تحقیق مقاله فیزیک پایه

فیزیک چیست ؟

فیزیک یکی از شاخه های مهم " شاید مهم ترین " علومم طبیعی بوده و بررسی تمام پدیده های طبیعی را به نحوی زیر پوشش خود قرار می دهد . علم فیزیک در مطالعه عناصر تشکیل دهنده ماده یا جسم مادی و عمل متقابل این عناصر غیر قابل انکار و بررسی چنین برهم کنشها ، خواص جسم مادی را در پیش روی ما قرار داده و دسترسی به مجهولات پدیده های طبیعی را آسان می کند . فیزیک علاوه بر بررسی ساختار جسم مادی و عوامل تشکیل دهنده آن ، ارتباط نزدیک با سایر علوم طبیعی در رشته و بعنوان یک پدیده بنیادی در تمامی پژوهشهای علمی کاربرد وسیعی را به خود اختصاص می دهد . بررسی اوضاع و احوال علومی نظیر انرژی ، نور ، مکانیک " جامدات و سیالات " شیمی ، نجوم ، زمین شناسی بدون استفاده از فیزیک امکان ندارد .

شاخه های سنتی فیزیک :

تا پایان قرن نوزدهم و شروع قرن بیستم ، حیطه عملیات علم فیزیک را در علومی نظیر ، مکانیک ، ترمودینامیک ، الکتریسیته ، مغناطیس ، صدا و نور خلاصه می دانستند . مثلا ،مکانیک را علم الحرکات و نور را برای دستیابی به علم اپتیک و صدا و شنوائی را برای دسترسی به علم اکوستییک و الکترومغناطیس را بعنوان رابط با تمامی شاخه های ذکر شده بکار می گرفتند . علم مکانیک بعنوان شاخص ترینن رشته های علم فیزیک بکار گرفته شد و بسرعت توسعه یافت و بهه دو بخش استاتیک ودینامیک تقسیم گردید. قوانین بیشماری در ارتباط با استاتیک و دینامیک مطرح شد که اغلب آنها امروز نیز در فعالیتهای علمی صنعتی ورزشی مورد استفاده قرار می گیرند " در مقالات آتی به این قوانین و کاربرد آنها در ورزش اشاره خواهد شد ". در شروع قرن بیستم دیدگاه ها نسبت به علم فیزیک دستخوش دگرگونی گردید و شاخه جدیدی بنام فیزیک نوین خصوصا بررسی انرژی هسته ای بدان اضافه شد . این تغییرات بیشتر تحت تاثیر اندیشه های نوین ، ستاره تابناک و جاویدان عالم فیزیک یعنی " آلبرت انیشتین " قرار داشت . انیشتین دیده فیزیک دانان ، عالمان و دانشمندان را نسبت به فضا ، زمان و سرعت و حرکت بکلی دگرگون ساخت و مسائل پیچیده نیروی جاذبه ومعماهای کهکشانها را حل نمود . کارهای علمی انیشتین و معادلات و برداشت او از نیروی جاذبه " که بنحو چشم گیری با تعریف نیروی جاذبه نیوتن اختلاف دارد " زمان فعلی را پوشش میدهد و قوانین ارائه شده او برآینده جهان تاثیر خواهد گذاشت . ثقل انیشتینی یا " نسببیت عام " همانطوری که بر اجرام سماوی و اقمار و ستارگان و سفینه ها اثر میگذارد ، مطمئنا رشته های مختلف ورزش را متحول و متاثر خواهد کرد . چرا که سرعت در بیدار کردن انرژی نهفته اجسام رل اساسی بازی می کند و این مهم در فرمول E= mc انیشتین بیان شده . می دانیم سرعت و شتاب در کسب رکوردهای بالا رل اساسی را بازی می کند و کسب انرژی بالا توسط ورزشکار " یعنی فرمول انیشتین " قادر به خلق رکوردهای غیر قابل باور در سالهای 2500 یا 3000 میلادی خواهد بود . البته آنچه در رابطه باانرژی نهفته و سرعت گفته شد ، می تواند بعنوان خیال پردازی تلقی شده ، ولی آینده رکوردهای حیرت انگیز در رشته های گوناگون ورزشی بستگی به سرعت و جذب انرژی دراین راستا دارد . بهر صورت با بکارگیری و استفاده از ثقل انیشتینی و حذف ثقل نیوتنی " به هر حال در مقابل ثقل انیشتینی قابل هضم نیست " کار رکوردها و ورزش نیز بهمین جا ختم نمی شود . به هر صورت فیزیک نوین ایجاب می کند در هر زمان ، اصول و مبانی و تفکرات قبلی دانشمندان علوم ریاضی فیزیک مورد بررسی قرار گرفته و تغییرات جدید بکار رود .

