فیزیکفا https://physicfa.ir آموزش فیزیک دبیرستان و کنکور Mon, 20 Jan 2020 14:48:15 +0000 fa-IR hourly 1 https://wordpress.org/?v=4.7.16 https://physicfa.ir/wp-content/uploads/2014/08/cropped-favicon-150x150.png فیزیکفا https://physicfa.ir 32 32 گرما و دمای تعادل با در نظر گرفتن تغییر حالت ماده https://physicfa.ir/%da%af%d8%b1%d9%85%d8%a7-%d9%88-%d8%af%d9%85%d8%a7%db%8c-%d8%aa%d8%b9%d8%a7%d8%af%d9%84-%d8%aa%d8%ba%db%8c%db%8c%d8%b1-%d8%ad%d8%a7%d9%84%d8%aa-%d9%85%d8%a7%d8%af%d9%87/ https://physicfa.ir/%da%af%d8%b1%d9%85%d8%a7-%d9%88-%d8%af%d9%85%d8%a7%db%8c-%d8%aa%d8%b9%d8%a7%d8%af%d9%84-%d8%aa%d8%ba%db%8c%db%8c%d8%b1-%d8%ad%d8%a7%d9%84%d8%aa-%d9%85%d8%a7%d8%af%d9%87/#respond Sat, 28 Dec 2019 20:52:21 +0000 https://physicfa.ir/?p=27120 محاسبه گرما و دمای تعادل در صورت تغییر حالت ماده: در یکی از آموزش های فیزیکفا، به گرما و دمای تعادل بین دو یا چند جسم که با یکدیگر تبادل گرما داشتند، پرداختیم. و نحوه محاسبه دمای تعادل را با مثال ها و تمرین هایی شرح دادیم. اما در این آموزش به چگونگی محاسبه دمای …

نوشته گرما و دمای تعادل با در نظر گرفتن تغییر حالت ماده اولین بار در فیزیکفا پدیدار شد.

]]>
محاسبه گرما و دمای تعادل در صورت تغییر حالت ماده:

در یکی از آموزش های فیزیکفا، به گرما و دمای تعادل بین دو یا چند جسم که با یکدیگر تبادل گرما داشتند، پرداختیم. و نحوه محاسبه دمای تعادل را با مثال ها و تمرین هایی شرح دادیم. اما در این آموزش به چگونگی محاسبه دمای تعادل در صورت تغییر فاز می پردازیم. یعنی زمانی که ماده ذوب می شود یا برعکس آن منجمد می شود یا حالت هایی که تبخیر و میعان صورت می گیرد.

ph10 s4 garma phas 00 گرما و دمای تعادل با در نظر گرفتن تغییر حالت ماده

گرمای نهان ذوب:

اگر به جسم جامدی گرما دهیم، دمای آن افزایش می یابد. اگر عمل گرما دادن را برای جامدهای خالص و بلورین ادامه دهیم، وقتی دمای جسم به مقدار مشخصی برسد، افزایش دما متوقف می شود. و دما ثابت باقی می ماند. این دما را که در آن جسم شروع به ذوب شدن می کند، نقطه ذوب یا دمای گذار جامد به مایع می نامند. که به جنس جسم و فشار وارد بر آن بستگی دارد. بر خلاف جامدهای بلورین، جامدهای بی شکل مانند شیشه و جامدهای ناخالص مانند قیر، نقطه ذوب معینی ندارند و در گستره ای از دما به تدریج ذوب می شوند.

انجماد یک مایع و تبدیل آن به یک جامد، عکس فرایند ذوب شدن است. در اینجا نیز تغییر حالت بدون تغییر دما رخ می دهد. گرمای منتقل شده برای تغییر حالت جسم از جامد به مایع یا از مایع به جامد، با جرم جسم نسبت مستقیم دارد. نسبت این گرما به جرم جسم را گرمای نهان ویژه ذوب می گویند. که به اختصار آن را گرمای نهان ذوب می نامیم و رابطه آن را در زیر مشاهده می کنید:

ph10 s4 garma phas 01 گرما و دمای تعادل با در نظر گرفتن تغییر حالت مادهگرمای نهان ذوب به جنس جسم بستگی دارد و یکای آن در SI طول بر کیلوگرم (J/Kg) است.

بنابراین برای وقتی جسم جامدی گرما می گیرد و ذوب می شود، گرما از رابطه زیر بدست می آید:

ph10 s4 garma phas 02 گرما و دمای تعادل با در نظر گرفتن تغییر حالت مادهو وقتی مایعی گرما از دست می دهد و منجمد می شود، گرما از رابطه زیر بدست می آید:

ph10 s4 garma phas 03 گرما و دمای تعادل با در نظر گرفتن تغییر حالت مادهالبته در روش حلی که ما برای شما ارائه می دهیم، علامت مثبت و منفی مهم نیست و فقط مقدار گرمای گرفته شده یا ازدست داده شده مهم است.

گرمای نهان تبخیر:

وقتی به مایعی گرما می دهیم در دمای مشخصی حباب های گاز از درون مایع به بالا می آیند که نشانه جوشیدن است. در این حالت دیگر تغییر دما رخ نمی دهد و مایع تبدیل به گاز می شود که به این فرایند، تبخیر می گوییم. البته تبخیر در هر دمایی رخ می دهد که به آن تبخیر سطحی می گوییم و در این حالت نیاز نیست مایع به نقطه جوش برسد. بر عکس این فرایند میعان نام دارد.

نسبت گرمای منتقل شده برای تبخیر هر مایع به جرم مایع بخار شده را گرمای نهان تبخیر می نامیم که از رابطه زیر بدست می آید:

ph10 s4 garma phas 04 گرما و دمای تعادل با در نظر گرفتن تغییر حالت مادهگرمای نهان تبخیر به جنس مایع بستگی دارد و یکای آن در SI طول بر کیلوگرم (J/Kg) است.

بنابراین برای وقتی مایعی گرما می گیرد و بخار می شود، گرما از رابطه زیر بدست می آید:

ph10 s4 garma phas 05 گرما و دمای تعادل با در نظر گرفتن تغییر حالت مادهو وقتی گاز گرما از دست می دهد و تبدیل به مایع می شود، گرما از رابطه زیر بدست می آید:

ph10 s4 garma phas 06 گرما و دمای تعادل با در نظر گرفتن تغییر حالت ماده

البته در روش حلی که ما برای شما ارائه می دهیم، علامت مثبت و منفی مهم نیست و فقط مقدار گرمای گرفته شده یا ازدست داده شده مهم است.

نمودار زیر برای اینکه درک صحیحی پیدا کنید که چه زمانی باید از روابط بالا استفاده کرد به شما نشان می دهد:

ph10 s4 garma phas 08 گرما و دمای تعادل با در نظر گرفتن تغییر حالت ماده

روش حل مساله های محاسبه گرما و دمای تعادل با در نظر گرفتن تغییر حالت ماده:

برای حل مساله های این قسمت و محاسبه گرما و دمای تعادل، ما روش خاصی را در نظر گرفته ایم که در آن گرمای گرفته شده و گرمای از دست داده شده، مهم است. برای انجام این روش حل به نکات زیر توجه کنید:

  • ابتدا باید دید چه ماده ای گرما از دست می دهد و چه ماده ای گرما می گیرد. ماده ای که دمای بالاتری دارد گرما از دست می دهد و ماده ای که دمای کمتری دارد گرما می گیرد.
  • هنگامی که آب و یخ در فشار یک اتمسفر (فشار سطح دریای آزاد) به تعادل می رسند یعنی پس از رسیدن به تعادل هم یخ و هم آب داشته باشیم، دمای تعادل صفر درجه سلسیوس است.
  • آب در فشار یک اتمسفر در دمکای ۱۰۰ درجه سلسیوس تبخیر می شود و بخار آب در همین دما به آب تبدیل می شود.
  • برای حل سوالات،و محاسبه گرما و دمای تعادل ، یافتن محصول نهایی بسیار مهم است. یا باید در متن سوال محصول نهایی و دمایش را مشخص کرد و یا اینکه یک آزمایش ساده انجام دهیم. یعنی رساندن ماده به نقاط مرزی تغییر حالت و محاسبه گرمای مورد نیاز. این آزمایش در حل مثال ها و تمرین ها بیشتر توضیح داده شده و راحت تر فهمیده می شود.
  • در صورتی که ماده مورد نظر سوال، آب باشد و تغییر حالت های آن بررسی شود می توان در صورتی که ثابت های گرمای ویژه و گرمای نهان ذوب و تبخیر بر حسب اعداد زیر باشند، می توان از تابت های داخل کادر استفاده کرد تا محاسبات ساده شود. در ۹۰ درصد سوالات این اعداد داده می شوند.

ph10 s4 garma phas 07 گرما و دمای تعادل با در نظر گرفتن تغییر حالت مادهمثال های حل شده محاسبه گرما و دمای تعادل:

مثال ۱: یک گلوله فلزی به جرم ۸۰۰ گرم و دمای ۴۲ درجه سلسیوس را روی قطعه یخ بزرگ صفر درجه سلسیوس قرار می دهیم. پس از برقراری تعادل، جرم یخ ذوب شده چند گرم است؟ (گرمای ویژه فلز  ۰٫۲J/gC و گرمای نهان ذوب یخ  ۳۳۶J/gاست.)

حل مثال ۱: در این مساله دو جسم داریم. ۸۰۰ گرم فلز با دمای ۴۲ و قطعه یخی با دمای صفر . با توجه به دمای فلز می فهمیم، فلز گرما از دست می دهد و یخ گرما می گیرد تا بخشی از آن ذوب شود و چون یخ بزرگ است پس در نهایت مقداری آب و یخ خواهیم داشت که حتما دمای انها صفر خواهد بود. پس محصول نهایی فلز با دمای صفر و مقداری آب صفر و باقی مانده یخ صفر خواهد بود.

مقدار گرمایی که فلز از دست می دهد تا به دمای صفر برسد برابر است با مقدار گرمایی که بخشی از یخ می گیرد تا تبدیل به آب صفر شود. یعنی می توان نوشت :

ph10 s4 garma phas 09 گرما و دمای تعادل با در نظر گرفتن تغییر حالت مادهدر نتیجه ۵۰ گرم از یخ ذوب دشه و تبدیل به آب صفر می شود.

مثال ۲: ۲۰۰ گرم آب صفر را روی ۱۰۰ گرم یخ منفی ۱۲ درجه سلسیوس می ریزیم. محصول نهایی را مشخص کنید.

حل مثال ۲: با توجه به اینکه دمای آب صفر بیشتر است، پس آب صفر گرما ازدست می دهد و یخ می زند. اما نمی توان محصول نهایی را مشخص کرد. بنابراین باید آزمایش ساده ای را انجام دهیم. پس فرض های زیر را انجام می دهیم و هر یک از مواد را به اولین شرایط مرزی که می رسد، می بریم و گرما های انها را حساب می کنیم.  و همچنین ثابت ها را بر اساس کادر بالا قرار می دهیم. مطابق زیر :

ph10 s4 garma phas 10 گرما و دمای تعادل با در نظر گرفتن تغییر حالت مادهبا توجه به اعداد بالا مقدار گرمای لازم برای اینکه کل یخ منفی ۱۲ به یخ صفر تبدیل شود (۶۰۰C) تامین خواهد شد. و چون هر دو به صفر درجه می رسند پس دمای تعادل صفر است. پس می توان نتیجه گرفت که کل آب صفر یخ نمی زند و فقط بخشی از آن به اندازه گرمای (۶۰۰C) یخ می زند. یعنی :

ph10 s4 garma phas 11 گرما و دمای تعادل با در نظر گرفتن تغییر حالت ماده

پس محصول نهایی ۱۰۷٫۵ گرم یخ صفر و ۱۹۲٫۵ گرم آب صفر خواهد بود.

همانطوری که مشاهده کردید در سوالاتی که محصول نهایی مشخص نیست با یک آزمایش ساده، محصول نهایی مشخص می شود. مقایسه دو جمله آزمایش بسیار مهم است.

قبل از اینکه تمرین های زیر را حل کنید و پاسخ آن ها را ببینید توصیه می کنیم ویدیوی آموزشی زیر از این محث را حتما تماشا کنید تا نسبت به این روش تسلط کافی پیدا کنید:

تمرین های گرما و دمای تعادل با در نظر گرفتن تغییر حالت ماده:

تمرین ۱: حداقل چند گرم یخ منفی ۲۰ درجه سلسیوس را در داخل ۲۰۰ گرم آب صفر درجه بیندازیم تا تمام آب یخ ببندد؟

تمرین ۲: ۶٫۴ کیلوگرم  یخ منفی ۱۰ درجه سلسیوس را در استخر پر از آب صفر درجه می اندازیم، پس از برقراری تعادل وزن یخ چند کیلوگرم می شود؟

تمرین ۳: قطعه یخی به جرم m و دمای صفر درجه ی سلسیوس را درون همان جرم آب ۹۰ درجه ی سلسیوس می اندازیم. اگر از اتلاف گرما صرف نظر کنیم، دمای تعادل چند درجه ی سلسیوس خواهد شد؟

تمرین ۴: درون ظرفی ۴۰۰ گرم مخلوط آب و یخ در دمای صفر درجه سلسیوس در حالت تعادل قرار دارد. اگر فلزی به جرم ۲۰۰ گرم گرمای ویژه ۸۴۰J/KgC و دمای ۱۰۵ درجه سلسیوس را داخل آب بیندازیم، بعد از برقراری تعادل، دمای آب به ۵ درجه سلسیوس می رسد. جرم یخ چند گرم بوده است ؟

تمرین ۵: درون ۲ کیلوگرم آب ۴۰ درجه سلسیوس مقداری یخ منفی ۵ درجه سلسیوس می اندازیم. اگر این آب ۲۹۴ کیلوژول گرما از دست بدهد تا سیستم به دمای تعادل برسد، جرم یخ چند گرم بوده است؟

پاسخ تمرین های گرما و دمای تعادل با در نظر گرفتن تغییر حالت:

pdf24 گرما و دمای تعادل با در نظر گرفتن تغییر حالت ماده  دانلود حل تمرین ها

نوشته گرما و دمای تعادل با در نظر گرفتن تغییر حالت ماده اولین بار در فیزیکفا پدیدار شد.

]]>
https://physicfa.ir/%da%af%d8%b1%d9%85%d8%a7-%d9%88-%d8%af%d9%85%d8%a7%db%8c-%d8%aa%d8%b9%d8%a7%d8%af%d9%84-%d8%aa%d8%ba%db%8c%db%8c%d8%b1-%d8%ad%d8%a7%d9%84%d8%aa-%d9%85%d8%a7%d8%af%d9%87/feed/ 0
ریچارد فاینمن (بیوگرافی) https://physicfa.ir/%d9%81%d8%a7%db%8c%d9%86%d9%85%d9%86-%d8%a8%db%8c%d9%88%da%af%d8%b1%d8%a7%d9%81%db%8c/ https://physicfa.ir/%d9%81%d8%a7%db%8c%d9%86%d9%85%d9%86-%d8%a8%db%8c%d9%88%da%af%d8%b1%d8%a7%d9%81%db%8c/#respond Tue, 01 Oct 2019 11:15:52 +0000 http://physicfa.ir/?p=19664 ریچارد فاینمن : تاریخ علم مردان بزرگ به خود بسیار دیده است. اما بدون شک یکی از بزرگترین آنها، به ویژه در حوزهء علم فیزیک، ریچارد فاینمن است. او را از بهترین معلمان فیزیک تمام تاریخ و شاید بزرگترین معلم زمانه می دانند. برای او کلاس درس در حکم سالن تئاتر و او، استاد نمایش …

نوشته ریچارد فاینمن (بیوگرافی) اولین بار در فیزیکفا پدیدار شد.

]]>
ریچارد فاینمن :

تاریخ علم مردان بزرگ به خود بسیار دیده است. اما بدون شک یکی از بزرگترین آنها، به ویژه در حوزهء علم فیزیک، ریچارد فاینمن است. او را از بهترین معلمان فیزیک تمام تاریخ و شاید بزرگترین معلم زمانه می دانند. برای او کلاس درس در حکم سالن تئاتر و او، استاد نمایش بود. یکی از برندگان جایزه ی نوبل که اتفاقا نسبت به جایزه اش بسیار بی اعتنا بود…!

fainman01 min ریچارد فاینمن (بیوگرافی)

زندگی نامه ریچارد فاینمن:

در ۱۱ می ۱۹۱۸م در نیویورک فرزندی متولد شد که نه تنها به خاطر دستاوردهای عظیمش در فیزیک و مهندسی، که به خاطر طرز فکر، اندیشه های خاص و شگفت انگیز، ویژگی های اخلاقی منحصر به فرد و شخصیت عظیم انسانی اش شناخته می شود. فاینمن پشتکار و کنجکاوی بسیار زیادی داشت. او بعدها در دو کتابی که شرح دو دوره ی مختلف زندگی او هستند، کنجکاوی ها و ماجراجویی هایش را به تفصیل بیان کرده است.

ریچارد فاینمن در خانواده ای یهودی متولد شد. او مادر شوخ طبعی داشت و خصلت بذله گویی را از او به ارث برد. پدرش طرز فکر عالمانه ای داشت و با همان طرز فکر، فرزندش را تعلیم می داد. آنها با هم دانشنامه ی بریتانیکا را می خوانند و پدرش با مثال، تصویرسازی و داستان پردازیهای خلاقانه به پسرش آموزش می داد. فاینمن می گوید “هرچیزی را که با هم می خواندیم، به بهترین نحوی که بتواند به ذهنیت ما نزدیکتر باشد تصور می کردیم و همین باعث شد یاد بگیرم که عمل کنم و هرچیزی را که می خوانم سعی کنم معنا و مفهوم آن را بفهمم.” به طور مثال ابعاد دایناسورها را این گونه تعبیر می کرد که :”این موجود ۲۵ فوت قد دارد و عرض سر آن ۶ فوت است. مفهوم آن چیست؟ یعنی اگر آن در همین حیاط روبروی ما می ایستاد، قدش آن قدر بلند بود که می توانست سرش را از پنجره داخل کند اما نه کاملا، چون سر او کمی عریضتر از پنجره بود و پنجره را می شکست.”

فاینمن می گوید “پدرم به من یاد داده بود که به هر چیزی توجه کنم” و اینکه “او بین دانستن اسم یک چیز و خود آن تفاوت زیادی قائل می شد.”

