فیزیک کوانتوم محض، مفهوم پلاسمای کامل و نیروی واحد

مدیران انجمن: javad123javad, parse

ارسال پست
نمایه کاربر
MRT

عضویت : پنج‌شنبه ۱۳۸۶/۴/۲۱ - ۱۸:۱۷


پست: 1955

سپاس: 59


تماس:

فیزیک کوانتوم محض، مفهوم پلاسمای کامل و نیروی واحد

پست توسط MRT »

فیزیک کوانتوم محض، مفهوم پلاسمای کامل و نیروی واحد

در فیزیک مکانیک کلاسیک، امواج الکترومغناطیس کمیت های پیوسته هستند. ولی در مکانیک کوانتومی تابش های الکترومغناطیس، کمیت های گسسته و کوانتومی (بسته بندی شده) میباشند. انرژی این تابش ها از رابطه ماکس پلانک بدست می آید یعنی:

تصویر

این رابطه انرژی یک تابش کوانتومی را بر مبنای فرکانس و یا تواتر آن نشان می دهد. یعنی در نهایت خودش به نوعی معادله مکانیکی است. به طور مثال هر سیکل تابش به مقدار یک ثابت پلانک انرژی خواهد داشت و انرژی کل، تعداد سیکل ها در یک ثانیه خواهد بود. ولی ما در این مبحث سعی می کنیم انرژی خود میدان الکترومغناطیس را محاسبه و آن را با انرژی ژولی و جرم نیوتنی هم ارز کنیم. یعنی در گذشته معلوم شده که کمیت های انرژی و جرم با یکدیگر هم ارز هستند. ما می خواهیم به هم ارزی هر دوی آنها با انرژی میدان الکترومغناطیس دست یابیم. شاید این گفته ما برای بعضی ها خیلی عجیب یا خنده دار و مسخره بنظر برسد. یعنی طبق مفاهیم و اصول بنیادی فعلی، الکترومغناطیس خودش صورتی از انرژی تعریف و شناخته شده است. یعنی تمام مقدار و کل ذات یک تابش کوانتومی، کلا انرژی محسوب میشود. ولی به باور ما اینگونه نیست! فرض کنید از کنار یک ژنراتور برق نیروگاهی بسیار بزرگ و قوی رد میشوید. این ژنراتور خاموش و بدون حرکت است و دینامو یا روتور آن چرخشی ندارد. ولی مگنت های درون آن میتوانند هر شی آهنی اطراف خود را به شدت جذب کنند. حتی سگک کمربند یا ساعت مچی شما را. درست همانند اسکنر MRI . ولی خروجی جریان این ژنراتور صفر است. و برای جدا کردن این اشیا نیاز به نیرو و انرژی داریم. زمانی که شفت یا محور آن بچرخد، نیروی مکانیکی تبدیل به نیروی الکتریکی میشود. در واقع ژنراتور، انرژی مکانیکی را تبدیل به انرژی الکتریکی می کند نه اینکه میدان مغناطیسی مگنت ها را تبدیل به انرژی الکتریکی کند. یعنی این نوسان جریان الکتریکی است که حامل انرژی میشود. بهتر است بگوییم که هر ژنراتوری به نسبت قدرت مگنت هایش، توان تولید انرژی الکتریکی دارد. که اگر زیاد تحت فشار قرار گیرد، مگنت و سیم پیچی داخلیش از بین میرود یا آسیب جدی می بیند. یعنی رابطه ای مابین قدرت مگنت و توان ژنراتور وجود دارد. قصد ما هم ارز کردن میدان مغناطیسی مگنت های در حال سکون با کمیت نیروی نیوتنی و انرژی ژولی است. یعنی چه مقدار نیرو یا انرژی لازم است تا خاصیت مغناطیسی از مگنت ها گرفته شود و دیگر خاصیت مغناطیسی نداشته باشند و در صورت چرخش محور ژنراتور، هیچ جریان الکتریکی یا انرژی الکتریکی خارج نشود. یعنی به دنبال هم ارزی میدان الکترومغناطیسی با جرم و انرژی هستیم. مثال دیگر اینکه فرض کنید یک گوی فلزی را به اندازه یک کولن باردار کنیم از نوع بار منفی. مسلما وزن و جرم گوی افزایش می یابد. ولی این افزایش مربوط به افزایش یک کولن الکترون در گوی است و نه خود بار الکتریکی الکترونها. اینک اگر این گوی نوسان کند، انرژی مکانیکی این نوسان توسط امواج الکترومغناطیسی به اطراف منتشر خواهد شد نه جرم و نه انرژی آن یک کولن الکتریسیته که به جرم الکترونها مربوط است. به این دلیل است که واژه مکانیک در کوانتوم ادغام شده است. به بیان ساده ما قصد داریم مکانیک را از کوانتوم جدا کنیم و به فیزیک محض کوانتوم دست یابیم. همانطور که میدانیم در یک موج الکترومغناطیسی، دو بردار نیروی الکتریکی و مغناطیسی بر یکدیگر عمود بوده و زاویه 90 درجه ای دارند. پس ما مجددا با یک مثلث قائم الزاویه سر و کار داریم.

تصویر

وتر این مثلث یا برآیند این دو نیرو برای ما پر رنگ و مورد هدف است.

