وحدت ذاتی نسبیت و کوانتوم
ارسال شده: دوشنبه ۱۳۹۵/۵/۱۸ - ۱۵:۲۷
سلام دوستان. یه ایده جالبی به ذهنم رسیده که فکر میکنم کوانتوم هم مثل نسبیت باید در ذات بر این ساختار استوار باشه که هیچ جسمی سریعتر از نور حرکت نمیکنه.
خب بزارید اول یه مثال بزنم تا بریم سر موضوع اصلی:
فرض کنید دو جسم با جرم های متفاوت و سرعت های متفاوت در جهت های یکسان در حرکتند. اگه این دو جسم قرار باشه تبدیل به یک جسم بشن سرعت جسم جدید بین سرعت دو جسم قبلی خواهد بود که این موضوع با قانون ساده ی پایستگی تکانه ها قابل محاسبه هست.
به طور مثال اگه جسم اول جرم 3 کیلوگرم و سرعت 12 متر بر ثانیه و جسم دوم جرم 7 کیلوگرم و سرعت 2 متر بر ثانیه داشته باشد جسم جدید جرم 10 کیلو گرم و سرعت 5 متر بر ثانیه خواهد داشت.
که 5 عددی ما بین 12 و 2 است.
حالا بریم سراغ بحث اصلی: در مکانیک کوانتوم ذرات به دو دسته تقسیم میشن. دسته اول ذراتی هستند که حامل نیرو و انرژی اند(بوزون ها) مثل فوتون و بوزون هیگز و... و دسته دوم ذراتی اند که ماده ی دنیای مارو تشکیل میدن(فرمیون ها) مثل الکترون یا کوارک ها و...
طبق نظریه میدان های کوانتومی در هر برهمکنشی بین مواد یک نوع خاصی از بوزون ها انتقال پیدا میکنه مثلا در برهمکنش التکرو مغناطیس فوتون ذره ی حامل نیرو است. سرعت کلیه ذرات حامل نیرو برابر سرعت نور است.
حال میتوانیم اینطور فرض کنیم که هر جسم برای شتاب گرفتن نیاز به نیرو دارد و این نیرو حاصل جذب انرژی ای از ذرات حامل نیرو هستند. در واقع میتوانیم مثل مثال بالا ذره حامل نیرو را یک جسم و ذره ای که قراره شتاب بگیره را جسم دومی در نظر بگیریم. حال این دو جسم یکی میشوند و سرعت جسم حاصل سرعتی مابین سرعت اولیه جسم (به طور فرضی صفر) و سرعت جسم حامل نیرو ( سرعت نور) است. میتوانیم دوباره این عمل را تکرار کنیم تا جسم جدید سرعت دومی پیدا کند اما سرعت جدیدش میشود سرعتی بین سرعت قبلی جسم و سرعت نور.
میتوانیم این کار را همینطور انجام دهیم(به نیرو وارد کردن ادامه دهیم) تا سرعت جسم به سرعت نور نزدیک شود اما میدانیم به علت اینکه سرعت جدید حتما بین سرعت قبلی و سرعت نور قرار دارد هیچوقت به سرعت نور نمیرسد و برای رسیدن به سرعت نور باید این کار را تا بی نهایت ادامه دهیم ( بی نهایت نیرو وارد کنیم) که این دقیقا پیش بینی نظریه نسبیت است.
موضوع جالب تر اینه که همین موضوع رو میشه برای جرم ان جسم هم درنظر گرفت. جرم هر جسمی که مستقل قابل اندازه گیری نیست را میتوان با کمک فرمول معروف هم ارزی جرم و انرژی و با کمک دانستن انرژی ان ذره محاسبه کرد. حال مانند مثال اولی که زدیم میشه فهمید که جرم جسم جدید برابر مجموع جرم دو جسم قبلی است. ینی وقتی به جسمی نیرو وارد میکنیم و ذره ی حامل نیرو جذب جسم ساکن میشود جرم جدید جسم افزایش میابد و از انجایی که برای رسیدن به سرعت نور باید به یک جسم بی نهایت نیرو وارد کرد میتوان فهمید که جرم ان جسم هم به بی نهایت میل میکند که این نیز دقیقا پیش بینی نظریه نسبیت است.