او در خاطراتش می گوید زمانی که داشتم با قطار اسباب بازیم بازی می کردم، یک توپ را در واگن آن گذاشتم و فهمیدم که وقتی واگن را می کشم توپ به عقب واگن می رود و وقتی که آن را ناگهان متوقف می کنم، توپ به سمت جلو حرکت می کند. وقتی که دلیل آن را از پدرم پرسیدم او گفت “قانون کلی این است که چیزهایی که در حرکت اند سعی می کنند به حرکت خودشان ادامه بدهند و چیزهایی که ساکن اند تمایل دارند که ساکن باقی بمانند مگر اینکه شما آنها را هل بدهید که این تمایل اینرسی نام دارد و هیچکس نمی داند که چرا وجود دارد.” پدرش اینچنین ادامه داد که “اگر دقیق نگاه کنی می فهمی که این توپ نیست که به عقب واگن می رود بلکه این عقب واگن است که تو داری برخلاف حرکت توپ می کشی. یعنی توپ می ایستد یا حتی به خاطر اصطکاک به جلو حرکت می کند و به عقب نمی رود.”

او با این دیدگاه یک بار دیگر حرکت توپ و واگن را دنبال کرد و پی برد که پدرش درست می گوید:”وقتی که واگن را به جلو می کشیدم توپ اصلا به عقب نمی رفت ولی نسبت به بیننده کمی به جلو می رفت و درواقع عقب واگن بود که به آن می رسید. با این روش بود که من توسط پدرم تعلیم دیدم، با این نوع مثال ها و فقط با بحث های جالب و دوست داشتنی، بدون هرگونه فشار و اجباری! ”

در ۱۰ سالگی او آزمایشگاه کوچک خانگی خودش را داشت و در آن خود را مشغول انجام آزمایش های فیزیک و تعمیر رادیوهای قدیمی می کرد. او خواهرش را به عنوان دستیار خودش استخدام کرده بود. خواهرش نیز بعدها اخترفیزیکدان شد.

او همچنان که تحت تعلیمات پدر آموزش می دید و رشد می کرد، آموخت نسبت به چیزهایی که برای دیگران مهم و قابل اعتنا هستند، بی تفاوت باشد. پدر او در کار فروش یونیفورم بود و از همین جهت فرق بین فرد دارای یونیفورم و فرد فاقد یونیفورم را می دانست که البته از نظر او هر دو یکسان بودند. او تعظیم و احترام ها به خاطر یونیفورم و سردوشی ها را مردود می دانست.

وقتی که فاینمن به سن ۱۵ سالگی رسید، مثلثات، هندسه تحلیلی، دیفرانسیل و انتگرال، و حد مجموع را از بر بود.

در سال ۱۹۳۵م در موسسه فناوری ماساچوست (MIT) پذیرفته شد؛ در حالی که پیش از آن از پذیرش او در دانشگاه کلمبیا، به خاطر یهودی بودنش، خودداری کرده بودند. او در دوران کارشناسی، دو مقاله، یکی تحت عنوان “پراکندگی پرتوهای کیهانی به وسیله ی ستارگان یک کهکشان” و دیگری تز سال آخرش که در رابطه با “نیروهای بین مولکول ها” بر مبنای ایده ای از جان سی استلر بود، در نشریه ی Physical Review منتشر کرد.

فاینمن بعد از اتمام دوره ی کارشناسی در آزمون ورودی دانشگاه پرینستون شرکت کرد و توانست در درس فیزیک و ریاضی نمره ی کامل را کسب کند. با وجود این، بر سر پذیرش او به عنوان یک یهودی، مناقشات رخ داد و نامه نگاری هایی صورت گرفت. به هر ترتیب که بود، او پذیرفته شد و به تحصیلاتش ادامه داد.

در دانشگاه پرینستون او دستیار جان ویلر بود و برای یکی از تحقیقاتش سمیناری ارائه داد که در آن فیزیکدانان و ریاضی دانان برجسته ی آن زمان نظیر اینشتین، پائولی، راسل و فون نیومان دعوت شده بودند. تمرکز عمیق او بر روی فیزیک و کاری که قرار بود با آن انجام دهد، او را از عصبیت و نگرانی دور کرد.

در همین دوران بود که با عشق اول خود، ارلین گرین بام، علی رغم بیماری اش، ازدواج کرد تا مراقب او باشد.

در سال ۱۹۴۳م در بحبوحه ی جنگ جهانی دوم، درست زمانی که آمریکا مورد حمله قرار گرفت و وارد جنگ شد، از فاینمن که در حال کار بر روی رساله ی دکترای خود بود، خواسته شد تا در پروژه ی ساخت بمب اتمی شرکت کند. این پروژه، معروف به پروژه ی منهتن، جمع بهترین فیزیکدانان جهان از جمله نیلز بور، فرمی و دیگر اشخاص بود. اوپنهایمر در هر دو جنبه ی علمی و مهندسی پروژه فعال بود و فاینمن در لوس آلاموس به گروه او پیوست. اهمیت این پروژه در این بود که تصور می شد آلمان نازی در شرف دستیابی به فناوری بمب اتمی است و این به معنای نابودی کل جهان بود!

فاینمن در پروژه ی منهتن، مسئول گروه محاسباتی بود که به آنها ابرکامپیوترهای انسانی گفته می شد. فاینمن روشی برای انجام محاسبات به صورت موازی پیدا کرد که به صورتی باورنکردنی باعث بالا رفتن سرعت عمل محاسبات شد.

در لوس آلاموس او به طرز شگفت انگیزی رمز گاوصندوق های محرمانه را باز می کرد و به اسناد مورد نیاز دسترسی پیدا می کرد.

در همین هنگام همسرش در بیمارستان بستری بود و او همزمان با کار برای پروژه ی منهتن، عاشقانه به پرستاری از همسرش می پرداخت.

زمانی که نمونه ی اولیه ی بمب ساخته و منفجر شد، او تنها کسی بود که انفجار بمب را با چشم غیرمسلح تماشا کرد. سایر افراد عینک های تیره رنگی در اختیار داشتند تا به وسیله ی آن بتوانند انفجار را از فاصله ی ۲۰ مایلی تماشا کنند! اما فاینمن می گوید “می دانستم تنها چیزی که می تواند چشم را اذیت کند، نور ماورای بنفش است. من پشت شیشه ی کامیون رفتم، چرا که نور اشعه ی ماورای بنفش از شیشه غیر قابل عبور است؛ پس مکان امنی بود و از آنجا شاهد آن منظره ی لعنتی بودم.”

طولی نکشید که او همسرش را از دست داد و آمریکا، ژاپن را مورد حمله ی نظامی قرار داد. بمب های اتم بر سر مردم هیروشیما و ناکازاکی فرود آمدند. فاینمن خودش را مسئول کشته شدن هزاران انسان بی گناه می دانست و خود را سرزنش می کرد. این اتفاقات او را به آستانه ی افسردگی کشاند.

در سال ۱۹۴۵م فاینمن پیشنهاد کرسی دپارتمان فیزیک دانشگاه کرنل را، که از سوی هانس بیته به او ارائه شده بود، پذیرفت و برای تدریس به ایتاکا رفت.

در سال ۱۹۴۶م به طور ناگهانی پدرش را از دست داد و دچار افسردگی شد و همین مساله او را از خدمت در ارتش بازداشت. در همین سال او نامه ای عاشقانه ای برای همسر درگذشته اش نوشت که تا پایان عمرش مهروموم باقی ماند. او در این نامه از دل شکستگی و عشق عمیقش صحبت کرده بود.

در همان زمان به او پیشنهاد شد تا به انستیتوی مطالعات پیشرفته ی پرینستون بپیوندد. او نامه هایی از اینشتین، فون نیومان، ویل و … دریافت کرد اما ترجیح داد که در کرنل بماند. سپس از او دعوت شد تا در برزیل به آموزش دانشجویان فیزیک بپردازد و آنها را برای اینکه در آینده معلم فیزیک شوند آماده کند. او در آنجا پی برد که دانشجویان مطالب را حفظ کرده اند بدون آنکه چیزی از مفهوم آنها بدانند. در آخر سال تحصیلی از فاینمن خواسته شد تا در حضور مقامات از تجربه ی آموزشش در برزیل سخنرانی کند. او از آنها تعهد گرفت که در سخنرانی و انتقاد، آزاد باشد. او در حالی که کتاب درسی فیزیک پایه اول را در دست داشت، سخنرانی اش را ارائه داد. او سخنرانی اش را با این جمله شروع کرد که “علم، فهم رفتار طبیعت است.” و پس از ارائه ی سخنانش از اینکه در مدارس و کتاب های درسی برزیل، به آزمایش ها و نتایج تجربی بها داده نمی شود، انتقاد کرد. او سخنرانی غرایی ایراد کرد و در پایان توانست آنها را مجاب کند که سیستم آموزشی شان اشکالات بسیاری دارد. ولی وزارت خارجه ی آمریکا به این رفتار و برخورد فاینمن واکنش خوبی نشان نداد!

وی پس از بازگشت از برزیل، در طول سال های ۱۹۵۱-۱۹۸۸م به موسسه ی فناوری کالیفرنیا (کلتک) پیوست.

در سال ۱۹۵۹م در انجمن فیزیک آمریکا سخنرانی مشهوری ارائه کرد که بعدها به سخنرانی “آن پایین فضاهای بسیاری وجود دارد” معروف شد. او در این سخنرانی به بَعد رشدنیافته ی علم مواد پرداخت و تلاش کرد توجه دانشمندان را به دستکاری مواد در بعد اتمی جلب کند. این سخنرانی جزء اولین بحث ها در زمینه ی فناوری نانو به شمار می رود.

در همین سال او مجددا ازدواج کرد و از آنجایی که به آموختن شوق بسیاری داشت، تلاش می کرد از قصه سازی برای تعلیم فرزندانش استفاده کند. این کار برای او و برای پسرش بسیار لذت بخش و آموزنده بود.

از سال ۱۹۶۰م یک برنامه ی تلویزیونی سخنرانی برای عموم شروع کرد که با استقبال روبرو شد. و همینطور کلاس های درس او در کلتک بسیار تاثیرگذار  بودند.

fainman02 min ریچارد فاینمن (بیوگرافی)

دریافت جایزه نوبل بخاطر کار روی الکترودینامیک کوانتومی:

یک روز که او در رستوران دانشگاه کرنل نشسته بود، از لنگ زدن یک بشقاب چرخان، ایده ای به ذهنش راه یافت که الهام بخش محاسبات جدید او در معادلات حرکت چرخشی اجسام بود. این معادلات او را به مسئله ای مشابه با چرخش اسپین الکترون، مطابق با معادلات دیراک، و نهایتا به حل معادلات الکترودینامیک کوانتمی (QED) رهنمون شد. فاینمن در حل معادلات QED انقلابی به وجود آورد. او نمودارهایی برای کنار گذاشتن محاسبات پیچیده ابداع کرد که بعدها نیز به “نمودارهای فاینمن” معروف شدند. این نمودارها میانبری برای هریک از معادلات پیچیده بودند و روایتی تصویری از معادلات ارائه می دادند. در حالی که پاسخ معادلات QED بی نهایت بود، نمودارهای فاینمن پیش بینی های معنی داری برای جهان و فهم ذرات بودند.

fainman06 ریچارد فاینمن (بیوگرافی)

در سال ۱۹۶۵م محاسبات او به ثمر نشست و جایزه ی نوبل فیزیک را مشترکا با شووینگر و توموناگا دریافت کرد. (آنها از رهیافت متفاوتی برای حل معادلات QED استفاده کرده بودند.)

فاینمن به دریافت جایزه علاقه ای نداشت و گفت: “من قبلا جایزه ام را گرفته ام. جایزه، لذت درک امور است؛ جست و خیز برای کشف عالم است؛ مشاهده ی مردمی است که از آن استفاده می کنند. اینها حقیقت کار هستند. شهرت و احترام برای من حقیقی نیستند…” او به افتخار و شهرت اهمیت نمی داد و آنها را موجب آزار خود می دانست. او گفت “پدرم مرا اینگونه بار آورده است.”

او همچنین توضیحی برای ابرشارگی هلیوم مایع براساس تحقیقات یک دانشمند روسی ارائه داد.

فاینمن علاقه ی بسیار زیادی به هنر، به خصوص موسیقی و نقاشی، داشت و برای آنها وقت می گذاشت. او یک نوازنده ی غیر حرفه ای بود و زمانی که در برزیل بود، در کارناوال های خیابانی شرکت می کرد و طبل می نواخت.

fainman04 min ریچارد فاینمن (بیوگرافی)

او دوست هنرمندی به نام جرایر زورتین داشت که آخر هفته هایش را به بحث و گفتگو راجع به علم و هنر با او سپری می کرد. دوست او معتقد بود که دانشمندان با ریز ریز کردن موجوداتی مثل گل ها، زیبایی آنها را از بین می برند؛ در حالی که فاینمن معتقد بود زیبایی نه تنها در ابعاد سانتی متری، بلکه در ابعاد بسیار ریزتر از آن هم قابل ادراک و مشاهده است. برای او قابل درک نبود که چگونه دانسته های علمی زیبایی گل را کاهش می دهند.

آنها با هم قرار گذاشته بودند که به طور متناوب، فاینمن به او علوم، و او به فاینمن نقاشی یاد بدهد. زورتین در یاد گرفتن علم ناکام بود ولی فاینمن اشتیاق بسیاری داشت تا بتواند زیبایی هایی را که از طریق علم درک می کند و شکوه آن را، به وسیله ی هنر منتقل کند.

بعدها فاینمن توانست تعدادی از آثارش را به فروش برساند. یکی از این آثار، “میدان مغناطیسی خورشید” نام داشت. او این طرح را براساس عکس هایی که آزمایشگاه تحقیقات خورشیدی در کلرادو گرفته بود، کشیده بود. چرا که فهمیده بود چگونه میدان مغناطیسی خورشید مانع پراکندگی گازها می شود و تکنیکی برای رسم خطوط میدان مغناطیسی کشف کرده بود. خطوط چرخان و پیچیده ی میدان مغناطیسی در یک طرف جمع شده و در طرف دیگر پراکنده می شوند.

زمانی که در کلتک تدریس می کرد، یک سال فرصت مطالعاتی برای مطالعه ی موجودات ذره بینی گرفت. همینطور او مشتاق مطالعه ی زندگی اجتماعی مورچه ها بود.

در سال ۱۹۸۰م پسرش در حوزه ی ابرکامپیوترها به شکوفایی رسید و محاسبات موازی که فاینمن در سال ۱۹۴۰م  ابداع کرده بود، وارد حوزه ی تکنولوژی شد.

در سال ۱۹۸۴م در نوشتن کتاب زندگی نامه اش “حتما شوخی می کنید، آقای فاینمن” همکاری کرد که در ژانویه ی ۱۹۸۵م منتشر شد و خیلی زود در صدر پرفروش ترین ها قرار گرفت. این کتاب همچنان یکی از پرفروش ترین کتاب های علمی است. بعد ها در کتاب دیگری به نام “چه اهمیتی می دهید دیگران چه فکر می کنند” به تکمیل مطالب کتاب پیشین در مورد زندگی خودش پرداخت.

در سال ۱۹۸۶م، پس از انفجار فضاپیمای چلنجر، فاینمن در کمیسیون بررسی فاجعه ی چلنجر شرکت جست و نقش پررنگی در تحقیقات مربوط به آن داشت. او در یک آزمایش ساده با یک لیوان آب یخ نشان داد که واشرهای درزگیر موشک های شاتل، خاصیت ارتجاعی خود را در شرایط سرد آب و هوایی زمان پرتاب از دست داده اند. همین مساله باعث نشت سوخت از مخزن و انفجار شاتل شده بود.

در سال ۲۰۱۳ فیلمی براساس این حادثه با عنوان “” براساس کتاب “چه اهمیتی می دهید دیگران چه فکر می کنند” ساخته شده است.

فاینمن در سال های آخر زندگی اش از دو سرطان نادر رنج می برد و نهایتا در ۱۵ فوریه سال ۱۹۸۸م در سن ۶۹ سالگی در مرکز پزشکی یو سی ال ای درگذشت.

fainman05 min ریچارد فاینمن (بیوگرافی)

استاد خاص فیزیک:

در سال ۱۹۹۹م در نظرسنجی نشریه ی Physics World از ۱۳۰ فیزیکدان مطرح جهان، فاینمن به عنوان یکی از ۱۰ فیزیکدان برتر تمام اعصار انتخاب شد.

او از بهترین معلمان فیزیک در همه ی دوران علم بود که با ایده ی عملگرایی و خوش فهم کردن مفاهیم فیزیک و استفاده ی مناسب از ریاضیات، کارهای بزرگی انجام داد؛ چه در محتوی و چه در نحوه ی نزدیک شدن به مساله، راه حل و ارائه کار و نتایجش. او کار کردن با فیزیک و ریاضیات را تفریح به حساب می آورد.

فاینمن به احترام بیرونی نیازی نداشت چون برای خودش احترام قائل بود. خودش را خارق العاده می دانست وحتی اگر مورد تمسخر واقع می شد، ناراحت نمی شد؛ چرا که می دانست در درونش جوهره ی انسانی وجود دارد.

استراتژی یادگیری فاینمن در سه مرحله خلاصه می شود: به طور پیوسته بپرسید چرا؟. وقتی چیزی یاد می گیرید، یاد بگیرید چگونه آن را به یک بچه توضیح دهید. به جای اینکه چیزهایی را به طور خودآموز حفظ کنید، به دنبال توضیحی باشید که آن را برایتان واضح کند.

او برای اولین بار دیدگاه “علم خیالی” یا “علم محموله پرست گونه” را برای نامیدن روش هایی که ظاهرا از روش علمی تقلید می کنند اما درواقع علمی نیستند، ابداع کرد. او بعضی از نتایج علوم اجتماعی و محصولات ارگانیک را از این دست می دانست. او معتقد بود این گونه مسائل از تمام جنبه های ظاهری یک تحقیق علمی برخوردارند ولی فاقد یک مسئله ی اساسی هستند. اصلی از تفکر علمی با نوعی صداقت در بیان مفاهیم علمی در ارتباط است؛ که به عنوان مثال در انجام آزمایش ها و پرداختن به جنبه های مختلف آنها باید در نظر گرفته شود. این صداقت و دقت در بسیاری از تحقیقات علوم خیالی نادیده گرفته شده است. بیشترین مشکل آنها نداشتن استاندارد علمی است. توجه نکردن به نتایج آزمایش های پیشین از خصوصیات علوم خیالی است. در این علوم، به جای اینکه به دانشجویان بیاموزند چگونه یک آزمایش را با صداقت علمی انجام دهند، به این بسنده می کنند که آنها را به سوی نتایج از پیش تعیین شده سوق دهند. اعتقاد داشت که باید راه های خودفریبی را مسدود کرد زیرا خود، آسانترین فرد برای فریب است. و البته هیچگاه نباید به عنوان یک دانشمند، مردم را فریب داد.

