فیزیک ِ محض!

[Ehsan]

ماهم با اقتدار این تاپیک رو دوباره ایجاد می کنیم تا جایی باشد برای بحثهای فیزیکی که ربطی به نجوم ندارد!

[Ehsan]

یه سوالی! آقا توی آزمایش مایکلسون مورلی ، ملت انتظار داشتن که یه تاخیر فازی توی جبهه های نور رخ بده. حالا برای آشکارسازی این تاخیرفاز، چه کار می کردن ؟ منظورم اینه که وقتی اون دوتا پرتو نور (غیر هم فاز) وارد آشکارساز (تلسکوپ) می شدن ، اون پشت دانشمندا انتظار داشتن که چه چیزی ببینن ؟ اصولا اون کلمه ی "فریز" ی که توی کتابا نوشته ، رو کسی می دونه که چطور سنجش می کردن ؟!

یه تحقیقاتی تو ویکی پدیا زدم آخرش به این صفحه رسیدم:

en.wikipedia.org/wiki/Fringe_shift

گویا قدری پرتو ها مایل تابیده میشن و از این دو پرتوی مایل یک طرح تداخلی شکل می‌گیره،

این پرتو ها:


این هم طرح تداخل:


یک جور روش خاص تداخل سنجی هستش، ولی غالبا آنچه ما ازش حرف میزنیم اختلاف فاز ِ دو موج هستش اما خُب! دیده شدن ِ عملیاتی این اختلاف فاز جای بحث داره!

حالا تو همون لینک توضیحات تکمیلی نوشته شده

[Ehsan]

حتما تا الان فکر کردید که دمای منفی کلوین معنیش چیه؟

یعنی خیلی سرده؟؟ یعنی خیلی خیلی خیلی سرده؟؟

واقعیت اینه که دمای منفی کلوین خیلی خیلی گرمه! حتی گرمتر از مثبت ِ بینهایت!

در واقع ترتیب ِ دما از کم به زیاد این طوریه:

کمترین دما صفر ِ مثبت ِ کلوین هستش، بعد دماهای مثبت‌تر گرمتراند تا مثبت ِ بینهایت و بعد یک جهش به منفی ِ بینهایت (که اندکی گرمتر از مثبت ِ بینهایت هستش) و بعد دماهای کمتر منفی، گرمتر اند (یعنی منفی 1000 درجه ی کلوین از منفی 10000 درجه ی کلوین گرمتره) و گرمترین دمای ممکن صفر ِ منفی ِ کلوین است

در واقع کمترین دما و بیشترین دما کنار ِ هم هستند

[رخساره روشنی]

حتما تا الان فکر کردید که دمای منفی کلوین معنیش چیه؟

یعنی خیلی سرده؟؟ یعنی خیلی خیلی خیلی سرده؟؟

واقعیت اینه که دمای منفی کلوین خیلی خیلی گرمه! حتی گرمتر از مثبت ِ بینهایت!

در واقع ترتیب ِ دما از کم به زیاد این طوریه:

کمترین دما صفر ِ مثبت ِ کلوین هستش، بعد دماهای مثبت‌تر گرمتراند تا مثبت ِ بینهایت و بعد یک جهش به منفی ِ بینهایت (که اندکی گرمتر از مثبت ِ بینهایت هستش) و بعد دماهای کمتر منفی، گرمتر اند (یعنی منفی 1000 درجه ی کلوین از منفی 10000 درجه ی کلوین گرمتره) و گرمترین دمای ممکن صفر ِ منفی ِ کلوین است

در واقع کمترین دما و بیشترین دما کنار ِ هم هستند

سلام
برای درک بهتر میشه نموداری یا منحنی هم براش نشون بدید .........! ( آخه معمولا درک تصویری بهتره )
من هرچی سعی کردم با توضیحاتتون .. چیزی بکشم نتونستم ، عاجز شدم

ممنون

[مداد رنگیهام]

من یه چیزایی کشیدم!( خدایا این اعتماد به نفسو از من نگیر!)



حالا چرا این اتفاق میوفته؟چرا تو این دما مواد این رفتار رو از خودشون نشون میدن؟ این مطلبو بخونین بی ربط به بحث نیست!