خب بزارید اول یه مثال بزنم تا بریم سر موضوع اصلی:
فرض کنید دو جسم با جرم های متفاوت و سرعت های متفاوت در جهت های یکسان در حرکتند. اگه این دو جسم قرار باشه تبدیل به یک جسم بشن سرعت جسم جدید بین سرعت دو جسم قبلی خواهد بود که این موضوع با قانون ساده ی پایستگی تکانه ها قابل محاسبه هست.
به طور مثال اگه جسم اول جرم 3 کیلوگرم و سرعت 12 متر بر ثانیه و جسم دوم جرم 7 کیلوگرم و سرعت 2 متر بر ثانیه داشته باشد جسم جدید جرم 10 کیلو گرم و سرعت 5 متر بر ثانیه خواهد داشت.
که 5 عددی ما بین 12 و 2 است.
حالا بریم سراغ بحث اصلی: در مکانیک کوانتوم ذرات به دو دسته تقسیم میشن. دسته اول ذراتی هستند که حامل نیرو و انرژی اند(بوزون ها) مثل فوتون و بوزون هیگز و... و دسته دوم ذراتی اند که ماده ی دنیای مارو تشکیل میدن(فرمیون ها) مثل الکترون یا کوارک ها و...
طبق نظریه میدان های کوانتومی در هر برهمکنشی بین مواد یک نوع خاصی از بوزون ها انتقال پیدا میکنه مثلا در برهمکنش التکرو مغناطیس فوتون ذره ی حامل نیرو است. سرعت کلیه ذرات حامل نیرو برابر سرعت نور است.
حال میتوانیم اینطور فرض کنیم که هر جسم برای شتاب گرفتن نیاز به نیرو دارد و این نیرو حاصل جذب انرژی ای از ذرات حامل نیرو هستند. در واقع میتوانیم مثل مثال بالا ذره حامل نیرو را یک جسم و ذره ای که قراره شتاب بگیره را جسم دومی در نظر بگیریم. حال این دو جسم یکی میشوند و سرعت جسم حاصل سرعتی مابین سرعت اولیه جسم (به طور فرضی صفر) و سرعت جسم حامل نیرو ( سرعت نور) است. میتوانیم دوباره این عمل را تکرار کنیم تا جسم جدید سرعت دومی پیدا کند اما سرعت جدیدش میشود سرعتی بین سرعت قبلی جسم و سرعت نور.
میتوانیم این کار را همینطور انجام دهیم(به نیرو وارد کردن ادامه دهیم) تا سرعت جسم به سرعت نور نزدیک شود اما میدانیم به علت اینکه سرعت جدید حتما بین سرعت قبلی و سرعت نور قرار دارد هیچوقت به سرعت نور نمیرسد و برای رسیدن به سرعت نور باید این کار را تا بی نهایت ادامه دهیم ( بی نهایت نیرو وارد کنیم) که این دقیقا پیش بینی نظریه نسبیت است.
موضوع جالب تر اینه که همین موضوع رو میشه برای جرم ان جسم هم درنظر گرفت. جرم هر جسمی که مستقل قابل اندازه گیری نیست را میتوان با کمک فرمول معروف هم ارزی جرم و انرژی و با کمک دانستن انرژی ان ذره محاسبه کرد. حال مانند مثال اولی که زدیم میشه فهمید که جرم جسم جدید برابر مجموع جرم دو جسم قبلی است. ینی وقتی به جسمی نیرو وارد میکنیم و ذره ی حامل نیرو جذب جسم ساکن میشود جرم جدید جسم افزایش میابد و از انجایی که برای رسیدن به سرعت نور باید به یک جسم بی نهایت نیرو وارد کرد میتوان فهمید که جرم ان جسم هم به بی نهایت میل میکند که این نیز دقیقا پیش بینی نظریه نسبیت است.