نمایش نتایج: از شماره 1 تا 2 , از مجموع 2

موضوع: نسبیت خاص

  1. #1
    کاربرسایت hrg1356 آواتار ها
    تاریخ عضویت
    ۸۶-۰۴-۲۰
    نوشته ها
    5,534
    سپاس ها
    0
    سپاس شده 6 در 3 پست

    نسبیت خاص

    نسبیت خاص
    از ویکیپدیا، دانشنامهٔ آزاد.
    Jump to: navigation, search
    نسبیت خاص نظریهای دربارهٔ برخی از مهمترین مفاهیم فیزیک، یعنی فضا و زمان است. این نظریه در سال ۱۹۰۵ میلادی توسط آلبرت اینشتین مطرح شد. نسبیت خاص درک فیزیکی ما از فضا و زمان را، که پیش از این با مکانیک کلاسیک فهمیده میشد، گسترش داد و اصلاح کرد.

    اثرهای نسبیت خاص برای اجسامی که با سرعتهای بسیار زیاد (نزدیک به سرعت نور) حرکت میکنند مهم میشود. برای اجسامی که سرعتشان بسیار کمتر از سرعت نور است (یعنی تقریباً همهٔ پدیدههای روزمره) نسبیت خاص به همان نتایجی منجر میشود که پیش از این در فیزیک کلاسیک نیز به تقریب پیشبینی میشد. بنابراین در مطالعهٔ بسیاری از پدیدههای روزمره همچنان از مکانیک کلاسیک استفاده میشود

    اصل موضوع اول: سرعت جهانی نور
    سرعت نور در خلاء (c) برای تمام ناظران لَخت ثابت است و به حرکت چشمهٔ نور یا حرکت ناظر بستگی ندارد.

    مقالهٔ اصلی: سرعت جهانی نور

    اگر شما سوار اتومبیلی باشید که با سرعت ۵۰ کیلومتر بر ساعت حرکت میکند، و اتومبیل دیگری با سرعت ۲۰ کیلومتر بر ساعت به شما نزدیک شود، سرعت نسبی اتومبیل شما و اتومبیل مقابل ۷۰ کیلومتر بر ساعت خواهد بود. اما، طبق اصل موضوع اول نسبیت خاص، اگر چشمهٔ نوری با سرعت دلخواهی به شما نزدیک شود، و شما هم با سرعت متفاوتی به سمت آن چشمه حرکت کنید، باز هم سرعت نور نسبت به شما همان c خواهد بود. این ادعا کاملاً مخالف شهود روزمرهٔ ما از حرکت و سرعت اجسام است.

    اصل موضوع دوم: اصل نسبیت
    قوانین فیزیک در تمام چارچوبهای لَخت شکل یکسانی دارند.

    مقالهٔ اصلی: اصل نسبیت

    اصل نسبیت (با کمی سادهسازی و چشمپوشی از برخی جزئیات) میگوید که اگر شما در آزمایشگاه سربستهای قرار داشته باشید و آن آزمایشگاه با سرعت ثابتی نسبت به زمین حرکت کند، شما با هیچ روشی نمیتوانید تعیین کنید که سرعتتان نسبت به زمین چقدر است. (در این بیان از اصل نسبیت فرض شده است که زمین یک چارچوب لخت است (این موضوع دربارهٔ زمین فقط به تقریب صادق است) و نیز فرض شده است که شما نسبت به زمین به نرمی حرکت میکنید و آزمایشگاه هیچ لرزش و تکانی ندارد.) به زبان دیگر، هیچ تمایزی میان یک چارچوب لخت و چارچوب لخت دیگری که با سرعت ثابتی نسبت به آن حرکت میکند، وجود ندارد، یعنی هیچ چارچوب لخت متمایزی وجود ندارد.

    پیامدهای نسبیت خاص
    دو اصل موضوع نسبیت خاص به همراه فرضهای دیگری، مانند همگن و همسانگرد بودن فضا، منجر به نتایجی میشوند که همانند خودِ این اصل موضوعها خلاف شهود و تجربههای روزمرهٔ ما هستند. با وجود این، این پیامدها بارها در آزمایشهای گوناگون آزموده شده و مورد تأیید قرار گرفتهاند. امروزه نسبیت خاص کاملاً پذیرفته شده است و جزئی از دانش عملی هر فیزیکدانی به شمار میآید.

