انفجار هسته ای

تعریف انفجار
انفجار اعم از عادی یا هسته ای عبارتست از رهایی مقدار زیادی انرژی در مدت زمانی بسیار کوتاه و در فضای محدود .
ساختار انفجاری هسته ای
در انفجار هسته ای حرارت و فشار حاصل از اندازه ای است که جرم بمب و همه مواد موجود در فضای مزبور را در آن واحد زمان بصورت توده ای از گاز داغ ، ملتهب و فشرده در آورده و تشکیل گوی آتشین که در حدود چند میلیون درجه حرارت است می دهد این گوی آتشین بلافاصله انبساط کرده و به لایه های بالای جو صعود می کند.انبساط سریع گوی آتشین فشار اطراف خود را بالا برده و موج انفجاری بسیار شدیدی و یا موج ضربه فوق العاده ای در زمین یا آب یا در زیر زمین ایجاد می کند که اثر تخریبی انفجار مربوط به آنها ست .
مشخصات انفجاری هسته ای
- در نزدیکی انفجار سرعت موج از یک کیلومتر درثانیه یعنی هزارها کیلومتر در ساعت بیشتر است .
- قسمت عمده ای از انرژی انفجار بصورت حرارت و نور آزاد می شود که در منطقه وسیعی ایجاد آتش سوزی نموده و حتی در فاصله های دورتر سبب سوختگی در پوست بدن موجودات زنده ای که در معرض آنها قرارگرفته باشند می گردد .
- مقدار زیاری اشعه نامریی هسته ای به نام تشعشع هسته ای اولیه بوجود می آید که قدرت نفوذی فوق العاده ای داشته و بر حسب شدت تشعشع آنها آثار بیولوژیکی تشعشعات هسته ای وخیم یا کشنده در موجودات زنده بوجود می آورند .
- مواد حاصل از انفجار های هسته ای به شدت رادیو اکتیو بوده ومنطقه وسیعی را بطوری الوده می سازد که بر حسب نزدیکی یا دوری از مرکز انفجار تامدتی غیر قابل سکونت خواهند بود مانند هیروشیمای ژاپن .
- در انفجارهای معمولی درجه حرارت در مرکز انفجار به حدود ۵۰۰۰ درجه سانتیگراد درمورد انفجارهای هسته ای به ده ها میلیون درجه می رسد .
حوزه انفجارهسته ای
قطر کره آتشین از بمب هسته ای یک مگاتنی در یک هزارم ثانیه به حدود ۱۵۰ متر رسیده ودر هر ثانیه به حداکثر اندازه خود که حدود ۲۰۰۰ متر است می رسد و پس از یک دقیقه نسبتا سرد شده و روشنایی خود را از دست می دهد این زمانی است که انفجار ۷ کیلو متر صعود کرده است برای تصور میزان درخشندگی آن کافیست اشاره کنیم که :
- از فاصله یکصد کیلومتری از نور خورشید در وسط روز درخشنده تر است .
- در پاره ای از آزمایش ها که در طبقات بالای جو انجام گرفته نور حاصله از فاصله ۱۰۰۰ کیلومتری محسوم بوده است که تحت بعضی شرایط این نور می تواند موجب کوری موقتی یا سوختگی دایمی شبکیه چشم شود .
- در موقع آزمایشات هسته ای در معرض بودن تصادفی اشخاص موجب سوختگی شبکیه چشم درمسافت ۱۰ مایلی در سلاح ۲۰ کیلو تنی شده است .
- گوی آتشین همانطور که به سرعت بزرگ شده و صعود می کند تغییر شکل داده و پهن تر می شود ضمناً هوا و خاک و عناصر دیگر را از پایین به داخل خود می مکد و به همین ترتیب دنباله ای از غبار تشکیل می شود که گوی آتشین را به زمین وصل می کند کره آتشین بتدریج سرد شده و بصورت ابری متلاطم در می آید که ابتدا سرخ رنگ بوده و بعد سفید می شود در این حال با دنباله خود شکل قارچی به خود می گیرد .
تخریب بعد از انفجار هسته ای
- چنانچه انفجار در سطح زمین یا نزدیکی آن اتفاق بیافتد مقدار زیادی خاک و شن و مواد مختلف بخار شده و همراه با گوی آتشین بالا می روند یک صدم انرژی سلاح مگاتنی در تر کش سطحی کافی است که ۴۰۰۰ تن خاک و شن و سنگ را بخار نماید این مواد که بدین ترتیب به داخل گوی آتشین کشیده شده با مواد رادیو اکتیو مخلوط می شوند و ابر اتمی قارچ شکل انفجارات اتمی را شکل می دهند ذرات این باد بتدریج به زمین بازگشته و یا در اثر برف و باران به زمین ریخته خواهد شد این عمل ریزش اتمی نامیده شده و منبع تشعشعات باقیه خواهند بود .
- در انفجارهای زیر آبی مقدار زیادی آب بخار خواهد شد یک صدم انرژی سلاح یک مگاتنی کافیست که ۲۰۰۰۰ تن آب را بخار کند .
- انفجار زیر زمینی اتمی ایجاد تکانهایی مانند زمین لرزه می نماید در اثر این لرزش و جابه جاشدن قسمتی از سطح زمین خرابی بوجود می آید اما انرژی یک زلزله قوی با انرژی یک میلیون بمب اتمی برابر است!
تقسیم بندی انرژی انفجار سلاح اتمی
مجموع انرژی حاصله که به نام قدرت بمب نامیده می شود به سه اثر اولیه تقسیم می شود . گرچه تقسیم بندی انرژی تا اندازه ای به نوع سلاح و سوختنش وشرایط انفجار بستگی دارد ولی بطور کلی بصورت زیر تقسیم بندی می شود .
- ۵۰% انرژی به توسط موج انفجاری یا موج ضربه حمل می شود .
- ۳۵% انرژی را تشعشع حرارتی و امواج نورانی در خود دارند .
- ۱۵% انرژی را تشعشع هسته ای ( ۵% تشعشع ابتدایی ۱۰% تشعشع باقیه ) دارد

Academist:منبع

انقلاب نسبیت

در دهه اول قرن بیستم انقلابی در فلسفه طبیعی پیش آمد كه بسیاری آن را از حیث عمق معنا و درهم ریزی احكام جزمی پذیرفته شده ، نسبت به انقلاب كوپرنیكی _گالیله ای ،برتر به شمار می آورند . در این فاصله زمانی دو نظریه بسیار مهمی پا به عرصه رقابت نهادند ، نظریه نسبیت و كوانتمی كه نسبت به كار های دانشمندان پیشین از جمله ماكسول ،سارین كلوین وكلازیوس به نحو چشمگیری متفاوت بودند .این نظریه های جدید نیز ،با میكانیك نیوتونی در بعضی از اصول و فرض های بنیادی اختلاف شدیدی داشتند . این نظریه علاوه بر اینكه در بر گیرنده پیچیدگی های ریاضیست ،تصور ذهنی و فهم آن ،بسیار دشوار است .
البته شایان ذكر است كه انیشتین در مقاله ۱۹۰۵ خود كه برای اولین بار به نسبیت خاص خود پرداخت از معادلات ریاضی ساده استفاده كرد اما در مقاله ۱۹۱۹ كه به نسبیت عام پرداخت ،بر خلاف مقاله بیشین از فرمول های پیجیده ی ریاضی استفاده كرد .
نسبیت از ریشه نسبی گرفته شده است ، یعنی هر كدام از واحد های فیزیكی شناخته شده برای توصیف پدیده های طبیعی ، نسبی هستند . یعنی وزن ،سرعت ،شتاب و حتی زمان كه برای ما تعریف می شوند ، نسبی هستند . برای درك این بهتر است چند مثالی بزنم . در میكانیك نیوتنی ،نیروی وزن شیء در كره زمین را مقدار نیرویی كه از زمین بر شیء وارد می شود و آن را با شتاب g به سمت خود می كشاند ، تعریف كرده اند . اگر از شخصی بپرسید كه وزنتان چقدر است ؟ او احتمالاً می گوید : در كجا ؟ . وزن شخص در آسانسوری كه با شتاب به سمت پایین می رود در مقایسه با هنگامی كه آن آسانسور با همان شتاب به سمت بالا می رود ، فرق می كند . حال به مثال دیگری می پردازیم :
مجید و فرهاد دو دوست هستند كه سوار بر اتومبیل پراید ، با سرعت ثابت V در حال حركت هستند ومقصد آن ها ، منزل احمد ، است . در این هنگام احمد از پشت بام منزلشان ، اتومبیل مجید را مشاهده می كند . وی در آنجا ، با انجام محاسباتی توسط دستگاهش ، سرعت مجید و فرهاد را V بدست می آورد (معادل سرعت اتومبیل) . در این لحظه ، اتومبیل پدر احمد ، با سرعت ثابت P از كنار اتومبیل مجید می گذرد ، در آن لحظه ی عبور ، دستگاه تعبئه شده در اتومبیل پدر احمد ، سرعت مجیدو فرهاد را U=V+P نشان می دهد . در آن لحظه عبور ، احمد با مجید تماس می گیرد و از او می پرسد كه سرعت فرهاد را اندازه گیری كند . مجید با شنیدن سخنان احمد ، تعجب می كند و می گوید :” این دیگر چه سوال بی خودی است . می بینی كه فرهاد در كنار من ساكن نشسته است ، پس باید سرعت او صفر باشد “. احمد گوشی را می بندد و به پدرش زنگ می زند و از او می پرسد كه دستگاه محاسبه گر تو ، سرعت مجید و فرهاد را چند بدست آورده است ؟ پدر می گوید : “سرعت مجید و فرهاد U=V+P است ” . احمد در این هنگام با خود فكر می كند كه چگونه فردی در درون اتومبیل با سرعت ثابت ، بنشیند و در حالی كه خود دارای سه سرعت كاملاً متفاوتی باشد . احمد با مبنای سینماتیك آشنایی زیادی ندارد. پس سرعت هم نسبی است .
مسئله نسبی بودن سرعت ، از نظر انیشتین ، آن قدر كه به اعتبار اصل نسبیت مربوط می شد به اتر و حركت سوقی ربطی نداشت .
طبق اصل نسبیت : قوانین طبیعت در تمام چارچوب های مرجع لخت یكسان اند .
انیشتین پس از مطرح كردن اصل نسبیت ، به دو موضوع بنیادی پرداخت :
۱ - اصل نسبیت در تمام رویداد های طبیعی صحیح و صادق است.
