| فیزیک دانان هسته ای در آستانه کشف جزیره ثبات |
| ساعت ۳:٤٦ ق.ظ روز ۱۳٩٠/٥/۱۱ کلمات کلیدی: |
|
پژوهشگران توانسته اند سنگین ترین هسته اتمی را با دقتی عالی، همانند تعیین جرم انسان ۱۰۰ کیلوگرمی به دقت میلی گرم، وزن کنند. با بهبود روش های تعیین جرم می توان به کشف عناصر سنگین جزیره پایداری امید داشت. با دقیق تر شدن اندازه گیری جرم در مقادیر بسیار ناچیز، می توان به کشف عناصر سنگینی امید داشت که نیمه عمر کوتاهی نداشته باشند. پژوهش گران به تازگی توانسته اند با استفاده از یک تله ویژه، ۳ ایزوتوپ از عنصر بسیار سنگین نوبلیوم را به دام بیاندازند و جرم آن را نیز اندازه گیری کنند. نوبلیوم، سنگین ترین عنصری است که تاکنون وزن آن به طور مستقیم اندازه گیری شده است. این اندازه گیری ها، یک گام بسیار مهم رو به جلو در مسیر کشف «جزیره پایداری» به شمار می روند؛ عبارتی که به کلاس کوچکی از عناصر سنگین وزن هنوز کشف نشده ای اشاره دارد که فیزیک دانان امیدوارند بتوانند به مدت چند دقیقه، یا چند روز، و یا حتی چندین سال پایدار بمانند. نتایج این تحقیق که به سرپرستی مایکل بلاک، فیزیک دان اتمی و عضو هیات علمی مرکز پژوهش های یون های سنگین هلمهولتز جی. اس. آی واقع در دارمشتات آلمان انجام شده و مشروح آن، هفته گذشته در نیچر منتشر شد؛ هم چنین به اصلاح تعاریف فعلی از سنگین ترین اتمی که تاکنون ساخته شده نیز کمک خواهد کرد. تعیین جرم دقیق اتمی یک عنصر فوق سنگین به هیچ وجه کار آسانی نیست، فیزیک دانان تاکنون تنها می توانستند جرم عناصر سنگین را به طور غیر مستقیم تخمین بزنند. هسته های سنگین معمولا به سرعت شکسته می شوند و هسته های فرزند و نوه ای به وجود می آورند که با افزودن جرم و انرژی آنها، می توان جرم و انرژی هسته اولیه را تعیین کرد. ولی جرم یک هسته سنگین، چیزی بیشتر از مجموع جرم اجزای آن است. دلیل این امر هم این است که انرژی پیوندی که پروتون ها و نوترون های هسته را در کنار هم قرار می دهد، با جرم آن مرتبط است. همان طور که آلبرت اینشتین در فرمول معروف E = mc۲ پیش بینی کرده بود، این دو قابل تبدیل به هم هستند. تخمین های غیرمستقیم از جرم اتم، معمولا نمی توانند این انرژی پیوند را به درستی محاسبه کنند. ● رویکرد شاتگان! بلاک و همکارانش برای اندازه گیری مستقیم جرم این عناصر فوق سنگین، ابتدا نیاز داشتند که آنها را تولید کنند. برای این کار، آنها از یک شتاب دهنده استفاده کردند که اتم های کلسیوم را به هدفی از جنس سرب شلیک می کرد. در موارد نادری، این هسته های اتمی با هم برخورد می کردند و طی فرآیند همجوشی هسته ای، هسته ای سنگین تر را می ساختند. تقریبا یک بار در هر ثانیه، شتاب دهنده یک ایزوتوپ از اتم نوبلیوم را تولید و آن را آشکار می کرد. این اتم مصنوعی بسته به تعداد نوترون هایی که داشته باشد، می تواند تنها به مدت چند هزارم ثانیه، و یا برای دقایق متمادی دوام بیاورد. هنگامی که پژوهشگران نوبلیوم را تولید کردند، باید به سرعت آن را از هزاران میلیارد اتم دیگری که از هدف سربی عبور کردند، جدا کنند. برای انجام این کار، گروه از یک ترکیب ویژه میدان های الکتریکی و مغناطیسی استفاده کرد که به نوبلیوم اجازه می داد بدون مشکل عبور کند، در حالی که دیگر اتم های سبک تر و سریع تر از منحرف می کرد. سپس با عبور اتم سنگین نوبلیوم از سلول هایی که با گاز نجیب هلیم پر شده بودند، از سرعت آن کاسته می شد. در نهایت، جرم نوبلیوم در درون یک تله پنینگ اندازه گیری می شد، ابزاری است که از میدان های الکتریکی و مغناطیسی استفاده می کند تا اتم نوبلیوم را در مداری دایروی به حرکت وادارد. با اندازه گیری شعاع و سرعت دوران اتم، می توان به طور مستقیم جرم اتم را اندازه گیری کرد. ● مشکلات سنگین وزن بلاک می گوید: «با استفاده از این روش، ما توانستیم دقت اندازه گیری جرم را تا حد خیلی زیادی ارتقا بخشیم. این تله می تواند جرم یک اتم را با دقتی برابر با اندازه گیری جرم یک انسان صد کیلوگرمی در ابعاد میلی گرم اندازه بگیرد. در مورد یک ایزوتوپ، یعنی نوبلیوم ۲۵۳، اندازه گیری اخیر تا پنج برابر دقیق تر از تخمین های قبلی است». رالف دیتمار هرزبرگ، دانشمند فیزیک هسته ای در دانشگاه لیورپول انگلستان، تا حدی تحت تاثیر این روش اندازه گیری قرار گرفته که نتایج آن را از دیوار آزمایشگاهش آویزان کرده ست. او می گوید: «قطعا این یک کار خیلی خیلی خوب است». اندازه گیری دقیق جرم عناصر شناخته شده ای مانند نوبلیوم می تواند دانشمندان را قادر سازد تا پژوهش های خود را برای یافتن عناصر سنگین تر بهبود ببخشند، مانند آنهایی که تصور می شود جزو مجموعه جزیره پایداری باشند. این محدوده از جدول هسته ای (که در آن به جای تعداد پروتون ها تعداد نوترون ها نوشته شده است)، جای عناصری است که خیلی خیلی سنگین تر از هر چیز دیگری است که تاکنون دیده شده است. کار اخیر دانشمندان را قادر می سازد تا چنین اجرامی را بدون روبرو شدن با مشکلات محاسبه جرم هسته های «فرزند» و «نوه» هسته اصلی، خیلی دقیق تر محاسبه کنند. تصور می شود که برخی از هسته ها در جزیره پایداری برای چندین سال و یا حتی بیشتر از آن نیز پایدار بمانند، که به این معنی است که آنها را می توان برای مدت های طولانی ذخیره کرد؛ امری که در صورت تحقق آن می توان آینده ای را متصور شد که در آن سوخت های هسته ای بسیار کارامد برای سفر به اعماق فضا در دسترس بشر قرار گیرد. ولی هرزبرگ بر این باور است که این کار حتی برای آینده نزدیک باارزش است. به گفته او، نظریه کنونی هسته ای نمی تواند به طور دقیق اجرام ساختارهای هسته ای سنگین ترین عناصر را پیش بینی کند. اندازه گیری مستقیم به بهبود آن کمک می کند و برای مثال می تواند با مشخص کردن ساختار هسته های در حال فروپاشی، به یافتن روش های کارامدتر برای خلاص شدن از شر زباله های هسته ای هم کمک کند. |
|
| هفت راز فیزیک |
| ساعت ۳:٤٦ ق.ظ روز ۱۳٩٠/٥/۱۱ کلمات کلیدی: |
|
علیرغم پیشرفت های بسیار چشمگیری که در فهم جهان فیزیکی نصیب علم جدید شده است ، شمار رازهای ناشناخته ای که دانشمندان برای کشف آنها در تلاشند از حد و اندازه افزون است . در این مقاله به بررسی هفت راز بزرگ از میان مجموعه پرشمار اسرار کشف ناشده می پردازیم . ● راز اول : چه عاملی کیهان را به تکاپو وا می دارد؟ علم جدید تا برای این پرسش ، پاسخ خرسند کننده ای بدست نیاورد نمی تواند به کشف راز بسیاری دیگر از پدیده های جالب توجه اهتمام ورزد. برای درک اموری نظیر منشأ کیهان ، سرنوشت نهایی سیاهچاله ها ، امکان سفر در زمان ، می باید نخست برای این پرسش که کیهان چگونه عمل می کند ، پاسخ درخوری یافت شود. فیزیک قرن بیستم بر مبنای دو نظریه بنیادین یعنی نظریه نسبیت انیشتین و نظریه مکانیک کوانتومی بنیاد شد. در قرن بیست و یکم دانشمندان با بهره گیری از این دو نظریه توفیق یافته اندکه شناخت خوبی از بسیاری از ذرات بنیادی به دست آورند اما این دو نظریه ظاهراً در بن و اساس با یکدیگر ناسازگارند و تصویرهای متعارضی از واقعیت نهایی ارائه می دهند. حال آنکه علی الفرض واقعیت می باید واحد باشد . تلاش برای وحدت بخشیدن به این دو نظریه ظاهراً متعارض، بسیاری از برجسته ترین دانشمندان را به خود مشغول داشته است. مشکل اساسی در این است که نیروی جاذبه که نظریه نسبیت درباره آن سخن می گوید ، کل ساختار زمان ـ مکان و بنابراین تمامی کیهان را در بر گرفته ، در حالی که نظریه مکانیک کوانتومی درباره سه نیروی بنیادی دیگری سخن می گوید که درون این ساختار جای دارد. به این ترتیب کاربرد نظریه کوانتومی درمورد نیروی جاذبه نظیر استفاده از جزء برای فهم کل ، با مشکلاتی جدی همراه است. ● راز دوم : کیهان از چه چیز ساخته شده است؟ رصدهایی که به وسیله اخترشناسان صورت می گیرد این نکته را مشخص ساخته که به ازای هر یک گرم از ماده ای که سیارات و ستارگان و کهکشان ها را بوجود آورده، چند گرم از ماده ای وجود دارد که ماهیت آن ناشناخته است وجود این ماده بر اساس نوع رفتاری که اجرام کیهانی از خود آشکار می سازند حدس زده می شود . براساس قوانین فیزیک اگر آتشگردانی را با سرعت به چرخش درآوریم با سرعت در هوا به پرواز درخواهد آمد. در مورد ستارگانی که در حاشیه کهکشانها به دور مرکز در گردشند نیز دقیقاً همین وضع برقرار است . نخ یا رشته ای که این ستارگان را پایبند نگه می دارد همان نیروی جاذبه است. اما محاسبات نشان می دهد که نیروی جاذبه حاصل از ماده فیزیکی قابل رؤیت موجود در کهکشانها برای نگهداری ستارگانی که با جرم عظیم و سرعت زیاد در حاشیه آنها در حال گردشند کافی نیست. برای نگهداری این ستارگان به صورت دیوان پای در زنجیر، به طناب یا رشته مستحکم تری نیاز است و از همین جا دانشمندان نتیجه گرفته اند که در درون هر کهکشان می باید ذخایر عظیمی از نوعی ماده نادیدنی وجود داشته باشد که نیروی جاذبه لازم برای جلوگیری از گریز ستارگان را فراهم می آورد. استدلال مشابهی دلالت می کند بر اینکه از این نوع ماده نادیدنی می باید در فضای ما بین کهکشانها نیز موجود باشد و حرکات کهکشانها را نسبت به یکدیگر تنظیم کند. ● راز سوم : آیا فرضیه نیروی ضد جاذبه که انیشتین پیشنهاد کرد نادرست بود ؟ انیشتین زمانی برای برقراری نوعی تعدیل در فرضیه ای که درباره وضع و حال کیهان پیشنهاد کرده بود، به وجود نوعی نیروی ضد جاذبه قائل شد اما اندکی بعد این فرضیه را پس گرفت و از آن با عنوان «بزرگترین خبط علمی خود» یاد کرد. اما تحقیقات جدید نشان می دهد که احیاناً وجود چنین نیرویی چندان دور از واقعیت نیست. عبارتی که انیشتین در معادلات مربوط به فرضیه نسبیت عام خود وارد ساخت، از خاصیت نیروی دافعه برخوردار است و موجب می شود کیهان دچار انبساط شود . انیشتین که معتقد بود کیهان درحال ثبات قرار دارد ناگزیر شد این عبارت را اضافه کند تا اثر نیروهای انقباضی در معادلات خود ( ناشی از وجود جرم های عظیم در کیهان ) را خنثی سازد. ● راز چهارم : چرا ما در عالمی سه بعدی زیست می کنیم؟ فیزیکدانان براین باورند که ظهور عالمی که ما در آن جای داریم به دنبال وقوع مه بانگ (انفجار) اولیه امری کاملا تصادفی بوده واحیاناً کیهان هایی دیگری نیز وجود دارند که شماره ابعاد آنها متفاوت است. صد سال قبل نویسنده ای به نام ادوین ابوت کتابی منتشر کردبا عنوان « سرزمین مسطح » که در آن عالمی دو بعدی مورد بحث قرار گرفته بود. قوانین علمی یک جهان دو بعدی احیاناً با قوانین جهان سه بعدی ما تفاوت بسیار دارند به عنوان مثال امواج در یک جهان دوبعدی به سهولت جهان سه بعدی سیر نمی کنند و بنابراین انواع واقسام دشواریها در خصوص برقراری ارتباط وانتقال پیامها پدید می آید واز آنجا که ظهور حیات خودآگاه متکی به انتقال نخواهد شد . از سوی دیگر زندگی در عوالمی که بیش از سه بعد دارند نیز با دشواریهای خاص خود روبروست . ● راز پنجم : آیا سفر در زمان امکان پذیر است؟ براساس نظریه نسبیت انیشتین امکان سفر در زمان خواه به آینده وخواه به گذشته وجود در عین حال به بروز بسیاری از پاردوکس ها منجر می شود از این رو برخی از فیزیکدانان مدعی اند که برخی از موانع عملی مانع از انجام چنین سفری می شود (برای تفصیل مطلب به مجموعه مقالات ساینتیفیک امریکن در مورد مفهوم زمان رجوع شود.) ● راز ششم : آیا ما در یک صافی کیهانی زندگی می کنیم ؟ هر چند مفهوم سیاهچاله ها امروزه برای همگان آشناست اما این اجرام عظیم کیهانی هنوز حیله وشگفتیهای زیادی در آستین دارند ، سیاهچاله ها ستاره های بزرگی هستند که انرژی هسته ای خود را به پایان رسانده اند وهمه را در اثر تشعشع از دست داده اند در این حال هسته عظیم وچگال ستاره تحت تأثیر نیروی جاذبه غول آسای آن در کسری از ثانیه به درون خود ریزش می کند اگر شکل هندسی هسته دقیقاً کروی باشد ، به واسطه اثر تقارن همه ماده موجود در مرکز کره مجتمع می شود و به این ترتیب شدت میدان جاذبه تا حد بسیار بسیار زیادی افزایش می یابد. از آنجا که جاذبه تأثیر خود را به صورت تغییر شکل زمان – مکان آشکار می سازد (نظیر یک گوی سنگین که بر روی بالش قرار داده شود شکل آن را تغییر می دهد) وجود یک میدان جاذبه عظیم ومتمرکز در یک نقطه هندسه زمان – مکان اطراف این نقطه را دستخوش تغییرات اساسی می سازد وحفره ای به وجود می آورد که همه چیز را به سمت خود می کشد. ● راز هفتم : پدیدار آگاهی از کجا وچگونه پدید آمده است ؟ پرسش بی پاسخ دیگری که ذهن فیزیکدانان را به خود مشغول داشته این است که چرا برخی از جریانهای الکتریکی نظیر آنها که در مغز وسلسله اعصاب جریان دارد با خود احساس وآگاهی به همراه می آورد در حالی که برخی دیگر از جریانهای الکتریکی نظیر آنها که در شبکه های سراسری برق سیر می کنند ظاهراً چنین آثاری با خود به همراه نمی آورند. مساله را به صورت معکوس نیز می توان مطرح کرد چگونه است که آگاهی واحساسات که احیاناً مادی نیستند می توانند الکترونها ویونها را در مدارهای مغز به حرکت در آورند و موجب بروز پدیدارهای فیزیکی شوند سوال دیگری که می توان مطرح کرد این است که آیا اساساً این قبیل پرسشها معنا دار هستند؟ واگر چنین است آیا پاسخگویی به آنها وظیفه فیزیکدانان است؟ برخی از فیزیکدانان معتقدند که اگر فیزیک یک رشته فراگیر است واگر علم نهایتاً قابل تحویل به امور فیزیکی است در آن صورت فیزیکدانان باید به اینگونه پرسشها نیز بپردازند گاهی اوقات گفته می شود که حیات در لابلای قوانین فیزیکی مندرج است. البته هر چند این نکته درست است که اگر قوانین فیزیکی اندکی متفاوت می بودند حیات شکل نمی گرفت و اما اگر اصلی تحت عنوان « اصل حیات» وجود داشته باشد نمی توان رد آن را در قوانین فیزیکی به دست آورد . برای دستیابی به این اصل باید به سراغ نظریه های ریاضی نظیر نظریه مربوط به سیستمهای بسیار پیچیده یا نظریه های اطلاعات رفت هر چه باشد هر سلول زنده به یک معنا عبارت است از سیستمهای بسیار پیچیده ای که فعالیت اصلیش پردازش اطلاعات و باز تولید است. |
|
| درباره فیزیک و متافیزیک |
| ساعت ۳:٤٥ ق.ظ روز ۱۳٩٠/٥/۱۱ کلمات کلیدی: |
|
اهمیت تاریخی و معاصر فیزیک، بسیار است زیرا بسیاری از مسلمات آن توسط علوم اخذ شده و تأثیر زیادی نیز بر فلسفه و الهیات نهاده است. در فیزیک نیوتنی، سه فرض اصالت واقع، موجبیت و تحویلگرایی، پذیرفته شده بود که هر سه فرض از ناحیه فیزیک قرن بیستم و به ویژه نظریه کوانتوم مورد معارضه قرار گرفت. این بدان دلیل بود که جهان اتمی بر وفق مفاهیم فیزیک کلاسیک و پدیدههای مشاهدهپذیر، توضیحدادنی نبود.
در قرن بیستم، سه فرض مسلم و پذیرفتهشدة فیزیک نیوتنی مورد تردید قرار گرفته است: نظریة کوانتوم مدلهای مربوط به «ذره» نظیر مدل «توپ بیلیارد»، بر فیزیک کلاسیک ماده، حاکم بوده است. در قرن نوزدهم، نظریهپردازان برای تشریح گروه متفاوتی از پدیدهها که متضمن «نور» و «الکترو مغناطیس» بودند، از مدل اساسی دیگری استفاده کردند که عبارت بود از: [انتشار] امواج در «محیطهای میانجی پیوسته». ولی در اوایل قرن حاضر بهنظر میرسید که چند آزمایش حیرتانگیز، استفاده از هر دو مدل «موج» و «ذره» را برای هر دو نوع از پدیدهها ایجاب میکند. از یکطرف، معادلة اینشتین دربارة اثر فتوالکتریک و کار «کامپتون» بر روی پراکندگی فوتون نشان داد که نور در بستههای مجزا و منفصل، با انرژی و اندازة حرکت معین، گسیل میگردد و بسیار شبیه به جریانی از ذرات عمل میکند، و از طرف دیگر و در مقابل آن، الکترونها که همواره بهصورت «ذرات» تصویر میشدند، آثار تداخلِ انتشار را که از ویژگیهای امواج است، از خود نشان دادند. امواج، پیوسته و گستردهاند و بهموجب «فاز» بر یکدیگر تأثیر متقابل دارند؛ اما ذرات، گسسته و به مکانی خاص محدودند و تأثیر متقابل آنها براساس «اندازة حرکت» است. بهنظر میرسد هیچ راهی برای تلفیق این دو مدل، در مدل واحد، وجود ندارد. 1. اصالت واقع کلاسیک: نیوتن و تقریباً تمام فیزیکدانان قرن نوزدهم، نظریهها را توصیفات 8«طبیعت»، آنگونه که فی نفسه و مستقل از مشاهدهگر تحقق دارد، تلقی میکردند. فضا [=مکان]، زمان، جرم، و سایر «کیفیات اولیه» خواص همة اشیای واقعیاند. مدلهای مفهومی، نسخه بدلهایی از جهانند که ما را قادر میسازند تا ساختار مشاهدهناپذیر جهان را با اصطلاحات مأنوس کلاسیک مجسم کنیم. اینشتین این سنت را با پافشاری بر این نکته ادامه داد که یک توصیف کامل از سیستم اتمی، مستلزم مشخص کردن متغیرهای کلاسیک «مکان – زمانی» است که حالت آن را به گونهای عینی و غیرمبهم، تعیین کند. او بر آن بود که چون نظریة کوانتوم چنین نیست پس نظریهای ناقص است و عاقبت بهوسیلة نظریهای که انتظارهای کلاسیک را تحقق بخشد، کنار گذاشته خواهد شد. 2. ابزارانگاری: مطابق این رأی، نظریهها ساختههای مفید بشر و تمهیدهایی برای محاسبهاند که جهت مرتبط کردن مشاهدات و انجام پیشبینیها به کار میآیند. آنها همچنین ابزارهایی عملی برای دستیابی به کنترل فنی شمرده میشوند. مبنای داوری دربارة آنها، مفید بودنشان در به ثمر رساندن این اهداف است، نه مطابقت آنها با واقعیت (که برای ما امری دستنیافتنی است). مدلها، مجعولهایی تخیلیاند که موقتاً برای ساختن نظریهها استفاده میشوند و پس از آن میتوان آنها را کنار نهاد؛ آنها بازنمودهای حقیقی جهان نیستند. اگرچه میتوانیم از معادلات کوانتومی برای پیشبینی پدیدههای مشاهدهپذیر استفاده کنیم، اما نمیتوانیم در میان مشاهداتمان از اتم سخن بگوییم. 3. اصالت واقع نقادانه: قایلین به اصالت واقع نقادانه، نظریهها را بازنمودهایی ناتمام از جنبههای محدود جهان، آنگونه که با ما در کُنشِ متقابلند، تلقی میکنند. نظریهها به ما اجازه میدهند تا جنبههای مختلف جهان را که در موقعیتهای گوناگون آزمایشگاهی آشکار میشوند، به یکدیگر مرتبط کنیم. از نظر حامیان اصالت واقع نقادانه، مدلها، اگرچه انتزاعی و گزینشیاند اما برای مجسم کردن ساختارهای جهان که موجب این کنشهای متقابلند، کوششهایی ضروری به حساب میآیند. در این نگرش، هدف علم، فهم است نه کنترل. تأیید پیشبینیها آزمونی است برای فهم معتبر ولی خودِ پیشبینی، هدف علم نیست. |
|
| جاه طلبانه ترین نظریه در فیزیک بنیادی |
| ساعت ۳:٤۳ ق.ظ روز ۱۳٩٠/٥/۱۱ کلمات کلیدی: |
|
در حال حاضر نظریه ی ریسمان تنها نامزد مطمین برای توصیف یکی شده ی نیروهای شناخته شده ی طبیعی است. این مقاله تلاش دارد تا ثابت کند که تفاوت های ساختاری و روشیِ بنیادی که نظریه ی ریسمان را از دیگر نظریه های فیزیکی جدا می سازد، نتایج فلسفی مهمی دارند. این مقاله، با عطف توجه به پیامدهای بحث واقع گرایی در فلسفه ی علمی، مدعی آن است که هر دو قطب نزاع در متن نظریه ی ریسمان با مسایل جدیدی روبرو هستند.از یک سو، ادعای کم دادگی نظریه ی علمی به وسیله ی داده های تجربی موجود که عنصر محوری تجربه گرایی است، بخش اعظم پذیرفتنی خود را از دست داده است. از سوی دیگر، تجزیه ی هر مفهوم بامعنا از شیء وجودشناختی خارجی مبنای روایت های متعارَف از واقع گرایی علمی را از میان می برد. به نظر می رسد نظریه ی ریسمان موضع میانه ای را نشان می دهد که با واقع گرایی ساختاری که بر اصل نوظهوری موسوم به اصل یکتایی نظری مبتنی است، شباهت دارد. ● مقدمه |
|
| نظم در بی نظمی |
| ساعت ۳:٤٢ ق.ظ روز ۱۳٩٠/٥/۱۱ کلمات کلیدی: |
|
برخی آشوب را پس از نسبیت و فیزیک کوانتومی سومین انقلاب فیزیک در قرن بیستم نامیده اند، نمونه هایی از پدیده آشوب را می توان در سیستم ها و موقعیت ها فراوانی دید. حال این سؤال مطرح می شود که آشوب چیست و چه پیامدهایی دارد . Chaos در لغت به معنای در هم ریختگی و آشوب است و در مکالمات روزمره نشانه و دلیلی بر بی نظمی و سازمان نیافتگی است و این کلمه در فرهنگ عام جنبه منفی دارد اما با پیدایش نگرش علمی امروزه دیگر بی نظمی و آشوب به مفهوم سازمان نیافتگی، ناکارآیی و در هم ریختگی تلقی نمی شود بلکه نوعی نظم در بی نظمی عنوان می شود، کلید اصلی تئوری آشوب فهم این نکته است که نباید نظم را تنها در یک مقیاس جست وجو کرد زیرا پدیده ای که در مقیاس محلی کاملاً تصادفی و غیرقابل پیش بینی است در مقیاس بزرگتر، کاملاً قابل پیش بینی خواهد بود. آشوب را می توان فرآیندی غیرخطی معین دانست که به هیچ وجه تصادفی نیست اما تصادفی به نظر می رسد. دلیل اصلی نوسانات خروجی به مکانیزم های درونی متعلق به سیستم غیرخطی مولد داده هاست و نه وقوع شوک های خارجی وارده به سیستم، لذا باید ابتدا غیرخطی بودن سیستم به کمک آزمون های موجود کشف شده تا مشخص شود که فرآیند مولد داده ها یک فرآیند غیرخطی و معین است یا خیر. ● شاخه ای از ریاضیات نظریه آشوب به شاخه ای از ریاضیات و فیزیک گفته می شود که مرتبط با سیستم هایی است که دینامیک آنها در برابر تغییر مقادیر اولیه رفتار بسیار حساسی نشان می دهد به گونه ای که رفتارهای آینده آن قابل پیش بینی نیست. این قبیل از سیستم ها را سیستم های آشوب از نوع سیستم های غیرخطی دینامیک می نامند. نقاط تشابه فراوانی بین تئوری آشوب و علم آمار و احتمالات وجود دارد. آمار نیز به دنبال کشف نظم در بی نظمی است. نتیجه پرتاب یک سکه در هر بار، تصادفی و نامعلوم است، اما پیامدهای مورد انتظار این پدیده، هنگامی که به تعداد زیادی تکرار می شود، پایا و قابل پیش بینی است. ● تاریخچه اولین شخصی که با خاصیت آشوب برخورد کرد Hadamard بود، وی در سال ۱۸۹۸ هنگامی که مشغول کار روی سیستمی مبتنی بر سر خوردن ذرات روی سطح بدون اصطکاک و با خم ثابت بود، پی برد که این سیستم نسبت به شرط اولیه بسیار حساس است، پس از Hadamard، پوانکاره در سال ۱۹۰۰ هنگامی که مشغول مطالعه روی مسئله جرم ماه، زمین و خورشید بود پی برد که این قبیل از مسائل توسط قوانین نیرو و حرکت نیوتن و