کتابخانه کوچک
مطالعه بنیان فرهنگ جامعه می باشد .
درباره وبلاگ


« مطالعه وسعت اندیشه های انسان را به نحو چشمگیری افزایش می دهد ، انسان با تبادلِ افکار و علوم مختلف و کسب معلومات و اطلاعات جدید به کمال می رسد و با شناخت خود و محیط اطرافش به شناخت واقعی و در نهایت به روشنفکری دست می یابد . همچنین ، همواره به یاد داشته باشیم که خواندن و مطالعه کردن دو مقوله جدا از یکدیگرند ، پس سعی نکنیم بخوانیم بلکه سعی کنیم مطالعه کنیم .»

مدیر وبلاگ : مجید آذرشاهی
نویسندگان
نظرسنجی
نظرشما در مورد این وبلاگ




نام کتاب : جهان کوانتومی « و چرا هر چیزی که احتمال وقوع دارد ، اتفاق می افتد »

 

نویسندگان : برایان کاکس & جف فورشاو

 

ترجمه : سیامک عطاریان                 مهر  1393

 

ناشر الکتریکی : سایت علمی بیگ بنگ    www.bigbangage.com 



 

 

مقدمه : نظریه کوانتوم در ابتدا برای توضیح رفتار ذرات در مقیاس های اتمی به وجود آمد، اماازآنجایی که جهان بزرگ مقیاس نیز خود از همین ذرات به وجود آمده، می توان گفت این نظریه حاکم بر کل اتفاقات جهان است. حتی رفتار اجرام بزرگ مانند ستارگان نیز تنها بااصول نظریه کوانتوم قابل توضیح است. در مقیاس های اتمی، ذرات از خود رفتاری نشان می دهند که قابل توضیح با مکانیک نیوتونی نیست. همین باعث می شود تا توضیحی که برای رفتار این ذرات به کار برده شود (یعنی نظریه کوانتوم)، اصطلاحاً با عقل جور درنیاید،زیرا درک ذاتی ما از طبیعت به همان صورتی است که مکانیک نیوتونی می گوید.

ص 3 : و این واقعیت که ما برای توضیح طبیعت اطرافمان، نیاز به کتابخانه هایی پراز کتاب نداریم، یکی از بزرگ ترین معماهاست . به نظر می آید هرقدر دانش ما درباره بنیادی ترین قسمت های طبیعت بیشتر می شود،طبیعت ساده تر به نظر می رسد

ص 4 :  نظریه کوانتوم واقعاً به عجیب بودن شهرت یافته و درباره اسمش، صفحات زیادی ازحرف های بیهوده نوشته شده است. گربه ها می توانند همزمان مرده و زنده باشند؛ ذرات می توانند همزمان در دو جا باشند

ص 5 : نظریه کوانتوم مانند سایر موارد متداول در علم، با کشف پدیده هایی طبیعی که با دانش آن زمان قابل توجیه نبود، قدم به عرصه علم گذاشت. برای نظریه کوانتوم این پدیده ها زیاد و متفاوت بودند.

ص 6 : واژه "کوانتوم" از کجا آمد؟ این واژه در سال 1900 و از کار ماکس پلانک وارد فیزیک شد.

ص 7 : در سال 1926 به کوانتای نور نام فوتون را اختصاص دادند. شواهد مسلم بود: نور هم شبیه به موج هم به مانند ذره رفتار می کند و این علامتی بود برای پایان فیزیک کلاسیک و پایانی بر آغاز نظریه کوانتوم.

ص 10 : تا آن زمان علم قطعیت داشت وعقیده بر این بود که اگر در لحظه ای از زمان شما از تمامی شرایط یک چیز اطلاع می داشتید،می توانستید با قطعیت تمام آینده آن چیز را پیش بینی کنید.

ص 11 : اگر شما هسته اتم را برابربا توپ تنیسی فرض کنید، در آن صورت الکترون به اندازه ذره ای غبار است که به فاصله یک کیلومتر به دور توپ می گردد. این تصورات واقعاً شگفت انگیزند زیرا اجسام جامد واقعاً احساس خالی بودن را نمی دهند.

ص 16 : فیزیکدانان نظری در موفق ترین کارهایشان تمایل دارند یکی از دو نقش زیر را بازی کنند: آن ها یا شخصیت حکیم داستان اند، یا جادوگر داستان. معمولاً فهمیدن مقالات فیزیکدانان حکیم سخت نیست اما مقالات فیزیکدانان جادوگر دور از فهم است.

