مطالب مشابه
فنر فشرده شده: برای انتقال موج شما نیاز به یک حالت الاستیک دارید و در غیر این صورت نمی توان ماهیت موجی تابشهای الکترومغناطیسی را توضیح داد ما نیاز به یک حالت با ویژگی های کشسانی و اینرسی داریم به منظور درک این حالت لطفا یک فنر فشرده شده را تصور کنید. این فنر خاصیت کشسانی دارد.
بنابراین زمانی که فنر را فشرده و سپس آزادش میکنید میتوان مشاهده کرد که بلافاصله به حالت و موقعیت ابتدایی خود باز میگردد ،اما برای به دست آوردن ،نوسان، شما باید یک جرم اینرسی را اضافه کنید اینرسی باعث میشود که فنر فشرده شده انرژی اش را آزاد کرده و به حالت اولیه خود بازگشته و سپس به موقعیت دیگری که فراتر از موقعیت اولیه خود است برسد. سپس در نهایت باردیگر شروع به نوسان میکند.
در یک موج الکترومغناطیسی کشش با بخش الکتریکی تابش ارتباط دارد، در حالی که اینرسی با بخش مغناطیسی موج در ارتباط است.
یک جرقه را بین دو صفحه یک خازن باردار تصور کنید این رهاسازی انرژی را میتوان با رهاسازی یک فنر فشرده مقایسه کرد تنوع بار و جریان نقطه شروع تولید میدان مغناطیسی در تضاد با تغییرات است. این را می توان با اینرسی مقایسه کرد. بدون وجود کشسانی و لختی، امکان تشکیل یک موج برای حرکت وجود ندارد.
جریان اصلی علم باید توضیح دهد که اگر فضای تهی هر دو ویژگی را نداشته باشد، چگونه یک موج منتشر می شود؟ انیشتین زمانی که فضا-زمان را توصیف کرد، توضیح داد که یک جسم با جرم بسیار زیاد موجب ایجاد خمیدگی ای در فضا-زمان میشود. او میخواست این ویژگی (کشسانی) را به فضا-زمان نسبت دهد. سعی می کنیم خاصیت کشسانی اتر را بهتر توضیح دهیم. ما قصد داریم که میدان الکتریکی ناشی از بار الکتریکی در فضا را در نظر بگیریم. اگر یک مهره فلزی را در فضای نزدیک باردار کنید حالت جدیدی ایجاد می کنید که یک میدان الکتریکی را ایجاد می.کند یک میدان الکتریکی ناشی از وجود یک بار در فضا، تنش استاتیک اتر است این یک ترتیب متفاوت از اترونها در منطقه تولید می کند. اویلر یک میدان نیرو را در اتر توضیح داد که میگوید اترونها براساس ترتیبی که دارای تراکم های مختلف است، مستقر میشوند.
با این حال، پل لاویولت مدل دیگری را معرفی کرد. هدف او این بود که انواع مختلفی از اترون ها را توصیف کند او تصور میکرد که آنها در فضایی متفاوت بودند. با بار مثبت Y، اترون ها در کنار بار چگال تر هستند در حالی که اترونهای X با فاصله دور تر از بار چگال تر میشوند اترونها با واکنش جنبشی وابسته به وضعیت میتوانند از X به Y تغییر یابند (و بالعکس).
همچنین طبق گفته لاویولت اترونها میتوانند تبدیل به G اترون شوند که عهده دار میدان گرانشی هستند. نمی دانیم کدام یک از این دو توضیح صحیح است اما با هر دو فرضیه موافق هستیم. همانطور که هردوی آنان (لاویولت و اویلر) میگویند ما نیز اینگونه در نظر میگیریم که هر میدان نیرو در اثر تنش الاستیکی یا تغییر شکل ایجاد میکند این میتواند نتیجه یک ترتیب متفاوت از اترون ها، با توجه به چگالی های مختلف، به علت موقعیتشان، دور یا نزدیک به بار باشد.
گرانش نیز یک میدان نیرو است که تنشی را در اتر تعیین میکند اینجا می خواهیم دوباره این را تکرار کنیم که شرح نیوتن از گرانش قابل اعتماد و البته قابل اثبات نیست. این به دلیل این واقعیت است گرانش نیوتونی از قانون پایستگی انرژی تبعیت نمیکند. دو جرم یکدیگر را جذب نمیکنند و هیچ اثبات تجربی واقعی ای برای سخنان نیوتن وجود ندارد. آزمایش کاوندیش گرانش را اثبات نمیکند بلکه توسط یک جاذبه طبیعی الکترواستاتیک ایجاد می شود.
با این حال همه ما میدانیم که در سرتاسر زمین یک نیروی قدرتمند وجود دارد که تمامی جرمها را به سمت پایین جذب می کند. علت طبیعی آن چیست؟ گفتیم که تنش بر روی اتر باعث ایجاد فشار می شود، یعنی ترتیب دیگری از اترونها وجود دارد. این تغییرات چگالی در فضا باعث ایجاد نیروی گرانشی میشود.