او در مورد اهمیت ریاضیات می گوید:” اگر شما به  هویت غایی جهان فیزیکی، یا جهان کامل، علاقمند هستید و در حال حاضر تنها راه ما برای فهمیدن این جهان فیزیکی از طریق استدلال های ریاضی است، پس من تصور نمی کنم کسی بتواند بخش زیادی از جنبه های ویژه ی جهان، یا ژرفای زیاد ویژگی جهانی بودن قانون ها و روابط چیزها را بدون فهمی از ریاضیات درک کند. من راه دیگری برای فهمیدن این مسائل نمی دانم، ما روش دیگری را برای شرح دقیق آن یا دیدن روابط مشترک آنها نمی شناسیم. بنابراین من فکر نمی کنم کسی که ادراک ریاضی خود را گسترش نداده باشد کاملا قادر باشد تا ارزش واقعی این جنبه از جهان را درک کند.”

او در مورد روش علمی چنین عنوان می کند: ” ما (دانشمندان) برای یافتن قانونی جدید در علم از روند مشخصی پیروی می کنیم. ابتدا حدس هایی می زنیم؛ سپس براساس این حدس ها (فرضیه ها) محاسبات و ارزیابی هایی انجام می دهیم تا نتایج آن را پیش بینی کنیم و بفهمیم بر چه پدیده یا اثری دلالت دارند. سپس نتایج این محاسبات و ارزیابی ها را با دنیای طبیعی مقایسه می کنیم؛یعنی آنها را به محک آزمایش و تجربه می گذاریم تا ببینیم آیا این ارزیابی ها با طبیعت همخوانی و تطابق دارند یا خیر. بسیاری از کسانی که دستی در علم ندارند، گمان می کنند حدس زدن کاری غیر علمی است ولی اصلا اینطور نیست. در واقع شروع کار ما از همیم نقطه است. اگر نتایج آزمایش های تجربی با محاسبات و پیش بینی ها همخوانی نداشته باشد، آن حدس (فرضیه) غلط است. مهم نیست فرضیه ی شما چقدر زیباست، مهم نیست خود شما چقدر باهوش هستید یا اینکه چه اسم و رسمی دارید؛ اگر نتایج تجربی با فرضیه ی شما ناهمخوان باشد، آن فرضیه غلط است. با این روش می توان غلط بودن هر فرضیه یا نظریه ای را مورد آزمون قرار داد.”

آیا می توان اثبات کرد فرضیه ای درست است؟ خیر، اگر فرضیه خوبی مطرح شد، محاسباتش انجام شد و از آزمون های تجربی سربلند بیرون آمد، به معای اثبات درستی اشت نیست. ما فقط نتوانستیم ثابت کنیم غلط است فقط همین. چون ممکن است در آینده آزمایش های بیشتر و دقیق تری انجام شود و آن فرضیه را ابطال کند؛ بنابراین تنها نادرستی یک نظریه را می توان اثبات کرد.”

او معتقد بود که “اگر مغز ما برای راحتی خودش عالم را به بخش هایی تقسیم می کند (نظیر فیزیک، زیست شناسی، زمین شناسی، اخترشناسی، روان شناسی و …)، یادمان باشد که طبیعت خودش از آن خبر ندارد. پس بیایید قطعه ها را دوباره به هم وصل کنیم تا فراموشمان نشود که در اصل چه چیزی و برای چه کاری بوده است.”

او به دنبال کشف قانون نهایی جهان نبود. البته از کشف آن خوشحال می شد اما شادی خود را در فهم بیشتر جهان می دید: “هرچه بیشتر بفهمم خوشحالتر می شوم.”

چند اثر از ریچارد فاینمن به یادگار مانده است که عبارتند از:

“درس های فیزیک فاینمن” که گزیده ای از آن با عنوان “شش قطعه ی آسان” توسط محمدرضا بهاری ترجمه شده است. این کتاب، بیانی غیر تخصصی از اصول بنیادی فیزیک است.

“حتما شوخی می کنید، آقای فاینمن” که نشر علم آن را با عنوان “ماجراجویی های فیزیکدان قرن بیستم” به ترجمه ی توراندخت تمدن (مالکی) و دکتر اردوان مالکی تهرانی منتشر کرده است.

“چه اهمیتی می دهید دیگران چه فکری می کنند”

“درس های رایانش فاینمن”

“الکترودینامیک کوانتمی (نظریه ی شگفت انگیز نور و ماده)”

همینطور کتابی با عنوان “همه ی ماجراهای ریچارد فاینمن” با ترجمه ی جمیل آریایی توسط نشر صدای معاصر منتشر شده است.

اندیشه پردازی های فلسفی اش با عنوان “تاثیر علم بر اندیشه” توسط همایون صنعتی زاده ترجمه، و درس گفتارها و سخنرانی های وی با نام “سرشت قانون فیزیکی” به فارسی منتشر شده است.

 

پی نوشت: الکترودینامیک کوانتمی نظریه ای برای توصیف نور (یا تابش الکترومغناطیسی) و برهم کنش آن با ماده (الکترون ها و دیگر ذرات باردار) است. این نظریه را دیراک، هایزنبرگ، پاسکوال جوردن و پائولی، فرمول بندی کرده و فریمن دایسون، فاینمن، جولیان شووینگر و توموناگا تکمیل کردند. (هرچند که آنها مستقلا در این زمینه پژوهش می کردند.) اهمیت این نظریه در این است که نظریه الکترومغناطیس ماکسول، نسبیت خاص اینشتین و مکانیک کوانتمی را به هم مرتبط می سازد.

منابع:
مستند فاینمن شگفت انگیز- BBC – تهیه کننده و کارگردان: کریستوفر رایلی

ماجراجویی های فیزیکدان قرن ۲۱- نویسنده: رالف لیگ تون- ترجمه ی توراندخت تمدن (مالکی) و دکتر اردوان مالکی تهرانی- نشر علم

دانشنامه ی فیزیک – جلد ۱ – سوویراستار متن انگلیسی: جان ریگدن – سرویراستار برگردان فارسی: محمدابراهیم ابوکاظمی – نشر مرکز تحصیلات تکمیلی در علوم پایه و بنیاد دانشنامه ی بزرگ فارسی

لذت فهمیدن؛ بخشی از سخنان فاینمن در یک مصاحبه ی تلویزیونی- گروه ترجمه ی دانشجویان فیزیک پلی تکنیک- ویراستاری دکتر علی اکبر میرزایی

نویسنده: بهاره خدادادی

نوشته ریچارد فاینمن (بیوگرافی) اولین بار در فیزیکفا پدیدار شد.

]]>
https://physicfa.ir/%d9%81%d8%a7%db%8c%d9%86%d9%85%d9%86-%d8%a8%db%8c%d9%88%da%af%d8%b1%d8%a7%d9%81%db%8c/feed/ 0
پاد ماده چیست؟ https://physicfa.ir/%d9%be%d8%a7%d8%af-%d9%85%d8%a7%d8%af%d9%87-%da%86%db%8c%d8%b3%d8%aa/ https://physicfa.ir/%d9%be%d8%a7%d8%af-%d9%85%d8%a7%d8%af%d9%87-%da%86%db%8c%d8%b3%d8%aa/#respond Sun, 01 Sep 2019 08:55:07 +0000 http://physicfa.ir/?p=18822 پاد ماده مخالف ماده معمولی است. کشف پاده ماده در سال ۱۹۲۸، پاول دیراک، فیزیکدان انگلیسی، معادله ای را نوشت که ترکیبی ازکوانتوم و نسبیت خاص برای توصیف رفتار یک الکترون در حال حرکت با سرعت نسبی است. معادله ای که در سال ۱۹۳۳ دیراک برای آن جایزه نوبل را دریافت کرد. این معادله یک …

نوشته پاد ماده چیست؟ اولین بار در فیزیکفا پدیدار شد.

]]>
پاد ماده مخالف ماده معمولی است.

antimatter cool cern 1200x776 پاد ماده چیست؟

کشف پاده ماده

در سال ۱۹۲۸، پاول دیراک، فیزیکدان انگلیسی، معادله ای را نوشت که ترکیبی ازکوانتوم و نسبیت خاص برای توصیف رفتار یک الکترون در حال حرکت با سرعت نسبی است. معادله ای که در سال ۱۹۳۳ دیراک برای آن جایزه نوبل را دریافت کرد. این معادله یک مسئله را ایجاد کرد: درست همانطور که معادله x 2 = 4 می تواند دو جواب ممکن داشته باشد x = 2 یا x = −۲ ، معادله دیراک نیز می تواند دو جواب داشته باشد، یکی برای یک الکترون با انرژی مثبت و دیگری برای یک الکترون با انرژی منفی. اما فیزیک کلاسیک (و عقل سلیم) اینگونه ادعا می کند که انرژی یک ذره باید همیشه یک عدد مثبت باشد.

Dirac 4 پاد ماده چیست؟

دیراک این معادله را اینگونه تعبیر کرد که برای هر ذره یک ذره مربوط به آن وجود دارد، دقیقاً مشابه با ذره اما با بار مخاالف. به عنوان مثال، برای الکترون باید “پاد الکترون” که آن را “پوزیترون” می نامیم وجود داشته باشد. این دو از هر لحاظ یکسان اما با بار مخالف هستند. فیزیکدان آمریکایی کارل اندرسون در سال ۱۹۳۲ پاد الکترون و یا پوزیترون را کشف کرد. این تعبیر بینش امکان وجود کهکشان ها و جهان های ساخته شده از پاد ماده (ضد ماده) را بوجود آورد.

پیش بینی دیراک نه تنها در مورد الکترون بلکه برای همه ترکیبات اساسی ماده (ذرات) صدق می کند. هر نوع ذره باید دارای یک نوع پاد ذره باشد. جرم هر پاد ذره با ذره یکسان است. اکثر ویژگی های دو ذره به هم نزدیک هستند و در یک خصوصیت مانند بار الکتریکی، جهت چرخش و اسپین دارای علامت مخالف هستند. به عنوان مثال، یک پروتون دارای بار الکتریکی مثبت است، اما پاد ذره آن یک پادپروتون دارای بار الکتریکی منفی است.پاد ذره نوترون، پاد نوترون نام دارد که اسپین مخالف با نوترون دارد. وجود پاد ماده برای همه ذرات مادی در حال حاضر یک پدیده به خوبی تأیید شده است.

RP Particles Antiparticles پاد ماده چیست؟

هنگامی که ماده و پاد ماده در تماس باشند، آنها نابود می شوند و در یک لحظه از بین می روند. و اگر انرژی لازم وجود داشته باشد می توانند در یک لحظه ایجاد شوند. بیگ بنگ باید مقادیر مساوی از ماده و پاد ماده ایجاد می کرد، اما چرا ماده بیشتر از پاد ماده در جهان وجود دارد؟

پاد ذرات از برخورد شدید ذرات دیگر در شتاب دهنده‌ها به وجود می آیند. این ذرات در خارج از آزمایش های فیزیک جایی ندارد، هنگامی که ماده و پاد ماده را در شتاب دهنده به هم برخورد می دهند با فوران انرژی ناپدید می شود، به این فرایند نابودی زوج گفته می شود که باعث ار بین رفتن هر دو ذره می شود و جای آن ها را فوتون های بسیار پر انرژی الکترومغناطیسی می گیرند. اما اینکه چرا تعداد ذرات از پاد ذرات بیشتر است، سوالی است که همچنان به پاسخ آن دست نیافته ایم و این از زیبایی های علم فیزیک است. برای نزدیک شدن به پاسخ این سوال باید به تفاوت های بین ذره و پاد ذره توجه کنیم.

zoooj01 پاد ماده چیست؟

فضا پیما با سوخت پاد ماده

می دانیم که اگر پاد ماده تولید کنیم بلافاصله با ماده متناظر جفت شده و انرژی تولید می کند. می توان از این انرژی برای سوخت فضاپیما استفاده کرد. اما تولید پاد ماده بسیار هزینه دارد. و دانشمندان در پی این هستند که با کاهش هزینه بتوان ضد ماده تولید کرد.

نوشته پاد ماده چیست؟ اولین بار در فیزیکفا پدیدار شد.

]]>
https://physicfa.ir/%d9%be%d8%a7%d8%af-%d9%85%d8%a7%d8%af%d9%87-%da%86%db%8c%d8%b3%d8%aa/feed/ 0
الگوریتم جهانی برای تقویت میکروسکوپ ها https://physicfa.ir/%d8%a7%d9%84%da%af%d9%88%d8%b1%db%8c%d8%aa%d9%85-%d8%ac%d9%87%d8%a7%d9%86%db%8c-%d8%a8%d8%b1%d8%a7%db%8c-%d8%aa%d9%82%d9%88%db%8c%d8%aa-%d9%85%db%8c%da%a9%d8%b1%d9%88%d8%b3%da%a9%d9%88%d9%be-%d9%87/ https://physicfa.ir/%d8%a7%d9%84%da%af%d9%88%d8%b1%db%8c%d8%aa%d9%85-%d8%ac%d9%87%d8%a7%d9%86%db%8c-%d8%a8%d8%b1%d8%a7%db%8c-%d8%aa%d9%82%d9%88%db%8c%d8%aa-%d9%85%db%8c%da%a9%d8%b1%d9%88%d8%b3%da%a9%d9%88%d9%be-%d9%87/#respond Tue, 27 Aug 2019 11:48:23 +0000 http://physicfa.ir/?p=18709 الگوریتم جهانی برای تقویت میکروسکوپ ها بدست آمد. به لطف ظهور میکروسکوپهای با وضوح فوق العاده در حدود ۳۰ سال پیش، دانشمندان می توانند ساختارهای درون سلولی، پروتئین ها و بافت زنده را با دقت بی سابقه ای مشاهده کنند. این میکروسکوپ ها با اندازه گیری نور فلورسنت که برخی از ترکیبات به طور طبیعی …

نوشته الگوریتم جهانی برای تقویت میکروسکوپ ها اولین بار در فیزیکفا پدیدار شد.

]]>
الگوریتم جهانی برای تقویت میکروسکوپ ها بدست آمد.

universalalg الگوریتم جهانی برای تقویت میکروسکوپ ها
نتایج نشان می دهد تا چه اندازه میکروسکوپ با تمام توان خود، کار می کند. اعتبار: EPFL

به لطف ظهور میکروسکوپهای با وضوح فوق العاده در حدود ۳۰ سال پیش، دانشمندان می توانند ساختارهای درون سلولی، پروتئین ها و بافت زنده را با دقت بی سابقه ای مشاهده کنند. این میکروسکوپ ها با اندازه گیری نور فلورسنت که برخی از ترکیبات به طور طبیعی ساطع می کنند یا نوری که توسط فلوروفورهای مصنوعی ساطع می شود، کار می کنند. و با بهره گیری از خواص کوانتومی مختلف فلوروفور، می توانند رزولوشن کوچکتری نسبت به محدوده تعیین شده توسط پراش را ارائه دهند.

یکی از مشکلات میکروسکوپ ها این است که کیفیت تصویر با توجه به ابزار خاصی که مورد استفاده قرار می گیرد و نوع تنظیمات آن مانند قدرت لیزر و چگونگی هماهنگ کردن اجزای جداگانه اش تغییر خواهد کرد. همچنین ویژگی های نمونه مورد بررسی و شرایط آزمایشگاهی نیز می تواند روی کیفیت تصویر تاثیر گذار باشد و در نهایت تصویر صحیحی از نمونه نخواهیم داشت.

تیمی از دانشمندان آزمایشگاه زیست شناسی نانومقیاس EPFL ، به سرپرستی الکساندرا رادنوویچ در دانشکده مهندسی، الگوریتمی را تهیه کرده اند که می تواند بر اساس یک تصویر واحد، رزولوشن میکروسکوپ را تنها در چند ثانیه تخمین بزند. نتیجه این الگوریتم نشان می دهد تا چه اندازه میکروسکوپ با تمام توان خود کار می کند. این می تواند برای میکروسکوپ های خودکار که در آزمایشگاه های تحقیقاتی شروع به کار کرده اند ، بسیار مفید باشد. یافته های این تیم به تازگی در Nature Methods منتشر شده است.

الگوریتم جهانی برای تقویت میکروسکوپ ها تنها با یک تصویر

دانشمندان از تبدیل فوریه به عنوان پایه الگوریتم خود استفاده کردند، اما آنها آن را اصلاح کردند تا بتوانند اطلاعات بیشتری را از یک تصویر واحد استخراج کنند.

این الگوریتم محاسبه را فقط در چند ثانیه انجام می دهد و یک عدد تولید می کند. Adrien Descloux ، نویسنده اصلی این تحقیق می گوید: “محققان می توانند این عدد را با حداکثر رزولوشن ممکن میکروسکوپ مقایسه کنند تا ببینند آیا این ابزار می تواند بهتر عمل کند یا باید شرایط آزمایشگاهی را تغییر دهند تا رزولوشن بهتری را مشاهده کنند.”

1 universalalg الگوریتم جهانی برای تقویت میکروسکوپ ها
الگوریتمی که می تواند وضوح میکروسکوپ را تنها در چند ثانیه بر اساس یک تصویر واحد برآورد کند. اعتبار: EPFL

این الگوریتم با هر نوع روش تصویربرداری از جمله مدلهایی با وضوح فوق العاده قابل استفاده است. رادنوویچ می گوید: “تکنیک ما بویژه برای میکروسکوپ های خودکار نسل جدید، که در آن یک کامپیوتر تنظیمات خود را انجام میدهد، امیدوار کننده است.”  این الگوریتم برای اولین بار است که به محققان اجازه می دهد رزولوشن میکروسکوپ خود را از یک تصویر واحد تخمین بزنند. پیش از این دو تصویر مورد نیاز بود، و اگر تصاویر به طور صحیح از قبل پردازش نشده بودند، نتایج عدم قطعیت بالایی داشتند.

