که در این موضوع نوشته ام . بلکه به اختصار تحول فکر خود را که مستقیما به این مساله مربوط می شود شرح خواهم داد .
بیش از 18 سال پیش ، فکر بسط نظریه ی نسبیت برای نخستین بار در من پیدا شد . گر چه دقیقا نمی توانم بگویم که این فکر از کجا به ذهنم راه یافت ؛ اما یقین دارم که به مساله نورشناختی اجسام متحرک مربوط میشد . نور در دریای اثیر منتشر می شود که که زمین نیز در آن حرکت می کند . به بیان دیگر ، اثیر نسبت به زمین حرکت میکند . به عبث کوشیدم که قرینه ی آزمایشی روشنی برای سیلان اثیر در نوشته های فیزیک بیابم . آنگاه خواستم که خود سیلان اثیر نسبت به زمین یا به عبارت دیگر حرکت زمین را ثابت کنم . وقتی که سخت در اندیشه ی این مساله بودم ، هیچ شکی نسبت به وجود اثیر یا حرکت زمین از میان آن نداشتم.
به آزمایش زیر که در آن دو ترموکوپل به کار می رود فکر کردم: آینه هایی را چنان قرار دهید که نور یک چشمه ی تنها ، در 2 امتداد متفاوت از آنها منعکس شود ، یکی موازی حرکت زمین و دیگری مواز ی و مختلف الجهت با آن .اگر فرض شود که دو تابه ی منعکس شده اختلاف انرژی وجود دارد ، این اختلاف انرژی را می توان با استفاده از دو ترموکوپل به کمک گرمای ایجاد شده اندازه گرفت . اگر چه فکر اصلی این آزمایش خیلی شبیه آزمایش مایکلسن است ، من این آزمایش را به بوته ی آزمایش ننهادم .
در همان سال های دانشجویی که به این مساله می اندیشیدم ، از نتیجه ی حیرت آور زمایش مایکلسن مطلع شدم . دیری نگذشت که به این نتیجه رسیدم : اگر نتیجه ی پوچ آزمایش مایکلسن را واقعیتی بشماریم تصوری که از حرکت زمین نسبت به اثیر داریم ، نادرست خواهد بود . این نخستین راهی بود که مرا به نظریه ی نسبیت خاص رهنمون شد . از آن پس معتقد شده ام که گرچه زمین به دور خورشید می گردد ، ولی حرکت آن را با هیچ آزمایش نورشناختی نمی توان ردیابی کرد .
فرصتی یافتم که رساله ی 1895 لورنتس را بخوانم . او در مساله ی الکترودینامیک بحث کرده بود و آن را به طور کامل تا تقریب {مرتبه ی } اول ، یعنی با چشم پوشیدن از v/c ( v تقسیم بر c ) حل کرده بود . در اینجا v سرعت حرکت متحرک و c سرعت نور است . آنگاه کوشیدم که آزمایش فیزو را بر اساس این فرض که معادلات لورنتس برای الکترون ، باید هم در چارچوب مرجع جسم متحرک و هم در چارچوب مرجع خلا ( که بدوا توسط لورنتس بررسی شده بود برقرار باشد ، بررسی کنم . در آن زمان عقیده ی راسخ داشتم که معادلات الکترودینامیک ماکسول و لورنتس درستند . به علاوه این فرض که معادلات الکترودینامیک باید در چارچوب مرجع جسم متحرک صدق کندبه مفهوم ناوردا بودن سرعت نور می انجامد که ناقض قاعده ی جمع سرعت ها درمکانیک است .
چرا این دو مفهوم ناقض یکدیگرند ؟ بر من آشکار شد که حل این دو مشکل براستی دشوار است . تقریبا یکسال را به عبث صرف جرح و تعدیل اندیشه ی لورنتس کردم به این امید که این مساله را بگشایم . بر حسب تصادف ، یکی از دوستانم در برن ( میشل بسو) مرا یاری کرد . روزی که با این مساله در ذهن نزد او رفتم ، روز زیبایی بود . صحبت را چنین آغاز کردم : این اواخر به مساله ی دشواری مشغول بوده ام . امروز آمده ام تا با هم به جنگ آن برویم. در جنبه های مختلف مساله بحث کردیم . ناگهان در یافتم که مفتاح مساله درکجاست . روز بعد نزد او بازگشتم و بی آنکه حتی سلام کنم ، گفتم:« متشکرم ، من مساله را به طور کامل حل کرده ام .» راه حل من تحلیل مفهوم زمان بود . زمان را نمی توان به صورت مطلق تعریف کرد ، و میان زمان و سرعت علامت رابطه ای ناگسستنی وجود دارد . به یاری این مفهوم توانستم برای نخستین بار همه ی مشکلات را به طور کامل حل کنم .