حضرت نورعلیشاه ثانی و نظریه نسبیت در فیزیک پایه

عرفان از قدیم الایام در طریقت همه ادیان الهی وجود داشته. ادیانی که قدیمی‌تر از ظهور حضرت محمّد (ص) تعلیم اسلام می‌دادند نیز از همین بُعد مربیان عرفان بوده‌اند و تربیت را از اسلام (به معنی تسلیم) به رب آغاز می‌کردند. بررسی عرفان ادیان باستانی از دیدگاه غربیان در زمان حاضر با اهمیت تلقی می‌شود و علّت این امرتطبیق بیانات ارباب عرفان با یافته‌های علوم جدید بالاخص فیزیک نوین می‌باشد. توجّه به آئین هندو یا مذهب برهما، مذهب بودا و آئینهای کنفسیوس و لائوتسو در چین و بسیاری از طریقتهای دیگر که در سرتاسر شرق زمین گسترده‌اند وقتی آغاز شد که بارقه‌ای از فیزیک جدید امکان قبول نظریات شهودی عرفا را از دیدگاه عقل مادرزاد قابل بررسی دانست. لذا متون زیادی نگارش شد تا بیان نماید که آری گفته‌های عرفای مشرق زمین از کنه ناپیدایی آمده که پس از قرنها بررسی علم با چشم بسته و عصازنان به دنبال آن می‌گردد. آئینها و مذاهب و طریقتهای فوق حاوی همان پیامی هستند که پس از حداقل ده قرن بعد از آنها توسط حضرت  بی‌سواد گفته شد و همچنان در چهارده قرن بعد نیز به بیان و قلم اهل معرفت وeمحمّد  عرفای اسلام مطرح گردید. گرچه همه وصف یکی نموده‌اند ولی شرح نامه‌ها به تفاوت ذوقها وسلیقه‌ها بوده است. یکی از این کلام کتاب بی‌نظیر صالحیّه( ) تألیف حضرت نورعلیشاه ثانی است که محتوی متجاوز از یکهزار مطلب است که زوایای مختلف جهان‌بینی عرفان اسلامی را عرضه می‌دارد. یک مطلب از این مجموعه را اینجا باختصار بررسی خواهیم کرد که همان نظریه‌ای است که در فیزیک پایه به نام «نظریه عمومی نسبیت» شناخته می‌شود.

همانندیهای فیزیک پایه و تصوّف مشرق زمین

کاپرا( ) در کتاب «تائوی فیزیک» در همانندیهای فیزیک پایه و تصوّف مشرق زمین کاوش زیادی نموده و بسیاری از نظریه‌های فیزیک نوین را با تصوّف و عرفان شرق مقایسه نموده است. منجمله این مقایسات تطبیق «نظریه نسبیت» آلبرت انیشتن است. وی مصادیقی از جهان‌بینی عرفای مشرق زمین در مطابقت با «تئوری نسبیت خاص» بدست می‌آورد ولی «تئوری عمومی نسبیت» را نمی‌تواند در فرمایشات عرفا بیابد. لذا در این مقاله به این موضوع می‌پردازیم.
بر اساس نظریات فیزیک کلاسیک فضای سه بعدی اطراف ما مستقل از اجسام مادی محتوی آن بود و از طرفی زمان نیز چون بُعدی مجزا ومستقل از جهان مادّی تعریف می‌شد. طرح نظریه نسبیت خاص و نظریه عمومی نسبیت توسط آبرت انیشتین این دیدگاه مستقل زمان و فضا را به نحو چشمگیری تغییرداد.

