راز هستی

راز هستی

نگاهی جدید به عالم هستی

منوي اصلي

آرشيو موضوعي

آرشيو مطالب

لينکستان

ساعت

امکانات

<-PollName->

<-PollItems->

خبرنامه وب سایت:





آمار وب سایت:  

بازدید امروز : 13
بازدید دیروز : 0
بازدید هفته : 73
بازدید ماه : 780
بازدید کل : 113171
تعداد مطالب : 45
تعداد نظرات : 0
تعداد آنلاین : 1




نظريه سي.پي.اچ..CPH

 

 

مقدمه:


گوردن کانه Gordon Kane نظریه پرداز فیزیک ذرات و استاد فیزیک در دانشگاه میشیگان که کارهاى او روى آزمایش و گسترش مدل استاندارد فیزیک ذرات متمرکز است، ده سئوال بی جواب فیزیک را در www.sciam.com  منتشر کرده است. برای مطالعه متن کامل سئوالات گوردن کانه به فصل 72: آن سوى مدل استاندارد مراجعه فرمایید. در این فصل سئوالات یاد شده از دیدگاه نظریه سی. پی. اچ. بررسی می شود. اما قبل از آن انرژی و انرژی گرمایی با استفاده از نظریه سی. پی. اچ. توضیح داده می شود.

 

 

فضا-زمان چگونه انرژی تولید می کند؟

 

Zero point energy (ZPE)

یک کوانتوم انرژی از تعداد زیادی سی. پی. اچ. تشکیل می شود. سی. پی. اچ. ها روی یکدیگر کار انجام می دهند و انرژی تولید می کنند. البته این رویداد هنگامی رخ می دهد که چگالی گرانش بالا است. شکل زیر
با توجه به اندازه ی فوتون گاما می توان چگالی سی. پی. اچ. را در ساختمان فوتون به دست آورد. قطر یک الکترون تقریباً بربر 18- 10 متر است. یک فوتون گاما در تولید زوج، یک الکترون و یک پوزیترون تولید می کند. فرض کنیم حجم یک فوتون گاما تقریباً دو برابر حجم الکترون باشد
.

کوانتومهای انرژی از تعدادی سی. پی. اچ. تشکیل می شوند

هرچه تعداد سی. پی. اچ. در ساختمان فوتون بیشتر باشد، انرژی فوتون نیز بیشتر است.

 

فرض کنیم چگالی سی. پی. اچ. در ساختمان فوتون به صورت زیر باشد.
 
De(cph)=n per m3
 

 

فضا از گراویتون انباشته است. گراویتون ها روی یکدیگر کنش دارند و خواص بار -رنگی آنها باعث انباشته شدن سی. پی. اچ. ها می شود و امواج الکترومغناطیسی تولید می کنند. هنگامی گراویتون ها به انرژی تبدیل می شوند که چگالی آنها به مقدار زیر برسد:

 

De(cph)=n per m3
 

 

بنابراین انتگرال روی فضا از چگالی صفر تا چگالی فوتون، پروژه تولید انرژی الکترومغناطیسی توسط گرانش یا انرژی نقطه صفر است.

 

 

انتگرال فضا نسبت به چگالی سی. پی. اچ. انرژی نقطه صفر یا ZPE انرژی است.

 

باید توجه داشت که فرایند تولید انرژی در فضا مستقل از وجود گرانش یا سی. پی. اچ. نیست. بالا رفتن شدت گرانش بمعنی افزایش چگالی سی. پی. اچ. و تسریع روند تولید انرژی است. اما در فضای بین ستارگان که چگالی سی. پی. اچ. پائین است، روند تولید انرژی، اما با سرعت کمتری وجود دارد. 

 

انرژی گرمایی از دیدگاه نظریه سی. پی. اچ.

 

در نظریه سی. پی. اچ.، انرژی همان ماده است و تنها تفاوت آنها در اختلاف سرعت انتقالی آنها است. به توجه به خواص سی. پی. و هامیلتونی سی. پی. اچ. ECPH=T+S درجه حرارت یک سیستم تابع T یعنی انرژی انتقالی سی. پی. اچ. های تشکیل دهنده آن است.