پنج هفته ی بعد نظریه ی نسبیت خاص کامل شده بود .در این شکی نداشتم که نظریه ی جدید از دیدگاه فلسفی معقول است. پی بردم که نظریه ی جدید با نظر" ماخ " توافق دارد . بر خلاف نظریه ی نسبیت عام که که نظر" ماخ " را شامل می شود ، تحلیل" ماخ " فقط پیامدهایی نامستقیم در نظریه ی نسبیت خاص داشت .
بدین طریق بود که نظریه ی نسبیت خاص آفریده شد.
فکر نظریه ی نسبیت عام نخستین بار دو سال بعد در سال 1907 در ذهنم پیدا شد . این فکر ناگهان به ذهنم خطور کرد . از نظریه ی نسبیت خاص راضی نبودم ، زیرا این نظریه به چارچوبهای مرجعی مربوط می شد که با سرعت ثابت نسبت به یکدیگر حرکت می کردن، آنها را نمی شد در مورد حرکت عام یک دستگاه مرجع به کاربست . کوشیدم تا این محدودیت را بر طرف سازم و می خواستم تا مساله را برای حالت کلی تدوین کنم .
در 1907 "یوهانس اشتارک" از من خواست تا مقاله ای درباره ی نظریه ی نسیبت خاص برای سالنامه ی یاربوخ در رادیو آکتیوتت بنویسم . در ضمن نوشتن مقاله متوجه شدم که همه ی قوانین طبیعی را ، جز قانون گرانش می توان در چارچوب نظریه ی نسبیت خاص مورد بحث قرار داد . می خواستم به دلیل این امر پی ببرم ولی نتوانستم به راحتی به این هدف دست یابم.
نکته ی زیر از همه نامقبولتر بود : گرچه از نظریه ی نسبیت خاص رابطه ی میان " جرم و انرژی " صریحا بدست می آمد ولی در این نظریه رابطه ی میان جرم و وزن یا انرژی میدان گرانشی بروشنی توضیح داده نمی شد . احساس می کردم که حل این مساله در چارچوب نظریه نسبیت خاص میسر نیست.
گشایش کار را، روزی به ناگهان دریافتم . پشت میز خود در اداره ی ثبت علائم و اختراعات در برن نشسته بودم . ناگهان فکری به ذهنم گذشت : اگر کسی آزادانه سقوط کند ، وزن خود را حس نمی کند . یکه خورده بودم . این آزمایش ذهنی ساده اثری عمیق بر من نهاد و مرا به نظریه ی گرانش رهنمون شد . دنباله ی این فکر را گرفتم . کسی که سقوط می کند دارای شتاب است .
پس آنچه حس می کند و درباره اش فکر می کند در چارچوب مرجع شتابدار واقع می شود . بر آن شدم تا نظریه ی نسبیت را در چارچوب مرجع شتابدار بسط دهم . حس کردم که با این کار می توانم در عین حال مساله ی گرانش رانیز حل کنم . . کسی که در حال سقوط است وزن خود را حس نمی کند ، زیرا در چارچوب مرجع او میدان گرانشی جدیدی وجود دارد که میدان گرانشی زمین را خنثی می کند . در چارچوب مرجع شتابدار به میدان گرانشی جدیدی نیاز است .
در آن زمان نتوانستم مساله را به طور کامل حل کنم . هشت سال طول کشید تا سرانجام توانستم به جواب مساله دست پیدا کنم. در این سالها جوابهای ناقصی برای این مساله بدست آوردم.
ارنست ماخ بر این اندیشه اصرار می ورزید که دستگاه هایی که نسبت به یکدیگر شتاب دارند باهم معادلند. این اندیشه با هندسه ی اقلیدسی در تضاد است . زیرا در چارچوب مرجع شتابدار ، هندسه ی اقلیدسی را نمی توان به کار برد. توصیف قوانین فیزیکی بدون ارجاع به هندسه مانند بیان افکار بدون استفاده از کلمات است . برای بیان منظور خود به لغات احتیاج داریم !
