Welcome To Shirzad Kalhori's Website!

 به سایت شیرزاد کلهری خوش آمدید!

 

 

منم من، میهمان هر شبت،لولی وش مغموم    منم من، سنگ تیپاخوره ی رنجور

Home

استبداد در تاریخ ایران

 

با کلیک روی موضوعات زیر شما می توانید کتاب استبداد در تاریخ ایران را که من به سال 1370 خورشیدی مطابق با 1991 میلادی نوشته ام را داونلاود کنید.

 

طرح روی جلد و شناسنامه ی کتاب.

2ـ  دیباچه و فصل اول (اوضاع جغرافیائی).

3ـ  فصل دوم (آب).

4ـ  فصل سوم (وضع عشایر در ایران).

 فصل چهارم (وضع عشایر (دنباله)).

 فصل پنجم (حوزه ی دریای خزر).

فصل ششم (فره ی ایزدی).

فصل هفتم (قدرت پادشاهان و قدرت ایزدی).

9ـ  فصل هشتم (قوانین).

10ـ فصل نهم (در باره ُ بیانهای رمز آلود که نشانه ی استبداد است).

11ـ فصل دهم (منابع و ماخذ).

 

ااوربیتال تئوری

 

(Book two)

 

 

این کتاب را من به تازگی ترجمه کرده ام که برای دانشجویان فوق لیسانس و به بالا نوشته شده است.

نویسنده ی این کتاب پروفسور بیورن روس (Prof. Bjِrn Roos ) است. چهره وی برای همه ی مردمی که مراسم جایزه ی نوبل را تماشا می کنند، آشناست. وی سخنران و معرفی کننده ی برنده ی شیمی جایزه ی نوبل است.

هنگامی که برای دریافت اجازه ی ترجمه با ایشان تماس گرفتم، بگرمی تمام آنرا پذیرفت و خوشحال از برگردان کتابش به زبانی بود که خودش از عهده ی خواندنش بر نمی آمد.

در زیر شما فصل اول و دوم کتاب را می خوانید. این دو فصل با فرمت PDF نوشته شده است. با تذکرات و پیشنهاد هایتان مرا یاری فرموده و بی نصیب نگذارید، متشکرم.

برای مطالعه این جا را فشار دهید.

 

 

این مقاله را به دوست عزیزم جناب آقای احد مظفرزاده تقدیم می دارم.

 

تاريخچه ای از زندگی و آثار استفن ويليام هاوکينگ

 

استفن ويليام هاوکينگ٬ در۸ ژانويه ۱۹۴۲ (سيصد سال پس از مرگ گاليله) در شهر آکسفورد در انگلستان بدنيا آمد. خانهٔ پدريشان در شمال لندن بود اما در خلال جنگ جهانی آکسفورد‌Oxford  ٬ امن تر از لندن بود. وقتی وی هشت ساله بود خانواده شان به شهر سنت آلبانز St: Albans در بيست مايلی لندن نقل مکان کردند. دريازده سالگی به مدرسه ای در همان شهر رفت و سپس در کالج دانشگاه آکسفورد که کالج قديمی پدرش بود، شروع به تحصيل کرد. استفن رياضيات را دوست داشت ولی پدرش پزشکی را ترجيح ميداد. درکالج دانشگاه آکسفورد رياضيات نبود لذا وی به جايش فيزيک را انتخاب کرد. در خلال سه سال او همه اش شاگرد اول بود چنانکه به درجه ی افتخاری علوم طبيعی Natural scince دست يافت.

استفن بعداً به کمبريج جهت تحصيل ستاره شناسیCosmology  رفت. در آنزمان در اين عرصه کار چندانی در آکسفورد انجام نمی شد. استاد راهنمای وی دنيس سياما Denis Sciama  بود٬ درصورتيکه وی فرد هويل  Fred Hoyleرا ترجيح ميداد. بعد از آنکه دکترايش را گرفت، وی پژوهشگری درجه يک بود و سپس يک پژوهشگری حرفه ای که در کالج های گونوی Gonville  و کايوسCaius  مشغول به کار شد.

استفن بعد از آنکه انستيتوی کيهانشناسیAstronomy  را بپايان رساند در سال  ۱۹۷۳ به دپارتمان رياضيات کاربردی و فيزيک تئوری رفت. در خلال ۱۹۷۹ به مقام پروفسور رياضی لوکاچی نايل شد. ( اين مقام در سال۱۶۶۳ بخاطر سرمايه گذاری ای که هنری لوکاچHenry Lucas  کرده بود به نام وی نامگذاری شده است) وی سپس عضو پارلمان دانشگاه شد. اولين شخص ايزاک بارو و سپس در ۱۶۶۳ ايزاک نيوتن به اين مقام رسيده بودند.

استفن هاوکينگ روی قوانين پايه ای کيهان کار ميکرد. وی بهمراه روگر پنروزRoger Penrose  نشان داد که تئوری نسبيت عام اينشتين درباره ی فضا و زمان می تواند دليلی بر شروع ‌بيگ – بنگBig Bang  وپايانی چون سياهچالها داشته باشد. اين نتيجه وی را به آنجا کشاند که بايستی اتحادی بين تئوری نسبيت عام و تئوری کوانتمی بوجود آيد. تضادی که اين اتحاد داشت در وحله ی اول اينبود که سياهچالها نبايستی کاملا سياه باشند، بلکه بايد در ابتدا تشعشعاتی را بيرون بدهند و بعد احتمالا اين تشعشعات  ضعيف شده و سپس ناپديد شوند. احتمال ديگر اينکه کيهان در زمان موهومیImaginary time  دارای مرز و گوشه ای نيست. اين دلالت براين دارد که طريقی که جهان بوجود آمده بطور کلی با قوانين علمی منطبق است.

از استفن هاوکينگ چندين اثر به چاپ رسيده است که از آنجمله :

۱- زمان ـ مکان در ابعاد ساختی بزرگ.

۲- نسبيت عمومی : نگاهی به قرن اينشتين.

۳- سيصد سال گرانش.

۴- روی شانه ی غولها.

۵- آينده ی فضا-زمان.

دو کتاب نيز به زبان ساده برای عموم نوشته است :

۱- تاريخ مختصر زمان (اين کتاب توسط ع. خيامی به فارسی برگردانده شده است.)

۲- سياهچالها و کودک.

و چندين اثر ديگر ...

استفن هاوکينگ ۱۲ نشان افتخاری و چندين مدال و جايزه در يافت کرده و عضو انجمن سلطنتی انگليس و همچنين عضو آکادمی ملی ايالات متحده است.

استفن هاوکينگ دارای سه فرزند و يک فرزند خوانده است.

 

                                     [ترجمه ی حاضر از مقاله ای از اينترنت بدون امضای کسی انجام شده است. ]

 

                                                 برگردان :شيرزاد کلهری (Translated by: Shirzad Kalhori)

ترجمه ی این متن را به دوست گرامیم دکتر صادق نباتچیان تقدیم می دارم.

 

اندازه گیری کیهان

 

آزمایش با کهموج نا درست بودن اندازه گیری ما از کیهان را نشان می دهد. ( ۱۸ مای ۲۰۰۴ ).

نوشته ی مارک پپلو (Mark Peplow)

 

کیهان به چه بزرگی است؟ این یکی از قدیمیترین سئوالات علم است، وجواب چیزی است که از کمی بیشتر از کیهانی که ما می بینیم تا بیکران تغییر می کند. تا کنون کیهان شناسان الگو های تشعشعات کهموج را در ‍ پس- تاب Afterglow )۱) ٬ مهبانگ ( انفجار بزرگ Big-Bang) مورد کنکاش قرار داده و بسی از آن نا مطمئنی رهائی یافته اند. در اندازه گیری هائي که آنان کرده اند٬ امکان اینکه کیهان پهنائی بیش از ۷۸ میلیارد سال نوری داشته باشد مردود شمرده شده است.

