مبانی فیزیک و نظریه سی پی اچ

برنامه ی فیزیک طرح مفاهیم و قوانینی است که ما را در درک جهان یاری می دهند قوانین فیزیک ساخته ی ذهن بشر است و از محدودیتهای درک بشر تاثیر می پذیرد بنابراین هیچ قانون شناخته شده ی فیزیکی کامل و بی نقص نیست

برنامه فیزیک

برنامه ی فیزیک طرح مفاهیم و قوانینی است که ما را در درک جهان یاری می دهند. قوانین فیزیک ساخته ی ذهن بشر است و از محدودیتهای درک بشر تاثیر می پذیرد. بنابراین هیچ قانون شناخته شده ی فیزیکی کامل و بی نقص نیست.

قانون فیزیکی

یک قانون فیزیکی بیانی است معمولاً به زبان فشرده و دقیق ریاضی از رابطه ی بین کمیتهای فیزیکی که با تکرار آزمایش به دست می آید و از یک نظم دائمی در رفتار دنیای فیزیک حکایت می کندیک قانون فیزیکی خوب دارای بیشترین عمومیت و سادگی و دقت ممکن است .و ملاک نهایی یک قانون فیزیکی موفق، چگونگی دقت آن در پیشگویی نتایج حاصل از آزمایش است.

قلمرو قوانین شناخته شده

فیزیک کلاسیک، در باره ی اجسامی با اندازه های معمولی که با سرعتهای معمولی حرکت می کنند گفتگو می کند. فیزیک کلاسیک شامل قوانین نیوتن و الکترومغناطیس است .نسبیت برای اجسام و ذراتی که سرعت آنها نزدیک به سرعت نور است به کار میرود.مکانیک کوانتوم، در مورد اجسامی که اندازه ی آنها تقریباً به اندازه ی اتم است بکار می رود.فیزیک کوانتم نسبیتی، برای ابعاد زیر اتمی و سرعتهای نزدیک به سرعت نور است بکار می رود.البته حد و مرز این نظریه ها کاملاً مشخص نیست و در حقیقت نظریه ها با هم تلاقی می کنند.

قوانین بقا

در فیزیک هیچ مطلبی اساسی تر از قوانین بقا نیست. در هر قانون بقا مقدار کل یک کمیت فیزیکی معین در یک دستگاه مفروض تنها به شرط منزوی بودن آن دستگاه از تمام اثرهای خارجی ثابت است

قوانین بقای فیزیک کلاسیک عبارتند از قانون بقای جرم، قانون بقای انرژی، قانون بقای اندازه حرکت خطی، قانون بقای اندازه حرکت زاویه ای و قانون بقای بار الکتریکی

بر هم کنشهای فیزیک کلاسیک

در قیزیک کلاسیک فقط دو منشا اصلی نیرو وجود دارد، جرم گرانشی و بار الکتریکیFg=GmM/r^۲ , Fe=KqQ/r^۲

اصل همخوانی

اصل همخوانی که توسط نیز بوهر ارائه شد جنین است: هرگاه یک نظریه جدید فیزیکی را در مورد وضعیتی به کار بریم که در آن یک نظریه با عمومیت کمتری صادق است، نظریه جدید به یک نظریه متناظر کاملاً جا افتاده کلاسیکی تبدیل خواهد شد

تبدیلات گالیله

اگر دو دستگاه یک و دو داشته باشیم که یکی با سرعت ثابت نسبت به دیگری حرکت می کند آنگاه

x۲=x۱-vt۱

y۲=y۱

z۲=z۱

t۲=t۱

هم وردایی مکانیک کلاسیک در تبدیلات گالیله

در دو دستگاه که با سرعت ثابت نسبت به یکدیگر حرکت می کنند قوانین مکانیک کلاسیک تحت تبدیلات گالیله هم وردا هستند. یعنی تمام دستگاه های لخت هم ارزند و با هیچ آزمایشی در مکانیک کلاسیک نمی توان یک دستگاه لخت را از دیگر دستگاه های لخت متمایز ساخت

شکست تبدیلات گالیله

قوانین الکترومغناطیس تحت تبدیلات گالیه هم وردا نیستند

اصول نسبیت خاص

قوانین فیزیک در تمام دستگاه های لخت یکسان یا هم وردا هستند. یعنی شکل ریاضی یک قانون فیزیکی یکسان باقی می ماند

