فیزیک والمپیاد

 

 مصاحبه ی نخبگان فیزیک

در یک گزارش سعی کردیم خبری از نخبگان فیزیک ایران بگیریم: حال واحوال نخبگان عرصه ی فیزیک راجویا شوییم هرچند گله مندی هایی دارند.که ازمسوولین خواستارارائه بستری مناسب به این سرمایه ناب کشور عزیزمان ایران هستیم .

 

احمد رضا مومنی(طلا۸۷.نقره ۸۶)

در حال حاضر در مقطع کارشناسی ارشد مشغول هستم.بعد از طلای سال ۸۷بابورسیه شدن به کانادا عزیمت کردم امابعد حدود ۱ماه به دلیل مشکلات شخصی به ایران برگشتم.سعی کردم در ایران ادامه تحصیل بدم .والان هم در دانشگاه صنعتی شریف محصلم.طبیعتا جزو نخبگان کشوری هستم امابااین همه هیچگونه خبری از رسیدگی وکمک به من یابقیه دوستان نشده بااین حال آرزو میکنم نفرات بعدی به اهدافی که دارن دست یابند...

احسان سلحشور(طلای ۸۹و ۸۸وبرنز تایلند۲۰۱۱)

در یک شرکت تولیدی مشغول هستم  وحقوقی هم میگیرییم.رویای دو طلای  فیزیک ایران به آسمانها پیوست بیخیال زندگی میکنیم""""

فقط فکرشو نمیکردم یکروز به عنوان نخبه ی کشوری قراره  مصاحبه تلفنی کنم. بسیار ذوق زده شدم...

مجتبی کمالی(طلای۹۰)

پزشک یکی دوتا از درمانگاههای پارس جنوبیم خداروشکر زندگی را میگذرانیم. طلای ۹۰زحمت چندین ساله ام بود که به خاطرهها پیوست.بهتره از آینده صحبت کنم دیماه ۹۱بود که نامزد کردم وخیلی هم خوشحالم...

تازمان هست زندگی میکنم شاید این زمان هم نباشد...

مهتاب عالمی(طلای۹۱)

دانشجویی مکانیک دانشگاه صنعتی شریف تهرانم.خیلی خوشحالم که نفراول شدم امیدوارم مسابقات جهانی لهستان هم بتوانم موفق باشم

خبرنگار /ماندانا هاشمی 

نوشته شده توسط مهندس مهدی احمد لو/مهندس نادر حسابی/ در ساعت 13:59 | لینک  | 

 تکیه معاون الملک از جمله آثار زیبا و باشکوه است که از دوره قاجاریه در کرمانشاه به یادگار مانده است. این بنای تاریخی در بافت قدیم شهر کرمانشاه

میزبان: استان کرمانشاه

محل برگزاری دانشگاه کرمانشاه

زمان:۴دیماه لغایت ۹دیماه ۹۱

تعداد تیم ها:۲۵استان

تعداد شرکت کننده:۱۲۰

لازم به ذکر است مسابقات در رنج سنی زیر ۲۳ سال وبالای ۲۳ سال برگزار میشود ودر هر سه سن سه نفر به عنوان های طلا و نقر ه و برنز میرسند.



 

نوشته شده توسط مهندس مهدی احمد لو/مهندس نادر حسابی/ در ساعت 11:42 | لینک 

 

 

1391/7/24

اصلاحيه2/دوره‌هاي آموزشي حفاظت در برابر اشعه در نيمسال دوم 1391 اعلام شد كانون بازنشستگان سازمان انرژي اتمي ايران دوره‌هاي مقدماتي حفاظت در برابر اشعه در نيمسال دوم 1391 را با نظارت دفتر حفاظت در برابر اشعه كشور به صورت تمام وقت مطابق جدول و شرايط پيوست و با حضور اساتيد مجرب برگزار مي‌نمايد.

اين دوره‌ها به منظور ارتقاء آگاهي كليه كساني كه در مراكز مختلف صنعتي، پزشكي و ... به نوعي با اشعه كار مي‌كنند و يا در معرض آن هستند طراحي شده‌اند.

علاقمندان مي‌توانند فرم تكميل شده ثبت نام را از طريق نمابر به شماره 88338511 يا 88351130  ارسال و يا به آدرس: تهران، انتهاي كارگر شمالي، خيابان شهيد ابطحي(بيستم)، پلاك 63 به شماره تماس 88338512 مراجعه نمايند.

برگزاري اين دوره‌ها در ساير استان‌ها نيز امكان‌پذير مي‌باشد. همچنين در صورت وجود متقاضي علاوه بر دوره‌هاي جدول پيوست، دوره‌هاي زير نيز برگزار مي‌گردد:

1.       حفاظت در برابر اشعه ويژه مراكز تأسيسات هسته‌اي 

2.       پرتونگاري دندان                                              

3.       مراكز كار با پرتوهاي راديويي و ماكروويو

4.       دوره‌ها در دو سطح پرتونگاري «الف» و «ب» برگزار مي‌شود

- علاوه بر جدول زماني فوق، برگزاري دوره ها به صورت اختصاصي نيز امكان پذير است.

منبع: روابط عمومي

نوشته شده توسط مهندس مهدی احمد لو/مهندس نادر حسابی/ در ساعت 10:2 | لینک  | 

یه مطلب از کتاب "فیزیک از آغاز تا امروز" براتون مینویسم تا بیشتر درباره فیزیک در ایران باستان بدونین و با گذشته درخشان دانشمندان ایرانی آشنا بشین


"ایرانیان سابقه دیرینه ای در نجوم دارند. قدیمی ترین متن ایران پیش از اسلام، اوستا کتاب دینی زرتشتیان است که متاسفانه فقط یک پنجم آن باقی مانده است. در این متن به کروی بودن زمین اشاره شده است که ردپایی از نجوم در ایران باستان است. همچنین در متون دینی زرتشتی مربوط به دوره ساسانی به نام صورت های فلکی، ستاره ها و سیارات اشاره شده.

مورد دیگر نجوم ایران پیش از اسلام مربوط به قرن اول میلادی یعنی شش قرن پیش از ظهور اسلام است. در قرن اول میلادی عده ای از فعالان(رهبران دینی که هم رهبر دینی بودند و هم دانشمند) به علتی نامعلوم در زمان اشکانیان از ایران به هند مهاجرت کردند و دانش و فرهنگ ایرانی را با خود به این کشور بردند و آن را با فرهنگ و دانش هندی درآمیختند. گفته می شود این افراد همچنان در در هند باقی مانده اند و تمایز نژادی خود را حفظ کرده اند. همچنین این افراد تقویم ایرانی را به هند بردند که در آن، شروع سال اول بهار است و هنوز هم در هند مورد استفاده قرار می گیرد. البته آنها عملا از تقویم اروپایی استفاده می کنند، اما تقویم رسمی در قانون اساسی این کشور، همان تقویم ایرانی است. از کتب قدیمی ایران، غیر از یک اثر مهم به نام ذیج شهریاران کتاب نجومی دیگری باقی نمانده است.ذیج به معنی کتابچه نجومی است که لغت قدیمی فارسی است. این کتاب در زمان بهرام گور و پادشاهان ساسانی تالیف شده است و یک قرن بعد در زمان انوشیروان تصمیم گرفتند این کتاب را کامل تر کنن. به دستور انوشیروان، کتاب های نجوم ایران و هند خوانده و مقایسه شدند و نتیجه گرفتند که کتال های نجوم هندی دقیق تر است. در نتیجه یک ویرایش جدید از ذیج شهریار، بر اساس متن های هندی فراهم کردند. بعضی از منجمان نامی، از جمله ابوریحان بیرونی و خوارزمی، مطالبی از این کتاب را در کتاب های خود آورده اند. ابوریحان بیرونی کتابی به نام افراط المقال فی امر الضلال(مقاله ای یکتا در مورد سایه ها) دارد که در آن روش مندرج کردن ساعت های آفتابی را از کتاب ذیج شهریار نقل کرده است.

