🔺ریاضیات، برهان و نمونه ی عالی است از اینکه تا چه اندازه ما میتوانیم معلومات مستقل از تجربه به دست آوریم.
👤 #ایمانوئل_کانت
📚 #نقد_عقل_محض
📌 @HIGGS_FIELD
👤 #ایمانوئل_کانت
📚 #نقد_عقل_محض
📌 @HIGGS_FIELD
📌 سیری در دنیای ذرات زیراتمی: آشکارسازهای ذرات چگونه واقعیت پنهان ماده را ثبت میکنند؟
مرضیه فرجی
پارت پنجم
🔺تاباندن یک چراغ
علاوه بر موارد ذکر شده، دانشمندان روشهایی برای تشخیص مسیر ذرات از طریق نور نیز ابداع کردهاند. هنگامی که یک ذره با سرعتی بیشتر از حد مشخص شده از درون یک ماده عبور میکند، نوری از خود ساطع میکند که به نور Cherenkov معروف است. این حالت را میتوان با عبور یک هواپیما از سد سرعت مقایسه کرد که باعث شکستن دیوار صوتی میشود. ذرات باردار همچنین میتوانند هنگام عبور از موادی که دارای خاصیت شیمیایی هستند، نور ساطع کنند که به آن جرقه زننده میگویند.
برای تشخیص مقدار نوری که ذرات از خود ساطع میکنند، دانشمندان از کانالهای تکثیرکننده نور استفاده میکنند که در اصل در دهه ۱۹۳۰ اختراع شد. در این دستگاه نور به سیگنالهای الکتریکی تبدیل میشود. از این کانالها میتوان برای تقویت نور Cherenkov و یا نور جرقه زننده استفاده کرد.
آشکارسازهای جرقه زننده ارزش خود را در سال ۱۹۵۶، هنگامی که از مخزن جرقه زننده مایع برای کشف نوترینو استفاده شد –قبلا تصور میشد کاملا غیرقابل تشخیص است- اثبات کرد. آشکارسازهای مایع هنوز رایج هستند - به عنوان مثال در آزمایش نوترینو NOvA در فرمیلب.
🔺جمعبندی
آشکارسازهای مدرن در برخورد دهندههای بزرگ ذرات، همانند آشکارساز «برخورددهنده هادرونی بزرگ» در سرن نزدیک ژنو، تقریبا همه چیز را با یکدیگر برخورد میدهند. راف میگوید: «این آشکارساز همانند یک پیاز میان آشکارسازهای دیگر است. هر لایه از آن چیزهای متفاوتی را در برمیگیرد.»
این ماشینهای عظیمالجثه که چندین طبقه طول دارند، مجموعهای از فناوریهای مختلف را دربرمیگیرند: آشکارسازهای جرقه زننده chirp پلاستیکی، آشکارسازهای Cherenkov و نسلهای بعدی اتاقکهای چند سیم. این ماشینها همچنین بهطور معمول شامل آشکارسازهای ساخته شده از سیلیکون هستند که میتوانند مسیرهای ذرات را بر اساس جریانهای الکتریکی ناچیز ایجاد شده هنگام عبور ذرات، اندازهگیری کنند. همه این آشکارسازها تحت نیروی یک آهنربای قوی به صورت هماهنگ کار میکنند. پس از برخورد ذرات در مرکز آشکارساز با یکدیگر، کامپیوتر دادههای تمام قسمتها را دستهبندی کرده و آنچه را که در برخورد رخ داده است، بازسازی میکند. در نهایت مسیری که ذرات طی کردهاند تا با یکدیگر برخورد داشته باشند، ترسیم میشود.
فارغ از تکنیک مورد استفاده، الگوهای مسحورکننده ذرات زیراتمی این اجازه را به فیزیکدانان میدهد که ساختار بنیادی ماده را رمزگشایی کنند و همچنین از اجزای تشکیلدهنده و نیروهایی که با آن در ارتباط هستند نیز، پردهبرداری کنند. زلر میگوید: «بسیار شگفتانگیز است که میتوانیم نامرئیها را ببینیم.»
پایان .
📌 @HIGGS_FIELD
مرضیه فرجی
پارت پنجم
🔺تاباندن یک چراغ
علاوه بر موارد ذکر شده، دانشمندان روشهایی برای تشخیص مسیر ذرات از طریق نور نیز ابداع کردهاند. هنگامی که یک ذره با سرعتی بیشتر از حد مشخص شده از درون یک ماده عبور میکند، نوری از خود ساطع میکند که به نور Cherenkov معروف است. این حالت را میتوان با عبور یک هواپیما از سد سرعت مقایسه کرد که باعث شکستن دیوار صوتی میشود. ذرات باردار همچنین میتوانند هنگام عبور از موادی که دارای خاصیت شیمیایی هستند، نور ساطع کنند که به آن جرقه زننده میگویند.
برای تشخیص مقدار نوری که ذرات از خود ساطع میکنند، دانشمندان از کانالهای تکثیرکننده نور استفاده میکنند که در اصل در دهه ۱۹۳۰ اختراع شد. در این دستگاه نور به سیگنالهای الکتریکی تبدیل میشود. از این کانالها میتوان برای تقویت نور Cherenkov و یا نور جرقه زننده استفاده کرد.