۲ - سرعت نور در خلاء ،در هر چارچوب لختی كه اندازه گیری می شود با صرفه نظر از حركت منبع نور ، معادل cاست .
اصل موضوعی دوم انیشتین ، در واقع اندیشه میكانیكی نیوتنی و سینماتیكی گالیله ای را زیر پا می گذارد . طبق اصول سینماتیك ، اگر دو جسم متحرك با سرعت ثابت ، در حال حركت به سمت یكدیگر باشند ، سرعت هر یك از آن ها در نقطه بر خورد ، برابر با مجموع سرعتشان است .
اما درنسبیت انیشتین ایگنونه نیست . اگر در نقطه ای نوری را گسیل كنیم ، ناظر ساكن و ناظر متحرك كه با سرعت vدر حال حركت به سمت منبع است ، سرعت نور را cمحاسبه می كنند .
این دو اصل سه نتیجه ی حیرت آوری به همراه دارد :
الف) همزمانی اتساع زمان . ب) پارادوكس دو قلوها پ) انقباض جرالد-لورنتس .
الف) همزمانی اتساع زمان :
مطابق میكانیك نیوتنی ، زمان مطلق است ، یعنی زمان در تمام نقاط جهان و بدون وابستگی به شرایط حاكم بر محیط ، به طور یكنواخت جریان دارد .
اما انیشتین خلاف آن را معتقد است ، و در واقع اینجاست كه نیوتن و انیشتین از هم جدا می شوند .
انیشتین برای اثبات گفته های خود در مورد عدم مطلق بودن زمان ، به اصل موضوعی دوم خود پناه می برد . برای اثبات فرضیه ی انیشتین ، دو لامپ فلاش در نقاط A و B داریم . فردی در میانه ی BA قرار می گیرد . ومشاهده می كند كه دو فلاش A و B همزمان به او می رسد ، اما اگر فرد به نقطه A نزدیكتر باشد ، مشاهده می كند كه نور گسیل شده از A زودتر از B به او می رسد ، اما اگر فرد به نقطه B نزدیكتر باشد ، مشاهده می كند كه نور گسیل شده از B زودتر از A به او می رسد . پس این رویداد ها همزمان نیستند .
اكنون یكی از معروفترین پیامدهای این نظریه ، یعنی اتساع زمان ، را بررسی می كنیم .
منظور از اتساع زمان اینست كه ، ساعت در چارچوب های لختی متحرك نسبت به چارچوب های لختی ساكن ، كند كار می كند .
برای روشن كردن بحث اتساع زمان , یك جفت ساعت كاملاً متشابه به هم را تهیه نموده ایم . در این ساعت ، در آینه به طور موازی و به فاصله ی dاز یكدیگر قرار دارند . در یكی از آینه ها نقطه ای وجود دارد كه از آن نوری گسیل می شود و آن نور پس از انعكاس از آینه دومی ، به همان نقطه تابش خود برمی گردد . این ساعت به گونه ای كار می كند كه واحد زمان را معادل ، زمان رفت و برگشت نور بین دو آینه ، نشان می دهد . یعنی واحد زمانی كه این ساعت نشان می دهد برابر t =۲d/c است .
یكی از ساعت ها در چاچوب مرجع ساكن لختی قرار می دهیم ، و مشاهده می كنیم كه واحد زمان محاسبه شده معادل t می باشد .
ساعت دیگر را در چارچوب متحرك لختی كه با سرعت فوق العاده u حركت می كند، قرار می دهیم . در این چارچوب مسیر رفت و برگشت نور ، بیشتر از ۲d است . زیرا این ساعت با سرعت u در حال حركت است . پس مكان این آینه پیوسته در حال تغییر است به همین دلیل نور در این مسیر رفت و برگشت خود ، یك مسیر شكسته ( به صورت ۸ است ) طی می كند . پس واحد زمان در چارچوب متحرك لختی بزرگتر از واحد زمان در یك چارچوب ساكن لختی است . به همین دلیل ساعت ها در چارچوب متحرك لختی نسبت به چارچوب ساكن لختی كند كار می كنند .
ب) پارادوكس دوقلو ها :
اتساع زمان در نظریه نسبیت ما را به پارادوكس دو قلو ها می كشاند ، این پارادوكس بیش از ۵۰ سال بعد از انتشار نظریه نسبیت انیشتین ، مورد بحث میان دانشمندان بوده است . كه خلاصه این داستان بدین شرح است كه : یكی از دو قلوه ها تصمیم می گیرد كه با یك فضاپیما كه با سرعت نزدیك به سرعت نور حركت می كند , به یك سیاره دور برود . این مسافرت ۷۰ سال زمینی طول می كشد . هنگامی كه او بر می گردد می بیند كه برادرش به سن ۹۰ سالگی رسیده ودر حالی كه او ۲۹ سال بیشتر سن ندارد .
پ) انقباض لورنتس-جرالد :
اتساع زمان كه یكی از مهمترین نتایج نظریه نسبیت است ، موجب شد كه انقباض لورنتس-جرالد ، قدم به صحنه رقابت بگذارد .
ناظر o در چارچوب ساكن لختی قرار دارد و می خواهد طول لوله ای را محاسبه كند . روش اندازه گیری او ، اینگونه است كه یك شیء را با سرعت ثابت v ، از یك سر لوله پرتاب می كند و با ثبت مدت زمانی كه آن شیء به آن سر لوله می رسد ، و با استفاده از فومول های سینماتیك ، طول لوله را می یابد . او طول لوله را L محاسبه می كند . L = t .v
ناظر Z واقع در چارچوب متحرك لختی نیز می خواهد طول همان لوله را محاسبه كند . او برای محاسبه طول لوله از شیوه ی ناظر O استفاده می كند و طول لوله را L` می یابد .(L`=t` .v` )
طبق نتایج قبلی نسبیت ( اتساع زمان ) ، به این نتیجه رسیدیم كه زمان در چارچوب متحرك نسبت به چارچوب ساكن ، كندتر می گذرد . پس t > t` بنابراین L > L` ، كه نشان دهنده انقباض طول لوله در چارچوب متحرك است .
درك چنین واقعیتی بسیار دشوار و سخت است . اما لورنتس علت آن را تغییر در نیروی الكترومغناطیسی اتم ها در سرعت های بالا می داند.
اما متاسفانه تا كنون دانشمندان موفق نشده اند كه انقباض لورنتس-جرالد را در حد آزمایش عملی كند .
یك از نتایج نسبیت خاص ، كه با سینماتیك در تضاد است جمع سرعت هاست كه در خور مسائل ریاضیست .
E=MC^۲
یكی از معادلات زیبا و پراهمیتی كه انیشتین آن را در مقاله ی علمی با استدلال زیبا و دور از هرگونه پیچیدگی های ریاضی استنتاج كرد ، معادله هم ارزی جرم-انرژی است . وی در مقاله ی خود می نویسد :” اگر جسمی انرژی E را بصورت تابش از دست بدهد ، جرمش به اندازه ی E/C^۲ ، كم می شود “.
اگر جسمی ، مقداری از جرم خود را از دست بدهد ، انرژی به اندازه ی E كه معادل E=MC^۲ ، می باشذ به صورت تابشی آزاد می كند و M مقدار جرم از دست رفته است .
در واكنش های هسته ای ، مشاهده شده است كه در طی شكافت هسته ، مقداری از جرم هسته كاهش و به انرژی تابشی تبدیل می شود . البته عكس این معادله نیز صادق است ، یعنی می توان با فراهم آوردن مقدار انرژی به اندازه كافی ، جسمی پر جرم را به وجود آورد .
یكی از نتایج مهم هم ارزی جرم-انرژی ، تغییر جرم جسم در سرعت های نزدیك به سرعت نور است .
جرم جسم متحرك با سرعت نزدیك به سرعت نور ، نسبت به همان جسم ولی در حال سكون ، بیشتر است .
امروزه در آزمایشگاه ها ، با دادن انرژی به الكترون ها ، توانسته اند سرعت آن ها را نزدیك به سرعت نور ، برسانند .
در این آزمایش ها مشاهده شده كه جرم الكترون ها مطابق با فرمول نسبیت ، افزایش پیدا كرده است . و همچنین با استفاده از ساعت های اتمی (سزیم ) ،كندی گذر زمان در چارچوب متحرك نسبت به چارچوب ساكن را مشاهده كرده اند .
انیشتین در سال ۱۹۱۹ ، با ترمیم و تعمیم نسبیت خود , نسبیت عام را مطرح كرد . نسبیت عام برخلاف نسبیت خاص ، در برگیرنده معادلات و پیچیدگی های ریاضی بود .
یكی از پیش بینی های این نظریه آن بود كه ساعت ها در میدان گرانشی بسیار قوی ، كندتر كار می كنند و همچنین نور در میدان گرانشی بسیا قوی ، در مسیر مستقیم خود منحرف می شوند . این نظریه توانست به بسیاری از معما های كیهان شناسی در مورد سیاهچاله ها ، عمر كرات وسیارات ، انرژی ستاره ها وكهكشان ها ، چگالی جهان و … پاسخ دهد

Academist:منبع

زمینه پیدایش فیزیک کلاسیک

مقدمه
هنگامی كه اروپا در ظلمت جهل و بی خبری بسر می برد، دانشمندان اسلامی و در راس آنان اندیشمندان ایرانی اندوخته های علمی یونانیان را جمع آوری و حراست كردند و با دانش و اندیشه های ایرانیان باستان درآمیختند. تعاریف و اصول هندسه ی اقلیدسی توسط ایرانیان مورد بررسی و نقد قرار گرفت. مثلثات كروی توسط فضلای ایرانی ابداع و دستگاه اعداد با كشفیات هندیان تكمیل و بوسیله ی بازرگانان به اروپا برده شد. از قرن یازدهم میلادی به بعد بعضی از كشیشان به جامه ی طلاب مسلمان در می آمدند و كتبی را كه با دقت محافظت می شد با خود به غرب می بردند و ترجمه می كردند.
در قرن شانزدهم دستگاه خورشید مركزی منظومه شمسی تدوین و مسیر حركت سیارات با دقت رصد شد. در نتیجه تقدس دایره ها در هم شكسته شد و مدار بیضوی حركت سیارات مورد قبول واقع شد. روش استقرایی توانی نو یافت و به مقابله با قیاس برخاست و مسیر جدیدی برای اندیشه های علمی بوجود آمد.