قوانین کپلر قابل حل نیست و نوعی مسئله آشوب به نظر می رسد. این مسئله به بررسی چگونگی رفتار، مسیرهای حرکت و سرعت حرکت اجرا می پردازد که به طور متقابل بر همدیگر اثر می گذارند. پس از پوانکاره دانشمندانی مانند Birkhoff، Little wood و Cartwright نیز در مورد مسائل سیستم های دینامیکی غیرخطی به مطالعه پرداختند. پس از سال ۱۹۵۰ نظریه آشوب با سرعت بیشتری به حرکت خود ادامه داد زیرا رفتارهایی که تئوری خطی امکان پاسخگویی به آنها را نداشت، روز به روز بیشتر می شد به علاوه با ظهور رایانه ها در دفاتر کار و ادارات و توانایی این دستگاه ها برای محاسبه اعمال تکراری، بسیاری از مسائل آشوب که درگیر تکرارهای بسیار زیاد و فرمول های ساده ریاضی بودند قابل حل به نظر رسید. در سال ۱۹۷۷ برای نخستین بار یکصد نفر از دانشمندان علوم مختلف در کشور ایتالیا گردهم آمدند تا اطلاعات خود را در مورد تئوری آشوب با هم مبادله کنند و این نخستین گردهمایی جهانی در مورد تئوری آشوب بود که برگزار می شد. ● خصوصیات تئوری آشوب تئوری آشوب که در دنیای علمی و محیط کاری جدید ایجاد شده، دارای ویژگی هایی به قرار زیر است: ۱) افزایش بهره وری و تولید ملی ۲)دستیابی دولت به منابع مالی بخش خصوصی ۳) تشویق رقابت از طریق افزایش رفاه و افزایش کارایی فعالیت های اقتصادی ۴) صرفه جویی در هزینه ها ۵) ایجاد رونق در بازار سرمایه و گسترش فرهنگ مشارکت در کشور ۶ )جلوگیری از انحصار آشکار و پنهان کالا ۷) جمع آوری نقدینگی و ایجاد نظام تعادل توزیع درآمد بین اقشار مختلف مردم ● ویژگی های تئوری آشوب ۱) اثر پروانه ای (Butterfly Effect) دکتر لورنز در سال ۱۹۷۳ نتایج محاسبات دستگاه معادلات دیفرانسیل متشکل از سه معادله دیفرانسیل غیرخطی و معین مربوط به جابه جایی حرارتی جو را منتشر کرد. براساس مطالعات لورنز در محدوده معینی از عوامل معادلات، بدون دخالت عناصر تصادفی یا ورود اغتشاش خارجی نوع نوسانات نامنظم در پاسخ به سیستم بروز داده می شود. وی به این نتیجه شگرف رسید که یک تغییر جزیی در شرایط اولیه معادلات پیش بینی کننده وضع جوی منجر به نوسانات عظیمی در پاسخ سیستم و تغییرات شدید در نتایج حاصل از آن می شود. لورنز این خاصیت را اثر پروانه ای نامگذاری کرد. این مسئله، سنگ بنای تئوری آشوب است زیرا براساس نظریه آشوب اعتقاد بر آن است که در تمامی پدیده ها، نقاطی وجود دارد که تغییر اندک در آنها باعث تغییرات عظیم خواهد شد، در این رابطه سیستم های اقتصادی، سیاسی، اجتماعی و سازمانی همچون سیستم های جوی از اثر پروانه ای برخوردارند. تحلیلگران باید با آگاهی از این نکته مهم به تحلیل و تنظیم مسائل مربوط بپردازند. اثر پروانه ای توجیهی عقلایی و کامل از رفتارها و تصمیم های مدیران خلاق و کارآفرین و موفق به دست می دهد که با یک حرکت مناسب و کم انرژی توانسته اند موجب تحول و دگرگونی های بزرگ و شگرفی در سازمان خود شوند. ۲) خودسازماندهی (Dyhamic Adaptation) در محیط در حال تغییر امروزی سازمان سیستم های بی نظم در ارتباط با محیط اطرافشان مانند موجودات زنده عمل می کنند که برای رسیدن به موفقیت همواره باید خلاق و نوآور و در جست وجوی راه های جدیدی برای پیروزی و پیشرفت باشند. اما زمانی که سیستم به تعادل سازگار نزدیک می شود برای حفظ پویایی نیاز به تغییرات اساسی درونی دارد که این تغییرات به جای سازگاری و تطبیق با محیط، موجب سازگاری پویا می شود که نتیجه آن دگرگونی روابط پایدار بین افراد، الگوهای رفتاری، الگوهای کار، نگرش ها و طرز تلقی و فرهنگ هاست. برخی از دانشمندان معتقدند که آشفتگی، سازگاری و انطباق ها را در هم شکسته. براساس نظر مورگان، سیستم باید توان احساس و درک محیط و جذب اطلاعات از محیط را داشته باشد. دوم این که سیستم باید قادر به برقراری ارتباط بین این اطلاعات و عملیات باشد و سوم اینکه آگاهی از انحرافات و چهارم توانایی اجرای عملیات اصلاحی از خصوصیات اصلی این سیستم هاست. ۳) خودمانایی (self Similarity) در تئوری آشوب و معادلات عملیات آن نوعی شباهت بین اجزا و کل قابل تشخیص است. بدین گونه که هر جزیی از سیستم دارای ویژگی کل بوده و مشابه آن است. دنیس گابور در سال ۱۹۴۸ برای اولین بار هولوگرافی را بدین گونه بیان کرد: جزء خاصیت کل را دارد و مانند آن عمل می کند. سیستم توانایی یادگیری را دارد، سیستم دارای توانایی خود سازماندهی است، حتی اگر قسمت هایی از سیستم برداشته نشود سیستم به راحتی می تواند به فعالیت خود ادامه دهد. از خاصیت خودمانایی می توان در سازماندهی سازمان های جدید بهره گرفت و سازمان هایی طراحی کرد که هر واحد آن به صورت خودکفا قادر به انجام وظایف سازمانی باشد. ۴) جاذبه های عجیب جاذبه های نقطه ای و دوره ای پایه های فیزیک نیوتنی کلاسیک است که بیانگر الگوی نظم و با ثبات در حرکت پدیده ها و روابط آنهاست مانند حرکت دادن یک مداد روی کاغذ حول محور خودش به شعاع یکسان که منجر به رسم دایره ای با شعاع مشخص خواهد شد. غیرقابل پیش بینی بودن رفتار در جاذبه های عجیب تابع دو پدیده است: اولی مربوط به حساسیت نسبت به شرایط اولیه است که لورنز آن را اثر پروانه ای نامید دوم اینکه تغییرات شدید رفتارهای نامنظم و دگرگونی های غیرقابل پیش بینی حرکات، همه در درون خود نظمی نهفته دارند. ● خاصیت پروانه ای و تأثیر آن در مدیریت براساس این ویژگی یک تغییر کوچک در شرایط اولیه کار می تواند تغییرات بنیادی و اساسی در نتیجه کار ایجاد کند به عنوان نمونه، سازمانی که قادر باشد از یک نقطه کلیدی مانند تمایل و مشارکت مردم استفاده کرده و آنان را به مشارکت در فعالیت های خود فرا بخواند قادر خواهد بود تا حرکات بزرگی را با استفاده از این اهرم تحقق بخشد. براساس خاصیت پروانه ای، مدیران بهره ور کسانی هستند که نماد های تولید را به خوبی شناخته و مانند ذره ای که از آن انرژی حاصل می شود آن را به موقع و به جا مورد استفاده قرار می دهند. ● خاصیت سازگاری پویا و تأثیر آن در مدیریت سازگاری با محیط های آشوبناک نیاز به سازمان های منعطف و تخصص های انعطاف پذیر دارد و این اصلی اساسی در سازمان های امروزی است، در سازماندهی سازمان ها باید با توجه به ارتباط اجزا با هم به گونه ای که هر جزء بتواند ضمن انجام وظایف خود به طور مستقل با اجزای دیگر ارتباطی هم افزا و پوینده داشته باشد و به علاوه از جهت آرمانی دارای نگرشی مشابه با سایر اجزا باشد دست به مدیریت زد. خاصیت خودمانایی و تأثیر آن در مدیریت از این خاصیت می توان در سازماندهی جدید سازمان ها بهره برد و سازمان هایی طراحی کرد که هر واحد آن به صورت مستقل قادر به انجام وظایف سازمانی خود باشد، این خاصیت می تواند در رفتارهای اعضای سازمان نیز نوعی وحدت ایجاد کند به گونه ای که همه اعضا به یک سو و یک جهت و هدف واحد نظر دارند. ● خاصیت جاذبه های غریب و تأثیر آن در مدیریت تغییرات شدید، رفتارهای نامنظم، دگرگونی های غیرقابل پیش بینی، حرکت های بحرانی همگی به الگویی ختم خواهد شد که یافتن آن هنر مدیریت سازمان است تا بتواند توسط آن نوعی پیش بینی را میسر ساخت. این جاذبه ها به مدیران امکان می دهد که به الگوهایی دست یابند که بی نظمی ها را نظم داده و آشوبها را در قالبی منظم برقرار سازد. مدیریت آینده نیازمند یافتن جاذبه های غریبی است که این نظم غایی را آشکار سازد. ● تأثیرات عمده نظریه آشوب بر تصمیم گیری: ۱) برنامه ریزی اقتضایی و انعطاف پذیر به عنوان بخشی از فرآیند تصمیم گیری هر سازمان اهمیت زیادی دارد. ۲) ایجاد ساختار و نظام موقتی از اهمیت بیشتری برخوردار است. ۳) در درون آشوب باید به دنبال نظم بود. ۴)به دلیل وجود تلاطم و آشوب باید تصمیم گیری کوتاه مدت و انعطاف پذیر را جایگزین تمرکز بر تصمیم گیری بلندمدت نمود. ۵) برای جذب ارزش ها و معیارهای جدید و متناسب با جهان پرآشوب باید به دنبال اصلاح فرهنگ های سازمانی بود. ۶) رویکردهای ابتکاری نسبت به تصمیم گیری عقلایی ارزش و اهمیت بیشتری دارد . ● پنج اصل برای مدیریت در شرایط آشوب ۱) بازاندیشی در مفاهیم سنتی مدیریت نظریه آشوب برای مدیران حامل این پیام است که دیگر نمی توان از طریق اهداف سلسله مراتبی یا از طریق منطق از پیش تعیین شده سازمانها را اداره کرد، مدیران باید بیاموزند که رخدادها و تغییرات در جریان زمان ظهور می کنند و بدانند که مدیران خود نیز بخشی از این تغییر هستند، آنها باید به جای طرح ریزی و کنترل به شکل سنتی به داده سازی فرایند تغییر بیندیشند. ۲) هنر تغییر مدیرانی که سعی در ایجاد تغییر در سازمان های خود دارند، ناخودآگاه به مقابله با فرایندهای تعادل کننده می پردازند. آنها مقاومت از طرف سیستم خود را در مقابل تغییرات احساس کرده اما عملاً منشأ این مقاومت را نمی یابند. هر زمانی که مقاومتی در مقابل تغییر مشاهده شد باید توجه داشت که یک یا چند فرآیند تعادل کننده مخفی مشغول فعالیت است. این مقاومت نه پایدار و زودگذر و نه چیزی اسرارآمیز است بلکه ناشی از ترس تغییر در هنجارهای سنتی سازمان و نحوه انجام امور است. رهبران آگاه به جای افزایش فشار برای انجام تغییرات در سازمان و در هم شکستن مقاومت ها به دنبال یافتن منابع این مقاومت هستند. ۳)تغییر کوچک، اثر بزرگ نظام های غیرخطی در شرایط آشوب، نسبت به تغییرات کوچک حساس بوده و کوچکترین نوسان در آنها در نظام کل تشدید شده و می تواند منجر به تغییرات بزرگ شود. براساس این خصوصیت در سازمانها باید این نکته را درنظر داشت که برای انجام تغییرات بزرگ نیازی به تشکیلات وسیع نیست بلکه با شناسایی نقاط حساس و تعیین کننده و سپس با اعمال تغییری کوچک سازمان به سوی تغییرات بزرگ هدایت می شود. ۴) نقش مدیران در سیستم های پرآشوب مدیران تنها قادرند که زمینه های بروز جاذبه مطلوب را فراهم کنند و یا روی پارامترهایی که بر روند تکاملی سیستم مؤثر است تغییراتی را اعمال کنند زیرا در سیستم های پیچیده امکان طرح ریزی و پیش بینی دقیق عملیات سیستم وجود ندارد. در سازمان های جدید مفاهیمی مانند خود سازمان دهی، سازمان های یادگیرنده، گروه های خودگردان، تواناسازی، سازمان های هوشمند به وفور به گوش می خورد. ۵) هنر جورسازی شکل سازمان دارای ماهیت تکاملی است و به مرور زمان به شکل مطلوب خواهد رسید. شکل سازمان دائماً از جنبه ای به جنبه دیگر تغییر می کند و مدیران در این مسیر با چالش جورسازی اجزای سازمانی روبه رو هستند، مدیران امروزه با نظام های پیچیده که دارای وجوه متعدد، متفاوت، درگیر و پویا است روبرو هستند و لذا برای هدایت سازمان استفاده از تنها یک ساختار، یک سبک و یک نگرش استفاده از یک راهبرد کارساز نخواهد بود و لذا مدیران باید دائماً در حال جورسازی ریخت سازمان به شکل مقتضی و مناسب باشند. ● تأثیرات نظریه آشوب بر تصمیم گیری همانگونه که تئوری آشوب بر مسائل جاری مدیریتی اثرگذار است بر جریان های تصمیم گیری نیز