Tag: نسبیت

به تازگی کامنتی دریافت کردم که چندتا سوال ازم پرسیده بود. در این نوشته می‌خوام به این پرسش‌ها جواب بدم!

۱) زمان بر نیروی وزن اثر داره ؟ منظورم اینه وقتی زمان رو ثابت یکنیم یعنی اینکه تمام قوانین فیزیک رو با استفاده از زمان ثابت کنیم باز هم جسمی مثل لیوان به زمین برخورد میکنه اونم بر اثر نیروی گرانش یا نه؟(مثلا اگر تندی زمان رو زیاد کنیم جسمی مثل لیوان با تندی زیاد به زمین میرسه)
۲) چرا بعضی از پدیده ها در حال حرکت هستند؟ (مثل نور که وقتی لامپ رو روشن میکنیم بدون اینکه کاری بکنیم پرتوی نور خود به خود حرکت میکنه)
۳) آیا واقعا نور به دام سیاهچاله میفته ؟تا جایی که من میدونم انسان برای دیدن پدیده ها و اجسام ها به نور نیاز داره پس اگه نور از سیاهچله نمیتونه فرار کنه چطور دیدیمش؟(منظورم
عکسی که از سیاهچاله توی سال ۹۸ پارسال گرفتن)
۴) آیا نور تنها پدیده ایی هستش که سرعتی بسیار زیاد داره یا نه ؟
۵) نور ثابته ؟

۱) رابطه نیرو و زمان

قوانین نیوتون به ما میگه که اگه جسمی در حال حرکت باشه، تا زمانی که به اون جسم در کل نیرویی وارد نشه، جسم به حرکت خودش ادامه میده. اگر هم جسم از اول در حال حرکت نباشه، قاعدتا همون‌جایی که هست می‌مونه. مثل توپی که یه گوشه افتاده و تا زمانی که کسی بهش لگ نزنه از جاش تکون نمی‌خوره. منظور از «حرکت» هم تغییر موقعیت جسم با گذشت زمانه. یعنی هر بار که عقربه ساعت روی دست من تیک بزنه جسم از جایی به جای دیگه بره.

در فیزیک نیوتونی اختیار تند و کند کردن گذر زمان دست ما نیست. یعنی ما نمی‌تونیم کاری کنیم که زمان سریع‌تر بگذره یا کندتر بگذره یا اینکه متوقف بشه! ولی می‌تونیم این ایده رو شبیه‌سازی کنیم. مثل زمانی که از چیزی فیلم گرفته باشیم و با سرعت‌های مختلف اونو پخش کنیم. می‌تونیم تندتند بزنیم جلو ببینم آخرش چی میشه یا اصلا متوقفش کنیم. برای همین، اگه بتونیم که زمان رو متوقف کنیم، اون موقع اتفاقی که می‌افته اینه که آخرین تصویری که از هر چیزی داریم، همون باقی می‌مونه. پس اگه سیبی در حال سقوط به زمینه، با متوقف کردن زمان بین زمین و آسمون می‌مونه. این به این معنی نیست که نیرویی وجود نداره! بلکه به این معنی هست که در یک لحظه خاص، ما فقط یک فریم از یک فیلم رو انتخاب کردیم و داریم اونو می‌بینیم و با راه انداختن دوباره زمان، می‌بینیم که سیب به سقوطش ادامه میده. یا اگه فرض کنیم که گذر زمان رو سریع‌تر کنیم اون موقع می‌بینیم که سیب زودتر به زمین می‌خوره. یا اگه زمان رو به عقب برگردونیم می‌بینم که سیب به جای زمین خوردن، هوا میره 🙂

توضیح‌ فنی‌تر:

اگر دینامیک توصیف‌کننده یک سیستم، توسط معادلات تعینی داده بشه،اون موقع خروجی مسئله، یک «مسیر» می‌تونه باشه. مسیر، یک «خم» در فضای مکانه که توسط زمان نشانه‌گذاری شده. با داشتن مسیر، می‌تونیم بدونیم که سرشت نهایی سیستم چیه. به عنوان مثال با حل مسئله گرانش عمومی نیوتون برای دو جسم، به یک مسیر بسته بیضی شکل برای یکی از اون دو جسم می‌رسیم. با تغییر زمان، از نقطه‌ای به نقطه‌ی دیگه‌ از اون مدار (مسیر بسته) هدایت میشیم.

