As a student , he was no

 

 

 

Einstein!!!!

 

 

 

 

 

عکس های انیشتین

قدیمی ترین عکس انیشتین

عکس بعدیش

انیشتین در سال ۱۹۱۲

انیشتین در سال ۱۹۲۰

انیشتین در سال ۱۹۲۲

انیشتین در سال ۱۹۲۳

انیشتین در رادیو سخنرانی می کند

انیشتین در سال ۱۹۳۱

انیشتین در سال ۱۹۲۹

انیشتین در سال ۱۹۳۳

انیشتین در سال ۱۹۳۷

انیشتین در سال ۱۹۴۰

انیشتین در سال ۱۹۴۱

انیشتین در سال ۱۹۴۵

انیشتین در سال ۱۹۴۷

انیشتین در سال ۱۹۵۰

انیشتین در زمستان

انیشتین پای تخته سیاه

انیشتین در حال تماشا کردن

انیشتین

انیشتین در حال چپق کشیدن

انیشتین در برلین

انیشتین در Haberlandstraße برلین

انیشتین در پرینستون (Princeton)

انیشتین و دور دست ها

و بالاخره انیشتین

یادش بخیر این هم تخته سیاه انیشتین بدون او

زندگى من با اينشتين

مقدمه: «فرانسيس اوريت» در سال ۱۹۳۴ در «سونوكس» در ايالت كنت به دنيا آمد. پس از گرفتن مدرك كارشناسى فيزيك، به «امپريال كالج» در لندن رفت و به مطالعه زمين شناسى و لايه هاى مغناطيسى زمين پرداخت. در ۱۹۶۰ با فيزيك دماى پايين آشنا شد و به دانشگاه پنسيلوانيا رفت و بر روى فيزيك هليم مايع،  به تحقيق پرداخت. در همان سال ها آزمايشى براى تحقيق پيش بينى چرخش فضا - زمان در نسبيت عام اينشتين به ذهنش رسيد. براى انجام اين آزمايش، در سال ۱۹۶۲ به دانشگاه استانفورد در حومه سانفرانسيسكو رفت. وى تا اين زمان استاد فيزيك دانشگاه استانفورد است كه حاصل تلاش وى ۹۰ مقاله در فيزيك و كتابى زيبا در شرح حال «جيمز كلرك ماكسول» است.
•••
در هنگام نصب ماهواره GP-B در مدار، كجا بوديد؟
در اتاق كنترل سايت ناوبرى ماهواره.
•راكت ها درست در لحظه مورد نظر  عمل كردند و ماهواره در مدار درست خود قرار گرفت. آيا از اين نگران نبوديد كه حتى يك ثانيه دير عمل كردن يكى از تجهيزات، باعث نابودى همه زحمات ساليان گذشته شما بشود؟
خيلى زياد نگران بودم. قراردادن ماهواره در مدار براى روز قبل برنامه ريزى شده بود، و پرواز هم سه دقيقه تاخير داشت. در صورت كوچكترين اشتباه در زمان بندى،  هيچ كس نمى توانست جلوى از بين رفتن ماهواره را بگيرد.
•وقتى عمليات نصب با تاخير روبه رو شد، چه احساسى داشتيد؟
خب اين مشكل بزرگى به نظر نمى رسيد. اما بايد بگويم كه شايد احساس بسيار بدى داشتم. ما بهترين زمان را براى نصب انتخاب كرده بوديم و حالا عمليات به تاخير مى افتاد. اما در هنگام نصب با آرامش قضيه را دنبال مى كردم. چيزى در درونم مى گفت كه عمليات با موفقيت انجام مى شود.
•وقتى كه عمليات با موفقيت انجام شد احساس راحتى مى كرديد يا نه؟
وقتى راكت هاى دلتا - ۲ روشن شدند تا مراحل پايانى نصب انجام شود، دوربين هاى روى ماهواره GP-B نشان دادند كه صفحات خورشيدى هنوز در حالت بسته هستند. آن موقع خيلى هيجان زده بودم. مى ترسيدم كه صفحات به موقع باز نشوند. اما اين گونه نشد و همه چيز خوب بود.
آيا هنوز نتايج اوليه اى از اين ماهواره به دست شما رسيده است؟
هنوز نه، تحقيق اين تئورى در اين آزمايش زمان زيادى مى برد.
•چه چيزى براى شما در آزمايش كردن نسبيت عام، جالب بود؟
وقتى دوازده ساله بودم پدرم كتاب هاى اينشتين را كه براى عامه نوشته بود،  برايم مى خريد. يكى از اين كتاب ها كه هميشه روى ميز شام بود كتاب «معانى نسبيت» بود. (در فارسى: مفهوم نسبيت، باواااااهانى، وى به مغناطيس علاقه مند شد كه موجب شد وى چند مغناطيس سنج، براى اندازه گيرى ميدان هاى مغناطيسى بسياركوچك، اختراع كند. وى اين مغناطيس سنج ها را براى پيدا كردن لايه هاى مغناطيسى پوسته زمين به كار گرفت. گروه  ما با همكارى گروه ديگرى از «كمبريج» مطالعاتى روى لايه هاى مغناطيسى زمين انجام داد كه تا آن زمان انجام نشده بود.
پس چرا زمينه تحقيقاتى خود را عوض كرديد؟
پس از حدود ۵ سال زمين شناس بودن و فيزيكدان بودن تصميم به انتخاب دومى گرفتم. من به زمين شناسى بسيار علاقه داشتم. اما به نظرم به اندازه كافى، كار زمين شناسى كرده بودم. مى خواستم به دنياى فيزيك برگردم.
•سخت بود؟
خوشبختانه، در آن روزها با افرادى مثل «فيليپ موريس» از «امپريال كالج» و يك فيزيكدان آمريكايى كه روى پروژه منهتن (ساخت بمب اتم براى ارتش آمريكا - م.) كار مى كرد، صحبت كردم. كتاب «هليم مايع» نوشته كنت اتكينز از دانشگاه پنسيلوانيا را هم مطالعه كردم كه باعث شد به اين زمينه تحقيقاتى در فيزيك علاقه مند بشوم و از همان دانشگاه درخواست پذيرش بدهم. حدود دو سال روى فيزيك دماهاى پايين و هليم مايع،  مطالعات بنيادى انجام دادم.
•پروژه GP-B كى و چگونه شكل گرفت؟