پیشنهادهايی که پیشاپیش حکمروا بود٬ معتقد بر این بود که کیهان می تواند شکل بدور خود پیچیده ی نسبتاً کوچکی باشد. یا پیشنهاد نسبتاً جدید دیگری که در آن کیهان دارای شکلی بماننده ی توپ فوتبال است٬ بعنوان مثال دارای این معنی می تواند باشد که کیهان پهنائي به اندازه ی ۶۰ میلیارد سال نوری است. 

نیل کورنش Neil Cornish که فیزیکدانی از دانشگاه ایالتی مونتانا٬ بوزمن Bozman است ،  تحقیقاتی را رهبری می کند که در مجله ی  Physical Review Letters    به چاپ  رسیده است٬ وی می گوید: نظریه هائی که در آن کیهان کوچک شمرده می شود٬ مکان زیادی به کیهان قایل نشده اند.

انتهای فضا

 اگر کیهان نسبتاً کوچک باشد لزومی نخواهد داشت که آشکارا دیده شود چرا که آن ضرورتاً گوشه ای نخواهد داشت. فضا می تواند در خودش پیچیده باشد٬ درست مثل یک بازی ویدئویی که شخصیت هایش گهگاهی از صحنه خارج شده و به گوشه ای می روند و دوباره در جای دیگر به صحنه برمیگردند.

اگر این حالت (واقعاً) وجود داشته باشد٬ نور خواهد توانست ازشیئی واحد٬ از چندین مسیر به چشم ما برسد. درست به مانند کسی که از قطب شمال به قطب جنوب از طریق مسیر های مختلف مستقیمی که در پیرامون سطح منحنی کره ی ما قرار دارد٬ برود. بنابراین ما قادر خواهیم بود نور را از یک شیئ از مسیر های مختلف و جدا از هم ببینیم.

آنچنانکه کورنیش می گوید: در اصل برای ما خنده آور نخواهد بود که نوری را از زمین ببینیم که تمامی کیهان را پیچ خورده به چشم ما برسد. بنابراین ما خواهیم توانست زمین را در چهار میلیارد سال پیش یعنی  در زمانی که حیات در آن تازه بوجود می آمد٬ ببینیم.

برای اینکه پیچ خوردن مسیر نور را مورد آزمایش قرار دهیم. کورنیش و همکارانش داده هایی را از Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP)  در ناسا NASA ٬ مورد آناکاوی( تحلیل) قرار دادند٬ که در آن تشعشع کهموجیMicrowave  را ردیابی کردند که متعلق به ۳۷۹۰۰۰ سال بعد از شروع جهان پخش شده بود.

اگر نور از یک شیئ از مسیرهای گوناگون به چشم برسد٬ کاوشگران محاسبه کرده اند که این نور می تواند الگوهای لکه ای دایروی شکل گرم و سردی از تشعشعات را بوجود آورد.

کورنیش می گوید:  ولی ما هرگز از نظر آماری دوایری را که به این مورد بخورد بدست نیاوردیم. بنابراین وی نتیجه می گیرد که کیهان پهناور تر از ۷۸ میلیارد سال نوری است. یعنی خیلی بیشتر از ۲۸ میلیارد سال نوری که ما می توانیم با تلسکوب هایمان ببینیم.

کورنیش معتقد است که مشاهده ی بیشتر با WMAP ما را به یک اندازه ی مینیمم که تا محدوده ی ۹۰ میلیارد سال نوری می باشد، بکشد. این پژوهشها در1.5 میلیون کیلومتری از زمین انجام شده٬ که در آن می توان دمائی را ردیابی کرد که درست ۲۰ میلیونیم درجه در زمینه ی تشعشعات کهموجی است.

مراجع:

 

1- Luminet, J. P. et al Nature, 425, 593-595

2- Cornish, N. J. Spergel, D. N., Starkman, D. N. & Komatsu, E. preprint, http:arxiv.org/abs/astro-ph/0310233(2004).

3- Cornish, N. J. , Spergel, D. N., Strkman, D. N. & Komatsu, E. Phys. Rev. Lett., in press,(2004).

 

سرویس خبری Nature شرکت سهامی مک میلان ۲۰۰۴.

 نوشته ی : شیرزاد کلهری

 

این متن را به اهالی مهربان سلماس تقدیم می دارم.

 

ضد ماده چیست؟

 

 

پاول دیراک اولین کسی بود که به سال ۱۹۲۸ ضد ماده (Anti-mater) را مطرح ساخت ولی تحقیقات در پی یافتن ضد ماده از سال ۱۹۳۰ شروع شد.

ضد ماده درست مثل ماده واقعی است، حالا فیزیکدانها برای هر ذره به دنبال ضد ذره (Anti - particle)  هستند که رفتار و قیافه ا ی مشابه ذره را داشته ولی دارای خواصی متضاد با ذره های مشابه شان هستند.

به عنوان مثال یک ضد پروتن، دارای بار الکتریکی منفی است در حالیکه خود پروتن بار مثبت دارد و یا یک پوزیترون ( ضد ذره ی الکترون ) بار مثبت دارد ولی الکترون دارای باری منفی است.

فیزیکدانها بسال ۱۹۹۵ درCERN (شتاب دهنده ای در سوئیس) و بسال ۱۹۹۶ در آزمایشگاه فرمیFermi  ( آزمایشگاهی است در آمریکا که به نام فیزیکدان بزرگ ایتالیائی انریکو فرمی نامگذاری کرده اند) اولین ضد-اتم را ساختند.

برای ساختن این اتم، پوزیترون را به ضد پروتون افزودند، نتیجه یک ضد اتم هیدروژن شد.

این ضد ماده و یا ضد ذره بودن به این معنی است که تا بهم بر خورد می کنند محو(Annihilation) شده و انرژی بجای می گذارند.   

جهان ماده و ضد ماده را جهان آئینه ای(Mirror world ) می نامند. بنا براین عکس شما در آئینه ضد شما (Anti you) است. به این دلیل است که برخی از فیزیکدانها معتقدند که در دور دستها جهانی مثل جهان ما در آئینه ای است که به ضد جهان مشهور است.

سئوال بزرگی که بایستی طرح کرد، اینست که اصلاً ضد ماده چیست؟ آیا می تواند واقعاً وجود داشته باشد؟

مثل معروفی بین فیزیکدانهاست که می گوید: انرژی خمیربازی طبیعت است. در نظر بگیرید که برای ساختن ماده٬ به مقدار زیادی انرژی متمرکز در فضا را احتیاج داریم. توجه داشته باشید که هر تیکهٔ کوچکی که از این خمیر بر می داریم جای خالی اش در خمیر بجای می ماند. این حفره (Hole) یا جای خالی ضد ذرهٔ تیکهٔ برداشته شده است. بنابراین ذره و ضد ذره همدیگر را می سازند.

اگر این استدلال درست باشد جهان موقع ساخته شدن ضد مادهٔ خودش را ساخته است. آدمی که امروز توانسته است ضد اتم را در آزمایشگاهها بسازد، می تواند دلیل  وجود ضد جهان را امری مورد قبول کند. ولی اگر این جهان وجود داشته باشد٬ بایستی در مرز ایندو جهان شاهد محو شدن ایندو (ماده و ضد ماده) توسط همدیگر باشیم. تا آنجا که ما اطلاع داریم یک چنین انحلالی مشاهده نشده است.

سئوال مهم دیگر اینکه آیا فوتون و نوترون ضد ذره دارند یا نه؟ تا آنجا که به نوترون برمیگردد، به د لیل اینکه کوارکها(Kvark) ضد ذره دارند پس نوترون نیز چون از کوارکها ساخته شده ضد ذره خواهد داشت. ولی ضد ذرهٔ فوتون خود فوتون است.

چون  ضد ذرهٔ فوتون خود فوتون است پس جهان ضد ماده نیز به چشم ما مثل جهان ما دیده خواهد شد. چرا که فوتون منتشره از جهان ضد ماده همان اثری را در چشمان ما خواهد گذاشت که جهان  ماده می گذارد.

