فیزیک ناممکن ها فارسی
آیا ممکن است با ماشین زمان به گذشته برگردیم؟
این کار غیر معقول است برای مثال تصور کنید که به چهار سالگی پدرتان بروید و او را بکشید. خوب حالا چگونه شما وجود دارید تا بتوانید این کار را بکنید زیرا ممکن نیست شما با این کار به دنیا بیایید. سوال این است که پدر شما را چه کسی کشته است؟ فرزندش که هرگز به دنیا نیامد! امثال این مشکلات فلسفی لاینحل زیادند اما به دلیل نا معلومی انسان ها تخیلات غیر ممکن را دوست دارند و به عنوان بخشی از تفریحات ذهنی خود با آن ها زندگی می کنند. برخی از این ناممکن ها شخصی هستند و برخی مثل ماشین زمان عمومی. اگر قلم خوبی داشته باشید، سروکار شما با مشتری هایی خواهد بود که تمام نمی شوند. رمان ها اغلب به همین سبک نوشته می شوند تا ما بتوانیم خود را در گوشه ای از آن ها پیدا کرده و بر امواج داستان سوار شویم. رمان ها و فیلم های موفق تر در نظر عوام، نقش های بیشتری دارند تا افراد مختلف بتوانند خود را در گوشه ای از آن ها بیابند. موسیقی هم می تواند دروازه ی ورود به این دنیاهای غیر ممکن باشد زیرا مجال فکر منطقی را از انسان می گیرد. همه می دانیم که موسیقی دانان و هنرمندان، بیش از منطق، اسیر تخیل و احساس خویش هستند و قسمت بزرگ تری ازدنیای خود را صرف زندگی غیر واقعی می کنند. تجار موفق به ندرت به ماشین زمان و موسیقی توجه می کنند زیرا تجارت در تخیل ممکن نیست. پولی که نویسندگان داستان های علمی تخیلی از ماشین زمان و مثلث برمودا درآوردند میلیون ها برابر پولی بود که به خاطر کشف نسبیت به اینشتین دادند. جالب است بدانید نویسندگان این گونه داستان ها اصلا" اسیر تخیل و احساس نمی شوند زیرا با این کار تجارت می کنند و تجارت امری منطقی و واقعی است. نظیر فوتبالیست های حرفه ای که هرگز فوتبال نگاه نمی کنند مگر برای برنامه ریزی مسابقات بعدی. آن ها هیچ فرد یا تیمی را تشویق نمی کنند زیرا در دوره ی کوتاه ستاره شدنشان نمی توانند با احساس و تخیل، پول بسازند. تماشاچیان جنجالی این مسابقات اغلب مردم عادی هستند.
آشنایی با برخی مفاهیم بنیادی فیزیک
آشنایی با برخی مفاهیم بنیادی فیزیک(قسمت اول)چکیده ی مطالباندازه گیری و اهمیت آناندازه گیریاندازه گیری چیست؟انواع کمیت چکیده ی مطالباندازه گیری اساس کار مهندسی و پژوهش های علمی است در اندازه گیری هر کمیت را با یکایی از همان جنس مقایسه می کنیم هر قدر که یکا دقیق تر تعریف و ابزار اندازه گیری آسان تر و سریع تر به کار گرفته شود نتیجه ی اندازه گیری با واقعیت نزدیک تر خواهد بود در این جا کوشش بر آن است که مفهوم اندازه گیری ، یکای اندازه گیری و ابزار اندازه گیری به زبانی ساده معرفی شود. مکانیک شاخه ی مهمی از علم فیزیک است که مفاهیمی اساسی نظیر نیرو،حرکت ،جرم و انرژی را مورد بحث قرار می دهد.مکانیک از آن جهت واجد اهمیت است که بدون مطالعه ی آن بحث و بررسی بسیاری از شاخه های علم فیزیک ناممکن است.در این تحقیق به دو مبحث عمده ی مکانیک می پردازد یکی سینماتیک که مطالعه ی حرکت اجسام بدون در نظر گرفتن علل حرکت است و دیگری دینامیک که بررسی علل حرکت و سکون اجسام است.این مطلب مطابق با برنامه ی مکانیک دبیرستانی برای رشته های علوم تجربی و ریاضی و پیش دانشگاهی تنظیم شده و تمام مطالب عنوان شده در کتابهای فیزیک دبیرستانی را در بردارد. مکانیک شاخه ای از علم فیزیک است که در آن از اثر نیرو بر اجسام و چگونگی حرکت آنها بحث می شود . مکانیک شامل دو مبحث سینماتیک و دینامیک است . در سینماتیک حرکت اجسام بدون در نظر گرفتن علل حرکت بررسی می شود ولی بررسی علل حرکت و سکون اجسام موضوع علم دینامیک است. اندازه گیری و اهمیت آنانسان موجودی نیازمند است. هنگامی زندگی او ادامه می یابد و در حالت تعادل است که نیازش برطرف شود . نیازهای آدمی در ارتباط با محیط و در دادوستد با مردم برآورده می شود.