در ابتدا مطمئن نبودم كه اين پروژه را انتخاب كنم. در دوران دانشجويى «ويليام فيربنك» از دانشكده فيزيك دانشگاه استانفورد براى يك سلسله سخنرانى در مورد آزمايش هاى مهمى كه مى تواند توسط تكنيك  هليم مايع انجام شود، به دانشكده ما آمد. در آن سخنرانى ها بود كه طى صحبت هاى اتكينز و فيربنك ايده اين طرح به ذهن من آمد. در ۱۹۶۲ به دانشگاه استانفورد رفتم و از همان جا بود كه كار بر روى «كاوشگر گرانش» آغاز شد.
•چرا ساخت ماهواره بيش از ۴۰ سال طول كشيد؟
تا پيش از ۱۹۸۱ عملاً تكنولوژى ساخت اين ماهواره در دسترس نبود. ما تنها روى طرح ها كار مى كرديم. در آن زمان با همكارى ناسا، كار ساخت ماهواره را آغاز كرديم.
•با اين حال ساخت ماهواره هم ۲۳ سال طول كشيده است.
اين به علت تفاوت عظيم بين تكنولوژى به كار رفته در اين ماهواره و تكنولوژى روز در ساير ماهواره هاست. ايده اوليه،  قرار دادن ژيروسكوپ ها در داخل شاتل بود كه شاتل بايد روى يك مدار قطبى مى گشت.
•پس چرا ايده عوض شد؟
به دو دليل؛ برنامه در سال ۱۹۸۵ آغاز شد. اما يك سال بعد در ۱۹۸۶ شاتل چلنجر منفجر شد. از طرف ديگر رفتن به مدار قطبى براى شاتل هاى ناسا ممنوع شد و ما براى تحقيق وضعيت خميدگى فضا و زمان در اطراف زمين به آزمايش در مدار قطبى نياز داريم.
حامى مالى پروژه چه ارگانى بود؟
اگر ما حامى مالى قوى داشتيم اين پروژه ۸ ساله تمام مى شد و نه بيش از ۲۰سال.
•منظورتان از يك حامى مالى قوى كيست؟
خب، ناسا به ما كمك فراوانى كرد. اما ناسا در يك زمان پروژه هاى بسيار زيادى را در دست كار دارد كه اكثراً بسيار كاربردى هستند و باعث مى شود كه بودجه بيشترى به آنها اختصاص داده شود. اين يكى از بزرگترين مشكلات ما بود.
•تاثير اين آزمايش چه خواهد بود؟
به درك ما از طبيعت كمك شايانى مى كند. به عبارت بهتر و بنا به گفته «براد پاركينسون» اين آزمايش بشريت را يك پله به جلو مى برد.
آيا دانشجويان نيز در انجام اين پروژه شركت داشتند؟
بله و بايد بگويم كه تلاش هاى آنها از مهمترين عوامل بود. ۷۹ دانشجوى دكترا در اين پروژه شركت داشتند كه يك سوم آنها دانشجوى فيزيك و بقيه دانشجوى مهندسى بودند. الان هم كه تازه آزمايش شروع شده، دانشجويان دكتراى فيزيك مى توانند جذب اين گروه شوند.
•آيا آزمايش پيش از اين ملغى شده بود؟
بله هفت بار كه سه بار آنها تاثير اساسى در روندكار داشتند.
•لطفاً آنها را ذكر كنيد و بگوييد در آن زمان چه احساسى داشتيد؟
در سال ،۱۹۸۰ در اثر بحران هاى اقتصادى، رئيس جمهور «كارتر» تصميم گرفت كه براى توازن بودجه، از بودجه تحقيقاتى آمريكا كم كند. ناسا هم از اين قاعده مستثنا نبود. ساعت حدود ۳ بعدازظهر بود كه رئيس ناسا با من تماس گرفت و به من گفت آيا روى صندلى نشسته اى؟ و من گفتم بله و سپس گفت: تصميم گرفته ام كه پروژه ات لغو شود. ۴ تا ۶ هفته فرصت دارى تا گزارش نهايى را بدهى.
منظورش چى  بود؟
(با خنده) اگر شما در ايالات متحده زندگى كنيد، مى فهميد كه اين يك رمز است كه براى اخراج محترمانه افراد به كار مى رود.
•چرا چنين تصميمى گرفته شد؟
ناسا نتوانسته بود كنگره را قانع كند كه اين يك پروژه مهم است.
•آيا پيش از اين با نهادهاى سياسى آمريكا درگير شده بوديد؟
خير. من حتى ساختمان سنا را هم نديده ام. اما آن زمان به دفتر يكى از اعضاى كنگره از ايالت آلاباما رفتم. چون مركز پروازهاى فضايى مارشال ناسا در اين ايالت قراردارد. و برنامه ما در حال اجرا در اين ايالت بود.
•و چه اتفاقى افتاد؟
پنج هفته به كنگره رفت و آمد داشتم و سه بار درخواست دادم تا اينكه با «هريسون اشميت» فضانورد سابق كه آن زمان سناتور بود، مواجه شدم. تلاش هاى وى نتيجه داد و ناسا قبول كرد كه بودجه اضافى به پروژه كاوشگر گرانش اختصاص دهد.
•هزينه اين كاوشگر گرانش چقدر بوده است؟
كل هزينه ساخت GP-B و قرار دادن آن در مدار بيشتر از ۷۰۰ ميليون دلار نشده كه در مقابل آزمايش هاى فيزيك ذرات بنيادى كه در آنها ساخت يك شتاب دهنده ذرات فقط به تنهايى بيش از ده ميليارد دلار هزينه دربر دارد،  عملاً چيز مهمى نيست.
•آيا آزمايش هاى ارزان ترى براى تحقيق نسبيت عام اينشتين امكان پذير نبوده؟
توجه كنيد كه ما براى تحقيق تمام نسبيت عام دست به اين آزمايش نزديم. نسبيت پيش از اين بارها و بارها تاييد شده است. معروف ترين اين آزمايش ها خورشيدگرفتگى سال ۱۹۱۹ بود كه در آن سرآرتور ادينگتون نشان داد كه نور ستارگان در جوار خورشيد خميده مى شود. و اين پيش بينى نسبيت عام را تاييد كرد. قصد ما، تحقيق پيچيدگى فضا - زمان در اطراف يك جرم در حال چرخش (زمين) بوده است. آزمايشى كه تاكنون انجام نشده و راه ديگرى براى تحقيق آن پيشنهاد نشده است.
New Scientist