تا سال 1912 حل نشده ماند؛ آنگاه این فکر به ذهنم خطور کرد که ممکن است نظریه ی سطوح کارل فردریش گاوس مفتاح معما باشد . دریافتم که مختصات سطحی گاوس برای فهم این مساله بسیار با معنی است . تا آن زمان نمی دانستم که برنهارد ریمان 0 که شاگرد گاوس بود )
شالوده ی هندسه را عمیقا بررسی کرده است. دست بر قضا ، درس هندسه ی کارل فردریش گایزر را در سالهای دانشجویی{در زوریخ } به یاد داشتم که در آن نظریه ی گاوس بحث شده بود . پی بردم که در این مساله شالوده های هندسه معنی فیزیکی عمیقی دارند .
وقتی که از پراگ به زوریخ برگشتم دوست ریاضی دانم مارسل گروسمان منتظرم بود . او قبلا ، زمانی که در اداره ی ثبت اختراعات برن کار می کردم و تهیه ی مقاله های ریاضی برایم دشوار بود ، در فراهم کردن نوشته های ریاضی به من کمک کرده بود . نخست کارهای کورباستر و گرگوریو ریچی و سپس کار ریمان را به من یاد داد . این مطلب را با او در میان نهادم که آیا می توان این مساله را با استفاده از نظریه ی ریمان ، یا به عبارت دیگر با استفاده از مفهوم ناوردایی جزء خط حل کرد . در سال 1912 با هم در این موضوع مقاله ای نوشتیم ولی نتوانستیم معادلات صحیح گرانش را به دست آوریم . معادلات ریمان را بیشتر مطالعه کردم تا ببینم چرا نتایج مطلوب از این راه بدست نمی آید .
پس از دو سال تلاش پی بردم که در محاسباتم دچار اشتباهاتی شده ام . به معادله ی اصلی که در آن از نظریه ی ناوردایی استفاده شده بود بازگشتم و کوشیدم که معادلات درست را بنویسم . پس از دو هفته این معادلات درست در برابر دیدگان من بودند .
در مورد کارهایم پس از 1915 می خواهم فقط به مساله ی کیهان شناسی اشاره کنم . این مساله به هندسه ی جهان و به زمان مربوط می شود . شالوده ی این مساله از نظریه ی کرانه ای نظریه ی نسبیت عام و بحث مساله ی جرم توسط ماخ نشات می گیرد .
اگر چه اندیشه ی ماخ درباره ی جرم را به درستی نمی فهمیدم ، تاثیر او بر افکار من عظیم بود .
مساله ی کیهان شناسی رابا اعمال ناوردایی بر شرایط کرانه ای معادلات گرانش حل کردم . سرانجام ، جهان را دستگاهی بسته شمردم و کرانه را حذف کردم . حاصل آنکه جرم به صورت خاصیتی از ماده ی در حال کنش متقابل آشکار می شود . و اگر ماده ی دیگری وجود نداشته باشد که با آن به کنش متقابل بپردازد ، جرم صفر میشود . به گمان من با این نتیجه ، نظریه ی نسبیت عام را می توان از نظر معرفت شناختی به وجهی رضایتبخش فهمید .
این گزارش تاریخی کوتاهی از افکاری است که من در ابداع نظریه ی نسبیت داشته ام.
( با استفاده از کتاب فیزیک و واقعیت ترجمه ی استاد محمد رضا خواجه پور)
برگرفته از سایت: هوپا
نوشته شده توسط سید محمد حسین نیری پنجشنبه چهاردهم شهریور 1387 ( 22:54 ) منبع:
[URL="http://soufirazi.blogfa.com/post-263.aspx"]http://soufirazi.blogfa.com/post-263.aspx[/URL]
[URL="http://forum.p30world.com/archive/index.php/t-163984.html"]http://forum.p30world.com/archive/index.php/t-163984.html[/URL] -------------------------------------------------------------------------------------

البته اگر کتاب نوشته شده توسط آلبرت اینشتین را بخوانید متوجه می شوید دست کمی از این سخنرانی ندارد.