قانون دوم نیوتون، $F=ma$ یا معادله اویلر-لاگرانژ $\frac{\partial L(x,\dot{x}; t)}{\partial x } = \frac{d}{dt}\frac{\partial L(x,\dot{x}; t)}{\partial \dot{x} }$ هر دو منجر به دسته‌ای از معادلات دیفرانسیل معروف به معادلات حرکت میشن. در این روش مدل‌سازی، حرکت سیستم شما تعینی هست و شما با دونستن اطلاعات در مورد حال، دقیقا می‌تونید بگید که چه اتفاقی در آینده می‌افته.

گاهی دینامیک توصیف کننده شما توسط معادلات غیر تعینی داده میشه، مثل زمانی که حرکت یک ولگرد (قدم زن تصادفی) یا یک فرایند تصادفی رو مدل می‌کنید. اون موقع برای شروع مسئله، با معادله «مادر» یا معادله فوکر-پلانک می‌تونید پیش‌ برید. در این حالت، مسئله شما دیگه تعینی نیست و پیش‌بینی آینده یا پیش‌بینی مسیر، با عدم قطعیت (یا به عبارتی خطا) همراه خواهد بود. مثلا برای یک ولگرد نمی‌تونید با قطعیت کامل بگید که در فلان لحظه کجاست!

۲) علت حرکت چیزها

چیزها حرکت می‌کنند چون که بهشون نیرو وارد میشه! زمین دور خورشید می‌چرخه چون از طرف خورشید بهش نیرو وارد میشه یا توپ فوتبال حرکت می‌کنه چون یکی بهش ضربه می‌زنه! در مورد نور لامپ هم این جوری نیست که ما «کاری نمی‌کنیم»! در حقیقت با زدن کلید برق، جریان الکتریکی به لامپ میرسه و توی لامپ انرژی الکتریکی تبدیل به انرژی روشنایی میشه. یعنی همون‌جور که فوتبالیست به توپ ضربه می‌زنه و توپ حرکت می‌کنه، رسیدن جریان الکتریکی به لامپ‌ هم سبب ضربه زدن به نور میشه که به مسیرهای مختلف حرکت کنه. به این پدیده در فیزیک، تابش الکترومغناطیسی گفته میشه. به عبارت فنی‌تر، میدان الکتریکی اعمال شده توسط جریان خارجی (برق) سبب برانگیختگی ماده‌ای مثل تنگستن یا گاز خاصی مثل نئون میشه. برانگیختگی یعنی الکترون‌های که توی اتم‌های تشکیل دهنده اون مواد هستند از یک سطح انرژی به سطح بالاتری می‌رن (مثل وقتی که از پله‌های سرسره بالا میرین). اون موقع وقتی الکترون‌ها از یک سطح با انرژی بالاتر به سطی با انرژی پایین‌تر میان (مثل وقتی از سرسره پایین میاین)، اندازه اختلاف انرژی این دو سطح، از خودشون موج الکترومغناطیس یا ذرات نور منتشر می‌کنند!

این ویدیو رو ببینید:

۳) نور به دام سیاه‌چاله می‌افته؟

در مورد داستان سیاه‌چاله‌ها و اینکه چه‌طور از یک سیاه‌چاله میشه تصویر برداری کرد مفصل نوشتیم قبلا! این نوشته رو بخونید: قیام علیه سیاهی! به طور خلاصه، سیاه‌چاله‌ها اجسام بسیار بسیار سنگینی هستند که حتی بر حرکت نور هم اثر می‌ذارن. در مورد تصاویر منسوب به سیاه‌چاله‌ها هم، در حقیقت نوری که توی تصویر می‌بینیم دقیقا خود سیاهچاله نیست! یه سری موادی هستند که توی یه دیسک (شبیه حلقه‌های زحل) اطراف سیاهچاله دارن میچرخن و چون خیلی داغ هستن از خودشون نور تابش می‌کنن (درست شبیه به همون لامپ!). درواقع ما نور این موادی که در اطراف سیاهچاله وجود دارند و تونستن قسر دربرن و به چشم ما برسن رو می‌بینیم. تصویر ثبت شده، به خاطر اون نورها هست!

کمی توضیح فنی‌تر: ناحیه‌ای هست به‌اسم کره فوتونی که نزدیکترین مدار به افق رویداد که فوتون‌ها می‌تونن توی یه مدار پایدار دور سیاهچاله بچرخن. نزدیک‌تر از اون دیگه تقریبا فوتون شانسی برای برگشت نداره!

۴) آیا نور فقط سرعتش زیاده؟

نه! هر چیزی می‌تونه خیلی سریع حرکت کنه. محدودیتی در اصول نداریم. مثلا در آزمایش‌های مختلف فیزیکی، نوترون‌ها، الکترون‌ها یا پروتون‌ها رو با سرعت‌های خیلی زیاد به حرکت در میارن. یکی از جاهایی که مثلا پروتون‌ها رو تا سرعت‌های نزدیک به سرعت نور به حرکت در میارن آزمایشگاه سرن هست.