آشکارسازهای جرقه زننده ارزش خود را در سال ۱۹۵۶، هنگامی که از مخزن جرقه زننده مایع برای کشف نوترینو استفاده شد –قبلا تصور میشد کاملا غیرقابل تشخیص است- اثبات کرد. آشکارسازهای مایع هنوز رایج هستند - به عنوان مثال در آزمایش نوترینو NOvA در فرمیلب.
🔺جمعبندی
آشکارسازهای مدرن در برخورد دهندههای بزرگ ذرات، همانند آشکارساز «برخورددهنده هادرونی بزرگ» در سرن نزدیک ژنو، تقریبا همه چیز را با یکدیگر برخورد میدهند. راف میگوید: «این آشکارساز همانند یک پیاز میان آشکارسازهای دیگر است. هر لایه از آن چیزهای متفاوتی را در برمیگیرد.»
این ماشینهای عظیمالجثه که چندین طبقه طول دارند، مجموعهای از فناوریهای مختلف را دربرمیگیرند: آشکارسازهای جرقه زننده chirp پلاستیکی، آشکارسازهای Cherenkov و نسلهای بعدی اتاقکهای چند سیم. این ماشینها همچنین بهطور معمول شامل آشکارسازهای ساخته شده از سیلیکون هستند که میتوانند مسیرهای ذرات را بر اساس جریانهای الکتریکی ناچیز ایجاد شده هنگام عبور ذرات، اندازهگیری کنند. همه این آشکارسازها تحت نیروی یک آهنربای قوی به صورت هماهنگ کار میکنند. پس از برخورد ذرات در مرکز آشکارساز با یکدیگر، کامپیوتر دادههای تمام قسمتها را دستهبندی کرده و آنچه را که در برخورد رخ داده است، بازسازی میکند. در نهایت مسیری که ذرات طی کردهاند تا با یکدیگر برخورد داشته باشند، ترسیم میشود.
فارغ از تکنیک مورد استفاده، الگوهای مسحورکننده ذرات زیراتمی این اجازه را به فیزیکدانان میدهد که ساختار بنیادی ماده را رمزگشایی کنند و همچنین از اجزای تشکیلدهنده و نیروهایی که با آن در ارتباط هستند نیز، پردهبرداری کنند. زلر میگوید: «بسیار شگفتانگیز است که میتوانیم نامرئیها را ببینیم.»
پایان .
📌 @HIGGS_FIELD
Telegram
attach 📎
This media is not supported in your browser
VIEW IN TELEGRAM
📌فوران آتشفشان در اسپانیا
فوران آتشفشان برای نخستین بار در ۵۰ سال گذشته در یکی از جزایر قناری اسپانیا موجب شد ۵ هزار نفر خانههای خود را تخلیه کنند.
💎 @HIGGS_FIELD
فوران آتشفشان برای نخستین بار در ۵۰ سال گذشته در یکی از جزایر قناری اسپانیا موجب شد ۵ هزار نفر خانههای خود را تخلیه کنند.
💎 @HIGGS_FIELD
📌 #دستگاه_مرجع و #دستگاه_مرجع_لخت
جرم_لخت و جرم_گرانشی
#اصل_همارزی
پارت اول
🔺دستگاه مرجع يعني محورهاي مختصاتي كه حركت جسم نسبت به آنها سنجيده مي شود. يعني ناظر روي مركز اين چهارچوب مختصات نشسته و حركت جسم را نگاه ميكند.
🔺دستگاه مرجع لخت یعنی مرجعی که شتاب نداشته باشد (سرعت حرکت دستگاه مختصات ثابت باشد) از آنجا که حرکت نسبی است، یکی از مشکلات در فیزیک انتخاب مرجع لخت است.
به تعریف دیگر: دستگاههاي مرجعي كه در آنها قانون اول نيوتن مشاهده ميشود، دستگاههاي مرجع #اينرسيال يا لخت ناميده مي شوند.
🔺 شما باید دستگاه مختصات خود را روی یک جسم بدون شتاب ببندید. مثلاً روی زمین و شاید فکر کنید که زمین لخت است اما زمین یک حرکت شتابدار بدور خورشید دارد به بیان دیگر زمین دارای سرعت #ثابت نبوده زیرا دارای #حرکت_وضعی است (از جمله آزمایشهایی که اثر چرخش زمین را نشان میدهند #آونگ_فوکو است ) برای مسئله هایی که روی زمین حل میشوند میتوان این فرض غلط را قبول کرد که زمین لخت است که البته لطمه کوچکی به دقت مسئله وارد میکند. یعنی مسئله به مقدار خیلی کمی غلط شده اما به مقدار زیادی آسان تونستیم حلش کنیم .
