كوانتوم و فیزیك جدید

كوانتوم و فیزیك جدید

كوانتوم و فیزیك جدید

از میان مجموعه مقاله هاى اینشتین مقاله اى كه او در سال 1905 عرضه كرد، اثر مهمى در پیشرفت علم داشته است. در آن مقاله پدیده فوتوالكتریك را شرح مى دهد و با استفاده از نظریه كوانتوم پلانك نظریه فوتونى نور را بیان مى كند. بر طبق این نظریه نور مانند انرژى هاى دیگر حالت كوانتومى دارد. كوانتوم نور را كه فوتون مى نامیم مقدار مشخص انرژى است كه اندازه آن، E، از رابطهhv = Eبه دست مى آید كه v بسامد موج و h ثابت پلانك است.

بنابر این نظریه هر چه بسامد نور بیشتر یا طول موج آن كمتر باشد، انرژى فوتون بیشتر است. چنانچه این فوتون ها در مسیر حركت خود به الكترون هایى برخورد كنند، جذب الكترون مى شوند و انرژى الكترون را بالا مى برند و در نتیجه الكترون مى تواند از میدانى كه در آن قرار گرفته است، آزاد و خارج شود. اینشتین به مناسبت توضیح پدیده فوتوالكتریك جایزه نوبل سال 1921 فیزیك را دریافت كرد. نظریه فوتونى او نه فقط نور بلكه سراسر طیف موج هاى الكترومغناطیسى از موج هاى گاما تا موج هاى بسیار بلند را دربرمى گیرد و توضیح مى دهد.

موضوع دومین مقاله اینشتین حركت براونى بود. در سال 1827 رابرت براون (1858- 1773) گیاه شناس و پزشك انگلیسى حركت مداوم معلق دو مایع را مشاهده كرد و متوجه شد كه این ذره ها با قطرى حدود یك میكرون پیوسته به این سو و آن سو حركت مى كنند. اینشتین همین آزمایش را در مقاله اى با استفاده از نظریه جنبشى ذره ها تعبیر و تفسیر كرد و از روى آن عدد آوودگادرو را به دست آورد.

كوانتوم و فیزیك جدید

اینشتین نظریه نسبیت خاص را در مقاله سوم معرفى كرد. در این مقاله بود كه مفاهیم اساسى طبیعت موجى فضا، حجم، زمان و حركت به طور كامل تغییر كرد. اینشتین ضمن مطالعه هاى خود توانست مسئله سرعت نور را كه از مدت ها پیش تعجب دانشمندان را برانگیخته بود، حل وفصل كند. او نظریه خود را براساس دو اصل زیر قرار داد:

1- سرعت نور در جهان ثابت است

2- قانون هاى طبیعت براى ناظرین مختلف كه یكنواخت حركت مى كنند یكسان است.

اینشتین نشان داد كه اگر ثابت نبودن سرعت نور را بپذیریم، نتیجه هاى شگفت انگیزى به بار مى آید. براى مثل هر چه سرعت حركت جسمى بیش تر شود، طول آن كوتاه تر و جرمش بیشتر مى شود. نتیجه دیگر آنكه به زمان مطلق و فضاى مطلق به شكلى كه پیشینیان تصور مى كردند نمى توان قائل شد و زمان و فضا را جدا و مستقل از یكدیگر نمى توان در نظر گرفت. دنیاى مادى یك فضا و زمان چهاربعدى است. جرم یك جسم نیز ثابت نیست و با تغییر سرعت تغییر مى كند به طورى كه مى توان جرم را نوعى انرژى متراكم در نظر گرفت و یا انرژى را جرم پراكنده دانست. اینشتین با بیان نظریه نسبیت خاص، قانون بقاى ماده لاوازیه و اصل بقاى انرژى مایر را به اصل بقاى مجموع ماده و انرژى درآورد و رابطه معروف جرم و انرژى را به دست آورد. اینشتین در سال 1916 نظریه نسبیت عام را تنظیم و اعلام كرد. در این نظریه نه تنها حركت با سرعت ثابت و مسیر مستقیم، بلكه هر نوع حركتى در نظر گرفته شده بود. در بسیارى موارد دلیل آنكه سرعت و مسیر حركت هر متحركى تغییر مى كند، وجود نیروى جاذبه است. بنابراین در نظریه نسبیت عام باید نیروى جاذبه در نظر گرفته شود. اینشتین یك رشته معادله تنظیم كرد كه نشان مى داد اگر در هیچ جا ماند و نیروى جاذبه وجود نداشته باشد، جسم متحرك مسیر مستقیمى را طى مى كند و اگر ماده وجود داشته باشد فضاى پیرامون جسم متحرك دگرگون شده، جسم مسیر منحنى را طى مى كند. نظریه نسبیت عام نشان مى دهد كه این منحنى ها چگونه باید باشند و این به طور كامل با آن چه در نظریه جاذبه نیوتن پیش بینى شده بود، تطبیق نمى كرد. براى مثال بر طبق نظریه اینشتین مسیر نور تحت تاثیر میدان جاذبه قوى تغییر مى كند. در صورتى كه از قانون هاى نیوتن چنین نتیجه اى به دست نمى آمد. كسوف سال 1919 نظریه اینشتین را ثابت كرد. در سال 1969 دو سفینه پژوهشى كه به سمت مریخ فرستاده شدند، اثر خورشید بر مسیر موج هاى رادیویى را مورد مطالعه و مشاهده قرار دادند.

كوانتوم و فیزیك جدید ” كوانتوم و فیزیك جدید ” كوانتوم و فیزیك جدید ” كوانتوم و فیزیك جدید ” كوانتوم و فیزیك جدید ” كوانتوم و فیزیك جدید “