آزمایش كردن قباحت خود را از دست داد و اجسام از بلندی رها شدند تا زمان سقوط آنها بطور تجربی بررسی شود. قوانین سقوط آزاد اجسام به كل جهان تعمیم داده شد شد و قانون جهانی گرانش كشف گردید. علت حركت سیارات به دور خورشید صورت بندی شد. اختراع و تكمیل تلسكوپ انسان را با دنیایی رو به رو ساخت كه قبل از آن هرگز تصورش نمی رفت. آنگاه ناچیزی زمین در مقابل كاینات به اثبات رسید.
استفاده از نماد گرایی در ریاضیات آغاز و هندسه تحلیلی به عنوان ابزاری قدرتمند برای تجسم و تكمیل كشفیات حساب دیفرانسیل و انتگرال به كار گرفته شد. ماهیت فیزیكی نور با آزمایش مورد سئوال قرار گرفت. در نتیجه نظریه ی دانه ای و نظریه ی موجی بودن نور برای توجیه آن ابداع شد. عنصر پنجم ارسطوئی اتر بیش از پیش بكار گرفته شد. اما این بار نه به عنوان یك عنصر، بلكه به عنوان زمینه ای برای انتشار نور و توجیه حركت نور در فضا و انتقال نیروی گرانش و تصور می شد كه كالبد فضا از اتر انباشته شده است.
۱-۲ عصر تاریكی و دوره ی انتقال اول
با سقوط امپراطوری روم در اواسط قرن پنجم میلادی تمدن در اروپای غربی به سطح بسیار پائینی رسید. تعلیم و تربیت تقریباً از بین رفت و تنها راهبان دیرهای كاتولیك و معدودی افراد غیر روحانی با فرهنگ و دانش یونانی و لاتینی رشته ی باریكی داشتند.
در این دوران دانش باستان توسط دانشمندان اسلامی محفوظ ماند، دانشمندان اسلامی ضمن آنكه دانش یونانی را حفظ كردند، اندوخته های علمی ایران باستان، چین و هند را را نیز جمع آوری نموده، خود نیز به باروری آن كوشیدند. خلفای بغداد به حامیان علم بدل گشتند و فضلای برجسته ای را به دربار خود فراخواندند. آثار هندی و یونانی از جمله آثار برهمگویت، و اصول اقلیدسی و مجسطی به عربی ترجمه شد. كتب یونانی به عنوان یكی از شرایط صلح، از امپراطور بیزانس مصادره شد و در اختیار فضلای عرب زبان قرار گرفت. در این عصر فضلای زیادی به نوشتن آثاری در زمینه ریاضیات و نجوم پرداختند كه مشهورترین آنها محمد ابن موسی الخوارزمی بود. خوارزمی رساله ای در جبر و كتابی در باره ارقام هندی نوشت كه بعدها در قرن دوازدهم به لاتین ترجمه شد و تاثیر زیادی در اروپا گذاشت. ابوالوفا بوزجانی كتب بطلمیوس را ترجمه و تشزیح كرد و شرحی بر كتاب دیوفانتس نوشت. اصیل ترین و بدیع ترین اثر جبری حل معادله درجه سوم توسط خیام بوجود آمد. وی اصلاحیه دقیقی نیز برای تقویم انجام داد.
خواجه نصیرالدین طوسی اولین اثر در باب مثلثات مسطحه و كروی را نوشت و كار پیشتر خیام را با شرح و تصیحیحاتی منتشر كرد كه ساكری كارش را در هندسه نااقلیدسی با یاد داشتی از نوشته های نصیرالدین در باب توازی شروع كرد. نوشته های خواجه نصیرالدین توسط جان والیس در آكسفورد تدریس شد.
ابن هیثم كه در غرب به الهازن شناخته می شود، بزرگترین فیزیكدان مسلمان شناخته شده است. وی رساله ای در نور نوشت و ذره بین را كشف كرد. به نسبت زاویه تابش و زاویه انكسار پی برد و اصول تاریكخانه را شرح داد و در مورد قسمتهای مختلف چشم بحث كرد. رساله ی نور ابن هیثم نفوذ زیادی در اروپا گذاشت. كارهای وی توسط كمال الدین فارسی پیگیری شد.
در مورد نجوم تنها كافیست گفته شود كه بسیاری از نامها و واژه های امروزی در نجوم ریشه عربی دارند. بتدریج آثار علمی ایرانیان تنها زینت بخش كتاب خانه گردید و هنگامیكه شرق در حال به خواب رفتن علمی و غفلت بود، غرب در حال بیدار شدن بود. اوضاع علمی سایر كشورهای اسلامی و هندوستان و چین هم از ایران بهتر نبود، بلكه بدتر بود.
۲-۲ فیزیك در ایران
كشور ما نسبت دیرینه ای در نجوم دارد. قدیمی ترین متن ایران پیش از اسلام، اوستا كتاب دینی زرتشتیان است كه متاسفانه فقط یك پنجم آن باقی مانده است. در این متن به كروی بودن زمین اشاره شده است كه این یك ردپای نجومی از ایران باستان است. همچنین در متن های دینی زرتشتی مربوط به دوره ساسانی به نام صورت های فلكی، ستاره ها و سیارات اشاره شده است.
مورد دیگر نجوم ایران پیش از اسلام مربوط به قرن اول میلادی یعنی ۶ قرن پیش از ظهور اسلام است.در قرن اول میلادی عده ای از فعالان (رهبران دینی كه هم رهبر بودن و هم دانشمند) به علتی نامعلوم و زمان اشكانیان از سیستان به هند مهاجرت كردند و دانش و فرهنگ ایرانی را با خود به این كشور بردند و آن را با فرهنگ و دانش هندی آمیخته كردند. گفته می شود این افراد همچنین در هند باقی مانده اند و تمایز نژادی خود را حفظ كرده اند. در هر حال این مسلم است كه تقویم ایرانی كه این افراد به هند بردند كه در آن شروع سال اول بهار است و هنوز در هند مورد استفاده قرار می گیرد. البته آنها عملا از تقویم اروپایی استفاده می كنند اما تقویم رسمی در قانون اساسی این كشور همان تقویم ایرانی است. از كتب قدیمی ایران كتاب نجومی باقی نمانده است غیر یك اثر مهم به نام ذیج شهریاران. ذیج به معنی كتابچه نجومی است كه لغت قدیمی فارسی است. این كتاب در زمان بهرام گور و توسط پادشاهان ساسانی تالیف شده است كه یك قرن بعد در زمان انوشیروان تصمیم گرفتند این كتاب را كامل تر كنند كه به دستور انوشیروان كتاب های نجوم یونان و هند خوانده شد و مقایسه كردند و گفتندكه كتاب های نجوم هندی دقیق تر است در نتیجه یك ویرایش جدیدی از ذیج شهریار براساس متن های هندی فراهم كردند. بعضی از منجمان اسلامی مثل ابوریحان بیرونی و خوارزمی مطالبی از این كتاب را در كتاب های خود آورده اند.
مثلا ابوریحان بیرونی كتابی به نام افراط المقال فی امر الضلال (مقاله ای یكتا در مورد سایه ها) دارد كه در آن روش مدرج كردن ساعت های آفتابی را از كتاب ذیج شهریار نقل كرده است. همچنین در یكی از نوشته های دینی زرتشتی یك آیین مقدسی ذكر شده است كه گفتند این آیین باید زمانی انجام شود كه ماه، ستاره ها، سیاره ها و خورشید در یك موقعیت ویژه كه در رسانه ذكر شده است، باشد. در عین حال، در نوشته هایی كه به زبان پهلوی است برای محاسبه موقعیت ماه، خورشید، ستاره ها و سیاره ها گفته شده است كه باید محاسبه آنها براساس یك ذیج (كتابچه نجومی) باشد و آنجایی كه از منابع ساسانی نام برده از ذیج هندی، ذیج شهریاران و ذیج بطلمیوس نام برده است به این ترتیب مشخص می شود كه در زمان ساسانیان، ایرانی ها با نجوم یونان باستان كه خیلی پیشرفته بود آشنا بوده اند كه شاخص تر اثر آن كتاب نجومی یونان باستان است كه بعدها به عربی ترجمه شد. ولی این عقیده هم وجود دارد كه اولین ترجمه آن از یك ترجمه فارسی قدیمی گرفته شده است. نجوم ایران باستان از نجوم دوره یونان باستان تاثیر گرفته و بر نجوم دوره اسلامی اثر گذاشت و نجوم این دوره هم بعدها بر تكامل نجوم در اروپا تاثیر گذاشت. بعد از اسلام یكی دو قرن صرف كشمكش و تثبیت حكومت جدید در ایران شد. در این دوره یا هیچ اثری بوجود نیامد و یا اگر به وجود آمد باقی نماند. اما بعد از آن از قرن سوم تا قرن ۷ و ۸ هجری شكوفایی بسیاری در كشورهای اسلامی به خصوص در ایران به وجود آمد و دانشمندان دستاوردهای زیادی به وجود آوردند كه به دوره طلایی اسلامی شهرت یافت.
خیام غیاث الدین ابوالفتح، عمر بن ابراهیم خیام (خیامی) در سال ۴۳۹ هجری (۱۰۴۸ میلادی) در شهر نیشابور و در زمانی به دنیا آمد كه تركان سلجوقی بر خراسان، ناحیه ای وسیع در شرق ایران، تسلط داشتند. وی در زادگاه خویش به آموختن علم پرداخت و نزد عالمان و استادان برجسته آن شهر از جمله امام موفق نیشابوری علوم زمانه خویش را فراگرفت و چنانكه گفته اند بسیار جوان بود كه در فلسفه و ریاضیات تبحر یافت. خیام در سال ۴۶۱ هجری به قصد سمرقند، نیشابور را ترك كرد و در آنجا تحت حمایت ابوطاهر عبدالرحمن بن احمد , قاضی القضات سمرقند اثر برجسته خود را در جبر تألیف كرد.
خیام سپس به اصفهان رفت و مدت ۱۸ سال در آنجا اقامت گزید و با حمایت ملك شاه سلجوقی و وزیرش نظام الملك، به همراه جمعی از دانشمندان و ریاضیدانان معروف زمانه خود، در رصد خانه ای كه به دستور ملكشاه تأسیس شده بود، به انجام تحقیقات نجومی پرداخت. حاصل این تحقیقات اصلاح تقویم رایج در آن زمان و تنظیم تقویم جلالی (لقب سلطان ملكشاه سلجوقی) بود.