۵) آیا نور ثابته؟!

سوال رو درست متوجه نشدم! اگر منظور سرعت حرکت نوره، بله سرعت حرکت نور در هر محیط ثابته ولی موقعی که از محیطی به محیط دیگه میره تغییر میکنه. مثلا سرعت نور در هوا یک چیزه و در آب یک چیز دیگه‌ است. طبق نسبیت اینشتین، نور بیشترین سرعت در حرکت رو داره.

یک مقدمه اندوهناک

راستش را بخواهید نوشتن از این مسئله در همین شروع کار، برایم بسیار سخت به‌نظر می­رسد. حتی نمی‌­دانم باید از کجا شروع کنم. فکر کنم آخر آخرش چیزی بهتر از یک درد دل ساده به روال نق زدن‌­های معمول از آب در نیاید، اما نق زدن هم گاهی مفید است. دیگر کم کمش این است که آدم خالی می‌­شود. در کمدی الهی دانته می‌­خوانیم که: «ما به دنیا نیامدیم که مانند حیوانات زندگی کنیم، بلکه آمده‌­ایم تا علم و راه حق را دنبال کنیم.» جالب است که ادیبان بسیاری از فردوسی و سعدی و مرحوم شاملوی خودمان گرفته، تا گوته و دانته، همیشه به ضرورت نگرش علمی بشر پرداخته و از آن سخن­‌ها گفته‌­اند. نویسندگان بزرگی هم از راه رسیده‌­اند و دستاورد­های علمی را جان­‌مایه‌ی کارشان قرار داده‌اند و گاه بسیار الهام­‌بخش بوده‌­اند. چه برای کسانی که کار علمی می‌­کنند و چه برای کودکانی که جهان را با نگاه معصومانه و کنجکاوشان جستجو می­کنند. فکر می‌­کنم کودکی همه‌ی هم­‌نسلان ما و پدرانمان با نام ژول ورن عجیبن شده است. شکار شهاب، بیست هزار فرسنگ زیر دریا، سفر به ماه و یا سفر به مرکز زمین. مهم نبود که کتاب را بخوانید یا کارتون آن را در سیمای کودک شبکه یک نگاه کنید! به هر حال جذب زیبایی داستان و در واقع جذب هیجان سفر به جهان‌­های ناشناخته می‌­شدید.

حالا اینکه این چه ربطی به عنوان و درد دل­‌های من دارد، توضیح خواهم داد! از زمان پیدایش­مان بر این سیاره‌ی بی‌­نظیر، تلاش کردیم بهتر بفهمیم و بیشتر ببینیم. مطالعه‌ی طبیعت نیاز ما بوده و هست. هرچه محیط اطرافمان را بهتر شناختیم، با خطراتش بهتر و بیشتر آشنا شدیم و توانستیم منابع­ش را به نفع خودمان استخراج کنیم. از طرفی پس از گالیله و نیوتون، ابزار ریاضیات را به طور سیستماتیک برای مطالعه‌­مان بر روی طبیعت استفاده کرده­‌ایم. پس از دوران طلایی فیزیک، یعنی اواخر قرن نوزده و قرن بیست، دستاوردهای بزرگی بدست آوردیم که نه تنها عطش ما را برای دانستن ارضا نکرد، بلکه متوجه شدیم چقدر جهان ما عجیب‌­تر و مرموزتر از آن است که تصور می‌­کردیم. حالا با ابزار بی‌­نظیر ریاضیات، تجربه‌ی گذشتگان و تلاشی بی‌­وقفه به دنبال پاسخ سوالاتمان در حرکتیم. نظریات کوانتوم و نسبیت، یعنی دو دستاورد مهم و بزرگ ذهن بشر، دریچه‌ه­ایی از صدها سوال پیش رویمان گشوده‌اند. به لطف پیشرفت تکنولوژی، تا اعماق کیهان را رصد می‌­کنیم، دست‌­سازه­‌هایی به سیارات دیگری ازجمله مریخ، زحل و مشتری می‌فرستیم، ذرات با انرژی­‌های بالا را به‌هم برخورد می‌­دهیم و سعی می­‌کنیم نزدیک شویم به لحظات اولیه‌ی آفرینش (مه‌بانگ). چرا که هنوز می‌­خواهیم جهان­مان را بشناسیم. اینکه از کجا آمده‌­ایم؟ چرا وجود داریم؟ جهان­مان چه سرنوشتی خواهد داشت؟ ما، این موجودات کوچک، روی سیاره‌­ای کوچیک، ساخته شده از اتم­‌هایی که روزی در دل ستاره‌ای در کیهان گرم و کوچکتر از آنچه امروز هست تشکیل شده‌­اند، به کمک نیروی اندیشه به دنبال پاسخ این پرسش­‌هاییم. پس علم، این نیاز به دانستن ما را تا اینجا پیش آورده است. هنر هم دیگر نیاز مغز بشر را! ببینید چه زیبایی‌­هایی به این جهان اضافه کرده. مگر می‌­شود آن همه سمفونی و صدای زیبا، نقاشی­‌های بی‌نظیر و تابلو­های فرش را ندید؟

