شنبه 89/2/11  ساعت 7:50 عصر

پدیده شفق

شفق

نیروهای لورنتس که موجب انحراف مسیر الکترونها در میدان های مغناطیسی می شود در بسیاری از پدیده های طبیعی تجلی می یابند و فقط با یاری گرفتن از این نیروها توضیح آنها ممکن است. یکی از تماشایی ترین و با شکوهترین پدیده ها از این نوع شفق قطبی است، که مشخصه عرض های جغرافیایی بالا , نزدیکی های شمال یا جنوب مدار قطبی است. پدیده شگفت آور و زیبایی که در طول شب قطبی طولانی در آسمان دیده می شود. آسمان تابان می شود و نقش هایی با رنگها و شکل های گوناگون دیده می شود. گاهی دارای شکل کمان یکنواخت ، ساکن یا تپنده است و گاهی عبارت است از شمار زیادی پرتو با طول موج های متفاوت ، که مانند پرده ها و نوارها بازی می کنند و پیچ و تاب می خورند. رنگ تابانی از سبز مایل به زرد به سرخ و بنفش مایل به خاکستری تغییر می کند. طبیعت و منشا شفق های قطبی زمان درازی به کلی پوشیده مانده بود. تا اینکه به تازگی برای این راز توضیح رضایت بخشی پیدا شد.

گرفته شده توسط شاتل آتلانتیس

ارسال :امیرحسین ستوده بیدختی

شنبه 89/2/11  ساعت 7:50 عصر

سیر تکاملی لباس فضانوردان

   ارسال به هوپا : مرتضی باقرزاده

شنبه 89/2/11  ساعت 7:50 عصر

کوانتوم و نسبیت دوست یا دشمن(قسمت اول)

شنبه 89/2/11  ساعت 7:50 عصر

کوانتوم و نسبیت دوست یا دشمن(قسمت اول)

شنبه 89/2/11  ساعت 7:50 عصر

کوانتوم و نسبیت دوست یا دشمن(قسمت سوم)

کوانتوم و نسبیت دوست یا دشمن(قسمت سوم)

اصل عدم قطعیت
 پلانک و اینشتین به اندازه کافی موجب سردرگمی دانشمندان شده بودنند دانشمندانی که سالیان سال نور را در قالب یک موج می‌دیدند و با این موج هر کاری که می‌خواستند انجام میدانند حال اگر این موج از عهده حل معمای تابش جسم سیاه و اثر فوتوالکتریک برنمی‌آید نیاید اینها چیزهایی نبودند که ستونهای مستحکم دیدگاه موجی نور (تابش) را درهم بریزند ولی شاید دهه بیست قرن گذشته را بتوان زلزله بار ترین سالیان عمر فیزیک دانست در این دهه بود که مکانیک موجی و ماتریسی شرودینگر و هایزنبرگ شکل گرفت و طومار جبر نیوتنی درهم نوردیده شد اصل عدم قطعیت مانند شبحی خواب خوش دانشمندانی چون اینشتین و همکفرانش را آشفته ساخت و ابرهای تیره که بر زوایای پنهان دینای زیر اتمی سایه افکنده بود آرام آرام جای خود را به روشنای آمار و احتمالات سپردنند هر چند که این مبحث جدید از انحرافات چشمگیری نسبت به اصول عقل سلیم برخوردار بود ولی نتایج آن به طرز جالبی با واقعیت ها مطابقت داشت به طوری که اینشتین با تمام مخالفت‌های بنیادی که با این رویکرد جدید علمی داشت  بارها به توانمندی عملی آن اقرار نمود.

گفتیم که ماهیت دوگانه موجی- ذره‌ای هم برای تابش و هم برای ماده وجود دارد و ما نمی‌‌توانیم همزمان به کمک یک آزمایش هم ماهیت ذره‌ای وهم ماهیت موجی یک تابش یاذره ‌مادی رااندازه بگیریم گرچه به سادگی باصرفنظر کردن از یک خاصیت تابش یا ذره مادی می‌توان خاصیت دیگر آن را به دقت سنجید مثلا اگر بخواهیم بدانیم که فوتون از کدام یک از دو شکاف موجود در آزمایش تداخل گذر نموده است(چشم پوشی از ماهیت ذره‌ای فوتون) می‌توانیم بخوبی خاصیت موجی آن را مشاهده کنیم و اگر بدنبال فریزهای تداخلی نباشیم(چشم پوشی از ماهیت موجی فوتون)  می‌توانیم تشخیص دهیم فوتون مورد نظر ما از کدام یک از شکاف ها گذشته است (خصلت ذره‌ای(  این موضوع یعنی دوگانگی موجی –ذره‌ای ((Wave-particle duality)) تابش های الکترومغناطیس و ماده موجب شده است تا با تدبیرزیرکانه هایزنبرگ اصل عدم قطعیت برمبنای آن شکل بگیرید و باب جدیدی را بردنیای زیر اتمی را بگشاید.
در سال 1935 میلادی یوکاوا دانشمند ژاپنی برای توجیه پایداری هسته و به منظور نشان دادن بر هم کنش بین نوکلئون ها ی آن نیرویی پیشنهاد نمود که از بردی در حدود یک فمتومتر(10^-15 متر) برخوردار بود و جرم ذرات میدان که نقش انتقال این نیرو رابر عهده دارند را 200مگا الکترون ولت تخمین زد ذرات پیشنهادی یوکاوا مزون متوسط نامیده شدند چرا که جرم ذره فرضی وا حد واسط بین جرم ذرات شناخته شده سبک الکترون  و نوکلئون های سنگین بود در سال1947 میلادی یعنی دوازده سال بعد یک فیزیکدان انگلیسی به نام سسیل پاول با مطالعه پرتو های کیهانی این مزون را که به پیون معروف است کشف نمود. برد این ذره را می توان به طرز جالبی با استفاده از اصل عدم قطعیت در انرژی بدست آورد بر اساس اصل عدم قطعیت ، یک ذره مجازی تا زمانی که t بزرگتر از آنچه که این اصل مجاز می شمارد نباشد می تواند بوجود آید و برای مدت زمان t دوام داشته باشد انطباق جالب برد ذره مزون P بدست آمده از محاسبات یوکاوا با نتایج حاصل از رابطه عدم قطیعت در انرژی گواهی بر تایید تجربی این اصل می‌باشد. 
 