نظریه نسبیت خاص

نظریه نسبیت خاص بر این مبنی استوار است که کلیه ا ندازه‌گیریهای زمانی و مکانی نسبی هستند و عامل ایجاد این نسبیت سرعت نور است. فرض کنید فردی شیئی را می‌نگرد نور فاصله بین شئ و چشم بیننده را با سرعتی حدود 300.000 کیلو متر در ثانیه طی می‌کند و در زمان کمی به چشم بیننده می‌رسد. حال فرض کنید این بیننده باسرعت بسیار زیاد در حال حرکت و دور شدن از شئ باشد در این حالت زمان بیشتری طول می‌کشد تا نور حرکت کرده از شئ به چشم بیننده برسد. بدین ترتیب مشاهده یک رویداد برای بیننده‌های که در سرعتهای متفاوت در حرکت هستند در زمانهای مختلف اتّفاق می‌افتد. البتّه این اختلاف در سرعتهای معمولی بسیار کم و غیر قابل تمییز است ولی هنگامی که سرعتها به سرعت نور نزدیک شوند با اهمیت خواهند شد. لذا اندازه‌گیریهائی که متضمّن فضا (به معنای سه بُعد «بالا و پائین»-«چپ و راست»-«جلو وعقب» مکان) و زمان هستند معنای مطلق خود را از دست می‌دهند . ارتباط موجود میان فضا و زمان در ستاره‌شناسی به دلیل فاصله‌های زیاد بخوبی شناخته شده است. نور فاصله بین خورشید و زمین را حدوداً در هشت دقیقه می‌پیماید لذا هرلحظه که به خورشید بنگریم وضیعت هشت دقیقه قبل او را می‌بینیم و با تلسکوپهای قوی مرز کائنات را در سیزده میلیارد سال پیش مشاهده می‌کنیم . یعنی نور هائی که در سیزده میلیارد سال پیش حرکت کرده‌اند و الان به چشم ما می‌رسند.

در فیزیک کلاسیک طول یک میله چه در حرکت و چه در سکون یکسان تلقّی می‌شد. ولی نظریه نسبیت طول میله را تابع حرکت آن نسبت به ناظر می‌داند بطوریکه در جهت حرکت میله طول آن کوتاه می‌شود. گرچه این شهود بدلیل ادراک ما توسط واسطه‌ای به نام نور است که از سرعت متناهی برخوردار است و اگر سرعت نور نامتناهی می‌بود این مسئله صادق نمی‌افتاد. به هر حال مسئله مهم درک این موضوع است که طول واقعی یک جسم سؤالی فاقد معنی است. همین مسئله طول میله بر«فواصل زمانی» نیز قابل طرح است. به این معنی که برخلاف فاصله مکانی هرچه سرعت نسبت به بیننده افزایش یابد این فواصل زمانی هم بیشتر خواهد شد بعبارت دیگر زمان کندتر می‌شود. یعنی اگر یک ساعت در حرکت با سرعت زیاد باشد آهسته‌تر کار می‌کند و زمان کندتر پیش می‌رود. این مسئله به این معنی است که اگر یکی از دو برادر دوقلو با وسیله‌ای بسیار تندرو به مسافرت برود وقتی به خانه برگردد از برادرش جوانتر خواهد بود. این مسئله به معمّای دوقلوها در فیزیک پایه معروف است و به آسانی قابل درک نیست ولی آزمایشات نزیادی آن را ثابت کرده‌اند که ذرّات اتمپاره‌های ناپایدار که طول عمر متو سط معیّنی دارند و سپس از هم می‌پاشند چنانچه در سرعتی برابر80% سرعت نور حرکت کنند عمرشان 7/1 برابر طول عمر ذرّات مشابه خواهد بود و اگر این سرعت به 99% سرعت نور برسد طول عمرشان هفت برابر خواهد شد. جالب اینجاست که عمر ذرّه از دیدگاه خودش ثابت است ولی از دید ناظر بیرونی چون ساعت درونی ذرّه کند کار می‌کند عمرش طولانی است. این مباحث به این دلیل تعجّب آورند که ما نمی‌توانیم فضای چهار بُعدی مکان و زمان را با هم درک کرده و ببینیم چون حواس ما برای ادراک سه بُعدی خلق شده‌اند و فقط با تصویر (سایه ) سه بُعدی از اشکال چهار بُعدی صورتی ناقص از آن را می‌بینیم.