    نسبی بودن همزمانی
    اگر یک ناظر لَخت دو پدیدهٔ آ و ب را همزمان ببیند، ناظر لخت دیگری که با سرعت نسبت به ناظر اول حرکت میکند، بسته به شرایط ممکن است پدیدهٔ آ را زودتر، همزمان، یا دیرتر از پدیدهٔ ب ببیند. همزمانی در نسبیت خاص معنای مطلق و نیوتنی خود را از دست میدهد و پدیدهای نسبی میشود.

    انقباض طول
    یک میله که در راستای طول خود در حرکت است، به چشم یک ناظر ساکن، کوتاهتر به نظر میرسد. اتساع زمان که یکی از مهمترین نتایج نظریه نسبیت است، موجب شد که انقباض لورنتس - جرالد ، قدم به صحنه رقابت بگذارد. ناظر O در چارچوب ساکن لختی قرار دارد و می خواهد طول لولهای را محاسبه کند . روش اندازه گیری او ، اینگونه است که یک شی را با سرعت ثابت v ، از یک سر لوله پرتاب می کند و با ثبت مدت زمانی که آن شیء به آن سر لوله میرسد ، و با استفاده از فومولهای سینماتیک ، طول لوله را مییابد. او طول لوله را L محاسبه میکند .( L=t .v)

    ناظر Z واقع در چارچوب متحرک لختی نیز میخواهد طول همان لوله را محاسبه کند . او برای محاسبه طول لوله از شیوه ی ناظر O استفاده میکند و طول لوله را L` می یابد .(L`=t` .v`) طبق نتایج قبلی نسبیت ( اتساع زمان) ، به این نتیجه رسیدیم که زمان در چارچوب متحرک نسبت به چارچوب ساکن ، کندتر می گذرد . پس t > t` بنابراین L > L` ، که نشان دهنده انقباض طول لوله در چارچوب متحرک است . درک چنین واقعیتی بسیار دشوار و سخت است . اما لورنتس علت آن را تغییر در نیروی الکترومغناطیسی اتم ها در سرعتهای بالا میداند.


    در محدوده فیزیک کلاسیک یا محدوده سرعتهای پایین تر از سرعت نور ، فضا و زمان دو کمیت مطلق و پایا هستند، اما در سرعتهای نزدیک به سرعت نور ، این کمیتها مطلق بودن خود را از دست داده و نسبت به سرعت ناظر متغیر خواهند بود. بنابراین اگر فاصله بین دو نقطه در یک چارچوب مرجع برابر l باشد، این فاصله در چارچوب دیگر که نسبت به اولی دارای حرکت با سرعتی نزدیک سرعت نور است، همان l نخواهد بود و مقداری کمتر خواهد داشت. این پدیده را اصطلاحا انقباض طول یا انقباض فضا میگویند.

    اتّساع زمان
    یک ساعت متحرک، به چشم یک ناظر ساکن، کندتر از ساعت مشابهی که ساکن است کار میکند. به زبان دیگر، زمان در چارچوب متحرک، به چشم ناظر ساکن، کندتر میگذرد. این پدیده ربطی به ساختار فیزیکی ساعتها ندارد. یکی از جنبههای بارز نظریه انیشتین که در آن سرعت نور مقداری ثابت و مستقل از حرکت نسبی چارچوبهای مرجع فرض میشود، نسبی بودن زمان است. به بیان دیگر ، زمانی که شخصی میگوید من هر روز راس ساعت دوازده شب میخوابم، منظورش این است که دو رویداد خوابیدن او و قرارگرفتن عقربه ساعت روی عدد دوازده بطور همزمان روی میدهند، اما مسئله اصلی این است که این دو رویداد که در یک چارچوب همزمان هستند، در چارچوب دیگری که نسبت به چارچوب اول در حال حرکت است، همزمان به نظر نمیآیند، هر چند هر دو چارچوب لخت باشند. بنابراین زمان ، کمیتی مطلق نبوده و به سرعت چارچوب مرجع بستگی دارد.

    افزایش جرم
    وقتی به جسمی نیرو وارد میشود، آن جسم شتاب میگیرد. به نسبت نیرو به شتاب، جرم لختی میگویند. در مكانیك كلاسیك، همه اجسام با هر سرعتی كه در حال حركت باشند، در اثر یك نیروی مشخص یك شتاب ثابت میگیرند. اما در نسبیت خاص چون هیچ سرعتی بالاتر از سرعت نور وجود ندارد، هرچه سرعت جسم بیشتر بشود، در مقابل یك نیروی خاص كمتر شتاب میگیرد. انگار كه جرم لختی آن بیشنر شدهاست.