همچنین در یکی از نوشته های دینی زرتشتی، آیین مقدسی ذکر شده است که طبق آن زمانی باید این آیین انجام شود که ماه، ستاره ها، سیاره ها و خورشید در یک موقعیت ویژه که در رساله ذکر شده است، قرار داشته باشند. در عین حال، در نوشته هایی که به زبان پهلوی است، برای محاسبه موقعیت ماه، خورشید،ستاره ها و سیاره ها گفته شده است که باید محاسبه آنها براساس یک ذیج باشد و آنجایی که از منابع ساسانی نام برده،از ذیج هندی،ذیج شهریاران و ذیج بطلمیوس نام برده است. به این ترتیب مشخص می شود که در زمان ساسانیان، ایرانیان با نجوم پیشرفته یونان باستان آشنا بودند و شاخص ترین آنان، کتاب نجومی یونان باستان است که بعد ها به عربی ترجمه شد. این عقیده نیز وجود دارد که اولین ترجمه آن، از یک ترجمه قارسی قدیمی گرفته شده است. نجوم ایران باستان از نجوم یونان باستان تأثیر گرفت و بر نجوم دوره اسلامی اثر گذاشت و نجوم این دوره هم بعد ها بر تکامل نجوم در اروپا تأثیر گذاشت. بعد از اسلام،یکی دو قرن صرف کش مکش و تثبیت حکومت جدید در ایران شد. در این دوره یا هیچ اثری به وجدو نیامد یا اگر به وجود آمد، باقی نماند. اما بعد از آن، از قرن سوم تا قرون 7 و 8 هجری شکوفایی بسیاری در کشورهای اسلامی به خصوص در ایران به وجود آمد و دانشمندان اسلامی، دست آوردهای زیادی به وجود آوردند که به دوره طلایی اسلامی شهرت یافت.



در پست های بعدی در باره ی چند تن از برجسته ترین و تأثیر گذار ترین چهره های علمی ایران باستان از جمله خوارزمی و ابن سینا و ابن هیثم و... مینویسم که حتما بخونین.

نوشته شده توسط مهندس مهدی احمد لو/مهندس نادر حسابی/ در ساعت 9:55 | لینک  | 

به نظر شما خطوط میدان مغناطیسی یه کم نسبت به هم گسسته نیستن؟؟؟
چه دلیلی داره که اینطوری باشه؟
در فاصله های مساوی از آهنربا مگه نباید میدان یکنواخت باشه؟
اگه خطوط میدان نسبت به هم فاصله داشته باشه (گسسته باشند) یعنی در دو نقطه ی کنار هم که فاصله ی مساوی از منبع میدان مغناطیسی دارند شدت میدان یکنواخت نیست.
اگه هم به گسسته بودن میدان ها شک دارین به عکس های ادامه ی مطلب خوب دقت کنین...




نوشته شده توسط مهندس مهدی احمد لو/مهندس نادر حسابی/ در ساعت 9:42 | لینک  | 

دریچه ای تازه برای گسترش دانش بشر درباره سیاره خواهر زمین باز شده. این مریخ نورد که یک آزمایشگاه سیار تقریبا یک تنی است حدود 8 ماه است که در راه مریخ بوده و چند روز پیش روی سطح این سیاره فرود آمد تا در این سیاره شروع به کنجکاوی کند.

فرود این کاوشگر سرآغاز ماموریت دست کم دو ساله این کاوشگر برای یافتن نشانه‌های احتمالی حیات در مریخ است.کاوشگر ناسا سفری ۵۷۰ میلیون کیلومتری را برای رسیدن به مریخ پیموده است.

پیش از فرود موفقیت‌آمیز این کاوشگر، نگرانی‌های زیادی در این باره وجود داشت، به ترتیبی که به مرحله فرود آن "هفت دقیقه وحشت" نام داده بودند. کاوشگر کنجکاوی می‌بایست در این زمان کوتاه سرعت ۲۰ هزار کیلومتر در ساعتی خود را می‌کاست و با انجام حرکات پیچیده و خودکار بر سطح مریخ می‌نشست. پروژه Curiosity تا کنون برای ناسا دو و نیم میلیارد دلار هزینه داشته و پیشرفته‌ترین وسیله فضایی است که بر کره‌ای دیگر فرود آمده است.

کنجکاوی دوربینی قوی دارد ، مته ای برای سوراخ کردن خاک و سنگ ، باتری اتمی ، چشم های لیزری و یک آزمایشگاه شیمیایی نسبتا مجهز دارد. 

اولین تصویر 360 درجه رنگی ارسال شده توسط مریخ نورد


اهداف علمی اصلی مریخ نورد:

1.مشخص کردن مواد معدنی تشکیل دهنده ی سطح مریخ.

2.تلاش برای شناسایی سلول های زنده.

3.تشخیص و تفسیر فرایندهایی که منجر به شکل گیری صخره ها و خاک مریخ شده اند.

4.تعیین وضعیت کنونی چرخه ی آب و دی اکسید کربن.

5.مشخصه یابی و طیف نگاری تابش های کهکشانی و ستاره ای و تابش های سطح خود مریخ و شناسایی نوترون های ثانویه و پروتون های خورشیدی و فرا منظومه ای.

6.اندازه گیری های میزان مصرف باتری خورشیدی و تابش های ساطع شونده از خود مریخ نورد برای سفر های بعدی.

برای اطلاعات بیشتر میتوانید به سایت رسمی مریخ نورد کنجکاوی مراجعه کنید

نوشته شده توسط مهندس مهدی احمد لو/مهندس نادر حسابی/ در ساعت 9:28 | لینک  | 

محققین توانسته‌اند پلیمر سنتزی به پروتئین‌های خونی اضافه کنند که باعث می‌شود این پروتئین برای رساندن اکسیژن به ماهیچه‌ها، ‌دیگر نیازی به آب نداشته باشد. بنابراین، شاید زندگی روی سایر سیارات بدون آب هم امکان‌پذیر باشد.

 یکی از مولفه‌هایی که در جستجوی حیات در نقاط دیگر جهان به طور معمول در نظر گرفته می‌شود،‌ وجود آب است. در واقع، تصور بر این است که حیات،‌ دست‌کم به شکلی که ما می‌شناسیم،‌ بدون آب امکان‌پذیر نیست
نوشته شده توسط مهندس مهدی احمد لو/مهندس نادر حسابی/ در ساعت 9:26 | لینک  | 

راستش خیـــــــــــــــــلی جلوی خودمو گرفتم اینو نذارم ولی نشـــــــــــد!!! :

ولی لازم دیدم از داروگر تشکر کنم که در این شرائط خیلی لطف کرد در حق رونال2!!! 