******************************************

خوب یک سوال مهم می خواهم بکنم.فرض کنید یک فرش 12 متری دارید و می خواهید طول آن را اندازه بگیرید.اگر موقع اندازه گیری طول فرش یک نفر فرش را از زیر دست شما بکشد و شما اشتباه کنید و طول فرش را 11 متر اندازه بگیرید آیا حقیقتاً طول فرش 11 متر می شود؟
یا اینکه موقع اندازه گیری متر از توی دست شما لیز بخورد و اشتباهاً طول فرش را 10 متر اندازه گیری کنید آیا واقعاً طول فرش 10 متر می شود؟
آلبرت اینشتین در فرضیه نسبیت می گوید که چون نور از وسائل اندازه گیری ما است وقتی جسم با سرعت نزدیک به سرعت نور حرکت کند ما در اندازه گیری طول جسم دچار خطا می شویم و طول آن را کوتاه تر اندازه گیری می کنیم، به همین خاطر در سرعت های بالا طول جسم کوتاه تر می شود.
این حرف درست مانند این است که بگوییم چون داریم اینچنین می بینیم که خورشید و ستاره گان به دور زمین می چرخند پس خورشید و ستاره گان به دور زمین می چرخند.
شاید فکر کنید این حرف را از خودم در آورده ام ،اگر باور نمی کنید یک بار هم که شده نظریه نسبیت را بخوانید:
------------------------------------------
مقدمه ای بر نسبیت
اتساع زمان
یکی دیگر از نتایج اساسی نسبیت موضوعی است که اتساع زمان نام دارد . اتساع زمان بر این موضوع دلالت دارد که در چارچوب های متحرک زمان کندتر از چارچوب های ثابت می گذرد .
برای پی بردن به این موضوع به این مثال توجه کنید .
نخست دو ساعت کاملا" مشابه تهیه میکنیم . سپس دو آینه که با هم موازی هستند ، یکی را در چارچوبی متحرک و دیگری را در چارچوب ساکن قرار می دهیم . اگر فاصله دو آینه را x در نظر بگیریم و سپس پرتویی از آینه ی یک به آینه ی دو بتابانیم و پس از برخورد بازگردد آن گاه زمان رفت و برگشت برابر t خواهد بود که از این فرمول محاسبه می شود . t = 2x/c در این فرمول c سرعت نور است .
حال به سراغ چارچوب متحرک می رویم . چون این چارچوب حرکت می کند پس متناوبا" آینه ها نیز در حال حرکت هستند و پرتوی نوری که آینه ی یک را ترک گفت باید مسیری شکسته و بلند تر را برای رفت و برگشت طی کند ، پس در فرمول بالا t کوچکتر می شود و این بدان معنا است که زمان کندتر شده است . در واقع زمان در چارچوب متحرک سریعتر کندتر از چارچوب ثابت می گذرد .
((یعنی ایجاد شدن خطا در اندازه گیری طول باعث کوتاه شدن خود زمان می شود))
یکی دیگر از نتایج عجیب نسبیت انقباض طول است .
این انقباض به انقباض لورنتس ? جرالد معروف است ، این نتیجه را می توان حاصل اتساع زمان دانست. این نتیجه ی اعجاب انگیز می گوید که در سرعت های بالا طول اجسام کاهش می یابد .
برای ثبات این موضوع جالب دو خط کش به طول x تصور کنید که یکی در چارچوب ساکن قرار دارد و دیگری در چارچوب متحرک . هرگاه پرتوی نوری را از یک سر خط کش به سر دیگر آن که آینه ای در آن قرار دارد بتابانیم طول خط کش برابر زمان رفت و برگشت نور در سرعتش است . یعنی x = t.v
ولی در چارچوب متحرک ما که خط کش در آن قرار دارد طول خط کش کاهش می یابد زیرا بر طبق قاعده ی اتساع زمان ،زمان در چارچوب های متحرک زمان کندتر می گذرد پس وقتی که زمان کمتری در همان سرعت ضرب شود طول کاهش می شود .
((یعنی ایجاد شدن خطا در اندازه گیری زمان باعث کوتاه شدن خود جسم می شود)).