ضد ماده به دلیل خصوصیّت الکترومغناطیسی که دارد در ظروف عایق و یا در ظروف مغناطیسی قابل نگهداری است.

نکتهٔ بسیار جالب توجه اینکه بر خورد ماده و ضد ماده سوخت بسیار عالیی است. چرا که استفاده از آن انرژی خالصی را در اختیار ما می گذارد ولی متأسفانه تا کنون امکان پذیر نشده است.

 

گردآوری و تالیف :  شیرزاد کلهری

 

هرگونه استفاده از این متن با ذکر نام نویسنده مجاز است.

 

 

این مقاله را به بهترین همشهری جهان جناب آقای مجید جلیلی تقدیم می دارم

 

بمب اتمی و انرژی اتمی

 

   بمب اتمی چگونه ساخته می شود؟ این سوالی است که امروز برای بیشتر ایرانی ها پرسشی شده است. در ابتدا به این پرسش پاسخی داده و سپس نگاهی  به طرز کار رآکتور هسته ای می اندازیم.

   تمامی اشیاء و موجودات پیرامون ما از ذرات ریزی بنام اتم ویا ترکیبی از اتمها یعنی مولکول ها تشکیل شده است. اتمها ساختمانی شبیه به منظومه ی شمسی دارند که در آنها خورشید هسته ی اتم و الکترونها سیارات آن می باشند. هسته ی اتم شامل چندین ذره است که از آن میان دو تایش در این بحث مهم هستند. این دو تا پروتن ها و نوترون ها می باشند. پروتن ها دارای بار الکتریکی مثبت و نوترون ها دارای بار الکتریکی خنثی هستند. بار الکتریکی الکترونها منفی است. از میان تمامی اتمها تنها هیدروژن است که نوترون ندارد. هسته ی هیدروژن تنها یک پروتن دارد.

    در اتمهای خنثی تعداد پروتن ها و الکترونها برابر است ولی تعداد نوترون ها می تواند متفاوت باشد. برخی از اتمها دارای تعداد  پروتن و الکترون یکسان ولی دارای نوترون های متفاوت اند. این نوع اتمها را ایزوتوپ همدیگر میگویند. طول عمر برخی از این ایزوتوپ ها بسیار کوتاه است. چنانکه پس از بوجود آمدن بزودی نابود می شوند. ولی برخی دیگر عمری طولانی دارند.

 

   در ساختن بمب و رآکتور اتمی از دو ایزوتوپ استفاده میکنند. یکی ایزوتوپ هیدروژن بنام دوتریم که هسته اش شامل یک پروتن و یک الکترون است و دیگری ایزوتوپ های اورانیم می باشند. ایزوتوپ های اورانیم شامل  U235  و U238  که اولی دارای 143 و دومی دارای 146 نوترون می باشد در حالی که هردو به اندازه ی یکسان یعنی 92 پروتن دارند. ایزوتوپ U235 در ساختن بمب و رآکتور اتمی بسیار مهم است.

   در طبیعت از هر 100% اتم اورانیم تنها 0.7% آن اتم U235 است که مقدار زیادی نیست. برای بدست آوردن یک کیلو گرم اورانیم U235 چندین تن سنگ معدن اورانیم لازم است. لازم به یادآوریست که برای کاراندازی یک رآکتور اتمی برای انرژی گیری از آن نیاز به اورانیم 1 تا 5 درصد غنی است. منظور از غنی کردن اورانیم اینست که مقدار اورانیم 235 آنرا بیشتر کنند. برای اینکار بایستی چندین عملیات انجام شود.

   در شروع کار سنگ معدن را در اسید حل می کنند  (کیک زرد همان اکسید اورانیم است)و سپس آنرا از صافی می گذرانند و پس از آن با گاز فلور ترکیب می کنند تا گازی به اسم هگزافلورید اورانیم UF6  بدست آورند. این گاز را از صفحه های فلزی متخلخل که قطر سوراخ هایش 25 میلیاردم سانتیمتر است عبور می دهند، این عمل را دیفوزیون میگویند. در اثر این عمل گازهایی که سبکترند سریع تر از گازهایی که سنگین تر هستند از روزنه ها عبور می کنند. از این خاصیت گاز ها جهت غنی کردن، یعنی بالا بردن مقدار اورانیم 235 استفاده می کنند.  پس از این عمل با سانتریفوژهایی که ویژه ی این کار ساخته شده اند تصفیه ی مواد شروع می شود.

 

حال چگونه از این ماده انرژی می گیرند؟

 

   برای انرژی گیری باز سلسله مراتبی فیزیکی صورت میگیرد. در ابتدا یک نوترون که باری خنثی دارد وارد هسته ی اورانیم 235 می شود. این عمل به این سادگی صورت نمی پذیرد بلکه برای اینکه نوترون وارد هسته شود بایستی بر خلاف تصور سرعت آن کم باشد. برای کم کردن سرعت نوترونها آنها را از آب سنگین عبور می دهند. چنانکه پیشتر اشاره شد. آب سنگین یا دوتریم از ایزوتوپ های آب سبک و یا به قول متعارف آب معمولی است. آب معمولی نمی تواند بدان مقداری که لازم است جلو سرعت نوترون را بگیرد. گیر آوردن این آب بود که آلمانی ها را به سوی نروژ کشاند و همین نیز باعث لو رفتن آلمانی ها به وسیله ی انگلیسی ها شد. انگلیسی ها در یافتند که آلمانی ها از نروژ آب سنگین می برند. بنابراین فهمیدند که آلمانی ها در صدد تولید بمب اتمی هستند. لذا با عملیاتی متهورانه مرکز تولید آب سنگین را در نروژ ویران کردند.

   در برخورد نوترون به هسته ی اورانیم 235 ، هسته برانگیخته شده و سپس به دو و یا چند هسته ی سبکتر تجزیه میشود. به این عمل شکافت هسته ای می گویند. در یکی از این پروسه ها پس از برخورد نوترون به هسته ی اورانیم 235 دو عنصر باریم 138 و کریپون 95 و 3 تا نوترون ( در حقیقت برای هر 100 اتم اورانیم 235 ، تعداد 247 نوترون بوجود میآید) و حدود 200 میلیون الکترون ولت انرژی انتشار می یابد.

 

 

 

 

 

    هر نوترون جدید تولید شده به اورانیم 235 برخورد کرده سه نوترون بهمراه انرژی و همچنین موجب سه شکافت جدید می شود. انرژیی که از این شکافت ها برای یک کیلو گرم اورانیم انتشار مییابد برابر صد ها میلیون مگاوات است. این مقدار انرژی نبایستی بیک باره آزاد شود. چرا که موجب انفجاری شدید می شود. در انفجار بمب اتمی آمریکا روی هیروشیما بمبی از همین جنس اورانیم 235 استفاده شد که قدرت تخریبی 13 کیلوتن داشت. با در نظر گرفتن اینکه هر کیلوتن برابر 1000،000 کیلو انفجار دینامیت (TNT) است. در حقیقت انفجاری معادل 13 میلیون کیلو دینامیت رخ داد. فاجعه بزرگی است ، نه؟

   اگر بخواهید از این فاجعه و ننگ بشریت تصویری بهتر بدست آورید. جریان بدین شرح است:

   زمانیکه بمب اتمی آمریکا به هیروشیما افتاد، جمعیت آنجا 350000 نفر بود. 200000 نفر از این جمعیت بطور مستقیم و یا غیر مستقیم جان باختند. 90% هیروشیما به ویرانه مبدل شد. ترومن رئیس جمهور وقت آمریکا خواسته بود که عکسی از این انفجار تهیه شود تا نتیجه ی این آزمایش را که تلی از آتش و کباب انسان است به چشم ببینند. هیروشیما تنها جائی بود که آنجا باران کم می بارد. صخره ای بودن ژاپن نیز مهم بود که بمب سریع به آب ننشیند. پس قرعه به اسم هیروشیمای فلک زده افتاد. عکس یادگاری این جنایت لابد یکی از اسناد افتخارآمیز آمریکاست!