پیامدهای فیزیک کوانتومی
هر نظریه جدید خواه ناخواه با خود یکسری نگرشهای جدید نسبت به عالم به ارمغان میاورد چنانچه نسبیت جهان کوچک ما ر ا وسعت بخشید وافق محدود عالم ما را تا میلیاردها سال نوری گسترش داد سکون را از عالم ما گرفت و برای خلقت آن، نقطه آغاز متصور گردید زمان مطلق را که ا ز ازل تایم شده بود و قرار بود تا ابد تیک تاک کند را درهم شکست و سرعت‌ها را که فیزیک کلاسیک رها کرده بود سامان داد و درچارچوب سرعت نور مهار کرد فیزیک کوانتومی نیز با خود همانند نظریه نسبیت دیدگاههای جدیدی نسبت به عالم نه با مقیاس نسبیت بلکه در مقیاس بسیار کوچکتر (اتمی و زیر اتمی) ارائه نمود .ما که از دنیای کلان با فیزیک کلاسیک و نسبیت آگاهی رضایت بخشی کسب نمودیم تا قبل از پیدایش مکانیک کوانتومی تنها الکترون و هسته را می‌شناختیم آن هم در حد یک شناخت سطحی ویکسری روابط دست وپا شکسته که اوج آنها روابطی بود که بوهر فیزیکدان دانمارکی با زیرکی از تلفیق فیزیک کلاسیک با اصول موضوعه خود به آنها دست یافت گرچه این روابط طیف حاصل از اتم هیدروژن را به خوبی توجیه می‌کرد ولی عملا برای سایر اتم‌های سنگین‌تر ناکارآمد وبی‌استفاده بود.فیزیک کوانتومی با پیدایش خود سه بمب اتم بر سرعالم فرو ریخت دوتای آنهادر ژاپن و سومی بر تفکر فلسفی فیزیکدانان .برای فیزیکدانانی که صدها سال با جبر نیوتنی یا اصل علیت خوگرفته بودند و وقوع هر معلولی را به یک علت خاص ربط می‌دانند بسیار بغرنج بود که دست از این تفکر بردارند چرا که این تفکر بخوبی با وقایع دنیایی قابل مشاهده منطق بود.گردش زمین تنها معمول نیروی گرانشی است که خورشید برآن وارد می‌کند، انحراف نور ستارگان دور دست از یک مسیر مستقیم، تنها معلول انحنای فضا – زمان است. پدیده تداخل معلول رفتار موجی نور می‌باشد و دامنه این تفکر جبری به جائی رسید که لاپلاس ریاضیدان فرانسوی بیان نمود
که حالت جهان معلول گذشته آن و علت آ‌ینده آن است. این تفکر به ما می‌گوید که با آگاهی از موقعیت کنونی زمین و خورشید نسبت بهم و سرعت چرخش زمین بدور خورشید می‌توان کسوف‌های آینده را دقیقا مشخص نمود حرکت سیارات وحتی ستارگان دنباله دار را با دقت فوق العاده تعیین کرد. بنابراین همه چیز از جبر نیوتنی یا اصل موجبیت یا علیت پیروی می کرد ولی به یکباره پیدایش فیزیک کوانتومی با اصل عدم قطعیتش همه چیز را بهم ریخت وسایه تردید و احتمال را بر دنیای زیر اتمی مسلط ساخت.غیر قابل پیش بینی بودن برخی از وقایع – تاثیر روش های اندازه‌گیری بر روی سیستمهای مورد آزمایش- ناتوانی مطلق دراندازه گیری همزمان متغیرها‌ی مکمل(چون تکانه و مکان ذرات یا خاصیت موجی و ذره‌ای فوتون) از جمله پیامدهای فیزیک کوانتومی بود. این فیزیک جدید به ما می‌‌گوید نمی‌توان با قطعیت مسیر یک ذره‌ای را بادانستن تمامی حالات کنونیش پیش‌بینی کرد، ما هرگز نمی‌توانیم بفهمیم در پدیده تداخل الکترون مورد نظر ما از کدام یک از دو شکاف دستگاه عبور کرده است.فیزیک کوانتومی همانند فیزیک کلاسیک و نسبیت این اجازه را به ما نمی‌دهد که با دانستن حالت کنونی یک سیستم با قطعیت از آینده آن صحبت کنیم.همه جا صحبت ازمیانگین‌ها و احتمال هاست و همین موضوع بود که اینشتین را وادار به بیان این جمله کرد : خدا هرگز تاس نمی‌اندازد ولی آیا طبیعت به راستی فرمانبردار مطلق خداست؟. آیا یک اتم اورانیوم هنگامی متلاشی می‌شود که از خدا فرمان بگیرد؟ و یا یک فوتون هنگام رسیدن به سر دو راهی شکاف‌ها منتظر فرمان خدا می‌ایستد که از کدام یک از شکاف‌ها بگذرد و بهمین خاطر ما قادر به تعیین محل آن نیستیم؟ یا اینکه طبیعت بعد از ساخته شدن توسط خدا رها شده است که ذرات آن هر گونه که دلشان بخواهند رفتار کنند این تفکر که نمی‌توان با قطعیت از رفتار آینده یک سیستم صحبت کرد و این اندازه‌گیری‌ها است که به پدیده‌ها رنگ واقعیت می‌بخشد به تفکر کپنها گیCopenhagen interpretation معروف است که بوهر سردمدار آن بود.این تعبیر از جهان اطراف ما به ما می‌گوید که تصور مکان و تکانه مشخص برای یک ذره همانند الکترون تا موقعیکه اندازه‌گیری نشده‌اند بی معناست در این اندازه گیری شی و دستگاه اندازهگیری توامان نتایج حاصل از اندازه‌‌گیری را مشخص می‌کنند. ولی آیا می‌توان پذیرفت که فرآیند اندازه‌گیری می‌تواند روی جهان تاثیر بگذارد آیا شلیک یک گلوله تا موقعی که گوشی صدای آن را نشنیده است(به عنوان دستگاه اندازه گیری) دارای صدا است آیا یک الکترون دارای بارالکتریکی است یا اینکه این دستگاه اندازه‌گیری است که برای الکترون باری مشخص در نظر می‌گیرد. کوانتوم فرآیند اندازه گیری را مختل کننده و تاثیرگذار فرض می‌کند تا جائیکه بوهر بانی تفکر کپنهاگی بیان می‌دارد که خواصی مانند ماهیت موجی یا ذره‌ای یک فوتون یا الکترون یا بار الکتریکی ، تکانه ، محل و سرعت یک ذره، تا هنگامی که اندازه‌گیری نشده‌اند وجود ندارد یا غیر واقعی هستند به عبارت کلی تر یک سیستم کوانتومی فاقد خواص است .اینشتین به واقعیت عینی معتقد بود،  اینکه جهان فیزیکی مستقل از هر نوع فرآیند اندازه‌گیری است، و به این موضوع ایمان راسخ داشت. به عبارتی او تاثیر گذاری فرآیند اندازه گیری را بر پدیده‌های فیزیکی مردود می‌دانست و معتقد بود که ذرات زیر اتمی دارای وجودی مستقل از اندازه‌گیری هستند براستی آیا فیزیک کوانتوم آن گونه که اینشتین اعتقاد داشت ناقص است؟ ولی نتایج تمام آزمایشات به خوبی با محاسبات فیزیک کوانتومی مطابقت دارند گرچه فیزیک کوانتومی از پیش بینی رفتار یک فوتون یا یک هسته اتم رادیواکتیو به تنهایی عاجز است ولی به خوبی رفتار گروهی این ذرات را پیش بینی می‌کند. فیزیک کوانتومی نه تنها قادر به توصیف رفتار ذرات زیر اتمی است بلکه با تعمیم آن می‌‌توان رفتار اجرام ماکروسکوپی همانند یک توپ تنیس یا یک جسم قابل مشاهده دیگر را تعیین نمود و همین عامل موجب شده است تا فیزیکی کوانتومی را یک نظریه بنیادی که رفتار جهان را توصیف می کند در نظر بگیریم همانند فیزیک کلاسیک و نسبیت.