 

 

تبدیل انرژی اسپینی به انرژی انتقالی سی. پی. اچ. های یک سیستم گرما زا است.

 

اگر شعله های یک گاز در حال اشتعال را در نظر بگیریم، بسادگی می تواند فرایند گرما زایی تبدیل انرژی اسپینی به انرژی انتقالی سی. پی. اچ. ها را توجیه کند. در شکل زیر گاز مشتعل انواع طول موجهای انرژی الکترومغناطیسی را تولید می کند.

 

 

گاز مشتعل: در سمت راست کوانتومهای تولید شده حاصل از اشتعال گاز

 

 نسبت به سمت چپ تعداد بیشتری سی. پی. اچ. دارند.

 

از دیدگاه نظریه سی. پی. اچ. کمیتی را که ما بعنوان انرژی معرفی می کنیم، همان ماده است که با سرعت انتقالی حد c در دستگاه لخت حرکت می کند. و ماده چیزی جز انرژی نیست که با سرعت vمنتقل می شود. نسبت به یک دستگاه لخت مقدار v بین صفر و c یعنی قابل تغییر است. هرگاه v=c گردد، ماده به انرژی تبدیل شده است.

 

فرایند گرماگیر

 

سیستمی را در نظر بگیرید که شامل دو اتم A  و B است. اگر به این سیستم مقدار q کالری انرژی داده شود، اتمها با هم ترکیب شده و به مولکول C تبدیل می شوند. فرض کنیم اتم A و B بترتیب شامل n1 و n2 سی. پی. اچ. هستند. در این سیستم (نسبت به یک دستگاه لخت) اتمهای A و B  بترتیب با سرعتهای v1  و v2 حرکت می کنند. بنابراین داریم:

 

 

سرعتها بصورت برداری منظور شده اند.

 

فرض کنیم مقدار q کالری انرژی از تعداد k سی. پی. اچ. تشکیل شده باشد. این مقدار انرژی حرارتی با سرعت c وارد سیستم می شود و خواهیم داشت:

 

 

سی. پی. اچ. های موجود در انرژی حرارتی با سرعت انتقالی c حرکت می کنند.

 

که در آن P(s)s تغییرات اندازه حرکت سیستم ناشی از فرایند ترکیب است. حال اگر تعداد بیشتری سی. پی. اچ. (انرژی بیشتری) به سیستم داده شود، در اینصورت مابقی انرژی موجب افزایش سرعت مولکول تولید شده می شود. در فرایندهای گرماده، تعدادی سی. پی. اچ. آزاد می شود که با سرعت نور حرکت می کنند.

 

اگر فرایند بالا را برای یک ظرف محتوی گاز در نظر بگیریم که در آن ترکیب یا تجزیه ای انجام نشود، در اینصورت اندازه حرکت سی. پی. اچ. های موجود در انرژی حرارتی موجب می شود مولکولهای گاز با سرعت بیشتری حرکت کنند. احساس ما از گرما ناشی از سرعت انتقالی گاز است. در واقع اصطلاح داغی یا سردی نامی است که ما برای سرعتهای انتقالای بیشتر و کمتر بکار می بریم.

 

بعنوان مثال یک کپسول محتوی گاز مایع را در نظر بگیرید که در آن n تا سی. پی. اچ. موجود است. هنگام اشتعال گاز تعدادی از سی. پی. اچ. ها با سرعت c آزاد می شوند و بصورت انرژی حرارتی ظاهر می شوند. فرض کنیم این تعداد مولکول موجود در گاز (n) با سرعت متوسط v حرکت می کنند. بر اثر حرارت تعداد k' k سی. پی. اچ. وارد محفظه محتوی گاز شود، با فرض اینکه تغییر اسپینی نداشته باشیم، در اینصورت خواهیم داشت:

 

 

واضح است که سرعت نهایی از سرعت اولیه بیشتر است و هرچه تعداد بیشتری سی. پی. اچ. به سیستم وارد شود، سرعت نهایی نیز بیشتر خواهد شد. یعنی اندازه حرکت خطی سیستم بیشتر می شود و نیروی وارد بر جدار ظرف افزایش می یابد.