این کشف در مقیاس بزرگ قابل استفاده است. این الگوریتم به عنوان یک افزونه منبع باز تصویر در دسترس قرار گرفته است. محققان می توانند این ابزار را دانلود کنند و به طور مستقیم برآورد الگوریتم را بدست آورند. تا به آنها نشان دهد که میکروسکوپ آنها تا چه حد با حداکثر رزولوشن کار می کند.

نوشته الگوریتم جهانی برای تقویت میکروسکوپ ها اولین بار در فیزیکفا پدیدار شد.

]]>
https://physicfa.ir/%d8%a7%d9%84%da%af%d9%88%d8%b1%db%8c%d8%aa%d9%85-%d8%ac%d9%87%d8%a7%d9%86%db%8c-%d8%a8%d8%b1%d8%a7%db%8c-%d8%aa%d9%82%d9%88%db%8c%d8%aa-%d9%85%db%8c%da%a9%d8%b1%d9%88%d8%b3%da%a9%d9%88%d9%be-%d9%87/feed/ 0
فیزیک چیست؟ https://physicfa.ir/%d9%81%db%8c%d8%b2%db%8c%da%a9-%da%86%db%8c%d8%b3%d8%aa/ https://physicfa.ir/%d9%81%db%8c%d8%b2%db%8c%da%a9-%da%86%db%8c%d8%b3%d8%aa/#respond Sun, 25 Aug 2019 11:10:12 +0000 http://physicfa.ir/?p=18626 فیزیک در کنار شیمی و زیست شناسی، سومین رکن علوم اصلی “سخت” را تکمیل می کند. علمی که از پیش بینی ها و فرضیات، آزمایش ها و ریاضیات استفاده می کند و بر خلاف علوم “نرم”  است که از داده های کیفی تر و مواردی که به آزمایش کمتر متکی هستند، استفاده می کنند. فیزیک …

نوشته فیزیک چیست؟ اولین بار در فیزیکفا پدیدار شد.

]]>
فیزیک در کنار شیمی و زیست شناسی، سومین رکن علوم اصلی “سخت” را تکمیل می کند. علمی که از پیش بینی ها و فرضیات، آزمایش ها و ریاضیات استفاده می کند و بر خلاف علوم “نرم”  است که از داده های کیفی تر و مواردی که به آزمایش کمتر متکی هستند، استفاده می کنند.

file 20171025 25516 g7rtyl فیزیک چیست؟

فیزیک چیست؟

همه علوم مدرن ما نام خود را از یونان باستان گرفته اند. در مورد فیزیک ، این کلمه “physik” است که به عنوان “دانش طبیعت” ترجمه شده است. بنابراین ، فیزیک به معنای مطالعه طبیعت در پایه ای ترین سطح خود است مانند ماده ، رفتار و حرکت ، انواع انرژی ، زمان و مکان و اعمال و تعامل آنها. این علم از پیوندهای ناگسستنی با شیمی و زیست شناسی و حتی فلسفه طبیعی قبل از روشنگری برای تبدیل شدن به نیروی اصلی در نوع خود در عصر علمی گذشته است.

علمی است که به درک چگونگی رفتار جهان و جهان و هر چیزی که در آن اتفاق می افتد، می انجامد. به نظر می رسد هر بار که کشف جدیدی در فیزیک صورت می گیرد، سؤالات بیشتری را نسبت به پاسخ ها به وجود می آورد و زمینه های جدید تحصیلی را باز می کند. امروز، با بسیاری از علوم دیگر همپوشانی دارد و تأثیر عمیقی بر علوم زیست محیطی نیز داشته است. همچنین با ارائه چارچوب نظری که ممکن است براساس آن فرضیات خاص خود و مدلهای اساسی نظری را پایه گذاری کند، علوم فیزیکی را پایه می گذارد.

فیزیک :

  • فاصله بین زمین و اجسام خارج از منظومه شمسی ما از جمله ستاره های دیگر در میدان دید ما و کهکشان های دیگر را محاسبه کرده است
  • سن خورشید ما را محاسبه کرده و اینکه تا چه مدتی می تواند از سوخت خود استفاده کند و برای ما نور و گرما ایجاد کند.
  • برای فن آوری ها از قبیل فن آوری پنل خورشیدی گرفته تا توربین بادی ، طراحی و مهندسی و ایجاد آلیاژها و پلیمرهای جدید، بسیار حیاتی است
  • مسئول فیزیک هسته ای است که به ما توان هسته ای داده است ، و داروهای هسته ای که راه های جدیدی را برای معالجه پزشکی برای مواردی مانند سرطان باز کرده است.

تاریخچه فیزیک

در دوران باستان: دنیای قدیم و جدید

فیزیک با اولین تمدن ها آغاز شد و محدود به نجوم بود ، گرچه امروز آنطور که می فهمیدیم نبود. مصریان باستان ، بین النهرین ، یونانیان و حتی تمدنهای جدید جهان مانند مایا و آزتک درک پیچیده ای از ستاره ها داشتند. هر یک از اینها آسمانها را برای ردیابی و پیش بینی حرکت خورشید ، ماه و میدان ستاره بررسی کردند ، گرچه عمدتاً به منظور ردیابی فصول و درک جهان در ساده ترین سطح خود بودند. آنها ابزار و درک کافی از آسمان را برای درک کامل نداشتند اما در برخی موارد ، ریاضیات آنها کاملاً قابل توجه بود. هر تمدن بزرگ به نوعی عبادت خورشید یا مراسمی داشتند که برخی با آنکه خیلی از هم دور بودند، به طرز شگفت آوری مشابه بودند. به عنوان مثال ، اسطوره یونان باستان به ما می گوید هلیوس خدای خورشید هر شب یک ارابه را بر روی آسمان می ریزد در حالی که ناگوو اعتقاد قابل توجهی مشابه دارد که خدای خودشان Jóhonaa’éí هر روز خورشید را بر پشت خود می کشید. همه این اسطوره ها، البته کاملاً غیرعلمی هستند. اما آنچه انجام داده اند این است که با ذکر جزییات بسیاری چگونگی عبور اجسام فرازمینی از آسمان را پایه گذاری کرده اند. هیچ توضیحی در مورد مسیرها و مکان هایی که آنها در آسمان بالای سر ما ساخته اند وجود ندارد و هیچ تلاشی برای توضیح آن وجود ندارد. اما این اطلاعات برای ردیابی فصول و برنامه ریزی فصل کشاورزی باستان مورد استفاده قرار گرفت. استون هنج در انگلستان یک تقویم عظیم محسوب می شود. قدیمی ترین ساختار شناخته شده برای ردیابی حرکات ستاره ها در طول سال در بین النهرین است.

فلسفه طبیعی یونان باستان

قبل از اینکه فیزیک با همه زیر رشته ها و خرده های زیربنایی خود تبدیل به یک علم سخت شود، که پایه و اساس ریاضیات باشد و تقریباً زیر هر علم دیگری پایه گذاری شود ، از طریق روشهای طبیعی به روشی برای فکر کردن به جهان تبدیل شده بود. این فلسفه طبیعی برای دانش آینده بسیار مفید بود. پدیده ها دیگر بخشی از کار جادوگری یا وسایل فوق طبیعی نبودند. به عبارت ساده ، فلسفه طبیعی مشخص کرد که هر رویدادی ، صرف نظر از اندازه یا اهمیت ، باید توضیحی طبیعی داشته باشد. این یک تغییر مهم و اساسی بود که از دیدگاه عرفانی یا ماوراء طبیعی جهان دور می شد. یکی از این متفکران اولیه، تالس  بود که فلسفه طبیعی را پایه ریزی کرد که وقایع زلزله شناسی مانند زمین لرزه ها یک دلیل طبیعی (صحیح) دارند اما خیلی ها به اشتباه تصور می کردند که مین های زمینی قایق های غول پیکر بودند که به موج های اقیانوس واکنش نشان می دادند و باعث لرزه ها می شدند.

تالس همچنین این تئوری را تصور کرد که آب ماده ای است که تمام ماده بر روی آن ساخته شده است. او در مورد این هم اشتباه کرد اما آناکسیماندر جغرافی دان یونانی، ایده دیگری داشت. او چیزی بنام ماده “آپیرون” را ابداع کرد که منشاء آن بی حد و مرز است و مسئولیت ایجاد جهان و همه چیز موجود در آن را نه با طرح،  بلکه به اعتقاد ماورای طبیعی و عرفانی دارد. این یک فلسفه بود نه یک مشاهده علمی و مورخان علم امروز بارها بر سر آنچه منظور واقعی آناکسیماندر بوده است استدلال می کنند. او اتم را پایه ریزی نکرد – که بعداً پایه ریزی شد – اما برخی آن را با کشف هیدروژن موازی دانسته اند. با هراکلیتوس ، ما تولدایجاد مفهوم زمان را یک چیز سیال می دانیم. تشخیص این مسئله که هیچ چیز به همین شکل باقی نمی ماند و در معرض تغییر مداوم و نامتناهی است، برای او جهش بزرگی بود.

اما بزرگترین پیشرفت در این عصر ، ناشی از فلسفه طبیعی ، اتمیسم بود. اگرچه تقریباً ۲۰۰۰ سال طول می کشد تا محققان بتوانند اتم را کشف کنند ، اولین تئوری درباره این ذرات ریز در قرن ۵ قبل از میلاد در دوره یونان آغاز شد. لوسیپوس و دموکریتوس هر دو بر روی این ذرات در زمان های مختلف و در مکان های مختلف تحقیق می کردند تا در این دوره اولین تئوری واقعی شکل گرفت. اگرچه کلمه “اتم” از “atomos” به معنای “غیرقابل تفکیک” آمده است، اما مروزه می دانیم که اتم نیز از ذرات دیگری شکل گرفته است.

جهان قرون وسطایی

تا حدود هزار سال پس از سقوط امپراتوری روم غربی , فعالیت‌های آکادمیک و فکری تا حدودی به خاطر ضرورت و تا حدودی به خاطر کنترل‌های شدید که توسط کلیسای قرون‌وسطایی در خارج از مرزهای فلسفه گذاشته شده بود, تعطیل شد. اروپای قرون‌وسطی زمان تحقیقاتی کم و علاقه کمی در تمام حیطه هایی که امروزه علم فیزیک دارد، نشان داده بود. با این حال , کلیسا و بسیاری از موسسات دیگر چنان آثاری را نسبت به کنجکاوی علاقه مندان، مخفی کردند. به همین دلیل است که ما بیشترین چیزی که در مورد جهان می دانیم، از متفکران یونانی و رومی داریم. اما این موضوع در خاورمیانه اسلامی صادق نبود . آن‌ها نه تنها اندیشمندان غربی و شرقی را حفظ کردند بلکه بر دانش خود افزودند. این دوره، عصر طلایی اسلام بود و کشفیات بسیاری در قلمرو علوم طبیعی در این زمان مطرح شد.

Galileo Galilei e1533705993913 فیزیک چیست؟
PISA ITALY – JANUARY 23 2016: Street art sidewalk chalk portrait of Galileo Galilei. In Italy pavement artists can transform ordinary sidewalks in real works of art.

اما گفته می‌شد که اروپای مسیحی تا زمانی که رنسانس دچار خطا شود، عاری از تفکر بود. گالیله یکی از اولین ستاره شناسان دنیا بود. او الهام‌بخش نقد دیدگاه ارسطو و جهان باستان برای فیزیک شد. این در حالی است که او درک خود از دنیای فیزیکی را مبتنی بر مشاهدات می‌دانست. او بعدها در زمان سقوط امپراطوری روم شرقی ( یا بیزانس ) تحت‌تاثیر قرار گرفت. این عصر طلایی اسلام بود که مسئول آغاز عصر دانش بود.  این عصر همان سال نوری بود. ابن‌هیثم کتابی درباره نورشناسی نوشت که نه تنها میخ نهایی بر تابوت دیدگاه باستان راجع به نورشناسی بود، بلکه دوربین را نیز اختراع کرد. دیگر فیزیکدانان این عصر عبارتند از : کندی ( پدر فلسفه عرب ) , ابن‌عربی و بزرگ‌ترین عالم اسلامی ابن‌سینا ، پدر طب مدرن و ستاره شناس و …

رنسانس اروپا کار خود را با بسیاری از آثار باستانی و متاخر جهان اسلام که دانش خود را با آخرین سنگر امپراتوری روم مبادله کرده بودند، آغاز کرد. بزودی زمان فیزیک کلاسیک فرا خواهد رسید، اما با عصر روشن‌گری و علوم مدرن هنوز فاصله داشتیم.

فیزیک کلاسیک

دوره فیزیک و رشد آن، از دوره رنسانس تا حدود سال۱۹۰۰ ، دوره‌ای است که به عنوان ” فیزیک کلاسیک ” شناخته می‌شود. این دوره امروزه از فیزیک مدرن جدا شد چون کامل نبود. با این حال، حرکت به فیزیک کلاسیک برای تغییر مشخص‌شده از فلسفه و تئوری مبتنی بر شهود برای مشاهده و آزمایش اهمیت دارد. ظهور ابزارهای نوری چون میکروسکوپ و تلسکوپ، کشف اتم را امکان پذیر ساخت. این تصور که زمین مرکز منظومه شمسی نیست، متعلق به عصر کوپرنیک است که مدل خورشید مرکزی منظومه شمسی را تعریف کرد. یوهانس کپلر قوانین تعیین چگونگی حرکت اجسام سیاره‌ای را تعیین کرد.گالیله با پیشرفت دادن تلسکوپ، نظر کوپرنیک را از منظومه شمسی اثبات کرد. اسحاق نیوتن قوانین جهانی را بر روی حرکت و جاذبه تنظیم کرد. در کنار همه اینها تغییرات مهمی در ریاضی بوجود آمد. اسحاق نیوتن نیز مسئول اختراع حساب دیفرانسیل و انتگرال بود که فیزیک را قادر ساخت تا برخی از پیچیده‌ترین مشکلات خود را حل کند.

یکی از تغییرات مهم که از اوایل قرن نوزدهم منجر به انقلاب صنعتی شد، پیشرفت مهندسی بود که با پیشرفت در فیزیک به وجود آمد. بدون فیزیک در قرن ۱۸ – ۱۹،  ممکن نبود موتور احتراق و استفاده از سوخت‌های فسیلی را داشته باشیم. پیشرفت‌های جدید در متالورژی و ساخت‌وساز و بسیاری از چیزهای دیگر که ما را به سمت صنعتی شدن سوق داده بودند، را داشته باشیم. همچنین عصر الکتریسیته و لامپ روشنایی، عصر اختراع بود . اما علی‌رغم همه این اختراع و فیزیک کاربردی ، فیزیک کلاسیک نتوانست همه چیز را توضیح دهد. در واقع، در برخی مناطق پیچیده سقوط کرد و تا زمانی که قرن بیستم تمام شد، بسیاری از محدودیت‌های آن که در حال حاضر تحت موشکافی قرار گرفتند، وجود داشت.

فیزیک مدرن

همانطور که در بالا ذکر شد، فیزیک کلاسیک، علیرغم کاربردهای مختلف، چند نقص اساسی داشت. قرن بیستم آغاز فیزیک مدرن بود که اکتشافات و نظریه های بسیاری را در بر می گرفت و برخی از مشهورترین دانشمندان ما به شرح زیر بودند: ماری کوری (برای کار با رادیوایزوتوپ ها)، دخترش ایرنه (که رادیواکتیویته مصنوعی را کشف کرد) ، ماکس پلانک (که شروع به توسعه تئوری کوانتومی کرد)، ورا روبین (که ماده تاریک را کشف کرد)، آلبرت انیشتین (که با نظریه های نسبیت خود فیزیک را متحول کرد و چند مشکل را که در طی چندین سال فیزیکدانان مختلفی داشتند، حل کرد و اصلاح کرد) و استاد استفان هاوکینگ برای طیف گسترده ای اکتشافات، پارادوکس های حل شده و نظریه های پیچیده به ویژه مواردی که مربوط به ماهیت سیاه چاله هاست. این دوره همچنین عصر کاوش در فضا است، اندازه منظومه شمسی ما و فاصله از نزدیکترین ستاره ها و کهکشان ها را محاسبه می کند. ما از طریق اندازه گیری های ریاضی و فیزیک توانستیم اندازه جهان قابل مشاهده را در حدود ۲۰۰ میلیارد کهکشان محاسبه کنیم. حتی از آن برای تلاش برای محاسبه تعداد احتمالی تمدنها در جهان استفاده شده است. با استفاده از معادله دریک ، از مدل سازی ریاضی بر اساس آنچه در مورد جنبه های فیزیکی سیستم های خورشیدی، تعداد سیارات و اندازه نسبی “منطقه گلدیلوکس” بدست آوردیم.

Radio فیزیک چیست؟
A large satellite dish transmits and receives a signal from space. Equipment for satellite TV and radio broadcasting. Radio signal propagates waves in space. linear technological background. VECTOR

نظریه کوانتومی راه مکانیک کوانتومی را که یکی از پیچیده ترین هاست، ادامه داد. نخستین پیشگامان آن شامل پل دیراک ، ورنر هایزنبرگ و اروین شرودینگر بودند و امروزه این یک علم پیچیده است. در اوایل قرن بیستم ، آزمایشهای پیچیده ای در بسیاری از زمینه های فیزیک مشاهده شد. کشف ذره بوزون هیگز در برخورد دهنده بزرگ هادرون (CERN)، بزرگترین شتاب دهنده ذرات جهان از این دسته است.

زیر رشته های فیزیک

مانند سایر علوم سخت ، فیزیک را می توان به دو گروه گسترده تقسیم کرد:  فیزیک کاربردی و فیزیک نظری. دومی در مورد تئوریهایی در مورد چگونگی عملکرد جهان یا هر اتم یا مولکول موجود در آن است. فیزیک کاربردی استفاده عملی از مواد است که معمولاً در پروژه های مهندسی مورد استفاده قرار می گیرد. با هر کشف جدید، علم جدید و فناوری جدید، همیشه موضوعاتی وجود خواهد داشت که فیزیک بتواند آن را درک و تجزیه کند.