اما در آزمايش هاي دقيق تر و يا بيرون از سطح زمين اين فرض معتبر نيست. در چنين آزمايشهايي خورشيد يا يك ستاره به عنوان مرجع لخت در نظرگرفته مي شوند كه البته باز هم اين يك انتخاب اساسي نيست چون خورشيد همراه منظومه شمسي در داخل كهكشان حركت مي كند. اين ملاحظات نیز تصحیحات کوچکی به مسئله وارد میکند که بسته به دقتی که مسئله را میخواهیم حل کنیم میتوان از آنها چشم پوشی کرد.در جهان دستگاه مرجع لخت نداریم! اما در مواقع نیاز میتوان از ستاره های خیلی دور بعنوان دستگاه لخت استفاده کرد و در واقع این دقیق ترین و بهترین انتخاب است.
توضیح: فیزیک نیوتن در دستگاههای غیر لخت دچار لغزش و انحطاط میشود اما قوانین نسبیت عام در تمام دستگاههای مختصات برقرار است.
💎 @HIGGS_FIELD
جرم_لخت و جرم_گرانشی
#اصل_همارزی
پارت اول
🔺دستگاه مرجع يعني محورهاي مختصاتي كه حركت جسم نسبت به آنها سنجيده مي شود. يعني ناظر روي مركز اين چهارچوب مختصات نشسته و حركت جسم را نگاه ميكند.
🔺دستگاه مرجع لخت یعنی مرجعی که شتاب نداشته باشد (سرعت حرکت دستگاه مختصات ثابت باشد) از آنجا که حرکت نسبی است، یکی از مشکلات در فیزیک انتخاب مرجع لخت است.
به تعریف دیگر: دستگاههاي مرجعي كه در آنها قانون اول نيوتن مشاهده ميشود، دستگاههاي مرجع #اينرسيال يا لخت ناميده مي شوند.
🔺 شما باید دستگاه مختصات خود را روی یک جسم بدون شتاب ببندید. مثلاً روی زمین و شاید فکر کنید که زمین لخت است اما زمین یک حرکت شتابدار بدور خورشید دارد به بیان دیگر زمین دارای سرعت #ثابت نبوده زیرا دارای #حرکت_وضعی است (از جمله آزمایشهایی که اثر چرخش زمین را نشان میدهند #آونگ_فوکو است ) برای مسئله هایی که روی زمین حل میشوند میتوان این فرض غلط را قبول کرد که زمین لخت است که البته لطمه کوچکی به دقت مسئله وارد میکند. یعنی مسئله به مقدار خیلی کمی غلط شده اما به مقدار زیادی آسان تونستیم حلش کنیم .
اما در آزمايش هاي دقيق تر و يا بيرون از سطح زمين اين فرض معتبر نيست. در چنين آزمايشهايي خورشيد يا يك ستاره به عنوان مرجع لخت در نظرگرفته مي شوند كه البته باز هم اين يك انتخاب اساسي نيست چون خورشيد همراه منظومه شمسي در داخل كهكشان حركت مي كند. اين ملاحظات نیز تصحیحات کوچکی به مسئله وارد میکند که بسته به دقتی که مسئله را میخواهیم حل کنیم میتوان از آنها چشم پوشی کرد.در جهان دستگاه مرجع لخت نداریم! اما در مواقع نیاز میتوان از ستاره های خیلی دور بعنوان دستگاه لخت استفاده کرد و در واقع این دقیق ترین و بهترین انتخاب است.
توضیح: فیزیک نیوتن در دستگاههای غیر لخت دچار لغزش و انحطاط میشود اما قوانین نسبیت عام در تمام دستگاههای مختصات برقرار است.
💎 @HIGGS_FIELD
Telegram
attach 📎
📌 سیری در دنیای ذرات زیراتمی: آشکارسازهای ذرات چگونه واقعیت پنهان ماده را ثبت میکنند؟
پارت اول
https://news.1rj.ru/str/higgs_field/4503
پارت دوم
https://news.1rj.ru/str/higgs_field/4515
پارت سوم
https://news.1rj.ru/str/higgs_field/4522
پارت چهارم
https://news.1rj.ru/str/higgs_field/4540
پارت پنجم
https://news.1rj.ru/str/higgs_field/4563
🔺آرشیو و مقالات عمومی
📌 @higgs_journals
پارت اول
https://news.1rj.ru/str/higgs_field/4503
پارت دوم
https://news.1rj.ru/str/higgs_field/4515
پارت سوم
https://news.1rj.ru/str/higgs_field/4522
پارت چهارم
https://news.1rj.ru/str/higgs_field/4540
پارت پنجم
https://news.1rj.ru/str/higgs_field/4563
🔺آرشیو و مقالات عمومی
📌 @higgs_journals
📌سفر برای تعریف ابعاد
توسط دیوید ریچسون
کوانتامگزین
پارت اول
🔺مفهوم ابعاد به اندازه کافی ساده به نظر می رسد ، اما ریاضیدانان قرن ها تلاش کردند تا آن را دقیقاً تعریف و درک کنند.
مفهوم ابعاد در ابتدا شهودی به نظر می رسد. از پنجره که به بیرون نگاه می کنیم ، ممکن است کلاغی را ببینیم که بالای میله پرچم تنگ نشسته و ابعاد آن صفر 0D است ، یک روبان روی سیم تلفن محدود به یک بعد 1D ، یک کبوتر روی زمین آزاد است که دو بعدی 2D حرکت کند و یک عقاب در هوا از سه3D بعد لذت می برد.