سال فیزیک و آشنایی با پایگاه های اینترنتی معتبر در این زمینه

آلبرت انیشتین در سال 1905 دانش فیزیک را با نظریه‌های انفلابی خود متحول کرد. امسال که صد سال از پیشنهاد نظریه‌های او می‌گذرد، سال جهانی فیزیک نام‌گذاری شده است. در این سال انجمن‌های مختلف در سراسر جهان تلاش می‌کنند جامعه را با آلبرت انیشتین، نظریه‌های او و دانش فیزیک بیش‌تر آشنا کند. در ادامه فهرست برخی از مهم‌ترین پایگاه‌های اینترنتی که در این زمینه فعال هستند، آمده است.

http://www.physics2005.org/einstein.html

انجمن فیزیک پایه و کاربردی سال 2005 را به عنوان سال جهانی فیزیک معرفی کرد که مورد استقبال دانشمندان سراسر جهان قرار گرفت. این پایگاه نمونه‌ای از تلاش بین‌المللی برای بهره برداری کارآمدتر از این سال است.

http://www.aip.org/history/einstein/

از این پایگاه بازدید کنید و علاوه بر آشنایی با زندگی و فعالیت‌های علمی انیشتین، تصویرهای نادری از او در سن‌های مختلف ببینید. به علاوه، فهرستی از پایگاه‌هایی که درباره‌ی انیشتین اطلاع رسانی می‌کنند، در اختیار شما قرار می‌گیرد.

http://www.wyp2005.org/

در این پایگاه از رویدادهای سال جهانی فیزیک در سراسر جهان آگاه می‌شوید. از بخش‌های جالب این پایگاه، بخش سرگرمی( play ) آن است که آثار جواد علی‌زاده، کاریکاتوریست مشهور کشور ایران، درباره انیشتین و فیزیک معرفی شده است.

سال جهانی فیزیک، اهداف و برنامه ها

به پیشنهاد سازمان جهانی یو نسکو، سازمان ملل طی قطعنامه شماره 04/10/6 ، سال 2005 را به عنوان سال جهانی فیزیک تصویب کرد .

سال جهانی فیزیک(WYP) در واقع جشن وتجلیلی عمومی از فیزیکدانان و دانش فیزیک است.اتحادیه بین المللی فیزیک نظری و عملی(IUPAP) نیز در مجمع عمومی خود به اتفاق آراء این مصوبه جهانی را مورد تأیید قرار داد. این مصوبه مطمئناً دلگرمی بیشتر فیزیکدانان و پیشرفت جهانی این علم را به همراه خواهد داشت.

در زیر نکاتی در مورد دلایل و اهمیت این انتخاب و برنامه هایی که در نقاط مختلف در این راستا برگزار خواهد شد شرح داده می شود.

دلایل انتخاب سال 2005 به عنوان سال فیزیک :

سال 2005 یکصد مین سالگرد نظریه های علمی انیشتن است.سال 1905 سالی معجره آسا بود که انیشتن نظریات خود را مطابق برنامه زیر به جهانیان معرفی کرد.

در ماه مارس : پدیده فوتو الکتریک

ماه می: حرکت براونی

ماه ژوین : نسبیت خاص

ماه سپتامبر : رابطه جرم و انرژی

چرا سال جهانی فیزیک با اهمیت است ؟

1-   آگاهی عمومی از فیزیک احتیاج به اصلاح دارد.

2-   سواد فیزیکی دانش آموزان نیاز به اصلاح دارد.

3-   فیزیک پایه و اساس علوم و مهندسی است بنابراین آموختن فیزیک برای دانش‌آموزان لازم است .