 

 

  برگردیم روی بخش فنی جریان

 

   چنانکه پیشتر گفتیم اورانیم 238 با انفجار کاری ندارد ولی آنقدر ها هم بی خاصیت نیست. اورانیم 238 بر عکس اورانیم 235 در زیر بمباران نوترونهای سریع تر آنها را جذب کرده و نخست با گسیل یک ذره ی بتا (الکترون)  به نپتونیم Np239 (23.5 دقیقه) و سپس با گسیل یک ذره ی بتای دیگر به پلوتونیم Pu239 که به ترتیب پلوتونیم یک نوترون از نپتونیم و نپتونیم یک نوترون از اورانیم 238  بیشتر دارند. این ایزوتوپ پلوتونیم چون هم با نوترونهای کند و هم با نوترونهای تند شکافت پذیر است. نقش بسزائی در ساختن بمب اتمی دارد. از همین نوع بمب بود که سه روز پس از بمب اتمی هیروشیما به تاریخ 9 اگوست روی سر ناکازاکی فرو ریخته شد. قدرت تخریبی آن برابر 22 کیلوتن بود. قدری کمتر از دو برابر بمب اتمی هیروشیما. در این فاجعه 122000 نفر از مردم بی گناه به زغال تبدیل شده و یا پودر گشتند.

   تقریبا تمامی بمب های اتمی کنونی از پلوتونیم ساخته شده است. مقدار بمب پلوتونیمی در سال 1994 در جهان بود 250000 برابر بمب اتمی هیروشیماست. هر 19.84 کیلو گرم پلوتونیم یک لیتر حجم دارد و از هر 1 تا 8 کیلوگرم پلوتونیم میتوان یک بمب ساخت ولی این رقم برای اورانیم 3 تا 25 کیلوگرم است.

 

    حال بمب اتمی چگونه منفجر می شود.

 

   در بخشی از کپسولی که بمب تویش است لوله ای که لوله توپی نامگذاری شده وجود دارد. از این لوله اولین نوترونها بیرون می آیند. در بر خورد این نوترونها به هسته ها چنانکه پیشتر رفت شکافت هسته ای و سه عدد نوترون و مقدار متنابهی انرژی خارج می شود. این را رآکسیون هسته ای نیز می گویند.  این رآکسیون ها در داخل بمب در مدت تقریبا یک میلیونیم ثانیه رخ می دهند. دلیلش روشن است. اگر فرض کنید که در درون حوض آبی جلبکی روئیده باشد و با فرض اینکه یک ماه طول بکشد که حوض پر شود و هر روز این جلبک ها دو برابر خودشان را تولید کنند. یک روز پیش از اینکه حوض پر شود، یعنی روز 29 ام تنها نصف حوض پر است. فردای آن روز یعنی روز 30 ام تمامی حوض پر می شود. این عمل در رآکسیونهای هسته ای نیز صادق است. نوترون اول سه نوترون و سه نوترون جدید 9 نوترون و سپس 27 و 81 و ... و سرعت این عمل آنقدر زیاد است که انفجار اجتناب ناپذیر می شود. دما از 27 درجه ی هوای هیروشیما به 100 درجه و سپس 1000، 5000، 6000 (دمای سطح خورشید) و بالاخره به چندین میلیون درجه می رسد که گرمائی معادل گرمای درون خورشید است.

   این انرژی گرمائی بایستی هر چه زودتر خارج شود که در ابتدا به صورت اشعه ی X و پس از یک لحظه آرامش تبدیل به کوهی از آتش و گرما می شود. این حالتی است که ما تازه قادر به مشاهده ی انفجار می شویم. نیم ثانیه بعد دما به بالاترین حد خود میرسد که سه ثانیه پس از آن خاموش می شود.

   این حرارت باعث حرکت سریع هوا شده و یک خلاء تقریبا مطلق در مرکز انفجار بوجود میآورد. بازگشت مجدد هوا آنقدر سریع است که از هر توفانی قوی تر است و باعث ویرانی تمامی بنا ها، جاده ها، اتوموبیلها، پارکها و بویژه نابودی آدمیان می شود.

   در رآکتورهای هسته ای این راکسیونها را مهار می کنند. بطوری که با فرو کردن صفحه هایی که بتواند نوترونها را جذب کند (مثلا کادمیم) در داخل محلول اورانیم و آب قرار می دهند تا اینکه انرژی به سرعت آزاد نشود و انفجار صورت نگیرد. در حقیقت رآکتور را کنترل می کنند. ولی انرژی آزاد شده ی لازم آب موجود در رآکتور را به جوش می آورد و بخار حاصل از آن از طریق لوله ای به توربین منتقل می شود و باعث چرخش توربین شده و الکتریسیته تولید می شود. بخار موجود در این پروسه و همچنین با عبور لوله های سرد از درون آن سرد شده و مجددا وارد رآکتور می شود.

   برای درک بهتر این موضوع به تصویر شماتیک زیر نگاه کنید.

 

 

  نوشته ی:  شیرزاد کلهری   2005-08-16

                    

  هرگونه استفاده از این نوشته با ذکر ماخذ آزاد است.

 

 

 

 

پیشکش به نادر امامی که دوستی قدیمی و بسیار صمیمی است

 

انفجار بزرگ و ظهور زمان و مکان

 

کی و کجا انفجار بزرگ رخ داد؟ این سوال بنظراحمقانه می آید ولی پرسشی است مانند همه ی پرسش های دیگر. 

اگر با جواب کوتاهی بگوییم که زمان و مکان هر دو با انفجار بزرگ به وجود آمده اند سخن بیهوده ای نگفته ایم. ولی منظور از این گفتار چیست؟

فرض کنید که ما فقط بتوانیم قدمهایی به اندازه ی نیم متر بر داریم. حال اگر ما را داخل یک قفسی بکنند که ابعادش کمتر از نیم متر در نیم متر باشد چگونه ما خواهیم توانست راه برویم؟ آیا ابعاد برایمان مفهومی خواهند داشت؟ آیا زمان غیر از مفهومی که از پیش در ذهن ما متبلور بود، استفاده ی دیگری خواهد داشت؟

زمان بخودی خود تغییر مکان در ابعاد را برایمان مفهوم می سازد. حال اگر این ابعاد وجود نداشته باشند چه اتفاقی پیش می آید؟ آری، زمان مفهوم خودش را از دست می دهد.

در انفجار بزرگ وقتی این مسیر شروع به بزرگ شدن کرد. یعنی وقتی که ما توانستیم بگوییم که می توانیم یک قدم و اندی برداریم زمان آغاز شد.

ولی کجا این حرکت آغاز شد؟ این حرکت در همین اتاقی که من هم اکنون نشسته ام و این مقاله را برای هم میهنان مهربان و اندیشمندم مینویسم و یا در آنسوی کهکشان راه شیری و یا شاید در وسط یک لامپ مطالعه در بالای سر شما ویا در چشم یک مگس! آری خنده دار است.

ولی اگریک لحظه بیندیشیم که تمامی کاینات از ابعادی به اندازه ی صفر آغاز شده آن موقع دیگر خنده از چهره ما رخت بر می بندد.

وقتی کشیش ایرلندی جیمز اوسشر(James Ussher, 1581-1656) کرونولوژی تورات را می نوشت. شروع جهان را 4004 سال پیش از میلاد مسیح ساعت 14.30 دقیقه روز 23 اکتبر اعلام کرد. سئوال کردند: ای کشیش گرامی! خداوند پیش از اینکه کائنات را بیآفریند چکار می کرد؟ کشیش جواب فرمودند که خداوند مشغول ساختن دوزخ برای کسانی بود که اینچنین پرسش هائی را می کنند.