در تقویم جلالی، سال شمسی تقریباً برابر با ۳۶۵ روز و ۵ ساعت و ۴۸ دقیقه و ۴۵ ثانیه است. سال دوازده ماه دارد ۶ ماه نخست هر ماه ۳۱ روز و ۵ ماه بعد هر ماه ۳۰ روز و ماه آخر ۲۹ روز است. هر چهار سال، یكسال را كبیسه می خوانند كه ماه آخر آن ۳۰ روز است و آن سال ۳۶۶ روز می شود در تقویم جلالی هر پنج هزار سال یك روز اختلاف زمان وجود دارد در صورتیكه در تقویم گریگوری هر ده هزار سال سه روز اشتباه دارد.
دستاوردهای علمی خیام برای جامعه بشری متعدد و بسیار درخور توجه بوده است. وی برای نخستین بار در تاریخ ریاضی به نحو تحسین برانگیزی معادله های درجه اول تا سوم را دسته بندی كرد، و سپس با استفاده از ترسیمات هندسی مبتنی بر مقاطع مخروطی توانست برای تمامی آنها راه حلی كلی ارائه كند. وی برای معادله های درجه دوم هم از راه حلی هندسی و هم از راه حل عددی استفاده كرد، اما برای معادلات درجه سوم تنها ترسیمات هندسی را به كار برد؛ و بدین ترتیب توانست برای اغلب آنها راه حلی بیابد و در مواردی امكان وجود دو جواب را بررسی كند. اشكال كار در این بود كه به دلیل تعریف نشدن اعداد منفی در آن زمان، خیام به جوابهای منفی معادله توجه نمی كرد و به سادگی از كنار امكان وجود سه جواب برای معادله درجه سوم رد می شد. با این همه تقریبا چهار قرن قبل از دكارت توانست به یكی از مهمترین دستاوردهای بشری در تاریخ جبر بلكه علوم دست یابد و راه حلی را كه دكارت بعدها (به صورت كاملتر) بیان كرد، پیش نهد.
خیام همچنین توانست با موفقیت تعریف عدد را به عنوان كمیتی پیوسته به دست دهد و در واقع برای نخستین بار عدد مثبت حقیقی را تعریف كند و سرانجام به این حكم برسد كه هیچ كمیتی، مركب از جزء های تقسیم ناپذیر نیست و از نظر ریاضی، می توان هر مقداری را به بی نهایت بخش تقسیم كرد. همچنین خیام ضمن جستجوی راهی برای اثبات “اصل توازی” (اصل پنجم مقاله اول اصول اقلیدس) در كتاب شرح اصول مشكل آفرین كتاب اقلیدس، مبتكر مفهوم عمیقی در هندسه شد. در تلاش برای اثبات این اصل، خیام گزاره هایی را بیان كرد كه كاملا مطابق گزاره هایی بود كه چند قرن بعد توسط والیس و ساكری ریاضیدانان اروپایی بیان شد و راه را برای ظهور هندسه های نااقلیدسی در قرن نوزدهم هموار كرد. بسیاری را عقیده بر این است كه مثلث حسابی پاسكال را باید مثلث حسابی خیام نامید و برخی پا را از این هم فراتر گذاشتند و معتقدند، دو جمله ای نیوتن را باید دو جمله ای خیام نامید. البته گفته می شود بیشتر از این دستور نیوتن و قانون تشكیل ضریب بسط دو جمله ای را جمشید كاشانی و نصیرالدین توسی ضمن بررسی قانون های مربوط به ریشه گرفتن از عددها آورده اند.
استعداد شگرف خیام سبب شد كه وی در زمینه های دیگری از دانش بشری نیز دستاوردهایی داشته باشد. از وی رساله های كوتاهی در زمینه هایی چون مكانیك، هیدرواستاتیك، هواشناسی، نظریه موسیقی و غیره نیز بر جای مانده است. اخیراً نیز تحقیقاتی در مورد فعالیت خیام در زمینه هندسه تزئینی انجام شده است كه ارتباط او را با ساخت گنبد شمالی مسجد جامع اصفهان تأئید می كند.
اما گذشته از همه اینها، بیشترین شهرت خیام در طی دو قرن اخیر در جهان به دلیل رباعیات اوست كه نخستین بار توسط فیتزجرالد به انگلیسی ترجمه و در دسترس جهانیان قرار گرفت و نام او را در ردیف چهار شاعر بزرگ جهان یعنی هومر، شكسپیر، دانته و گوته قرار داد.
خواجه نصیرالدین محمد بن حسن جهرودی طوسی مشهور به خواجه نصیرالدین طوسی از اهالی جهرود از توابع قم بوده است كه در تاریخ ۱۵ جمادی الاول سال ۵۹۷ هجری قمری ولادت یافته است. او به تحصیل دانش، علاقه زیادی داشت و از دوران جوانی در علوم ریاضی و نجوم و حكمت سرآمد شد و از دانشمندان معروف زمان خود گردید.
خواجه نصیرالدین طوسی ستاره درخشانی بود كه در افق تاریك مغول درخشید و در هر شهری پا گذارد آنجا را به نور حكمت و دانش و اخلاق روشن ساخته و در آن دوره تاریك و در آن عصری كه شمشیر تاتار و مغول خاندانهای كوچك و یا بزرگ را از هم پاشیده و جهانی از حملات مغولها به وحشت فرو رفته و همه در گوشه و كنار منزوی و یا فراری می شدند و بازار كسادی دانش و جوانمردی و مروت می بود و فساد حكمفرما. وجود و بروز چنین دانشمندی مایه اعجاب و اعجاز است.
تاسیس رصدخانه مراغه و انجام نخستین فعالیت علمی، پژوهشی و آموزشی در این موسسه از مهم ترین اقدامات این دانشمند است. رصدخانه مراغه به عنوان بزرگ ترین مركز پژوهشی نجومی در زمان خود مطرح بوده است و امروز نیز علاوه بر ثبت در كتب، جزوات و اسناد ملی و بین المللی هر ساله صدها محقق نجوم در داخل و خارج از كشور را به خود جذب می كند.
همچنین خواجه نصیرالدین طوسی با انجام نخستین كار علمی و آموزشی در رصدخانه بین المللی مراغه پس از گذشت ۷۵۰ سال از زمان فعالیت های علمی دراین مركز پیشتاز نجوم در دنیای قدیم است. رصدخانه مراغه در سال ۶۵۷ هجری قمری به دستور هلاكوخان و به همت دانشمند ایرانی خواجه نصیرالدین طوسی ساخته شد كه ساخت آن ۱۵ سال به طول انجامید. در این رصدخانه اسباب و آلات نجومی بسیاری متمركز شده بود كه متاسفانه این مجموعه بعد از سال ۷۰۳ هجری قمری بر اثر زلزله و بی توجهی حكام رو به ویرانی گذاشت.
گفته می شود كتابخانه آن دارای چهار هزار جلد كتاب بوده است كه از بغداد به این رصدخانه انتقال یافته بود. رصدخانه كهن مراغه بنابر اسناد معتبر الهام بخش تولد رصدخانه های سمرقند در تاجیكستان اوجین در هندوستان، فندو در بنارس اورانین برگ در دانمارك و رصدخانه شانگهای چین بوده است.
۳-۲ بیداری غرب و دوره ی انتقال دوم
ارتباط غربیان با جوامع اسلامی بویژه از طریق بازرگانان موجب توجه آنان آثار علمی اندیشمندان اسلامی شد. در این دوره مسیر برعكسی آغاز شد بدین ترتیب كه چون بسیاری از آثار نجومی یونان باستان از بین رفته بود و فقط ترجمه عربی آن باقی مانده بود به لاتین ترجمه شدند. در این دوره بود كه تعداد زیادی از اصطلاحات عربی به زبان های اروپایی راه پیدا كرد.
در حدود سال ۹۵۰ میلادی ژربر متولد شد، وی در مدارس مسلمانان اسپانیا درس خواند و در مراجعت ارقام عدد نویسی عربی را با خود به اروپای مسیحی برد. ژربر مورد سوء ظن معاصرانش قرار گرفت و متهم شد كه روح خود را به شیطان فروخته است. با این حال ژربر به تدریج در كلیسا ترقی كرد و سرانجام در سال ۹۹۹ به مقام پاپی انتخاب شد. بدین ترتیب ورود آثار كلاسیك علوم یونانی و اسلامی به اروپای غربی شروع شد.
در حدود ۱۱۲۰ میلادی یك راهب انگلیسی به نام آدلارد باثی كه در اسپانیا درس خوانده بود، خود را در جامه یك طلبه در آورد و به گنجی از دانش كه شدیداً مورد حفاظت بود دست رسی پیدا كرد. وی اصول اقلیدس و جداول خاورزمی را به لاتین ترجمه كرد. قرن دوازدهم میلادی به قرن ترجمه آثار و فرهنگ و دانش اسلامی بدل گشت. كوشاترین مترجم این عصر گراردوی كرمونایی بود كه بالغ بر ۹۰ اثر عربی را به لاتین ترجمه كرد. مجسطی، اصول اقلیدس و جبر خوارزمی از آن جمله بودند.
در حدود سال ۱۲۵۰ میلادی، اكوایناس اساس استدلال و منطق ارسطو را بكار برد. وی بر اساس اصول ارسطویی سیستم تومیسم Tomism را بنیاد نهاد كه در حال حاضر نیز پایه الهیات كلیسای كاتولیك رومی است. دیگران نیز به زودی از احیای اندیشه های یونانی در زمینه های دنیوی استفاده كردند. مهمترین كار در این زمینه با انتشار كتاب كوپرنیك صورت گرفت كه در آن یكی از بدیهیات اختر شناسی، یعنی دستگاه زمین مركزی منظومه شمسی رد شد.
ظهور و پیدایش رنسانس
در نیمه دوم قرن ۱۴ در ایتالیا و در شهر فلورانس پدیده ای به نام رنسانس به وجود می آید و به بخش های مختلف اروپا اشاعه پیدا می كند . چرا با وجود كشورهایی مثل آلمان وفرانسه و امثال اینها كه به شكل امروزی نبودند، چرا این پدیده در ایتالیا رخ داده است ؟ درذیل دلایل مختلفی را كه در این زمینه مطرح كرده اند كه رنسانس در ایتالیا اتفاق افتاده است،بیان شده است :
پایگاه مسیحیت در روم بود ولی به مرور زمان نفوذ كلیسا قدرت قبلی خود را در ایتالیا از دست می دهد و تحت فشار شاهان فرانسه در اواخر قرون وسطی دربار پاپ از روم به آونیوم در فرانسه منتقل می شود . بنابراین نفوذ كلیسا در ایتالیا كمتر می شود .
