فيزيك نوين

واضح آرشیو وب فارسی:فان پاتوق: ديد كلي

مي.دانيد فيزيك نوين چيست؟ فيزيك نوين با فيزيك كلاسيك چه تفاوتي دارد و در چه مواردي با آن مشابه است؟ چه مفاهيم اساسي از فيزيك كلاسيك به فيزيك قرن بيستم ، كه با ذرات خيلي و خيلي سريع سروكار دارد ، انتقال يافته.اند؟ كداميك از مفاهيم كلاسيك بدون تغيير مي ماند و كداميك بايد اصلاح شود؟
اين سوالها و سوالهاي مهم ديگر موضوعاتي هستند كه در فيزيك نوين مورد بحث قرار مي.گيرند.

پيدايش فيزيك نوين

تا اواخر قرن نوزده قوانين حركت نيوتن بر دنياي مكانيك حكومت ميكرد و به عنوان پايه.هاي مكانيك كلاسيك بودند. همچنين تا اين زمان تبديلات گاليله به عنوان بهترين الگو جهت تبديل مختصات به شمار مي رفت. بر اساس اين تبديلات سرعت نور مقداري ثابت مي.شود و با حركت ناظر تغيير مي.كرد. تا اينكه آلبرت انيشتيننظريه نسبيت را ارائه داد و دنياي فيزيك را متحول ساخت. در اين زمان آزمايشهاي زيادي براي اندازه گيري سرعت نور انجام شد و دانشمندان به اين نتيجه رسيدند كه سرعت نور مستقل ار حركت چارچوبهاي مرجع مقداري ثابت است. به اين ترتيب فيزيك نوين بصورت رسمي پايه ريزي شد. در حالت كلي مي.توان گفت كه فيزيك نوين در مورد اصول فيزيك قرن بيستم به صورت نسبتا دقيق و در عين حال در يك سطح بنيادي بحث مي.كند.

پايستگي جرم

برخلاف آنچه در مكانيك كلاسيك تصور مي.شد ، در فيزيك نوين جرم يك جسم كميتي تغيير ناپذير نيست ، بلكه با بالا رفتن سرعت افزايش پيدا مي.كند. بدين ترتيب است كه وقتي سرعت يك جسم به سرعت نور (C=3X108m/s) نزديك مي.شود، جرم آن به سوي بينهايت ميل مي.كند. پس سرعت نور معرف حدي است كه تجاوز از آن را نمي.توان انتظار داشت. لازم به يادآوري است كه غير از مورد سرعتهاي بيشتر از 0.1 سرعت نور ، اين تصحيح جرم محسوس نيست. از طرف ديگر ، قبول مي.كنيم كه جرم و انرژي مي..توانند متقابلا به يكديگر تبديل شوند. بدين جهت است كه در فروپاشيهاي اتمي چنانكه مي.دانيم ، انرژي قابل ملاحظه اي توليد مي.شود. مجموع جرمهاي اجسام حاصل هميشه كمتر از جرم جسم خرد شده است. با استفاده از فرمول آلبرت انيشتين مي.توان انرژي آزاد شده را محاسبه كرد.
E=mC2

بنابراين ، بجاي پايستگي جرم در حالت كلاسيك ، پايستگي جرم و انرژي قرار مي.گيرد. به عبارت ديگر هرگاه جرم تغيير كند آن تغيير به وسيله تغيير انرژي جبران مي.شود. و لذا انرژي و جرم را مي.توان به يكديگر تبديل كرد.

پايستگي زمان

برخلاف فيزيك كلاسيك ، در فيزيك نوين زمان يك كميت ثابت و پايا نيست و بلكه به حركت چارچوبهاي مرجع بستگي دارد و با بالا رفتن سرعت طولانيتر مي.گويند. از اين مسئله تحت عنوان پديده اتساع زمان در فيزيك نوين ياد مي.شود.

T=T0/√1-(v/c)2

پديده اتساع زمان به مسائل بسيار جالبي مانند پاردوكس دو قلوها منجر مي.شود. به عبارت ديگر ، اگر دو برادر دو قلو را در نظر بگيريم كه در يك لحظه در روي زمين متولد مي.شوند ، آنگاه يكي از اين دو برادر بوسيله سفينهاي كه با سرعتي نزديك به سرعت نور حركت مي.كند به طرف كره ماه برود ، در اينصورت بعد از گذشت مدت زماني ، فاصله سني كه دو برادر از يكديگر دارند متفاوت خواهد بود.