ولی این پرسشی ساده نبود! این پرسش را ایمانوئل کانت از خود می کند. اگر جهان آفریده شده است پس چرا اینهمه تاخیر در آفرینش بوجود آمده است؟ و یا اگر جهان ازلی بوده پس چرا اتفاقات افتاده شده، تکرار نمی شوند. یا بزعم فیزیکی مسئله چرا جهان در این زمان بینهایت به تعادل حرارتی نرسیده است؟ ایمانوئل کانت این پارادوکس را تضاد خرد ناب می نامد. پس باید از این پرسش ها سرسری نگذریم.

پس از اندیشه ی فلسفی بالا موضوع را ادامه می دهیم.  حالا ما می توانیم بگوئیم که جهان در زمانی صفر و مکانی صفر در حدود 15 میلیارد سال پیش  از نظر مکانی مثلا در چشم یک مگس و یا آنسوی کهکشان بوجود آمد. با انفجاری بسیار سهمگین چنانکه هنوز هم پس از15 میلیارد سال اثرات آن را که موجب انبساط فضائی بین ستارگان است، مشاهده میکنیم. همین مشاهده بود که رویای جیمز اوسشر ایرلندی را با قدری تاخیر زمانی به اندازه ی فقط 15 میلیارد سال به واقعیت مبدل ساخت. ولی ما هرگز نمی توانیم بگوئیم که خداوند پیش از آن چکار می کرد. چرا که پیش از آن زمانی نبود، مکانی هم برای جهنم نبود. وای برما که جهنم با ما ساخته شد! جیمز اوسشر ایرلندی اینجا خطا رفته بود.

جهان هنگامی عجیب می شود که بدانیم سیاره ای که دو برابر وزن خورشید ماست. در اثر سنگینی خودش در هم می رود و چنان انحنای فضا ـ زمانی بوجود می آورد که حتی نور هم نمی تواند از آن فرار کند. این را نسبیت اینشتاین نیز پیشبینی کرده بود ولی خود اینشتاین آنرا قبول نداشت. ولی حالا علیرغم قبول ویا رد آلبرت گرامی همه ی دورانها، این پدیده وجود دارد و ما آنرا سیاهچاله می گوئیم.

آینشتاین حتی نمی خواست باور کند که نسبیت عام پایان زمان را برای سیاره ای با جرم زیاد که دیگر توان گرما دهی اش چندان نیست که بتواند تعادل نیروی کششی اش را حفظ کند و در هم کشیده می شود، اعلام کند. ما اکنون می دانیم که ستاره ای با جرمی دو برابر آفتاب ما وقتی رو به سردی می گذارد آنقدر در هم فرو می رود که به سیاهچاله تبدیل میشود.

آری نور نمی تواند فرار کند. یعنی اطلاعاتی نمی تواند به ما برسد (این مورد قدری سئوال برانگیز است). یعنی ای شهان شه زادگان دور زمان را خط بکشید ! اینرا مدیون اندیشه های بزرگ مردانی چون استفن هاوکینگ (  ( Stephen Hawkingو روگر پن روز ( Roger Penrose ) هستیم.

اندیشه ای که در ابتدا برای انفجار بزرگ پیشبینی می شد بر این باور بود که این انفجار، انفجاری هسته ای بوده باشد. برای اینکار بایستی در ابتدا چگالی اولیه ای برابر 1000 کیلوگرم بر سانتی متر مکعب موجود باشد. ولی بعد ها از طریق مشاهده ی کهموج های (Microwave) پس زمینه معلوم گردید که این چگالی فرسنگها از این مقدار فاصله دارد و مقداری برابر صد هزار آندسیلیون ( Undeciljon ) یعنی یک جلوش 71 تا صفر، کیلو گرم بر سانتی متر مکعب.

انفجار ماده ای چنین چگال توانسته جهانی چنین عظیم بوجود آورد. چندان هم بی ربط نیست که اسم این انفجار را بیگ ـ بنگ ((Big – Bang یا مهبانگ نهاده اند.

   سیستم خورشیدی (منظومه ی خورشیدی) ما در لبه ی خارجی کهکشان راه شیری قرار گرفته است و با سرعتی معادل 225 کیلومتر در ثانیه دور مرکز این کهکشان می چرخد. در حقیقت 300 میلیارد ستاره در مدت 230 میلیون سال می توانند تنها یکبار به دور مرکز کهکشان به چرخند. میلیارد ها کهکشان دیگری که دور و بر کهکشان ما قرار گرفته  اند و دایماَ از ما دور می شوند. بیانگر این امرند که زمانی همگی پهلوی هم بوده اند. این پدیده ی دور شدگی را اول بار(Edwin Hubble 1929) مشاهده کرد و آنرا انبساط هابل (Hubble Expansion) می نامند.

   وی فکر کرد که اگر از نظر زمانی عقب برگردیم به جایی می رسیم که همه ی جهان در یک جا متمرکز بوده، سپس با یک انفجار بزرگ کهکشانها و ستارگان بوجود آمده اند. درست مثل اینکه فیلم سینمایی را عقب بکشند. بنا براین انبساط کنونی، ادامه ی همان انفجار بزرگ است. بنظر آلن گوت (Alan Guth, 1980) بخش بزرگی از اندازه ی جهان در همان لحظات اول صورت پذیرفته است که به تئوری تورمی (Inflation Theory) مشهور است.

   ما می توانیم عقب گرد هابل را تا  5.4x10e(-44) ثانیه (حدود 100 میلیون تریلیون تریلیون تریلیونم ثانیه) که به زمان پلانک (Time Plank) معروف است، ادامه دهیم. از پیشتر از آن ما اطلاعی در دست نداریم مگر اینکه بپذیریم هر چهار نیروی شناخته شده نیروی واحدی بوده اند. این چهار نیرو عبارتند از نیروی قوی، نیروی ضعیف، نیروی الکترومغناطیس و نیروی گرانشی که خود موضوع بحث جداگانه ای است که به بحثهای بسیار جالبی چون نظریه ی ریسمان (String Theory)، نظریه ی M و ... ختم میشوند. همگی این نظریه ها در صدد آشتی دادن این چهار نیرو در زیر چتر یک تئوری واحد هستند. تا به آرزوی فیزیک دانان، با عنوان تئوری جهانشمولی که توضیح دهنده ی تمامی پدیده های فیزیکی باشد، جامه ی عمل بپوشانند.

برای این کار راه درازی در پیش است. راهی که بایستی چاه بین نسبیت عام از سویی و تئوری کوانتمی از سوی دیگر را پر کند. به امید آنروز.

 

 

پی نوشت:

 

در نوشتن این مقاله از کتابها و مقالاتی استفاده کرده ام که مهمترین آنها: آثار استفن هاوکینگ، روگر پن روز، جی. سی. پاتی، عبدالسلام، پ. دبلیو. هیگز (P. W. Higgsاس، ال، گلاشو (S. L. Glashow بریان گرین (Brian Green) ,... همچنین چون کوشیده ام مطلب ساده باشد از عمیق شدن روی برخی از مسائل پرهیز کرده ام. مانند فرار ویا عدم فرار نور از سیاهچاله که خود بحثی مفصل است.

 

گردآوری و تالیف: دکتر شیرزاد کلهری

 

هرگونه استفاده ی غیر انتفاعی از این مقاله با ذکر نام نویسنده آزاد است.

 

این مقاله را به بهترین همسایه ی جهان جناب آقای کاظم نوروزیان تقدیم میدارم!

 

 

به مناسبت یکصدمین سال ارائه ی نسبیت خصوصی

 

این مقاله به تاریخ 2005/04/19 در پالتاگ به صورت سخنرانی ایراد شد.

 

آلبرت آینشتاین به سال 1879 میلادی در شهر اولم به دنیا آمد. خانواده اش بعدا به مونیخ کوچ کرده و پدرش بهمراه عمویش شرکت برق تاسیس کرد. شرکت پدرش به سال 1894 ورشکسته شد و خانواده ی آینشتاین به میلان در ایتالیا نقل مکان کردند. آینشتاین بعدا به زوریخ رفته و به تحصیلات خود ادامه داده و به سال 1900 از دانشکده فنی فدرال زوریخ فارغ التحصیل شد.