 

حال با استفاده از بحث بالا در مورد انرژی حرارتی، می توان نارسایی فیزیک نظری را دیدگاه نظریه سی. پی. اچ. بررسی کرد. اینکه دیدگاه نظریه سی. پی. اچ. تا چه اندازه توان بر طرف کردن مشکلات فیزیک نظری را دارد، چیزی است که بایستی صاحبنظران قضاوت کنند و روند تکامل این نظریه و گذشت زمان مشخص خواهد کرد. بنابراین در اینجا پس از بیان مشکل، دیدگاه نظریه سی. پی. اچ. در مورد مشکل ذکر شده بیان می شود.

 

 

ده معمای گوردن کانه و دیدگاه نظریه سی. پی. اچ.

یک - همه نظریه هاى امروزى به طور ضمنى بیان مى کنند که جهان باید حتى در خالى ترین مناطق آن شامل تراکم شدید انرژى باشد. اثرات گرانشى این پدیده که آن را انرژى خلأ مى نامند، یا مى بایست جهان را مدت ها پیش درهم تنیده باشد یا باعث گسترش آن به مقدارى بسیار بیش از اندازه کنونى شده باشد. مدل استاندارد نمى تواند براى فهمیدن این نکته که مسئله ثابت کیهان شناسى نامیده مى شود، کمکى کند.

 

دیدگاه سی. پی. اچ.

 

نحوه ی تولید انرژی در فضا در آغاز این نوشته بیان شد. آنچنان که در بالا اشاره شد و نظریه سی. پی. اچ. تصریح می کند، گراویتونها دارای جرم هستند و اندازه حرکت خاص خود را حمل می کنند. برای تعیین مقدار ثابت کیهان شناسی لازم است که دیدگاه خود را در مورد نیرو و انرژی تغییر دهیم. بدون پذیرش هم ارزی نیرو و انرژی هیچ یک از مشکلات کیهان شناختی قابل حل نمی باشد. از دیدگاه سی. پی. اچ.، هرچند که خلاء انرژی تولید می کند، اما این تولید نوعی تبدیل است نه آفرینش. انرژی گرانشی به انرژی الکترومغناطیسی تبدیل می شود و در کل انرژی موجود در جهان اثری ندارد. لذا ثابت کیهان شناسی باید مورد بررسی مجدد قرار گیرد.

 

 

 

دیدگاه سی. پی. اچ.

 

همه ی اطلاعات ما در مورد کیهان از طریق امواج الکترومغناطیسی (فوتونها) بما می رسد. در واقع تنها منبع خبری ما فوتونها هستند. زمانی می توانیم به دانش خود در مورد کیهان اطمینان کنیم که اطلاعات کاملی در مورد فوتون و ساختمان آن داشته باشیم. انبساط و شتاب جهان را بایستی با در نظر گرفتن اینکه «آیا در یک سفر میلیادرها سالی از کهشانی دور دست تا زمین، فوتون تحت تاثیر عوامل درونی (برخورد اسینی سی. پی. اچ. ها) هیچگونه تغییری نمی کند؟ »

 

علاوه بر آن با در نظر گرفتن اینکه همه ی اجسام از سی. پی. اچ. تشکیل شده اند و انرژی سی. پی. اچ. ها ثابت است و تنها انرژی انتقالی آنها به انرژی اسپینی (و بالعکس) تبدیل می شود، یعنی:

 

 

باید اثر انفجارات ستاره ای را که طی آن مقادیر متنابهی انرژی اسپینی به انرژی انتقالی تبدیل می شود نیز در نظر گرفت. باید دید فشار ناشی از این تغییرات بر سیستم (جهان قابل رویت) چقدر است؟

 


سه - دلایل بسیار خوبى وجود دارد که در اولین کسرهاى ثانیه از انفجار بزرگ، جهان در مرحله انبساط بسیار سریعى به نام مرحله تورم قرار داشته است. میدان هایى که مى توانسته اند تورم را ایجاد کنند در محدوده مدل استاندارد قرار نمى گیرند.