منبع:
[URL="http://cph-theory.persiangig.com/L664-moghadamebarnesbiat.htm"]http://cph-theory.persiangig.com/L664-moghadamebarnesbiat.htm[/URL]
[URL="http://www.redial2020.blogfa.com/"]http://www.redial2020.blogfa.com/[/URL] ----------------------------------------------------------------------------------------
می خواهم یک مثال دیگر بزنم که نشان دهد جسمی که با سرعت نزدیک به سرعت نور حرکت می کند طولش کوتاه نمی شود بلکه کوتاه تر دیده می شود.
فرض کنید که یک سفینه فضایی با سرعت نزدیک به سرعت نور از کنار زمین در حال گذشتن باشد و به خاطر محدودیت در سرعت نور ما آن را کوتاه تر می بینیم.
طبق نظریه نسبیت ،حرکت نسبی است یعنی ما می توانیم فرض کنیم که سفینه ساکن است و زمین دارد با سرعت نزدیک به سرعت نور به سمت سفینه حرکت می کند، در این حالت آیا طول زمین کوتاه تر می شود؟ یعنی چون سفینه ای با سرعت نزدیک به سرعت نور از کنار زمین رد شده طول زمین کوتاه تر می شود؟
من مطمئن هستم که اگر از داخل آن سفینه به زمین نگاه کنیم ، طول کره زمین را کوتاه تر می بینیم ، یعنی زمین را به جای اینکه کره ببینیم به شکل بیضی می بینیم و اینها همه در اثر محدودیت در سرعت نور و استفاده از نور برای دیدن است.
به نظر من وقتی جسمی با سرعت نزدیک به سرعت نور حرکت می کند طولش تغییری نمی کند ، حالا فرق نمی کند که ما که ساکن هستیم اون را چه شکلی می بینیم.
امّا وقتی جسمی با سرعت نزدیک به سرعت نور حرکت می کند زمان برایش کند می شود ولی نه نسبت به یک ناظر ساکن بلکه نسبت به کل جهان مادی .
جسمی که با سرعت نزدیک به سرعت نور حرکت می کند زمان برایش کند می شود امّا نه به دلیلی که آلبرت اینشتین می گوید بلکه به دلیلی ناشناخته که اگر آن را بیابیم پاسخ بسیاری سوالات دیگر را خواهیم یافت.
بگذارید منظورم را بایک مثال دیگر روشن کنم.
فرض کنید که یک میل گرد با طول 100 متر داریم و می خواهیم طول آن را با متر اندازه بگیریم. حالا موقع اندازه گیری یا متر لیز می خورد یا میله جابجا می شود و ما طول آن را 105 متر اندازه گیری می کنیم. در این حالت دچار یک خطا در اندازه گیری شده ام.
ولی بار دیگر همین میله در اثر گرما دچار انبساط شده و طولش 105 سانتیمتر شده و ما موقع اندازه گیری بدون اینکه دچار خطایی شده باشیم طول آن را 105 سانتیمتر اندازه می گیریم.
در مورد کاهش طول جسم در سرعتهای نزدیک به نور ما با یک خطا در اندازه گیری مواجه هستیم ولی در حقیقت طول جسم عوض نشده است.(شاید بهتر باشد بگوییم با یک اشتباه بصری روبرو هستیم.)
امّا در مورد کند شدن زمان برای جسمی که با سرعت نزدیک به سرعت نور حرکت می کند چنین نیست.
جسمی که با سرعت نزدیک به سرعت نور حرکت می کند ماهیتاً تغییر می کند که زمان برایش کند می شود،شاید دارد خصوصیات جهان مادی را از دست می دهد و خصوصیات جهان اثیری را به خود می گیرد که این اتفاق برایش می افتد یا دلیلی مشابه این دارد.در این مورد ما با یک خطا در اندازه گیری روبر نیستیم بلکه با یک حقیقت بزرگ روبرو هستیم.
به نظر من قرار دادن این دو پدیده در کنار هم خیانت به علم فیزیک است.قرار دادن یک خطا در کنار یک قانون فیزیک چیزی جز گمراهی و سر در گمی به بار نمی آورد.
****************************************
نظریه اشتباه دیگری که آلبرت اینشتین مطرح می کند این است:
« بالا ترین سرعت ممکن در جهان سرعت نور است و غیر ممکن است سرعتی بالا تر از سرعت نور در جهان وجود داشته باشد. »
بر طبق این نظریه اگر دو جسم با سرعت نور C به طرف هم در حرکت باشند آنها با سرعت
C+C=2C به هم نزدیک نمی شوند بلکه با سرعت C یعنی سرعت نور به هم نزدیک می شوند، چون امکان ندارد سرعتی بالا تر از سرعت نور وجود داشته باشد چه برسد که آن سرعت دو برابر سرعت نور باشد.