به مرور زمان، زبان رسمی و علمی در اروپا زبان لاتینی می شود. زبان های مثل اسپانیایی، ایتالیایی و فرانسوی در مقایسه با زبانی مثل آلمانی نسبت به هم دارای قرابت و نزدیكی زیادی هستند. بسیاری از آثار دوران یونان باستان به زبان لاتینی ترجمه شده بود و زبان لاتینی به زبان ایتالیایی نزدیكتر از دیگر زبان ها بود. بنابر این ایتالیایی ها راحتتر می توانستند با ترجمه های آثار یونانی ارتباط برقرار كنند .
مقر اصلی تمدن روم و امپراطوری روم درایتالیا بود . روم شرقی و بیزانس در حوزه شرقی اروپا و بالكان و سوریه بود و امپراطوری روم غربی در ایتالیا و فرانسه و آلمان بود اما مركزیت آن در ایتالیا بود. بنابر این مردم ایتالیا به یونان و روم باستان نزدیكتر بودند چون امپراطوری روم در ایتالیا قرار داشت .
بنابر این با توجه به مجموعه این دلایل پدیده رنسانس در ایتالیا اتفاق می افتد .
رنسانس یعنی قبول نداشتن كلیسا و عقاید آن و بازگشت به یونان و روم باستان است. در یونان و روم باستان اصالت با انسان بوده است. برای برگشت به یونان و روم باستان باید در تمام مسائل از جمله هنر و ادبیات و فلسفه باید به همان روش عمل نمود. بنابر این باید به آثار همان زمان رجوع كرد و چون آثار یونان به لاتینی ترجمه شده و ایتایایی ها با توجه به قرابت زبانشان به زبان لاتینی راحتترمی توانستند زبان لاتینی را فرا گیرند اینها زودتر از بقیه توانستند به آثار یونانی دست پیدا كنند.
۴-۲ دستگاه خورشید مركزی خورشید كوپرنیك
نیكلا كوپرنیك
(۱۵۴۳-۱۴۷۳)
ریاضیدان
اخترشناس، حقوقدان و اقتصادان با استعدادی بود كه در نزد مردم بسیار محترم بود. اصلیت وی لهستانی بود و برای ادامه تحصیل به ایتالیا رفت. كوپرنیك نخستین كسی بود كه در دوران رنسانس، انقلاب بزرگی را در زمینه اخترشناسی برپا می كند. كوپرنیك به مسئله حركت دورانی افلاطون در مورد اجرام آسمانی بسیار علاقه مند بود و در این زمینه تلاش های بسیار انجام داد. كوپرنیك معتقد بود كه حركت اجرام آسمانی مانند ستاره ها، سیارات و ماه یك حركت دورانی(دایره ای) و یا تركیبی از حركات دورانی است. زیرا در حركات دورانی، جرم در یك دوره مشخص و ثابت به حالت و وضعیت قبلی خود برمی گردد. كوپرنیك با مشاهدات و تحقیقات گسترده و محاسبات دقیق به این نتیجه رسید كه اگر حركت سیارات با حركت دوره ای زمین در ارتباط باشد، و حركت دوره ای سیارات را بر اساس گردش آن ها به دور خورشید محاسبه كنیم به این نتیجه می رسیم كه علاوه بر نظم و ارتباط میان آن ها(منظور حركت دورانی زمین و خورشید مركزی) و ترتیب حاكم بر مدار های سیارات، حركت دورانی این اجرام با هم در ارتباط می باشند. به طوری كه تغییر در هر یك از این مدار ها باعث در هم فرو ریختن اجرام و در نتیجه منظومه می شود.
سرانجام كوپرنیك منظومه خود را تدوین كرد كه منظومه وی با منظومه زمین مركزی بطلیموس كه مورد قبول عامه مردم (از جمله كلیسا) آن دوره بود، مغایرت داشت.
وی در منظومه خود خورشید را مركز قرار داد كه زمین و دیگر سیارات به دور آن در حال حركت هستند. نیكلا منظومه خود را بر اساس چند فرض بنیان نهاد:
مركزیِ هندسی و دقیق برای مدار اجرم آسمانی وجود ندارد.
خورشید در مركز قرار دارد و زمین و دیگر سیارات به دور آن حركت می كنند.
زمین دیگر مركز جهان نیست. زمین علاوه بر حركت گردشی به دور خورشید، به دور خود نیز می چرخد.
حركت خورشید در آسمان بر اساس حركت دوره ای زمین می باشد.
حركت ظاهری اجرام آسمانی در آسمان تنها بر اساس حركت خود آن ها نیست، بلكه این حركت ها با حركت دوره ای زمین نیز در ارتباط می باشند.
كوپرنیك نظر داد كه گردش زمین به دور خود یك شبانه روز به طول می انجامد.
كوپرنیك تلاش می كرد تا نظریه خود را از طریق ریاضیات اثبات كند. وی با محاسبات خود به این نتیجه رسید كه هرچه قدر از سیارات دور به خورشید نزدیك شویم، بر سرعت گردش آن ها افزوده می شود. زحل كه دورترین سیاره آن زمان بود، یك دور یكنواخت خود را به مدت ۲۹.۵ سال و سپس مشتری این دوره را در ۱۱.۸ سال می پیماید. بعد از مشتری نوبت به مریخ می رسد كه این دوره را در مدت ۶۸۷ روز و زهره ۲۲۴ روز و عطارد ۸۸ روز سپری می كنند. البته این مقادیر را كوپرنیك محاسبه كرده است و اختلاف این مقادیر با مقادیر امروزی ناچیز است. این محاسبات بخشی از اثبات تئوری كوپرنیك با استفاده از هندسه بود.
مزیت تئوری كوپرنیك آن بود كه وی با استناد به نظریه خورشید مركزی به نتایجی دست یافت كه برخی از این نتایج در نظریه بطلیموسی امكان پذیر نبود.
مهمترین این نتایج عبارتند از:
الف) محاسبه اندازه مدار سیارات كه به دور خورشید می گردند.
ب) محاسبه دوره تناوب گردش سیارات به دور خورشید.
ج) بدست آوردن سرعت نسبی حركت دورانی سیارت.
د) مشخص كردن حركت زاویه ای سیارات و موضع آن ها در آسمان. كه این نتیجه در هر دو تئوری كوپرنیك و بطلیموس وجود داشت.
بر این اساس بود كه كوپرنیك به این نتیجه رسید كه میان مدار های سیارات و جایگاه آن ها ارتباطی وجود دارد؛ طبق گفته خود هرگونه تغییر مكانی در هر قسمت از آن باعث به هم خوردن قسمت های دیگر و همه جهان می شود)). كوپرنیك مدعی بود كه برتری نظریه او در زیبایی و سادگی آن است. وی در این رابطه در كتاب خود، “”درباره گردش افلاك آسمانی”" می گوید((در میانه همه خورشید بدون حركت می پاید. به راستی، چه كسی در این معبد عظیم و زیبا، منبع نور را در جایی جز آنجا كه بتواند همه قسمت های دیگر را بیفروزد و روشنایی بخشد، قرار می دهد؟ پس در اساس این برگزیدگی، تقارن قابل ستایش در جهان و هماهنگی بارزی در حركت و اندازه كرات می یابیم، آن چنان كه به هیچ وجه دیگری نمی توانست باشد.
تئوری كوپرنیك بنا به دلایلی به زودی مورد قبول عامه مردم قرار نگرفت. بیش از یك قرن طول كشید تا نظریه خورشیدمركزی میان اخترشناسان مورد پذیرش قرارگیرد.
مهمترین دلایلی كه علیه این نظریه مطرح شده بود:
منظومه كوپرنیكی بیشتر جنبه ریاضی، سادگی و زیبایی داشت و با مشاهدات نجومی آن زمان مطابقت نداشت و به همین دلیل مورد پذیرش عام قرار نگرفت.
یكی از ضعف هایی كه كوپرنیك در اثبات نظریه خود داشت آن بود كه او نمی توانست با استفاده از نظریه های پیشین، نظریه خود را اثبت كند.
یكی از دلایلی كه همیشه بر ضد نظریه خورشیدمركزی مطرح بود آنست كه اگر زمین در حال حركت می بود، بایستی به كلی منهدم شود. زیرا اگر زمین حركت كند، آنگاه هوا، پرندگان و قطرات بارانی كه به زمین می بارند، جا می ماندند. یكی از مثل هایی كه مخالفین به گالیله می گفتند آن بود كه اگر زمین در حال حركت باشد، توپی كه از بالای برج پیزا پرتاب می شد باید به عقب (جهت خلاف گردش زمین) جا بماند.
اما كوپرنیك می پنداشت كه هوا به همراه زمین در حال حركت است. و از طرفی وی در نظر داشت كه اگر چنین می بود پس چرا دیگر اجرام آسمانی كه در حال حركتند، منهدم و نابود نمی شوند.
الگوی خورشید مركزی كوپرنیك با عقاید و اصول ارسطو مغایرت داشت. و از طرفی چون در آن زمان كلیسا طرفدار اصول ارسطو بود، به همین دلیل نظر همه مسیحیان بر ضد كوپرنیك بود. آنان به آیات انجیل استناد می كردند و می گفتند كه معمار و طرح خلقت جهان بر اساس منظومه و تئوری بطلیموس است. به همین دلیل سازمان تفتیش عقیده، كتاب كوپرنیك را كه مخالف با كتاب مقدس بود، ممنوع اعلام كرد.
اگر چه نظریه خورشید مركزی كوپرنیك با نظریه زمین مركزی بطلیموس از نظر علمیِ مشاهده نجومی سازگار بود اما از نظر فلسفی مغایرت داشت. چون كوپرنیك چارچوب مرجع خود را از زمین به خورشید منتقل كرده بود. و این انتقال چارچوب از نظر فیزیك سینماتیكی امروزی كاملا صحیح می باشد.
۵-۲ قوانین كپلر
كوپرنیك با قرار دادن خورشید در مركز منظومه شمسی توصیف بسیار ساده تر و توضیح طبیعی تری در باره برخی از خصوصیات حركت سیاره ای به دست داد. هرچند طرح كوپرنیك بسیار ساده تر از طرح بطلمیوس بود، اما چون كوپرنیك نیز به تقدس دایره ها اعتقاد داشت، به همان اندازه بطلمیوس از مدارهای تدویر و نظایر آن استفاده كرد. تنها تفاوت دو دستگاه این بود كه یكی زمین را مركز حركت سیارات می دانست و دیگری خورشید را. با آنكه ستاره شناسان از پذیرش دستگاه خورشید مركزی بطلمیوس اجتناب می كردند، اما این دستگاه تاثیر خود را بر اندیشه آنان گذاشته بود و بحث و جدل در مورد آن روز به روز بیشتر می شد.