اما همانطور که خواهیم دید ، پیدا کردن یک تعریف صریح برای مفهوم ابعاد و پیشبرد مرزهای آن برای ریاضیدانان بسیار دشوار بوده است. صدها سال آزمایش فکری و مقایسه های تخیلی طول کشید تا به درک دقیق کنونی ما از این مفهوم رسید.
قدیمی ها می دانستند که ما در سه بعد زندگی می کنیم. ارسطو می نویسد: "از نظر بزرگی چیزی که (یک طرف) گسترش می یابد یک خط است ، آن چیزی که (دو طرف) یک صفحه است و آن چیزی که به سه طرف گسترش می یابد ، عالم ماست که هیچ چیزی به عظمت آن وجود ندارد "
با این حال ، ریاضیدانان ، از تمرین ذهنی برای تصور ابعاد بیشتر لذت می برند . بعد چهارم - به نحوی قائم بر عالم سه بعدی ماست - چگونه خواهد بود؟
📌 @HIGGS_FIELD
توسط دیوید ریچسون
کوانتامگزین
پارت اول
🔺مفهوم ابعاد به اندازه کافی ساده به نظر می رسد ، اما ریاضیدانان قرن ها تلاش کردند تا آن را دقیقاً تعریف و درک کنند.
مفهوم ابعاد در ابتدا شهودی به نظر می رسد. از پنجره که به بیرون نگاه می کنیم ، ممکن است کلاغی را ببینیم که بالای میله پرچم تنگ نشسته و ابعاد آن صفر 0D است ، یک روبان روی سیم تلفن محدود به یک بعد 1D ، یک کبوتر روی زمین آزاد است که دو بعدی 2D حرکت کند و یک عقاب در هوا از سه3D بعد لذت می برد.
اما همانطور که خواهیم دید ، پیدا کردن یک تعریف صریح برای مفهوم ابعاد و پیشبرد مرزهای آن برای ریاضیدانان بسیار دشوار بوده است. صدها سال آزمایش فکری و مقایسه های تخیلی طول کشید تا به درک دقیق کنونی ما از این مفهوم رسید.
قدیمی ها می دانستند که ما در سه بعد زندگی می کنیم. ارسطو می نویسد: "از نظر بزرگی چیزی که (یک طرف) گسترش می یابد یک خط است ، آن چیزی که (دو طرف) یک صفحه است و آن چیزی که به سه طرف گسترش می یابد ، عالم ماست که هیچ چیزی به عظمت آن وجود ندارد "
با این حال ، ریاضیدانان ، از تمرین ذهنی برای تصور ابعاد بیشتر لذت می برند . بعد چهارم - به نحوی قائم بر عالم سه بعدی ماست - چگونه خواهد بود؟
📌 @HIGGS_FIELD
Telegram
attach 📎
🔻طی یکی دو شب اخیر، با نزدیک شدن به نقطه اعتدال پاییزی، عکاسان در نقاط مختلف نیمکره شمالی تصاویری از قرص کامل ماه بر فراز شهرهای مختلف ثبت کردهاند.
به قرص کامل ماه در نزدیکترین نقطه به اعتدال پاییزی، ماه درو (Harvest Moon) گفته میشود. امسال نقطه اعتدال پاییزی ۲۲ سپتامبر / ۳۱ شهریور است و ظرف یکی دو شب گذشته عکاسان تصاویر مختلفی از ماه کامل ثبت کردهاند.
نقطه اعتدال پاییزی یکی از دو باری است که در طول سال، طول شب و روز برابر میشود.
📷Getty Images (NY and Hanoi) / Veronica Johansson Poultney (Ely) / Roy Howarth (Cromer)
💎 @HIGGS_FIELD
به قرص کامل ماه در نزدیکترین نقطه به اعتدال پاییزی، ماه درو (Harvest Moon) گفته میشود. امسال نقطه اعتدال پاییزی ۲۲ سپتامبر / ۳۱ شهریور است و ظرف یکی دو شب گذشته عکاسان تصاویر مختلفی از ماه کامل ثبت کردهاند.
نقطه اعتدال پاییزی یکی از دو باری است که در طول سال، طول شب و روز برابر میشود.
📷Getty Images (NY and Hanoi) / Veronica Johansson Poultney (Ely) / Roy Howarth (Cromer)
💎 @HIGGS_FIELD
📌#دستگاه_مرجع و #دستگاه_مرجع_لخت
#جرم_لخت و #جرم_گرانشی
#اصل_همارزی
پارت دوم
🔺اصل هم ارزی
دو چارچوب مرجع در نظر میگیریم. چارچوب مرجع بدون شتاب S1 که در آن یک میدان گرانشی یکنواخت قرار دارد و چارچوب مرجع S2 که نسبت در یک چارچوب مرجع لخت شتاب یکنواخت دارد و در میدان گرانشی دستگاه مرجع S1 قرار دارد . انیشتین در نظریه نسبیت عام خود نشان داد که این دو چارچوب مرجع لخت از لحاظ فیزیکی دقیقا هم ارز هستند. یعنی آزمایشهایی که در این چارچوب در شرایط یکسان انجام میشود نتایج یکسان به دست میدهند. این موضوع به #اصل_هم_ارزی معروف است.