اثبات اینکه این نظریه کاملاً اشتباه است زیاد سخت نیست.یک مثال همه چیز را روشن می کند.
فرض کنید که دو جسم در فضا به فاصله چهار سال نوری از هم باشند و هر کدام با سرعت نور به سمت جسم دیگر در حال حرکت باشند.
اگر فرضیه بالا درست باشد سرعت نسبی آنها نسبت به هم می شود C و آنها بعد از چهار سال به هم می رسند.( چون فاصله آنها چهار سال نوری است.)
ولی چنین نیست ، جسم اول با حرکت خود بعد از دو سال به نقطه میانی می رسد و جسم دوم هم در همین دوسال با حرکت خود به نقطه میانی می رسد و این دو جسم بعد از دو سال به هم می رسند.
یعنی سرعت آنها نسبت به همدیگر برابر C+C=2C بوده که فاصله چهار سال نوری بعد از دو سال تمام شده است.
امّا حالا در مورد این مسئله بحث کنیم که آیا یک جسم می تواند باسرعتی بیشتر از سرعت نور نسبت به یک جسم ساکن حرکت کند یا خیر.؟
این مسئله همیشه مرا یاد یک حکایت می اندازد.
می گویند یک شخصیت فکاهی یک میخ بزرگ در زمین کوبید و ادعا کرد که این نقطه وسط زمین است و می گفت اگر باور ندارید بروید از چهار طرف این نقطه تا انتها زمین را متر کنید.یعنی چون کاری که برای شما انجامش غیر ممکن است نمی توانید انجام دهید پس ادعای مرا درست تلقی کنید.
آلبرت اینشتین از همین تکنیک استفاده کرده و این نظریه را ارائه کرده است.
ما وقتی جسمی را می توانیم ببینیم یا با رادار رد یابی کنیم که نوری از آن به چشم ما یا دستگاه رادار برسد.خوب حالا اگر خود جسم با سرعت نور به سمت ما بیاید ،زمانی نور آن به چشم ما وارد می شود که خود آن جسم هم به صورت ما خورده باشد.یعنی خود جسم و نورش ،هم زمان به ما می رسند و قبل از آن ما آن جسم را نمی توانیم ببینیم.
بنابر این اگر جسمی با سرعت نور یا بیشتر از آن به سمت ما بیاید اصلاً قابل دیدن و شناسایی نیست پس اگر ادعا کنیم که هیچ جسمی با سرعت نور یا بالا تر از سرعت نور نمی تواند وجود داشته باشد،هیچ کس نمی تواند ادعای ما را نقض کند.
خوب اگر جسمی با سرعت نور از ما دور شود باز هم هرگز آن را نمی بینیم.چرا؟
فرض کنید یک ستاره که نور آبی دارد با سرعت از ما در حال دور شدن باشد،در این حالت طول موج نوری که از آن به سمت ما می آید طولانی تر می شود و نور آن به رنگ قرمز دیده می شود.(طول موج نور قرمز از طول موج نور آبی بلند تر است.)(ضمناً از همین خاصیت در ستاره شناسی استفاده می شود تا بفهمند یک ستاره یا کهکشان به طرف ما در حرکت است یا از ما دارد دور می شود.)
وقتی که یک ستاره با سرعت نور از ما دور شود طول موج نوری که از آن به سمت ما می آید به سمت بینهایت میل می کند و چنین موجی قابل دیدن و ردیابی با رادار نیست.
حالت سوم این است که جسمی با سرعت نور و موازی با خط افق در مقابل ما حرکت کند.
نوری که به این جسم بخورد و انعکاس یابد از قوانین انعکاس نور طبعیت نمی کند و نوری که از آن انتشار می یابد نیز معلوم نیست با چه ترتیبی در فضا منتشر می شود و به احتمال زیاد این جسم هم برای ما قابل رویت نخواهد بود.
******************************
خوب اگر از این بحثها خسته شدید یک مسئله دیگر را مطرح می کنم.شاید جالب باشد.
این مسئله هم به فیزیک مربوط می شود هم به هندسه.