ارتباط با محیط و جامعه از راه حواس صورت می گیرد که چیزها را می بینیم آنها را لمس می کنیم از بو و مزه آنها آگاه می شویم و صداها را می شنویم. اطلاعاتی که از پیرامون خود کسب می کنیم در اثر مقایسه ی اجسام با یکدیگر حاصل می شود . رنگ اجسام، زبری ، نرمی ،کوتاهی ، بلندی ، دوری ، نزدیکی ، سردی،گرمی ،شیرینی ، تلخی و بسیاری از اطلاعات دیگر از راه مقایسه ی آنها با هم و یا مقایسه با اجزای بدن و توانایی های ما صورت می گیرد.مقایسه ای را که نتیجه ی آن به دست آوردن عدد و رقم باشد اندازه گیری می نامند. اندازه گیری در حیات انسان نقش مهمی دارد. اندازه گیری اساس کارهای کشاورزی، صنعتی ،علمی و پژوهشی است. در کشاورزی دانستن زمان کاشت ، مقدار بذر ،سطح زیر کشت و دوره های آبیاری اهمیت بسیار دارد . هر قدر که هر یک از این کمیت ها مشخص تر و دقیق تر باشند بهره وری بیشتر می شود . در کارهای مهندسی ...
شبیه سازی “تابش هاوکینگ” در آزمایشگاه
با استفاده از چگالش بوز-اینشتینِ (BEC) اتمهای فوق سرد، مشابه آزمایشگاهیِ تابش لیزر از یک سیاهچاله تولید شده است. این کار توسط جف اشتاین‌هاور (Jeff Steinhauer) انجام شده و می‌تواند مدرک محکمی بر وجود «تابش هاوکینگ» باشد. به گزارش انجمن فیزیک ایران، هنگامی که سیاهچالههای نجومی برای نخستین بار پیشنهاد شدند، فکر می‌شد که آنها کاملا سیاه و بدون مشخصه هستند. اما در سال ۱۹۷۴،استیون هاوکینگ نشان داد که نظریه‌ی میدان کوانتومی پیشبینی میکند که در اطراف افق رویداد سیاهچاله- نقطه‌ای که حتی نور هم نمی‌تواند از کشش گرانشی سیاهچاله فرار کند- جفت فوتون‌های به وجود می‌آیند. فوتونِ داخلِ افق «انرژی منفی» دارد و به درون می‌افتد. فوتونِ دیگر، که انرژی مثبت دارد، فرار میکند. به این ترتیب،سیاهچاله باید تابش داشته باشد.جیمز انگلین (James Anglin) از دانشگاه کایزرس لاترن در آلمان توضیح می‌دهد که چنین ایده‌ای شگفت انگیز است زیرا پیشنهاد می‌دهد که سیاهچاله‌ها مانند جسم سیاه با دمای معین رفتار میکنند. هاوکینگ همچنین نشان داد که، در هندسه‌ی فضا-زمان، سیاهچاله‌ها را می توان با سه مشخصه کاملاً تعریف کرد. به نظر می‌رسید این دو نتیجه حاکی از آن است که اصول بنیادی ترمودینامیک، که در آن دما به صورت میانگین انرژی در تعداد زیادی درجه‌ی آزادی تعریف می شود، نیاز به بازبینی دارند. انگلین می گوید، «تصور اینکه چطور چیزی که فقط سه عدد را به همراه اسمش دارد می تواند احتمالاً دما داشته باشد بسیار سخت بود. موضوع بالقوه به بازتعریف ترمودینامیک از طریق همراه کردنش با نسبیت عام و مکانیک کوانتومی مربوط می‌شد و همه را به هیجان آورد!». اما مسئله اینجاست که «دمای» همه‌ی سیاهچالههای شناخته شده کمتر از دمای تابش زمینه‌ی کیهانی خواهد بود که آشکار‌سازی چنین تابشی را در عمل ناممکن میکند.سیال‌های در حال شارشدر سال ۱۹۸۱، ویلیام آنروه (William Unruh) از دانشگاه بریتیش کلمبیا نشان داد که معادلاتی که تابش هاوکینگ را پیشبینی میکنند باید در مورد امواج صوتی در شارش سیالات هم صادق باشند. اکنون، جف اشتاین‌هاور از چگالش بوز-اینشتینِ استفاده کرده است تا سیاهچاله‌ای را با دو افق شبیه‌سازی کند- یکی افق رویدادِ اصلی و دیگری «افق داخلی». در کیهان‌شناسی، این حالت وقتی می‌تواند رخ دهد که سیاهچاله در حال چرخش بوده یا بار داشته باشد. فوتون‌هایی که به درون سیاهچاله می افتند نمی توانند از افق داخلی عبور کنند، پس بازتاب شده و به سمت افق رویداد اصلی بر‌می‌گردند- گرچه این پیشنهاد جای بحث دارد زیرا برای وقوع چنین اتفاقی فوتون‌ها ...