اثر دارد. تأثیرات عمده ای که نظریه آشوب بر تصمیم گیری برجای می گذارد به شرح زیر است: ۱) در دنیای متلاطم و پرآشوب امروزی، باید به جای تمرکز بر تصمیم گیری بلندمدت، تصمیم گیری کوتاه مدت و انعطاف پذیر را مدنظر قرار داد. ۲) در فرآیندهای تصمیم گیری سازمان باید برنامه ریزی اقتضایی و انعطاف پذیر را بیش از پیش مهم دانست. ۳) رویکردهای شهودی و ابتکاری نسبت به تصمیم گیری عقلایی ارزش و اهمیت بیشتری دارد. ۴) در ایجاد ساختارها و نظام های اداری و سازمانی، نظام های موقتی، موفقیت بیشتری دارد. ۵) در دل آشوب باید در جست وجوی نظم بود. ● مدیریت نظریه آشوب مدیران سازمانی باید بیش از گذشته به این نکته توجه کنند که یک سازمان موفق به سازمانی برخوردار از نظام بازخورد غیرخطی پویا است که در ناحیه آشفتگی دست به اقدام می زند و با بهره گیری از خود سازماندهی، به طور خلاق سازگاری پویایی در عرصه های کارکردی سازمان و خرده سیستم های داخلی و تعاملات بیرونی آن برقرار می کند. با توجه به موارد ذکر شده در بالا مدیران سازمانی باید با نهادینه کردن فعالیت بیشتری از فرهنگ سیستم های آشوب گونه در سازمان، آمادگی سازمان را برای خود سازماندهی، خلاقیت و نوآوری، تعامل با محیط فراهم کنند. ۱) ایجاد پویایی در نگرش مدیران مدیران سازمانی باید با نگرش پویا مدل های ذهنی خود را متناوب با شرایط و ویژگی های سیستم آشوب گونه تغییر دهند و بدین گونه آینده سازمانها را با شرایط گذشته آن کاملاً متفاوت سازند. ۲) نقدپذیری فضای سازمان با توجه به تغییرات فراگیر و پویا در سازمان های امروزی فرهنگ سازمانی مناسب به همراه قوانین سیاست ها و مفروضات مدام در تقابل با محیط سازمان است و لذا اصلاح و بازبینی مستمر از اصول اولیه در تئوری آشوب خواهد بود. برمبنای مطالعات دانشمندان علم مدیریت بعضی از مدیران سازمان های نوین و پویا به منظور دگرگونی در الگوهای رفتاری و ایجاد خلاقیت در کارمندان سازمان، ناپایداری را در سازمان خود دامن می زنند که به عنوان نمونه می توان به شرکت های هوندا و کانن اشاره کرد. ۳) بهره گیری از هوشمندی سازمان سازمان هایی که علاقه مند به تبدیل شدن به سازمان هایی آشوب گرایانه دارند باید به هوشمندی جمعی کارکنانش جهت ایجاد یک فرهنگ آگاهانه و مطلوب تکیه کند. ۴) کار تیمی در شرایط ناپایداری و نظام های آشوب گونه باید فرآیند محوری را در سازمان با تشکیل تیم های مناسب و انجام فرآیندهای مختلف سازمان مورد توجه قرار داد در این قبیل از سازمان ها کارکنان خط مقدم دارای اطلاعات و اختیار تصمیم گیری گسترده هستند و از پتانسیل این افراد و شکل گیری، تغییر و پویایی گروه های کاری استفاده می شود. ۵) سازمان یادگیرنده مهمترین نقش مدیر در سازمان های آشوب گونه بسترسازی و ایجاد زمینه های عملی یادگیری مستمر سازمانی است، با بهره گیری از فرآیند تفکر سیستمی می توان نقش مؤثری در فرآیند یادگیری فردی و سازمانی افراد ایجاد کرد. ۶) نقاط اهرمی با تقویت مهارت های ادراکی مدیران و احاطه کامل بر محیط و عوامل سازنده، شناخت ساختار، فرآیندها و نقاط قوت و ضعف سازمان ها، اهرم ها و تکیه گاه های حساس در سازمان مورد شناسایی واقع شده و با استفاده از اثر پروانه ای می توان با تغییری جزئی و صرف هزینه و نیروی اندک در این نقاط حساس ستاره ها را افزایش داد. ۷) مدیریت ثبات در این قبیل از سیستم ها به دلیل عدم ثبات و تمایل سیستم به داشتن آشوب نقش مدیران بسیار حائز اهمیت است، زیرا آنها با اعمال مدیریت ثبات خواهند توانست اثرعمیقی را در لایه های مختلف سازمان داشته باشند و با این نفوذ مدیران تعادلی بین مدل های ذهنی خلاق و پویا با الزام برای تغییر و ناپایداری براساس اصل اقتضا به وجود خواهد آمد. ● کاربرد تئوری آشوب تئوری آشوب در رشته ها و گرایش های مختلف بسیار نفوذ پیدا کرده است. به گونه ای که امروزه کمتر سازمانی را می توان یافت که رگه هایی از آشوب در آن وجود نداشته باشد. ▪ ریاضی براساس نظریات ماندل بروت که پایه گذار هندسه جدیدی بود ابرها مثل کره، کوهها مثل مخروط و رعد و برق مثل خطی مستقیم نیست که بتوان ریاضیات خطوط مخروط و کره آنها را اندازه گیری کرد، هندسه جدیدی لازم است که هندسه چین و چروک ها، سوراخ ها، پیچ و تابها، ناهمواری ها و تلاطم هاست، او در این هندسه مسئله شکستگی ها (فراکتالها) را عنوان نمود و براساس فرمول های پیشنهادی توانست آنها را اندازه گیری کند. ▪ اقتصاد با توجه به احتمال وجود فرآیند آشوبی در سری های اقتصادی، اعمال روش استاندارد متداول در اقتصاد سنجی یعنی به کارگیری مدل های برآوردی و پیش بینی این سری ها ناکافی بوده و در برخی از موارد نیز نتایج گمراه کننده ای به دنبال داشته است. ▪ MIS به کارگیری قوانین آشفتگی در فناوری های هوش مصنوعی از مصادیق کاربرد تئوری آشوب در سیستم های اطلاعات مدیریت (MIS) است. و اکنون پیشرفت های نظام هوش مصنوعی به گونه ای است که در زمان بروز مشکل می توان با نظام های مشابه رایانه ای ارتباط برقرار کرده و از آن مشورت لازم را گرفت. براساس نظریه «باوم» رفتار کلی نظام های گوناگون و مختلف یکسان و مشابه است، این تئوری باوم تحت عنوان تئوری جهانی خود مانندی و عمومیت رواج یافته است. با استفاده از اصول تئوری آشوب دانشمندان توانستند حجم زیادی از اطلاعات را در دیسک های فشرده ذخیره نمایند، این دیسک ها اطلاعات را با طول موج های مختلف ضبط کرده و دارای چندین لایه می باشند |
|
| تاریخچه فیزیک کلاسیک |
| ساعت ۳:٤۱ ق.ظ روز ۱۳٩٠/٥/۱۱ کلمات کلیدی: |
|
مقدمه هنگامی که 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 کردند و با دانش و اندیشه های ایرانیان باستان درآمیختند. تعاریف و اصول هندسه ی اقلیدسی توسط ایرانیان مورد بررسی و نقد قرار گرفت. مثلثات کروی توسط فضلای ایرانی ابداع و دستگاه اعداد با کشفیات هندیان تکمیل و بوسیله ی بازرگانان به اروپا برده شد. از قرن یازدهم میلادی به بعد بعضی از کشیشان به جامه ی طلاب مسلمان در می آمدند و کتبی را که با دقت محافظت می شد با خود به غرب می بردند و ترجمه می کردند. در قرن شانزدهم دستگاه خورشید مرکزی منظومه شمسی تدوین و مسیر حرکت سیارات با دقت رصد شد. در نتیجه تقدس دایره ها در هم شکسته شد و مدار بیضوی حرکت 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 کردن 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 کل جهان تعمیم داده شد شد و قانون جهانی گرانش کشف گردید. علت حرکت سیارات به دور خورشید صورت بندی شد. اختراع و تکمیل تلسکوپ انسان را با دنیایی رو به رو ساخت که قبل از آن هرگز تصورش نمی رفت. آنگاه ناچیزی زمین در مقابل کاینات به اثبات رسید. استفاده از نماد گرایی در ریاضیات آغاز و هندسه تحلیلی به عنوان ابزاری قدرتمند برای تجسم و تکمیل کشفیات حساب دیفرانسیل و انتگرال به کار گرفته شد. ماهیت فیزیکی 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 بکار گرفته شد. اما این بار نه به عنوان یک عنصر، بلکه به عنوان زمینه ای برای انتشار نور و توجیه حرکت نور در فضا و انتقال نیروی گرانش و تصور می شد که کالبد فضا از اتر انباشته شده است. ● عصر تاریکی 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 کاتولیک و معدودی افراد غیر روحانی با فرهنگ و دانش یونانی و لاتینی رشته ی باریکی داشتند. در این دوران دانش باستان توسط دانشمندان اسلامی محفوظ ماند، دانشمندان اسلامی ضمن آنکه دانش یونانی را حفظ کردند، اندوخته های علمی ایران باستان، چین و هند را را نیز جمع آوری نموده، خود نیز به باروری آن کوشیدند. 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. کتب یونانی به عنوان یکی 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 که مشهورترین آنها محمد ابن موسی الخوارزمی بود. خوارزمی رساله ای در جبر و کتابی در باره ارقام هندی نوشت که بعدها در قرن دوازدهم به لاتین ترجمه شد و تاثیر زیادی در اروپا گذاشت. ابوالوفا بوزجانی کتب بطلمیوس را ترجمه و تشزیح کرد و شرحی بر کتاب 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 کروی را نوشت و کار پیشتر خیام را با شرح و تصیحیحاتی منتشر کرد که ساکری کارش را در هندسه نااقلیدسی با یاد داشتی از نوشته های نصیرالدین در باب توازی شروع کرد. نوشته های خواجه نصیرالدین توسط جان والیس در آکسفورد تدریس شد. ابن هیثم که در غرب به الهازن شناخته می شود، بزرگترین فیزیکدان مسلمان شناخته شده است. وی رساله ای در نور نوشت و ذره بین را کشف کرد. به نسبت زاویه تابش و زاویه انکسار پی برد و اصول تاریکخانه را شرح داد و در مورد قسمتهای مختلف چشم بحث کرد. رساله ی نور ابن هیثم نفوذ زیادی در اروپا گذاشت. کارهای وی توسط کمال الدین فارسی پیگیری شد. در مورد نجوم تنها کافیست گفته شود که بسیاری از نامها و واژه های امروزی در نجوم ریشه عربی دارند. بتدریج آثار علمی ایرانیان تنها زینت بخش کتاب خانه گردید و هنگامیکه شرق در حال به خواب رفتن علمی و غفلت بود، غرب در حال بیدار شدن بود. اوضاع علمی سایر کشورهای اسلامی و هندوستان و چین هم از ایران بهتر نبود، بلکه بدتر بود. ● فیزیک در ایران کشور ما نسبت دیرینه ای در نجوم دارد. قدیمی ترین متن ایران پیش از اسلام، اوستا کتاب دینی زرتشتیان است که متاسفانه فقط یک پنجم آن باقی مانده است. در این متن به کروی بودن زمین اشاره شده است که این یک ردپای نجومی از ایران باستان است. همچنین در متن های دینی زرتشتی مربوط به دوره ساسانی به نام صورت های فلکی، 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 که هم رهبر بودن و هم دانشمند) به علتی نامعلوم و زمان اشکانیان از سیستان به هند مهاجرت کردند و دانش و فرهنگ ایرانی را با خود به این کشور بردند و آن را با فرهنگ و دانش هندی آمیخته کردند. گفته می شود این افراد همچنین در هند باقی مانده اند و تمایز نژادی خود را حفظ کرده اند. در هر حال این مسلم است که تقویم ایرانی که این افراد به هند بردند که در آن شروع سال اول بهار است و هنوز در هند مورد استفاده قرار می گیرد. البته آنها عملا از تقویم اروپایی استفاده می کنند اما تقویم رسمی در قانون اساسی این کشور همان تقویم ایرانی است. از کتب قدیمی ایران کتاب نجومی باقی نمانده است غیر یک اثر مهم به نام ذیج شهریاران. ذیج به معنی کتابچه نجومی است که لغت قدیمی فارسی است. این کتاب در زمان بهرام گور و توسط پادشاهان ساسانی تالیف شده است که یک قرن بعد در زمان انوشیروان تصمیم گرفتند این کتاب را کامل تر کنند که به دستور انوشیروان کتاب های نجوم یونان و هند خوانده شد و مقایسه کردند و گفتندکه کتاب های نجوم هندی دقیق تر است در نتیجه یک ویرایش جدیدی از ذیج شهریار براساس متن های هندی فراهم کردند. بعضی از منجمان اسلامی مثل ابوریحان بیرونی و خوارزمی