 

دیدگاه سی. پی. اچ.

 

با توجه به تعریف سی. پی. اچ. و در نظر گرفتن اینکه VCPH>c  در آغاز بیگ بنگ سرعت حد c نبوده است.

 


چهار - اگر جهان با انفجار بزرگ یعنى انفجار مقدار عظیمى انرژى آغاز شده باشد، باید سهم ماده و پادماده در آن مساوى مى بود.  اما ستاره ها و سحابى ها از پروتون ها، نوترون ها و الکترون ها تشکیل شده اند و نه پادذرات آنها. این ناتقارنى در ماده با مدل استاندارد قابل توجیه نیست.

 

دیدگاه سی. پی. اچ.

در نظریه بیگ بنگ دو مسئله باید در نظر گرفته شود، یکی اینکه انرژی نیز دارای حجم است (فصل 82: تابع زمان و قضیه کار انرژی ) و دلیل بیگ بنگ چه بوده است؟ دوم اینکه در فرایند تبدیل انرژی به ماده تساوی تعداد بار-رنگهای مثبت و منفی مهم است، نه جرم ذرات تولید شده که تابع مکانیزم میدان هیگز

است.

 

 

 


پنج - حدود سه چهارم جهان ماده تاریک سرد و غیرقابل مشاهده است که خارج از قلمرو ذرات مدل استاندارد قرار دارد.

 

دیدگاه سی. پی. اچ.

 

در اینکه مدل استاندارد نیاز به بررسی مجدد دارد، شکی نیست. اما دلیل ما در مورد وجود ماده تاریک و مقدار آن جهان ناشی از نظریه های قدیمی در مورد گرانش (قانون جهانی گرانش نیوتن و نسبیت عام انیشتین) است. بدون ترکیب مکانیک کوانتوم و نسبیت عام ما نمی توانیم در مورد جهان نظر قطعی بدهیم.

 

اما ترکیب نسبیت عام و مکانیک کوانتوم هم زمانی امکان پذیر است که هم ارزی نیرو و انرژی را بپذیریم و سپس هر چهار نظریه مکانیک کلاسیک، مکانیک کوانتوم، نسبیت و نظریه هیگز را همزمان مورد بررسی قرار دهیم و این چهار نظریه را با هم ترکیب کنیم. منظور از همزمانی در اینجا این است که هنگام بررسی یک پدیده اگر با شتاب سرو کار داریم از قاونون دوم نیوتن استفاده کنیم، و چنانچه این شتاب موجب تغییر سرعت می شود بایستی تغییرات جرم را که نسبیت تصریح می کند نیز منظور کنیم. چون کسب جرم توسط ذرات به نظریه هیگز مربوط می شود، باید مکانیزم تغییر جرم را با در نظر گرفتن نظریه هیگز بررسی کنیم. و در نهایت در این تغییرات با کوانتومها رو به رو هستیم. بنابراین توجه به دو مورد حائز اهمیت است، یکی هم ارزی نیرو و انرژی و دیگری بررسی همزمان چهار نظریه فیزیک نظری. 

 


شش - در مدل استاندارد برهم کنش با میدان هیگز (که به بوزون هیگز مربوط مى شود) باعث جرم دار شدن ذرات مى شود. مدل استاندارد نمى تواند ساختار بسیار خاص برهم کنش هیگز را توضیح دهد.

 

دیدگاه سی. پی. اچ.

پاسخ این مورد را می توان در مکانیزم میدان هیگز

مشاهده کرد.

 


هفت - تصحیحات کوانتومى به وضوح براى بوزون هیگز جرم  بزرگى را محاسبه مى کنند که نتیجه آن جرم بسیار زیاد براى همه ذرات است. مدل استاندارد نمى تواند از چنین مشکلى اجتناب کند و در نتیجه مشکلات مفهومى مهمى را به وجود مى آورد.

 

دیدگاه سی. پی. اچ.