این مجادلات باعث شد كه منجمین اطلاعات رصدی بیشتری و دقیق تری به دست آورند. تیكو براهه این اطلاعات را جمع آوری كرد و اعتقاد داشت كه همه ی سیارات بجز زمین به دور خورشید می گردند و خورشید همراه سیارات به دور زمین می چرخد. در این دوران یوهان كپلر (۱۵۷۱-۱۶۳۰) به عنوان دستیار نزد تیكو براهه در رصد خانه ی پراگ مشغول كار شد.
پس از كوپرنیك ، كپلر نخستین منجم نامداری بود كه نظریه مركزیت خورشید را اتخاذ كرد ، اما معلوماتی كه تیكو براهه ثبت كرده بود نشان داد كه این نظریه به صورتی كه كوپرنیك بدان بخشیده بود ، نمی تواند كاملا صحیح باشد. با این وجود ظرفداری كپلر از دستگاه خورشید مركزی كوپرنیك مورد پسند تیكو برهه نبود. هنوز یكسال از همكاری این دو نگذشته بود كه تیكو براهه فوت كرد و تمام رصدهایی را كه جمع آوری كرده بود به عنوان ارثیه ای ارزشمند برای كپلر باقی گذارد.
پس از مرگ تیكو براهه، كپلر به توده ی عظیمی از رصدهای بسیار دقیق در حركت سیارات دست یافت. بعداً مسئله به این صورت در آمد كه الگویی برای حركت سیارات ارائه دهد كه دقیقاً با مجموعه رصدهای انجام شده مطابقت كند.
بدین ترتیب كپلر نیاز داشت كه ابتدا به كمك تخیل جواب موجهی را حدس بزند و سپس با پشتكار، كوهی از محاسبات كسل كننده را انجام دهد تا حدس خود را تایید یا رد كند.
توفیق بزرگ كپلر همانا كشف سه قانون حركت سیارات است دو تا از این قوانین را وی در ۱۶۰۹ و سومی را در ۱۶۱۹ انتشار داد .
قانون اول كپلر یا قانون بیضوی ها
مدار هر سیاره به شكل یك بیضی است كه خورشید در یكی از كانونهای آن قرار دارد .
كه میتوان از این مطلب این را نتیجه گرفت كه فاصله سیاره تا خورشید به لحاظ واقع بودن بر مدار بیضی دارای حداقل و حداكثر است. كپلر بیش از ۲۰ سال برای درك چگونگی مدارات سیارات زحمت كشید او مدلهای مختلفی را امتحان نمود ولی سرانجام نشان داد كه صفحه مداری سیاره ها از خورشید می گذرد و كشف كرد كه شكل مداری سیارات به صورت بیضی است .این قانون در سال ۱۶۰۹ میلادی انتشار یافت.
قانون دوم كپلر یاقانون سطح معادل
خط مستقیم واصل سیاره و خورشید (شعاع حامل یك سیاره)، در فواصل زمانی مساوی مساحتهای مساوی را در فضا جاروب می كند.
یعنی برای مثال در شكل سیاره ای در مدت ۱ ماه از Aبه B می رود . مدت زمانی كه از Cبه D می رود نیز یك ماه است اما اكنون از خورشید دورتر است بنابراین فاصله A تا B باید بیشتر باشد تا سیاره در همان مدت یك ماه مساحتی برابر با مساحت اول را جاروب كند . به همین دلیل سیاره هنگامی كه به خورشید نزدیكتر است با سرعت بیشتری حركت می كند. برای فهم بهتر اینجا را كلیك كنید .
قانون سوم كپلریا قانون هارمونیك
نسبت مجذور زمان تناوب گردش دو سیاره برابر است با نسبت مكعب نیم قطر اطول آنها كپلر برای بدست آوردن این فرمول ۷ سال تلاش كرد . در آن زمان فاصله واقعی میان خورشید و سیارات معلوم نبود اما محاسبه نسبت فاصله یك سیاره تا خورشید به فاصله زمین تا خورشید میسر بود . مثلا كپلر می دانست كه نیم قطر اطول مدار مریخ تقریبا ۱.۵ برابر نیم قطر اطول مدار زمین است . حال او متوجه شد اگر در هر سیاره نیم قطر اطول را به توان ۳ و دوره گردش را به توان ۲ برسانیم . دو رقم بدست آمده باهم برابر می شوند و فقط اختلافهای اندكی برای برجیس (مشتری) و كیوان (زحل) دیده می شود.
در زمان كپلر دو قانون اول فقط در مورد مریخ قابل اثبات بود . در مورد سایر سیارات رصد ها با آن قوانین سازش داشت ، منتهی چنان نبود كه آنها را قطعا محقق سازد و مدتها گذشت تا دلایل قطعی در تایید آنها بدست آمد .
كشف قانون اول ، یعنی اینكه سیارات روی مدارات بیضوی حركت می كنند ، بیش از آنكه برای مردم امروز به آسانی قابل تصور باشد مستلزم كوشش در رها ساختن گریبان خود از چنگ سنتها بود . تنها نكته ای كه همه ی ستاره شناسان در آن خصوص با هم توافق داشتند این بود كه همه ی حركات سماوی ، دورانی است یا از حركات دورانی تركیب شده است .
قرار دادن بیضی به جای دایره ، مستلزم رها كردن آن تمایل زیباشناختی بود كه از زمان فیثاغورث به بعد بر نجوم حكومت كرده بود . دایره شكل كامل و افلاك سماوی اجسام كامل شناخته می شدند _ كه در اصل مقام خدایی داشتند و حتی در آثار افلاطون و ارسطو نیز رابطه ی نزدیكی با خدایان دارند . واضح به نظر می رسید كه یك جسم كامل باید بر یك مدار كامل حركت كند . به علاوه چون اجسام آسمانی آزادند ، یعنی بی اینكه كشیده یا رانده شوند حركت می كنند ، پس حركت آنها باید طبیعی باشد و تصور اینكه دایره طبیعی است و بیضی چنین نیست امر آسانی بود . بدین ترتیب بسیاری از باورهای ذهنی عمیق می بایست منسوخ و مطرود گردد تا قانون اول كپلر بتواند مورد قبول واقع شود .
قانون دوم مربوط به سرعت متغیر سیاره در نقاط مختلف مدار خویش است. بنابراین سیاره در نزدیك ترین فاصله ی خود به خورشید ، بیشترین سرعت را دارد و در دورترین فاصله ی خود از خورشید ، كمترین سرعت را .
این نكته هم باز سبب حیرت می شد زیرا كه وقار و متانت سیاره مغایر این بود كه گاهی شتابان و گاهی خرامان راه برود !
قانون سوم از این لحاظ مهم بود كه حركت سیارات مختلف را نسبت به هم می سنجید . قانون سوم می گوید كه اگر r فاصله ی متوسط یك سیاره نسبت به خورشید و Tطول سال آن باشد . پس r^۳/T^۲ در مورد همه ی سیارات یك اندازه است . این قانون ( تا آنجا كه به منظومه ی شمسی مربوط می شود ) دلیل قانون جادبه ی نیوتن قرار گرفت
نتیجه: آنچه كه كپلر انجام داد، از جزئیات یعنی رصدهای موضعی، به كلیات یعنی مسیر حركت سیارات دست یافت. سه قانون كپلر از رویدادهای بسیار مهم علم است كه بطور كامل تقدس دایره ها را در هم شكست و نظریه كپرنیك را از حمایت موثری برخوردار كرد. این قوانین نشان داد كه اگر خورشید به عنوان مرجع در نظر گرفته شود، حركت سیارات را می توان به آسانی توصیف كرد. اما اشكال این قوانین آن بود كه صرفاً تجربی بود، یعنی فقط مسیر حركت مشاهده شده را بیان می كردند، بی آنكه هیچگونه تعبیر نظری در باره ی آنها به دست بدهند. یا در مورد منشاء این قواعد توضیح نمی داد.
همزمان ارائه این قوانین توسط كپلر، واقعه ی بزرگی در شرف تكوین بود. گالیله در زمان ارائه این قوانین به حركت اجسام، آونگ، نور … می اندیشید و دست به آزمایشهای سرنوشت سازی می زد. بطور قطع این دو نفر در شكل گیری اندیشه های نیوتن نقش برجسته ای داشتند

Academist:منبع

از سنگ اورانیوم تا بمب اتم

استخراج اورانیوم از معدن
اورانیوم كه ماده خام اصلی مورد نیاز برای تولید انرژی در برنامه های صلح آمیز یا نظامی هسته ای است، از طریق استخراج از معادن زیرزمینی یا سر باز بدست می آید. اگر چه این عنصر بطور طبیعی در سرتاسر جهان یافت میشود اما تنها حجم كوچكی از آن بصورت متراكم در معادن موجود است.
هنگامی كه هسته اتم اورانیوم در یك واكنش زنجیره ای شكافته شود مقداری انرژی آزاد خواهد شد.
برای شكافت هسته اتم اورانیوم، یك نوترون به هسته آن شلیك میشود و در نتیجه این فرایند، اتم مذكور به دو اتم كوچكتر تجزیه شده و تعدادی نوترون جدید نیز آزاد میشود كه هركدام به نوبه خود میتوانند هسته های جدیدی را در یك فرایند زنجیره ای تجزیه كنند.
مجموع جرم اتمهای كوچكتری كه از تجزیه اتم اورانیوم بدست می آید از كل جرم اولیه این اتم كمتر است و این بدان معناست كه مقداری از جرم اولیه كه ظاهرا ناپدید شده در واقع به انرژی تبدیل شده است، و این انرژی با استفاده از رابطه E=MC۲ یعنی رابطه جرم و انرژی كه آلبرت اینشتین نخستین بار آنرا كشف كرد قابل محاسبه است.
اورانیوم به صورت دو ایزوتوپ مختلف در طبیعت یافت میشود. یعنی اورانیوم U۲۳۵ یا U۲۳۸ كه هر دو دارای تعداد پروتون یكسانی بوده و تنها تفاوتشان در سه نوترون اضافه ای است كه در هسته U۲۳۸ وجود دارد. اعداد ۲۳۵ و ۲۳۸ بیانگر مجموع تعداد پروتونها و نوترونها در هسته هر كدام از این دو ایزوتوپ است.