اگه هم ک30 عکسی از بار3لونا داشت بذاره. دخل و تصرف تو این پست آزاده و آزادی بیان در بیشترین حد ممکنه خودشه!!!!!


نوشته شده توسط مهندس مهدی احمد لو/مهندس نادر حسابی/ در ساعت 9:20 | لینک  | 

نظریه ریسمان، ام تئوری و دوالیتی


نظریه ریسمان شاخه‌ای از فیزیک نظری است. 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 نگریسته ‌شوند 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 (نظریه میدان کوانتوم) که سه نیروی دیگر موجود در طبیعت (یعنی الکترومغناطیس، نیروی ضعیف و نیروی هسته‌ای قوی) را توصیف می‌کند به هم مرتبط می‌سازد.

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 نظریه 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 معمولا 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 اندازه 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 لوله 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 اندازه کافی (یعنی به اندازه 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 دایره عظیمه 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 مثلا به جای لوله یک کابل برق داشته‌باشیم. برای مورچه اگر به اندازه 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 اندازه 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 نظریه 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:

ریسمان بوزونی

ابرریسمان
نظریه ریسمان، ام تئوری و دوالیتی




نظریه ریسمان شاخه‌ای از فیزیک نظری است. 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 نگریسته ‌شوند 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 (نظریه میدان کوانتوم) که سه نیروی دیگر موجود در طبیعت (یعنی الکترومغناطیس، نیروی ضعیف و نیروی هسته‌ای قوی) را توصیف می‌کند به هم مرتبط می‌سازد.

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 نظریه 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 معمولا 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 اندازه 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 لوله 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 اندازه کافی (یعنی به اندازه 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 دایره عظیمه 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 مثلا به جای لوله یک کابل برق داشته‌باشیم. برای مورچه اگر به اندازه 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 اندازه 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 نظریه 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:

ریسمان بوزونی

ابرریسمان




ریسمان بوزونی

نخستین نوع و ساده‌ترین نوع نظریه ریسمان است. به طور سنتی احتیاج به ۲۶ بعد برای همخوانی با ضوابط و پیش ‌فرضهای 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 فِرمی در مکانیک آماری) پیروی می‌کند بنابراین به طور طبیعی نمی‌تواند توصیف‌گر ذراتی مثل الکترون باشد.


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 نظریه ابرریسمان وجود دارند که می‌توانند توصیف‌گر طبیعت باشند
د-وسته (D-Brane) و نظریه-م (M-Theory)

در سال ۱۹۹۵ میلادی ادوارد ویتن فیزیکدان مشهور با معرفی د-وسته (خوانده می‌شود دالوسته بر وزن آموخته) انقلابی در نظریه ریسمان پدید آورد. 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-وسته دو بعدی یعنی شکلی مثل یک صفحه‌کاغذ با ضخامت صفر «پوسته» یا د۲-وسته (تلفظ می‌شود دال-دووسته) می‌گویند. (نام د-وسته هم به قریه پوسته انتخاب شده‌است). د۱-وسته (خوانده می‌شود دال-یکوسته) خود به شکل ریسمان می‌باشد . 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-وسته هرچند بعدی که داشته‌باشیم آن را به صورت «د‌ تعداد ابعاد-وسته» می‌نویسیم. علاوه ‌براین برای گنجاندن این اشیای جدید در نظریه ابرریسمان تعداد ابعاد به ۱۱ ارتقا پیدا کرد.

ویتن همچنین ثابت کرد که پنج نظریه ابرریسمان موجود بی‌ارتباط به هم نیستند و با نوعی روابط همزادی (duality) به هم مربوط می‌شوند. امروزه به نظر می‌آید این پنج نظریه درواقع پنج «نمود» (=جلوه) گوناگون از یک‌ نظریه مادر و بزرگتر هستند. یعنی این نظریه مادر که آن را نظریه-م(تلفظ می‌شود نظریه میم) می‌خوانند در شرایط خاص به هر یک از این پنج نظریه تقلیل می‌یابد (بسته به شرایط به نظریه‌های مختلف

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 هم اکنون بسیاری از فیزیکدانان به دنبال کشف و درک نظریه-م هستند. احتمالا یافتن نظریه-م از بزرگترین دستاوردهای بشر خواهد بود زیرا این نظریه قادر خواهد بود تمام دنیا را در بنیادین ترین حالت توصیف کند.

باید توجه داشت که نظریه 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 مثلا این نظریه‌ باید بگوید چرا الکترون وجود دارد و چرا جرم آن فلان اندازه و چرا اسپین آن یک ‌دوم و چرا بار الکتریکی آن بهمان مقدار است.


د-وسته‌ها و جهانهای موازی
آیا حقیقتاً نظریه ریسمان علمی‌است؟

بعضی از فیزیکدانان معتقدند که نظریه 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 اصلا نظریه-م وجود دارد؟ چرا طبیعت باید موجودی قانونمند و در درجه بعد قابل فهم باشد. اینشتین معتقد بود که غیرقابل ‌فهم‌‌ترین چیز در مورد طبیعت این‌است که طبیعت قابل فهم است. متاسفانه یا خوشبختانه از هیچ‌کجا آیه نیامده‌است که نظریه-م به عنوان نظریه همه چیز یا نظریه 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 می‌باشد 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 نظریه ریسمان اساسا نادرست است. اتفاقی شبیه این امر در مورد نظریه متغیر پنهان چندین سال قبل رخ‌ داد. ریسمان‌کارها معتقدند که شانس از بیخ و بن نادرست بودن نظریه 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 تقریبا صفر است.


تصور جهان چهاربعدی

میدانیم که نظریه هایی مثل ابر ریسمان جهان را با ابعاد بیشتر از 3 بعد می دانند. اما یک جهان 4بعدی چگونه خواهد بود؟ منظور از بعد چهارم زمان نیست بلکه بعدی فیزیکی است که بر سه بعد ما عمود است. برای درک بهتر این بعد بهتر است بعد سوم را با بعد دوم مقایسه کنیم. با این کار ما میتوانیم رابطه این دو را به رابطه بعد سوم و چهارم تعمیم دهیم. خوب ما میدانیم که یک کاغذ دو بعد دارد (از ضخامت صرف نظر کنید) :طول و عرض ما می توانیم این دو خط را در کاغذ بر هم عمود رسم کنیم اما آیا میتوانید خط سومی هم روی کاغذ عمود بر ان دو رسم کنید؟ نه برای رسم این خط ما به بعد سوم نیاز داریم. در مورد بعد چهارم هم همینطور است: بعدی که میتوان از ان خطی بر مکعب عمود کرد. به بعد دوم بر میگردیم. بیاید حیاتی را در بعد دوم در نظر بگیریم در این جهان دو بعدی موجوداتی زندگی می کنند: مربع ها مثلثها چند ضلعی ها و دایره. حالا سراغ مربع میرویم. این موجود اطرافیان و اجسام را به صورت خط می بیند دقت کنید خود ما هم اطراف خود را دو بعدی می بینیم (مضحک به نظر میرسد!) ولی خیلی ساده دوری و نزدیکی را درک می کنیم. این موجود هم مثل ما است ولی یک بعد کمتر میبیند! حالا خود را فرض کنید که دارید به ان مربع نگاه میکنید. چه می بینید؟ شما میتوانید هم خود مربع و هم پشت و هم داخل بدن مربع را یک زمان ببینید! این برای مربع غیر قابل درک است که کسی بتواند داخل بدن او را ببیند. همان طور که ما نمی توانیم درک کنیم که یک موجود چهار بعدی می تواند داخل بدن ما را ببیند! ما می توانیم یک بطری دو بعدی آب را بدون باز کردن در آن بخوریم!. یا یک گاو صندوق دو بعدی را خالی کنیم ! حالا فرض کنید ما یک کره را داخل دنیای آقای مربع بیاندازیم. او چه خواهد دید؟ او اول یک نقطه می بیند که از هیچ به وجود آمده و هر لحظه به قطر آن افزوده و سپس کم و ناپدید می شود! پس اگر یک کره چهار بعدی در جهان ما بیفتد ما یک نقطه می بینیم که به یک کره تبدیل میشود و سپس هر لحظه بزرگتر می شود. سپس کوچک و نا پدید می شود.