قصه نخودي و شبيه‌سازي اتمهای کربن

موضوع: نانو دانش و فنون مقياس نانو

 

 

قصه حسن کچل و اتمهای کربن

موضوع: فناوري نانو چيست؟

 

 

آيا اينشتين درست مى گفت

نيم نگاه
تأثير گذشته و آينده بر حال
بسيارى از فيزيكدانان و فلاسفه علم، معتقدند كه مكانيك كوانتومى عجيب به نظر مى آيد زيرا كه ما معتقديم كه فقط گذشته بر حال تاثير گذار است. اما اگر آينده نيز بر حال تاثير گذار بود، پاسخ چه بود؟ در اين صورت، كيفيت احتمالاتى مكانيك كوانتومى مى تواند ناشى از غفلت ما از آينده و آنچه اتفاق خواهد افتاد، باشد. اين تصور طى چند دهه گذشته توسط مارك هادلى از دانشگاه وارويك انگلستان قوت گرفته است. وى مى گويد: «در نظريه نسبيت عام همان قدر كه گذشته موثر است آينده نيز تاثير دارد و طبيعى است كه گذشته و آينده هر دو در حال تاثير گذارند.» هادلى مى گويد: «مشاهدات آتى نشان خواهد داد كه آينده نيز يكى از متغير ين نهان است.»
آلبرت اينشتين برخلاف بسيارى از معاصرانش گمان مى كرد كه روزى نظريه كوانتومى نيز در جايگاهى قرار مى گيرد كه امروزه مكانيك كلاسيك قرار دارد يعنى تقريبى از يك تئورى كامل تر. امروزه پژوهشگران آمادگى پذيرش چنين نظريه اى را دارند. اينشتين به چنان جايگاهى در فيزيك رسيده كه گمان اين كه ممكن است اشتباه كرده باشد، بى احترامى به او به نظر مى آيد. حتى شهرت «اشتباه بزرگ اينشتين» صرفاً قابل اعتماد بودن وى را تقويت مى كند. براى مثال اشتباه احتمالى او مشاهدات نجومى را بسيار خوب توضيح مى دهد.۱ در جايى كه بسيارى از غيرمتخصصان فيزيك فكر مى كنند كه با اشتباه خواندن نظرات اينشتين به وى بى احترامى كرده اند، طيف غالب فيزيكدانان نظرى، درستى احتمالى نظريه وى در خصوص آينده مكانيك كوانتومى را تعجب آور مى دانند.با اين كه هيچ كس در بزرگى اينشتين شك ندارد، اما فيزيكدانان و مورخان علم نمى دانند كه در بين سال هاى ۱۹۲۰ تا ۱۹۳۰ چه اتفاقى براى او افتاد كه او از نظريه كوانتوم كه خود نقش بسزايى در تحكيم آن داشت، روى گرداند. در كتاب هاى درسى و زندگى نامه ها، از اينشتين به عنوان پدر خسته كوانتوم ياد شده است. در سال ۱۹۰۵ او با نوشتن مقاله اى در توجيه اثر فوتوالكتريك با استفاده از كوانتوم هاى انرژى پلانك، در معرفى مفاهيم بنيادين مكانيك كوانتومى تلاش فراوان كرد. اما با جا افتادن هر چه بيشتر اين تئورى همه تلاش هايى كه براى تائيد اين نظريه كرده بود را بى اهميت خواند. او در اثبات نظريه نوين كوانتومى نه تنها تلاش زيادى نكرد بلكه به نوعى با اصول اين نظريه مخالف بود و در جهت از بين بردن آن تلاش بسيار كرد. پيش زمينه هاى فلسفى _ ذهنى وى باعث شده بود كه در مخالفت با نظريه مكانيك كوانتومى نوين۲ اين عبارت معروفش را به كار ببرد كه: «خداوند براى اداره دنيا تاس نمى ريزد.» چنين به نظر مى رسد كه عقلانيت علمى او رو به افول بوده است! برخلاف روند كلى مكانيك كوانتومى، اينشتين دهه هاى پايانى عمرش را صرف جست وجو براى يافتن يك نظريه وحدت يافته فيزيكى كرد كه حتى امروزه هم يك روياى دوردست به نظر مى رسد. نظريه پردازان امروزى فيزيك به خصوص كسانى كه روى نظريه «ريسمان» كار مى كنند، پس از مطالعه گفته هاى اينشتين، به ظاهر عهد كرده اند كه در راهى كه وى قدم گذاشت، هرگز وارد نشوند. تصور آنها بر اين است كه در جايى كه صحبت از نظريه نسبيت عام (كه گرانش را توضيح مى دهد) و فيزيك كوانتومى (كه ساير نيروهاى طبيعت را توضيح مى دهد) است، اين نسبيت است كه بايد به نفع كوانتوم از صحنه خارج شود. با اين كه نسبيت عام كه شاهكار اينشتين است، به طور مطلق اشتباه نيست، اما نهايتاً از آن به عنوان يك تخمين بسيار عالى از يك نظريه كامل تر «گرانش كوانتومى» ياد مى شود. 
نظريه هاى ردشده