فرض کنید در یک شب تاریک و ابری در یک دشت کاملاً صاف هستید و چراغی به دست دارید و مستقیم به سمت جلو در حال حرکت هستید.اگر سعی کنید که مستقیم به سمت جلو بروید پس از دو یا سه ساعت راهپیمایی دقیقاً به نقطه ای می رسید که از آن شروع به حرکت کرده اید.
اتفاقی که می افتد در اثر این است که ما هر چقدر هم که تلاش کنیم باز هم قدم های پای راستمان با قدمهای پای چپمان مساوی نمی شود. در افراد راست دست که سمت راست بدن قوی تر است همیشه قدم پای سمت راست حد اقل نیم سانت از قدم پای سمت چپ بیشتر است.مثلاً اگر قدم پای چپشان 70 سانتیمتر باشد قدم پای سمت راست 70.5 سانتیمتر است.
همین باعث می شود موقعی که آدم سعی می کند به خط مستقیم حرکت کند یک مسیر منحنی را طی کند و نهایتاً یک دایره را بپیماید.مگر اینکه دایماً هر چند دقیقه مسیر خودش را اصلاح کند حالا یا با قطب نما یا با استفاده از ستاره ها یا با استفاده از مناظر اطراف.
این مسئله ممکن هیچ وقت پیش نیاد که در یک شب ابری در یک دشت کاملاً مسطح قرار بگیریم و بخواهیم مستقیم به سمت جلو حرکت کنیم ولی جواب این مسئله این نکته را می رساند که
(( اگر در زندگی هر چند وقت یک بار به قطب نما(معیارها) نگاه نکنیم منحرف می شیم و دو باره برمی گردیم سر جایی که از آن شروع کردیم.))
******************************************
درمسئله قبلی با مسئله ای عجیب روبرو بودیم که وقتی حل می شود متوجه می شویم خیلی هم عجیب نیست ولی حالا می خواهم مسئله ای را مطرح کنم که خیلی ساده است ولی وقتی حل شود جوابی از آن بدست می آید که از همه پدیده های متا فیزیکی که تا حالا شنیده یا خوانده اید عجیب تر است.
******************************************
کره ای کاملاً کروی به اندازه کره زمین در نظر بگیرید.حالا روی خط استوای این کره ، دور تا دور ، یک طناب می بندیم و دو سر آن را گره می زنیم.بعد از این قصد داریم این طناب را باز کنیم و طوری دور خط استوای کره ببندیم که در هر نقطه از آن یک گربه بتواند از زیر طناب رد شود یعنی طناب دوم طوری بسته شود که در هر نقطه از آن با طناب قبلی 30 سانتیمتر فاصله داشته باشد.مسئله این است که به چه مقدار طناب اضافه نیازمندیم؟
قطر استوای زمین = 12,756 کیلومتر
شعاع استوای زمین = 6,378 کیلومتر
حدس آدم این است که پنجاه کیلومتر یا صد کیلومتر طناب اضافه نیاز است.بگذارید مسئله را حل کنیم و ببینیم دقیقاً چقدر طناب اضافه نیاز است.
حل:
بگذارید مسئله را به شکل ساده تری بیان کنیم.
وقتی دایره ای به شعاع R ، شعاعش 30 سانتیمتر اضافه می شود( R+30 ) محیط آن چقدر تغییر می کند؟
اختلاف محیط دو دایره = محیط دایره کوچکتر - محیط دایره بزرگتر
مقدار طناب اضافه مورد نیاز = 2π(R+30cm) - 2πR
مقدار طناب اضافه مورد نیاز = 2πR+ 2π(30cm) - 2πR
مقدار طناب اضافه مورد نیاز = 2π(30cm) + 2πR - 2πR
مقدار طناب اضافه مورد نیاز = (2π(30cm
مقدار طناب اضافه مورد نیاز = 2 × 3.14 × cm 30
مقدار طناب اضافه مورد نیاز = 188.4cm
مقدار طناب اضافه مورد نیاز = 1.884 متر = تقریباً دو متر
************************************************** ***
مسئله بالا به ما می گوید تا مسئله ای را محاسبه و تحقیق نکرده اید به درست بودن آن مطمئن نباشید.

منبع:
[URL]http://www.arvah.net/index.php?PHPSESSID=f90284e3fee922c31b97df1154c74a b7&topic=18555.0[/URL