چرا نظريه ريسمانها مطرح شد؟

در مدل استاندارد به ذرات به عنوان نقاطی توجه می شد كه در فضا حركت می كنند و بوسيله ترسيم يك خط رديابی می شود كه جهان حط می نامند. برای بررسی كنش آنها كه در طبيعت مشاهده می شود، درجات آزادی آنها فقط شامل مكان و سرعت، همچنين جرم، بار الكتريكی و رنگ كه پيوند بار الكتريكی و كنش قوی است يا اسپين مورد توجه است

مدل استاندارد كالبد نظريه ميدان كوانتومی را طراحی می كند كه ابزاری به دست می دهد تا نظريه ها را طوری بسازيم كه شامل مكانيك كوانتوم و نسبيت خاص نيز باشند. با اين ابزارها، نظريه ها طوری طرح ريزی می شوند كه موفقيت بزرگی برای توضيح چهار كنش (نيروی) شناخته شده در طبيعت را داشته باشند. به علاوه يك موفقيت بزرگ برای يكسان سازی بين نيروی های الكترومغناطيس و هسته ای ضعيف به دست آمده كه الكتروويك ناميده می شود و نطرها را به سوی كنش هسته ای قوی سوق می دهد.

اما متاسفانه چهارمين كنش (نيرو)، يعنی گرانش كه به طور زيبايی در نسبيت عام اينشتين تشريح شده در اين طرح ديده نمی شود. و همه ی تلاشها برای به دست آوردن نسبيت عام از نظريه ميدان كوانتومی بيهوده بوده است.

به عنوان مثال نيروی بين دو گراويتون (ذراتی كه نيزوی گرانش را حمل می كنند)، بی نهايت می شود و ما نمی دانيم چگونه اين بی نهايت را مي توان توجيه كرد. 

در نظريه ريسمانها تعداد بيشماری انواع ذرات با يك سنگ بنای اساسی يعنی "ريسمان" جايگزين می شود.

اين ريسمانها می توانند شبيه حلقه به يكديگر بسته شوند يا نظير مو باز شوند. همچنانكه ريسمان در زمان حركت می كند، يك لوله يا صفحه را ترسيم می كند و با توجه به شرايط باز يا بسته می شود.

بعلاوه ريسمان آزاد است كه نوسان كند و نوسانات مختلف ريسمانها، ذرات مختلف را به نمايش می گذارد. از اين رو جرم های مختلف يا اسپين مختلف را ترسيم می كند.

يك طريق نوسان موجب می شود كه ريسمان به صورت الكترون جلوه گر شود و نوع ديگر به صورت فوتون ظاهر می شود. در اينجا حتی يك جلوه ی آن توضيح دهنده گراويتون است. گراويتون ذره ای است كه نيروی گرانش را حمل می كند و اين دليل بسيار مهمی است كه چرا نظريه ريسمانها تا اين اندازه مورد توجه قرار می گيرد.

نكته اينجا است كه ما می توانيم كنش دو گراويتون را در نظريه ريسمانها احساس كنيم و اين چيزی است كه نظريه ميدان گرانشی توان آن را ندارد. در اينجا بی نهايتی وجود ندارد! بنابراين اين نخستين موفقيت نظريه ريسمان بود كه شامل گرانش كوانتومی می شد كه شبيه نسبيت عام در فاصله های بزرگ می شود.

علاوه بر آن نظريه ريسمان ضرورتاً دارای چنان درجه آزادی است كه بتواند ساير كنش ها را به خوبی توضيح دهد.

از اين رو اميد بخش است كه نظريه ريسمان قادر است چهار نيروی شناخته شده را يكسان سازی كند و به صورتی ساده در يك نظريه تحت عنوان " يك نظريه برای همه چيز" مطرح كند.


چرا نظریه سی. پی. اچ. مطرح شد؟ 

جمع بندی مطالب بالا نشان می دهد:

نسبیت عام باید با مکانیک کوانتوم ترکیب شود تا مشکلات موجود در فیزیک نظری بر طرف گردد. طبق نسبیت عام مسیر نور در میدان گرانشی خمیده است که آن را تحت عنوان فضا - زمان مطرح می کنند. مکانیک کوانتوم به ویژگیها و رفتار ذرات زیر اتمی می پردازد و با کوانتومها یا کمیتهای گسسته سروکار دارد. در حالیکه در نسبیت عام فضا - زمان پیوسته است.

باید ارتباط بین فرمیونها و بوزونها توضیح داده شود. همجنانکه می دانیم فرمیونها شامل ذراتی نظیر الکترونها و پروتونها هستند که دارای اسپین نادرست می باشند و بوزونها دارای اسپین درست هستند.

هگز بوزونها باید توضیح داده شوند، یعنی اینکه ذرات چگونه جرم به دست می آورند. با توجه به رابطه جرم - انرژی می دانیم هرگاه ذره ای در یک میدان شتاب بگیرد، انرژی و در نتیجه جرم آن افزایش می یابد. بنابراین مسئله این است که این پدیده یعنی افزایش جرم را چگونه می توان توجیه کرد؟

سئوال اساسی این است که آیا حقیقتاً بوزون و فرمیون دو موجود کاملاً متفاوت از یکدیگرند؟ در نظریه ریسمانها، ریسمان به عنوان یک بسته فوق العاده کوچک انرژی تلقی می شود و که با پیوستن آنها به یکدیگر و با ارتعاشات مختلف آنها سایر ذرات نمود پیدا می کنند. در نظریه هگر بوزون به دنبال ذره ای هستند که موجب ایجاد یا افزایش جرم می شود. اگر این مسئله ی هگز بوزون را با دقت بیشتری بررسی کنیم شاید بتوانیم به نتایج جالب توجه تری برسیم.

اجازه بدهید تصورات خود را از بوزون و فرمیون یا به عبارت دیگر از جرم - انرژی و نیرو تغییر دهیم. در فیزیک مدرن جرم و انرژی دو تلقی مختلف از یک کمیت واحد هستند. جرم هر ذره را می توان با محتویات انرژی آن اندازه گرفت و همچنین انرژی یک ذره را می توان با جرم آن هم ارز دانست. لذا در فیزیک معاصر ما با دو کمیت بیشتر سروکار نداریم، انرژی و نیرو.