نیم رسانای نوع p و نوع n
نیم رسانای نوع p و نوع n دید کلی در نیم رسانای کاملا خالص بدون هیچگونه ناخالصی آزاد شدن هر الکترون به علت حرکت گرمایی یا نور گرفتن با ایجاد یک حفره همراه است، یعنی تعداد الکترونها و حفره‌های شرکت کننده در جریان الکتریکی مساوی هستند. تعریف نیم رسانای نوع n در طبیعت نیم رسانای کاملا خالص وجود ندارد و تولید مصنوعی آنها نیز فرآیند فوق العاده پیچیده‌ای است. جزئی‌ترین ناخالصی ، خواص نیم رسانا را بطور بنیادی عوض میکند. در بعضی از موارد ، اثر ناخالصی‌ها چنان بارز است که ساز و کار رسانش حفره واقعا ناممکن میشود و جریان در نیم رسانا را فقط حرکت الکترونهای آزاد تأمین میکند. چنین نیم رساناهایی را نیم رسانای الکترونی ، یا نیم رساناهای نوع n (حرف اول کلمه لاتین Negativus) می‌نامند. تعریف نیم رسانای نوع p در مواردی ، حرکت الکترونهای آزاد در نیم رسانا در اثر افزودن ناخالصی خیلی کم ، غیر ممکن میشود و جریان الکتریکی فقط از طریق جابجایی حفره ایجاد میشود. این نیم رساناها را نیم رسانای حفره‌ای ، یا نوع p (حرف اول کلمه لاتین Positivus) می‌نامند. نیم رسانای مخلوط طبیعی است میان نیم رساناهای نوع n و نوع p ، می‌توان نیم رساناهای نوع مخلوط را یافت که در آنها رسانندگیهای الکترونی و حفره‌ای هر دو نقش بازی میکنند، مانند نیم رسانای npn یا نیم رسانای pnp. نیم رساناهای خالص رسانندگیهای نوع مخلوط از خود نشان می‌دهند. اختلاف در رسانندگی انواع نیم رساناها اختلاف در رسانندگی را در یک نیم رسانای نوعی مثلا ژرمانیم انجام می‌دهیم که از نظر کاربردهای فنی بسیار مهم است. ژرمانیوم عنصری است با عدد اتمی 32 و جرم اتمی 72.5 در جدول تناوبی عناصر ، در ستون چهارم قرار دارد و مانند همه عناصر این گروه ، چهار ظرفیتی است، یعنی دارای چهار پیوند (الکترونهای ظرفیت) است که توسط آنها به اتمهای دیگر پیوند می‌خورد. اتمهای ژرمانیوم هر کدام با پیوند دوگانه با اتمهای همسایه از جنس خود در بلور ژرمانیوم پیوند می‌خورند. هر پیوند از اندرکنش الکترون ظرفیت یک اتم معین با الکترون ظرفیت همسایه‌اش به وجود آمده است. اگر بر اثر حرکت گرمایی یا جذب نور ، الکترونی در جایگاهی در بلور جدا شود، یک جای خالی حفره بوجود می‌آید و الکترون جدا شده آزاد میشود. حرکت الکترونها و حفره‌ها بر اثر میدان الکتریکی ، رسانندگی به اصطلاح ذاتی ژرمانیوم را بوجود می‌آورد. تعداد چنین حاملهایی به نسبت کم است: حدود 2.5x1019 الکترون و همین اندازه حفره در یک متر مکعب ژرمانیوم در دمای عادی وجود دارد. در حالی که تعداد اتمهای ژرمانیوم در یک متر مکعب فلز برابر 4.2x1023 است. نحوه ساخت نیم رسانای ...