ص 17 : یک نظریه علمی خوب مجموعه ای از قوانینی را مشخص می کند که این قوانین می گویند در فلان قسمت جهان چه اتفاقاتی باید بی افتد و چه ها نباید. این قوانین باید پیش بینی هایی را ارائه دهند که بتوان با مشاهدات آن ها را آزمود. اگر پیش بینی ها غلط از آب درآیند، نظریه اشتباه بوده و باید عوض شود. اگر پیش بینی ها و مشاهدات همخوانی داشته باشند، نظریه باقی می ماند. هیچ نظریه ای "درست" نیست؛ یعنی همواره این احتمال وجود دارد که باطل شود...... نظریه ای که قابل رد نباشد نظریه علمی نیست.

ص 19 : بخواهم کلی گویی کنیم، به مقدار ماده (چیز) موجود در یک جسم، جرم می گویند.

ص 20 : همه قوانین نیوتون را باید کنار بگذاریم، زیرا تنها به طور تقریبی درست اند. درست است که در خیلی از شرایط جواب می دهند اما زمانی که صحبت از پدیده های کوانتومی است، کاملاً ناکارآمد هستند. قوانین نظریه کوانتوم جایگزین قوانین نیوتون شده و توضیح دقیق تری از جهان می دهند. فیزیک نیوتونی در اصل از توضیحات کوانتومی نشأت می گیرد و مهم است که بدانید ماجرا این نیست که "نیوتون برای اجسام بزرگ است و کوانتوم برای اجسام کوچک": کل ماجرا کوانتوم است.

ص 34 : فاینمن نوشته بود "ذرات زیراتمی مانند امواج رفتار نمی کنند، مانند ذرات نیز رفتار نمی کنند و نه مانند ابرها یا توپ های بیلیارد یا جرم روی فنر؛ مانند هیچ چیزی که تابه حال دیده اید نیستند" بیایید تا مدلی بسازیم و رفتار دقیق آن ها را بررسی کنیم ....... این موضوع که یک ذره همزمان باید در چند مکان حضور داشته باشد واقعاً گزاره درستی است، گرچه احمقانه به نظر می رسد. از این به بعد، ما به این ذرات غیرعادیِ نقطه مانند که گسترش می یابند، ذرات کوانتومی می گوییم.

ص 48 : در حقیقت اگر ما درکمان از جهان را محدود به توضیح چیزهای قابل رؤیت با چشم غیرمسلح کنیم، فیزیک محل پیشرفت زیادی ندارد.

ص 49 : نظریه کوانتوم در سال های میانی دهه 1920 نام مستعار Knabenphysik را گرفته بود یعنی "فیزیک پسرانه"، زیرا عمده پیشگامان این بحث جوان بودند. در سال 1925 هایزنبرگ 23 سال داشت، ولفگانگ پاولی 22 سال داشت. پاول دیراک ، فیزیکدان انگلیسی که اولین بار معادله درستی را برای توضیح الکترون نوشت نیز هم سن پاولی بود. عقیده بر این است که جوانی آن ها باعث شده بود که ذهنشان از تفکر به سبک قدیمی آزاد باشد و تصویر بنیادی جدیدی از جهان را که نظریه کوانتوم نشان می داد، در آغوش بگیرند. شرودینگر، در سن 37 سالگی، در جمع آن ها مُسِن محسوب می شد و این مطلب واقعیت دارد که او هیچ گاه نتوانست با نظریه ای که خودش در توسعه آن نقش اساسی ایفا کرد، ارتباط خوبی برقرار کند.

ص 52 : قوانین نیوتون به ما اجازه می دهند تا موقعیت و سرعت یک ذره را در زمان مشخصی تعیین کنیم، اما مکانیک کوانتومی تنها به ما اجازه محاسبه احتمال حضور یک ذره در مکان خاصی را می دهد.

این فقدان قدرت پیش بینی دقیق چیزی بود که انیشتین و بسیاری از همکارانش را آزار می داد. به لطف 34 سال مباحث فکری و حجم زیادی از تلاش های جدی، این چالش امروزه دیگر بی معنی است و می توان به سادگی گفته های بورن، هایزنبرگ، پاولی و دیراک را پذیرفت و دانست که شرودینگر، انیشتین و سایر قدیمی ها اشتباه می کردند.

ص 54 : سؤالی که می خواهیم جواب دهیم این است: احتمال این که ذره در لحظه دیگری در نقطه دیگری وجود داشته باشد چقدر است؟ برای اسحاق نیوتون، این سؤال احمقانه به نظر می رسد؛ اگر ذره ای را در مکانی قرار دهید و هیچ عملی را بر روی آن انجام ندهید، از جایش تکان نخواهد خورد. اما طبیعت کاملاً خلاف این را می گوید. در حقیقت نیوتون عمراً بتواند نظری اشتباه تر از این داشته باشد! جواب صحیح این است: ذره می تواند در لحظه بعدی در هرکجای جهان حضور داشته باشد.