🔺نگاه اجمالی
نظریه نسبیت انیشتن را در حالت کلی میتوان به دو قسمت نسبیت عام و نسبیت خاص تقسیم کرد. هر کدام از این قسمتها بر پایه یک سری اصول خاص که به عنوان اصل دو موضوع پذیرفته میشوند، استوار است به عنوان مثال نظریه نسبیت خاص بر اساس دو اصل:
• ثابت بودن سرعت نور
و
• یکسان بودن فرم ریاضی قوانین فیزیکی در کلیه چارچوبهای مرجع استوار است. اما یکی از اصولی که نسبیت عام انیشتین برآن اساس بیان میشود، اصل هم ارزی است.
✔️مثال:
#دستگاه_مرجع
فرض کنید که در چارچوب مرجع S1 که میدان گرانشی یکنواخت در سطح زمین قرار دارد، در حال سکون هستید. در این حال اگر در اشیایی مانند یک تکه سنگ رها شوند، با شتاب گرانشی یکنواخت زمین (g) سقوط میکنند. اشیایی هم که ساکن باشند، مانند فردی که نشسته است، تحت تاثیر نیرویی قراردارند که از کف زمین در خلاف جهت نیروی وزن ، برآنها وارد میشود.
• #دستگاه_مرجع_لخت
حال چارچوب مرجع لختی را مثال میزنیم 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 شدهاست که زمین یک چارچوب لخت است (این موضوع دربارهٔ زمین به تقریب صادق است)، همچنین فرض شدهاست که شما نسبت به زمین به نرمی حرکت میکنید و آزمایشگاه هیچ لرزش و تکانی ندارد.
بر اساس اصل هم ارزی شرایط دستگاه مرجع(چارچوب S1 ) مشابه شرایط دستگاه مرجع لخت آزمایشگاه در سطح زمین (S2) میباشد. اگر شخصی در داخل در هر دو دستگاه جسمی را رها کند، این جسم با شتاب رو به پایین g نسبت به دستگاه حرکت خواهد کرد. در واقع ، چون تمام اجسامی که تحت تاثیر هیچ نیرویی قرار ندارد با سرعت یکنواخت نسبیت به چارچوب مرجع لخت S حرکت میکنند، لذا بنظر میرسد که چنین اجسامی با شتاب یکسان g نسبت به دستگاه مرجع و دستگاه مرجع لخت سقوط میکنند.
*تذکر مثال بالا در هر دو حالت در شرایط ایده آل فرض شده است.
🔺🔻فرم ضعیف هم ارزی
در هر نقطه از فضا - زمان یک میدان گرانشی ، میتوان یک دستگاه مختصات موضعی طوری انتخاب کرد. که در همسایگی کوچکی از آن نقطه ، قوانین حرکت شکل نسبتی داشته باشند. در واقع این فرم بیان دیگری از هم ارزی جرم گرانشی با جرم لختی (جرم M در قانون دوم نیوتن ظاهر میشود) میباشد.
🔺🔻فرم قوی اصل هم ارزی
در هر نقطه از فضا - زمان یک میدان گرانشی ، میتوان یک دستگاه مختصات موضعی طوری طوری انتخاب کرد که در همسایگی کوچکی از آن نقطه قوانین طبیعی شکل نسبیتی داشته باشند. در واقع میتوان گفت که این حالت تعمیم فرم ضعیف است که در حالت کلی توسط انیشتین بیان شد. به عبارت دیگر میتوان گفت که هیچ آزمایش محلی وجود ندارد که با انجام آن بتوان بین آثار یک میدان گرانشی یکنواخت در یک چارچوب برون شتاب (لخت) و آثار یک چارچوب مرجع شتابدار (نالخت) فرق گذاشت.
📌نتایج اصل هم ارزی
انیشتین در نسبیت عام خود نشان داد که با توجه به اصل هم ارزی نمیتوان از شتاب مطلق یک چارچوب مرجع سخن گفت، بلکه فقط میتوان از شتاب نسبی آن صحبت کرد، درست همان طور که از نظریه نسبیت خاص نتیجه میگیریم که کسی نمیتواند از سرعت مطلق یک چارچوب مرجع سخن بگوید و فقط صحبت از سرعت نسبی معنی دارد.
• #نتیجه_گیری
از اصل هم ارزی نتیجه میگیریم که جرم لختی و جرم گرانشی با هم برابرند. اگر جسمی تحت تاثیر هیچ نیرویی قرار نداشته باشد، جرم لختی آن هر چه باشد با سرعت یکنواخت نسبیت به یک چارچوب مرجع لخت حرکت میکند. بنابراین شتاب همه آنها نسبت به چارچوب مرجع شتابدار یکسان خواهد بود. بنابراین از اصل هم ارزی نتیجه میگیریم که تمام اجسام در یک میدان گرانشی همگن باید با شتاب یکسان سقوط کنند.