آکوستیک

علم صدا و مطالعه امواج صوتی به “آکوستیک” معروف است. این هم یک تئوری است و هم یک علم کاربردی. برای مثال مهم است که سالن های کنسرت و سالن های تئاتر، طراحی معماری را به گونه ای انجام دهند که از صدا و سیما بهترین استفاده را داشته باشد. به همین دلیل در کلیساهای مدرن نیز از جلوه های بسیار خوبی استفاده شده است. اگرچه صوت نامرئی است، ولی میدانیم صوت موج است و از نقطه ای به نقطه دیگر منتقل می شود. صوت نوسان ذرات هوایی هستند که به صدا واکنش می دهند. این فقط مربوط به موسیقی یا استفاده معماری نیست. علم آکوستیک همچنین جنبه های دیگری از مهندسی صدا را شامل می شود. مانند ایجاد صدا و کنترل صدا (کاهش)، سایر کاربردها شامل SONAR که از طریق حمل و نقل غیر نظامی و نظامی برای تشخیص ناهنجاری ها در داخل و زیر دریا استفاده می شود، استفاده پزشکی با اسکن سونوگرافی و حتی زلزله شناسی استفاده می شود.

نجوم یا ستاره شناسی

نجوم یکی از قدیمی ترین شکل های فیزیک مدرن است و مدت ها قبل از آنکه فیزیک حتی یک علم باشد وجود داشته است. در بیشتر تاریخ ثبت شده و حتی قبل از آن ، انسان به ستاره ها ، موقعیت های نسبی آنها و استفاده از آنها برای ردیابی فصول علاقه داشته است. ستاره ها و سیارات الهام بخش تخیل هستند و در مرکز برخی از اسطوره های ماندگار ما قرار دارند. اما نجوم امروز بسیار متفاوت است مانند مطالعه اشیاء در آسمان (قمر ، سیارات ، ستاره های دنباله دار ، سیارک ها ، ستاره ها ، کهکشان ها ، سیاهچاله ها) و حرکت آنها ، موقعیت نسبت به سیاره خود ، ستاره یا کهکشان ، شیمی و آرایش و اصول ریاضی است. نجوم روزگاری با طالع بینی گره خورده بود که امروزه می دانیم علمی در این مورد وجود ندارد.

اختر فیزیک

غالباً با ستاره شناسی به طور متناوب مورد استفاده قرار می گیرد. تفاوت های کلیدی بین نجوم و اخترفیزیک وجود دارد. هرچند که متخصصان دو گروه اغلب در یک پروژه مشابه کار می کنند. تفاوت اصلی بین نجوم و اخترفیزیک در این است که اولی مربوط به اندازه گیری، مسافت، حرکت و روابط است. دومی از اصول بدنی و اندازه گیری های ریاضی برای درک این روابط استفاده می کندمانند جاذبه، احتراق در درون ستارگان و … . با این حال، اخترفیزیکدانان باید نجوم را درک کنند تا بدانند که چرا اجسام فرازمینی چنین روابطی دارند و منجمان از داده های اخترفیزیک برای پیش بینی یا ترسیم مسیرها استفاده می کنند.

فیزیک اتمی

اتمها ماده را تشکیل می دهند . مانند ماده آلی، معدنی و مواد تشکیل دهنده جهان. بنابراین ، کار فیزیک اتمی مطالعه اتم ها است. آنها به مواردی مانند تعداد الکترون ها ، نحوه تغییر آنها در پاسخ به محرک ها و ساختار ابر الکترونی نگاه می کنند. اگرچه بسیاری از افرادی که در این زمینه فعالیت می کنند نگران تولید انرژی هسته ای و سلاح های هسته ای هستند، اما اینطور نیست. فیزیک هسته ای یکی از حوزه های فیزیک اتمی است و از بسیاری جهات کاملاً جدا از آن است. در دهه های اخیر ، پیوندهای قوی تری با مکانیک کوانتومی ایجاد کرده اند، زیرا تحقیقات در آنجا توسعه یافته و کاربردهای بیشتری را نشان داده است.

بیوفیزیک

علوم فیزیکی برای درک و تبیین ماهیت از ریاضیات استفاده می کنند، در حالی که علوم زیستی می خواهند بفهمند که چگونه یک سیستم زیست شناختی عمل خواهد کرد. این مناطق با هم همپوشانی دارند و بیوفیزیک برای ایجاد پل بین شکاف زیست شناسی و فیزیک طراحی شده است، این یک چارچوب نظری و یک علم کاربردی است که از فیزیک برای درک سیستم های بیولوژیکی استفاده می کند. نمونه بارز درک مکانیک فیزیکی در مورد چگونگی ایجاد یک مولکول، قسمتهای مختلف سلول یا ارگانیسم در سطح بدنی از جمله سیستم عصبی شامل پالسهای الکتریکی منتقل شده بین مغز و اندامها ، سیستم ایمنی بدن و سایر ساختارها است.

نظریه آشوب

این یک بخش از فیزیک و ریاضیات است که رفتار سیستم ها، حساسیت آنها حتی به تغییرات جزئی و نحوه واکنش آنها به آن تغییر را بررسی می کند. این یک رویکرد نظری مقطعی است که ممکن است تقریباً در مورد هر علم دیگری اعمال شود. فلسفه اصلی آن این است که علیرغم تصادفی بودن ظاهری، الگو و نظمی وجود دارد که تعادل را حفظ می کند. هر تغییری ، هر چقدر هم که کوچک باشد ، می تواند تاثیر بزرگی را ایجاد کند. این اثر، اثر پروانه ای نامیده می شود. بال زدن پروانه ای در آفریقا، می تواند طوفان عظیمی را در آسیا ایجاد کند.

Chaos Theory فیزیک چیست؟
abstract forms created by the chaos theory

شیمی- فیزیک

بین فیزیک و شیمی ارتباط زیادی وجود دارد. اتم، فیزیک و شیمی را به هم متصل می کند و زمینه های مختلفی مانند اتمی ، فیزیک مولکولی و شیمی حالت جامد را در خود جای می دهد. این یک اصطلاحی است برای هر چیزی که ارتباط به شیمی و فیزیک داشته باشد . اما شامل شیمی فیزیکی نیست که یک رشته فرعی مرتبط و کمی متفاوت است. این یک شاخه شیمی از فیزیک است. شیمی- فیزیک واکنشهای شیمیایی مواد را از طریق فیزیک اتمی کاربردی بررسی می کند. به الکترون ها ، هسته ها و اتم ها و مولکول ها علاقه مند است. شیمی- فیزیک ماهیت فیزیکی شیمی و مولکولهای شیمیایی و ترکیبات را بررسی می کند.

فیزیک محاسباتی

فیزیک محاسباتی مربوط به فیزیک ریاضیات، استفاده از مدلهای قدرتمند ریاضی و سایر مدلها برای آزمایش فیزیک است. این یکی از قدیمی ترین زیر رشته های فیزیک است که از فناوری اطلاعات استفاده می کند. بسیاری گفته اند که آیا تئوری است یا کاربردی چون تئوری ها را می گیرد و آنها را آزمایش می کند. با این حال، این یک کاربرد عملی نیز در جمع آوری داده ها از منابع فیزیکی است. برنامه SETI از فیزیک محاسباتی که به دنبال نشانه هایی از زندگی فرازمینی است، و سر و صداهای پس زمینه طبیعی را فیلتر می کند. این رویداد معروف به “سیگنال Wow ” است. اگرچه بهترین فرصت ما برای کشف زندگی خارج از جهان نیاز به محاسبات قدرتمند دارد، اما ما هنوز به آن نرسیده ایم.

SETI e1533706458450 فیزیک چیست؟
MORTUARY TEMPLE OF SETI I, ABYDOS, EGYPT – NOVEMBER 12, 2016: Ceiling paintings of the temple

کیهان شناسی

مسلماً ، این رشته ای است که فیزیک قبل از آنکه به علم فیزیک تبدیل شود، بود. کیهان شناسی مربوط به نجوم و اخترفیزیک است اما به جای جستجوی احتمالات ریاضی، ساختار، حرکات ، روابط، جاذبه ، تمام این داده ها را برای شواهدی از چگونگی شکل گیری جهان، جستجو می کند و به تاریخ تکاملی آن پی می برد. در چند ثانیه پس از شکل گیری جهان و مهبانگ چه اتفاقی می افتد. همچنین به دنبال این است که جهان چگونه به پایانن می رسد و بعد از آن چه خواهد شد. به سادگی ، این مطالعه جهان در بزرگترین مقیاس ممکن است. این حوزه از فیزیک مربوط به تئوری ریسمان و ابر ریسمان، ماده تاریک و انرژی تاریک و نظریه های مربوط به امکان وجود چندجهانی است.

کرایوفیزیک/ کرایوژنیک

دما تأثیر مهمی بر مواد فیزیکی دارد. مایع وقتی به اندازه کافی سرد می شود جامد می شود و در هنگام گرم بودن به اندازه کافی گاز می شود. این رشته راجع به کند شدن و فشرده سازی مواد فیزیکی است. کرایوفیزیک و کرایوژنیک صرفاً فراتر از مطالعه دما است. به طور معمول در مقیاس کلوین به جای سلسیوس یا فارنهایت کار می کنند. در علم عامه ، کرایوژنیک اعتقاد بر این است که بدن انسان برای حفظ مواد آلی و جلوگیری از تجزیه طبیعی می تواند به صورت مصنوعی به این درجه دما کاهش یابد. اما کرایوفیزیک و کرایوژنیک تقریباً بیشتر از حفظ ماده آلی هستند.  این در مورد مطالعه خواص و اثرات آن بر روی مواد آلی و معدنی است.

بلورنگاری

مواد جامد کریستالی پیوند مولکولی جالبی دارند که با سایر مواد متفاوت است. در حالی که تجزیه و تحلیل ساختار مواد فیزیکی در کریستالوگرافی منحصر فرد نیست، چگونگی عملکرد مواد و عملکرد الماس در کنار یکدیگر می تواند به ما در درک ماده دیگر کمک کند. این علم در نتیجه کشف لیزر و بسیاری از کاربردهای صنعتی ، تحقیقاتی و پزشکی آن رشد کرد. امروزه کاربردهای بسیاری در تحقیقات زیست پزشکی، شیمی، فیزیک دارد، اما همچنین در حیطه هایی قبیل ژنتیک و درمان بیماری هایی مانند سرطان به نتیجه نرسیده ایم. می توانیم ابزارهایی را با دقت تولید کنیم و از ساختار بی نظیر کریستال ها استفاده کنیم.

اکونوفیزیک

اگر بخواهیم دو علم بگوییم که هیچ ارتباطی به هم ندارند، آن شاخه ها فیزیک و اقتصاد خواهند بود. اما هر دو از ریاضیات در هسته خود استفاده می کنند. اکونوفیزیک از مواردی که از نظر ماهیت ریاضی هستند شامل آمار، احتمال آماری ، فرآیندهای تصادفی (احتمال و تصادفی) و حتی نظریه آشوب (نگاه کنید به بالا) است که برای مشکلات غیرقابل پیش بینی اعمال می شود، استفاده می کند. در حقیقت، استفاده از فیزیک و یک سیستم مدل سازی به تولد لیبرالیسم کلاسیک و آن روش اقتصادی که پیرامون انقلاب صنعتی به وجود آمده است برمی گردد. این امکان را می دهد که یک سیستم غیر استاتیک در اقتصاد باشد. یکی از این اقدامات در افکار و اقدامات غیرمنطقی از طرف عناصر (یعنی افراد) و توانایی آنها در تأثیر تقاضا و قیمت می باشد.

الکترونیک

“الکترونیک” در قرن بیست و یکم تمربوط به دستگاههایی مانند تلویزیون و تلفن های هوشمند است. علم الکترونیک وسایل واقعی نیست بلکه علمی است که آنها را ممکن می سازد. این زیر مجموعه ای از فیزیک است که تمام عناصر توسعه دستگاه هایی که از برق استفاده می کنند را مورد بررسی قرار می دهد.

الکترومغناطیس

این زیر رشته فیزیک نیروی الکترومغناطیسی را بررسی می کند. این شاخه بر اساس تعامل بین ذرات دارای بار الکتریکی اتفاق می افتد و الکترومغناطیس، میدان های الکتریکی و مغناطیسی و نور را ایجاد می کند. نیروی الکترومغناطیسی یکی از چهار نیروی اصلی طبیعت است. الکترومغناطیس در همه جا به وضوح دیده می شود و صاعقه یکی از رایج ترین آنهاست، اما این تنها نمونه نیست. الکترومغناطیس برای هر دو جسم آلی و معدنی و عملکرد آنها ضروری است. الکتریسیته و مغناطیس از دیرباز دو نیروی جداگانه اما مکمل در نظر گرفته می شدند، اما اکنون می دانیم که آنها با هم مرتبط هستند و بخشی از یک چیز هستند.

Electromagnetic فیزیک چیست؟
Colorful electromagnetic plasma fields in space computer generated abstract background 3D rendering

مکانیک سیالات

مکانیک سیالات یک ناحیه کاربردی از فیزیک است که به حرکت و خواص مواد در حالت سیال مانند پلاسما ، مایعات و گازها می پردازد. این رشته به دو قسمت تقسیم می شود: دینامیک و استاتیک سیالات. دینامیک سیالات محدود به فیزیک نیست بلکه در هر علمی که به حرکت مایعات علاقه داشته باشد، گنجانده شده است. کاربردهای آن شامل بررسی شکل گیری ستاره (نجوم) ، نوسانات و نیروهای اقیانوس ها (علم محیط زیست و مواد)، نحوه عملکرد توربین های بادی و چگونگی مهار قدرت باد (مهندسی محیط زیست)، فعالیت زلزله شناسی است. حتی در مطالعه عملکردهای خون در سیستم گردش خون در پزشکی کاربرد دارد. استاتیک سیالات بررسی سیال در حال استا یا ساکن است.

ژئوفیزیک

علم محیط زیست، مهندسی و فیزیک، هر کدام بخشی از ژئوفیزیک و پیامدهای گسترده  آن استفاده می کند. از این علم در باستان شناسی ، مردم شناسی ، زمین شناسی و دیرینه شناسی برای کشف بقایای مدفون استفاده می شود. از آن برای ایجاد نقشه ویژگی ها در مناطق کوچک و بزرگ استفاده می شود. اما در اصل، ژئوفیزیک توصیف ویژگی های توپوگرافی و زیرسطحی به عنوان یک جغرافیای فیزیکی ، ویژگی های فیزیکی و اثرات آنها، بر اساس مدل های سه بعدی است. این فناوری ممکن است کاربردهای زیادی برای فیزیک کاربردی نداشته باشد، اما در جاهای دیگر کاربردهای گسترده و بالقوه ای دارد. اما چگونه کار می کند؟ این علم اندازه و شکل زمین، میدان های مغناطیسی و گرانشی، ترکیبات زمین شناسی، ویژگی ها و ساختارهای توپوگرافی و تمام دینامیک مرتبط را اندازه گیری می کند. می تواند برای بررسی چرخه آب نیز مورد استفاده قرار گیرد.

فیزیک لیزر

فیزیک لیزر، که به عنوان علم لیزر نیز شناخته می شود، مطالعه عملکرد ، کاربردها ، ویژگی ها و ماهیت لیزرها است. لیزر (تقویت نور به روش گسیل القایی تابش) پرتو شدید نور الکترومغناطیسی با طول موج یا رنگ طیف منفرد است. در الکترونیک کوانتومی و طراحی حفره نوری و همچنین طراحی فناوری و رسانه از لیزر استفاده می کنند (به عنوان مثال Blu Ray دیسک هایی که از لیزر آبی برای خواندن داده های ذخیره شده روی آن استفاده می کنند). همچنین در مصارف صنعتی مانند برش دقیق با لیزر و کاربردهای پزشکی مانند تخریب بافت نرم کاربرد دارد. اخیراً از عمل جراحی لیزر چشم برای اصلاح نقص بینایی استفاده می شود.

laser (light amplification by stimulated emission of radiation)

ریاضی- فیزیک

این یکی از زمینه های نظری فیزیک است که به دنبال ریاضیات کاربردی برای حل برخی از بزرگترین معضلات و مشکلاتی است که در فیزیک وجود دارد. برخی از موضوعاتی که از ریاضی- فیزیک استفاده کرده اند شامل محاسبه اندازه کهکشان ما با مشخص کردن ستاره های درون آن و کار کردن در مسافت ها هستند. سؤالات مربوط به جستجوی زندگی فرازمینی با عنوان “معادله دریک” (یک مدل ریاضی) مطرح شده است که به بررسی امکان زندگی هوشمند موجود در سیارات دیگر می پردازد. همچنین در احتمال آماری نیز استفاده می شود.

مکانیک

همچنین با عنوان “مکانیک کلاسیک” نیز شناخته می شود. مکانیک توضیح در مورد چگونگی حرکت اشیاءمصنوعی یا طبیعی است. مکانبک به مطالعه حرکت و اثر گرانشی ستاره ها بر روی سیارات، حرکت هواپیما ، ماشین آلات ، قطعات و هر چیز دیگری که حرکت می کند می پردازد.  هنگامی که حرکت یک جسم بررسی می شود، می توان حرکات آینده و گذشته آن را پیش بینی کرد. این کاربرد اندازه گیری در فیزیک است و تا حد زیادی مدیون آیزاک نیوتن است که قوانین حرکت با استفاده از نیرو ها را بیان کرده است. امروزه در مهندسی هوافضا نیز استفاده می شود. نامگذاری مکانیک کلاسیک به دلیل محدودیت های آن در حیطه های دیگر فیزیک مانند قوانین نسبیت آلبرت اینشتین است.

فیزیک پزشکی

علم پزشکی یک رویکرد چند رشته ای است که یکی از مهمترین علوم امروزه در جهان است. فیزیک پزشکی هر کاربرد فیزیک در دنیای پزشکی است. این شامل پزشکی هسته ای در درمان سرطان ها و سایر تومورها ، سونوگرافی برای انجام اسکن فضای داخلی بدن برای اندازه گیری تومورها یا بررسی رشد جنین، رادیولوژی مانند اشعه ایکس و… است. همچنین می توان از آن برای طراحی و پیاده سازی فناوریهای جدید پزشکی برای معالجه و اسکن استفاده کرد.

هواشناسی

گرچه عمدتاً مربوط به علم زمین شناسی است، اما هواشناسی بر پایه و اساس اصول فیزیکی ساخته شده است. سیستم های هواشناسی، جبهه های هواشناسی و پدیده هایی که حاصل می شوند، همگی ناشی از حرکت فیزیکی کره زمین هستند که به نوبه خود بر روند جزر و مد، جهت باد، سرعت، فشار و سایر عناصر دیگر که منجر به پدیده های جوی خاصی می شوند، اثر می گذارد همچنین برای ترسیم و پیش بینی اثرات تغییرات آب و هوایی بسیار مهم است. عدم تعادل شیمیایی، سطح آب، نوسانات و حرکت هوا و آب ممکن است همگی تأثیر عمیقی بر وقایع هواشناسی مانند بارندگی شدید (خشکسالی و جاری شدن سیل)، امواج گرمایی، جبهه هوایی سرد و غیره داشته باشد.