    همارزی جرم و انرژی
    انرژی کل یک ذره در نسبیت خاص برابر است با E = mc2 که در آن m جرم ذره و c سرعت نور است. انرژی در حال سکون ذره برابر است با E = m0c2 که در آن m0 جرم سکون ذره است.

    برخی از کاربردهای نسبیت خاص
    انرژی اتمی، چه نوع انفجاریاش (در بمب اتمی) و چه نوع کنترلشدهاش (در نیروگاه هستهای) از رابطهٔ معروف E = mc2 پیروی میکند.
    جهش گونههای زیستی: یکی از منشاءهای احتمالی برای جهشهای ژنتیکی، پرتوهای کیهانی است. جزء اصلی پرتوهای کیهانی که به سطح دریا میرسند، ذرهای به نام میوئون است. این ذره در لایههای بالایی جو از برخورد اتمها با پروتونهای پرتوهای کیهانی ساخته میشود و بسیار ناپایدار است. میوئونها سرعت بسیار زیادی دارند و اگر به خاطر اتساع زمان نسبیتی، طول عمرشان زیاد نمیشد، این ذرهها خیلی پیش از آن که به سطح دریا برسند، نابود میشدند.
    سیستم مکانیابی بینالمللی (جیپیاس) متشکل از ماهوارههایی است که در مدار زمین قرار دارند. گیرندههای ویژهای موسوم به گیرندههای جیپیاس به کمک این ماهوارهها میتوانند طول و عرض جغرافیایی و زمان را با دقت زیادی اندازه بگیرند. در طراحی این ماهوارهها و گیرندهها، اثرات نسبیت خاص (و نیز اثرات نسبیت عام) به دقت در نظر گرفته شدهاند و بدون آنها این سیستم کاملاً بیفایده میشد.
    *هرکس به اندازه همتش رشد می کند*

  2. #2
    کاربر ویژه hamid192 آواتار ها
    تاریخ عضویت
    ۸۶-۰۸-۱۸
    نوشته ها
    9,840
    سپاس ها
    13
    سپاس شده 84 در 80 پست

    پاسخ : نسبیت خاص

    مفهوم اتساع زمان در نسبیت خاص

    برابان گرین در کتاب The Elegant universe که در آن به بررسی و توضیح نظریه ریسمان می پردازد، سه تناقض اساسی که بین نظریه های فیزیکی در اواخر قرن نوزدهم و اوایل قرن بیستم بوجود آمده بود راچنین بیان می کند.


    برابان گرین در کتاب The Elegant universe که در آن به بررسی و توضیح نظریه ریسمان می پردازد، سه تناقض اساسی که بین نظریه های فیزیکی در اواخر قرن نوزدهم و اوایل قرن بیستم بوجود آمده بود راچنین بیان می کند:



    1.تناقض بین نظریه حرکت نیوتن و الکترومغناطیس ماکسول : بنا برقوانین حرکت نیوتن اگر به اندازه ی کافی سرعت داشته باشیم میتوانیم از یک دسته پرتو نور پیشی بگیریم.درحالیکه بنا به قوانین ماکسول جنین چیزی امکان ندارد. این مساله بدست اینشتین و در نظریه نسبیت خاص او در سال 1905 حل شد.


    2.تناقض بین نظریه نسبیت خاص و قانون جهانی گرانش نیوتن:اینشتین در نسبیت خاص سرعت همه اجرام را به سرعت نور محدود کرده بود.درحالیکه بنا به قانون گرانش نیوتن امواج گرانشی با سرعت بینهایت در فضا سفر می کنند.این مساله نیز بدست اینشتین در نظریه نسبیت عام او و در سال 1915 حل شد.



    3.تناقض بین نسبیت عام اینشتین و کوانتوم مکانیک:این اساسی ترین تناقض بین نظریه های فیزیکی است که با وجود تلاش فیزیکدانان هنوز سر به مهر باقیمانده است.

    البته برایان گرین در این کتاب بعد از توضیح 2 تناقض اولی بیشتر توجه خود را معطوف به تناقض سوم و راه حل برون رفت از این مشکل بوسیله String theory کرده است که در اینجا مدنظر ما نیست. ولی در این مقاله سعی خواهیم کرد که اولین راه حلی که از طرف اینشتین در سال 1905 انجام گرفت را بررسی کرده تا به یکی از شگفت آور ترین نتایج نسبیت خاص یعنی اتساع زمان و مفهوم فیزیکی آن برسیم.