ص 56 : شفاف سازی نظریه کوانتوم و تلاش برای تفسیر کارکرد درونی آن، گیج کننده است. نیلز بور جمله معروفی دارد که می گوید "کسانی که در برخورد اول با مکانیک کوانتومی گیج نشده اند، هرگز آن را نخواهند فهمید" و ریچارد فاینمن، جلد سوم کتاب گفتارهای فاینمن درباره فیزیک را با این کلمات آغاز کرد که "فکر کنم می توانم با اطمینان بگویم که کسی مکانیک کوانتومی را نمی فهمد". توانایی دنبال کردن نتایج مجموعه ای از فرض ها، بدون گیرکردن در عواقب فلسفی شان، یکی از مهم ترین مهارت هایی است که فیزیکدان ها یاد می گیرند.

ص 84 : هرقدر شما در لحظه ای موقعیت یک ذره را دقیق تر بدانید، دقتتان در دانستن سرعت حرکت آن ذره کم تر می شود و درنتیجه دقتتان در دانستن موقعیت بعدی ذره نیز کاسته می شود. این دقیقاً بیان هایزنبرگ از اصل عدم قطعیت است. این اصل در قلب نظریه کوانتوم جای دارد .

ص 102 : نکته مهم این است که هر ذره کوانتومی، در حال هر کاری که باشد، با یک تابع موج توصیف می شود.

ص 105 : قطر پروتون حدوداً ده به توان منهای پانزده متر است و در مقایسه با الکترون ها شبیه به غولی دیده می شوند . اتم ها پهناور و خالی هستند و این یعنی شمایی که از اتم ها تشکیل شده اید نیز عمدتاً خالی هستید.

ص 106 : دقیقاً چه اتفاقی داخل اتم می افتد؟ اگر به یاد داشته باشید، مسئله این بود که رادرفورد کشف کرد که اتم به نوعی شبیه به منظومه شمسی در مقیاس کوچک است، با هسته سنگین خورشیدمانند و الکترون هایی سیاره مانند که در مدارهایی با فواصل دور در حال گردش هستند. رادرفورد می دانست که این مدل نمی تواند درست باشد...... حال زمان آن فرارسیده که نشان دهیم نظریه کوانتوم، چگونه دنیایی که در آن زندگی می کنیم را تحت تأثیر قرار می دهد. ساختار اتم چیزی واقعی و قابل درک است. شما از اتم ها تشکیل شده اید: ساختار آن ها ساختار شماست و پایداری آن ها پایداری شما.

ص 107 : همواره به خاطر داشته باشید که امواج، ابزار خوبی برای توصیف اتفاقاتی است که "در خفا" ( درون اتم ) می افتند ....  به طورکلی امواج، چیزهای پیچیده ای هستند.

ص 122 : الکترون می تواند همزمان انرژی های متفاوت زیادی داشته باشد و این به همان اندازه عجیب است که می گفتیم الکترون موقعیت های مختلفی دارد..... امواج آب، امواجی از مولکول های آب است اما امواج الکترون مسلماً امواجی از الکترون نیستند. بررسی ها نشان داده اند که انرژی یک الکترون درون اتم، کوانتیده است. این یعنی الکترون نمی تواند انرژی ای مابین مقادیر مجاز داشته باشد. مانند این است که بگوییم یک ماشین می تواند سرعتی برابر با 51 مایل بر ساعت یا 41 مایل بر ساعت داشته باشد، اما نمی تواند با سرعتی بین این دو حرکت کند. این نتیجه گیری عجیب سریعاً توضیحی به ما ارائه می دهد که بفهمیم چرا اتم ها به طور مداوم و به خاطر حرکت مارپیچی الکترون به سمت اتم، از خود نور ساطع نمی کنند. زیرا الکترون راهی ندارد که به طور پیوسته و دانه به دانه از خود انرژی پراکنده کند. در عوض، تنها راهی که برای تابش انرژی دارد این است که در یک گام، مقدار زیادی انرژی را یکجا بتاباند.

ص 124 : "برای توضیح الگوهای مشاهده شده نورگسیل شده از اتم ها لازم است که فرض کنیم این نور زمانی گسیل می شود که الکترون از یک سطح انرژی به سطح انرژی پایین تر می افتد".