پایان
📌 @HIGGS_FIELD
#جرم_لخت و #جرم_گرانشی
#اصل_همارزی
پارت دوم
🔺اصل هم ارزی
دو چارچوب مرجع در نظر میگیریم. چارچوب مرجع بدون شتاب S1 که در آن یک میدان گرانشی یکنواخت قرار دارد و چارچوب مرجع S2 که نسبت در یک چارچوب مرجع لخت شتاب یکنواخت دارد و در میدان گرانشی دستگاه مرجع S1 قرار دارد . انیشتین در نظریه نسبیت عام خود نشان داد که این دو چارچوب مرجع لخت از لحاظ فیزیکی دقیقا هم ارز هستند. یعنی آزمایشهایی که در این چارچوب در شرایط یکسان انجام میشود نتایج یکسان به دست میدهند. این موضوع به #اصل_هم_ارزی معروف است.
🔺نگاه اجمالی
نظریه نسبیت انیشتن را در حالت کلی میتوان به دو قسمت نسبیت عام و نسبیت خاص تقسیم کرد. هر کدام از این قسمتها بر پایه یک سری اصول خاص که به عنوان اصل دو موضوع پذیرفته میشوند، استوار است به عنوان مثال نظریه نسبیت خاص بر اساس دو اصل:
• ثابت بودن سرعت نور
و
• یکسان بودن فرم ریاضی قوانین فیزیکی در کلیه چارچوبهای مرجع استوار است. اما یکی از اصولی که نسبیت عام انیشتین برآن اساس بیان میشود، اصل هم ارزی است.
✔️مثال:
#دستگاه_مرجع
فرض کنید که در چارچوب مرجع S1 که میدان گرانشی یکنواخت در سطح زمین قرار دارد، در حال سکون هستید. در این حال اگر در اشیایی مانند یک تکه سنگ رها شوند، با شتاب گرانشی یکنواخت زمین (g) سقوط میکنند. اشیایی هم که ساکن باشند، مانند فردی که نشسته است، تحت تاثیر نیرویی قراردارند که از کف زمین در خلاف جهت نیروی وزن ، برآنها وارد میشود.
• #دستگاه_مرجع_لخت
حال چارچوب مرجع لختی را مثال میزنیم 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 شدهاست که زمین یک چارچوب لخت است (این موضوع دربارهٔ زمین به تقریب صادق است)، همچنین فرض شدهاست که شما نسبت به زمین به نرمی حرکت میکنید و آزمایشگاه هیچ لرزش و تکانی ندارد.
بر اساس اصل هم ارزی شرایط دستگاه مرجع(چارچوب S1 ) مشابه شرایط دستگاه مرجع لخت آزمایشگاه در سطح زمین (S2) میباشد. اگر شخصی در داخل در هر دو دستگاه جسمی را رها کند، این جسم با شتاب رو به پایین g نسبت به دستگاه حرکت خواهد کرد. در واقع ، چون تمام اجسامی که تحت تاثیر هیچ نیرویی قرار ندارد با سرعت یکنواخت نسبیت به چارچوب مرجع لخت S حرکت میکنند، لذا بنظر میرسد که چنین اجسامی با شتاب یکسان g نسبت به دستگاه مرجع و دستگاه مرجع لخت سقوط میکنند.
*تذکر مثال بالا در هر دو حالت در شرایط ایده آل فرض شده است.
🔺🔻فرم ضعیف هم ارزی
در هر نقطه از فضا - زمان یک میدان گرانشی ، میتوان یک دستگاه مختصات موضعی طوری انتخاب کرد. که در همسایگی کوچکی از آن نقطه ، قوانین حرکت شکل نسبتی داشته باشند. در واقع این فرم بیان دیگری از هم ارزی جرم گرانشی با جرم لختی (جرم M در قانون دوم نیوتن ظاهر میشود) میباشد.
🔺🔻فرم قوی اصل هم ارزی
در هر نقطه از فضا - زمان یک میدان گرانشی ، میتوان یک دستگاه مختصات موضعی طوری طوری انتخاب کرد که در همسایگی کوچکی از آن نقطه قوانین طبیعی شکل نسبیتی داشته باشند. در واقع میتوان گفت که این حالت تعمیم فرم ضعیف است که در حالت کلی توسط انیشتین بیان شد. به عبارت دیگر میتوان گفت که هیچ آزمایش محلی وجود ندارد که با انجام آن بتوان بین آثار یک میدان گرانشی یکنواخت در یک چارچوب برون شتاب (لخت) و آثار یک چارچوب مرجع شتابدار (نالخت) فرق گذاشت.
📌نتایج اصل هم ارزی
انیشتین در نسبیت عام خود نشان داد که با توجه به اصل هم ارزی نمیتوان از شتاب مطلق یک چارچوب مرجع سخن گفت، بلکه فقط میتوان از شتاب نسبی آن صحبت کرد، درست همان طور که از نظریه نسبیت خاص نتیجه میگیریم که کسی نمیتواند از سرعت مطلق یک چارچوب مرجع سخن بگوید و فقط صحبت از سرعت نسبی معنی دارد.