فیزیک مولکولی

مطالعه خصوصیات فیزیکی مولکولها (که از اتمها تشکیل شده اند)، پیوندهای شیمیایی بین اتمهایی که مولکولها را ایجاد می کنند و دینامیک مولکولی به عنوان “فیزیک مولکولی” شناخته می شود. این رشته با چندین حوزه شیمی رابطه نزدیکی دارد. این علم برهمکنش بین مولکولها و چگونگی ایجاد و شکاف پیوندها را بررسی می کند.

فناوری نانو / نانوفیزیک

این فناوری علمی، مهندسی اجسام بسیار کوچک است که با استفاده از میکروسکوپ می توان آنها را مشاهده کرد. اگرچه این قضیه مشکل بزرگی را ایجاد می کند اما پتانسیل ایجاد ماشین های میکروسکوپی در فیزیک وجود دارد. ماشین های در حد نانو می توانند به جاهایی دست یابند که برای ما از نظر شیمیایی خطرناک هستند. همچنین در پزشکی کاربرد بسیار زیادی خواهند داشت و می توانند برای دستکاری سلول های بدن استفاده شوند. اعتقاد بر این است که دستکاری اتم ها می تواند کلیدی برای باز کردن جهان باشد و گام بزرگ بعدی در تکامل فیزیک به عنوان یک علم باشد.

Nanotechnology فیزیک چیست؟
Graphene molecular grid, graphene atomic structure concept, hexagonal geometric form, nanotechnology background 3d rendering

فیزیک هسته ای

فیزیک هسته ای ایده های مربوط به بمب هسته ای و انرژی هسته ای را مطرح می کند. فیزیک اتمی به فیزیک اتم ها از جمله الکترون های هر اتم می پردازد، ولی فیزیک هسته ای به مطالعه هسته های اتم، آرایش آنها و نحوه عملکرد و برهمکنش آنها می پردازد. این تلاش برای تقسیم اتم و استفاده از انرژی آن است که منجر به فن آوری هسته ای شده است مانند بمب و انرژی زیاد، داروهای هسته ای و تصاویر رزونانس مغناطیسی (MRI) .همچنین به ما اجازه دستیابی به رادیوکربن، ایزوتوپ های کشاورزی و پیشرفت در مهندسی و شیمی را داده است. انتظار می رود همزمان با کاهش نفت، تحولات آینده در زمینه حمل و نقل و تولید انرژی را فیزیک هسته ای رقم بزند.

اپتیک

اپتیک یا نورشناسی مطالعه خواص، منشاء، اعمال و فعل و انفعالات نور و ذرات مرتبط با آن است. نور فاقد جرم است زیرا از فوتون هایی تشکیل شده است که جرم ندارند. با این حال آنها انرژی و حرکت دارند. سرعت نور در حال حاضر سریعترین سرعت ممکن است، گرچه نویسندگان داستان های علمی تخیلی و فیزیکدانان نیز به مدت یک دهه در مورد این مسئله بحث می کردند که آیا امکان جابجایی سریعتر از نور وجود دارد یا خیر. اپتیک همچنین مطالعه بینایی نیز است زیرا نور در چشمان ما نفوذ می کند و الگوهای نور را ایجاد می کند.

فیزیک ذرات

فیزیک ذرات به فیزیک هسته ای نزدیک است (که در بالا توضیح داده شد) وابسته است تفاوت آن با فیزیک هسته ای در اینست که علاوه بر برهمکنش های هسته، به مطالعه اثرات ، ماده و پرتودرمانی همه ذرات می پردازد. که این شامل کوچکترین ذرات، به مراتب کوچکتر از اتم، مانند کوارک، لپتون، فوتون و غیره است. فیزیک ذرات مدرن که به “مدل استاندارد” معروف است ذرات زیر اتمی بسیاری را کشف کرده است مانند بوزون هیگز که اخیرا در CERN کشف شده است.

فوتونیک

اگرچه برخی از محققان فوتونیک را زیر شاخه اپتیک می دانند، برخی دیگر معتقدند که فوتونیک یک رشته کمی متفاوت است. بسته به اینکه شما از چه کسی سؤال می کنید، فوتونیک می تواند به معنای کاربردهای نور باشد در حالی که اپتیک نظری است. تفاوت دیگر اینست که یکی را فیزیک کلاسیک (اپتیک) و دیگری را فیزیک کوانتومی (فوتونیک) می دانند. با این حال، اپتیک و فوتونیک می توانند در کنار هم استفاده شوند.

فیزیک پلاسما

در فیزیک چهار حالت ماده وجود دارد: علاوه بر حالت های جامد، مایع و گاز حالت چهارم به عنوان  پلاسما نیز وجود دارد. بر خلاف سه مورد دیگر که تفاوت آن ها در دما است، پلاسما علاوه بر آن  در مورد یون ها است. پلاسما گاز شبه‌ خنثایی از ذرات باردار و خنثی است که رفتار جمعی از خود ارائه می‌دهد. به گاز به شدت یونیزه‌شده‌ای که تعداد الکترون‌های آزاد آن تقریباً برابر با تعداد یون‌های مثبت آن باشد، پلاسما گفته می شود.  که موجب می شود پلاسما خواص جالبی داشته باشد. پلاسما واکنش های شدیدی در برابر میدان های الکتریکی و مغناطیسی از خود نشان می دهد. پلاسما به طور طبیعی ایجاد می شود و طبق تحقیقات ، ممکن است تا ۹۹٪ از کل مواد جهان راتشکیل دهد. فیزیک پلاسما مطالعه پلاسما، خواص و عملکرد آن تحت فشار خاصی است.

فیزیک کوانتوم

یکی از حیطه های فیزیک است که خارج از حیطه های فیزیک کلاسیک و نسبیت است. فیزیک کوانتوم مربوط به حیطه زیر اتمی است. این یک شاخه گسترده است که زمینه های زیر را در بر می گیرد:

الکترودینامیک کوانتومی

پسر عموی الکترودینامیک کلاسیک، الکترودینامیک کوانتومی یا به طور مخفف (QED)  است که برهمکنش بین ماده و نور را توضیح می دهد. همچنین به عنوان اولین تئوری کوانتومی است که در آن رابطه ای بین نسبیت خاص و مکانیک کوانتومی وجود دارد. این شاخه، ریاضیات و برهمکنش بین فوتون و ذرات را بیان می کند. ریچارد فاینمن یکی از دانشمندانی است که در این زمینه مفاهیم با ارزشی را پایه گذاری کرده است.

گرانش کوانتومی

جاذبه یکی از پیچیده ترین نظریه ها برای فیزیکدانان است. گرانش کوانتومی یک چارچوب نظری است که مبتنی بر اصول مکانیک کوانتومی است. این رشته در درجه اول با اخترفیزیک و تأثیر گرانشی قوی اجسام فرازمینی بر روی یکدیگر رابطه دارد.

نظریه میدان کوانتومی

این یک ناحیه از فیزیک نظری است که در آن محققان فیزیک ذرات، مدلهای مکانیک کوانتومی برای ذرات زیر اتمی ایجاد می کنند و برای قسمتهای فیزیک ماده چگال نیز همین کار را انجام می دهند. این چارچوب ، مجموعه ای از تئوری ها ، مدل ها و ابزارهای ریاضی است که دارای نسبیت خاص، فیزیک کلاسیک و جنبه های مکانیک کوانتومی است. امروزه یک تئوری میدانی کارآمد است، در جاهایی از نسبیت عام پاسخگو نیست.

اپتیک کوانتومی

امروزه اپتیک یکی از بهترین زمینه ها برای کاوش مکانیک کوانتومی از طریق هر دو نظریه کلاسیک و کوانتومی است. این مربوط به جنبه های کوانتومی نور مانند برهمکنش های نور و خصوصیات آن از طریق مطالعه و تئوری فوتون ها است.

فیزیک حالت جامد

در حالی که دینامیک سیالات مربوط به ماده سیال (مایع ، گاز ، پلاسما) است، حالت جامد در مورد مواد به شکل جامد است. این رشته هم از فیزیک کلاسیک و هم کوانتومی استفاده می کند. کریستالوگرافی یکی از جالب ترین مطالعاتی است که در این رشته به آن پرداخته می شود. این رشته بررسی می کند که چگونه خواص مواد جامد در مقیاس بزرگ توسط خواص در مقیاس اتمی ایجاد می شود. این یک علم چند رشته ای است که فیزیک را به علم مواد متصلمی کند. این علم همچنین بر روی مقاومت و رسانایی و ابر رسانایی نیز مطالعه می کند.

ترمودینامیک

ترمودینامیک که با قوانین خودش شناخته می شود، مربوط به رابطه بین کار وگرما و انرژی است. به طور خاص، چگونگی ایجاد انرژی از دما و ویژگیها و کاربردهای آن را بررسی می کند. به عنوان مثال، جوشاندن ماهی تابه یا کتری سرعت حرکت آب را افزایش می دهد تا اینکه به چیزی که ما آن را “نقطه جوش” می نامیم، برسد. هنگامی که این اتفاق می افتد، آب بخار می شود زیرا افزایش دمای اعمال شده پیوندهای بین مولکول ها را شکسته است. این همچنین مربوط به انتقال گرما و انرژی، آنتروپی، چرخه کارنو و قانون یخچال می شود. چهار قانون ترمودینامیک وجود دارد که عبارتند از:

  • قانون صفرم ترمودینامیک: بیان می‌کند که اگر دو سیستم با سیستم سومی در حال تعادل گرمایی باشند، با یکدیگر در حال تعادلند.
  • قانون اول ترمودینامیک: تغییر انرژی درونی یک سیستم برابر است با اختلاف گرمای داده شده به سیستم و کار انجام شده توسط محیط بر روی سیستم با علامت مثبت
  • قانون دوم: امکان ندارد که گرما بدون انجام کار از منبع سرد به منبع گرم منتقل شود.
  • قانون سوم: هنگامی که انرژی یک سیستم به حداقل مقدار خود میل می‌کند (دمای صفر مطلق)، آنتروپی سیستم به مقدار قابل چشم‌پوشی (صفر) می‌رسد.

ترجمه و تهیه شده توسط مصطفی کبیری

 

نوشته فیزیک چیست؟ اولین بار در فیزیکفا پدیدار شد.

]]>
https://physicfa.ir/%d9%81%db%8c%d8%b2%db%8c%da%a9-%da%86%db%8c%d8%b3%d8%aa/feed/ 0
تله پورت کوانتومی پیچیده برای اولین بار بدست آمد https://physicfa.ir/%d8%aa%d9%84%d9%87-%d9%be%d9%88%d8%b1%d8%aa-%da%a9%d9%88%d8%a7%d9%86%d8%aa%d9%88%d9%85%db%8c/ https://physicfa.ir/%d8%aa%d9%84%d9%87-%d9%be%d9%88%d8%b1%d8%aa-%da%a9%d9%88%d8%a7%d9%86%d8%aa%d9%88%d9%85%db%8c/#respond Sat, 24 Aug 2019 11:03:34 +0000 http://physicfa.ir/?p=18463 تله پورت (دورنوردی) انتقال یک ماده از یک نقطه به نقطه دیگر بدون عبور از فضای فیزیکی ما بین آن‌ها است. دانشمندان اتریشی و چینی برای اولین بار موفق به تله پورت حالات کوانتومی سه بعدی شدند. تله پورت چند بعدی می تواند نقش مهمی در رایانه های کوانتومی آینده ایفا کند. محققان آکادمی علوم …

نوشته تله پورت کوانتومی پیچیده برای اولین بار بدست آمد اولین بار در فیزیکفا پدیدار شد.

]]>
تله پورت (دورنوردی) انتقال یک ماده از یک نقطه به نقطه دیگر بدون عبور از فضای فیزیکی ما بین آن‌ها است.

دانشمندان اتریشی و چینی برای اولین بار موفق به تله پورت حالات کوانتومی سه بعدی شدند. تله پورت چند بعدی می تواند نقش مهمی در رایانه های کوانتومی آینده ایفا کند.

1 complexquant تله پورت کوانتومی پیچیده برای اولین بار بدست آمد
Austrian and Chinese scientists have for the first time succeeded in transferring three-dimensional quantum states (symbolic image). Credit: ÖAW/Harald Ritsch

محققان آکادمی علوم اتریش و دانشگاه وین به طور تجربی این را اثبات کردند در صورتی که قبلاً فقط به صورت تئوری بود. آنها به همراه فیزیکدانان کوانتومی از دانشگاه علم و فناوری چین موفق به تله پورت حالات کوانتومی چندگانه پیچیده شدند. تیم های تحقیقاتی این گزارش بین المللی را در ژورنال Physical Review Letters ارائه دادند.
محققان در مطالعه خود، حالت کوانتومی یک فوتون (ذره سبک) را به یک حالت دیگر تله پورت کردند. پیش از این، فقط حالت های دو بعدی (“qubits”) منتقل شده بود، یعنی اطلاعات با مقادیر “۰” یا “۱”. با این حال، دانشمندان موفق به انتقال یک حالت سه بعدی، به اصطلاح “qutrit” شدند. در فیزیک کوانتومی، بر خلاف علم کامپیوتر کلاسیک که حالت “۰” و “۱” دارد یک حالت ”یا” نیز وجود دارد (حالت “۲”). یعنی هر دو حالت به طور همزمان اتفاق افتد یا هر چیزی بین آن. تیم اتریش و چین اکنون حالت سوم را در عمل نشان داده اند.

روش آزمایشی نوین برای تله پورت کوانتومی

از دهه ۱۹۹۰ تله پورت کوانتومی چند بعدی از نظر تئوری شناخته شده است. با این حال مانوئل ارهارد از مؤسسه وین می گوید: “اول ، ما مجبور شدیم یک روش آزمایشی را برای تله پورت در ابعاد بالا طراحی کنیم و همچنین فناوری لازم را توسعه دهیم.”

حالت کوانتومی برای تله پورت شدن، در مسیرهای احتمالی که یک فوتون می تواند داشته باشد، رمزگذاری شده است. می توان این مسیرها را به عنوان سه فیبر نوری تصویر کرد. جالبتر اینست که، در فیزیک کوانتومی یک فوتون واحد می تواند در هر سه فیبر نوری به طور هم زمان قرار داشته باشد. برای تله پورت این حالت کوانتومی سه بعدی، محققان از یک روش تجربی جدید استفاده کردند. هسته اصلی تله پورت کوانتومی، اندازه گیری بل است. اساس آن جداکننده چندگانه پرتو است که فوتونها را از طریق چندین ورودی و خروجی هدایت می کند و تمام فیبرهای نوری را به هم متصل می کند. علاوه بر این، دانشمندان از فوتون های کمکی نیز استفاده کردند. این ها نیز به جداکننده چندگانه پرتویی فرستاده می شوند و می توانند در فوتونهای دیگر تداخل کنند.
با انتخاب هوشمندانه از الگوهای تداخلی خاص، اطلاعات کوانتومی می توانند به فوتونی که دور از فوتون ورودی قرار دارد، منتقل شوند. بدون اینکه دو فوتون هیچ تعاملی با یکدیگر داشته باشند. مفهوم تجربی محدود به سه بعد نیست و  در اصل می تواند به هر ابعادی گسترش یابد.

ظرفیت اطلاعات بیشتر برای رایانه های کوانتومی

با کار این تیم تحقیقاتی بین المللی گام مهمی در جهت کاربردهای عملی مانند اینترنت کوانتومی در آینده برداشته شده است. زیرا سیستم های کوانتومی با ابعاد بالا می توانند مقادیر بیشتری از اطلاعات را نسبت به دو بعدی ها انتقال دهند. آنتون زیلینگر، فیزیکدان کوانتومی در آکادمی علوم اتریش و دانشگاه وین، درباره پتانسیل این روش جدید می گوید: “این نتیجه می تواند به اتصال رایانه های کوانتومی با ظرفیت های اطلاعاتی فراتر از کامپیوترهای دو بعدی کمک کند.”
محققان چینی شرکت کننده همچنین فرصت های خوبی را در انتقال کوانتومی چند بعدی مشاهده می کنند. جیان وی پان از دانشگاه علم و فناوری چین می گوید: “اصول اولیه سیستم های شبکه کوانتومی نسل بعدی بر اساس تحقیقات بنیادی ما ساخته شده است.” پان اخیراً به دعوت دانشگاه وین در وین سخنرانی را برگزار کرد

در کارهای بعدی، فیزیکدانان کوانتومی روی گسترش دانش تازه بدست آمده، تمرکز خواهند کرد تا امکان تله پورت کوانتومی یک فوتون یا اتم فراهم شود.

ترجمه توسط مصطفی کبیری

 

نوشته تله پورت کوانتومی پیچیده برای اولین بار بدست آمد اولین بار در فیزیکفا پدیدار شد.

]]>
https://physicfa.ir/%d8%aa%d9%84%d9%87-%d9%be%d9%88%d8%b1%d8%aa-%da%a9%d9%88%d8%a7%d9%86%d8%aa%d9%88%d9%85%db%8c/feed/ 0
الکترون های کند برای مبارزه با سرطان https://physicfa.ir/%d8%a7%d9%84%da%a9%d8%aa%d8%b1%d9%88%d9%86-%d9%87%d8%a7%db%8c-%da%a9%d9%86%d8%af-%d8%a8%d8%b1%d8%a7%db%8c-%d9%85%d8%a8%d8%a7%d8%b1%d8%b2%d9%87-%d8%a8%d8%a7-%d8%b3%d8%b1%d8%b7%d8%a7%d9%86/ https://physicfa.ir/%d8%a7%d9%84%da%a9%d8%aa%d8%b1%d9%88%d9%86-%d9%87%d8%a7%db%8c-%da%a9%d9%86%d8%af-%d8%a8%d8%b1%d8%a7%db%8c-%d9%85%d8%a8%d8%a7%d8%b1%d8%b2%d9%87-%d8%a8%d8%a7-%d8%b3%d8%b1%d8%b7%d8%a7%d9%86/#respond Fri, 23 Aug 2019 11:06:51 +0000 http://physicfa.ir/?p=18460 الکترون های کند برای مبارزه با سرطان: پرتوهای یونی امروزه در درمان سرطان مورد استفاده قرار می گیرند: این شامل اتم هایی با بار الکتریکی است که به تومور شلیک می شوند تا سلول های سرطانی از بین بروند. در واقع خود یونها نیستند که موجب ار بین رفتن سلول ها می شوند بلکه  هنگامی …

نوشته الکترون های کند برای مبارزه با سرطان اولین بار در فیزیکفا پدیدار شد.