تصویر


Fq نیروی میدان الکتریکی، Fb نیروی میدان مغناطیسی و F همان نیروی واحد اولیه یا نیروی میدان واحد است که مد نظر ماست. چون نیرو و انرژی هر دو مفهوم برداری دارند، معادلات زیر هم برای نیرو صادق است هم برای انرژی. ولی چون نیروی واحد یک مفهوم جدید است و ممکن است کمی گنگ و نا آشنا بنظر برسد، ما آن را با انرژی ژولی هم ارز در نظر می گیریم:

تصویر

اینک این سوال مطرح میشود که مفهوم روابط بالا چیست؟ این معادلات به ما نشان میدهد که اولا اگر 70 درصد جرم و انرژی ذره ای مثل پروتون (هسته اتم هیدروژن، هادرون) را افزایش دهیم، بار الکتریکی آن خنثی میشود. چرا که 70 درصد جرم و یا انرژی آن با بار الکتریکیش درگیر است و رابطه دارد. دوما قانون پایستگی جرم – انرژی قبلا نقض شده بود و بعدا قانون پایستگی جرم و انرژی وضع شده بود و اینک ما متوجه شدیم که قانون پایستگی جرم و انرژی نیز نقض میشود و به جای آن قانون پایستگی جرم - انرژی و الکترومغناطیس یا نیروی واحد جایگزین میشود. یعنی داریم:

تصویر

که هم ارزی مابین جرم و میدان الکترومغناطیسی را نشان می دهد. و اینک به پاس زحمات رنه دکارت ریاضی دان فرانسوی و پایه گذار هندسه تحلیلی، روابط فوق را تقدیم به ایشان می کنیم و نام آنها را، هم ارزی دکارتی می گذاریم. چون از تحلیل یک شکل هندسی بدست آمده اند و به رویای دکارت تحقق می بخشیم. چرا که ایشان در رویا دیده بودند که "روح حقیقت او را برگزیده و از او خواسته تا همه دانش ‌ها را به صورت علم واحدی درآورد" و شاید موفق هم شده ولی خودش و دیگران بی اطلاع بوده اند. به باور ما حقیقت یک مثلث قائم الزاویه زیر دستان او و لابه لای تحلیل های او از هندسه بوده است. هندسه دکارت خود حقیقت و واقعیت خود هندسه دکارت است.

تصویر

خود دیراک خیلی به واقعیت نزدیک شده بود. ولی نتوانست از عهده تحلیل آن بربیاید. چون از هندسه تحلیلی و افکار دکارت غافل بوده درنتیجه چشمانش رو به طرف حقیقت بسته بود.

تصویر

ما در رابطه دیراک که به طرف داری یا جانب داری از نسبیت خاص انیشتین ، انرژی کل نسبیتی یک ذره باردار را نشان می دهد و در مقابل معادله موج شرودینگر قد علم کرده است، یک مثلث قائم الزاویه را خیلی واضح و روشن می بینیم البته به یاری هندسه دکارتی . و به این زودی ها دست بردار این قضیه نخواهیم شد. اما مفهوم پلاسمای کامل:

دما و حرارت میتواند جامد را به مایع و مایع را به گاز و گاز را به پلاسمای یونیزه یا یونیده تبدیل کند. این حالت بعد از دمای 2000 درجه شروع میشود و ماده کم کم اولا بار الکتریکی منفی (الکترونهایش) را از دست می دهد و به بار الکتریکی مثبت تبدیل میشود. دوما با افزایش دما، این بار الکتریکی مثبت را نیز از دست داده و به ماده بدون بار الکتریکی تبدیل میشود. که ما به آن پلاسمای کامل یا پلاسمای مطلق می گوییم. آزمون های ما نشان داده که اکسید آلومینیوم یا آلومینا در دمای 2000 درجه، هادی جریان الکتریسیته میشود و در دمای 2200 درجه نه تنها ذوب میشود، بلکه قابلیت پذیرش قوس الکتریکی با شدت جریان بالا پیدا می کند. یعنی هرچند که در دمای اتاق عایق خوبی برای جریان الکتریکی است، ولی در دماهای بالا ، همانند مس هادی خوبی برای جریان الکتریکی میشود. که در دماهای بالاتر تجزیه آلومینیوم و اکسیژن اجتناب ناپذیر است. به بیان ساده در قوی ترین انفجارهای هسته ای شکافت - همجوشی انجام شده به دست بشر، پلاسمای کامل حاصل نمیشود. ما اگر بخواهیم 1 واحد پلاسمای کامل تولید کنیم، میبایست 0.7 واحد جرم را به انرژی تبدیل کنیم و آن را به آن یک واحد منتقل کنیم، تا به پلاسمای کامل تبدیل شود. آزمون ها نشان داده که با افزایش دما، بار الکتریکی یا قدرت میدان الکترواستاتیکی ذرات ضعیف میشود و تنها در این شرایط است که همجوشی هسته ای ممکن و مقدور خواهد شد. و به باور ما در این مرز یا آستانه تعریف شده (70%)، بار الکتریکی ذرات کلا از بین میرود و ما به پلاسمای کامل یا مطلق ، فاقد هرگونه بار الکتریکی دست میابیم. ولی این شرایط فعلا در دو حالت ممکن و عملی شده است . نوع اول برهمکنش تابش های پر انرژی گاما با ذرات باردار است. که انرژی آن میبایست معادل یا بیشتر از 70 درصد انرژی یا جرم خود ذره باردار باشد . نوع دوم شتاب دهنده های کیهانی که سرعت خطی این ذرات باردار را تا نزدیکی سرعت نور بالا می برند. در بحث های بعدی اندازه و مقدار این سرعت و دما را محاسبه و ارایه خواهیم کرد. خیلی از واقعیت های پنهان را برای ما روشن خواهد کرد.

تصویر


تصویر


محمدرضا طباطبايي 4/10/1400
با توجه به ماده 8 قوانین تالار گفتمان شبكه فیزیك هوپا :

ارايه انديشه‌هاي نو در فيزيك و متافيزيك ، رياضيات مختص فيزيك ، حساب و هندسه دوجيني در وب سايت شخصي :

http://www.ki2100.com



تصویر

ارسال پست