دستاوردهای برتر فیزیک در سال 2013
سال 2013 در کنار ارائه ایده‌های متحیرکننده‌ای مانند فیلمهای سفر در زمان تا درهم‌تنیدگی کرم‌چاله، با چندین تجربه جالب همراه بود که به اثبات بسیاری از ناممکن‌ها پرداختند.به گزارش ایسنا، ایجاد دقیق‌ترین نقشه نور پس از انفجار بزرگ توسط تلسکوپ پلانک، کشف ذره گریزان بوزون هیگز که منجر به تقدیم جایزه نوبل فیزیک به نظریه‌پردازان آن شد و همچنین مشاهده نوترینوهای فضای خارجی برای اولین بار از جمله این تجربیات بودند.در این گزارش به بازبینی برخی از این دستاوردها در سال 2013 پرداخته شده است.اولین فیلم واقعی سفر در زمانهالیوود در دهه‌های اخیر به نمایش فیلمهای زیادی با موضوع سفر در زمان پرداخته، اما فیزیکدانان موسسه فناوری ماساچوست در سال 2013 به ثبت شکل واقعی این سفر پرداختند. تصاویر این فیلم فراواقعی و به شکل یک جهان فرضی بوده که سفر در زمان در آن امکان‌پذیر است.این فیلم که توسط یک روش گرافیک رایانه‌ای موسوم به پیگیری پرتو ساخته شده، شاید بتواند به انسان در درک ریشه‌های علیت که هنوز بصورت معماگونه باقی مانده‌اند، کمک کرده و راه را برای مدلهای فیزیکی کوچک از سفر در زمان هموار کند. از دیگر کاربردهای این روش می‌توان به کمک در تفسیر پرتوهای نور کهکشانهای باستانی که تازه به زمین رسیده‌اند، اشاره کرد.نمایش تولد، زندگی و مرگ یک کیهان با نقشه پلانکدانشمندان با استفاده از تلسکوپ پلانک موفق به ارائه دقیق‌ترین نقشه از تابش زمینه کیهانی یا همان درخشش پس از انفجار بزرگ شدند که بینشهای بدیع و ناهنجاری‌های عجیبی را ارائه کرده است.نوترینوهای فضای عمیقیک تلسکوپ بزرگ در زیر یخهای قطب جنوب در سال 2013 موفق به شناسایی نوترینوها از فضای عمیق شد که شاید بتواند کشف اسرار دیگر مانند سیاهچالههای غول‌پیکر، ابرنواخترهای عظیم و ماده تاریک را به واقعیت تبدیل کند.اولین رایانه نانولولهدانشمندان موفق به ساخت یک رایانه کاربردی از نانولوله‌های کربن شدند که از سیستم‌عامل و نرم‌افزار مخصوص خود برخوردار است.ثبت افتادن قطره قیر توسط دوربین پس از 69 سالیکی از طولانی‌ترین تجربیات جهان زمانی به اوج خود رسید که یک قطره قیر به اندازه انگشت از توده اولیه خود جدا شده و در یک جام افتاد. این اولین بار بود که چنین رویدادی بر روی ویدیو ضبط می‌شد.همکاری گوگل و ناسا برای استفاده از رایانه کوانتومیمشتریان معروف شرکت D-Wave، سازنده رایانه‌های کوانتومی اظهار کردند که این دستگاهها که در حال همه‌گیر شدن بوده و ممکن است حتی نیروی رایانه پوشیدنی عینگ گوگل را نیز تامین کند، در سال 2014 وارد بازار خواهند شد. اگرچه این رایانه‌ها سریع هستند، ...
مکانیک کوانتومی
مکانیک کوانتومی و فیزیک کلاسیک نمایش دوگانگی موج-ذره با یک بسته موج فوتونیاثرات و پدیدههایی که در مکانیک کوانتومی و نسبیت پیشبینی میشوند، فقط برای اجسام بسیار ریز یا در سرعتهای بسیار بالا آشکار میشوند. تقربیاً همهٔ پدیدههایی که انسان در زندگی روزمره با آنها سروکار دارد به طور کاملاً دقیقی توسط فیزیک نیونتی قابل پیشبینی است. در مقادیر بسیار کم ماده، یا در انرژیهای بسیار پایین، مکانیک کوانتومی اثرهایی را پیشبینی میکند که فیزیک کلاسیک از پیشبینی آن ناتوان است. ولی اگر مقدار ماده یا سطح انرژی را افزایش دهیم، به حدی میرسیم که میتوانیم قوانین فیزیک کلاسیک را بدون این که خطای قابل ملاحظهای مرتکب شده باشیم، برای توصیف پدیدهها به کار ببریم. به این «حد» که در آن قوانین فیزیک کلاسیک (که معمولاً سادهتر هستند) میتوانند به جای مکانیک کوانتومی پدیدهها را به درستی توصیف کنند، حد کلاسیک گفته میشود. کوشش برای نظریهٔ وحدتیافتهوقتی میخواهیم مکانیک کوانتومی را با نظریهٔ نسبیت عام (که توصیفگر فضا-زمان در حضور گرانش است) ترکیب کنیم، به ناسازگاریهایی برمیخوریم که این کار را ناممکن میکند. حل این ناسازگاریها هدف بزرگ فیزیکدانان قرن بیستم و بیستویکم است. فیزیکدانان بزرگی همچون استیون هاوکینگ در راه رسیدن به نظریهٔ وحدتیافتهٔ نهایی تلاش میکنند؛ نظریهای که نه تنها مدلهای مختلف فیزیک زیراتمی را یکی کند، بلکه چهار نیروی بنیادی طبیعت -نیروی قوی، نیروی ضعیف، الکترومغناطیس و گرانش- را نیز به شکل جلوههای مختلفی از یک نیرو یا پدیده نشان دهد.