پیامدهای فلسفی این علم جدید را می‌توان به گردن بوهر انداخت. بوهر به جای تکمیل و رفع نواقص آن که از دید اینشتین و حامیان او( EPR paradox )مطرح می‌گردید با قاطعیت شروع به دفاع فلسفی از این ایده جدید نمود او پدیده تکمیل یا اصل مکملیت( Principle of Complementarity) را که مبتنی بر اصل عدم قطعیت‌هایزنبرگ بود را برای تاثیر اندازه گیری بر سیستم کوانتومی مطرح کرد. بر اساس این اصل، اندازه گیری خاصیتی از یک سیستم است و درهنگام اندازه گیری یک خاصیت از یک سیستم اطلاعات مادر مورد سایر خاص آن سیستم از بین می‌رود مثلا اگر بنا باشد خاصیت موجی نور را اندازه گیری کنیم
اطلاعات ما در مورد خاصیت ذره ای آن به کلی از میان می رود. همچنین در تعبیر کپنهاگی واقعیت تا هنگامی که اندازه‌گیری نشود وجود ندارد بر همین اساس تصور بار و تکانه و… برای یک الکترون تا هنگامیکه این کمیت‌ها اندازه‌گیری نشوند بی‌معنا خواهد بود. 
 
بورقهرمان وارد می شود

در سپتامر1927 بور،پس از ماهها تلاش برای بیان فصیح عقایدش دربا? همه مفاهیم کوانتومی،در کومو، سخنرانی ای برای بهترین فیزیکدانان اروپا به دور از چشم انیشتن ایراد کرد و بور جزئیات اصل مکملیت خود را برای اولین بار بیان کرد.               
                