فکر می‌کنید گازها در دمای نزدیک به صفر مطلق چه رفتار عجیب و غریبی از خود نشان می‌دهند؟در گازها، مایعات و جامداتی که روزمره با آن‌ها سر و کار داریم،‌ جنبش اتم‌ها و مولکول‌ها و برخورد آن‌ها با یکدیگر باعث گرما یا انرژی حرارتی می‌شود. اما در دماهای بسیار پایین، چنین نیست. در این دماها، قوانین عجیب مکانیک کوانتوم حاکم است؛ به طوری که مولکول‌ها به روال معمول با یکدیگر برخورد نمی‌کنند، بلکه امواج مکانیکی کوانتوم آن‌ها گسترش می‌یابند و با هم هم‌پوشانی پیدا می‌کنند. وقتی آن‌ها بدین صورت هم‌پوشانی پیدا می‌کنند، حالت چگالش بوز- انیشتین را شکل می‌دهند که در آن، اتم‌ها به نحوی رفتار می‌کنند که انگار یک اَبَراتم واحد هستند. اولین چگالش بوز- انیشتین خالص،‌ در سال 1995/ 1374 در کلرادو با استفاده از ابر اتم‌های روبیدیومی ساخته شد که تا دمای کم‌تر از 170 درجه کلوین سرد شده بودند و پدیدآورندگان آن، توانستند جایزه نوبل فیزیک را از آن خود کنند.

[Ehsan]

سلام
برای درک بهتر میشه نموداری یا منحنی هم براش نشون بدید .........! ( آخه معمولا درک تصویری بهتره )
من هرچی سعی کردم با توضیحاتتون .. چیزی بکشم نتونستم ، عاجز شدم

ممنون

راستش حق با شماست باید کمی بیشتر توضیح می‌دادم

میشه نشون داد پارامتری وجود داره که معمولا با بِتا نشان داده میشه و سردی و گرمی با اون مشخص میشه و البته عکس ِ دماست، هر چی بتا بیشتر باشه جسم سردتره و هر چی بتا کمتر باشه دما بیشتره، کمترین بتا منفی ِ بینهایت هستش و بیشترین بتا مثبت ِ بینهایت هستش، رابطه ی دما با بتا این طوریه
T=1/beta

برای بیشتر ِ سیستم های فیزیکی مثل ِ گاز ِ کامل و جامدات ِ عادی و... بتا از صفر تا بینهایت تغییر می کنه، واسه همین بیشترین بتا (متناظر ِ کمترین دما) میشه مثبت ِ بینهایت و کمترین بتا (متناظر ِ بیشترین دما) میشه صفر که نتیجه میده کمترین دما صفر باشه و بیشترین دما بینهایت باشه، اما بعضی سیستم ها هست که بتا میتونه از صفر هم کمتر بشه (منفی بشه) و این یعنی گرمتر از بازه ی قبلی هم وجود داره، اما طبق ِ اون رابطه اگر بتا منفی بشه دما ناگهان از مثبت بینهایت به منفی بینهایت جهش می‌کنه و در نهایت به نزدیکی صفر ِ مطلق میرسه.
نمودار دما بر حسب بتا شبیه ِ شکل ِ پایینه:



فراموش نکنید که بتای کمتر یعنی جسم ِ گرمتر.

نکته : تعریف ِ سردی و گرمی بر اساس ِ انتقال ِ انرژی هستش، جسمی که سردتر باشه انرژی رو از جسمی که گرمتره جذب می‌کنه، بتا هم بر همین اساس تعریف میشه.

[مداد رنگیهام]

چقدر شبه نمودار منه!
من از نمودار بتا این برداشتو کردم که ما وقتی از دما های خیلی زیاد یه سمت صفر بیام انگار از یک گرمی متوسط یه سرد ترین نقطه ممکن میرسیم و بعدش وقتی از صفر به سمت دما های خیلی خیلی منفی بریم در اصل از گرمترین حالت ممکن به یک گرمی متوسط میرسیم.

یعنی اگه تو یه آزمایشگاه با دمای 25 درجه سانتی گراد(دمای محیطمون در 25 درجه سانتی گراد ثابته و با تبادل گرما تغییر نمیکنه) این امکانو داشته باشیم که جسمی رو از دمای خیلی زیاد به دماهای خیلی منفی برسونیم روال اینگونه است: در ابتدا که دمای جسممون از دمای محیط بیشتره جسممون تابش داره و گرما رو به محیط میده از زمان هم دما شدن ِجسم با محیط تا نزدیکای صفر کلوین جسممون از محیط گرما جذب میکنه که میزان جذب انرژی در نزدیکی صفر کلوین به بیشترین میزان ممکن میزسه(یه عصر یخبندان واقعی) اگر دما رو همینطور کاهش بدیم از صفر کلوین به سمت دماهای منفی جسممون ناگهان تو یه تابش بسیار عظیم مقدار خیلی زیادی انرژی به محیط میده(مثله یه انفجار بزرگ) که با منفی تر شدن دما از میزان انرژی که به محیط میده کمتر و کمتر میشه...(تا کجا ادامه پیدا میکنه؟آیا این انتقال انرژی به محیط به صفر میرسه رو نتونستم از نمودار بفهمم)
برداشتم درسته؟