]]>
الکترون های کند برای مبارزه با سرطان:

slowelectron الکترون های کند برای مبارزه با سرطان
Janine Schestka. Credit: TU Wien

پرتوهای یونی امروزه در درمان سرطان مورد استفاده قرار می گیرند: این شامل اتم هایی با بار الکتریکی است که به تومور شلیک می شوند تا سلول های سرطانی از بین بروند. در واقع خود یونها نیستند که موجب ار بین رفتن سلول ها می شوند بلکه  هنگامی که یونها به مواد جامد نفوذ می کنند، می توانند بخشی از انرژی خود را با بسیاری از الکترونهای دیگر به اشتراک بگذارند، که موجب می شود الکترون ها با سرعت نسبتا کمتری حرکت کنند. و دقیقاً این الکترون های کند هستند که می توانند DNA سلول های سرطانی را از بین ببرند.

این مکانیسم پیچیده است و هنوز کاملاً درک نشده است. محققان TU Wien اکنون توانسته اند ثابت کنند که این اثر که قبلا کمتر دیده شده، در واقع نقش اساسی در این زمینه دارد. با توجه به فرآیندی به نام فروپاشی کولومبیک بین اتمی، یون می تواند انرژی اضافی را به اتم های اطراف منتقل کند که تعداد زیادی الکترون را آزاد می کند. در واقع انرژی مناسب برای ایجاد صدمه بهینه به DNA سلولهای سرطانی. و برای درک و بهبود بیشتر اثر خاص یون درمانی، این مکانیسم باید در نظر گرفته شود. این نتایج در نشریه تخصصی Journal of Physical Chemistry Letters منتشر شده است.

یک ذره سریع یا تعداد زیادی ذره کند

هنگامی که یک ذره باردار با سرعت زیادی به بافت انسان نفوذ می کند، در پی آن یک آشفتگی بزرگ اتمی را بوجود می آورد. “این می تواند یک دسته بزرگ از اثرات را ایجاد کند”. Janine Schwestka ، نویسنده اصلی این مقاله،که در حال حاضر در پایان نامه خود در تیمی به سرپرستی پروفسور فردریش آومایر و دکتر ریچارد ویلهلم کار می کند، می گوید: هنگامی که یون به داخل اتمهای دیگر حرکت می کند، سایر ذرات می توانند یونیزه شوند. الکترون های تند به اطراف پرواز می کنند و سپس با ذرات دیگر برخورد می کنند. در نهایت، یونی باردار و تند می تواند باعث ایجاد آبشاری از صدها الکترون شود که هرکدام انرژی کمتری دارند.

در زندگی روزمره، ما می دانیم چیزهای سریع اثر چشمگیرتری نسبت به چیزهای کند دارند. یک شوت بسیار قوی به توپ فوتبال در یک فروشگاه چینی آسیب بیشتری نسبت به شوت آرام وارد می کند. ولی در سطح اتمی اینطور نیست. Janine Schwestka می گوید:  “احتمال از بین بردن رشته DNA توسط الکترون های کند بسیار بیشتر از الکترون های تند است. یک الکترون بسیار سریع معمولاً بدون گذاشتن هیچ اثری از مولکول DNA عبور می کند.”

از یک پوسته الکترونی به دیگری

تیم TU Wien اخیراً نگاهی دقیق تر به اثر فروپاشی کولومبیک بین اتمی کردند. “الکترون های یون می توانند حالت های مختلفی را اختیار کنند. بسته به میزان انرژی،  آنها می توانند در یکی از پوسته های داخلی، نزدیک به هسته یا در یک پوسته بیرونی قرار گیرند.” همه فضاهای الکترونی ممکن اشغال نمی شوند. اگر یک پوسته الکترونی در محدوده انرژی متوسط ​​خالی باشد، الکترون می تواند از داخل پوسته، با انرژی بالاتر از آن عبور کند. این انرژی آزاد شده، می تواند از طریق فروپاشی کولومبیک بین اتمی به ماده منتقل شود. Schwestka توضیح می دهد: “یون به طور هم زمان این انرژی را به چندین اتم مجاور به طور مستقیم منتقل می کند. یک الکترون از هر یک از این اتم ها جدا می شود اما به دلیل اینکه انرژی بین چند اتم تقسیم می شود، تعداد زیادی الکترون کند خواهیم داشت.”

زنون و گرافن

اکنون با کمک مجموعه آزمایشگاهی مبتکرانه، می توان اثربخشی این روند را اثبات کرد. یونهای زنون با بار چند برابر، در یک لایه گرافن شلیک می شوند. الکترون های موجود در پوسته های زنون بیرونی به موقعیتی در پوسته دیگر با انرژی کمتری تبدیل می شوند و باعث می شوند که الکترون ها از اتم های کربن زیادی در لایه گرافن جدا شوند، که سپس توسط یک ردیاب ضبط می شوند تا انرژی آنها را اندازه گیری کنند. پروفسور فریدریش اومایر می گوید: “در واقع، از این طریق، ما توانستیم نشان دهیم که فروپاشی کولومبیک بین اتمی نقش مهمی در تولید تعداد زیادی الکترون آزاد در مواد بازی می کند.”

برای توصیف صحیح برهمکنش پرتوهای یونی با مواد جامد یا بافتهای آلی، این اثر کاملاً باید در نظر گرفته شود. این مهم برای بهینه سازی روش های پرتوهای یونی برای درمان سرطان، برای سایر مناطق مهم مانند محافظت از سلامت خدمه ایستگاه های فضایی، جایی که شما در معرض بمباران ذرات ثابت از اشعه کیهانی قرار دارید، باید در نظر گرفته شود.

ترجمه توسط مصطفی کبیری

نوشته الکترون های کند برای مبارزه با سرطان اولین بار در فیزیکفا پدیدار شد.

]]>
https://physicfa.ir/%d8%a7%d9%84%da%a9%d8%aa%d8%b1%d9%88%d9%86-%d9%87%d8%a7%db%8c-%da%a9%d9%86%d8%af-%d8%a8%d8%b1%d8%a7%db%8c-%d9%85%d8%a8%d8%a7%d8%b1%d8%b2%d9%87-%d8%a8%d8%a7-%d8%b3%d8%b1%d8%b7%d8%a7%d9%86/feed/ 0
بیگ بنگ چیست؟ https://physicfa.ir/%d8%a8%db%8c%da%af-%d8%a8%d9%86%da%af-%da%86%db%8c%d8%b3%d8%aa/ https://physicfa.ir/%d8%a8%db%8c%da%af-%d8%a8%d9%86%da%af-%da%86%db%8c%d8%b3%d8%aa/#respond Sat, 17 Aug 2019 10:08:05 +0000 http://physicfa.ir/?p=18112 بیگ بنگ: در طول پنج قرن گذشته از قدرت مشاهدات و آزمایش‌ و استدلال‌های ریاضی استفاده کرده‌ایم تا سد باورهای اشتباه گذشته را بشکنیم. نوع بشر راهی طولانی و پر فراز و نشیب را در تغییر درک خود از عالم، پشت سر گذاشته است. از عالمی که زمین کوچک مرکز آن بود تا کیهان وسیعی …

نوشته بیگ بنگ چیست؟ اولین بار در فیزیکفا پدیدار شد.

]]>
بیگ بنگ: در طول پنج قرن گذشته از قدرت مشاهدات و آزمایش‌ و استدلال‌های ریاضی استفاده کرده‌ایم تا سد باورهای اشتباه گذشته را بشکنیم. نوع بشر راهی طولانی و پر فراز و نشیب را در تغییر درک خود از عالم، پشت سر گذاشته است. از عالمی که زمین کوچک مرکز آن بود تا کیهان وسیعی که صدها میلیارد کهکشان چون ذرات گرد و غبار در آن پراکنده‌اند. سر آغاز این هستی به وسیله نظریه بیگ بنگ شرح داده شده است.  این نظریه یک مدل کیهان شناسی است که تاکنون از دیدگاه آزمایشات و رصدهای نجومی توانسته است بیشترین تائیدات را از سوی جامعه علمی بین المللی به دست آورد. کیهان شناسان با اصطلاح بیگ بنگ به شرح و تفسیر این ایده می پردازند که جهان از یک حالت نخستین بی نهایت گرم تشکیل شده و تمام کائنات در یک هسته اتم یاحتی کوچکتر از آن جای داشت و در یک لحظه این فضا و زمان آغاز می شود یعنی با یک بیگ بنگ که حاصل گرانش شدید ناشی از فشردگی بوده، شروع شد.

big bang بیگ بنگ چیست؟

ادوین هابل کاشف انبساط کیهان

بطور کلی امروزه چنین پذیرفته می شود که فضا، زمان، ماده، انرژی و قوانین طبیعت جملگی با بیگ بنگ پا به عرصه وجود گذاشته اند. شاهد و دلیل وجود بیگ بنگ، قانون مشاهده شده هابل است. ادوین هابل (Edwin Hubble) در سال ۱۹۲۹ از طریق مشاهدات خود و بررسی روی انتقال به سرخ ۲۴ کهکشان و مقایسهٔ آنها با یکدیگر به این نتیجه رسید که کهکشان‌های دورتر با سرعت بیشتری در حال دور شدن هستند، همانطوری که معادلات اینشتین پیش بینی کرده بودند. دانشمندان به این فکر افتادند که اگر جهان در حال انبساط باشد، پس احتمالا آغازی دارد. اگر این کهکشان ها در گذشته های دور، به زمین خیلی نزدیک تر بودند. اگر حرکت کهکشان ها در زمان گذشته را در ذهن خود مسیریابی کنیم ، نه تنها به زمانی می رسیم که جهان آغاز شده، بلکه به این مفهوم می رسیم که کلیه کهکشان ها باید از یک حجم کوچکی شروع به حرکت کرده باشند.

ثابت هابل ( H ) که یکی از مهمترین ثابت ها در علم کیهان شناسی محسوب می شود، نشان می دهد که جهان با چه سرعتی در حال انبساط است. به عنوان مثال، نوار ویدئویی ضبط شده از یک انفجار را در نظر بگیرید. در ویدئوی ضبط شده، ذرات ناشی از انفجار را در حال دور شدن از مرکز انفجار می بینیم. به این ترتیب می توانیم سرعت دور شدن ذرات را از مرکز انفجار محاسبه کنیم. ولی از طرف دیگر همچنین می توانیم ویدئو را به عقب باز گردانیم تا لحظه ای که تمام ذرات در یک نقطه متمرکز شوند. از آنجایی را که سرعت انبساط را از قبل می دانیم، می توانیم به عقب بازگشته و زمانی را که در آن انفجار رخ داده است را محاسبه کنیم.(این مثال برای درک موضوع است و بیگ بنگ قابل مقایسه با هیچ  انفجاری نیست، چون جهان پس از بیگ بنگ، تورم یافت و منبسط شد)

Big Bang بیگ بنگ چیست؟

خط زمانی بیگ بنگ و کیهان شناسی  نوین

از سن عالم  تاکنون، ۱۳٫۸۲ میلیارد سال گذشته ( طبق مشاهدات جدید ماهواره پلانک که نشان داد کیهان نزدیک به ۱۰۰ میلیون سال قدیمی تر است ) طبیعی است برای بیان مرحله های این تحول از زمان استفاده کنیم. ذره هایی مانند پروتون و نوترون، که در فیزیک آنها را با نام کلی باریون می شناسیم، در همان یک ثانیه ی اول بعد ازبیگ بنگ به وجود آمده اند. شاید تصور کنید یک ثانیه در مقابل ۱۳٫۸ میلیارد سال که اصلاً به حساب نمی آید. اما در فیزیک این طور نیست! کیهان زمانی که یک ثانیه یا کسری از ثانیه سن داشته است بسیار داغ بوده است، یک ثانیه بعد از بیگ بنگ را به چند قسمت می شود تقسیم کرد که معنی داشته باشد؟ کوچکترین زمانی که به لحاظ علم فیزیک از ثابت های جهانی که طبق گرانش نیوتن، پلانک، و نیز سرعت نور می توان ساخت زمان پلانک نامیده می شود و برابر ۲۳- ^۱۰ ثانیه، توجه کنید یعنی که ثانیه را به ۱۰۴۳ قسمت تقسیم کنیم و تنها یک قسمت از آن را بگیریم!

این زمان شاخص است برای محدوده ای از تحول عالم که انتظار می رود گرانش کوانتومی شود؛ علت این ادعا این است که در محاسبه ی زمان پلانک ثابت پلانک که نشانه ی کوانتومی بودن است وارد می شود. بنابراین این زمان مرز اعتبار نظریه ی گرانش اینشتین را تعیین می کند و انتظار داریم در زمان های کوتاه تر از آن، که عالم فشرده تر بوده است، گرانش کوانتومی بشود. هیچ رابطه یا فرمول فیزیکی شناخته شده ای وجود ندارد وفقط از این زمان به بعد است که روابط فیزیکی وجود دارند. بعد از عبور از چند مرحله ویژه وکاهش تدریجی دما در زمان ده بتوان منفی ۱۲ چهار نیروی بنیادی شکل گرفته و در زمان ده بتوان منفی شش هم دما آنقدر پایین آمده تا شرایط برای شکل گیری هسته اتمها فراهم شود. دراین زمان عناصر طبیعی بویژه هلیوم وهیدروژن شکل گرفته اند. بعد از گذشت سیصدهزار سال از لحظه آفرینش کیهان برای فوتونها شفاف شده وتابش از ماده جداشده است. با انبساط کیهان ماده ٬از تابش زمینه جداشده و اتمها تشکیل شده اند. گرانش موجب تغییر چگالی های موضعی شده و ستاره ها شکل گرفته اند.

قدیمی ترین و مستقیم ترین انواع شواهد تجربی عباراتند از انبساط نوع هابل که در انتقال سرخ کهکشانها مشاهده شده است، اندازه گیری‌های جزئیات تابش زمینه کیهانی و فراوانی نسبی عناصر سبک که در جریان هسته زایی بیگ بنگ تولید شنده‌اند. امروزه توزیع، تشکیل و تکامل کهکشانها در مقیاس بزرگ نیز به این شواهد افزوده شده است. از این موارد به عنوان چهار ستون نظریه بیگ بنگ یاد شده است.

به تازگی نیز طبق مشاهدات ماهواره پلانک تخمین زده می شود سرعت انبساط جهان که برابر ثابت هابل شناخته می شود، برابر ۶۷٫۱۵ مثبت/منفی ۱٫۲ کیلومتر در ثانیه در مگا پارسک است. (پارسک یک واحد اخترشناسی است و تقریباً برابر ۳ سال نوری است). که کمتر از برآوردهای قبلی به دست آمده از تلسکوپ های فضایی اسپیتزر ناسا و هابل میباشد. ( داده های پیشین نشان می داد که جهان با سرعت شگفت آور ۷۱ کیلومتر در ثانیه در مگا پارسک در حال انبساط است.)

بیگ بنگ و  تاریخچه تحول کیهانی

یافته های ماهواره WMAP و ماهواره پلانک به دانشمندان اطمینان داد که آنان به سمت یک «مدل استاندارد» کیهان شناسی ، پیش روند. داده های جدید پلانک همچنین بیانگر این است که انرژی تاریک کمتری و ماده ی تاریک و ماده ی معمولی بیشتری در کیهان وجود دارند.این نقشه حاصل پانزده و نیم ماه خیره شدن به دمای و اندازه گیری تابش مایکرو ویو پس زمینه ی کیهان است. برابر برآورد جدیدی ماده تاریک در جهان ۲۶٫۸ درصد است، که قبلا ۲۴ درصد بود، در حالی که انرژی تاریک به میزان ۶۸٫۳ درصد میباشد، در حالی که قبلا ۷۱٫۴ درصد بود. ماده ی معمولی در حال حاضر ۴٫۹ درصد براورد می شود، که قبلا ۴٫۶ درصد بود.

تابش پس زمینه کیهانی دقیق‌ترین نقشه از توزیع ماده در جهان اولیه است. این نقشه، نوسانات ریز دمایی متناظر با تفاوت‌های اندک چگالی روزهای اولیه نواحی مختلف عالم را نشان می‌دهد. این تفاوت‌های بذر ساختار آینده جهان را شکل دادند، یعنی همان چیزی که نمود آن امروزه به شکل ستارگان و کهکشان‌ها در تمام کیهان پراکنده شده است. نقشه تهیه شده پلانک از CMB اخترشناسان و کیهان‌شناسان را قادر ساخته تا طیف وسیعی از مدل‌های مربوط به منشاء و تکامل کیهان را به بوته آزمایش بگذارند. ماهواره پلانک در زمستان سال ۲۰۰۹ به فضا پرتاب شد و مدت ۴٫۵ سال را به پیمایش و جستجوی آسمان پرداخت؛ تا روند تکامل ماده کیهانی را در طول زمان مطالعه کند. در نهایت روز ۱ آبان تلسکوپ فضایی پلانک به ماموریت تهیه نقشه تابش پس زمینه کیهانی پایان داد، پیش از پلانک ماهواره COBE و WMAP این وظیفه را بر عهده داشتند.