در اواخراکتبر1927،تنها چند هفته پس از نشست کومو،بور،برای کنفرانس تاریخی سولوی، به هتل متروپل بروکسل وارد شد. انیشتن به دنبال نظریه ای بود که خود چیزها را توصیف کند نه احتمال وقوع آنها را با این همه بور اطمینان داشت که اینشتن تعبیر او را که متکی به آزمایش بود، قبول خواهد کرد.این روشی بود که خود انیشتن برای اثبات نسبیت خاص که عقل سلیم را به چالش می طلبید استفاده کرده بود.
انیشتن به بور می گوید: من نظریه احتمالات را دوست ندارم وبراین باورم راهی که به وسیله بورن، هایزنبرگ و شما دنبال می شود اگر اغراق نباشد راهی موقتی است که برای ارزیابی مقادیر اکتشافی به کار می آید.
انیشتن هر بار با طرح آزمایشات فکری استادانه ای می کوشید که قانون هایزنبرگ را نقض کند، اما هر باربور درطرح اینشتن نقطه ضعفی می یافت و استعدلال او را رد می کرد.
جعبه نور انیشتن
سه سال بعد،در نشست سولوی بحث های بسیار مهمی رخ داد. اینشتن تصور می کرد که سرانجام موردی را یافته است که در آن اصل عدم قطعیت نقض می شود. او جعب? نوری را توصیف می کرد که می گفت در آن هم انرژی یک فوتون منفرد و هم زمان گسیل آن دقیقآ قابل تعیین است. زمان و انرژی صفت دیگری از متغیرهایی هستند که اصل عدم قطعیت تبعیت می کنند.
انیشتن می گوید: ابتدا می توان جعبه را وزن کرد، سپس یک فوتون می تواند در لحظه مشخصی از درون یک پنجره، به وسیله ساعتی که در درون جعبه عمل می کند، آزاد شود. سپس برای دانستن جرم می توان جعبه را بار دیگر وزن کرد. انرژی فوتون را از  رابطه من،[1]
محاسبه کرد.

بنابراین تغییر انرژی به همراه زمان دقیق گسیل فوتون دانسته می شود. و این پایان اصل عدم قطعیت شماست!
آیا بور گیر افتاده بود؟از قرار معلوم قبل از پیدا کردن پاسخ نهایی او هم? شب را بیدار ماند تا چیزی را که در این آزمایش نادرست بود بیابد، صبح روز بعد او طرحی از جعبه انیشتن تهیه کرد. سپس این بور بود که با رد استدلال جعبه نور، انیشتن را متاسف کرد.
بور در این باره می گوید: هنگامی که فوتون آزاد می شود یک عقب نشینی باعث عدم قطعیت در مکان ساعت در میدان جاذبه زمین می شود. این به اقتضای نظزیه نسبیت عمومی انیشتن یک عدم قطعیت متناظر در ثبت زمان ایجاد می کند. قبول دارید یا نه !
استاد نظریه خود را فراموش کرده، اما بور از آن برای محاسبه عدم قطعیتی که رابطه هایزنبرگ پیش بینی می کرد، استفاده کرد.
 
پارادوکسEPR
اما آیا انیشتن تسلیم شد؟
پنج سال بعد،هنگام قدرت گرفتن هیتلر ،انیشتن به همراه دو همکار جوان خود به نامهای (بوریس پودولسکی) و (ناتان روزن) چالش دیگری را برای بور به وجود آوردند که این بار بر اساس اصل عدم قطعیت نبود ، وانیشتن به احترام  همکارانش آن را به عنوان پارادوکسEPR مطرح کرد.
پودولسکی می گوید:به دست آوردن یک جفت ذره ،مثلا الکترون در وضعیت به اصطلاح تک حالت که اسپین آنها یکدیگر را خنثی می کند و اسپین صفر به دست می دهد، امکان خواهد داشت. بیاید فرض کنیم این دو ذرهAوB  از یکدیگر دور شوند، بعد از اینکه اسپین Aدر یک جهت اندازه گیری شد و در حالت بالا یافته شد...
از آنجا که دو اسپین باید همدیگر را به صفر خنثی کنند. در نتیجه ذره B باید در همان جهت اسپین پائین داشته باشد. در فیزیک کلاسیک این به هیچ وجه مسئله ای نیست. شخص نتیجه می گیرد که ذرهB  از لحظه جدایی همیشه اسپین پائین داشته است.
اصل موضعیت
ناتان روزن می گوید:به هر حال طبق CHI ، اسپین A تا قبل از اینکه اندازه گیری شود، مقدار معینی ندارد. در این لحظه یک اثر آنیB باعث کاهش تابع موج اسپین به حالت وارونه می شود. این وضعیت باور نکردنی مستلزم کنش از دور یا انتقال با سرعت بیش از سرعت نور است، که هر دو غیر قابل قبولند.
انیشتن و همکارانش متقاعد شده بودند که وجود متغییرهای پنهانی را اثبات کرده اند که نظریه کوانتوم آنها را نادیده گرفته است. و بنابراین نشان دادن که این نظریه کامل نیست. موضوع مهم برای انیشتن مسئله جدایی، یعنی اصل موضعیت بود.
انیشتن معتقد است که اگر دو سیستم در زمانی از یکدیگر مجزا باشند، اندازه گیری اولی نمی تواند تغییرات واقعی بر روی دومی ایجاد کند. نسبیت خاص مرا فراموش نکنید. هیچ چیز سریعتر از نور حرکت نمی کند.
بور و غیر موضعیت
بور گفت جدایی یا موضعیت مجاز نیست، او بلا فاصله به انیشتن و جهانیان آنچه را که CHI مدعی آن بود یاد آوری کرد. مکانیک کوانتوم جدایی بین مشاهده گر و مشاهده شونده را اجازه نمی دهد. هر دو الکترون و مشاهده گر اجزای یک سیستم هستند. آزمایش EPR نا کامل بودن نظریه کوانتوم را ثابت نمی کند بلکه ساده انگاری فرض موضعیت را در یک سیستم کوانتومی اثبات می کند.
دوستان ودشمنان در یک عکس

 

نقل از :http://hosc.blogfa.com

شنبه 89/2/11  ساعت 7:50 عصر

نگاهی به هشت راز بزرگ فیزیک

نگاهی به هشت راز بزرگ فیزیک

 اکتشافات
غیرمنتظره قرن گذشته، اسرار بسیاری را در مورد مبداء کیهان آشکار کرده است
اما هنوز هم رازهای بزرگی ناگشوده باقی مانده که گشودن آنها برای
اخترشناسان سال ها طول خواهد کشید.    