[Ehsan]

چقدر شبه نمودار منه!
من از نمودار بتا این برداشتو کردم که ما وقتی از دما های خیلی زیاد یه سمت صفر بیام انگار از یک گرمی متوسط یه سرد ترین نقطه ممکن میرسیم و بعدش وقتی از صفر به سمت دما های خیلی خیلی منفی بریم در اصل از گرمترین حالت ممکن به یک گرمی متوسط میرسیم.

یعنی اگه تو یه آزمایشگاه با دمای 25 درجه سانتی گراد(دمای محیطمون در 25 درجه سانتی گراد ثابته و با تبادل گرما تغییر نمیکنه) این امکانو داشته باشیم که جسمی رو از دمای خیلی زیاد به دماهای خیلی منفی برسونیم روال اینگونه است: در ابتدا که دمای جسممون از دمای محیط بیشتره جسممون تابش داره و گرما رو به محیط میده از زمان هم دما شدن ِجسم با محیط تا نزدیکای صفر کلوین جسممون از محیط گرما جذب میکنه که میزان جذب انرژی در نزدیکی صفر کلوین به بیشترین میزان ممکن میزسه(یه عصر یخبندان واقعی) اگر دما رو همینطور کاهش بدیم از صفر کلوین به سمت دماهای منفی جسممون ناگهان تو یه تابش بسیار عظیم مقدار خیلی زیادی انرژی به محیط میده(مثله یه انفجار بزرگ) که با منفی تر شدن دما از میزان انرژی که به محیط میده کمتر و کمتر میشه...(تا کجا ادامه پیدا میکنه؟آیا این انتقال انرژی به محیط به صفر میرسه رو نتونستم از نمودار بفهمم)
برداشتم درسته؟

مشکل ِ این گسستگی در تعریف ِ دماست، در واقع موجودی که پیوسته است بتا هستش نه دما. دما یک کمیت ِ ثانویه هستش که از روی یک چیز ِ دیگه (بتا) تعریف میشه. نمیشه ناگهانی از دمای صفر مثبت ِ کلوین به دمای صرف ِ منفی ِ کلوین رسید.

برای این که دمای منفی به وجود بیاد چند تا شرط هست، اولا این که گاز ِ کامل نمی‌تونه دمای منفی داشته باشه، در واقع سیستمهایی که بتونن دمای منفی داشته باشند خیلی خیلی کم‌اند و خیلی هم سهل‌الحصول نیستند.

برای رسیدن به دمای منفی باید این نوع ِ خاص از سیستم ها رو گرم کرد و گرم کرد (بهشون انرژی تزریق کرد) بعد این اجسام اون قدر گرم میشن که دماشون به بینهات میرسه، بعد دما میشه منفی بینهایت و بعد از منفی ِ بینهایت با افزایش ِ انرژی کم کم به صفر منفی کلوین نزدیک میشه، در واقع در طی این فرایند چیزی که پیوسته تغییر میکنه بتا هستش، بتا با تزریق ِ گرما از مثبت ِ بینهایت شروع می‌کنه به کاهش و وقتی از صفر ِ مثبت به صفر ِ منفی میره (پیوسته تغییر کرده)، ناگهان در دما گسستگی ایجاد میشه چون دما به صورت beta\1 تعریف شده، اما خود ِ بتا پیوسته تغییر کرده.

بتا در واقع حساسیت ِ آنتروپی یک سیستم در مقابل ِ تغییر ِ انرژی هستش

اشکال ِ این گسستگی در مدرج کردن و تابعی هست که به دما نسبت دادیم و مشکل از طبیعت نیست.

این که بخواهید از صفر ِ مثبت به صفر ِ منفی کلوین برید، مستلزم ِ اینه که بتا ناگهان از مثبت ِ بینهایت به منفی ِ بینهایت جهش کنه که غیر ِ ممکنه.