مطالبی از این کتاب را در کتاب های خود آورده اند. مثلا ابوریحان بیرونی کتابی به نام افراط المقال فی امر الضلال (مقاله ای یکتا در مورد سایه ها) دارد که در آن روش مدرج کردن ساعت های آفتابی را از کتاب ذیج شهریار نقل کرده است. همچنین در یکی از نوشته های دینی زرتشتی یک آیین مقدسی ذکر شده است که گفتند این آیین باید زمانی انجام شود که ماه، ستاره ها، سیاره ها و خورشید در یک موقعیت ویژه که در رسانه ذکر شده است، باشد. در عین حال، در نوشته هایی که به زبان پهلوی است برای محاسبه موقعیت ماه، خورشید، ستاره ها و سیاره ها گفته شده است که باید محاسبه آنها براساس یک ذیج (کتابچه نجومی) باشد و آنجایی که از منابع ساسانی نام برده از ذیج هندی، ذیج شهریاران و ذیج بطلمیوس نام برده است به این ترتیب مشخص می شود که در زمان ساسانیان، ایرانی ها با نجوم یونان باستان که خیلی پیشرفته بود آشنا بوده اند که شاخص تر اثر آن کتاب نجومی یونان باستان است که بعدها به عربی ترجمه شد. ولی این عقیده هم وجود دارد که اولین ترجمه آن از یک 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 تکامل نجوم در اروپا تاثیر گذاشت. بعد از اسلام یکی دو قرن صرف کشمکش و تثبیت حکومت 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 شکوفایی بسیاری در کشورهای اسلامی به خصوص در ایران به وجود آمد و دانشمندان دستاوردهای زیادی به وجود آوردند که 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 که ترکان 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 چنانکه گفته اند بسیار جوان بود که در فلسفه و ریاضیات تبحر یافت. خیام در سال ۴۶۱ هجری به قصد سمرقند، نیشابور را ترک کرد و در آنجا تحت حمایت ابوطاهر عبدالرحمن بن احمد , قاضی القضات سمرقند اثر برجسته خود را در جبر تألیف کرد. خیام سپس به اصفهان رفت و مدت ۱۸ سال در آنجا اقامت گزید و با حمایت ملک شاه سلجوقی و وزیرش نظام الملک، به همراه جمعی از دانشمندان و ریاضیدانان معروف زمانه خود، در رصد خانه ای که به دستور ملکشاه تأسیس شده بود، به انجام تحقیقات نجومی پرداخت. حاصل این تحقیقات اصلاح تقویم رایج در آن زمان و تنظیم تقویم جلالی (لقب سلطان ملکشاه 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، یکسال را کبیسه می خوانند که ماه آخر آن ۳۰ روز است و آن سال ۳۶۶ روز می شود در تقویم جلالی هر پنج هزار سال یک روز اختلاف زمان وجود دارد در صورتیکه 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 کرد، و سپس با استفاده از ترسیمات هندسی مبتنی بر مقاطع مخروطی توانست برای تمامی آنها راه حلی کلی ارائه کند. وی برای معادله های درجه دوم هم از راه حلی هندسی و هم از راه حل عددی استفاده کرد، اما برای معادلات درجه سوم تنها ترسیمات هندسی را به کار برد؛ و بدین ترتیب توانست برای اغلب آنها راه حلی بیابد و در مواردی امکان وجود دو جواب را بررسی کند. اشکال کار در این بود که به دلیل تعریف نشدن اعداد منفی در آن زمان، خیام به جوابهای منفی معادله توجه نمی کرد و به سادگی از کنار امکان وجود سه جواب برای معادله درجه سوم رد می شد. با این همه تقریبا چهار قرن قبل از دکارت توانست به یکی از مهمترین دستاوردهای بشری در تاریخ جبر بلکه علوم دست یابد و راه حلی را که دکارت بعدها (به صورت کاملتر) بیان کرد، پیش نهد. خیام همچنین توانست با موفقیت تعریف عدد را به عنوان کمیتی پیوسته به دست دهد و در واقع برای نخستین بار عدد مثبت حقیقی را تعریف کند و سرانجام به این حکم برسد که هیچ کمیتی، مرکب از جزء های تقسیم ناپذیر نیست و از نظر ریاضی، می توان هر مقداری را به بی نهایت بخش تقسیم کرد. همچنین خیام ضمن جستجوی راهی برای اثبات “اصل توازی” (اصل پنجم مقاله اول اصول اقلیدس) در کتاب شرح اصول مشکل آفرین کتاب اقلیدس، مبتکر مفهوم عمیقی در هندسه شد. در تلاش برای اثبات این اصل، خیام گزاره هایی را بیان کرد که کاملا مطابق گزاره هایی بود که چند قرن بعد توسط والیس و ساکری ریاضیدانان اروپایی بیان شد و راه را برای ظهور هندسه های نااقلیدسی در قرن نوزدهم هموار کرد. بسیاری را عقیده بر این است که مثلث حسابی پاسکال 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 تشکیل ضریب بسط دو جمله ای را جمشید کاشانی و نصیرالدین توسی ضمن بررسی قانون های مربوط به ریشه گرفتن از عددها آورده اند. استعداد شگرف خیام سبب شد که وی در زمینه های دیگری از دانش بشری نیز دستاوردهایی داشته باشد. از وی رساله های کوتاهی در زمینه هایی چون مکانیک، هیدرواستاتیک، هواشناسی، نظریه موسیقی و غیره نیز بر جای مانده است. اخیراً نیز تحقیقاتی در مورد فعالیت خیام در زمینه هندسه تزئینی انجام شده است که ارتباط او را با ساخت گنبد شمالی مسجد جامع اصفهان تأئید می کند. اما گذشته از همه اینها، بیشترین شهرت خیام در طی دو قرن اخیر در جهان به دلیل رباعیات اوست که 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، شکسپیر، 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 که 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 حکمت سرآمد شد و از دانشمندان معروف زمان خود گردید. خواجه نصیرالدین طوسی ستاره درخشانی بود که در افق تاریک مغول درخشید و در هر شهری پا گذارد آنجا را به نور حکمت و دانش و اخلاق روشن ساخته و در آن دوره تاریک و در آن عصری که شمشیر تاتار و مغول خاندانهای کوچک و یا بزرگ را از هم پاشیده و جهانی از حملات مغولها به وحشت فرو رفته و همه در گوشه و کنار منزوی و یا فراری می شدند و بازار کسادی دانش و جوانمردی و مروت می بود و فساد حکمفرما. 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 مرکز پژوهشی نجومی در زمان خود مطرح بوده است و امروز نیز علاوه بر ثبت در کتب، جزوات و اسناد ملی و بین المللی هر ساله صدها محقق نجوم در داخل و خارج از کشور را به خود جذب می کند. همچنین خواجه نصیرالدین طوسی با انجام نخستین کار علمی و آموزشی در رصدخانه بین المللی مراغه پس از گذشت ۷۵۰ سال از زمان فعالیت های علمی دراین مرکز پیشتاز نجوم در دنیای قدیم است. رصدخانه مراغه در سال ۶۵۷ هجری قمری به دستور هلاکوخان و به همت دانشمند ایرانی خواجه نصیرالدین طوسی ساخته شد که ساخت آن ۱۵ سال به طول انجامید. در این رصدخانه اسباب و آلات نجومی بسیاری متمرکز شده بود که متاسفانه این مجموعه بعد از سال ۷۰۳ هجری قمری بر اثر زلزله و بی توجهی حکام رو به ویرانی گذاشت. گفته می شود کتابخانه آن دارای چهار هزار جلد کتاب بوده است که از بغداد به این رصدخانه انتقال یافته بود. رصدخانه کهن مراغه بنابر اسناد معتبر الهام بخش تولد رصدخانه های سمرقند در تاجیکستان اوجین در هندوستان، فندو در بنارس اورانین برگ در دانمارک و رصدخانه شانگهای چین بوده است. ● 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 برعکسی آغاز شد بدین ترتیب که 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 که تعداد زیادی از اصطلاحات عربی به زبان های اروپایی راه پیدا کرد. 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 که روح خود را به شیطان فروخته است. با این حال ژربر به تدریج در کلیسا ترقی کرد و سرانجام در سال ۹۹۹ به مقام پاپی انتخاب شد. بدین ترتیب ورود آثار کلاسیک علوم یونانی و اسلامی به اروپای غربی شروع شد. در حدود ۱۱۲۰ میلادی یک راهب انگلیسی به نام آدلارد باثی که در اسپانیا درس خوانده بود، خود را در جامه یک طلبه در آورد و به گنجی از دانش که شدیداً مورد حفاظت بود دست رسی پیدا کرد. وی اصول اقلیدس و جداول خاورزمی را به لاتین ترجمه کرد. قرن دوازدهم میلادی به قرن ترجمه آثار و فرهنگ و دانش اسلامی بدل گشت. کوشاترین مترجم این عصر گراردوی کرمونایی بود که بالغ بر ۹۰ اثر عربی را به لاتین ترجمه کرد. مجسطی، اصول اقلیدس و جبر خوارزمی از آن جمله بودند. در حدود سال ۱۲۵۰ میلادی، اکوایناس اساس استدلال و منطق ارسطو را بکار برد. وی بر اساس اصول ارسطویی سیستم تومیسم Tomism را بنیاد نهاد که در حال حاضر نیز پایه الهیات کلیسای کاتولیک رومی است. دیگران نیز به زودی از احیای اندیشه های یونانی در زمینه های دنیوی استفاده کردند. مهمترین کار در این زمینه با انتشار کتاب کوپرنیک صورت گرفت که در آن یکی از بدیهیات اختر شناسی، یعنی دستگاه زمین مرکزی 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 کند . چرا با وجود کشورهایی مثل آلمان وفرانسه و امثال اینها که به شکل امروزی نبودند، چرا این پدیده در ایتالیا رخ داده است ؟ درذیل دلایل مختلفی را که در این زمینه مطرح کرده اند که رنسانس در ایتالیا اتفاق افتاده است،بیان شده است : پایگاه مسیحیت در روم بود ولی به مرور زمان نفوذ کلیسا 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 کلیسا در ایتالیا کمتر 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 نزدیکی زیادی هستند. بسیاری از آثار دوران یونان باستان به زبان لاتینی ترجمه شده بود و زبان لاتینی به زبان ایتالیایی نزدیکتر از دیگر زبان ها بود. بنابر این ایتالیایی ها راحتتر می توانستند با ترجمه های آثار یونانی ارتباط برقرار کنند . مقر اصلی تمدن روم و امپراطوری روم درایتالیا بود . روم شرقی و بیزانس در حوزه شرقی اروپا و بالکان و سوریه بود و امپراطوری روم غربی در ایتالیا و فرانسه و آلمان بود اما مرکزیت آن در ایتالیا بود. بنابر این مردم ایتالیا به یونان و روم باستان نزدیکتر 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 کلیسا 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 کرد 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 کنند. ● دستگاه خورشید مرکزی خورشید کوپرنیک نیکلا کوپرنیک(۱۵۴۳ ۱۴۷۳) ریاضیدان اخترشناس، حقوقدان و اقتصادان با استعدادی بود که در نزد مردم بسیار محترم بود. اصلیت وی لهستانی بود و برای ادامه تحصیل به ایتالیا رفت. کوپرنیک نخستین کسی بود که در دوران رنسانس، انقلاب بزرگی را در زمینه اخترشناسی برپا می کند. کوپرنیک به مسئله حرکت دورانی افلاطون در مورد اجرام آسمانی بسیار علاقه مند بود و در این زمینه تلاش های بسیار انجام داد. کوپرنیک معتقد بود که حرکت اجرام آسمانی مانند ستاره ها، سیارات و ماه یک حرکت دورانی(دایره ای) و یا ترکیبی از حرکات دورانی است. زیرا در حرکات دورانی، جرم در یک دوره مشخص و ثابت به حالت و وضعیت قبلی خود برمی گردد. کوپرنیک با مشاهدات و تحقیقات گسترده و محاسبات دقیق به این نتیجه رسید که اگر حرکت سیارات با حرکت دوره ای زمین در ارتباط باشد، و حرکت دوره ای سیارات را بر اساس گردش آن ها به دور خورشید محاسبه کنیم به این نتیجه می رسیم که علاوه بر نظم و ارتباط میان آن ها(منظور حرکت دورانی زمین و خورشید مرکزی) و ترتیب حاکم بر مدار های