اگر رابطه ی نیرو و انرژی را با دید متفاوتی مورد بحث قرار دهیم، می توانیم به نتایج جالب توجهی برسیم. نیرو به عنوان انرژی در واحد طول مطرح می شود که برای آن رابطه ی زیر داده شده است:


F=-dU/dx → du= - Fdx


در رابطه ی بالا انرزِی و فاصله تغییر می کنند، اما نیرو ثابت است. اگر نیرو یعنی F یک کمیت ثابت و تغییر ناپذیر است، چگونه می توان هگز بوزون را توجیه کرد؟ یعنی واقعاً توجیه کاهش یا افزایش جرم چگونه امکان پذیر است. متاسفانه این دیدگاه از مکانیک کلاسیک به نسبیت تسری یافت و هیچگونه بحثی در این زمینه مطرح نشد. اگر بخواهیم با همان نگرش کلاسیکی در مورد نیرو مشکلات فیزیک و ناسازگاری نسبیت و مکانیک کوانتوم را بر طرف سازیم، راه به جایی نخواهیم برد، همچنانکه تا به حال این چنین بوده است.

اشکال بعدی که مانع رسیدن به یک نتیجه ی قابل توجه می شود این است فیزیکدانان به مشکلات به گونه ای پراکنده برخورد می کنند. تحقیقات روی هگز بوزون مسیر خود را می پیماید، مکانیک کوانتوم می خواهد مشکلات فیزیک را در چاچوب قوانین کوانتومی حل کند، و مهمتر از همه اینکه مکانیک کلاسیک تقریباً به فراموشی سپرده شده است. همه اینها هر کدام نگرشی خاص به جهان دارند و عمومیت ندارند. در حالیکه طبیعت یگانه است و قانون نیز بایستی از یک وحدت برخوردار باشد که هست. ترکیب مکانیک کوانتوم و نسبیت زمانی امکان پذیر است که نگرش هگز بوزون همراه با مکانیک کلاسیک نیز در این ترکیب منظور گردد

در مورد قضیه کار انرژی W=dE برخوردی دوگانه وجود دارد. قسمت کار آن را با مکانیک کلاسیک مد نظر قرار می دهند و کار را کمیتی پیوسته در نظر می گیرند، در حالیکه با انرژی برخوردی کوانتومی دارند. در واقع بایستی هر دو طرف رابطه را با دید کوانتومی در نظر گرفت. در این مورد مثالهای زیادی می توان ارائه داد که با این برخورد دوگانه در تناقض قرار خواهد گرفت. اگر این مورد را بکار بندیم مشکل ارتباط فرمیونها و بوزونها بر طرف خواهد شد.

اگر بپذیریم که کار کوانتومی است، الزاماً به این نتیجه خواهیم رسید که نیرو بطور کلی و از جمله گرانش نیز کوانتومی است. مفهوم صریح و در عین حال ساده آن این است که فضا - زمان کوانتومی است. با نگرش کوانتومی به گرانش یا به تعبیر نسبیت فضا - زمان، مکانیک کوانتوم و نسبیت با یکدیگر ترکیب خواهند شد.

چنین نگرشی می تواند به یک نظریه برای همه چیز منتهی شود. نظریه ای که تحت عنوان نظریه سی. پی. اچ. مظرح شده است.


نظریه سی. پی. اچ.

در نظریه سی. پی. اچ. نیرو و انرژی قابل تبدیل به یکدیگر هستند. همچنین با توجه به نسبیت که در آن جرم و انرژی هم ارزند، بنابر این، نیرو، انرژی و جرم هم ارز می باشند. و می توان نتیجه گرفت که نیرو، انرژی و جرم سه جلوه (ظاهر) متفاوت از یک ذره واحد و بنیادی هستد و ما باید تصورات خود را در مورد نیرو، انرژی و جرم تغییر دهیم


تعریف CPH 

فرض کنیم یک ذره با جرم ثابت m وجود دارد که با مقدار سرعت ثابت Vc نسبت به تمام دستگاه های لخت حرکت می کند. و Vc>c, c is speed of light این ذره را سی. پی. اچ. CPH, Creation Particle Higgs می نامیم که سنگ بنای اولیه همه چیز است. بنابراین سی. پی. اچ. دارای اندازه حرکت خطی برابر mVc است.


اصل CPH

Principle of CPH

سی. پی. اچ. یک ذره بنیادی با جرم ثابت است که با مقدار سرعت ثابت حرکت می کند. این ذره داری لختی دورانی است. در هر واکنش بین این ذره با سایر ذرات در مقدار سرعت آن تغییری داده نمی شود، بطوریکه :

gradVc=0 in all inertial frames and any space

CPH is a particle with constant mass m and moves with constant speed Vc


تشریح:

این ذره دارای اندازه حرکت p=mVc است. همچنین دارای لختی دورانی I است Momentum Inertia I هنگامیکه نیروی خارجی بر آن اعمال شود، قسمتی از سرعت انتقالی آن به سرعت دورانی (یا بالعکس ) تبدیل می شود، بطوریکه در مقدار Vc تغییری داده نمی شود. یعنی اندازه حرکت خطی آن به اندازه حرکت دورانی و بالعکس تبدیل می شود. بنابراین مجموع انرژی انتقالی و انرژی دورانی آن نیز همواره ثابت است.

هنگامیکه سی. پی. اچ. دارای حرکت دورانی حول محوری که از مرکز آن می گذرد است، یعنی زمانیکه سی. پی. اچ. دارای Spin است، آن را گراویتون می نامیم.

هنگامیکه گراویتون روی یک ذره/جسم کار انجام می دهد، گروایتون ناپدید شده و به انرژی جسم تبدیل می شود. زیرا این امر قابل توجیه نیست که نیرو تولید انرژی کند و هیچ تغییری در آن ایجاد نشود.

تمام تلاشها برای پیدا کردن یک نیروی اساسی واحد در طبیعت به این دلیل بی نتیجه بوده است که فیزیکدانان هیچ توجهی به تغییرات نیرو نداشته اند. در حقیقت نیرو و انرژی قابل تبدیل به یکدیگرند. یعنی نیرو به انرژی تبدیل می شود و انرژی نیز به نیرو تبدیل می شود.

همچنین یک گراویتون روی گراویتون دیگر کار انحام می دهد، اما نتیحه ی این کار تغییر انرژی جنبشی به انرژی دورانی است.

هنگامیکه گراویتون ها در کنار یکدیگر قرار می گیرند (ادغام می شوند) همان جلوه ای را از خود بروز می دهند که ما آن را انرژی می نامیم.

یک فوتون از تعدادی گراویتون تشکیل می شود که دارای Spin هستند. همچنین فوتون دارای اسپین است. بنابراین هنگامیکه فوتون با سرعت نور حرکت می کند، گرایتون هایی که فوتون را تشکیل داده اند دارای حرکتهای زیر می باشند.

حرکت انتقالی برابر سرعت نور، زیرا فوتون با سرعت نور منتقل می شود و اجزای تشکیل دهنده آن نیز الزاماً با همین سرعت منتقل می شوند.

حرکت دورانی (اسپین)، زیرا طبق اصل سی. پی. اچ. مقدار سرعت سی. پی. اچ. بیشتر از سرعت نور است و هنگامیه سی. پی. اچ. ها با یکدیگر ادغام می شوند و سایر ذرات را تشکیل می دهند، مقداری از سرعت انتقالی آنها به اسپین تبدیل می شود و حرکت ناشی از اسپین فوتون، زیرا گراویتون ها در ساختمان فوتون هستند و از حرکت اسپینی فوتون سهم می برند.