لازم به ذكر است كه در حد V< زمان نسبي در فيزيك نوين به زمان مطلق در فيزيك كلاسيك تحويل مي.شود. در تجربه.هاي روزمره ، اجسامي را مشاهده مي.كنيم كه با سرعتهاي خيلي كوچكتر از سرعت نور در حركت.اند. بنابراين ، اثرهاي نسبيتي برجسته.اي كه بوسيله تبديلات لورنتس جسم مي.شوند ، به آسماني قابل درك نيستند. اين پديده ها اغلب در واپاشيهاي پرتوزا اعمال مي.شوند.

پايستگي طول

در فيزيك نوين فضا نيز مطلق بودن خود را از دست داده و به يك كميت نسبي تبديل مي.شود كه به سرعت ناظرها بستگي دارد. اين پديده نيز به عنوان انقباض فضا معروف است. رابطهاي كه انقباض فضا بر حسب آن بيان مي.شود ، به صورت زير است.

L=L0x√1-(v/c)2

بر اساس رابطه فوق اگر سرعت افزايش پيدا كند ، طول كوتاهتر مي.شود.

جرم فوتون

ملاحظه كرديم كه در فيزيك نوين جرم بر اساس رابطه m=m0/√1-(v/c)2 تغيير مي.كند. بنابراين در مورد فوتون كه داراي سرعت C مي.باشد ، مقدار بينهايت براي جرم فوتون حاصل مي.گردد. براي احتزار از اين مسئله جرم سكون فوتون (m0) را براي صفر فرض مي.شود.

پايستگي تكانه

مي.دانيم كه در فيزيك كلاسيك تكانه بر حسب رابطه P=mv بيان مي.شود. از طرف ديگر گفتيم كه جرم پايسته نبوده و بسته به سرعت ناظرها تغيير مي.كند. بنابراين تكانه كه يك كميت پايسته در فيزيك كلاسيك است ، پايستگي خود را از دست مي.دهد. همچنين ديديم كه طبق رابطه آلبرت انيشتين تغيير در جرم با تغيير در انرژي جبران ميشود. بنابراين ، بجاي كميت پايسته تكانه فيزيك كلاسيك ، در فيزيك نوين كميت ديگري بنام اندازه حركت-انرژي معرفي مي.شود. اين كميت همواره مقداري پايسته خواهد بود كه براساس رابطه زير بيان مي شود.

E2=E20+(pc)2

معادله فوق يك رابطه اساسي در ديناميك نسبيتي مي.باشد. چون در فضاي سه بعدي اندازه حركت (تكانه) داراي سه مولفه است. رابطه فوق به عنوان چهار بردار اندازه حركت - انرژي معروف است.

چهار بردار فضا-زمان

ملاحظه كرديم كه در فيزيك نوين رابطه پايسته جديدي به نام اندازه حركت-انرژي حاصل شد. همچنين بجاي پايستگي جداگانه فضايي و پايستگي زماني فيزيك كلاسيك ، در فيزيك نوين زمان و فضا به يكديگر وابسته گشته و يك كميت پايسته به عنوان چهار بردار فضا-زمان بوجود مي.آيد.

سخن آخر

آنچه اشاره شد در واقع مفاهيم اوليهاي هستند كه براي ورود به فيزيك نوين لازم است. يعني بايد ابتدا در نگرش كلاسيكي خود تغييراتي اعمال كنيم و سپس وارد فيزيك نوين شويم. بعد از اينكه خود را به اين اطلاعات اوليه تجهيز كرديم ، به راحتي مي.توانيم پديده.هايي چون پديده فوتوالكتريك ، اثر كامپتون ، توليدزوج و نابودي زوج ، توليد اشعه ايكس و موارد ديگر را به راحتي تغيير كنيم.

مسئله ديگري كه در فيزيك نوين مورد مطالعه قرار مي گيرد ، مطالعه ساختار اتمي مواد ، برهمكنش فوتون با ماده و واكنش هاي هسته.اي با استفاده از مفاهيم اوليه فيزيك نوين

منبع: رشد

این صفحه را در گوگل محبوب کنید

[ارسال شده از: فان پاتوق]

[مشاهده در: www.funpatogh.com]

[تعداد بازديد از اين مطلب: 193]