سیارات، حرکت دورانی این اجرام با هم در ارتباط می باشند. به طوری که تغییر در هر یک از این مدار ها باعث در هم فرو ریختن اجرام و در نتیجه منظومه می شود. سرانجام کوپرنیک منظومه خود را تدوین کرد که منظومه وی با منظومه زمین مرکزی بطلیموس که مورد قبول عامه مردم (از جمله کلیسا) آن دوره بود، مغایرت داشت. وی در منظومه خود خورشید را مرکز قرار داد که زمین و دیگر سیارات به دور آن در حال حرکت هستند. نیکلا منظومه خود را بر اساس چند فرض بنیان نهاد: مرکزیِ هندسی و دقیق برای مدار اجرم آسمانی وجود ندارد. خورشید در مرکز قرار دارد و زمین و دیگر سیارات به دور آن حرکت می کنند. زمین دیگر مرکز جهان نیست. زمین علاوه بر حرکت گردشی به دور خورشید، به دور خود نیز می چرخد. حرکت خورشید در آسمان بر اساس حرکت دوره ای زمین می باشد. حرکت ظاهری اجرام آسمانی در آسمان تنها بر اساس حرکت خود آن ها نیست، بلکه این حرکت ها با حرکت دوره ای زمین نیز در ارتباط می باشند. کوپرنیک نظر داد که گردش زمین به دور خود یک شبانه روز به طول می انجامد. کوپرنیک تلاش می کرد تا نظریه خود را از طریق ریاضیات اثبات کند. وی با محاسبات خود به این نتیجه رسید که هرچه قدر از سیارات دور به خورشید نزدیک شویم، بر سرعت گردش آن ها افزوده می شود. زحل که دورترین سیاره آن زمان بود، یک دور یکنواخت 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 که این دوره را در مدت ۶۸۷ روز و زهره ۲۲۴ روز و عطارد ۸۸ روز سپری می کنند. البته این مقادیر را کوپرنیک محاسبه کرده است و اختلاف این مقادیر با مقادیر امروزی ناچیز است. این محاسبات بخشی از اثبات تئوری کوپرنیک با استفاده از هندسه بود. مزیت تئوری کوپرنیک آن بود که وی با استناد به نظریه خورشید مرکزی به نتایجی دست یافت که برخی از این نتایج در نظریه بطلیموسی امکان پذیر نبود. مهمترین این نتایج عبارتند از: الف) محاسبه اندازه مدار سیارات که به دور خورشید می گردند. ب) محاسبه دوره تناوب گردش سیارات به دور خورشید. ج) بدست آوردن سرعت نسبی حرکت دورانی سیارت. د) مشخص کردن حرکت زاویه ای سیارات و موضع آن ها در آسمان. که این نتیجه در هر دو تئوری کوپرنیک و بطلیموس وجود داشت. بر این اساس بود که کوپرنیک به این نتیجه رسید که میان مدار های سیارات و جایگاه آن ها ارتباطی وجود دارد؛ طبق گفته خود هرگونه تغییر مکانی در هر قسمت از آن باعث به هم خوردن قسمت های دیگر و همه جهان می شود)). کوپرنیک مدعی بود که برتری نظریه او در زیبایی و سادگی آن است. وی در این رابطه در کتاب خود، “”درباره گردش افلاک آسمانی”” می گوید((در میانه همه خورشید بدون حرکت می پاید. به راستی، چه کسی در این معبد عظیم و زیبا، منبع نور را در جایی جز آنجا که 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 حرکت و اندازه کرات می یابیم، آن چنان که به هیچ وجه دیگری نمی توانست باشد. تئوری کوپرنیک بنا به دلایلی به زودی مورد قبول عامه مردم قرار نگرفت. بیش از یک قرن طول کشید تا نظریه خورشیدمرکزی میان اخترشناسان مورد پذیرش قرارگیرد. مهمترین دلایلی که علیه این نظریه مطرح شده بود: منظومه کوپرنیکی بیشتر جنبه ریاضی، سادگی و زیبایی داشت و با مشاهدات نجومی آن زمان مطابقت نداشت و به همین دلیل مورد پذیرش عام قرار نگرفت. یکی از ضعف هایی که کوپرنیک در اثبات نظریه خود داشت آن بود که او نمی توانست با استفاده از نظریه های پیشین، نظریه خود را اثبت کند. یکی از دلایلی که همیشه بر ضد نظریه خورشیدمرکزی مطرح بود آنست که اگر زمین در حال حرکت می بود، بایستی به کلی منهدم شود. زیرا اگر زمین حرکت کند، آنگاه هوا، پرندگان و قطرات بارانی که به زمین می بارند، جا می ماندند. یکی از مثل هایی که مخالفین به گالیله می گفتند آن بود که اگر زمین در حال حرکت باشد، توپی که از بالای برج پیزا پرتاب می شد باید به عقب (جهت خلاف گردش زمین) جا بماند. اما کوپرنیک می پنداشت که هوا به همراه زمین در حال حرکت است. و از طرفی وی در نظر داشت که اگر چنین می بود پس چرا دیگر اجرام آسمانی که در حال حرکتند، منهدم و نابود نمی شوند. الگوی خورشید مرکزی کوپرنیک با عقاید و اصول ارسطو مغایرت داشت. و از طرفی چون در آن زمان کلیسا طرفدار اصول ارسطو بود، به همین دلیل نظر همه مسیحیان بر ضد کوپرنیک بود. آنان به آیات انجیل استناد می کردند و می گفتند که معمار و طرح خلقت جهان بر اساس منظومه و تئوری بطلیموس است. به همین دلیل سازمان تفتیش عقیده، کتاب کوپرنیک را که مخالف با کتاب مقدس بود، ممنوع اعلام کرد. اگر چه نظریه خورشید مرکزی کوپرنیک با نظریه زمین مرکزی بطلیموس از نظر علمیِ مشاهده نجومی سازگار بود اما از نظر فلسفی مغایرت داشت. چون کوپرنیک چارچوب مرجع خود را از زمین به خورشید منتقل کرده بود. و این انتقال چارچوب از نظر فیزیک سینماتیکی امروزی کاملا صحیح می باشد. ● قوانین کپلر کوپرنیک با قرار دادن خورشید در مرکز منظومه شمسی توصیف بسیار ساده تر و توضیح طبیعی تری در باره برخی از خصوصیات حرکت سیاره ای به دست داد. هرچند طرح کوپرنیک بسیار ساده تر از طرح بطلمیوس بود، اما چون کوپرنیک نیز به تقدس دایره ها اعتقاد داشت، به همان اندازه بطلمیوس از مدارهای تدویر و نظایر آن استفاده کرد. تنها تفاوت دو دستگاه این بود که یکی زمین را مرکز حرکت سیارات می دانست و دیگری خورشید را. با آنکه ستاره شناسان از پذیرش دستگاه خورشید مرکزی بطلمیوس اجتناب می کردند، 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 که منجمین اطلاعات رصدی بیشتری و دقیق تری به دست آورند. تیکو براهه این اطلاعات را جمع آوری کرد و اعتقاد داشت که همه ی سیارات بجز زمین به دور خورشید می گردند و خورشید همراه سیارات به دور زمین می چرخد. در این دوران یوهان کپلر (۱۵۷۱ ۱۶۳۰) به عنوان دستیار نزد تیکو براهه در رصد خانه ی پراگ مشغول کار شد. پس از کوپرنیک ، کپلر نخستین منجم نامداری بود که نظریه مرکزیت خورشید را اتخاذ کرد ، اما معلوماتی که تیکو براهه ثبت کرده بود نشان داد که این نظریه به صورتی که کوپرنیک بدان بخشیده بود ، نمی تواند کاملا صحیح باشد. با این وجود ظرفداری کپلر از دستگاه خورشید مرکزی کوپرنیک مورد پسند تیکو برهه نبود. هنوز یکسال از همکاری این دو نگذشته بود که تیکو براهه فوت کرد و تمام رصدهایی را که جمع آوری کرده بود به عنوان ارثیه ای ارزشمند برای کپلر باقی گذارد. پس از مرگ تیکو براهه، کپلر به توده ی عظیمی از رصدهای بسیار دقیق در حرکت سیارات دست یافت. بعداً مسئله به این صورت در آمد که الگویی برای حرکت سیارات ارائه دهد که دقیقاً با مجموعه رصدهای انجام شده مطابقت کند. بدین ترتیب کپلر نیاز داشت که ابتدا به کمک تخیل جواب موجهی را حدس بزند و سپس با پشتکار، کوهی از محاسبات کسل کننده را انجام دهد تا حدس خود را تایید یا رد کند. توفیق بزرگ کپلر همانا کشف سه قانون حرکت سیارات است دو تا از این قوانین را وی در ۱۶۰۹ و سومی را در ۱۶۱۹ انتشار داد . ▪ قانون اول کپلر یا قانون بیضوی ها مدار هر سیاره به شکل یک بیضی است که خورشید در یکی از کانونهای آن قرار دارد . که میتوان از این مطلب این را نتیجه گرفت که فاصله سیاره تا خورشید به لحاظ واقع بودن بر مدار بیضی دارای حداقل و حداکثر است. کپلر بیش از ۲۰ سال برای درک چگونگی مدارات سیارات زحمت کشید او مدلهای مختلفی را امتحان نمود ولی سرانجام نشان داد که صفحه مداری سیاره ها از خورشید می گذرد و کشف کرد که شکل مداری سیارات به صورت بیضی است .این قانون در سال ۱۶۰۹ میلادی انتشار یافت. ▪ قانون دوم کپلر یاقانون سطح معادل خط مستقیم واصل سیاره و خورشید (شعاع حامل یک سیاره)، در فواصل زمانی مساوی مساحتهای مساوی را در فضا جاروب می کند. یعنی برای مثال در شکل سیاره ای در مدت ۱ ماه از Aبه B می رود . مدت زمانی که از Cبه D می رود نیز یک ماه است اما اکنون از خورشید دورتر است بنابراین فاصله A تا B باید بیشتر باشد تا سیاره در همان مدت یک ماه مساحتی برابر با مساحت اول را جاروب کند . به همین دلیل سیاره هنگامی که به خورشید نزدیکتر است با سرعت بیشتری حرکت می کند. ▪ قانون سوم کپلریا قانون هارمونیک نسبت مجذور زمان تناوب گردش دو سیاره برابر است با نسبت مکعب نیم قطر اطول آنها کپلر برای بدست آوردن این فرمول ۷ سال تلاش کرد . در آن زمان فاصله واقعی میان خورشید و سیارات معلوم نبود اما محاسبه نسبت فاصله یک سیاره تا خورشید به فاصله زمین تا خورشید میسر بود . مثلا کپلر می دانست که 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 اندکی برای برجیس (مشتری) و کیوان (زحل) دیده می شود. در زمان کپلر دو قانون اول فقط در مورد مریخ قابل اثبات بود . در مورد سایر سیارات رصد ها با آن قوانین سازش داشت ، منتهی چنان نبود که آنها را قطعا محقق سازد و مدتها گذشت تا دلایل قطعی در تایید آنها بدست آمد . کشف قانون اول ، یعنی اینکه سیارات روی مدارات بیضوی حرکت می کنند ، بیش از آنکه برای مردم امروز به آسانی قابل تصور باشد مستلزم کوشش در رها ساختن گریبان خود از چنگ سنتها بود . تنها نکته ای که همه ی ستاره شناسان در آن خصوص با هم توافق داشتند این بود که همه ی حرکات سماوی ، دورانی است یا از حرکات دورانی ترکیب شده است . قرار دادن بیضی به جای دایره ، مستلزم رها کردن آن تمایل زیباشناختی بود که از زمان فیثاغورث به بعد بر نجوم حکومت کرده بود . دایره شکل کامل و افلاک سماوی اجسام کامل شناخته می شدند _ که در اصل مقام خدایی داشتند و حتی در آثار افلاطون و ارسطو نیز رابطه ی نزدیکی با خدایان دارند . واضح به نظر می رسید که یک جسم کامل باید بر یک مدار کامل حرکت کند . به علاوه چون اجسام آسمانی آزادند ، یعنی بی اینکه کشیده یا رانده شوند حرکت می کنند ، پس حرکت آنها باید طبیعی باشد و تصور اینکه 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 کپلر بتواند مورد قبول واقع شود . قانون دوم مربوط به سرعت متغیر سیاره در نقاط مختلف مدار خویش است. بنابراین سیاره در نزدیک ترین فاصله ی خود به خورشید ، بیشترین سرعت را دارد و در دورترین فاصله ی خود از خورشید ، کمترین سرعت را . این نکته هم باز سبب حیرت می شد زیرا که وقار و متانت سیاره مغایر این بود که گاهی شتابان و گاهی خرامان راه برود ! قانون سوم از این لحاظ مهم بود که حرکت سیارات مختلف را نسبت به هم می سنجید . قانون سوم می گوید که اگر r فاصله ی متوسط یک سیاره نسبت به خورشید و Tطول سال آن باشد . پس r^۳/T^۲ در مورد همه ی سیارات یک اندازه است . این قانون ( تا آنجا که به منظومه ی شمسی مربوط می شود ) دلیل قانون جادبه ی نیوتن قرار گرفت ● نتیجه آنچه که کپلر انجام داد، از جزئیات یعنی رصدهای موضعی، به کلیات یعنی مسیر حرکت سیارات دست یافت. سه قانون کپلر از رویدادهای بسیار مهم علم است که بطور کامل تقدس دایره ها را در هم شکست و نظریه کپرنیک را از حمایت موثری برخوردار کرد. این قوانین نشان داد که اگر خورشید به عنوان مرجع در نظر گرفته شود، حرکت سیارات را می توان به آسانی توصیف کرد. اما اشکال این قوانین آن بود که صرفاً تجربی بود، یعنی فقط مسیر حرکت مشاهده شده را بیان می کردند، بی آنکه هیچگونه تعبیر نظری در باره ی آنها به دست بدهند. یا در مورد منشاء این قواعد توضیح نمی داد. همزمان ارائه این قوانین توسط کپلر، واقعه ی بزرگی در شرف تکوین بود. گالیله در زمان ارائه این قوانین به حرکت اجسام، آونگ، نور … می اندیشید و دست به آزمایشهای سرنوشت سازی می زد. بطور قطع این دو نفر در شکل گیری اندیشه های نیوتن نقش برجسته ای داشتند. |