ویژگیهای برجسته نظریه سی. پی. اچ

نظریه سی. پی. اچ. برای اولین بار هم ارزی نیرو و انرژی را مطرح کرده است. این نظریه با مطرح کردن یک اصل ساده و بنیادی به توجیه پدیده ها می پردازد

gradVc=0 in all inertial frames and any space


این نظریه یک زیر بنای کاری بسیار ساده را برای توجیه پدیده ها تشکیل می دهد.طبق این نظریه تمام ذرات بنیادی،نیروهای اساسی، انرژی و جرم (ماده و پاد ماده) از ذره ی واحدی تشیل می شوند. CPH نیروی گرانش محض است.

در حقیقت CPH یک زیر کوانتوم هستی در طبیعت است. 


Sub Quantum of existence in Nature


این زیر کوانتوم دارای جرم است، پس جلوه ی ماده است، دارای اندازه حرکت است که بیان کننده ی انرژی است. 

یک کوانتوم انرژی از تعدادی سی. پی. اچ. تشکیل می شود. همچنین سی. پی. اچ. ها روی سی. پی. اچ. های دیگر کار انجام می دهند و تولید انرژی می کنند. در واقع یک کوانتوم انرژی از تعدادی سی. پی. اچ. تشکیل می شود. با توجه به رابطه جرم-انرژی که انرژی به ماده و پاد ماده تبدیل می شود، لذا همه ی اجسام موجو در جهان از سی. پی. اچ. تشکیل می شوند.

این نگرش علاوه بر آنکه نسبیت و مکانیک کوانتوم را ترکیب می کند و سئوالات و ابهامات نظریه هگز بوزون نیز پاسخگو است


نویسنده: حسین جوادی  
نوشته شده توسط مهندس مهدی احمد لو/مهندس نادر حسابی/ در ساعت 9:9 | لینک  | 

نیروی کوریولیس یا اثر کوریولیس (به انگلیسی: Coriolis effect) یک شبه-نیرو است که باعث انحراف اجسام در حال حرکت به بیرون از راستای خط راست، از دید یک ناظر درون یک دستگاه چرخشی است.تاثیرات این نیرو را می‌توان بوضوح در تعیین جهت جریانات جبهه‌های آب و هوایی سیارات دید. این اثر توسط گاسپار گوستاو کوریولیس مهندس و ریاضیدان فرانسوی در قرن ۱۹ میلادی کشف شد.

این نیرو را با عبارت زیر می‌توان بیان کرد:


در فیزیک، اثر نیروی کریولیس یک انحراف مشهود حرکت اشیا، هنگامی که اشیا در یک محور مختصات چرخش قرار دارد، می‌باشد. برای مثال، دو بچه را در دو سمت مخالف یک چرخ فلک گردان در نظر بگیرید، که دو توپ نیز در اطراف آن متصل بوده و می‌چرخند. از دید کودکان، مسیر توپ از پهلو به صورت منحنی در آمده و به وسیله نیروی کریولیس انحنا پیدا کرده‌است. از دید سه بعدی انحراف با چرخش پاد ساعتگرد چرخ و فلک، به سمت راست است. (مشاهده از بالا) و در صورت چرخش ساعتگرد چرخ و فلک، انحراف به سمت چپ می‌باشد. قوانین حرکت نیوتن در مورد حرکت شی در مختصات اینرسی دلالت می‌کند.هنگامی که قوانین نیوتن به مختصات چرخشی تعمیم داده می‌شود، نیروی کریولیس با نیروی گریز از مرکز مشاهده می‌شود.اگر سرعت چرخش محور مختصات ثابت نباشد، نیروی اولر مشاهده می‌شود.تمام سه نیرو متناسب با جرم جسم می‌باشد. نیروی کریولیس متناسب با سرعت چرخش و توان دوم نیروی گریز از مرکز می‌باشد. نیروی کریولیس در جهت عمودی با محور چرخشی و با سرعت جسم در محور مختصات چرخش متناسب می‌باشد. نیروی گریز از مرکز به سمت خارج در جهت چرخش حرکت می‌کند و با فاصله جسم از محور مختصات چرخشی نیز متناسب می‌باشد. این سه نیروی مضاف در رده نیروهای اینرسی، نیروهای موهوم و یا نیروهای ساختگی می‌باشند. این نامگذاری در جهت فنی می‌باشد و به معنای ساده تر، این نیروها در مختصات اینرسی نامشخص و ناپدید می‌باشند.


معادلات مربوط به نیروی کریولیس در سال ۱۸۳۵ توسط یک دانشمند فرانسوی به نام گاسپارد گوستاو کوریولیس در ارتباط با هیدرو دینامیک و همچنین در معادلات جزرومدی پیرسیمون لاپلاس در ۱۷۷۸، منتشر شد.به تازگی در قرن بیستم، معادلات نیروی کریولیس در زمینه هواشناسی مورد استفاده قرار گرفتند.



شاید معمول‌ترین دستگاه مختصات محور چرخشی زمین باشد. حرکت اشیا در سطح زمین باشد. حرکت اشیا در سطح زمین نیروی کریولیس را ناشی می‌شوند که در نیمکره شمالی به سمت راست و در نیمکره جنوبی به سمت چپ متمایل شده و به نظر می‌رسند. در واقع در استوا، حرکت به سمت غرب یا شرق بروی خط استوا باقی می‌ماند. حرکت اولیه یک پاندول در هر جهت منجر به حرکت در یک مسیر دایره‌ای می‌شود. حرکت هوا در جو و آب در اقیانوس نمونه‌های مشهودی این رفتار می‌باشند. همانند جریان مستقیم از محیط پرفشار به کم فشار، همچنین در یک زمین غیر چرخنده، بادها و روند جریانشان، در شمال خط استوا به سمت راست و در جهت جنوب خط استوا به سمت چپ جریان می‌یابند. این اثر برای چرخش سیکلون‌های بزرگ جوابگو می‌باشد.


محتویات  

گاسپارد گوستاو کریویس مقاله‌ای را در زمینه بازده انرژی ماشین‌ها با قسمت‌های چرخنده، مانند چرخ‌های آبی منتشر کرد. این مقاله شامل نیروهای کاربردی می‌باشد که در مختصات چرخشی شناخته می‌شوند. کریولیس این نیروهای کاربردی را به دو گروه تقسیم کرد. گروه دوم شامل نیرویی که از حاصلضرب خارجی سرعت زاویه‌ای یک سیستم مختصات و تصویر سرعت ذرات در یک مقطع عمودی با سیستم محورهای چرخشی می‌باشد. کریولیس با رجوع به این نیروها همچنین ترکیب نیروی گریز از مرکز، در قیاس با نیروی گریز از مرکز در گروه اول واقع می‌شوند. در قرن بیستم این اثر به «شتاب کریولیس» معروف بود. در۱۹۱۹، به نیروی کریولیس ارجاع داده می‌شد و در ۱۹۲۰ نیروی کریولیس نامیده شد. در ۱۸۱۶ ویلیام فرل وجود یک سلول چرخنده (دوار) در ارتفاع میانه هوا متاثر از نیروی کریولیس برای ساخت بادها را پیشنهاد کرد. فهمیدن سینماتیک چگونگی اثر واقعی چرخش زمین بر جریان هوا مهم‌ترین قسمت در ابتدا می‌باشد. قبلاً در قرن نوزدهم وسیع‌ترین مقیاس بزرگ برهمکنش نیروی گرادیان فشاری و نیروی واکنشی که در نهایت جرم هوا موجب حرکت در خط هم فشار می‌شود را فهمیدند.