در سال هاى اخير، وقتى فيزيكدانان نتايج پايه اى مكانيك كوانتومى را مورد مطالعه قرار دادند، پيش بينى اينشتين درباره آينده آن را بسيار تحسين كردند. كريستوفر فاشس از آزمايشگاه بل مى گويد: «آلبرت، بيشتر از آنچه كه گفته شده، عميق و سريع مشكلات اساسى مكانيك كوانتومى را ديده و شناخته است.» حتى طيفى [البته كمترى] از فيزيكدانان با نظريات اينشتين موافق بوده و معتقدند كه سرانجام مكانيك كوانتومى بايد جاى خود را به يك تئورى اساسى تر بدهد. رافائل بوسو از دانشگاه كاليفرنيا در بركلى (UCB) مى گويد: «ما نبايد بر اين باور باشيم كه مكانيك كوانتومى مى تواند همه چيز را اثبات كند.» اينها جملاتى بسيار مهم در عصر ما هستند زيرا مكانيك كوانتوم موفق ترين نظريه علمى در توجيه ساختارهاى طبيعت در طول تاريخ علم بوده است. مكانيك كوانتومى جانشين همه نظريات كلاسيك شده و البته گرانش تنها حوزه اى از فيزيك نظرى است كه از آثار مكانيك كوانتومى در امان بوده است. بيشتر فيزيكدانان معتقدند كه سرانجام طى گذر زمان همه نظريه هاى فيزيكى از اصول اساسى مكانيك كوانتومى پيروى خواهند كرد. گذشته از اينها در نظريه نسبيت عام نيز لغزش هايى پيدا شده است. براى مثال پيش بينى نسبيت عام از آنچه كه در سياهچاله ها مى گذرد بسيار ناقص است و عملاً چيزى نمى گويد. يك راه طبيعى براى غلبه بر اين لغزش ها و كاستى هاى نسبيت عام، بردن اين نظريه به سمت يك تئورى كوانتومى گرانش است مانند نظريه ريسمان. اما البته در مكانيك كوانتومى هم مشكلاتى ديده مى شود كه آلبرت اينشتين جزء اولين كسانى بود كه به اين نواقص پى برد. براى مثال كوانتوم هيچ دليلى براى وقوع برخى پديده هاى فيزيكى ارائه نمى دهد و فقط احتمال وقوع آنها را پيش بينى مى كند و همچنين راهى براى رسيدن به خواص درونى اشيا معرفى نكرده و در اين مورد ساختار معقول محكمى ندارد.۳ به علاوه، زمان و مكان در نظريه مكانيك كوانتومى متعلق به دوران قبل از نظريه نسبيت خاص اينشتين است. براى مثال مكانيك كوانتومى مى گويد كه حجم يك سطل ۸ ليترى، ۸ برابر يك سطل يك ليترى است. اين در زندگى روزمره صادق است. اما نبايد نظريه نسبيت خاص اينشتين براى سطلى كه با سرعت خاصى در حال حركت نسبت به ما است، اين سطل ۸ ليترى تنها براى ۴ ليتر آب گنجايش دارد. اين محدوديت به حد هولوگرافيك مشهور است. وقتى كه يك سطل پر است، اضافه كردن آب به آن تنها باعث سرريز شدن ماده داخل آن مى شود. اين نه تنها شكست نظريه نسبيت نيست، بلكه نقص مكانيك كوانتومى را نشان مى دهد.۴
چيزى كه واضح است اين است كه يك نظريه ناقص را بايد كامل كرد. از شروع دهه ۱۹۲۰ بسيارى از پژوهشگران سعى در كامل كردن نظريه كوانتومى با استفاده از «متغيرهاى نهان» داشته اند. آنها معتقدند كه مكانيك كوانتوم در واقع برگرفته از مكانيسم هاى عليتى قديمى است و اين تعبير احتمالاتى به دليل وجود متغيرهايى است كه از ديد ما نهان هستند و نه چيز ديگرى. ذرات، مسير و حركت كاملاً مشخص خود را دارند.۵ اما از آنجا كه ما نظم زيربنايى حركات آنها را نمى بينيم اين حركات را احتمالاتى تصادفى و نامنظم مى ناميم. كارستن ون بروك از دانشگاه شفيلد انگليس مى گويد: «در اين مدل ها، حركت تصادفى در مكانيك كوانتومى مانند چرخش سكه در هوا است كه به نظر تصادفى مى آيد. اما اگر ما همه پارامترهاى لازم را لحاظ كنيم مى توان با استفاده از مكانيك كلاسيك معادلات قاطعى نوشت كه مى گويند كدام روى سكه مى آيد.»
• حركت براونى
حركات ذرات گرد و غبار به نظر تصادفى مى آيند، اما بنا به آنچه كه اينشتين نيز در سال ۱۹۰۵ گفته در واقع اين حركات ناشى از حركت مولكول هاى هوا هستند كه معادلات مكانيك كلاسيك بر آنها حاكم است. معادلات مكانيك كوانتومى نيز تشابه مرموزى با نظريه جنبشى گازها و تعابير احتمالاتى به كار رفته در مكانيك آمارى دارند.۶ در بعضى از فرمول هاى مكانيك آمارى، ثابت پلانك كه ثابت اصلى نظريه كوانتومى است، نقش رياضى دما را برعهده دارد، در واقع مثل اين مى ماند كه بگوييم، مكانيك كوانتومى حركت بعضى گازها و به طور كلى مولكول ها را در دماى پائين به خوبى شرح مى دهد.