اینک می خواهیم ببینیم مهمترین اسرار
ناگشوده کیهان که پیش روی انسان امروز قرار دارند، کدامند. رازهایی که
حاصل یک قرن چالش فکری بشر بوده و هنوز راهی طولانی برای گشودن آنها در
پیش است...

?) راز اول؛ جهان چند بعدی است

شاید تصور کنید که بیرون آوردن یک
خرگوش از داخل یک کلاه خالی فقط کار شعبده بازان است، اما شاید چنین
نباشد. به عنوان مثال، تصور ما بر این است که در جهانی سه بعدی زندگی می
کنیم ولی شاید این پنداری نادرست باشد. فیزیکدان ها تاکنون رفتار جهان را
با کمک چهار بعد تبیین می کردند؛ سه بعد مکانی و یک بعد زمانی. این مدل
آنها را در تبیین بسیاری از پدیده های جهان از انحنای نور در نزدیکی
خورشید گرفته تا چگونگی پیدایش سیاهچاله ها یاری می بخشید. اما اینک
فیزیکدان ها بر این باورند که ابعاد مکانی جهان بیش از سه بعد است.

این ایده برای اولین بار از شدت نسبی
نیروهای بنیادین جهان سرچشمه گرفت. مساله این بود که هیچ کس نمی دانست چرا
نیروی گرانش تا این حد از سه نیروی دیگر طبیعت یعنی نیروهای
الکترومغناطیسی، قوی و ضعیف هسته یی ضعیف تر است. اما اخیراً دو فیزیکدان
به نام های «لیزا راندال» از موسسه فناوری ماساچوست و «رامان ساندروم» از
دانشگاه جان هاپکینز در مریلند امریکا توضیحی برای این مساله ارائه کرده
اند. بر اساس این توضیح، ما در یک جهان چهار بعدی زندگی می کنیم اما ذرات
گراویتون که حامل نیروی گرانشی هستند در جهان چهار بعدی دیگری متفاوت از
جهان ما به سر می برند. این دو جهان (جهان ما و جهان آنها) در فاصله اندکی
نسبت به همدیگر در بعد پنجم هستی واقعند و وجود همین فاصله است که سبب افت
شدت نیروی گرانشی می شود.

 
متخصصان
نظریه ریسمان ها از این هم فراتر می روند. آنها تمامی نیروهای بنیادین
فیزیک را در قالب یک مدل ?? بعدی از جهان وحدت می بخشند. در این مدل، ذرات
بنیادی در واقع، ریسمان هایی بسیار کوچک هستند که نوسان می کنند. اما حتی
خوش بین ترین متخصصان نظریه ریسمان هم کشف این ریسمان ها را در آینده یی
نزدیک تقریباً غیرممکن می دانند. بنابر نظریه مزبور، این ریسمان ها یکصد
میلیون میلیارد مرتبه کوچک تر از کوچک ترین ذرات زیراتمی ایجاد شده توسط
قدرتمند ترین شتاب دهنده های موجود هستند.

اما احتمالاً آزمایشاتی که در
آینده یی نزدیک صورت خواهد گرفت، از نشانه های بعد پنجم پرده برداری خواهد
کرد. بنابر پیش بینی راندال و ساندروم با راه اندازی شتاب دهنده عظیمی که
اینک در سوئیس در حال ساخت بوده و در سال ???? (سال آینده) راه اندازی
خواهد شد، انرژی لازم برای نفوذ گراویتون به جهان ما فراهم خواهد شد.

?) راز دوم؛ جهان چگونه پدید آمد

کیهان شناسان همگی براین مساله توافق
دارند که جهان در رویدادی منحصر به فرد بین ?? تا ?? میلیارد سال پیش به
وجود آمد. در طول یک میکروثانیه اول پس از پیدایش، جهان مخلوطی از کوارک
ها و سایر ذرات عجیب با دمایی فراتر از حد تصور بود. با پایین تر آمدن
دما، کوارک ها گردهم آمده و ذراتی نظیر پروتون ها، نوترون ها و سایر
هادرون ها را تشکیل دادند. وقتی فقط یک ثانیه از پیدایش جهان گذشته بود،
تنها ذرات به جا مانده در جهان نوترون ها، پروتون ها، فوتون ها و
نوترینوها بودند. در مدت ??? ثانیه بعدی، وقوع مجموعه یی از واکنش های
هسته یی به ایجاد سه عنصر سبک موجود در جهان منجر شد.

امواج صوتی حاصل از پژواک مهبانگ
همانند امواج سطح یک دریاچه در میان ماده فوق العاده گرم و چگال جهان
اولیه منتشر شد. انبوهی از الکترون ها که توسط پروتون های با بار مثبت جذب
می شدند، در این ارتعاش های کیهانی سهیم شده و نقش ایفا کردند. بدین ترتیب
??? هزار سال از عمر جهان گذشت. در این زمان دما آنقدر پایین آمده بود که
اتم ها بتوانند شکل بگیرند. بنابراین جهان ناگهان شفاف شد و فوتون ها آزاد
شدند. فوتون های آزاد شده، آثار افت و خیزهای دما و چگالی جهان اولیه را
به شکل الگوهایی از تغییر شدت، با خود حمل کردند. اخترشناسان این تابش را
که برای نخستین بار توسط پنزیاس و ویلسون مشاهده شد، «تابش زمینه میکروموج
کیهانی» می نامند.