|
| فلسفه فیزیک |
| ساعت ۳:٤٠ ق.ظ روز ۱۳٩٠/٥/۱۱ کلمات کلیدی: |
|
بسیاری در جامعه ی علمی معتقدند که سفر زمانی به شدت نامحتمل است زیرا علیت، منطق زنجیره ی علت معلول، را نقض می کند. اگر تلاش کنید به گذشته بروید و خود (یا پدربزرگ تان) را بکشید چه روی می دهد؟ در میان شاخه های فلسفه، فلسفه ی فیزیک پرسش های فلسفی بنیادی را که در بنیان فیزیک جدید قرار دارند مطالعه می کند و به پژوهش درباره ی ماده و انرژی و این که چگونه با هم اندرکنش انجام می دهند، می پردازد. فلسفه ی فیزیک با تأمل درباره ی علیت، تعین (جبر) و ماهیت قانون فیزیکی آغاز می شود. سپس به سراغ مباحثی می رود که با موضوعات مهم در فیزیک معاصر مطرح شده اند: کیهان شناسی فیزیکی (فضا، زمان، مبدأ و سرنوشت نهایی عالم)، مبانی ترمودینامیک و مکانیک آماری (انرژی، کار، کاتورگی، اطلاعات) و مکانیک کوانتومی (تفسیرهای رقیب از آن، نتایج ضدشهودی آن). قرن ها قبل، مطالعه ی علیت و ماهیت بنیادی فضا، زمان، ماده، و عالم بخشی از متافیزیک بود. امروزه، فلسفه ی فیزیک اساساً بخشی از فلسفه ی علم است. ● فلسفه ی فضا و زمان ▪ زمان در بسیاری از فلسفه ها زمان را به مثابه ی تغییر تلقی می کنند. زمان کمیتی است بنیادی (یعنی، کمیتی که نمی توان بر اساس کمیتی دیگر تعریف کرد، زیرا در حال حاضر ما چیزی را بنیادی تر از زمان نمی شناسیم). بنابراین زمان از طریق اندازه گیری تعریف می شود با فاصله ی زمانی استانده ی آن. در حال حاضر، مدت ۹.۱۹۲.۶۳۱.۷۷۰ نوسان گذار فوق ظریف اتم سزیم ۱۳۳ به مثابه ی فاصله ی زمانی استانده (موسوم به «ثانیه ی قراردادی» یا فقط «ثانیه») تعریف می شود (ایزو ۱ ۳۱). این که زمان دقیقاً «چیست» و چگونه عمل می کند از تعریف فوق حاصل می شود. در کنار تعریف فعلی از فضا (بر اساس طول) این تعریف از زمان موجب می شود که نسبیت خاص دقیقاً درست باشد. فیزیکدانان از نظریه برای پیش بینی طرز اندازه گیری زمان استفاده می کنند. سپس می توان زمان را به طور ریاضی با کمیت های بنیادی فضا و جرم ترکیب کرد تا مفاهیمی مانند سرعت، گشتاور، انرژی و میدان را به دست آورد. هم نیوتن و هم گالیله مانند اغلب افراد تا قرن بیستم تصور می کردند که زمان برای همه در همه جا یکسان است. برداشت جدید ما از زمان بر نظریه ی نسبیت اینشتاین و جا گاه هرمان مینکووسکی استوار است که در آن آهنگ زمان در مکان های مختلف متفاوت است و فضا و زمان در جا گاه در هم می آمیزند. زمان ممکن است کوانتیده باشد و کوچک ترین زمان نظری ممکن، زمان پلانک است. نظریه ی نسبیت عام اینشتاین و جابجایی قرمز نور کهکشان های دوردستی که در حال دور شدن از ما هستند، نشان می دهد که کل عالم و احتمالاً خود جا گاه در حدود ۱۳.۷ میلیارد سال قبل در مهبانگ آغاز شده است. آیا عالم به پایان می رسد و چگونه؟، پرسش هایی است که هنوز به آن ها جواب قطعی داده نشده است. ▪ سفر زمانی برخی از نظریه ها، و شایان ذکرتر از همه نسبیت خاص و عام، می گویند که هندسه های مناسب جا گاه یا انواع معینی از حرکت در فضا، ممکن است سفر زمانی به گذشته و آینده را ممکن سازند. مفاهیمی که چنین برداشتی را تقویت می کنند شامل منحنی زمان وار بسته می شوند. نظریه ی نسبیت خاص (و، با تعمیم معنی، نسبیت عامِ) اینشتاین، انبساط زمانی ای را پیش بینی می کند که می توان آن را سفر زمانی تلقی کرد. نظریه می گوید که نسبت به ناظر ثابت، زمان ظاهراً کندتر حرکت می کند؛ با نزدیک شدن ساعت به سرعت نور، به نظر می رسد که حرکت عقربه های آن تقریباً متوقف می شود. اثرات این نوع انبساط زمانی در پارادکس مشهور دوقلوها بیشتر مورد بحث قرار گرفته است. نوع دوم و مشابه سفر زمانی را نسبیت عام ممکن می سازد. در این نوع، ناظر دور می بیند که زمان ساعتی که در انتهای چاه گرانشی عمیقی قرار گرفته کندتر می گذرد و ساعتی که در چاه زمینی عمیقی فرو برده و بالا آورده می شود نشان می دهد که در مقایسه با ساعت ثابتی که همراه ناظر دور بوده، زمان کم تری گذشته است. این اثرات تا حدی شبیه خواب زمستانی موجودات زنده است (که سرعت فرآیندهای شیمیایی را در موجود پایین می آورد) که تقریباً به طرزی نامعین حیات خود را به حال تعلیق در می آورند و به این ترتیب به «سفر زمانی» به آینده می روند اما هرگز به سفری به گذشته نمی روند. آن ها علیت را نقض نمی کنند. این از نوع سفر زمانی که در داستان های علمی بیان می شود نیست (که در آن علیت به طور ارادی نقض می شود)، و در مورد وجود آن هم چندان تردیدی نیست. از این پس در این مقاله مراد از «سفر زمانی» سفری است به گذشته یا آینده در زمان واقعی، با درجه ای از آزادی. بسیاری در جامعه ی علمی معتقدند که سفر زمانی به شدت نامحتمل است زیرا علیت، منطق زنجیره ی علت معلول، را نقض می کند. اگر تلاش کنید به گذشته بروید و خود (یا پدربزرگ تان) را بکشید چه روی می دهد (که در مورد قتل پدربزرگ به پارادکس پدربزرگ منتهی می شود)؟ شواهد تجربی در مورد سفر زمانی هم وجود ندارد. زمانی استفن هاوکینگ گفت عدم حضور «جهانگردانی» از آینده برهانی است قوی بر علیه امکان سفر زمانی که روایتی از پاراداکس فرمی (Fermi Paradox) است که در آن مسافران زمان جای مسافران سیارات بیگانه را گرفته اند. ▪ فضا جا گاه، بر اساس نسبیت عام، به وسیله ی جرم خمیده می شود که موجب انبساط زمان می گردد. فضا یکی از چند کمیت بنیادی در فیزیک است یعنی آن را نمی توان از طریق کمیت های دیگر تعریف کرد زیرا در حال حاضر چیزی که بنیادی تر از آن باشد شناخته نشده است. به این ترتیب، مشابه کمیت های بنیادی دیگر (نظیر زمان و جرم) فضا نیز از طریق اندازه گیری تعریف می شود. در حال حاضر، فاصله ای که نور طی فاصله ی زمانی ۲۹۹۷۹۲۴۵۸/۱ ثانیه (دقیقاً) در خلاٌ طی می کند به عنوان فاصله ی استانده ی فضایی موسوم به متر استانده یا فقط متر تعریف می شود. این تعریف همراه با تعریف فعلی از زمان (بالا را ببینید) جا گاه ما را به فضای مینکووسکی (Minkowski) تغییر می دهد و موجب می گردد که نظریه ی نسبیت خاص طبق تعریف مطلقاً درست باشد. در فیزیک کلاسیک، فضا، فضای اقلیدسی سه بعدی است که در آن هر وضعیتی را می توان با استفاده از سه مختصه توصیف کرد. نظریه های نسبیت خاص و عام به جای فضا از جا گاه استفاده می کنند؛ جا گاه چونان فضایی چهار بعدی مدل سازی می شود (که در آن محور زمان در نسبیت خاص موهومی و در نسبیت عام حقیقی است؛ در حال حاضر نظریه های بسیاری وجود دارد که از فضاهای بیش از چهار بعدی، اعم از حقیقی و مختلط، استفاده می کنند). قبل از کار اینشتاین روی فیزیک نسبیتی، زمان و فضا را ابعاد مستقلی می دانستند. کار اینشتاین نشان داده است که به دلیل نسبیت حرکت، فضا و زمان را می توان به طور ریاضی در جا گاه متقارنی ترکیب کرد که در آن محور زمان (ضرب در ic) از محورهای فضا قابل تشخیص است(۱) . فواصل در فضا یا در زمان به طور جدا از هم در برابر تبدیل مختصات لورنتز ناوردا (invariant) نیستند، اما فواصل در جا گاه مینکووسکی ناوردا هستند.(امری که نام جا گاه را توجیه می کند). ● فلسفه ی مکانیک کوانتومی مکانیک کوانتومی موجب بحث های زیادی در تفسیرهای فیزیکی شده است. با توسعه ی مکانیک کوانتومی، نظریه های آن به تدریج در تناقض با بسیاری از فلسفه های پذیرفته شده قرار گرفتند. اما، تمام پیش بینی های ریاضی آن با مشاهدات انطباق دارد. در اغلب موارد، فلسفه های پذیرفته شده بر تجربه ی روزمره ی انسان معمولی مبتنی هستند که بسیار محدود است، زیرا شامل مشاهده ی سیستم های بسیار کوچک یا حرکت در سرعت های بسیار زیاد، یا آزمایش با انرژی های بالا، گرانش قوی و مانند آن ها نمی شود. هنگامی که نوبت به توصیف یا تبیین رفتار بسیاری از سیستم ها و اشیاء در طبیعت می رسد نمی توان بر «نظریه»های مبتنی بر عقل سلیم، «شهودها» یا «احساس ها» متکی بود. ● تعین قرن هجدهم شاهد پیشرفت های زیادی در عرصه ی علم بود. پس از نیوتن، اغلب دانشمندان با این پیش فرض موافق بودند که عالم تحت حاکمیت قوانین محکم (طبیعی) قرار دارد که می توان آن ها را با مشاهده و تجربه ی علمی کشف و صورت بندی کرد. این موضع را تعین (یا جبر) می نامند. هر چند تعین پیش فرض بنیادی فیزیک پسانیوتنی بود، اما سریعاً فیلسوفان را با مسئله ای دشوار روبرو ساخت: اگر عالم و بنابراین کل جهان تحت حاکمیت قوانین محکم و جهان شمول قرار دارد، معنای این امر آن است که آدمیان نیز در اعمال خود تحت حاکمیت قوانین طبیعی قرار دارند. به عبارت دیگر، معنای این امر آن است که چیزی به نام اختیار انسانی وجود ندارد (به استثنای آن چه در همسازگرایی (compatibilism) تعریف می شود). برعکس، اگر پذیرفته شود که انسان ها دارای اختیار ( ِ اختیارگرایانه یا ناهمسازگرایانه) هستند، باید بپذیریم که جهان یکسره تحت حاکمیت قوانین طبیعی نیست. برخی ادعا کرده اند که اگر جهان یکسره تحت حاکمیت قوانین طبیعی نباشد، کار علم ناممکن می شود. اما ظهور مکانیک کوانتومی بدیلی دیگر برای امکان های اکیداً محدودی که در بالا به آن ها اشاره شد در اختیار متفکران قرار داد. باور به عالمی ممکن شد که قوانین جهانشمول را دنبال می کرد اما هرگز آینده ای از پیش تعیین شده نداشت. ● اصل نایقینی اصل نایقینی را معمولاً با سناریوی گربه ی شرودینگر بیان می کنند که در آن گربه ای همراه با مخزن گاز سمی [و ماده ای رادیواکتیو] در جعبه ای قرار گرفته است؛ با واپاشی هر اتم رادیواکتیو مخزن گاز باز می شود. تا زمان باز شدن جعبه نمی توان حالت اتم رادیواکتیو را مشاهده کرد؛ بر اساس یکی از تفسیرهای مختلف در آن زمان گربه هم مرده است و هم زنده. اصل نایقینی اصلی ریاضی است که از تعریف کوانتوم مکانیکی (quantum mechanical) عملگرهای گشتاور و وضعیت (یعنی عدم جابجاپذیری میان آن ها) حاصل می شود و رفتار عالم را در مقیاس های اتمی و زیراتمی تبیین می کند. اصل نایقینی در پاسخ به این پرسش مطرح شد: اگر الکترون موج است، موقعیت الکترون حول هسته چگونه اندازه گیری می شود؟ هنگامی که مکانیک کوانتومی توسعه یافت، آن را رابطه ای میان توصیفات کلاسیکی و کوانتومی سیستم با استفاده از مکانیک موجی می دانستند. در مارس ۱۹۲۶ ورنر هایزنبرگ که در انستیتوی نیلز بوهر کار می کرد اصل نایقینی را صورت بندی کرد و به این ترتیب آن چه را که به نام تفسیر کپنهاگی مکانیک کوانتومی شناخته شد، بنیان گذاشت. هایزنبرگ مقالات پل (Paul Dirac) دیراک و جردن (Jordan) را مطالعه می کرد. هایزنبرگ مسئله ای را در اندازه گیری متغیرهای بنیادی در معادلات کشف کرد. تحلیل او نشان داد که اگر کسی تلاش کند هم زمان وضعیت و گشتاور ذره ای را اندازه گیری کند همیشه نایقینی ها یا عدم دقت هایی وجود دارد. هایزنبرگ نتیجه گرفت که این نایقینی ها یا عدم دقت ها در اندازه گیری از جانب آزمایشگر نیست، بلکه خصلتی بنیادی دارد و ذاتیِ ویژگی های ریاضی عملگرها در مکانیک کوانتومی است که از تعریف این عملگرها ناشی می شود. اغلب منتقدانی که به سرنوشت و تعین معتقد بودند و ویژگی های رایج نظریه های بوهر هایزنبرگ را یک تهدید تلقی می کردند اغلب از عبارت تفسیر کپنهاگی مکانیک کوانتومی به جای و به مثابه ی مترادفی برای اصل نایقینی هایزنبرگ استفاده می کردند. در درون تفسیر کپنهاگی مکانیک کوانتومی که به طور وسیع اما نه عموماً پذیرفته شده (یعنی اینشتاین یا فیزیکدانان دیگری مانند آلفرد لانده (Alfred Lande) آن را نپذیرفتند)، اصل نایقینی را به معنای آن می گیرند که در سطحی بنیادی، جهان فیزیکی نه به شکلی تعین گرایانه بلکه به صورت مجموعه ای از احتمالات وجود دارد؛ یا مثلاً الگوی توزیع احتمال را که به وسیله ی میلیون ها فوتون ایجاد می شود که از میان شکاف پراش (Diffraction slit) می گذرند می توان با استفاده از مکانیک کوانتومی محاسبه کرد، اما مسیر دقیق هر فوتون را با هیچ روش شناخته شده ای نمی توان پیش بینی کرد. تفسیر کپنهاگی بر آن است که چنین مسیری را با هیچ روشی، حتی با اندازه گیری هایی که از لحاظ نظری بی نهایت دقیق هستند، نمی توان پیش بینی کرد. اگر کسی بیشتر به سوی تفسیر مستقیم برود که بر اساس آن فیزیک کلاسیکی و زبان عادی فقط تقریب هایی به واقعیت کاملاً کوانتومی هستند، آن گاه به این تقریب ها احتمال هایی نسبت داده می شود و دیگر بنیادی نیستند. معادلات مکانیک کوانتومی، خود، حالت کوانتومی هر سیستم منزوی را به طور یگانه مشخص می سازند. ● مکملیت اندیشه ی مکملیت (complementarity) در مکانیک کوانتومی از اهمیت اساسی برخوردار است. مکملیت حاکی از آن است که نور می تواند هم ذره ای و هم موجی باشد. هنگامی که آزمایش دو شکاف انجام شد، نور در مواردی به مثابه ی موج و در برخی موارد مثل ذره عمل می کرد. فیزیکدانان نظریه ی قانع کننده ای برای توضیح این امر نداشتند تا نیلز بوهر و مکملیت از راه رسیدند. مکانیک کوانتومی اجازه می دهد تا چیزهایی که از نظر شهودی کاملاً متضاد یکدیگر هستند بدون مشکل [با هم] وجود داشته باشند. ● نظر اینشتاین درباره ی اهمیت فلسفه ی فیزیک اینشتاین به نتایج فلسفی کار خود بسیار علاقمند بود؛ دو نقل قول زیر برخی از دلایل این احساس وی را روشن می سازند. «من درباره ی اهمیت و ارزش آموزشی روش شناسی و تاریخ و فلسفه ی علم کاملاً موافقم. امروزه افراد زیادی و حتی بسیاری از دانشمندان متخصص به نظر من مانند کسانی هستند که هزاران درخت را دیده اند اما هرگز جنگل را ندیده اند. آگاهی از زمینه ی تاریخی و فلسفی، به دانشمند آن نوع استقلال از پیشداوری های نسلی را می دهد که اغلب دانشمندان به آن دچارند. این استقلال رأی که با بصیرت فلسفی ایجاد می شود از نظر من نشانه ی تمایز میان صنعتگر یا متخصص صرف و جوینده ی راستین حقیقت است» نامه ی اینشتاین به رابرت ا. تورنتون Robert A. Thornton)، ۷ دسامبر ۱۹۴۴؛ EA ۶۱ ۵۷۴). «چگونه می شود که دانشمند مستعد علوم طبیعی خود را به معرفت شناسی مشغول می سازد؟ ایا کار ارزشمند دیگری در حوزه ی تخصص او وجود ندارد؟ من از بسیاری از همکاران خود می شنوم که می گویند چنین احساسی دارند و من این امر را در بسیاری دیگر احساس می کنم. من نمی توانم در چنین حسی سهیم باشم … مفاهیمی که مفید بودن شان در مسائل عادی اثبات شده است چنان اقتداری بر ما پیدا می کنند که ما مبادی زمینی آن ها را فراموش می کنیم و آن ها را به مثابه ی مفروضاتی تغییرناپذیر می پذیریم. به این ترتیب، آن ها را «ضرورت های تفکر»، «مفروضات پیشینی» و مانند آن ها می نامند. چنین خطاهایی اغلب به مدتی طولانی مسیر پیشرفت علمی را مسدود کرده اند. به همین دلیل، اگر در تحلیل مفاهیمی که مدت ها معمول بوده اند و نمایش آن شرایطی که وجاهت و فایده مندی آن ها به آن شرایط بستگی دارد و این که هر یک از آن ها چگونه از مفروضات تجربی سر می زنند، تجربه پیدا کنیم این تلاش به هیچ روی کاری بیهوده نخواهد بود. با این کار، اقتدار بسیار جدی آن ها از میان خواهد رفت» (اینشتاین، ۱۹۱۶، «اعلامیه ی یادبود ارنست ماخ»، Physikalische Zeitschrift ۱۷: ۱۰۱ ۰۲). |
|
| قوانین فیزیک و محدودیت ها ی آنها |
| ساعت ۳:۳٩ ق.ظ روز ۱۳٩٠/٥/۱۱ کلمات کلیدی: |
|
حتی تبیین ساده ترین رویدادها در بر دارنده کل تاریخ کائنات است. ماه به دور زمین می چرخد. زمین و سایر سیارات به دور خورشید.همه اجرام منظومه شمسی از قانون گرانش عمومی تبعیت می کنند. همه چیزها یی که در این جا وجود دارند از خود نظم، هماهنگی،ثبات و جاودانگی بروز می دهند. ظاهرا جایی برای عوامل تاریخی یا تصادفی وجود ندارد. با این همه … به موجب قوانین نیوتن مدار زمین باید یک بیضی باشد نه چیزی بیش از این. این قوانین در باره جهت چرخیدن زمین چیزی نمی گویند. آنها نمی خواهند که سطح چرخش در سطح معینی باشد. چه چیز جهت حرکت زمین به دور خورشید را تعیین می کند؟ چرا مدارهای سیارات و اقمار آنها ،تقریبا همگی در یک سطح قرار دارند ؟ این مطالب خارج از حوزه قوانین نیوتن قرار می گیردند. ما باید به جای دیگر نگاه کنیم. من مثال خاص منظومه شمسی را انتخاب کرده ام تا وضعیتی بسیار کلی را در فیزیک نشان دهم. در واقع ،قوانین فیزیک فقط بخشی از واقعیت را تبیین می کنند. آنها به ما می گویند که اگر شرایط معینی محقق شود،چگونه رویدادها اتفاق می افتند.آنها بر این شرایط که فیزیکدانان آنها را شرایط «آغازین»یا «محدود کننده »می نامندکنترلی ندارد. به مثال مان در مورد زمین باز می گردیم . به منظور تبیین تفصیلی حرکت آن ،باید در امتداد زمان به گذشته باز می گردیم. نخست به ولادت زمین باز می گردیم.حرکت امروزی آن خاطره ای از پر تابش (مثل پرتاب یک ماهواره )را حفظ می کند. زمین،مسیر و جهت حرکت خود را از سحابی گازی شکلی به ارث برده که در آن متولد شده است. این سحابی که به شکل یک قرص مسطح بوده است ،حول محور خود می چرخیده و این چرخش را به کلیه اجرام تشکیل دهنده خود از جمله خورشید،سیارات ،قمرها و سیارک ها منتقل کرده است . به این دلیل است که صفحات مدارهای آنها تقریبا بر هم منطبق است ، چرا که مدتها قبل در در قرص سحابی شکل گرفتند . (باز به همین دلیل است که از زمین آنها را در صورت فلکی منطقه بروج مشاهده می کنیم. خود این سحابی نیز از یک مجموعه قوانین فیزیکی تبعیت می کند. اما در این جا وضعیت بسیار پیچیده است . ما در باره عواملی که باعث چرخش و جهت چرخش های ابرهای بین ستاره ای شده اند اطلاعات بسیار اندکی داریم. البته نوعی چرخش عمومی کهکشان وجود دارد ،اما تلاطم های موضعی و سایر عوامل نیز دست اندر کارند ،مثل پیوندهای مغناطیسی نیرومند ی که سحابی ها را مثل مرواریدهای یک گردنبند به هم پیوند می دهد. در اصول ،این عوامل هنگامی شناخته و درک خواهند شد که بتوانیم تاریخ کلیه عناصر کهکشان مان و کلیه کنش های متقابلی را که از سر گذرانده اند باز سازی کنیم. اما در عمل ،این کار امکان نا پذیر تر از کار مامور بیمه انبارهای غله است.اگر فرض کنیم که به رغم همه این واقعیت ها دست یافته ایم،هنوز کارهای زیادی بر جای می ماند ،زیرا اکنون با مشکل عظیم منشا کهکشانها ،تلاطم ها و میدانها مغناطیسی آنها مواجهیم.تنها چیزی که کیهان شناسان جرات ابراز آن را دارند این است که این پدیده ها ظاهرا از درون خصوصیات ماده ای بیرون می آیند که در زمان پیدایش کهکشانها وجود داشته اند .کاریکاتوری از این وضعیت را می توان شرح زیر بیان کرد :چیزها همان چیزی هستند که هستند ،چون همان چیزی بوده اند که بوده اند.برای تبیین پدیده ای تا به این حد متداول چون چرخش زمین ،ناگزیریم به منشا کاینات باز گردیم ،به گذشته ای که در آن همه سر نخ های مان در «شب زمان»گم شده است (که البته بیان ضعیفی است ،زیرا آن زمان های در شعله های گدازان تشعشع اولیه شسته شده اند ). به اختصار می توان گفت که برای درک هر واقعیت یا رویدادی ، دانستن همزمان کلیه قوانین فیزیکی مربوط به آن و پیوندهای یی که این قوانین در قالب آنها عمل می کنندضرورت دارد . این پیوند ها و قوانین ،در چارچوب زمان و مکان ،قدم به قدم کل کائنات را به وجود می آورند. در این چارچوب است که تصادف نیز نقش خود را بازی می کند. تصادف یک عامل ضروری باروری کیهانی دیدیم که در سراسر حماسه ما تصادف دست اندرکارند .هسته در دل آتشین ستارگان سر گردان است. یک تصادف اتفاق می افتد و یک هسته سنگین تر شکل می گیرد.در اقیانوس اولیه دو مولکول با هم در تماس قرار می گیرند . آنها ترکیب می شوند و نظام پیچیده تری را به دنیا می آورند. در داخل یک سلول ،یک پرتو کیهانی باعث نوعی چرخش می شود . یک پروتئین خصوصیات تازه ای کسب می کند.یقینا هر یک از این ذرات از قبل توانایی ترکیب شدن یا تغییر یافتن را داشته اند . اما رویداد مساعدی لازم بوده است تا این امکان به تحقق بپیوندد. سازمان یابی کائنات مستلزم آن است که ماده خود را در اختیار بازی های تصادف قرار دهد. |
|
| به پرشین بلاگ خوش آمدید |
| ساعت ۱:٤٤ ب.ظ روز ۱۳٩٠/٥/۸ کلمات کلیدی: |
|
بنام خدا
كاربر گرامي با سلام و احترام پيوستن شما را به خانواده بزرگ وبلاگنويسان فارسي خوش آمد ميگوييم. شما ميتوانيد براي آشنايي بيشتر با خدمات سايت به آدرس هاي زير مراجعه كنيد: http://help.persianblog.ir براي راهنمايي و آموزش http://news.persianblog.ir اخبار سايت براي اطلاع از http://fans.persianblog.ir براي همكاري داوطلبانه در وبلاگستان http://persianblog.ir/ourteam.aspx اسامي و لينك وبلاگ هاي تيم مديران سايت در صورت بروز هر گونه مشكل در استفاده از خدمات سايت ميتوانيد با پست الكترونيكي : support[at]persianblog.ir و در صورت مشاهده تخلف با آدرس الكترونيكي abuse[at]persianblog.ir تماس حاصل فرماييد. همچنين پيشنهاد ميكنيم با عضويت در جامعه مجازي ماي پرديس از خدمات اين سايت ارزشمند استفاده كنيد: http://mypardis.com با تشكر مدير گروه سايتهاي پرشين بلاگ مهدي بوترابي http://ariagostar.com |
|
| آرشیو وبلاگ |
| مطالب اخیر |
| موضوعات وبلاگ |
|
|
| لینکستان |
| امکانات جانبی |
|