• #نتیجه_گیری
از اصل هم ارزی نتیجه میگیریم که جرم لختی و جرم گرانشی با هم برابرند. اگر جسمی تحت تاثیر هیچ نیرویی قرار نداشته باشد، جرم لختی آن هر چه باشد با سرعت یکنواخت نسبیت به یک چارچوب مرجع لخت حرکت میکند. بنابراین شتاب همه آنها نسبت به چارچوب مرجع شتابدار یکسان خواهد بود. بنابراین از اصل هم ارزی نتیجه میگیریم که تمام اجسام در یک میدان گرانشی همگن باید با شتاب یکسان سقوط کنند.
پایان
📌 @HIGGS_FIELD
Telegram
attach 📎
📌 دستگاه مرجع ، جرم لخت و جرم گرانشی
اصل هم ارزی قوی و ضعیف
پارت اول
https://news.1rj.ru/str/higgs_field/4565
پارت دوم
https://news.1rj.ru/str/higgs_field/4573
اصل هم ارزی قوی و ضعیف
پارت اول
https://news.1rj.ru/str/higgs_field/4565
پارت دوم
https://news.1rj.ru/str/higgs_field/4573
📌آسانسور ، موشک و جاذبه: اصل معادل سازی
🔺اطلاعاتی در مورد اصلی که اینشتین به عنوان نقطه شروع برای توسعه نظریه نسبیت عام خود در نظر گرفت
مقاله ای از مارکوس پوزل
اصل معادل سازی: یک تعریف ساده شده
نیروهای جزر و مدی ، و یک تعریف دقیق تر
قسمت اول
🔺در سال 1905 ، آلبرت اینشتین در نظریه نسبیت خاص ، چارچوبی جدید برای قوانین فیزیک ایجاد کرد با این حال ، به نظر می رسد یک جنبه از فیزیک با ایده های جدید او ناسازگار است:
➖ نیروی گرانشی که توسط قانون جاذبه نیوتن توصیف شده است. نسبیت خاص چارچوبی جدید برای فیزیک ارائه می دهد فقط در صورتی که جاذبه حذف شود. سالها بعد ، انیشتین موفق شد گرانش و ایده های نسبی گرایانه خود را در مورد فضا و زمان یکی کند. و نتیجه نسبیت عام ، یک نظریه جدید انقلابی دیگر بود .
اولین قدم انیشتین در جهت نسبیت عام این بود که متوجه شد ، حتی در یک میدان گرانشی ، چهارچوبهای مرجعی وجود دارد که در آنها گرانش تقریباً وجود ندارد. در نتیجه ، فیزیک تحت قوانین نسبیت خاص بدون گرانش اداره می شود-حداقل تا حدودی ، و تنها در صورتی که مشاهدات را به یک منطقه کوچک از فضا و زمان محدود کنید. این از آن چیزی که اینشتین به عنوان اصل هم ارزی خود فرمول بندی کرده است ناشی می شود که به نوبه خود از پیامدهای سقوط آزاد الهام گرفته است.
در تعریف اصل هم ارزی ، ظرافت های خاصی وجود دارد که در پاراگراف بالا ، تنها اشاره شده اند ("تقریبا" ، "منطقه کوچک"). اجازه دهید آنها را کمی بیشتر نادیده بگیریم و با یک نسخه ساده شده از اصل ، با مجموعه ای ساده از آزمایشات فکری شروع کنیم.
🔺اصل معادل سازی: یک تعریف ساده شده
تصور کنید که شما در آسانسور هستید یا دقیقتر بگوییم در داخل کابین آسانسور هستید و از دنیای خارج جدا شده اید. اگر جسمی را بردارید و بگذارید بیفتد ، روی زمین می افتد ، دقیقاً همانطور که با توجه به تجربیات خود در زمین انتظار دارید. آیا این بدان معناست که آسانسور واقعاً در یک میدان گرانشی مانند زمین قرار دارد - همانطور که در تصویر¹ زیر نشان داده شده است؟
تصویر ¹
لزوماً اینطور نیست از لحاظ تئوری ، شما می توانید در فضای عمیق باشید ، به دور از همه غلظت های قابل توجه جرم و تأثیر گرانشی آنها. اتاقی که در آن هستید می تواند یک کابین روی یک موشک باشد - به شرطی که موتورهای موشک دقیقاً با سرعت مناسب کار کنند تا موشک را با سرعت 9.81 متر بر ثانیه شتاب دهند. این در تصویر زیر ترسیم شده است:
تصویر²
در چنین شرایطی ، اگر جسمی را رها کنید ، کف کابین با 9.81 متر بر ثانیه به سمت آن جسم شتاب می گیرد - دقیقاً همان شتاب سقوط آزاد در اینجا. از نقطه نظر شما به عنوان ناظری که روی کف کابین ایستاده است ، نمی توانید بین این دو حالت تمایز قائل شوید: آیا آن اشیاء به سمت جسمی پرجرمی همچون زمین می افتند؟ یا کف کابین به سمت آنها شتاب می گیرد؟
تصویر³
بی وزنی نیز مشکلی مشابه ایجاد می کند. تصور کنید که آزادانه در داخل آسانسور شناور هستید. در اطراف شما ، اجسام دیگر نیز شناور هستند و شما احساس بی وزنی می کنید. آیا این بدان معناست که شما از همه تأثیرات گرانشی ، از همه ستارگان ، سیارات و دیگر اجرام عظیم ، در جایی در اعماق فضا دور هستید؟
باز هم ، نمی توانید مطمئن باشید. متناوباً ، شما و آسانسور می توانید در میدان گرانشی یک جرم ، به عنوان مثال در زمین ، تا زمانی که آسانسور در سقوط آزاد باشد قرار بگیرید.