وقتى فيزيكدانان با تئورى هايى مانند نظريه متغيرهاى نهان روبه رو مى شوند، قبل از اين كه به طور كامل بتوانند آنها را به طور تجربى مورد آزمايش قرار دهند، اين نظريات را با معيارهاى عملى (Pragmatic) مى سنجند. آيا اين نظريه به طور عملى به دردبخور است؟ براى مثال در طول تكامل نظريه ريسمان به قوانين فيزيكى و رياضياتى فراوانى دست يافته ايم كه حتى اگر اين نظريه توسط تجربه هم رد شود، چيز زيادى از دست نرفته است.
بسيارى از فيزيكدانان با استفاده از همين منطق پراگماتيستى، نظريه متغيرهاى نهان را رد مى كنند. آنها معتقدند كه تئورى هايى كه با استفاده از متغيرهاى نهان سعى در توجيه پديده ها دارند، توانايى پيش بينى حوادث جديد را نداشته، هيچ قانون محكم فيزيكى معرفى نكرده و نمى توانند نتايج كوانتوم را بدون استفاده از قوانين رد شده كلاسيك كه استفاده از آنها در نظريات جديد توصيه نمى شود، توصيف كنند. خود اينشتين پيش از بى اساس خواندن نظريه متغيرهاى نهان آنها را به دقت مورد مطالعه قرار داد. او نتيجه گرفت كه نقايص مكانيك كوانتومى را نمى توان با عناصر كلاسيك برطرف كرد. وى بر اين باور بود كه براى كامل كردن نظريه مكانيك كوانتومى بايد ساختارهاى فيزيكى را به طور كامل دوباره مطالعه كرد.
طى پنج سال گذشته، نظريه متغيرهاى نهان دوباره زنده شده است و اين را مديون گرارد ت هوفت فيزيكدان و نوبليست برجسته دانشگاه اوترخت هلند است كه به معرفى فرضيه هاى بنيادين مشهور است، هوفت معتقد است كه تفاوت مكانيك كوانتومى و مكانيك كلاسيك فقدان اطلاعات كافى است. ما اطلاعات بيشترى درباره سيستم كلاسيك داريم چرا كه متغيرهاى كلاسيك پيوسته هستند اما متغيرهاى كوانتومى، در حالت هاى گسسته قرار دارند. پس اگر بخواهيم فيزيك كوانتومى را جانشين فيزيك كلاسيك كنيم، اطلاعات زيادى را بايد ناديده بگيريم. اين امر ممكن است در اثر اصطكاك با ساير نيرو هاى اتلافى باشد. اگر دو سكه را از بالاى ساختمانى بلند با سرعت هاى متفاوت پرتاب كنيم، اصطكاك هوا باعث مى شود كه اين دو سكه سرانجام به يك سرعت يكسان نهايى برسند. شخصى كه در پياده روى پايين ساختمان ايستاده، به سختى مى تواند سرعت دقيق پرتاب سكه ها را تشخيص دهد. اين اطلاعات نامعلوم نوعى متغير نهان هستند. در اين مثال و مثال هاى ديگر كه معروف به موقعيت هاى جذب كننده۷ هستند، بسيارى از حالات متفاوت آغازين به رفتارى يكسان طى مسير تبديل مى شوند. اين حالت ها همانند حالت هاى كوانتومى گسسته هستند. با اين تفاوت كه برخلاف مكانيك كوانتومى، از قوانين مكانيك نيوتنى تبعيت مى كنند. هوفت معتقد است كه در واقع اين قوانين برگرفته از فيزيك نيوتنى، جدا از قوانين مكانيك كوانتومى نيستند. بنابراين طبيعت مى تواند در جزئيات به طور كلاسيك رفتار كند در حالى كه در مسائل اتلافى به صورت كوانتومى عمل نمايد. ماسيمو بلاسون از دانشگاه سالرنو ايتاليا مى گويد: «مكانيك كوانتومى را بايد به عنوان حد پايين انرژى يك نظريه پايه اى بدانيم.»
بلاسون و همكارانش پس از مطالعه دقيق اين نظريه نشان دادند كه يك نوسانگر هماهنگ خطى كوانتومى (كه نمونه كوانتيده يك پاندول است) از يك جفت نوسانگر تحريك شده با اصطكاك ساخته شده است. هر نوسانگر به تنهايى از قوانين كلاسيك پيروى مى كند اما در جايى كه اين نوسانگر ها به هم متصل مى شوند، ديگر از قوانين مكانيك كوانتومى پيروى مى كنند. برنت مولر از دانشگاه دوك و همكارانش ثابت كرده اند كه يك سيستم فيزيكى كلاسيك پنج بعدى مى تواند در فضاى چهار بعدى رفتارى كوانتومى داشته باشد. ون دو بروك معتقد است كه يك منبع نيروى اصطكاك باعث تبديل يك سيستم كلاسيك به يك سيستم كوانتومى مى شود. اين كار ممكن است توسط گرانش انجام شود.
• پيوستگى زمانى