هنگامی که اخترشناسان، تلسکوپ های
میکروموجی خود را به هر سو از آسمان نشانه می روند با تابشی با شدت
تقریباً یکسان مواجه می شوند (بیشترین افت و خیزهای مشاهده شده در تابش
زمینه میکروموج کیهانی فقط به اندازه یک در ??? هزار است). اما چگونه ممکن
است انفجار اولیه پیدایش جهان، چنین آثار یکنواختی به وجود آورده باشد؟
گویی تمامی بخش های جهان اولیه با همدیگر در ارتباط بوده اند. اما این
چگونه ممکن است؟ «آلن گات» که سرگرم اندیشیدن به این مساله بود، به پاسخی
شگفت انگیز دست یافت؛ آیا ممکن است تمامی جهان از حبابی بسیار گرم و فوق
العاده همگن ایجاد شده و با چنان سرعتی منبسط شده باشد که فرصتی برای
تغییر نداشته است؟ این نظریه که به «نظریه تورمی» شهرت یافت، نه تنها
یکنواختی بسیار بالای تابش زمینه کیهانی را توضیح می دهد، بلکه علت همان
عدم یکنواختی های بسیار اندک را نیز تبیین می کند. بنابر نظریه تورمی گات،
این عدم یکنواختی ها ناشی از افت و خیزهای کوانتومی در حین تورم جهان بوده
است.

 
اینک کیهان
شناسان در کلیت این مساله توافق دارند که افت و خیزهای کوچک در جهان
اولیه، توسط نیروی گرانش تقویت شده و نهایتاً به پیدایش ساختارهای بزرگ
مقیاس جهان که امروزه می بینیم (نظیر کهکشان ها و خوشه های کهکشانی) منجر
شده است. اما جزئیات مساله، هنوز روشن نیست. نظریه تورمی گات حتی یک پیش
بینی قابل آزمودن نیز دارد. مطابق این نظریه، یک جهان حبابی که دچار تورم
شده، باید در مقیاس های کیهان شناختی، تخت به نظر برسد. تخت بودن جهان به
این معنی است که دو خط موازی حتی اگر در تمامی جهان امتداد داشته باشند،
هیچ گاه همدیگر را قطع نخواهند کرد.

در سال های اخیر، اخترشناسان،
بارها با اندازه گیری ابعاد زاویه یی افت و خیزهای تابش میکروموج کیهانی،
نظریه آلن گات را در معرض آزمون گذاشته اند و هر بار به این نتیجه رسیده
اند که جهان، تخت است.

اما با این حال هنوز هیچ کس نمی
داند چه عاملی منجر به تورم جهان شد. فیزیکدان ها مدل های تورمی متعددی را
برای توصیف جهان تورمی پیشنهاد کرده اند اما اغلب راه حل های پیشنهادی،
تنها راه حل هایی ریاضی بوده که هیچ مبنای فیزیکی ندارند. «ادوارد کلب»،
اخترفیزیکدانی از آزمایشگاه ملی شتاب دهنده فرمی در این باره می گوید؛ «در
واقع تمامی نظریات تورمی موجود، به نوعی اثبات می کنند که ما هنوز نظریه
مناسبی در این زمینه نداریم.»

?) راز سوم؛ چرا جهان از ماده ساخته شده است

اگر جهان کاملاً متقارن بود، نه سیاره
یی در آن به وجود می آمد و نه انسانی چرا که در آن صورت در لحظات آغازین
آفرینش، تعدادی مساوی از ذرات و پاد ذرات به وجود می آمد و این ذرات و
پادذرات، به سرعت با همدیگر برخورد کرده و به فوتون های نور تبدیل می
شدند. چنین جهانی مملو از تابش بود اما هیچ اتمی در آن وجود نداشت. اما
نکته عجیب در آن است که در جهان ما عملاً هیچ پاد ذره یی وجود ندارد.
توضیح چرایی این امر برای نظریه پردازان، کاری دشوار است. بنابر نظریه آلن
گات، فرآیند تورم جهان باید منجر به ایجاد مقادیری مساوی از ماده و
پادماده در جهان شده باشد. بنابراین سوال این است که ذرات پادماده کجا غیب
شده اند؟

 
یک احتمال
آن است که پادماده از بین نرفته باشد و هنوز هم در بخش بسیار دوری از جهان
که قابل مشاهده نیست، وجود داشته باشد. در این صورت ممکن است در بخش های
دوردست جهان، پادکهکشان هایی وجود داشته باشند و پادانسان هایی در این
پادکهکشان ها زندگی کنند. اما این مساله، خود منجر به نتایج عجیب و غریب
دیگری می شود که هیچ کدام تاکنون مشاهده نشده است.

احتمال دیگر آن است که قوانین
فیزیک به گونه یی به نفع ماده باشد که در آغاز، ذرات بیشتری نسبت به
پادذرات در جهان ایجاد شده باشد. در این صورت، آنچه امروزه در جهان می
بینیم، چیزی نیست جز همان ذرات اضافی (مابقی ذرات و پادذرات، همدیگر را
نابود کرده اند).

در اواسط دهه ????، دو فیزیکدان به نام
های «جیمز کرونین» و «وال فیچ» توسط آزمایشی نشان دادند که در حدود ?/?
درصد از واپاشی نوعی از ذرات بنیادی، تقارن را نقض می کند. همه از نتایج
این آزمایش شگفت زده شدند. کیهان شناسان در همان زمان اعلام کردند نتایج
مزبور ممکن است علت باقی ماندن ماده در جهان را توضیح دهد. اما هنوز هم
سوالات بسیاری در مورد این مساله، بی پاسخ مانده است.

?) راز چهارم؛ کهکشان ها چگونه شکل گرفتند

پروتون ها و نوترون ها (که مجموعاً
باریون نام دارند) در جهان اولیه تحت تاثیر گرانش خود به شکل گروه گروه
گرد هم آمدند و همین امر منجر به افزایش دمای آنها شد. در این حال باریون
های پرانرژی دیگری که در زمینه آنها در حال حرکت بودند، با برخورد به این
توده ها، انرژی از دست داده و گرفتار نیروی جاذبه آنها شدند. بدین ترتیب
خوشه های کهکشانی به آرامی و به شکل تارهای عنکبوتی در سرتاسر کیهان شکل
گرفته و بافته شد.