گویا به دلیل سئوالات فراوان و گیچ کننده ای که آینشتاین از اساتید خود می کرده آنان دل خوشی از وی نداشتند. و این باعث شد که وی نتواند شغلی دائمی در آن دانشگاه بدست آورد. دو سال بعد از پایان تحصیل بالاخره وی به سال 1902 در اداره ی ثبت اختراعات برن مشغول به کار شد.

در همان جا بود که به سال 1905 کارهای عظیمی کرد که اندیشه ی ما را در باره ی زمان ،  مکان و واقعیت عوض کرد. بقول نیوتن هر مرد بزرگی روی شانه ی بزرگان می نشیند. آینشتاین نه تنها روی شانه ی بزرگان نشسته بود بلکه فرزند زمان خود بود.

حال کمی راجع به غولها و زمان آینشتاین صحبت کنیم.

رشد فیزیک در اواخر قرن نوزدهم چنان بود که برخی فیزیکدانها پایان فیزیک را اعلام می کردند. این مورد در فیزیک کیهان شناختی از همه بیشتر توی ذوق می زد.

بنیاد فیزیک تا آنزمان روی پایه های قوانین نیوتن دانشمند بلند آوازه انگلیسی و یکی از بزرگترین نوابغ تاکنونی بشر،  بنیان گذارده شده بود. این قوانین چنان محکم و استوار و خدشه ناپذیر بنظر می رسید که کسی را یارای ضدیت با آن نبود. این قوانین از عهده ی بسیاری از مسائل سربلند بیرون آمده بود. تمامی عرصه های فیزیک و مکانیک از جمله مکانیک کلاسیک که تماما مکانیک نیوتونی را در بر میگیرد وترمو دینامیک، فیزیک نور، الکتریسیته، مغناطیس، الکترومغناطیس، فیزیک سیالات و غیره همگی تا آنزمان روی قوانین نیوتنی بنیان گذاشته شده بودند. ویران کردن و اندیشه ی نو انداختن فیزیکی جدید که بتواند جای آن را بگیرد امری محال بنظر می رسید. ولی جهان فیزیک زیر اندیشه ها، آزمون ها و یافته های جدیدی که هر روز بر تعداد آنها افزوده می گشت داشت کمر خم می کرد و فرو میریخت.  بنابر این اوجی که گمان میرفت که فیزیک روی آن نشسته به سقوطی عظیم استحاله یافت. سرتاسر فیزیک را بحران گرفت. به عمده ترین آنها اشاره می کنم.

یکی از بزرگترین فیزیک دانان آنزمان جیمز کلارک ماکسول بود. وی تحت تاثیر آزمایشات میشل فارادی در باره الکتریسیته قرار میگیرد و از خود چهار فرمول بجای می گذارد که جهان فیزیکی را به لرزه می اندازد. این چهار فرمول بسیار شگفت آورند. چرا که در ابتدا رابطه ای بین الکتریسته و مغناطیس به دست می دهد و هر دوی این بخشهای فیزیک را زیر چتر الکترومغناطیس می برد. دوم اینکه نور را در ریف  میدان الکترومغناطیسی قرار داده و حکم اینکه نور نیز از جنس میدان الکترومغناطیس است، پدیدار می شود. این یکی از جسورانه ترین اندیشه های فیزیکی تا آنزمان بود. بیان اینکه میدانهای الکترومغناطیسی با سرعت نور حرکت می کنند، اکنون بنظر چیز ساده ای می آید ولی این کشف کمک شایان توجهی به نسبیت و هم به مکانیک کوانتمی کرده است که بدون آن رسیدن به این اندیشه ها محال بنظر می رسد. بنابراین تئوری نور مرئی که چشم ما را متاثر می کند فقط بخش کوچکی از طول موج هایی است که در گستره ی امواج الکترومغناطیس قرار دارند.

اندیشه ی دیگر مسئله ی محدود بودن سرعت نور بود. از زمان گالیله و حتی پیش از آن دیگر معلوم شده بود که سرعت نور محدود است.  بعدها عنوان شد که این سرعت در خلاء ثابت است و چنانکه حالا هر بچه محصل نیز می داند که این سرعت محاسبه شده و حدودا برابر 300000 کیلومتر در ثانیه ویا یک میلیارد کیلومتر در ساعت است. این خود به تنهایی مسئله آفرین بود ولی مسئله در جای دیگری نیز بود و آن اینکه نور به چه شکلی حرکت می کند و از چه تشکیل شده است؟ دو نظر در آن دوران فیزیک دانان را از هم جدا کرده بود. یک عده کسانی بودند که ماهیت نور را ذره ای و دیگری آنرا موجی میدانستند. اندیشه ی نیوتنی وزنه را روی ذره ای بودن نور سنگینتر می کرد ولی آزمایش های یانگ و فرنل موجی بودن نور را بی برو برگرد کرده بودند.

ولی مسئله ی موجی بودن نور خود مسئله آفرین و یکی از پیچیده ترین آنها هم بود. اگر نور موجی بود پس این موج روی چه چیزی حرکت می کند؟ موج آب روی آب، اصوات روی اتمها و مولکولهای معلق در هوا ولی نور روی چه چیز؟ جواب این مسئله در انتظارآلبرت آینشتاین نشسته بود. ولی آنزمان برای جواب دادن به این سئوال نظری جالب مطرح شده بود. در هم شکستن این نظر اشتباه آمیز خود قدرتی را می طلبید.

نظر غالب در آن زمان این بود که فضا پر از ماده ای به اسم اثیر است که به انگلیسی بدان اتر می گویند. این اثیر نقش آب مانندی را برای حرکت موجی نوربازی می کند. این اندیشه بسیار منطقی می نمود و بدین دلیل بود که هر چه زودتر در آغوش فیزیک خرامید و رد و قبول آن مشکلی جدید بوجود آورد. چرا که اگر رد شود چه چیزی جانشین آن می شود؟ و اگر قبول شود جنس اش، ماهیت اش، خواص دیگرش و غیره خود مسئله آفرین می شدند. فرض بر قبول کردن آن بود که باز آینشتاین آنرا رد کرد و مایکلسون با آزمایشات خود بر این اندیشه ی آینشتاین صحه گذاشت.

اندیشه ی بعدی که جهان فیزیک را متلاطم کرد. انقلابی بود که بواسطه ی ماکس پلانک  بر جسته ترین فیزیکدان اواخر قرن نوزدهم و اوایل قرن بیستم بنیان گذارده شد. وی از آزمایشاتی که در باره ی قانون دوم ترمودینامیک کرده بود به این نتیجه رسید که انرژی بصورت منفصل و نه متصل انتشار می یابد. این بنظر کشفی پیش پا افتاده ویا حداقل ساده می نماید ولی برای فیزیک دانان اینچنین نیست. این کشف به وسیله ی فیزیک دانانی چون بور، شرودینگر، هایزنبرگ، ماکس بورن، پائولی، دوبروی، دیراک، فرمی، رادرفورد، فین من و بسیاری دیگر فیزیک کوانتم را بنیان گذاشت که یکی از عرصه های وسیع فیزیک مدرن را تشکیل می دهد و یکی از بزرگترین و بحث انگیزترین بخش فیزیک است. با اینهمه که آینشتاین در بنیان گذاری آن شرکت کرده ولی تا آخر عمر خود آنرا بطور تام وتمام قبول نکرد. این اندیشه ی شایان فیزیکی بدلیل اینکه روی اصل عدم قطعیت هایزنبرگ استوار است برای محاسبات خود از آمار و احتمالات استفاده می کند که مورد پسند آینشتاین قرار نگرفت. جمله ی معروف وی اینکه "خداوند در موقع خلق جهان تاس نینداخته است" معروف است. ولی پیروزی های مکانیک کوانتمی صحت تا کنونی مکانیک کوانتمی را نشان داده است. تا ببینیم که بعدها چه خواهد شد. اکنون نظرات جدیدی هستند که در صدد آشتی دادن بین فیزیک نسبیتی و فیزیک کوانتمی می باشند. مثل استرینگ تئوری، ام تئوری وغیره که مورد بحث ما نیست.