بسيارى از فيزيكدانان و فلاسفه علم، معتقدند كه مكانيك كوانتومى عجيب به نظر مى آيد زيرا كه ما معتقديم كه فقط گذشته بر حال تاثير گذار است. اما اگر آينده نيز بر حال تاثير گذار بود، پاسخ چه بود؟ در اين صورت، كيفيت احتمالاتى مكانيك كوانتومى مى تواند ناشى از غفلت ما از آينده و آنچه اتفاق خواهد افتاد، باشد. اين تصور طى چند دهه گذشته توسط مارك هادلى از دانشگاه وارويك انگلستان قوت گرفته است. وى مى گويد: «در نظريه نسبيت عام همان قدر كه گذشته موثر است آينده نيز تاثير دارد و طبيعى است كه گذشته و آينده هر دو در حال تاثير گذارند.» هادلى مى گويد: «مشاهدات آتى نشان خواهد داد كه آينده نيز يكى از متغير ين نهان است.»
هادلى مدعى است كه منطق بنيادين مكانيك كوانتومى، چيزى خارج از نظريه نسبيت نيست. او يكى از نظرات اينشتين را كه در دهه ۱۹۳۰ روى آن كار مى كرده زنده كرده است. اين نظريه مى گويد: ذرات بنيادى چيز هايى نشسته روى فضا _ زمان نيستند بلكه خود فضا - زمان هستند. آنها تكه هايى چسبيده به محور زمان نيستند بلكه گره هايى بافته شده پشت سر هم روى محور زمان اند. اما اين نظر زياد مورد قبول نبود زيرا همسانگردى خاص ذرات كوانتومى را نمى توانست شرح دهد. اما هادلى مدعى است كه اين مشكل را حل كرده است. آنچه كه از گفته هاى هادلى و هوفت برداشت مى شود اين است كه در تلاش هاى اين دو مزيت نسبت به تلاش هاى گذشته روى متغير هاى نهان ديده مى شود. اول اينكه ارتباط دادن بين واقعيت مشاهده شده كوانتومى و فيزيك كلاسيك بسيار سخت است. البته اين سختى به شدت مورد علاقه فيزيكدانان است، زيرا آنها معتقدند كه يك تئورى بنيادى بايد سخت باشد. آنها مى گويند مفاهيم بايد به حدى باارزش باشند كه بتوان آنها را روى پيراهن ها چاپ كرد و در عين حال بايد به حدى عجيب باشند كه كسى نتواند ادعا كند كه مفهوم آن را سريع فهميده است. دوم اين كه نظرات اين دو فيزيكدان، حوادثى قابل تحقيق و آزمايش را پيش بينى كرده اند. براى مثال ون دوبروك معتقد است كه ميدان هاى قوى گرانشى خواص كوانتومى را تغيير مى دهند.
جالب است كه نظريات مشابه ديگرى در روند كلى همين تئورى ها به وجود آمده اند. در تئورى ريسمان يك سيستم كوانتومى از نظر رياضى مى تواند برابر يا متفاوت با يك سيستم كلاسيك باشد. برخى از اين دوگانگى ها شامل سيستم هاى مكانيك آمارى هستند كه مشابه روش تحقيق مولر و همكارانش هستند. عده كمى از نظريه پردازان ريسمان، پا را فراتر گذاشته و مى گويند كه سيستم كوانتومى بى اغراق، يك سيستم كلاسيك است. اما برين  گرين از دانشگاه كلمبيا در نيويورك مى گويد: «مشاهده و مطالعه اين برابرى ها، تفاوت و در نتيجه اصول زيربنايى مكانيك كوانتومى را شرح مى دهد.» برگرفته از اين نظريه كه مكانيك كوانتومى را مى توان از نسبيت به دست آورد، اخيراً بوسو اصل عدم قطعيت  هايزنبرگ را از مفهوم «حد هولوگرافيك» استخراج كرده است.
آنچه در اينجا گفته شد، نشان مى دهد كه فيزيكدانان نظريه متغيرهاى نهان را وزنه اى بزرگ مى دانند. فيزيك كوانتومى مانند جنگلى مملو از حيوانات عجيب و مرداب هاى پايان ناپذير است و سعى در تبديل اين نظريه به نظريه كلاسيك مانند تلاش براى تبديل جنگل آمازون به يك باغ  سنگى تفريحى است. به جاى بازسازى و آسيب رساندن به طبيعت آن بايد سعى در جداكردن آن از فيزيك كلاسيك و پيداكردن اصول بنيادى آن كرد. اين هدف اصلى فاشس و همكارانش در روند كلى مطالعه ساختارى مكانيك كوانتومى بوده است. فاشس و همكارانش بر اين باورند كه بيشتر تئورى كوانتومى درونى است. آنها مى گويند: تئورى كوانتوم خواص خارجى سيستم هاى فيزيكى را شرح نمى دهد بلكه سعى در توصيف دانشى دارد كه فيزيكدانان آن را مورد مطالعه قرار داده اند. پس از اين كه اينشتين درهم تنيدگى حالت هاى كوانتومى (رابطه  فوق نورى دو ذره دور از هم) را مورد انتقاد قرار داد ۸ به چنين نتيجه اى دست يافت. رابطه فيزيكى در واقع چيزى جز دانش فيزيكدانان درباره دو ذره نيست۹. گذشته از همه اينها، اگر در واقع چيزى به اسم رابطه فيزيكى وجود داشت، مى توانستيم علائمى را با سرعت بيش از سرعت نور ارسال كنيم كه نقيض يكى از اصول موضوعه نسبيت خاص است.براى مدت ها، فيزيكدانان معتقد بودند كه اندازه گيرى يك سيستم كوانتومى باعث از بين بردن همه احتمالات و قرارگرفتن سيستم در يك حالت خاص مى شود.۱۰ فاشس مى گويد اين فقط عدم قطعيت ما در مورد سيستم است كه از بين مى رود. راه حل براى از بين بردن عدم قطعيت، اين است كه از ويژگى هاى درونى تئورى بگذريم تا بتوانيم ويژگى هاى واقعى خارجى را مورد مطالعه قرار دهيم. عدم قطعيت در مكانيك كوانتومى با عدم قطعيت در مكانيك كلاسيك متفاوت است و همين تفاوت، راهنمايى است براى فهميدن چگونگى رخداد حادثه. از نظر مكانيك كلاسيك، يك گربه يا زنده است يا مرده. اما مكانيك كوانتومى مى گويد تا زمانى كه به گربه نگاه نكنيم (آزمايش نكنيم) يك گربه نه زنده است و نه مرده ۱۱ ما با نگاه كردن به گربه، او را مجبور مى كنيم كه در يكى از دو حالت زنده يا مرده با شانس ۵۰-۵۰ قرار بگيرد. براى اينشتين اين نظريه قراردادى بود. متغيرهاى نهان مطلق بودن نظريه را از بين مى برند. جهان فيزيك كلاسيك كمتر از جهان فيزيك كوانتومى قراردادى نيست. تفاوت در جايى است كه اين قراردادى بودن خود را نشان مى دهد. در فيزيك كلاسيك اين قراردادى بودن به آغاز زمان بازمى گردد و مى گويد وقتى جهان خلق شد، مانند يك قطعه از قبل چيده و آماده شده بود. اما از نظر فيزيك كوانتومى جهان اجزاى خود را طى گذر زمان و با مداخله ناظرها به وجود مى آورد. فاشس اين نظريه را «تغيير جنسى فيزيك كوانتومى» مى نامد. او مى گويد: «هيچ تك راه شناخته  شده واحدى براى جهان نيست، چرا كه جهان هنوز در حال خلق شدن و شكل گيرى است. چيزى شبيه به همين تعريف را مى توان از درك ما درباره فيزيك كوانتومى نيز گفت.»