سرعت نور در خلاً مقداری ثابت و مستقل از دستگاه لخت، چشمه و ناظر است

تبدیلات لورنتس

x۲=(x۱-vt۱)/(۱-v^۲/c^۲)^۱/۲

y۲=y۱ , z۲=z۱

t۲=[t۱-(v/c^۲)x۱]/(۱-v^۲/c^۲)^۱/۲

قوانین الکترومغناطیس تحت تبدیلات لورنتس هم وردا هستند

نتایج نسبیت خاص

Lo=L(۱-v^۲/c^۲)^۱/۲

To=T(۱-v^۲/c^۲)^۱/۲

m=mo/(۱-v^۲/c^۲)^۱/۲

P=mv=mov/(۱-v^۲/c^۲)^۱/۲

Ek=(m-mo)c^۲

مکانیک کوانتم اثرهای کوانتومی E=hf

فتوالکتریک

در پدیده فتوالکتریک هرگاه نور با انرژی کافی بر سطح فلز بتابد می تواند الکترون را از سطح آن جدا کند

hf=۱/۲mov^۲+hfo

hfo=w(function of work)

اشعه ایکس

اشعه ایکس یا تابش ترمزی عکس پدیده فتوالکتریک است. در تابش ترمزی یک الکترون با انرژی جنبشی به یک اتم منحرف کننده نزدیک و پس از تابش فوتون از آن دور می شوE۱-E۲=hf

اثر کامپتون

در اثر فتوالکتریک تمام انرژی فوتون به الکترون منتقل می شود اما در اثر کامپتون قسمتی از انرژی فوتون به الکترون منتقل می شود hf۱+Eo=hf۲+E

تولید و نابودی زوج

پدیده تولید زوج یک فوتون با انرژی کافی نظیر فوتون گامادر یک زوج الکترون و پوزیترون تولید می کندهمچنین زوج الکترون و پوزیترون یکدیگر را جذب کرده و به دو فوتون تبدیل می شودhf=۲moc^۲+(Ep+Ee)

نسبیت عام

نسبیت خاص دارای یك محدودیت اساسی بود. این محدودیت ناشی از آن بود كه رویدادهای فیزیکی را در دستگاه های لخت مورد بررسی قرار می داد، در حالیكه در جهان واقعی دستگاه ها شتاب دار هستند. هرچند می توان در بر رسی برخی رویداد ها به دستگاه های لخت بسنده كرد، اما این دستگاه ها برای بررسی تمام رویدادها ناتوان هستند.اینشتین در سال ۱۹۱۵ نسبیت عام را ارائه کرد و نسبیت خاص به عنوان حالت خاصی از نسبیت عام در آمد.نسبیت عام بر اساس اصل هم ارزی تدوین شد.

اصل هم ارزی:قوانین فیزیک در یک میدان جاذبه یكنواخت و در یک دستگاه كه با شتاب ثابت حركت می کند، یكسان هستند.به عنوان: فرض کنیم یک دستگاه مقایسه ای با شتاب ثابت در حركت است. مشاهدات در این دستگاه نظیر مشاهدات در یک میدان گرانشی یكنواخت است در صورتی كه شدت میدان گرانشی برابر شتاب دستگاه باشد، یعنی:a=g باشد، در این صورت مشاهدات یكسان خواهد بود.مهمترین دستاورد نسبیت عام توجیه مدار عطارد بود. بررسی های نجومی نشان داده بود كه نقطه حضیض عطارد جابه جا می شود. بیش ار یكصد سال بود كه فیزیكدانان متوجه ان شده بودند، اما نمی توانستند با قوانین نیوتن توجیه كنند. اما نسبیت عام توانست أن را توجیه كند.بنا بر نسبیت، گرانش اثر هندسی جرم بر فضای اطراف خود است. كه فضا-زمان نامیده می شود. یعنی جرم فضای اطراف خود را خمیده می كند و مسیر نور در اطراف آن خط مستقیم نیست، بلكه منحنی است.در سال ۱۹۱۹ انحنای فضا را اهنگام کسوب کامل خورشید با نوری که از طرف ستاره ی مورد نظری به سوی زمین در حرکت بود و از کنار خورشید می گذشت مورد تحقیق قرار دادند که با پیشگویی نسبیت تطبیق می کرد. این موفقیت بسیار بزرگی برای نسبیت بود. از آن زمان به بعد توجه به ساختار هندسی و خواص توپولوژیک فضا بررسی واقعیت های فیزیکی را به حاشیه راند. مضافاً اینکه گرانش را از فهرست نیروهای اساسی طبیعت در فیزیک نظری حذف کرد. CPH Theory نیرو و انرژی قابل تبدیل به یکدیگر هستند. همچنین با توجه به نسبیت که در آن جرم و انرژی هم ارزند، بنابر این، نیرو، انرژی و جرم هم ارز می باشند. و می توان نتیجه گرفت که نیرو، انرژی و جرم سه جلوه (ظاهر) متفاوت از یک ذره واحد و بنیادی هستد و ما باید تصورات خود را در مورد نیرو، انرژی و جرم تغییر دهیم.

---