ص 125 : اتم هیدروژن تنها از دو ذره تشکیل یافته است: یک الکترون و یک پروتون. پروتون تقریباً 2000 برابر سنگین تر از الکترون است.... پروتون بار الکتریکی مثبت دارد و الکترون بار برابر اما منفی. این را نیز بدانید که دلیل برابری دقیق بار الکتریکی پروتون و الکترون یکی از بزرگ ترین معماهای فیزیک است.

ص 130 : اگر قانونی داشته باشیم که بگوید الکترون می تواند با گسیل فوتون، اندرکنش کند، این امکان را خواهیم داشت که الکترون اتم هیدروژن فوتونی  گسیل کرده، از انرژی اش کاسته شده و به سطح انرژی پایین تری سقوط کند. همچنین می تواند با جذب فوتون، انرژی به دست آورده و به سطح انرژی بالاتری بپرد. وجود خطوط طیفی مشخص می کند که چنین اتفاقی می افتد و این فرایند معمولاً به شدت یک طرفه است. یعنی الکترون همواره می تواند فوتونی را گسیل کرده و انرژی از دست بدهد.

ص 133 : در معادلات بنیادین فیزیک ذرات، جایی برای "اندازه" وجود ندارد.

ص 134 :  ذرات نقطه ای واقعاً اندازه (ابعاد) ای ندارند و نمی توان پرسید "اگر الکترون را به دو قسمت تقسیم کنیم چه اتفاقی می افتد" زیرا ( وقتی که ذره ای مانند الکترون، بُعد نداشته باشد ) مطرح کردن ایده "نصف الکترون" مفهومی نخواهد داشت. یکی از امتیازات کار کردن با بنیادی ترین اجزای ماده که مطلقاً بعد نداشته باشند این است که ما مشکلی با این تصور نداریم که روزی کل جهان قابل رؤیت در محدوده ای به اندازه یک گریپ فروت یا اصلاً به اندازه یک سرسوزن، فشرده بوده است. گرچه این تصور انسان را به فکر فرومی برد – حتی تصور اینکه یک کوه را بتوان به اندازه یک نخود فشرده کرد نیز سخت است، چه برسد به یک ستاره، یا یک کهکشان یا 353 میلیارد کهکشان بزرگ در جهان قابل رؤیت – اما هیچ دلیلی برای غیرممکن بودن این تصور وجود ندارد.

ص 135 : اگر کف خانه ما عمدتاً از فضای خالی تشکیل شده، چرا ما از درون آن رد نمی شویم؟

ص 138 : تمامی اتم ها ازلحاظ الکتریکی خنثی هستند – بار الکتریکی مثبت پروتون ها دقیقاً با بار منفی الکترون ها در تعادل است.

ص 142 : کلیدی ترین مشاهده ما این است که اتم ها با به اشتراک گذاری الکترون ها به هم متصل می شوند ....اتم ها  تمایل دارند سطوح انرژی شان را با الکترون پر کنند، حتی اگر این کار را با به اشتراک گذاری با سایر اتم ها انجام دهند. این "تمایل" که کاملاً ناشی از این قانون است که اجسام دوست دارند در پایه ای ترین حالتشان باشند، باعث به وجود آمدن همه چیز شده است ، از آب تا DNA . حال می فهمیم که در جهانی مملو از هیدروژن، اکسیژن و کربن، چرا دی اکسید کربن، آب و متان فراوان است.

ص 144 : الکترون واقعاً دارای مشخصه ای به نام اسپین است و واقعاً رفتارش را تحت تأثیر میدان مغناطیسی قرار می دهد. الکترون ها در دو نوع وجود دارند و با نام های "اسپین بالا" و "اسپین پایین" شناخته می شوند و این دو با توجه به مقادیر برعکس تکانه زاویه ای شان متمایز می شوند. یعنی انگار این دو در جهت های مخالفی به دور خود می چرخند.

ص 152 : ذرات طبیعت به دو دسته تقسیم می شوند: آن هایی که نیاز به چرخش دارند و نامشان فرمیون است و آن هایی که چرخش نمی خواهند و نامشان بوزون است. چه چیزی تعیین می کند که یک ذره بوزون است یا فرمیون؟ اِسپین آن ذره.( اسپین به معنی چرخش به دور خود ) .

ص 153 : . ما می گوییم الکترون اسپین- نیم دارد، فوتون اسپین- یک و بوزون هیگز اسپین- صفر .

ص 154 : این یکی از راه های بیان قانون معروف پاولی است : الکترون ها همدیگر را طرد می کنند .... این ایده که الکترون ها همدیگر را طرد می کنند، اثراتی ضمنی بر روی اتم ها دارد و همچنین عاملی است برای اینکه ما به درون زمین نفوذ نکنیم.... می توانیم ببینیم که نه تنها الکترون های اتم های کفش ما به دلیل دافعه الکتریکی با الکترون های کف زمین مقابله می کنند، بلکه به طور ذاتی طبق اصل طرد پاولی، همدیگر را دفع می کنند..... این دافعه بین الکترون هاست که واقعاً عامل عدم نفوذ و عبور ما از درون زمین می شود .