اندوه برای چه؟!

خب با این مقدمه‌ی طولانی بیایید برگردیم به موضوع اصلی. از صحبت‌­های بالا اینطور برداشت می‌­شود که خب پس همه چیز خوب و شاد است. اما نیست! هنر و علم در کنار یکدیگر ترکیب فوق‌­العاده‌­ای تشکیل داده­‌اند. اغلب ما با جنگ ستارگان خاطره داریم. نبرد بین امپراطوری کهکشان و این جور صحبت­‌های مهیج. لابد همه هم فیلم­های آدم فضایی­ها و جنگ دنیاها را دیده‌­ایم و کلی کیف کرده­‌ایم که یک عده بیگانه آمده‌­اند آدم­‌ها را نابود کنند و ما برای نجات سیاره­‌مان تلاش می‌­کنیم. خیلی هم قشنگ و خوب و شیرین است که ما، آدم­‌هایی که تا همان دو دقیقه قبل فیلم حتی سر یک بازی فوتبال بدترین ناسزاها را نثار هم می‌­کنیم، چه برسد به مسائل سیاسی و نفت و جنگ و فقر، در این فیلم‌­ها یک تنه از جان‌گذشتگی می‌کنیم برای نجات سیاره عزیزمان اما در پس ذهنمان می‌­دانیم که فعلا این چیزها هیچ حقیقتی ندارند و صرفا داریم سرگرم می‌­شویم. می‌­دانیم هیچ موجود فضایی تا کنون مشاهده نشده و ناسا کسی را در یخچال‌­هایش در زیر زمین زندانی نکرده و ما مورد حمله‌ی تمدن­‌های غریب نیستیم که بیایند خورشیدمان را بدزدند و ببرند. برای همین هم روی سخن هم اصلا این قسم فیلم‌­ها و کتاب­‌ها نیست. تازه بماند که شاهکارهایی نظیر «میان‌ستاره‌­ای» نولان، به یمن حضور کیپ تورن، از پایه‌ی علمی قویی هم برخوردارند.

درد چیست؟!

درد از آنجا ناشی می‌­شود که عده‌­ای به اسم ادیب، شاعر و یا نویسنده‌ی علمی، به قلمروهایی وارد می‌­شوند که ذره‌­ای تخصص در آن­ها ندارند. خیلی خوشبینانه می‌­شود فکر کرد که صرفا این زمینه‌­های علمی جذاب هستند و هرکسی دلش می‌­خواهد از سر سادگی درباره­‌شان نظر دهد و بنویسد. اما متاسفانه کار به همین یک نظر ساده دادن ختم نمی‌­شود. کانال‌­های تلگرامی، صفحات فیس‌­بوک و اینستاگرام، وبسایت­‌های متعدد و برخی مکان­‌ها در سطح شهر دست به کلاهبرداری علنی و آشکار به نام علم زده‌­اند، و از این راه بسیار پول‌دار هم شده­‌اند. از «اسرار کوانتومی اشرف مخلوقات» صحبت می­کنند، «عرفان­‌های کوانتومی» می‌­سازند و با علم کوانتوم می‌­خواهند افسردگی و روان‌­پریشی را درمان کنند. بسته­‌های درمانی-آموزشی درست کرده­‌اند و ماهیانه حراج­‌های استثنایی میگذارند. این کار کلاه­برداری و دزدی آشکار است. هرگز علم به چنین قلمروهایی وارد نشده است. این گروه‌­ها هرچه هستند و هرکه هستند، قصد و نیت­شان تنها فریب و پول درآوردن از راهی کاملا غیر قانونی(؟!) و غیر اخلاقی­ست. فیزیک کوانتومی حتی برای فیزیکدان‌­ها، هنوز پر از سوال و رمز و راز است. استفاده از دستور زبان سنگین علمی برای پول درآوردن و سود جویی چیزی جز شیادی نیست. گروه دیگری هم به قلمرو نسبیت و کیهان­‌شناسی و نجوم تاخته‌اند و در قرن بیست‌و‌یکم ادعا می‌­کنند که زمین تخت است. ناسا و تمام کشفیات رصدی به ما دروغ می‌­گویند. این‌­ها همه و همه توطئه‌ی غرب است تا ذهن­‌های ما را فاسد کند. حالا اینکه چه نفعی دارد یک کمپانی عظیم مانند ناسا عکس و فیلم­‌های تقلبی بسازد که مغز عده­‌ای را در یک کشور جهان‌سومی آن سوی جهان فاسد کند بماند. این عزیزان هم ادعا می­کنند اصلا ماهواره‌­ای ساخته نشده، جاذبه و نسبیت چرت است، زمین هم تخت است و همه در اشتباه محض هستند