برای بدست آوردن بالاترین بازدهی در فرایند زنجیره ای شكافت هسته باید از اورانیوم ۲۳۵ استفاده كرد كه هسته آن به سادگی شكافته میشود. هنگامی كه این نوع اورانیوم به اتمهای كوچكتر تجزیه میشود علاوه بر آزاد شدن مقداری انرژی حرارتی دو یا سه نوترون جدید نیز رها میشود كه در صورت برخورد با اتمهای جدید اورانیوم بازهم انرژی حرارتی بیشتر و نوترونهای جدید آزاد میشود.
اما بدلیل “نیمه عمر” كوتاه اورانیوم ۲۳۵ و فروپاشی سریع آن، این ایزوتوپ در طبیعت بسیار نادر است بطوری كه از هر ۱۰۰۰ اتم اورانیوم موجود در طبیعت تنها هفت اتم از نوع U۲۳۵ بوده و مابقی از نوع سنگینتر U۲۳۸ است.
فراوری
سنگ معدن اورانیوم بعد از استخراج، در آسیابهائی خرد و به گردی نرم تبدیل میشود. گرد بدست آمده سپس در یك فرایند شیمیائی به ماده جامد زرد رنگی تبدیل میشود كه به كیك زرد موسوم است. كیك زرد دارای خاصیت رادیو اكتیویته است و ۶۰ تا ۷۰ درصد آنرا اورانیوم تشكیل میدهد.
دانشمندان هسته ای برای دست یابی هرچه بیشتر به ایزوتوپ نادر U۲۳۵ كه در تولید انرژی هسته ای نقشی كلیدی دارد، از روشی موسوم به غنی سازی استفاده می كنند. برای این كار، دانشمندان ابتدا كیك زرد را طی فرایندی شیمیائی به ماده جامدی به نام هگزافلوئورید اورانیوم تبدیل میكنند كه بعد از حرارت داده شدن در دمای حدود ۶۴ درجه سانتیگراد به گاز تبدیل میشود.
هگزافلوئورید اورانیوم كه در صنعت با نام ساده هگز شناخته میشود ماده شیمیائی خورنده ایست كه باید آنرا با احتیاط نگهداری و جابجا كرد. به همین دلیل پمپها و لوله هائی كه برای انتقال این گاز در تاسیسات فراوری اورانیوم بكار میروند باید از آلومینیوم و آلیاژهای نیكل ساخته شوند. همچنین به منظور پیشگیری از هرگونه واكنش شیمیایی برگشت ناپذیر باید این گاز را دور از معرض روغن و مواد چرب كننده دیگر نگهداری كرد.
غنی سازی
هدف از غنی سازی تولید اورانیومی است كه دارای درصد بالایی از ایزوتوپ U۲۳۵ باشد.
اورانیوم مورد استفاده در راكتورهای اتمی باید به حدی غنی شود كه حاوی ۲ تا ۳ درصد اورانیوم ۲۳۵ باشد، در حالی كه اورانیومی كه در ساخت بمب اتمی بكار میرود حداقل باید حاوی ۹۰ درصد اورانیوم ۲۳۵ باشد.
یكی از روشهای معمول غنی سازی استفاده از دستگاههای سانتریفوژ گاز است.
سانتریفوژ از اتاقكی سیلندری شكل تشكیل شده كه با سرعت بسیار زیاد حول محور خود می چرخد. هنگامی كه گاز هگزا فلوئورید اورانیوم به داخل این سیلندر دمیده شود نیروی گریز از مركز ناشی از چرخش آن باعث میشود كه مولكولهای سبكتری كه حاوی اورانیوم ۲۳۵ است در مركز سیلندر متمركز شوند و مولكولهای سنگینتری كه حاوی اورانیوم ۲۳۸ هستند در پایین سیلندر انباشته شوند.
اورانیوم ۲۳۵ غنی شده ای كه از این طریق بدست می آید سپس به داخل سانتریفوژ دیگری دمیده میشود تا درجه خلوص آن باز هم بالاتر رود. این عمل بارها و بارها توسط سانتریفوژهای متعددی كه بطور سری به یكدیگر متصل میشوند تكرار میشود تا جایی كه اورانیوم ۲۳۵ با درصد خلوص مورد نیاز بدست آید.
آنچه كه پس از جدا سازی اورانیوم ۲۳۵ باقی میماند به نام اورانیوم خالی یا فقیر شده شناخته میشود كه اساسا از اورانیوم ۲۳۸ تشكیل یافته است. اورانیوم خالی فلز بسیار سنگینی است كه اندكی خاصیت رادیو اكتیویته دارد و از آن برای ساخت گلوله های توپ ضد زره پوش و اجزای برخی جنگ افزار های دیگر از جمله منعكس كننده نوترونی در بمب اتمی استفاده میشود.
یك شیوه دیگر غنی سازی روشی موسوم به دیفیوژن یا روش انتشاری است.
دراین روش گاز هگزافلوئورید اورانیوم به داخل ستونهایی كه جدار آنها از اجسام متخلخل تشكیل شده دمیده میشود. سوراخهای موجود در جسم متخلخل باید قدری از قطر مولكول هگزافلوئورید اورانیوم بزرگتر باشد.
در نتیجه این كار مولكولهای سبكتر حاوی اورانیوم ۲۳۵ با سرعت بیشتری در این ستونها منتشر شده و تفكیك میشوند. این روش غنی سازی نیز باید مانند روش سانتریفوژ بارها و باره تكرار شود.
راكتور هسته ایراكتور هسته ای وسیله ایست كه در آن فرایند شكافت هسته ای بصورت كنترل شده انجام میگیرد. انرژی حرارتی بدست آمده از این طریق را می توان برای بخار كردن آب و به گردش درآوردن توربین های بخار ژنراتورهای الكتریكی مورد استفاده قرار داد.
اورانیوم غنی شده ، معمولا به صورت قرصهائی كه سطح مقطعشان به اندازه یك سكه معمولی و ضخامتشان در حدود دو و نیم سانتیمتر است در راكتورها به مصرف میرسند. این قرصها روی هم قرار داده شده و میله هایی را تشكیل میدهند كه به میله سوخت موسوم است. میله های سوخت سپس در بسته های چندتائی دسته بندی شده و تحت فشار و در محیطی عایقبندی شده نگهداری میشوند.
در بسیاری از نیروگاهها برای جلوگیری از گرم شدن بسته های سوخت در داخل راكتور، این بسته ها را داخل آب سرد فرو می برند. در نیروگاههای دیگر برای خنك نگه داشتن هسته راكتور ، یعنی جائی كه فرایند شكافت هسته ای در آن رخ میدهد ، از فلز مایع (سدیم) یا گاز دی اكسید كربن استفاده می شود.
برای تولید انرژی گرمائی از طریق فرایند شكافت هسته ای ، اورانیومی كه در هسته راكتور قرار داده میشود باید از جرم بحرانی بیشتر (فوق بحرانی) باشد. یعنی اورانیوم مورد استفاده باید به حدی غنی شده باشد كه امكان آغاز یك واكنش زنجیره ای مداوم وجود داشته باشد.
برای تنظیم و كنترل فرایند شكافت هسته ای در یك راكتور از میله های كنترلی كه معمولا از جنس كادمیوم است استفاده میشود. این میله ها با جذب نوترونهای آزاد در داخل راكتور از تسریع واكنشهای زنجیره ای جلوگیری میكند. زیرا با كاهش تعداد نوترونها ، تعداد واكنشهای زنجیره ای نیز كاهش میابد.
حدودا ۴۰۰ نیروگاه هسته ای در سرتاسر جهان فعال هستند كه تقریبا ۱۷ درصد كل برق مصرفی در جهان را تامین میكنند. از جمله كاربردهای دیگر راكتورهای هسته ای، تولید نیروی محركه لازم برای جابجایی ناوها و زیردریایی های اتمی است.
باز فراوری
برای بازیافت اورانیوم از سوخت هسته ای مصرف شده در راكتور از عملیات شیمیایی موسوم به بازفراوری استفاده میشود. در این عملیات، ابتدا پوسته فلزی میله های سوخت مصرف شده را جدا میسازند و سپس آنها را در داخل اسید نیتریك داغ حل میكنند.
در نتیجه این عملیات، ۱% پلوتونیوم ، ۳% مواد زائد به شدت رادیو اكتیو و ۹۶% اورانیوم بدست می آید كه دوباره میتوان آنرا در راكتور به مصرف رساند.
راكتورهای نظامی این كار را بطور بسیار موثرتری انجام میدهند. راكتور و تاسیسات باز فراوری مورد نیاز برای تولید پلوتونیوم را میتوان بطور پنهانی در داخل ساختمانهای معمولی جاسازی كرد. به همین دلیل، تولید پلوتونیوم به این طریق، برای هر كشوری كه بخواهد بطور مخفیانه تسلیحات اتمی تولید كند گزینه جذابی خواهد بود.
بمب پلوتونیومیاستفاده از پلوتونیوم به جای اورانیوم در ساخت بمب اتمی مزایای بسیاری دارد. تنها چهار كیلوگرم پلوتونیوم برای ساخت بمب اتمی با قدرت انفجار ۲۰ كیلو تن كافی است. در عین حال با تاسیسات بازفراوری نسبتا كوچكی میتوان چیزی حدود ۱۲ كیلوگرم پلوتونیوم در سال تولید كرد.
كلاهك هسته ای شامل گوی پلوتونیومی است كه اطراف آنرا پوسته ای موسوم به منعكس كننده نوترونی فرا گرفته است. این پوسته كه معمولا از تركیب بریلیوم و پلونیوم ساخته میشود، نوترونهای آزادی را كه از فرایند شكافت هسته ای به بیرون میگریزند، به داخل این فرایند بازمی تاباند.
استفاده از منعكس كننده نوترونی عملا جرم بحرانی را كاهش میدهد و باعث میشود كه برای ایجاد واكنش زنجیره ای مداوم به پلوتونیوم كمتری نیاز باشد.
برای كشور یا گروه تروریستی كه بخواهد بمب اتمی بسازد، تولید پلوتونیوم با كمك راكتورهای هسته ای غیر نظامی از تهیه اورانیوم غنی شده آسانتر خواهد بود. كارشناسان معتقدند كه دانش و فناوری لازم برای طراحی و ساخت یك بمب پلوتونیومی ابتدائی، از دانش و فنآوری كه حمله كنندگان با گاز اعصاب به شبكه متروی توكیو در سال ۱۹۹۵ در اختیار داشتند پیشرفته تر نیست.