ص 159 : فرض کنید الکترون شماره 1 را در اتم شماره 1 و الکترون شماره 2 را در اتم شماره 2 قرار دادیم. پس از اندکی صبر، گفتن این جمله که "الکترون شماره 1 هنوز در اتم شماره 1 قرار دارد"، صحیح نیست. ممکن است در اتم شماره 2 قرار داشته باشد، زیرا همواره این احتمال وجود دارد که الکترون جهشی کوانتومی انجام دهد. یادتان باشد، هر چیزی که احتمال وقوع داشته باشد، اتفاق می افتد و الکترون ها آزادند از لحظه ای به لحظه دیگر در جهان پرسه بزنند.

ص 161 : هر الکترون در این جهان درباره تمامی الکترون های دیگر جهان اطلاعات دارد. نباید به همین بسنده کنیم هر پروتون راجع به سایر پروتون ها و هر نوترون راجع به سایر نوترون ها علم دارد. رابطه عمیقی بین ذراتی که جهان ما را ساخته اند وجود دارد که در سراسر جهان گسترده است.

ص 172 : ترجیح دو اتم برای چسبیدن به هم که ناشی از به اشتراک گذاری الکترون هایشان است پیوند کووالانسی  نامیده می شود..... نتیجه گرفتیم که هر الکترونی در جهان درباره تمامی الکترون های دیگر اطلاعات دارد که واقعاً شگفت انگیز است..... پیوند کووالانسی عاملی است که شما مجموعه ای از اتم های درهم وبرهم نباشید.

ص 174 : ما باید تمرکزمان را به سرعت به سمت زنجیره ای از اتم ها معطوف کنیم. این مطلب بسیار جالب است، زیرا ایده های کلیدی ای در خود دارد که ما را با اتفاقات درون مواد جامد آشنا می کند.

ص 176 : باید به یاد داشته باشیم که الکترون ها دو نوع هستند؛ اسپین بالا و اسپین پایین و اصل پاولی به ما می گوید که ما نمی توانیم بیش از دو الکترون را در یک سطح انرژی قرار دهیم.

ص 178 : اگر اتم های یک جسم خاصی تعداد الکترون های زوج داشت، آن الکترون ها طوری رفتار می کنند که انگار به باتری وصل نشده اند. جریانی در سیم اتفاق نمی افتد، زیرا راهی برای جذب انرژی توسط الکترون ها وجود ندارد. در حقیقت این مطلب توصیف مواد عایق است..... اگر جسمی از اتم هایی با تعداد الکترون فرد تشکیل شده باشد، آن الکترون ها هادی الکتریسیته خواهند بود.

ص 181 : هرقدر ماده گرم تر باشد اتم هایش جنب وجوش بیشتری دارند و یک اتم جنبنده انرژی بسیار بیشتری را نسبت به باتری های معمولی به الکترون وارد می کند.

ص 198 : قابلیت استفاده از ترانزیستورها بینهایت است و تا همین جا هم ما از ترانزیستورها به حدی استفاده کرده ایم که دنیا تغییر کرده است. واقعاً اغراق نیست اگر بگوییم ترانزیستور مهم ترین اختراع 100 سال اخیر بشر است .

ص 199 : به نوعی، هر الکترون، هر پروتون و هر نوترون درون بدن شما دائماً در حال کاوش کل عالم است و تنها زمانی که مجموع این کاوش ها (جهش ها) را باهم جمع بزنیم به دنیایی می رسیم که خوشبختانه در آن اتم ها تمایل دارند در درون بدن شما باقی بمانند .

ص 200 : یکی از شگفتی های علم نوین این است که علی رغم پیچیدگی جهان طبیعی، تعداد این قوانین زیاد نیست. انیشتین گفته بود: "معمای ابدی جهان، قابل توضیح بودن آن است" و "این که جهان قابل توضیح است، خودش نوعی معجزه است".

.

.

.





نوع مطلب : علمی، 
برچسب ها :
لینک های مرتبط :
 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر
نظرات پس از تایید نشان داده خواهند شد.





آمار وبلاگ
  • کل بازدید :
  • بازدید امروز :
  • بازدید دیروز :
  • بازدید این ماه :
  • بازدید ماه قبل :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :
امکانات جانبی
 
 
بالای صفحه