بالاخره تئوری کوانتمی ما را به این مسئله کشاند که قبول کنیم که انرژی بصورت بسته هایی که کوانتا نامیده می شوند انتقال می یابند. این مسئله به آنجا کشید که مشکل ماهیت نور حل شود که آن را بیشتر مدیون آینشتاین هستیم. وی با یک تیر چندین نشان زد. با بیان اینکه نور از ذراتی بدون جرم به اسم فوتون تشکیل شده و خود بسته های انرژی را تشکیل می دهد. پس فوتون ها به دلیل اینکه خود منبع انرژی هستند لذا احتیاج به بستری برای گرفتن انرژی جهت حرکت موجی خود ندارند. پس اتر لزوم وجودی خود را از دست می دهد. چنانکه پیشتر گفتیم بعدها نیز مایکلسون با آزمایشات سخت کوشانه اش به این دلیل آینشتاین صحه گذاشت و بحث اتر پایان یافت.

انقلابات عظیم دیگری درآنسوی فیزیک یعنی ریاضیات رخ داده بود که به جهان فیزیکی و علی الخصوص در دستیابی به نسبیت شدیدا کمک کرد.

ریمان و لباچفسکی فضا های غیر اقلیدسی را پیش کشیدند که مبنایی بدین صورت داشتند که هندسه ی اقلیدسی فقط حالت خاصی از جهان هندسه ی نا اقلیدسی بود. مثلاً در این فضا می توان مثلثی با مجموع زوایایی بیشتر ویا کمتر از 180 درجه ساخت. یا از یک نقطه واقع در خارج از یک خط بینهایت خط بتوان به موازات آن خط رسم کرد. از سوی دیگر داوید هیلبرت فضا های برداری و ریاضیات تانسوری را در ابعاد بالاتر بنیان گزارد. گاووس مساحت سطوح خمیده را محاسبه کرد کانتور مسئله ی بینهایت های متفاوت را پیش کشید و بالاخره توپولوژی رونق فراوان یافت. این پیشرفتها مباحث ریاضی بسیار پیچیده ای هستند که هر کدام بحث های طولانی و پیچیده ای را می طلبد که از حو صله ی این بحث خارج است. ولی ناگفته نماند که تمامی این ریاضیات مدرن در رشد و ارائه ی نسبیت دخیل بودند.

مثلاً مورد دیگری که فیزیک با آن روبرو شد انحنای مدار سیاره ی عطارد بود که لووریه این انحنا را کشف کرده بود و مقدارش برابر 43 ثانیه است. قوانین نیوتن از تجزیه و تحلیل آن عاجز بود. نسبیت عمومی که به هندسه ی نااقلیدسی متکی است نشان داد که حضیض هر جسم دوران کننده حرکتی اضافه بر آنچه قوانین نیوتن بیان می داشت، دارد. این پاسخ بسیار روشن و شفافی برای حضیض عطارد داد.

همین جا بایستی اشاره کنم که هنری پوانکاره ریاضی دان و فیزیک دان فرانسوی چند هفته بعد از اعلام نسبیت خصوصی اینشتاین و بدون اطلاع از نسبیت خصوصی مقاله ای منتشر کرد که نسبیت خصوصی را بصورت ریاضی مطرح کرد. چون خیلی ها از درک آن عاجز بودند ولی درک نسبیت خصوصی اینشتاین ساده تروملموس تر از پوانکاره بود و در عین حال روی مثالهایی استوار بود. قرعه به اسم اینشتاین افتاد ولی نبایستی پوانکاره را فراموش کرد.

حال به ادامه ی بحث خود برگردیم:

در قوانین نیوتن محدودیتی برای سرعت نور نیست. حتی می توان به سرعتهایی فراتر از سرعت نور دست یافت. اما راستی اگر آدمی بتواند به سرعتی به اندازه ی سرعت نور دست یابد حتماً خواهد توانست با ذرات نور پهلو دستی خود بازی کند. البته این یک فانتزی است وی اگر بشود چرا نه؟ ولی بعداً خواهیم فهمید که چرا نمی شود. عدم محدودیت در سرعت در اندیشه ی نیوتنی چنان قوی بود که نیوتن مطرح نموده بود که اگر اتفاقی در یکی از عوامل جاذبه بیفتد.  مثلاً خورشید بخودی خود منفجر شود این اتفاق اثراتش را در آن واحد به اجرام آسمانی دیگر منتقل کرده ونظم آنها را بهم خواهد ریخت. دلیل اینکه زمین کاملاً جذب خورشید نمی شود هم اینست که چون جهان بینهایت است و اجرام بهم دیگر تاثیر می گذارند و این تاثیرات بینهایت زیادند پس اگر به یکی از آنها اتفاقی بیفتد نظم بهم خورده هر چه سریعتر به نظم جدیدی دست می یابد. اینجا عجز تئوری نیوتنی را می بینیم که در مواقعی که ناتوان است به چیزی مبهم مثلا بینهایت پناه می برد. این موضوع را نسبیت عمومی حل کرد که مدیون ریاضیات نوین و نبوغ اینشتاین هستیم.

حال بنظرم بهتر است قدری در باره ی نسبیت صحبت کنیم. ابتدا با نسبیت خصوصی آغاز میکنیم.

 نسبیت خصوصی بر این باور است که اگر دو ناظری که نسبت بهم در حرکت باشند درک های متفاوتی نسبت به زمان و مکان خواهند داشت. در مکانیک نیوتنی زمان مطلق است و این مکان است که تغییر می کند، جهت عوض می کند و همه ی اعمالش مستقل از زمان است. دو ناظر بالا در مکانیک نیوتنی از نظر زمانی مسئله ای نخواهند داشت و فقط تغییر مکان نسبت بیکدیگر را بررسی خواهند کرد. ولی همین دو ناظر از دید نسبیت خصوصی طور دیگری به حرکت انجام شده نگاه خواهند کرد.

دو ناظر اخیر پیش از سفر خود در نقطه ی مورد نظری پهلوی هم قرار گرفته و ساعتهای خود را تنظیم می کنند. بعد به سفر خود ادامه داده و دوباره در نقطه ای در فضا همدیگر را ملاقات می کنند. در باره ی مشاهدات خود و در باره ی زمان اتفاقات مشاهده شده به توافق نخواهند رسید. آینشتاین با آزمایشات ذهنی و بعد ها با آزمایشات آزمایشگاهی نسبیت خصوصی به این نتیجه رسید که هر چقدر بر سرعت افزوده شود اختلاف اندازه گیری بیشتر و بیشتر می شود. این اختلاف را نمی توان در سرعتهای معمولی اندازه گرفت. چرا که اختلاف به چند میلیونیم ثانیه از نظر زمانی و چندین میلیونیم میلیمتر از نظر مکانی می رسد. البته در سرعتهای پایین هنوز مکانیک نیوتنی پاسخگوی خوبیست. در سرعتهای بالاست که مکانیک نیوتنی دیگر پاسخگونیست. حالا مثالی این مسئله را روشن خواهد کرد.

اگر ناظری کنار جاده ای به ایستد و به اتوموبیلی که با سرعت 180 کیلو متر در ثانیه می رود نگاه کند. اختلاف زمانی که بین ناظر و راننده بوجود می آید برابر یک هزار میلیاردم ثانیه است. این اختلاف را ساعت راننده نسبت به ناظر کمتر نشان می دهد. یعنی راننده یک هزار میلیاردم ثانیه جوانتر می ماند.

اگر راننده و ناظر طول ماشین را پیش از حرکت اندازه میگرفتند در حین حرکت با سرعت 180 کیلو متردر ثانیه ناظر کنار متوجه خواهد شد که طول ماشین به اندازه ی یک ده هزار میلیاردم متر کوتاهتر شده است.