 

پى نوشت ها:
۱- اشتباه معروف اينشتين در سال ۱۹۱۱ در محاسبه انحراف  نور بود كه اثرات نسبيت خاص را لحاظ نكرده بود. مترجم
۲- مكانيك كوانتومى يك نظريه احتمالاتى است. م
۳- نويسنده به مشكلات مدل استاندارد ذرات بنيادى اشاره دارد. براى مطالعه بيشتر به سخنرانى گرارد ت هوفت در هنگام دريافت جايزه نوبل در سال ۱۹۹۹ مراجعه كنيد. م
۴- به نظر مى رسد كه نويسنده مكانيك كوانتومى نسبيتى كه در سال ۱۹۳۰ توسط ديراك تدوين شد را فراموش كرده است. م
۵- طبق اعلام عدم قطعيت  هايزنبرگ مسير و حركت ذره را همزمان نمى توان به طور دقيق مشخص كرد. م
۶- نظراتى مبنى بر نادرستى اين حرف ارائه شده است. براى مطالعه بيشتر مى توانيد به نوشته هاى پوپر در مورد احتمالات در مكانيك كوانتومى مراجعه كنيد. م
۷- Attractor
۸- آزمايش ذهنى اينشتين، پودولسكى و روزن (EPR) براى نشان دادن نقص مكانيك كوانتومى. م
۹- اين بينش، برگرفته از جواب نيلز بور به آزمايش EPR و رد نقص مكانيك كوانتومى است. م
۱۰- مسئله تقليل تابع موج. م
۱۱- طبق ادعاى مكانيك كوانتومى، گربه نه زنده است و نه مرده بلكه در حالت (مرده + زنده) قرار دارد!

شکافت هسته‌ای [فيزيک هسته ای]

شکافت هسته‌ای

اگر نوترون منفردی به یک قطعه ایزوتوپ ²³⁵U نفوذ کند،

در اثربرخورد به هسته اتم ²³⁵U ، اورانیوم به دو قسمت شکسته می‌شود که

اصطلاحا شکافت هسته‌ای نامیده می‌شود.

مقدمه

در واکنشهای شکافت هسته‌ای مقادیر زیادی نیز انرژی آزاد می‌گردد (در حدود 200Mev)، اما مسئله مهمتر اینکه نتیجه شکستن هسته ²³⁵U ، آزادی دو نوترون است که می‌تواند دو هسته دیگر را شکسته و چهار نوترون را بوجود آورد. این چهار نوترون نیز چهار هسته ²³⁵U را می‌شکند. چهار هسته شکسته شده تولید هشت نوترون می‌کنند که قادر به شکستن همین تعداد هسته اورانیوم می‌باشند. سپس شکست هسته‌ای و آزاد شدن نوترونها بصورت زنجیروار به سرعت تکثیر و توسعه می‌یابد. در هر دوره تعداد نوترونها دو برابر می‌شود، در یک لحظه واکنش زنجیری خود بخودی شکست هسته‌ای شروع می‌گردد. در واکنشهای کنترل شده هسته‌ای تعداد شکست در واحد زمان و نیز مقدار انرژی بتدریج افزایش یافته و پس از رسیدن به مقداری دلخواه ثابت نگهداشته می‌شود.

 

انرژی شکافت هسته‌ای

کشف انرژی هسته‌ای در جریان جنگ جهانی دوم صورت گرفت و اکنون برای شبکه برق بسیاری از کشورها هزاران کیلو وات تهیه می کند (نیرو گاه هسته ای). بحران انرژی بر اثر بالارفتن قیمت نفت در سال 1973 استفاده از انرژی شکافت هسته‌ای بیشتر وارد صحنه کرد. در حال حاضر ممالک اروپایی انرژی هسته‌ای را تنها انرژی می‌داند. که می‌تواند در اکثر موارد جایگزین نفت شود. استفاده از انرژی شکافت هسته‌ای که بر روی یک ماده قابل احتراق کانی که بصورت محدود پایه گذاری می‌شود. برای سایر کشورها خطرات بسیار دارد در حال حاضر تولید الکتریسته با استفاده از شکافت هسته‌ای کنترل شده به میزان زیادی توسعه یافته و مورد قبول واقع شده است. تولید انرژی هسته‌ای در کشورهای توسعه یافته بخش مهمی از طرح انرژی ملی را تشکیل می‌دهد.