خب این هم یک نوعش است. اما یادمان باشد، برای مطرح کردن خود و یا پرپول کردن جیب‌­هایمان، دست به هر کاری نزنیم. یادمان باشد انسان‌­های بزرگی قرن­‌ها زحمت کشیده­‌اند. علم میوه‌ای نیست که یک شبه به ثمر رسیده باشد. یادمان باشد برای نفع شخصی، روی چه دستاورده‌ایی پا می‌­گذاریم. امروز در کشور ما، دانشجویان رشته­‌های علوم پایه و علوم انسانی، با سختی و مشقت زیاد شبانه‌­روز مطالعه می­‌کنند، بدون داشتن حتی ذره­‌ای امید برای داشتن شغلی با اندک حقوق در آینده. درست نیست با رواج این قسم خزعبلات، تنها امیدشان را با خاک یکسان کنیم. این گروه­‌ها از واژگان زیبای علمی استفاده می‌­کنند، اما مطالب غلطی را گسترش می‌­دهند. به همین دلیل، عنوان این نوشته را خرافه‌ی قرن بیست‌ویک گذاشتم. حقیقتا این مطالب با خرافات تفاوت چندانی ندارد. در جوامع خرافه‌باور با سطح مطالعه و اطلاعات بسیار کم، قطعا کار این انسان­‌ها راحت­‌تر و آسوده­‌تر خواهد بود. شدیدا خواندن کتاب «چرندیات پست مدرن» را به شما پیشنهاد می‌کنم! پیش از اینکه سخن پایانیم را بنویسم، پست اینستاگرامی دکتر فیروز نادری را اینجا به اشتراک می­گذارم که بسیار قابل تامل است؛

“Use your Heads — Don’t believe everything you read on Internet, YouTube, Telegram Channel or you hear in Masjed or from your cousin. You are more likely to die in a car crash than be hit by an asteroid on Feb 2019. HAARP is not the cause of Earthquakes in Iran or elsewhere. And, Moon landing was not faked and Earth is not flat and saints don’t live in wells.“

و اما سخن پایانی

می‌­شود به جای باور هر مزخرفی از جانب گروه­‌های معلوم‌­الحال، به کتابفروشی‌­ها رفت و کتاب­‌های علمی معتبر و خوبی که برای فهم عموم نوشته شده ‌است را تهیه کرد. حتی می‌­شود همان کتاب‌­ها را به صورت الکترونیکی هم تهیه کرد و از مطالعه‌­شان روی تبلت و گوشی هم لذت برد. می­شود مجلات علمی مانند نجوم و دانشمند و غیره را خرید و مطالعه کرد، تا هم از چنین موسسات علمی حمایت شود، هم اطلاعات معتبر علمی دریافت کرد. می‌­شود در سمینارها و سخنرانی‌­هایی که هر هفته در گوشه و کنار شهر برگزار می‌­شود استفاده کرد و … . امروز عصر ارتباطات است. پس بیایید اطلاعات معتبر و دقیق بگیریم، تفکر کنیم و از هر لحظه برای یادگیری استفاده کنیم. قطعا نتیجه برای خودمان، فرزندانمان و آینده‌ی مملکتمان درخشان­‌تر خواهد بود تا برای «عرفان کوانتومی» و «اسرار اشرف مخلوقات» و «زمین تخت گرایان». کشور ما قربانی قرن­‌ها خرافه است. بیایید با مطالعه، جلوی رشد این سرطان فکر را بگیریم. این بار هم به جای پایان دادن به نوشته‌­ام با جمله‌­ای از هاوکینگ، فاینمن، اینشتین و یا نیوتون، به نظرم خیلی بهتر است مخلص کلام را با این بیت فردوسی بیان کنم و این نق­نامه و درددل را تمام کنم:

ز دانش بِه اندر جهان هیچ نیست/ تن مرده و جانِ نادان یکی­ست