اکنون مثالهایی با سرعت بسیار بالا می آوریم تا متوجه اختلاف بشوید. اگر راننده ی اخیر به فرض بتواند با سرعتی برابر با 87% سرعت نور بپیماید در این صورت ناظر کناری طول ماشین را بجای 5 متر 2.5 متر اندازه خواهد گرفت. یعنی طول ماشین برایش نصف شده است ولی برای راننده طول همان پنج متر ولی زمان طی مسیر نصف می شود. این نسبیت زمانی و مکانی پیش از نسبیت به این حد مفهوم نشده بود.

نتیجه ی دیگری نیز از بحث کوچک بالا می توان گرفت مفهوم پیوستار زمان ـ مکانی و یا بقول شادروان هشترودی جای ـ گهی است. این پیوستار، زمان را بعنوان بعدی جدید به مکان وصل می کند. لذا جهان ما از جهان سه بعدیی که در آن درازا، پهنا و بلندی بود به درازا، پهنا ، بلندی و زمان ارتقاع یافت. برای درک این مطلب نمی توان از اشکال به صورت کافی استفاده کرد ولی بصورتی که مفهومی نه چندان دشوار از آن بدست آورد مثالی می آوریم.

 فرض کنید که یک نفر که به دنبال آدرسی به خانه ی جدید خواهرش می رود که بایستی درازای خیابان فردوسی را بگذرد و سپس پهنای خیابان ناصر خسرو را طی نموده به آنسویش برود و سپس به بلندی چهار طبقه رفته و دقت بفرمائید که در خانه ی خواهرش را ساعت چهار بزند. ما همواره در آدرس هایمان این ساعت چهارهارا فراموش می کردیم. مثالی از نوع دیگر آیا برای یک اتوموبیل مهم است که درازا را به پیماید یا پهنا را؟ البته که نه این عدم درک ماشین برای ما همان عدم درک زمان در رفتن به خانه ی خواهرمان است.

اما این سرعتهای بالاست که به ما می فهماند که چگونه در فضای چهار بعدی حرکت می کنیم. ولی برای طبیعت فضا و زمان تقسیم نمی شوند.

سرعت نه تنها به زمان و مکان بلکه به جرم نیز تاثیر می گذارد. هنگامیکه یک شتاب دهنده سرعت یک پروتن را به 90% سرعت نور می رساند وزن پروتن به دو برابر و نیم وزن اولیه اش افزایش می یابد. در صورتیکه اگر سرعتش به 99.9997%  سرعت نور برسد وزنش 430 برابر میشود. برای بالا بردن سرعت پروتن به بیش از این حد به انرژی بیشتر و بیشتری احتیاج خواهیم داشت چرا که با افزایش سرعت وزن نیز دائماً افزایش می یابد. سرعت را باز بالاتر می بریم مثلاً %99.999،999،999 در این صورت جرم پروتن به 70000 برابر می رسد. وقتی خیلی نزدیک به سرعت نور می رسانیم یک پروتن وزنی نزدیک به وزن کره ی زمین و سپس به وزن خورشید و بعد به وزن تمامی کهکشان و بالاخره به بینهایت می رسد. یعنی عملاً بعد از یک حدی نمی توان یک پروتن را شتاب داد. این افزایش جرم را تا آنجا که به خاطر دارم در شتاب دهنده ی عظیم سرن در سوئیس تا 45 برابر وزنش بالا بردند و این تائید فرمول مشهور E = mc2 است. که نشان می دهد چگونه جرم به انرژی و انرژی به جرم تبدیل می شود.

در فاجعه ی شرم آور هیروشیما که بمب اتمی به توسط آمریکا بر سر مردم بیگناه فرو ریخت فقط 3 گرم ماده به انرژی تبدیل شد که توانست مردم، حیوانات، ساختمانها، وسایط نقلیه، خیابانها را با خاک یکسان کند و به تلی از خاکستر مبدل سازد.

نسبیت خصوصی نه تنها تبدیل یک نوع انرژی به انواع دیگرش را قبول دارد. مثلاً تبدیل انرژی مکانیکی به توسط حرکت چرخ دوچرخه به دینام و تبدیل این چرخش به انرژی الکتریکی و عبور این الکتریسیته از تار تنگستن در لامپ و تبدیل آن به انرژی حرارتی و نور و غیره. نسبیت خصوصی تبدیل ماده به انرژی و انرژی به ماده را نیز به ما نشان داد. بقول ژاک دریدا : شالوده شکنی به معنای پریدن از مفهومی به مفهوم دیگر نیست، بلکه از نو طرح ریزی و حفظ یک نظم مفهومی ونیز غیر مفهومی است که نظم پیشین را در این نظم جدید تبیین می کند. (حواشی فلسفه). اینشتاین نیز در نسبیت اینکار را کرد.

تا اینجا ما در باره ی نسبیت خاص صحبت کردیم و در خاتمه ی این بحث بهتر است قدری هم راجع به نسبیت عام صحبت کنیم.

برای مبارزه ی تام و تمام با افکار نیوتنی یک مسئله ی بسیار مهم دیگری نیز باقی مانده بود و آن قانون جاذبه ی عمومی بود. نسبیت برای اینکه کامل شود بایستی در مقابل جاذبه ی نیوتنی چیزی می گذاشت تا بتواند بگوید که سرعت انتقال جاذبه ی اجرام آسمانی ویا هر جرم دیگری بیش از سرعت نور نیست.

برطبق قوانین نیوتنی حرکت اجسام ناشی از نیرویی است که بدان وارد میشود. پس برای افتادن اجسام به روی زمین نیز بایستی نیرویی باشد. پس زمین نیروی جاذبه دارد. این یک تشریح مکانیکی از حوادث است ولی تشریح نسبیت در این مورد هندسی است. این اثر نیروی جاذبه نیست که اجسام به سوی اجرام بزرگ کشیده می شوند. بلکه این پیوستار چهار بعدی است که اجرام شکلش را تغییر داده و به انحنای فضائی تبدیلشان می کند. همین انحنای فضایی باعث سقوط اجسام می شود و باز همین انحنای فضایی  است که باعث تعادل بین خورشید و سیارات اطراف آن می شود.

به این دلیل است که نور در حین عبور خود از کنار یک جرم بزرگ مثل خورشید مجبور است که این انحنا را طی کند یعنی مسیری منحنی به پیماید. و زمانی که برای اثبات این ادعا گروهی راهی افریقا شدند تا با مشاهده ی کسوف ومطالعه پیرامون آن ببینند که آیا میتوانند نور ستارگان و سیاراتی که از پشت سر خورشید ساطع می شوند، را می بینند. وقتی موفقیت این خبر به گوش اینشتاین رسید.  می گویند که هیچ تعجبی نکرد و فقط گفت که اگر غیر این بود متعجب می شدم.  همین اندیشه بود که اینشتاین را به این عقیده کشاند که عنوان کند که فضا نا محدود نیست. چرا که انحنای فضائی باعث می شود که فضاـ زمان بر روی خود خم گشته و سطح بسته ای می سازد و نتیجه جهانی محدود است.

در خاتمه بایستی یادآور شوم که با اینهمه موفقیت نسبیت اینشتاین جایزه نوبل را نه به خاطر نسبیت بلکه بخاطر اثر فتو الکتریک گرفت. وقتی فوتون ها با انرژی قوی روی فلزات می تابند باعث می شوند که الکترونها از سطح فلزات خارج شوند. این کشف بزرگ در ادامه ی خود باعث اینهمه رشد و تکنولوژی شده است. که بیانش از عهده ی این مقاله خارج است.

 

                                                                                                       نوشته ی:  شیرزاد کلهری

                                                                                                                                                                                                                                                                                                     پیروز باشید

 

 All right reservs to Shirzad Kalhori.
Shirzad Kalhori's Homepage