دلایل و سبب‌ها 


اثر کریولیس تنها زمانی که از دستگاه مختصات چرخشی استفاده می‌شود وجود دارد. در مختصات چرخشی این اثر همانند یک نیروی واقعی عمل می‌کند. هر چند نیروی کریولیس یک حالت اینرسی می‌باشد و به منشا جسم، تناسب و ربطی ندارد. همچنین برای مثال در مواردی برای نیروهای الکترومغناطیسی یا اتمی می‌باشد. از یک نقطه نظر تحلیلی با استفاده از قانون دوم نیوتن در یک سیستم چرخشی، نیروی کریولیس لازم و ضروری می‌باشد، اما این نیرو در یک دستگاه مختصات اینرسی بدون شتاب وجود ندارد.


در جو، یک سیستم چرخشی (زمین) به همراه نیروی کریولیس خود، یک مختصات (قالب) طبیعی برای بیان و شرح جابجایی هوا، نسبت به مختصات فرضی، بدون چرخش، و اینرسی بدون نیروهای کریولیس را نشان می‌دهد. در مسیر طولانی و جهت دید توپخانه برای چرخش زمین، بر اساس نیروی کریولیس می‌باشد. این مثال‌ها جزئیات بیشتری را در زیر شرح می‌دهد. شتاب ناشی از نیروی کریولیس از دو مورد تغییر در سرعت سر چشمه می‌گیرد که نتیجه چرخش می‌باشد :


اولین مورد تغییر سرعت جسم در یک لحظه‌است. ممکن است سرعت‌های برابر و همچنین سرعت‌های متفاوت در زمان‌های متفاوت در یک مختصات چرخان دیده شوند. (در مختصات اینرسی که قوانین معمول فیزیک کاربرد دارد) شتاب ظاهری با سرعت زاویه‌ای دستگاه مختصات (سرعت در محور مختصات تغییر جهت می‌دهد) و با مولفه سرعت جسم در یک پلان عمودی با محور چرخش متناسب است.


علامت منفی ناشی از تعریف سنتی حاصلضرب ضربدری (قانون دست راست)، و قرارداد علامت‌ها برای بردارهای سرعت زاویه‌ای می‌باشد. دومین مورد، تغییر سرعت در فضا می‌باشد. مکان‌های مختلف در یک محور مختصات چرخان سرعت‌های متفاوتی دارند (همانند دستگاه مختصات لختی). به عبارت دیگر برای یک جسم جابجایی در خط مستقیم حرکت باید شتابدار باشد، برای این که سرعت از نقطه‌ای به نقطه دیگر با مقادیر مساوی در دستگاه مختصات تغییر می‌کند. این اثر (نیروی کریولیس) با سرعت زاویه‌ای (که سرعت نسبتی دو نقطه متفاوت را در دستگاه مختصات چرخان تعیین می‌کند) و با مولفه سرعت جسم در یک مقطع عمودی با محور چرخش (که چگونگی جابجایی سریع آن را بین نقاط تعیین می‌کند) متناسب می‌باشد.


واحد طولی و عدد روسبی


واحدهای زمان، مکان و سرعت در تعیین نیروی کریولیس بسیار مهم می‌باشند. دوران در سیستم توسط عدد روسبی (Rossby) تعیین می‌شود، که متناسب با سرعت سیستم، U، که نیروی کریولیس، f، در آن به وجود می‌آید، و واحد طول، L، در حرکت می‌باشد.



عدد روسبی متناسب با اینرسی و نیروی کریولیس می‌باشد. کوچک بودن عدد روسبی نشان دهنده تاثیر زیاد سیستم از نیروی کریولیس و عدد روسبی بزرگ نیز نشان دهنده حکم فرما بودن نیروهای اینرسی در سیستم می‌باشد. برای مثال، در گردبادها، عدد روسبی بزرگ، در سیستم‌های کم فشار، عدد کوچکتر و در سیستم‌های اقیانوسی دستورالعمل مشابهی دارد. در نتیجه، در گردباد نیروی که کریولیس ناچیز بوده و متعادل میان نیروهای فشار و گریز از مرکز می‌باشد. در سیستم‌های کم فشار، نیروی گریز از مرکز ناچیز بوده و تعادل میان نیروی کریولیس و فشار هوا می‌باشد. در اقیانوس‌ها هر سه نیرو قابل لحاظ می‌باشند. یک سیستم جوی متحرک با سرعت U=۱۰ m/s، که مسافتی به طول L=۱۰۰۰ km را تحت پوشش قرار می‌دهد، عدد روسبی تقریبی آن۰٫۱ می‌باشد و برای شخصی که مشغول پرتاب توپی با سرعت U=۳۰ m/s در یک باغ به طول ۵۰m است، عدد روسبی در حدود ۶۰۰۰ می‌باشد. هر چند یک موشک بدون هدف (هدایت نشده) در واقع از قوانین فیزیک مشابه بیسبال پیروی می‌کند، اما ممکن است به اندازه کافی دور شود و در هوا تحت‌تاثیر نیروی کریولیس قرار گیرد.


کاربرد در زمین :


کره چرخان :



سیستم مختصات در عرض جغرافیاییφ، با محور x‌ها به سمت شرق، yشمال و z به سمت بالا (که به صورت شعاعی از مرکز کره به سمت بیرون می‌باشد). مکانی را روی کره در نظر می‌گیریم که حول محور شمال می‌چرخد. سیستم مختصات محلی با محور افقی x در سمت شرق، y به سمت شمال و محور عمودی Z به سمت بالا می‌باشد. بردار دوران، سرعت جابجایی و شتاب کریولیس در این سیستم مختصات محلی عبارت است از : (شرق(e)، شمال (n) و رو به بالا (u). هنگامی که دینامیک جو یا اقیانوس را در نظر می‌گیریم، سرعت عمودی بسیار کوچک است و اجزا عمودی شتاب کریولیس نیز در مقایسه با شتاب g بسیار کوچک است. در این قبیل موارد فقط اجزا افقی (شرق و شمال) مورد نظر می‌باشد. محدودیت بالا برای مقاطع افقی عبارت است از (Vu=۰).


با قرار دادن Vn=۰، می‌توان مشاهده کرد که حرکت در سمت شرق شتاب در جهت شمال را نتیجه می‌دهد. به طور مشابه، اگرVe=۰ باشد، حرکت در جهت شمال شتاب در جهت شرق را در پی خواهد داشت. بنابراین یک حرکت به سمت شرق، یک شتاب در جهت رو به بالا به وجود می‌آورد که به اثر معروف بوده و همچنین حرکت به سمت بالا یک شتاب در جهت شرق را ناشی می‌شود.