📌 @HIGGS_FIELD
🔺اطلاعاتی در مورد اصلی که اینشتین به عنوان نقطه شروع برای توسعه نظریه نسبیت عام خود در نظر گرفت
مقاله ای از مارکوس پوزل
اصل معادل سازی: یک تعریف ساده شده
نیروهای جزر و مدی ، و یک تعریف دقیق تر
قسمت اول
🔺در سال 1905 ، آلبرت اینشتین در نظریه نسبیت خاص ، چارچوبی جدید برای قوانین فیزیک ایجاد کرد با این حال ، به نظر می رسد یک جنبه از فیزیک با ایده های جدید او ناسازگار است:
➖ نیروی گرانشی که توسط قانون جاذبه نیوتن توصیف شده است. نسبیت خاص چارچوبی جدید برای فیزیک ارائه می دهد فقط در صورتی که جاذبه حذف شود. سالها بعد ، انیشتین موفق شد گرانش و ایده های نسبی گرایانه خود را در مورد فضا و زمان یکی کند. و نتیجه نسبیت عام ، یک نظریه جدید انقلابی دیگر بود .
اولین قدم انیشتین در جهت نسبیت عام این بود که متوجه شد ، حتی در یک میدان گرانشی ، چهارچوبهای مرجعی وجود دارد که در آنها گرانش تقریباً وجود ندارد. در نتیجه ، فیزیک تحت قوانین نسبیت خاص بدون گرانش اداره می شود-حداقل تا حدودی ، و تنها در صورتی که مشاهدات را به یک منطقه کوچک از فضا و زمان محدود کنید. این از آن چیزی که اینشتین به عنوان اصل هم ارزی خود فرمول بندی کرده است ناشی می شود که به نوبه خود از پیامدهای سقوط آزاد الهام گرفته است.
در تعریف اصل هم ارزی ، ظرافت های خاصی وجود دارد که در پاراگراف بالا ، تنها اشاره شده اند ("تقریبا" ، "منطقه کوچک"). اجازه دهید آنها را کمی بیشتر نادیده بگیریم و با یک نسخه ساده شده از اصل ، با مجموعه ای ساده از آزمایشات فکری شروع کنیم.
🔺اصل معادل سازی: یک تعریف ساده شده
تصور کنید که شما در آسانسور هستید یا دقیقتر بگوییم در داخل کابین آسانسور هستید و از دنیای خارج جدا شده اید. اگر جسمی را بردارید و بگذارید بیفتد ، روی زمین می افتد ، دقیقاً همانطور که با توجه به تجربیات خود در زمین انتظار دارید. آیا این بدان معناست که آسانسور واقعاً در یک میدان گرانشی مانند زمین قرار دارد - همانطور که در تصویر¹ زیر نشان داده شده است؟
تصویر ¹
لزوماً اینطور نیست از لحاظ تئوری ، شما می توانید در فضای عمیق باشید ، به دور از همه غلظت های قابل توجه جرم و تأثیر گرانشی آنها. اتاقی که در آن هستید می تواند یک کابین روی یک موشک باشد - به شرطی که موتورهای موشک دقیقاً با سرعت مناسب کار کنند تا موشک را با سرعت 9.81 متر بر ثانیه شتاب دهند. این در تصویر زیر ترسیم شده است:
تصویر²
در چنین شرایطی ، اگر جسمی را رها کنید ، کف کابین با 9.81 متر بر ثانیه به سمت آن جسم شتاب می گیرد - دقیقاً همان شتاب سقوط آزاد در اینجا. از نقطه نظر شما به عنوان ناظری که روی کف کابین ایستاده است ، نمی توانید بین این دو حالت تمایز قائل شوید: آیا آن اشیاء به سمت جسمی پرجرمی همچون زمین می افتند؟ یا کف کابین به سمت آنها شتاب می گیرد؟
تصویر³
بی وزنی نیز مشکلی مشابه ایجاد می کند. تصور کنید که آزادانه در داخل آسانسور شناور هستید. در اطراف شما ، اجسام دیگر نیز شناور هستند و شما احساس بی وزنی می کنید. آیا این بدان معناست که شما از همه تأثیرات گرانشی ، از همه ستارگان ، سیارات و دیگر اجرام عظیم ، در جایی در اعماق فضا دور هستید؟
باز هم ، نمی توانید مطمئن باشید. متناوباً ، شما و آسانسور می توانید در میدان گرانشی یک جرم ، به عنوان مثال در زمین ، تا زمانی که آسانسور در سقوط آزاد باشد قرار بگیرید.
📌 @HIGGS_FIELD
❤1