گرما عامل بزرگترین انقراض زمین در 250 میلیون سال گذشته
گرما عامل بزرگترین انقراض زمین در 250 میلیون سال گذشته دانشمندان چینی، انگلیسی و آلمانی کشف کرده اند که بدترین انقراض تاریخ زمین به دلیل بروز گرمای بسیار زیادی که قابل تحمل نبوده، روی داده است.به گزارش خبرگزاری مهر، این انقراض انبوه پایان دوره پرمین موجب از بین رفتن گونه های گیاهی و جانوری زمین در 250 میلیون سال پیش و پس از آن ایجاد پنج میلیون سال منطقه مرده شد- دوره ای که در آن سیاره شاهد ورود هیچ گونه جدیدی نبود.نتایج این تحقیقات در نشریه ساینس منتشر شده است.مطالعه مشترک توسط دانشگاه علوم زمین چین، دانشگاه لیدز انگلیس و دانشگاه ارلانگن نورنبرگ آلمان نشان می دهد دلیل نابودی طولانی مدت در کره زمین افزایش دمای مرگبار بر روی زمین بوده است : یعنی افزایش تا 50 تا 60 درجه سانتی گرادی دما در خشکی و افزایش 40 درجه ای در سطح آب.یادونگ سون مجری 27 ساله این تحقیقات که دانشجوی مشترک دانشگاه علوم زمین چین و لیدز است، می گوید: گرمای جهانی تا مدتها به انقراض انبوه پایان دوره پرمین مرتبط می شده اما این تحقیقات نخستین مطالعه ای که نشان می دهد افزایش بسیار زیاد دما مانع از آن شد که تا چندین میلیون سال حیات دوباره در منطقه استوایی پا بگیرد.به گفته وی همچنین این نخستین بررسی است که نشان می دهد دمای آب در نزدیکی سطح اقیانوس ها می توانسته به 40 درجه سانتی گراد برسد این میزان برای حیات دریایی مرگبار است و فوتوسنتز را متوقف می کند. مدل های اقلیمی حاکی از آن است که دمای سطح دریا نمی تواند از 30 درجه سانتی گراد بیشتر شود.این محققان می گویند این یافته ها می تواند به ما کمک کند تغییرات اقلیم آینده را بشناسیم.منطقه مرده دنیای عجیبی بوده است: مناطق استوایی بسیار مرطوب بوده اما تقریبا هیچ چیز رشد نمی کرده است، هیچ رشد جنگلی نبوده و فقط سرخس و درختچه دیده می شده و به جز صدف هیچ ماهی و یا حیات دریایی در مناطق گرمسیری وجود نداشته است. و در واقع هیچ حیوانی نیز در خشکی نبوده و سوخت و ساز بسیار بالای حیوانات امکان تحمل این گرما را برای آنها ناممکن می کرده است.فقط در این بین مناطق قطبی بوده که می شد از گرمای طاقت فرسا و کشنده به آنجا پناه برد.پیش از این انقراض انبوه، زمین از گیاهان و حیوانات از جمله خزندگان و دوزیستان اولیه و گستره وسیعی از موجودات دریایی از جمله مرجان و سوسن دریایی پر بود.این محققان داده های 150 هزار دندان کوچک نوعی ماهی منقرض شده را در جنوب چین بررسی کردند. با مطالعه نسب ایزوتوپ اکسیژن را در این دندان ها بررسی کردند و توانستند میزان دما را در صدها میلیون سال پیش تشخیص دهند.خبرگزاری مهر