    گفته میشود که اگر در فضا با کسری از سرعت نور سفر کنید بعد از مدتی که به زمین برمیگردید خواهید دید که بر روی زمین چندین سال سپری شده است،در حالیکه ممکن است سفر شما از دید خودتان چند دقیقه هم نگذشته باشد! چگونه چنیین چیزی ممکن است؟ کدامیک از زمانها " واقعی" است؟در انتهای بخش نخست این مقاله بحث واقعیت در نسبیت را بررسی میکنیم.

    ماکس بورن به این مطلب اشاره میکند که بیشتر ما در مفهوم زمان مشکل داریم. ما از ابتدا مفهوم زمان را بصورت مفهومی مطلق در نظر گرفته ایم.درحالیکه بنا به نظر اینشتین زمان نسبی است.ابتدا به بررسی اینکه چگونه در نسبیت خاص زمان نسبی مطرح می شود می پردازیم:

    هاوکینگ در معروفترین کتاب خود یعنی تاریخچه زمان (پرفروش ترین کتاب علمی تاریخ)این مطلب را به گونه ای استادانه شرح میدهد.ولی از آنجا که بیشتر خوانندگان کتاب با همین قسمت مشکل دارند بد نیست تا مقداری در این مورد بحث بیشتری کنیم:

    از دیدگاه نیوتن مکان نسبی است. (بر خلاف نظر ارسطو که مکان را مطلق می پنداشت) بنا به رابطه X=Vt با توجه به نسبی بودن مکان،سرعت نیز نسبی و بنابراین زمان مطلق است.به عبارت دیگر وقتی رابطه را بصورت t=X/V بنویسیم حاصل تقسیم دو عبارت نسبی بر هم عبارتی مطلق خواهد شد.برای بسیاری از ما مفهوم نسبی بودن مکان امری نسبتا واضح است.همچنین بارها در قوانین فیزیک کلاسیک نیوتنی سرعت نسبی را هم پذیرفته ایم.پس مشکل کجاست؟اگر روابط بالا درست باشند زمان نسبی مفهومی زاید و غلط است.ولی ....

    اینشتین در 1905 دو فرض اساسی را برای نظریه نسبیت خاص خود در نظر گرفتtanxدو اصل موضوع) 1.سرعت نور نسبت به تمام چارچوبها و ناظرها ثابت است.2.شکل تمام قوانین فیزیکی در تمام دستگاه های لخت یکسان است.

    اصل موضوع اولی را اصل ثبات سرعت نور در نسبیت می گوییم.خوب! وقتی سرعت نور ثابت و برابر C باشد رابطه سرعت برابر جابه جایی بخش بر زمان را به گونه ای دیگر باید تفسیر کرد.سرعت ثابت است. پس صورت مخرج کسر X/t بایستی نسبی باشند تا حاصل تقسیم آنها عبارتی ثابت (سرعت نور) شود! به این صورت زمان نسبی بدست می آید.به عبارت دیگر یکی از نتایج اصل ثبات سرعت نور بدست آمدن زمان نسبی است.این مفهوم را می توان با اصل موضوع دوم و به صورتی دیگر نیز تفسیر کرد. هاوکینگ به ساده ترین شکل ممکن می گوید:"نیوتن فاتحه مفهوم مکان مطلق و نسبیت فاتحه زمان مطلق را خواند! "

    فرمول بدست آمده برای اتساع زمان طبق روابط نسبیتی چنین است : T=t[(1-v^2/c^2)^-1/2] ]^1/2 T=t/[1-v^2/c^2

    طبق این رابطه اگرV=C باشد مخرج کسر صفر شده و لذاT بینهایت می شود.یعنی بازه ی زمانی که از دید ناظر ساکن برای جسم متحرک اندازه گرفته میشود به سمت بینهایت میل می کند.به عنوان مثال فرض کنید با کسری از سرعت نور سفر می کنید و زمان را یک ثانیه اندازه میگیرید.این زمان اندازه گیری شده توسط شما بسته یه سرعتی که دارید برای ناظر ساکن از چند دقیقه تا چند سال اندازه گرفته می شود.گاهی اوقات این مطلب را به عنوان سفر به آینده تفسیر می کنند: زمان برای ناظر متحرک در فضا نسبت به ناظر ساکن روی زمین کندتر می گذرد.اذا وقتی از سفر باز میگردد میبیند که روی زمین چندین سال گذشته در حالیکه او تنها جند ساعت در سفر بوده است!