با این حال تفاوت بین میدان نیروی تولید شده توسط بار و تولید شده توسط زمین وجود دارد و آن “شدت” است.
یک بار، میدان نیروی ضعیفی ایجاد میکند که فقط بر روی یک بار دیگر اثر میگذارد و آن را دفع یا جذب میکند اما میدان گرانشی بسیار بسیار شدیدتر و قوی تر می باشد. اما چطور؟ زمین و گنبد آسمان با یکدیگر، صفحات یک خازن را تشکیل می دهند در فصل های آینده بصورت مفصل به آن پرداخته شده است.
بین این دو صفحه تفاوت زیادی بین پتانسیل وجود دارد این همان تنشی است که اتر با آن یک میدان نیرو ایجاد میکند که همان میدان گرانشی میباشد حال چه دلایلی این را پشتیبانی میکند؟
تو متن به طور مستقیم به طیف جسم سیاه مپرداختم، اما مفاهیم مطرح شده ، به ویژه در مورد ماهیت امواج الکترومغناطیسی و نقش اتر، با بحثهای مربوط به فیزیک کلاسیک و پایههای نظری که منجر به درک پدیدههایی مثل تابش جسم سیاه شدند، مرتبط کردم.
در متن بالا اشاره کردم که:
ماهیت موجی امواج الکترومغناطیسی: امواج الکترومغناطیسی رو با یک فنر فشرده شده مقایسه شده که دارای خاصیت کشسانی (مرتبط با میدان الکتریکی) و لختی (مرتبط با میدان مغناطیسی) هست. این دیدگاه یه تلاش برای توضیح چگونگی انتشار امواج تو “فضای تهی” با استفاده از مفاهیم مکانیکی کلاسیک هست.
اتر: مفهوم اتر به عنوان یک محیط الاستیک که امواج الکترومغناطیسی تو اون منتشر میشن، مطرح کردم. این ایده درتو قرن ۱۹ و اوایل قرن ۲۰ رایج بود تا اینکه نسبیت خاص اینشتین جایگزین اون شد که در مطالب قبل کاملاً و دقیقاً اشتباه های نسبیت و دروغ های اون رو گفته بودم.
میدان الکتریکی و مغناطیسی: رابطه بین میدانهای الکتریکی و مغناطیسی و نقش اون ها تو انتشار موج توضیح دادم.
گرانش: نظریههایی در مورد گرانش به عنوان یک میدان نیرو ناشی از تنش الاستیکی یا تغییر شکل در اتر ارائه شده، که با دیدگاه نیوتنی متفاوت هست.
ارتباط با طیف جسم سیاه:
تابش جسم سیاه پدیدهای هست که تو اون یک جسم ایدهآل (جسم سیاه) تمام تابش فرودی رو جذب کرده و در دمای معین، تابشی الکترومغناطیسی رو تو طیف وسیعی از طول موجها از خودش ساطع میکنه. توضیح این پدیده تو اواخر قرن نوزدهم و اوایل قرن بیستم، منجر به انقلابی در فیزیک شد و پایههای فیزیک کوانتومی رو بنا کرد.
شکست فیزیک کلاسیک: فیزیک قدیمی (که بر پایه قوانین نیوتن و معادلات ماکسول بود) وقتی خواست توضیح بدهد که «طیف جسم سیاه» چطور کار میکند، کاملاً شکست خورد. یک مشکل بزرگ به اسم «فاجعه فرابنفش» پیش آمد؛ یعنی طبق محاسبات اون فیزیک قدیمی، وقتی طول موجها کوتاه میشدند، مقدار انرژی باید به شدت بالا میرفت، اما در واقعیت اینطور نبود.
کوانتش انرژی: ماکس پلانک برای حل این معما، یک ایده عجیب و جدید داد. او گفت انرژی مثل یک رودخانه پیوسته نیست که هر مقداری داشته باشد، بلکه مثل دانههای شن یا بستههای کوچک است که به آنها میگوییم «کوانتوم». یعنی انرژی فقط در قالب این بستههای جداگانه جابهجا میشود. فرمولش هم این است: 𝐸 = ℎ 𝑓 E=hf (یعنی انرژی با فرکانس رابطه مستقیم دارد).
نقش اتر: آن زمان، دانشمندان فکر میکردند برای اینکه موجهای الکترومغناطیسی حرکت کنند، حتماً باید محیطی مثل «اتر» وجود داشته باشد. اما بعد از اینکه نظریه کوانتوم و نظریه نسبیت اینشتین آمدند، دیگر نیازی به وجود آن محیطِ اتر نبود.
در واقع، در اینجا درباره اینکه موجها چطور در فضا و با استفاده از ویژگیهایی مثل کشسانی (مثل فنر) حرکت میکنند، دقیقاً همون تفکری هست که فیزیکدانان قدیمی برای درک جهان داشتن. شکستِ همین مدلهای قدیمی در توضیح پدیدههایی مثل «طیف جسم سیاه» بود که باعث شد دانشمندان بفهمن باید راه جدیدی (فیزیک کوانتوم) رو دنبال کنند.