[Ehsan]

میشه نشان داد که فرضهای منطقی مثلِ همگنی و همسانگردی ِ فضا و همچنین اصلِ نسبیت ِ دستگاهای لخت، ایجاب می‌کنند که باید یک سرعت ِ جهانی ثابت وجود داشته باشه که همه ی ناظر ها در اندازه گیریش اتفاقِ نظر داشته باشند (سرعتِ نور) اگر این سرعت بینهایت باشه جهان ِ ما تبدیل به جهان ِ گالیله ای خواهد شد. (توی تاپیک ِ فیزیک ِ جدید داریم همین کار رو می‌کنیم)

دقت کنید هنوز هیچ حرفی از قوانین ِ ماکسول و نور به میان نیاوردیم اما با این حال می‌تونیم تبدیلات ِ لورنتس رو استخراج کنیم و بعد بحث ِ فضای مینکوفسکیایی و چاربردارها رو پیش بکشیم و از فرمالِ لاگرانژی برای این فضا حرف بزنیم و هنوز هم هیچ خبری از معادلات ِ ماکسول نیست بگو خُب!

توی فرمالِ نسبیت ِ مکانیک لاگرانژی، ساده ترین حالت یک ذره ی آزاد هست که انرژی و تکانه های ذره ی آزاد رو به دست میده و قانون ِ هم ارزی جرم-انرژی هم به دست میاد. (حالت ِ ذره ی آزاد به شدت اهمیت داره چرا که در نسبیت ِ عام راجع به ذراتِ موضعاً آزاد صحبت می‌کنند واسه همین هم مهمه)

یک حالت ِ یِی خوره پیچیده تر فرض ِ یک پتانسیل ِ ساده ی اسکالِر هستش که میشه باهاش گستره ی بسیار بالایی از نیرو ها رو مدل کرد. و هنوز خبری از معادلات ِ ماکسول نیست بگو خُب!

حالا طنزِ ماجرا از اینجا شروع میشه:

یک پتانسیلِ کمی پیچیده تر رو میشه به صورتِ ضرب ِ داخلی ِ یک چاربردار ِ دلخواه در چاربردار ِ سرعت در نظر گرفت! چرا ضرب ِ داخلی؟ چون لاگرانژی باید اسکالر باشه پس ما برای بیانِ پتانسیل به ضرب ِ داخلی نیاز داریم، چرا در چاربردار ِ سرعت؟ چون هر چاربردارِ دیگه ای یک اسکالر درست مثل ِ پتانسیل ِ اسکالر ِ ما درست می‌کنه که به درد نمی‌خوره اما چاربردار ِ سرعت به دلیلِ نوع ِ خاص ِ نگاه ِ لاگرانژی میتونه یه تغییراتی ایجاد کنه،

حالا کلی‌ترین نیرویی که از این پتانسیل ِ چاربرداری نیتجیه میشه چیه؟ هـــــا؟ صدا نمیاد؟

معادلاتِ ماکسول!

بله! میشه معادلات ِ ماکسول رو اثبات کرد و این فوق‌العاده عالی و هیجان انگیزه این زیبایی ِ فیزیکه که تو هیچ جای دیگه پیدا نمیشه، فقط من نمی‌دونم حالا با این افکار ِ مسخره چه جوری بخوابم الان؟! یادم بندازید اثباتشون رو بنویسم واستون

ــــــــــــ
در ضمن، در این روش ِ اثبات میشه نشون داد که تک‌قطبی مغناطیسی وجود نداره

[Mostafa]

احسان جان ،

پيش بيني ميكنم به زودي كلي تشكر از پستت ميشه كه اكثرش فقط براي اينه كه تشويقت كنند كه به مكاشفاتت ادامه بدي ، نه براي اينكه منظورت رو متوجه شده باشيم !

لذا پيشنهاد ميكنم يه 4 تا لينك از بعضي از نكات كليدي بحثت هم بدي كه بريم مطالعه كنيم ، بلكه ما هم تونستيم موفق بشيم كه شب خوابمون نبره !!!

[آیو]

هر چی بتا بیشتر باشه جسم سردتره و هر چی بتا کمتر باشه دما بیشتره، کمترین بتا منفی ِ بینهایت هستش و بیشترین بتا مثبت ِ بینهایت هستش، رابطه ی دما با بتا این طوریه
T=1/beta

من این یه قسمت رو نمیفهمم آخه چرا اینطور میشه؟؟؟؟