خورشید و ستاره‌های دور دست


حرکت خورشید که در زمین دیده می‌شود توسط نیروهای کریولیس و گریز از مرکز تعیین می‌شود. برای بیان راحت، موقعیت یک ستاره دور دست را در نظر می‌گیریم (با جرم m) که بر روی خط استوا واقع شده‌است. در موقعیت r، عمود با بردار دوران ظ، بنابراین، ظ.r=۰. به نظر می‌رسد که در جهت مخالف چرخش زمین می‌چرخد، ترکیب سرعتش می‌باشد. این نیروی موهوم مرکب از نیروی کریولیس و گریز از مرکز عبارت است از :



این نیرو به نیروی جانب مرکز معروف بوده که ستاره‌ها را در محور حرکت دورانی حول ناظر نگه می‌دارد. موقعیت اصلی برای یک ستاره بر روی خط استوا نیست، بلکه خیلی پیچیده‌است. برای جریان هوا بر روی سطح زمین، در نیمکره شمالی مسیر به سمت راست منحرف می‌شود. بعد از برخاستن با یک زاویه معین، ممکن است به سمت راست انپیدا کند و اوج بگیرد.


هواشناسی


شاید مهمترین نمونه اثر کریولیس در اندازه‌های بزرگ دینامیکی اقیانوس‌ها و اتمسفر باشد. در علوم جو و اقیانوس، استفاده از یک مختصات چرخان که در آن زمین ثابت فرض شود معمول و مناسب است. نیروهای موهوم کریولیس و گریز از مرکز در این زمان می‌بایست معرفی شوند. ارتباط آنها به وسیله عدد روسبی تعیین می‌شود. گردبادها دارای عدد روسبی بالایی می‌باشند، بنابراین نیروی کریولیس ناچیزی دارند و مورد بحث قرار نمی‌گیرند. در مبحث بعدی مناطق کم‌فشاری هستند که نیروی کریولیس در آنجا بسیار مهم می‌باشد.




جریان حول منطقه کم فشار


هنگامی که یک منطقه کم فشار در جو شکل می‌گیرد، هوا تمایل به بالا رفتن از آن دارد، اما به صورت عمودی با سرعت و به وسیله نیروی کریولیس منحرف می‌شود. یک سیستم متعادل می‌تواند خودش را با جابجایی چرخشی، یا یک هوای چرخشی پایدار سازد. زیرا عدد روسبی کوچک می‌باشد، تعادل نیرو قویاً نیروی گرادیان فشاری که سرعت بالای ناحیه کم فشار فعالیت می‌کند و نیروی کریولیس که در فاصله دورتر از مرکز کم فشار فعالیت می‌کند. به جای جریان پایین گرادیان، مقیاس بزرگ حرکتی در اتمسفر و اقیانوس متمایل به عمود بودن با گرادیان فشاری می‌باشد. این مبحث به جریان ژئوستروفیک معروف می‌باشد. در یک سیاره غیر چرخشی، جریان قادر است در جهت مستقیم، سریعاً از گرادیان فشاری خارج شود. قابل ذکر است که تعال ژئوستروفیکی، با حرکت اینرسی بسیار متفاوت بوده که نشان می‌دهد که سیکلون‌ها (چرخه‌های باد) در عرض‌های میانه یک مرتبه بزرگ‌تر از منحنی اینرسی جریان می‌باشد. این شیوهٔ انحراف، و جهت جابجایی به قانون Buys-Ballot معروف می‌باشد. در اتمسفر، شکل جریان سیکلون نامیده می‌شود.


در نیمکره شمالی جهت حرکت حول منطقه کم فشار به صورت پاد ساعت‌گرد و در نیمکره جنوبی، جهت حرکت ساعتگرد می‌باشد زیرا دینامیک چرخشی یک تصویر وارونه می‌باشد. در ارتفاع بالا، پراکندگی هوا به سمت خارج و در جهت‌های مخالف چرخش می‌کند. سیکلون‌های به ندرت در طول استوا شکل می‌گیرند و منجر به نیروی کریولیس ضعیفی در منطقه مورد نظر می‌شوند.


اثر ائوتووس


اثر کاربردی نیروی کریولیس که موجب مولفه افقی شتاب می‌شود به وسیله حرکت افقی ایجاد می‌شود. در ایجاد دیگر مولفه‌های نیروی کریولیس نیز موجود می‌باشد. در حرکت رو به شرق جسم به سمت شمال منحرف می‌شود. (احساس سبکی)، در حالی که در حرکت به سمت غرب، جسم رو به پایین منحرف می‌شود (احساس سنگینی). این اثر به اثر ائوتووس (Eötvös) معروف می‌باشد. این مولفه نیروی کریولیس در نزدیک استوا بیشتر می‌باشد. نیرویی که توسط این اثر تولید می‌شود، مشابه مولفه افقی می‌باشد، اما بیشتر نیروهای عمودی به سبب جاذبه و فشار می‌باشد، بدین معنی که این نیرو از لحاظ دینامیکی مهم نمی‌باشد. در اضافه جسم‌هایی که به سمت بالا یا پایین حرکت می‌کنند، به ترتیب به سمت مغرب یا مشرق منحرف می‌شوند. این اثر در نزدیک استوا بیشتر است. زمانی که جابجایی عمودی از لحاظ وسعت و مدت زمان محدود می‌باشد، اندازه نیرو بسیار کوچک بوده و نیازمند مختصر کردن اجزا برای پیدا کردن آن می‌باشد.


موشک‌های بالستیک و ماهواره‌ها 

به نظر می‌رسد که موشک‌های بالستیک و ماهواره‌ها، هنگامی که مسیر حرکت آنها را بر روی نقشه رسم می‌کنیم در یک مسیر منحنی حرکت می‌کنند، زیرا زمین کروی بوده و کوتاه‌ترین فاصله بین دو نقطه بر روی سطح زمین، به صورت یک خط مستقیم نمی‌باشد. هر نقشه دو بعدی (تخت) نیازمند خم کردن برای انحنای سطح زمین می‌باشد. (سه بعدی) معمولاً در نقشه برجسته نما(دارای نصف‌النهارات متوازی) این انحنا در مجاورت قطب‌ها افزایش می‌یابد. برای مثال در نیمکره شمالی، موشک بالستیک که به سمت هدف دور دستی در سمت بالا پرتاب می‌شود، که از کوتاه‌ترین مسیر ممکن استفاده می‌کند (یک دایره بزرگ) بر روی نقشه به سوی مسیر شمال در خط مستقیم به سمت هدف به نظر می‌رسد و سپس منحنی به سمت بالای استوا بر می‌گردد.


این حالت اتفاق می‌افتد، زیرا عرض‌های جغرافیایی، که در بیشتر نقشه‌های دنیا تحت پوشش خطوط افقی مستقیم می‌باشند، در واقع در روی سطح کره به صورت منحنی می‌باشند، که با نزدیک شدن به قطب کوچکتر می‌شوند. در حقیقت، یک نتیجه حالت کروی زمین، اگر هم این درست باشد که زمین نمی‌چرخد، نیروی کریولیس، مطمئناً نشان داده می‌شود اما اثرش بر روی مسیر رسم شده بسیار کوچک می‌باشد. نیروی کریولیس در شناسایی خصوصیات مسیر گلوله برای محاسبه منحنی مسیر طولانی گلوله توپ بسیار مهم می‌باشد. مهمترین نمونهٔ تاریخی این مسئله بمباران پاریس بود که در جنگ جهانی اول توسط ژرمن‌ها در بمباران پاریس در فاصله ۱۲۰ کیلومتری (۷۵ mi) مورد استفاده قرار گرفت.

نوشته شده توسط مهندس مهدی احمد لو/مهندس نادر حسابی/ در ساعت 9:6 | لینک  |