هرچند نقشه های سه بعدی تهیه شده از
کهکشان ها مدل مزبور را تایید می کنند اما درک جزئیات این مدل، فوق العاده
دشوار است. آیا فرآیند برخورد کهکشان های مارپیچی با همدیگر منجر به شکل
گیری کهکشان های بیضوی می شود؟ اگر چنین است پس چرا زنجیره کهکشان های
مارپیچی و بیضوی هریک از الگوی متفاوتی در ساختار حبابی جهان تبعیت می
کند؟ پاسخ به این پرسش ها نیازمند زمانی طولانی است، چرا که اندازه گیری
فاصله کهکشان ها کاری بسیار زمان بر است. اکنون گروهی از اخترشناسان مشغول
ترسیم نقشه یی سه بعدی از چگونگی توزیع یک میلیون کهکشان در جهان هستند.
نتایج این تحقیق، ما را در گشودن راز چگونگی شکل گیری کهکشان ها یاری
خواهد بخشید.

?) راز پنجم؛ ماده تاریک چیست

تمامی ستاره ها و کهکشان های جهان،
مجموعاً تنها ?/? درصد جرم کل جهان را تشکیل می دهند. حتی اگر جرم توده
ابرهای نامرئی را که به شکل اتمی در بخش های دوردست جهان شناورند به این
عدد اضافه کنیم، به چیزی در حدود ? درصد کل جرم جهان می رسیم. مابقی جرم
جهان از ماده یی ناپیدا که اصطلاحاً «ماده تاریک» نامیده می شود و همین
طور نوعی انرژی اسرارآمیز به نام «انرژی تاریک» تشکیل شده است. اگرچه ماده
تاریک از دید مستقیم اخترشناسان پوشیده است، اما تاثیرات و نشانه های آن
قابل آشکارسازی است. اینک اخترشناسان به کمک تاثیرات گرانشی این ماده
ناپیدا بر روی نور ستارگان دوردست (خم کردن پرتوهای نوری) تخمین می زنند
که ماده تاریک، چیزی در حدود ?? درصد جرم کل جهان را تشکیل می دهد. این
ماده به شکل رشته هایی کیهانی بر سطوح حباب هایی با ابعادی در حدود صدها
میلیون سال نوری منجمد شده است. شکل توزیع ماده تاریک در جهان نشان دهنده
سرد بودن آن است و به همین علت نیز اغلب «ماده تاریک سرد» نامیده می شود.
ماده تاریک به شکل هاله یی کهکشان ما و سایر کهکشان ها را دربرگرفته است و
همین امر نشان می دهد که ذرات تشکیل دهنده آن یا اصلاً برهم کنشی با ذرات
ماده معمولی ندارند یا برهم کنش بسیار ضعیفی دارند (در غیر این صورت باید
در صفحه کهکشان جمع می شدند و نه در اطراف آن). برای اغلب ذرات این ماده
عجیب و غریب، زمانی بیش از عمر کل جهان طول می کشد تا با یکی از ذرات ماده
معمولی برخورد کنند.

فیزیکدان ها برای آشکارسازی این ذرات
پنهان از نظر دو راهکار عمده را در پیش گرفته اند. در سناریوی اول، فرض بر
آن است که ذرات و پادذرات ماده تاریک در مرکز خورشید یا مرکز کهکشان با
همدیگر (و نه با ذرات ماده معمولی) برخورد می کنند. چنین برخوردی منجر به
ایجاد ذرات جالب دیگری به نام نوترینو خواهد شد. بنابراین آشکارسازی
نوترینوهای پیش بینی شده، دلیلی مبنی بر وجود ذرات ماده تاریک خواهد بود
(نوترینوها توسط منابع دیگری نیز در جهان تولید می شوند که باید توسط روش
های تجربی، آنها را از همدیگر تفکیک کرد). بدین منظور فیزیکدان ها دستگاه
های بسیار بزرگ آشکارسازی نوترینوها را در اعماق آب های دریای مدیترانه و
آدریاتیک و همین طور در زیر یخ های ضخیم قطب جنوب نصب کرده اند. این
آشکارسازها قادر خواهند بود نور ضعیف حاصل از بر هم کنش نوترینوها با
مولکول های آب را ثبت کنند.

سناریوی دوم، مبتنی بر آشکار سازی
مستقیم ذرات ماده تاریک توسط بلور ژرمانیم است. نمونه پیشرفته یی از این
آزمایش در ??? متری زیر زمین در یک معدن آهن در مینه سوتای امریکا در حال
انجام است. هیچ کدام از این آزمایش ها تاکنون موفق به آشکارسازی مستقیم
ماده تاریک نشده اند.

?) راز ششم؛ آیا تمامی ماده شناخته شده جهان، در کهکشان ها جمع شده اند

تنها ?? درصد از ماده معمولی جهان
(که اصطلاحاً ماده باریونی نامیده می شود) در ستاره ها جمع شده اند. اینک
اخترشناسان با استفاده از نور اختروش ها (که در فاصله هایی بسیار دور از
زمین واقعند و از سیاهچاله ها نیرو می گیرند) درصدد یافتن ماده باریونی
بیشتری در جهان هستند. چنانچه نور اختروش ها در مسیر طولانی خود تا رسیدن
به زمین از میان ماده باریونی گازی شکل عبور کند، اتم های گاز تاثیر خود
را به شکل خطوط جذبی روی طیف نوری اختروش، نقش می زنند. اما اخترفیزیکدان
ها تاکنون از این طریق، ماده باریونی اندکی را نسبت به آنچه تصور می
کردند، یافته اند. پس تمام باریون ها کجا رفته اند؟

اغلب اخترفیزیکدان ها بر این
باورند که آنها جایی نرفته اند، بلکه هنوز هم در اعماق فضا شناورند. اما
طی میلیاردها سالی که از تشکیل این ابرهای باریونی می گذرد، برخورد اتم
های تشکیل دهنده آنها با همدیگر دمای گاز را تا حدود یک میلیون درجه
سانتیگراد افزایش داده است. از آنجایی که گاز در چنین دمایی نور چندانی را
نه جذب می کند و نه تابش، آشکاری آن به این روش برای اخترشناسان، بسیار
دشوار خواهد بود.