Planck and the Cosmic microwave background بیگ بنگ چیست؟
نقشه  پلانک از قدیمی ترین نور در جهان که به نام پس زمینه کیهانی شناخته می شود ، با دقت بی سابقه ای انجام شد

 

اگر چه هنوز شکافهای زیادی وجود دارد ، با این حال اختر فیزیکدانان با استفاده از داده های دریافتی، در حال ترسیم نمای کلی یک نظریه استاندارد هستند. با استفاده از تصاویری که ما امروز در کنار هم قرار می دهیم، می بینیم که سیر تکاملی جهان، با خنک شدن آن مراحل متفاوت و مستقلی را پیموده است. گذار از این مراحل مختلف بیانگر به هم ریختن تقارن و تجزیه یک نیروی واحد طبیعت است. در ادامه، مراحلی که تا به امروز شناخته شده اند، از این قرارند :

۱ ) قبل از ۴۳- ^۱۰ ثانیه، عصر پلانک

تقریبا هیچ چیز در مورد عصر پلانک مشخص نیست. در انرژی پلانک ( ۱۹^۱۰ میلیارد الکترون ولت ) ، نیروی گرانش به اندازۀ نیروهای کوانتومی قوی بوده است. در نتیجه ، چهار نیروی جهان احتمالا در یک «ابر نیرو» متحد بوده اند. شاید جهان در فاز کاملی از «هیچ» یا فضای خالی با ابعاد بیشتر، وجود داشته است. تقارن مرموزی که تمام این چهار نیرو را با هم ترکیب می کند باعث تغییر ناپذیری معادلات می گردد، بیشتر «ابر تقارن» است. به دلایل ناشناخته، تقارن مرموزی که تمام چهار نیرو را متحد ساخته، شکسته شده و حباب کوچکی شکل گرفته است. این حباب کوچک همان جهان جنینی ما است که شاید در نتیجه یک افت و خیز کوانتومی تصادفی ایجاد شده باشد. اندازۀ این حباب برابر «طول پلانک» یعنی ۳۳- ^۱۰ سانتیمتر، بوده است.

۲ ) ۳۴- ^۱۰ ثانیه ، عصر گات

شکست تقارن حبابی به وجود آورد که به سرعت انبساط یافت. با متورم شدن حباب، چهار نیروی بنیادی به سرعت جدا شدند. گرانش، اولین نیرویی بود که از سه نیروی دیگر جدا شد و به این ترتیب موج ضربه ای را در سراسر جهان آزاد کرد. تقارن اصلی ابر نیرو به تقارن کوچکتری شکسته شد، شاید به تقارن گات. بر هم کنشهای قوی، ضعیف و الکترومغناطیسی باقی مانده، هنوز از طریق تقارن گات با هم متحد بودند. جهان در طی این مرحله، به دلایلی که هنوز مشخص نیست، با ضریب بسیار بزرگی، حدود ۵۰^۱۰ متورم و باعث شد فضا سریع تر از سرعت نور منبسط شود. دما در این حالت برابر ۳۲^۱۰ بوده است.

۳ ) ۲۴- ^۱۰ ثانیه ، پایان تورم

با جدا شدن نیروی قوی از دو نیروی دیگر، دما به ۲۷^۱۰ درجه کاهش یافت. دورۀ تورم پایان یافت، جهان آرام گرفت و از آن پس با انبساط استاندارد فریدمن به کار خود ادامه داد. در این حالت، جهان «سوپ» پلاسمای داغ شامل کوارک ها، گلئون ها و لپتون ها آزاد بود. کوارک های آزاد پس از تراکم به پروتون ها و نوترونهای امروزی تبدیل شدند. جهان ما در این مرحله هنوز بسیار کوچک بود و ابعاد آن تنها به ابعاد فعلی منظومۀ شمسی می رسید. ماده و پاد ماده یکدیگر را خنثی کردند، اما مقدار ماده نسبت به پاد ماده کمی بیشتر بود ( یک در میلیارد ) و باعث به وجود آمدن ماده ای شد که امروزه در اطراف خود می بینیم. ( با مشاهدۀ ذره بوزون هیگز و چگونگی جرم دار شدن ماده که توسط برخود دهندۀ بزرگ هادرون انجام شد دانشمندان توانستند این مرحله را بازسازی کنند. )

thebigbang بیگ بنگ چیست؟
جدول زمانی جهان در مدت ۱۳٫۸ میلیارد سال ، از بیگ بنگ، دوران تاریک کیهانی، تشکیل نخستین ستارگان، و گسترش و انبساط کیهان تا دوران کنونی نشان می دهد.

۴ ) سه دقیقه ، شکل گیری هسته ها

دما به اندازۀ کافی برای شکل گرفتن هسته ها کاهش پیدا کرده است. طی فرایند همجوشی، هیدروژن به هلیم تبدیل شد. ( که نسبت ۷۵ درصد هیدروؤن به ۲۵ درصد هلیم را در جهان ایجاد کرد. ) مقادیر ناچیزی لیتیم شکل گرفت، ولی فرایند همجوشی عناصر بالاتر ، به دلیل اینکه هسته های دارای ۵ ذره خیلی ناپایدار بودند، متوقف شد. جهان به دلیل تفرق نور به وسیلۀ الکترون های آزاد غیر شفاف بود. این مرحله ، پایان عمر گوی آتشین اولیه محسوب می شود.

۵ ) ۳۸۰۰۰۰ سال بعد ، اتم ها متولد می شوند

دما به ۳۰۰۰ درجه کلوین کاهش یافت. با جایگیری الکترون ها در اطراف هسته ها، اتم ها شکل گرفتند، بدون اینکه به دلیل گرما از هم پاشیده شوند. فوتون ها هم اکنون می توانستند بی آنکه جذب شوند، آزادانه حرکت کنند. این همان تابشی است که به وسیلۀ COBE و WMAP اندازه گیری شده است. جهانی که زمانی مات و مملو از پلاسما بود، حالا شفاف شد. آسمان بجای سفید، اکنون سیاه بود.

۶ ) یک میلیارد سال بعد ، ستارگان متراکم می شوند

دما به ۱۸ درجه کلوین کاهش یافت. اختروش ها ، کهکشان ها و خوشه های کهکشانی، عمدتا به عنوان نتایج فرعی افت و خیزهای کوچک کوانتومی در گوی آتشین اولیه، شروع به تراکم نمودند. عناصر سبک، مثل کربن ، اکسیژن و نیتروژن در ستارگان ساخته شدند. ستارگان شاخته شدند. ستارگان در حال انفجار ، عناصر بعد از آهن را در اسمانها پراکندند. این دوره، دورترین دوره ای است که به وسیلۀ تلسکوپ هابل تصویربرداری شده و قابل تجسس و بررسی است.

۷ ) ۶٫۵ میلیارد سال ، انبساط دِسیتر

انبساط فریدمن به تدریج پایان یافت و سرعت انبساط جهان رو به افزایش گذاشت. به این ترتیب، جهان وارد مرحله ای به نام انبساط دِسیتر شد. در این مرحله، نیروی مرموز ضد گرانشی که هنوز شناسایی نشده، جهان را به پیش می راند.

۸ ) ۱۳٫۸ میلیار سال ، امروز

اکنون دما به ۲٫۷ درجه کلوین کاهش یافته است. ما شاهد جهان امروزی، شامل کهکشانها، ستاره ها و سیارات هستیم. سرعت جهان، در یک حالت گریز، رو به افزایش است.

بیگ بنگ و جهانی بر خاسته از هیچ

ممکن است درنگاه اول با نظریه جهانی از هیچ و جهان های چندگانه مخالفت کنیم، زیرا به نظر می رسد این نظریه قوانین شناخته شده ای مثل قانون بقای ماده و انرژی را به هم می ریزد. در واقع، مجموع کل ماده به علاوه انرژی در جهان احتمالا خیلی کوچک است. درست است که مقدار ماده موجود در جهان شامل تمام ستارگان، سیارات و کهکشان ها مقداری مثبت و بزرگ است، بااین حال انرژی ذخیره شده در گرانش، ممکن است منفی باشد. اگر انرژی مثبت ماده را با انرژی منفی گرانش جمع کنیم، نتیجه عددی نزدیک به صفر خواهد بود! از بعضی جهات می توان گفت چنین جهان هایی آزاد هستند. آنها می توانند از درون خلاء تقریبا بدون هیچ تلاشی، بیرون بجهند. در جهان بسیار شگفت انگیز مکانیک کوانتوم که به توصیف رفتارها در مقیاس زیر اتمی می پردازد، نوسان ها و بی ثباتی های گاه به گاهی می تواند ماده و انرژی را از هیچ پدید آورد و به گفتۀ محققان، این در واقع می تواند به پدید آمدن چیزهای بسیار بزرگ هم بیانجامد.

انرژی تمامی ذرات بنیادی در لحظه تولد جهان ( بیگ بنگ ) بدون جرم بوده‌ اند اما در کسر بسیار کوچکی از ثانیه پس از آن هنگامی که ذرات هیگز از « انرژی بیگ بنگ» پدید آمده و کل جهان را پُر کردند و ناگهان برخی از ذرات بنیادی به واسطه برهم‌ کنش با آنها جرمدار شدند و همچنان این ذرات نامرئی در میدان هیگز جهان انرژی ابتدایی خود را حفظ کرده اند. خوب حال سوال پیش می آید بیگ بنگ انرژی اش را چطور بدست آورده است؟ در مدل های کوانتومی به علت افت و خیزهای میدان گرانشی ناپایدار، باعث می شود گذاری خود به خود به عالم در حال انبساط و ماده رخ دهد. ممکن است فکر کنید خلق ماده و انبساط آن به مقداری انرژی نیاز دارد و بنابراین اگر ماده از « فضای خالی » به وجود آمده باشد؛ پایستگی انرژی که یکی از اصول مسلم فیزیک است، بر هم خواهد خورد.

در واقع ، در فرایند هیچ؛ نقض پایستگی انرژی وجود ندارد. به یاد بیاورید که میدان گرانشی دارای انرژی منفی است. ( حالتی مقید به پروتون در حالتی با انرژی منفی وجود دارد؛ هر نیروی جاذبه ای چنین خصوصیتی دارد و نیروی گرانشی همیشه جاذبه ای است.) بنابراین می توان به موقعیتی رسید که انرژی گرانشی منفی با انرژی مثبت ماده ( و انبساط )در تعادل باشد که در نتیجه انرژی کل صفر می شود. معادلات کیهان شناسی کوانتومی نشان می دهند که عالم به علت افت و خیزهای کوانتومی بطور خود به خودی از خلا به وجود آمده است و بیگ بنگ های متعدد در اعصار مختلف بوده و خواهد بود.

 

 

نوشته بیگ بنگ چیست؟ اولین بار در فیزیکفا پدیدار شد.

]]>
https://physicfa.ir/%d8%a8%db%8c%da%af-%d8%a8%d9%86%da%af-%da%86%db%8c%d8%b3%d8%aa/feed/ 0
فیزیک کنکور ۹۸ – پاسخ تشریحی سوالات داخل و خارج از کشور https://physicfa.ir/%d9%81%db%8c%d8%b2%db%8c%da%a9-%da%a9%d9%86%da%a9%d9%88%d8%b1-98/ https://physicfa.ir/%d9%81%db%8c%d8%b2%db%8c%da%a9-%da%a9%d9%86%da%a9%d9%88%d8%b1-98/#respond Mon, 29 Jul 2019 11:34:11 +0000 http://physicfa.ir/?p=18072 فیزیک کنکور ۹۸ : سوالات فیزیک کنکور ۹۸ به همراه پاسخ تشریحی سوالات برای رشته های علوم تجربی و ریاضی و فیزیک آماده دانلود است. در این مجموعه سوالات درس فیزیک کنکور سراسری داخل کشور و کنکور سراسری خارج از کشور برای دو رشته تجربی و ریاضی مخصوص نظام جدید (۳-۳-۶) به همراه پاسخ تشریحی …

نوشته فیزیک کنکور ۹۸ – پاسخ تشریحی سوالات داخل و خارج از کشور اولین بار در فیزیکفا پدیدار شد.

]]>
فیزیک کنکور ۹۸ :

konkour98 physic فیزیک کنکور 98   پاسخ تشریحی سوالات داخل و خارج از کشور

سوالات فیزیک کنکور ۹۸ به همراه پاسخ تشریحی سوالات برای رشته های علوم تجربی و ریاضی و فیزیک آماده دانلود است. در این مجموعه سوالات درس فیزیک کنکور سراسری داخل کشور و کنکور سراسری خارج از کشور برای دو رشته تجربی و ریاضی مخصوص نظام جدید (۳-۳-۶) به همراه پاسخ تشریحی آن توسط استاد مصطفی کبیری قرار داده شده است.

دانش آموزان با مطالعه پاسخ ها می توانند به دانش خوبی از چگونگی سوالات کنکور سراسری و روش های حل آن ها دست یابند تا موجب موفقیت در کنکور سال های بعد برایشان گردد. همواره یکی از منابع اصلی کنکور، سوالات کنکور سال های گذشته است و باید با مطالعه دقیق آن به روش های طرح سوال توسط طراحان کنکور پی برد. سپس با تمرین بیشتر در حل سوالات مشابه کنکور سراسری می توانید به تسلط بالایی از مباحث دست یافته و در مرحله بعد سرعت تست زدن و به پاسخ صحیح رسیدن را افزایش دهید.

بررسی سوالات فیزیک کنکور ۹۸ توسط استاد مصطفی کبیری :

در سال های اخیر آسانتر شدن سوالات فیزیک رشته ریاضی و فیزیک نسبت به رشته علوم تجربی مشاهده شده بود. در سال ۹۸ هم این مورد تکرار شد. سطح سوالات فیزیک کنکور ۹۸ در رشته ریاضی و فیزیک بسیار ساده بود. و اکثر سوالات از متن و تمرینات کتاب درسی انتخاب شده بود. در کنکور ۹۸ برای نظام جدید (۳-۳-۶) سطح سوالات تقریبا آسان بود طوری که دانش اموز با مطالعه دقیق کتاب درسی و اندکی سرعت عمل به راحتی می توانستد به اکثر سوالات پاسخ صحیح دهند. در سوالات فیزیک رشته علوم تجربی ۲ یا ۳ سوال تقریبا سخت نیز مشاهده شد که با توجه به رقابت شدید در این رشته وجودش قابل انتظار بود. البته به همین سوالات هم با اندکی دقت و داشتن تسلط کافی می شد پاسخ صحیح داد.

با توجه به آسان شدن کتاب های فیزیک نظام جدید و حذف شدن مباحث چالش بر انگیز برای دانش آموزان، این انتظار می رفت که سوالات فیزیک کنکور ۹۸ نسبت به سال های قبل آسان تر باشد. از اینرو به دانش آموزان عزیز توصیه می شود کتاب درسی را با دقت مطالعه کرده و مثال ها و تمرین های آن را با ریز بینی بیشتری بررسی کنند تا در کنکور سال ۹۹ به موفقیت دست پیدا کنند.

دانلود سوالات و پاسخ تشریحی فیزیک کنکور ۹۸ :

پاسخ نشریحی سوالات فیزیک کنکور سراسری ۹۸ داخل کشور رشته علوم تجربی نظام (۳-۳-۶)

پاسخ تشریحی سوالات فیزیک کنکور سراسری ۹۸ داخل کشور رشته ریاضی و فیزیک نظام (۳-۳-۶)

پاسخ تشریحی سوالات فیزیک کنکور سراسری ۹۸ خارج از کشور رشته علوم تجربی نظام (۳-۳-۶)

پاسخ تشریحی سوالات فیزیک کنکور سراسری ۹۸ خارج از کشور رشته ریاضی و فیزیک نظام (۳-۳-۶)

 

 

نوشته فیزیک کنکور ۹۸ – پاسخ تشریحی سوالات داخل و خارج از کشور اولین بار در فیزیکفا پدیدار شد.

]]>
https://physicfa.ir/%d9%81%db%8c%d8%b2%db%8c%da%a9-%da%a9%d9%86%da%a9%d9%88%d8%b1-98/feed/ 0
نمونه سوال امتحانی نوسان و موج https://physicfa.ir/%d9%86%d9%85%d9%88%d9%86%d9%87-%d8%b3%d9%88%d8%a7%d9%84-%d8%a7%d9%85%d8%aa%d8%ad%d8%a7%d9%86%db%8c-%d9%86%d9%88%d8%b3%d8%a7%d9%86-%d9%88-%d9%85%d9%88%d8%ac/ https://physicfa.ir/%d9%86%d9%85%d9%88%d9%86%d9%87-%d8%b3%d9%88%d8%a7%d9%84-%d8%a7%d9%85%d8%aa%d8%ad%d8%a7%d9%86%db%8c-%d9%86%d9%88%d8%b3%d8%a7%d9%86-%d9%88-%d9%85%d9%88%d8%ac/#respond Tue, 12 Mar 2019 11:54:59 +0000 http://physicfa.ir/?p=17489 نمونه سوال امتحانی نوسان و موج : نمونه سوال امتحانی استاندارد از فصل سوم فیزیک دوازدهم رشته علوم تجربی (نوسان و موج) طراحی شده توسط استاد مصطفی کبیری برای دانش آموزان و دبیران فیزیک آماده شده است که می توانید از طریق زیر هم به سوال و هم به پاسخ تشریحی آن دسترسی داشته باشید. …

نوشته نمونه سوال امتحانی نوسان و موج اولین بار در فیزیکفا پدیدار شد.

]]>
نمونه سوال امتحانی نوسان و موج :

ph12 soal pasokhs3 00 نمونه سوال امتحانی نوسان و موجنمونه سوال امتحانی استاندارد از فصل سوم فیزیک دوازدهم رشته علوم تجربی (نوسان و موج) طراحی شده توسط استاد مصطفی کبیری برای دانش آموزان و دبیران فیزیک آماده شده است که می توانید از طریق زیر هم به سوال و هم به پاسخ تشریحی آن دسترسی داشته باشید. پیشنهاد ما برای استفاده از این نمونه سوال اینگونه است که ابتدا همه مفاهیم فصل سوم فیزیک دوازدهم تجربی را با دقت مطالعه کنید و سپس به سوالات پاسخ دهید و بعد از آن با پاسخنامه ای که در اختیار شما قرار دادیم پاسخ های خود را مقایسه کنید. تا به اشکالات خود پی برده و در رفع آن تلاش کنید. هر چند این نمونه سوال برای کتاب فیزیک دوازدهم تجربی طراحی شده اما همه سوالات آن برای دانش آموزان رشته ریاضی و فیزیک نیز مناسب است.

دانلود نمونه سوال امتحانی نوسان و موج :

آزمون نوسان و موج فیزیک دوازدهم تجربی (طراح: مصطفی کبیری)

دانلود پاسخ نمونه سوال امتحانی نوسان و موج :

خرید رایگان

 

 

نوشته نمونه سوال امتحانی نوسان و موج اولین بار در فیزیکفا پدیدار شد.

]]>
https://physicfa.ir/%d9%86%d9%85%d9%88%d9%86%d9%87-%d8%b3%d9%88%d8%a7%d9%84-%d8%a7%d9%85%d8%aa%d8%ad%d8%a7%d9%86%db%8c-%d9%86%d9%88%d8%b3%d8%a7%d9%86-%d9%88-%d9%85%d9%88%d8%ac/feed/ 0