    ولی آیا اندامهای بدن متوجه گذشت کند زمان میشوند؟این مطلب جالبی است که در آزمایشی که در بخش دوم مقاله گفته خواهد شد به آن پی خواهیم برد.آزمایشی موسوم به آزمایش میون ها.

    در نسبیت زمان مطلقی در کار نیست."هر ناظری زمان مخصوص به خود رااندازه می گیرد."

    بخش نخست این مقاله را با این مطلب به پایان می برم: کدام یک از زمانهای اندازه گیری شده بایستی واقعی تلقی شود؟

    به نظر من این مطلب را ماکس بورن(برنده ی جایزه نوبل فیزیک) در کتاب نظریه نسبیت اینشتین به بهترین وجه توضیح داده است.او می گوید: فرض شود که می خواهم یک ورقه از تکه کالباس ببرم.اینک به حسب آنکه برش ، بیشتر یا کمتر مایل انجام گیرد،ورقه ی کالباس کلفت تر یا نازک تر خواهد بود.پس بی معنا خوهد بود اگرورقه های کالباس به کلفتیهای مختلف را اندازه ی ظاهری تلقی کنیم و مثلا نازک ترین ورقه که از برش عمودی بدست می آید اندازه واقعی بدانیم." به نظر من این میتواند زیباترین تعبیری باشد که مفهوم واقعیت در نسبیت را بیان می کند.

    بد نیست که سخنانی دیگر از ماکس بورن را به عنوان نتیجه بحث بخوانیم که انصافا با توانایی استادانه گفته شده است: " نسبی انگاشتن مفهومهای طول و مدت زمان برای بسیاری از افراد دشوار می نماید، صرفا به این دلیل که با این مفاهیم انس نگرفته اند.نسبی انگاری مفهوم های "پایین" و" بالا" که به دنبال شناسایی کرویت زمین جنبه عادی یافت،برای مردم آن روزگار بیگمان کمتر دشواری را فراهم نکرده بود.در آن زمان هم دستاورد پژوهش برخلاف مشهودات عقلی متاثر از وقوف مستقیم حکم می کرد.اینک مشابه همان وضع چنین می نماید که نسبی انگاری زمانی اینشتین با وقوف زمانی افراد مطابقت نداشته باشد.................."

    منبع: آسمان پارسی
    [برای مشاهده لینک ها شما باید عضو سایت باشید برای عضویت در سایت بر روی اینجا کلیک بکنید]� -+- [برای مشاهده لینک ها شما باید عضو سایت باشید برای عضویت در سایت بر روی اینجا کلیک بکنید] -+- [برای مشاهده لینک ها شما باید عضو سایت باشید برای عضویت در سایت بر روی اینجا کلیک بکنید]/

اطلاعات موضوع

کاربرانی که در حال مشاهده این موضوع هستند

در حال حاضر 1 کاربر در حال مشاهده این موضوع است. (0 کاربران و 1 مهمان ها)

موضوعات مشابه

  1. پاسخ ها: 0
    آخرين نوشته: جمعه ۰۵ آذر ۸۹, ۲۱:۰۱
  2. پاسخ ها: 0
    آخرين نوشته: سه شنبه ۰۹ شهریور ۸۹, ۱۶:۵۹
  3. آیت الله صانعی: از کاندیدایی حمایت می کنم که دست همسرش را می
    توسط hamid192 در انجمن اخبار ويژه انتخابات ايران
    پاسخ ها: 0
    آخرين نوشته: یکشنبه ۱۰ خرداد ۸۸, ۲۰:۳۲
  4. موسویان شکایت خود از سایت توکلی را پس می گیرد
    توسط YAS در انجمن دنیای اینترنت
    پاسخ ها: 0
    آخرين نوشته: سه شنبه ۲۶ شهریور ۸۷, ۱۸:۱۱
  5. پاسخ ها: 0
    آخرين نوشته: چهارشنبه ۲۴ بهمن ۸۶, ۲۱:۴۲

مجوز های ارسال و ویرایش

  • شما نمیتوانید موضوع جدیدی ارسال کنید
  • شما امکان ارسال پاسخ را ندارید
  • شما نمیتوانید فایل پیوست کنید.
  • شما نمیتوانید پست های خود را ویرایش کنید
  •