«دیوید واینبرگ» و همکارانش با به
کارگیری تلسکوپ فضایی تابش X چاندرا سعی در یافتن شواهدی مبنی بر وجود گاز
باریونی در هاله ماده تاریک (که کهکشان ها را دربر گرفته است) کرده اند.
او اینک تا ?? درصد از یافتن نشانه های گاز باریونی در طیف جذبی تابش X
مطمئن است اما حصول اطمینان بیشتر، نیازمند زمان رصد طولانی تری خواهد
بود.

?) راز هفتم؛ انرژی تاریک چیست

انرژی تاریک، پدیده اسرار آمیز و
ناشناخته یی است که انبساط جهان را شتاب می بخشد. برای آنکه این انرژی،
شتاب فعلی انبساط جهان را تامین کند، باید در حدود ?? درصد کل چگالی جهان
را تشکیل دهد. اساسی ترین مساله در این مورد آن است که هیچ کس از ماهیت
این انرژی که چنین نقش شگفت انگیزی ایفا می کند، اطلاعی ندارد. «مایکل
ترنر» از دانشگاه شیکاگو می گوید؛ «تنها کاری که تاکنون توانسته ایم در
ارتباط با این پدیده انجام دهیم، صرفاً نام گذاری آن بوده است. این انرژی
ممکن است از هیچ (خلأ) حاصل شده یا تاثیری از سایر ابعاد مکانی پنهان در
هستی باشد.» هرچند انرژی تاریک، نقش یک نیروی دافعه کیهانی نظیر ضدگرانش
را ایفا می کند اما نمی توان آن را صرفاً یک نیرو به حساب آورد، چرا که
این نیروی دافعه تابع ویژگی های ذرات مادی نبوده و مستقیماً روی فضا عمل
می کند.

?) راز هشتم؛ چگالی جهان چقدر است

ماده موجود در جهان در برابر
انبساط آن مقاومت می کند. بنابراین اگر انرژی تاریک وجود نداشت، انبساط
جهان به تدریج متوقف شده و به انقباض تبدیل می شد و نهایتاً جهان درهم
فرومی پاشید. اما انرژی تاریک با نیروی دافعه خود از این کار جلوگیری می
کند. انرژی تاریک، مسبب شتاب گرفتن انبساط جهان است. بنابراین اگر چگالی
انرژی تاریک، ثابت بوده یا حداقل مقدار مثبتی باقی بماند، در این صورت،
انبساط جهان با سرعتی فزاینده ادامه خواهد یافت. اما این احتمال نیز وجود
دارد که چگالی انرژی تاریک، ثابت نبوده و متغیر باشد و حتی ممکن است
مقداری منفی پیدا کند که در آن صورت، جهان را به سوی فروپاشی خواهد برد.
«مارتین ریس»، اخترفیزیکدان دانشگاه کمبریج می گوید؛ «اگر چگالی انرژی
تاریک حتی به میزان اندکی منفی شود، می تواند منجر به فروپاشی تمامی جهان
شود.» اکنون ماهیت انرژی تاریک بر ما پوشیده است و بنابراین از سرنوشت
جهان هم بی خبریم چرا که سرنوشت جهان، وابسته به انرژی تاریک است...

شنبه 89/2/11  ساعت 7:49 عصر

دانلود ویندوز ویستا LONGHORN با حجم فقط 2مگابایت

 
شاید براتون عجیب یا شاید باور نکردنی برسه ! اما امتحانش کاملا مجانیه !
ویندوز ویستا را با حجم تنها 2مگابایت   
دانلود کنید!
بعداز خارج شدن از حالت زیپ حجمش 700مگابایت می شود با فرمت iso که باید ابتدا روی سی دی رایت کنید و بعد ویندوز را نصب کنید.
برای من خیلی عجیب بود که چطور تونستند یه فایل 700مگابایتی رو تا این (2MB) فشرده کنند.

شنبه 89/2/11  ساعت 7:49 عصر

دانلود جزوه نظریه زبان ها و ماشین ها formal language & automata

با نزدیک شدن به امتحان نظریه زبان ها و ماشین ها جزوه نظریه زبان ها را گذاشتم . امیدوارم بتواند در بعضی از مبحث ها به کمک تان بیاید .
برای دانلود جزوه نظریه زبان ها و ماشین ها (formal language & automata) به ادامه مطلب مراجعه فرمائید .       ادامه مطلب...

شنبه 89/2/11  ساعت 7:49 عصر

جزوه عالی مهندسی نرم افزار 1 دانشگاه پیام نور

مژده به دانشجویانی که مهندسی نرم افزار گرفته اند . یک جزوه بی نظیر و عالی برای پاس کردن درس گند مهندسی نرم افزار.
برای دانلود مهندسی نرم افزار 1 (SoftWare Engineering 1) به ادامه مطلب مراجعه فرمائید .       ادامه مطلب...

شنبه 89/2/11  ساعت 7:49 عصر

سوالات کارشناسی ارشد مهندسی کامپیوتر

لیست کل یادداشت های این وبلاگ