چنین بمب پلوتونیومی میتواند با قدرتی معادل ۱۰۰ تن تی ان تی منفجر شود، یعنی ۲۰ مرتبه قویتر از قدرتمندترین بمبگزاری تروریستی كه تا كنون در جهان رخ داده است.
بمب اورانیومی
هدف طراحان بمبهای اتمی ایجاد یك جرم فوق بحرانی ( از اورانیوم یا پلوتونیوم) است كه بتواند طی یك واكنش زنجیره ای مداوم و كنترل نشده، مقادیر متنابهی انرژی حرارتی آزاد كند.
یكی از ساده ترین شیوه های ساخت بمب اتمی استفاده از طرحی موسوم به “تفنگی” است كه در آن گلوله كوچكی از اورانیوم كه از جرم بحرانی كمتر بوده به سمت جرم بزرگتری از اورانیوم شلیك میشود بگونه ای كه در اثر برخورد این دو قطعه، جرم كلی فوق بحرانی شده و باعث آغاز واكنش زنجیره ای و انفجار هسته ای میشود.
كل این فرایند در كسر كوچكی از ثانیه رخ میدهد.
جهت تولید سوخت مورد نیاز بمب اتمی، هگزا فلوئورید اورانیوم غنی شده را ابتدا به اكسید اورانیوم و سپس به شمش فلزی اورانیوم تبدیل میكنند. انجام این كار از طریق فرایندهای شیمیائی و مهندسی نسبتا ساده ای امكان پذیر است.
قدرت انفجار یك بمب اتمی معمولی حداكثر ۵۰ كیلو تن است، اما با كمك روش خاصی كه متكی بر مهار خصوصیات جوش یا گداز هسته ای است میتوان قدرت بمب را افزایش داد.
در فرایند گداز هسته ای ، هسته های ایزوتوپهای هیدروژن به یكدیگر جوش خورده و هسته اتم هلیوم را ایجاد میكنند. این فرایند هنگامی رخ میدهد كه هسته های اتمهای هیدروژن در معرض گرما و فشار شدید قرار بگیرند. انفجار بمب اتمی گرما و فشار شدید مورد نیاز برای آغاز این فرایند را فراهم میكند.
طی فرایند گداز هسته ای نوترونهای بیشتری رها میشوند كه با تغذیه واكنش زنجیره ای، انفجار شدیدتری را بدنبال می آورند. اینگونه بمبهای اتمی تقویت شده به بمبهای هیدروژنی یا بمبهای اتمی حرارتی موسومند

Academist:منبع

فیزیك روشنگر جهان

اكنون ۱۰۰ سال از زمانی كه اینشتین ۵ مقاله را منتشر كرد، می گذرد. او جایزه نوبل را دریافت كرد و از معروف ترین معادله علمی دنیا پرده برداشت و فیزیك را در مسیری قرار داد كه تا امروز همچنان دنبال می شود.یك قرن پیش نظریه های اینشتین پیشرفت های جدید ماموریت های فضایی را به وجود آورد. اكنون ماهواره ای با نام كاوشگر گرانش B كه ۶۵۰ كیلومتری بالای زمین می گردد به دنبال پیداكردن تاثیرات پیچیده ای است كه نظریه نسبیت اینشتین پیش بینی كرده است. كشف این تاثیرها نیازمند دقتی بی نظیر است. چرخنده های ابزار ژیروسكوپ ماهواره بهترین گوی هایی هستند كه تاكنون به دست بشر ساخته شده اند. این ماموریت آخرین مدركی است كه نشان می دهد جست وجو به دنبال مسیر اینشتین هرگز پایان نمی یابد.اكنون ۱۰۰ سال از زمانی كه اینشتین ۵ مقاله را منتشر كرد، می گذرد. او جایزه نوبل را دریافت كرد و از معروف ترین معادله علمی دنیا پرده برداشت و فیزیك را در مسیری قرار داد كه تا امروز همچنان دنبال می شود. كار اینشتین در كنار پیشرفت های پی درپی در مكانیك كوانتوم، در كشف های علمی شكوفا شد كه از بسیاری جهات زندگی عادی را تحت تاثیر قرار می دهد. «استفن بنكا» (S.Benka) سردبیر مجله فیزیكس تودی (Physics Today) می گوید: «اكنون دوران طلایی فیزیك است. فیزیك نه تنها ما را از جهان طبیعت آگاه می كند، بلكه زندگی بشر را نیز در بسیاری از موارد كاربردی تحت تاثیر قرار می دهد. برای مثال با استفاده از شبكه هشدار دهنده سونامی به سرعت در مورد زمین و سیستم های فیزیكی آن اطلاعات كسب می كنیم.» به گفته وی: «حوزه زیست شناسی نیز به وسیله فیزیك روشن تر می شود.»وی می گوید: حتی جنبه های پیچیده فیزیك كوانتوم استفاده كاربردی به شكل كدهای غیرقابل شكست (hard*to*break) دارد كه از اطلاعات بانكی آن لاین محافظت می كند.دیگر جنبه های فیزیك بیشتر به صورت نظریه باقی مانده است: امكان وجود بعدهای بیشتر، رمزگشایی دینامیك فیزیكی سیستم های پیچیده و به شدت غیرقابل پیش بینی مثل وضعیت آب و هوای زمین.در سال ۱۹۰۵ پنج مقاله اینشتین نشان داد كه چطور به طور قطعی می توان وجود اتم را ثابت كرد. موضوع وجود یا عدم وجود اتم حتی تا صد سال پیش هم موضوع بحث برانگیزی بود. اینشتین نشان داد كه نور از قسمت های مجزا به اسم فوتون تشكیل شده است و دیدگاه ما را نسبت به فضا و زمان برای همیشه تغییر داد. این دستاوردها برای فرد ۲۶ ساله ای كه به تازگی دكترای خود را گرفته و در اداره ثبت اختراعات سوئیس كار می كند، چندان هم بد نیست. یكی از این مقاله های شگفت انگیز كه شهرت كمتری دارد در مورد پرسشی است كه هزاران سال است برای مشاهده كنندگان به صورت معما باقی مانده است. چرا ذرات غبار در هوا و ذرات شن در آب به صورت نامرتب می چرخند؟گیاه شناسی به نام رابرت براون این پدیده را در سال ۱۸۲۷ بررسی كرد و بعد از آن فیزیكدانان آن را «حركت براونی» نامگذاری كردند. اینشتین علت این حركت را برخورد ذرات با مولكول ها دانست. او نشان داد این حركت چگونه محاسبه می شود و چند مولكول به یك ذره شن ضربه می زنند و با چه سرعتی حركت می كنند. ژان پرن (Jean Perrin) فیزیكدان فرانسوی از دیدگاه اینشتین برای انجام چند آزمایش استفاده كرد و یك بار برای همیشه وجود اتم و مولكول را ثابت كرد. این كارش جایزه نوبل را برای او به ارمغان آورد. ایده اصلی اینشتین كه در سال ۱۹۰۵ منتشر شد این بود كه نور ذره ای است كه مانند موج رفتار می كند.این ایده به اثر فتوالكتریك مربوط می شود. در این اثر نور به مواد خاصی می تابد و جریان الكتریكی ایجاد می كند. سلول های فتوالكتریك كه برای بازكردن در سوپرماركت استفاده می شود از همین اثر استفاده می كند. اینشتین در توضیح این پدیده گفت نور مجموعه ای از ذرات به نام فوتون است و انرژی آنها تنها بستگی به رنگ نور دارد. او برای این دیدگاه جایزه نوبل دریافت كرد. این كشف همچنین راه را برای گسترش علم فیزیك كوانتوم باز كرد. بسیاری از فیزیكدانان به دیدگاه های نسبیت توجه می كنند كه در سال ۱۹۰۵ ارائه شد. پیامدهای بعدی بزرگترین دستاورد او بودند. استیون واینبرگ (Steven Weinberg) فیزیكدان دانشگاه تگزاس و برنده جایزه نوبل می گوید: همه ما تصوری از فضا و زمان داریم كه در ما ایجاد شده است. این چیزی است كه اینشتین خلاف آن را ثابت كرد. او برای اولین بار نشان داد فضا و زمان بخشی از فیزیك است نه متافیزیك.نیوتن و فیزیكدانان بعد از او فضا و زمان را اساساً مطلق در نظر گرفتند. فرض می شد كه فضا و زمان برای تمام مشاهده كنندگان یكسان است. هیچ كس هم در مورد صحت این فرض شك نكرد. اما اینشتین گفت قانون های طبیعت و سرعت نور مطلق هستند و برای تمام مشاهده كنندگانی كه به طور ثابت و وابسته به هم در حركت هستند یكسان است. مشاهده كنندگانی كه با سرعت های متفاوت درحركتند بعدهای فرازمانی كسب كرده و ساعت شان با سرعت متفاوتی كار می كند.این اصول مهم پیامدهای مهمی دارند این پیامدهای مهم را كه اینشتین مهم ترین دستاورد زندگی اش می داند، مشهورترین معادله فیزیك است: E=mc۲. این معادله نشان می دهد جرم ماده و انرژی هم ارز هستند. این نظریه موجب پیشرفت بمب اتمی و نیروگاه های هسته ای شد. بعد از آن اینشتین اصل هم ارزی نسبیت را اضافه كرد و نظریه خود را با افزودن گرانش به آن گسترش داد. او فرض كرد وقتی به جسمی نیرویی وارد می شود جرمی كه شتاب را تعیین می كند و جرمی كه بر اثر جاذبه به وجود می آید یكسان هستند. در این نظریه گرانش كشش بین اجسام نیست.به همین شیوه است كه جرمی مثل زمین فضا را تغییر می دهد و بر سرعت حركت ساعت تاثیر می گذارد. امروزه كاوشگر گرانش B مسیر منحنی ای را در فضا طی می كند كه توسط جرم زمین تولید شده است. هیچ نیروی گرانشی آن را در فضا نگه نداشته است و آن فقط مسیر مشخص را طی می كند. ماهواره ای به دقت حركت های آن را دنبال می كند تا دریابیم آیا با پیش بینی های اینشتین مطابقت دارد یا خیر؟ اینشتین همچنین پیش بینی كرد كه چرخش زمین فضا را به دور خود می كشد. این پدیده پیش از این فقط یك بار مشاهده شده بود. دانشمندان امیدوارند كاوشگر گرانش B دقت مشاهده را نسبت به آزمایش های قبلی تا ده برابر افزایش دهد

Academist:منبع