انرژی بستگی هسته‌ای

می‌توان تصور کرد که جرم هسته ، M ، با جمع کردن Z (تعداد پروتونها) ضربدر جرم پروتون و N تعداد نوترونها ضربدر جرم نوترون بدست می‌آید.

M = Z×M_p + N×M_n

از طرف دیگر M همیشه کمتر از مجموع جرمهای تشکیل دهنده‌های منزوی هسته است. این اختلاف به توسط فرمول انیشتین توضیح داده می‌شود که رابطه بین جرم و انرژی هم ارزی جرم و انرژی را برقرار می‌سازد. اگر یک دستگاه مادی دارای جرم باشد در این صورت دارای انرژی کلی E است. E = M C² که در آن C سرعت نور در خلا و M جرم کل هسته مرکب از نوکلئونها و E مقدار انرژیی است که در اثر فروپاشی جرم M تولید می‌شود. بنابر این اصول انرژی هسته‌ای بر آزاد سازی انرژی پیوندی هسته استوار است. هر سیستمی که دارای انرژی پیوندی بیشتر باشد پایدار می‌باشد. در واقع جرم مفقود شده در واکنشهای هسته‌ای طبق فرمول E = M C² به انرژی تبدیل می‌شود. پس انرژی بستگی اختلاف جرم هسته و جرم نوکلئونهای تشکیل دهنده آن است، که معرف کاری است که باید انجام شود تا نوکلئونها از هم جدا شوند.

 

مواد شکافتنی

مواد ناپایدار برای اینکه به پایداری برسند، انرژی گسیل می‌کنند تا به حالت پایدار برسد. معمولا عناصری شکافت پذیر هستند که جرم اتمی آنها بالای 150 باشد ،²³⁵U و ²³⁸U در معادن یافت می‌شود. 99.3 درصد اورانیوم معادن ²³⁸U می‌باشد.و تنها 7% آن ²³⁵U می‌باشد. از طرفی ²³⁵U با نوترونهای کند پیشرو واکنش نشان می‌دهد. ²³⁸Uتنها با نوترونهای تند کار می‌کند، البته خوب جواب نمی‌دهد. بنابر این در صنعت در نیروگاههای هسته‌ای ²³⁵U به عنوان سوخت محسوب می‌شود. ولی به دلایل اینکه در طبیعت کم یافت می‌شود. بایستی غنی سازی اورانیوم شود، یعنی اینکه از 7 درصد به 1 الی 3 درصد برسانند.

شکافت ²³⁵U

در این واکنش هسته‌ای وقتی نوترون کند بر روی ²³⁵U برخورد می کند به ²³⁶U تحریک شده تبدیل می‌شود. نهایتا تبدیل به باریوم و کریپتون و 3 تا نوترون تند و 177 Mev انرژی آزاد می‌شود. پس در واکنش اخیر به ازای هر نوکلئون حدود 1 Mev انرژی آزاد می‌شود. در واکنشهای شیمیایی مثل انفجار به ازای هر مولکول حدود 30 Mev انرژی ایجاد می‌شود. لازم به ذکر است در راکتورهای هسته‌ای که با نوترون کار می‌کند، طبق واکنشهای به عمل آمده 2 الی3 نوترون سریع تولید می‌شود. حتما این نوترونهای سریع باید کند شوند.

امواج ايستاده

 

 

 

 

 

برهم نهی دو موج با جابجايی های هم جهت مثبت  -برهم نهی سازنده:شکل زير                                                                                                                                                                                                                                             

 

برهم نهی دو موج با جابحا يی خلاف جهت يکد يگر برهم نهی ويرانگر

 

 

 

 

 موجهای پيش رونده به موجهايی اتلاق می شوند که بدون انتشار ماده انرژی را در محيط منتقل ميکنند .

در شکل فوق سفر قله های ا بی قرمز وسبز را می بينيد

 

امواج ايستاده: امواجی هستند که وضعيت نوسانی

ثا بتی  دارند و در فضا پيش نمی روند. هر ذره با يک دامنه ثابت در جای خود حرکت

 نوسا نی ساده انجام ميدهد. بنابراين امواج ايستاده انرژی را نمی توانند از نقطه ای

به نقطه ديگر منتقل نمايند.                      

 چگونگی توليد امواج ايستاده:

همانطور که در شکل زير می بينيد (موج سبز و موج ابی) از تداخل دو مو ج هم بسامد -هم دامنه -با عددموج يکسان و جابحايی های خلاف جهت امواج ايستاده بوجود

می ايدکه موج سياه رنگ همان موج حاصل يعنی موج ايستاده است

مشخصات امواج ايستاده:

۱-گره ها:( NODS) :به نقا طی گفته ميشود که از تداخل دوموج در فاز مقابل بوجود امده اند که تداخلشان ويرانگر است و جابجايی از وضع تعادل ودامنه برايند صفر ميشود به همين دليل اين نقطه ها همواره ساکنند

۲- شکمها(antinodes):به نقاطی گفته ميشود که از تداخل دو موج هم فاز بوجود می ايد که تداخلشان سازنده است وبا جابجای بيشينه  از وضع تعادل(مجموع جابجايی های دو موج تداخل کننده)در حالی که دامنه ان بيشينه است به ارتعاش در می ايند. 

 

 

 

1.	2.	3.
4.	5.	6.

1. 2 nodes, 1 antinode
2. 3 nodes, 2 antinodes
3. 4 nodes, 3 antinodes
4. 5 nodes, 4 antinodes
5.  nodes,  antinodes
6.  nodes,  antinodes