 

مکانیزم هیگز باید بر مبنای کوچکرین مقدار ممکن انرژی بنا کرد.

 

 

چیزی که در مکانیک کوانتوم برای جرم بوزون هیگز محاسبه می کنند، در واقع بوزون هیگز واقعی نیست، بلکه ترکیبی از سه بار- رنگ منفی، بار- رنگ مثبت و مغناطیس رنگ است. بوزون هیگز کمترین جرم ممکن در طبیعت را دارد.

 


هشت - مدل استاندارد نمى تواند گرانش را دربر گیرد، زیرا ساخت این نیرو با سه نیروى دیگر یکسان نیست.

 

دیدگاه سی. پی. اچ.

گرانش خواص الکتریکی و مغناطیسی نشان می دهد. بنابراین بایستی قبل از توضیح گرانش کوانتومی الکترومغناطیس و گرانش را با هم ترکیب کرد. فصل 83: معادلات الکترومغناطیس و میدان گرانشی

 


نه - مقدار جرم کوارک ها و لپتون ها (مثل الکترون نوترینوها) را نمى توان به وسیله مدل استاندارد توجیه کرد.

 

دیدگاه سی. پی. اچ.

 

بایستی با در نظر گرفتن هم ارزی نیرو و انرژی مدل جدیدی جایگزین مدل استاندارد کرد.

 


ده - مدل استاندارد داراى سه فرآیند تولید ذرات است. جهان پیرامون ما فقط از ذرات فرآیند اول پر شده و این فرآیند خودش به تنهایى یک نظریه سازگار ایجاد مى کند. مدل استاندارد هر سه فرآیند را توصیف مى کند، اما نمى تواند توضیح دهد چرا بیشتر از یک فرآیند وجود دارد.

 

دیدگاه سی. پی. اچ.

 

پاسخ را تنها می توان در هم ارزی نیرو و انرژی جستجو کرد. این دیدگاه می تواند ما را به وحدت نیروها رهنمون شود. علاوه بر آن هم ارزی نیرو و انرژی بما نشان خواهد داد که چگونه فرمیونها تولید کننده ی بوزون هستند و بوزونها به نوبه خود فرمیونها را تولید می کنند.

 


توضیح گوردن کانه: در توضیح این مسائل لازم به ذکر است، وقتى که مى گویم مدل استاندارد نمى تواند پدیده اى را توجیه کند، منظورم این نیست که نظریه تاکنون نتوانسته است آن را توجیه کند، ولى روزى خواهد توانست. بلکه مدل استاندارد بسیار مقید است و هرگز نخواهد توانست پدیده هاى فهرست شده بالا را توضیح دهد. تفسیرهاى محتملى وجود دارد. یکى از دلایلى که توسعه به نظریه ابرتقارن را براى بسیارى از فیزیکدان ها جذاب مى کند، این است که این نظریه مى تواند توضیحى را براى موارد بالا، غیر از مورد دوم و سه تاى آخر ارائه دهد. نظریه ریسمان (که در آن ذرات به جاى موجودات نقطه اى، موجودات یک بعدى بسیار کوچک هستند) سه تاى آخر را توضیح مى دهد. نگاه کنید به پدیده هایى که مدل استاندارد قادر به توضیح آنها نیست، راهنماهایى براى چگونگى توسعه این مدل هستند. اینکه مدل استاندارد نمى تواند به سئوالاتى جواب بدهد، چندان عجیب نیست. هر نظریه موفقى در علم تعداد پاسخ به پرسش ها را افزایش مى دهد ولى هنوز سئوالات بدون پاسخى هم وجود دارند. گذشته از این، بالا رفتن آگاهى سئوالات جدیدى پدید مى آورد که قبلاً قابل بیان نبودند، اما تعداد پرسش هاى بنیادى پاسخ داده نشده کاهش مى یابد.
 

 

توضیح سی. پی. اچ. : مدل استاندارد و تئوری بیگ بنگ از نظریه های بسیار خوب و موفق هستند. این نظریه ها نیز مانند همه ی نظریه های علمی در روند تاریخ علم نارسایی و مشکلات خود را بروز دادند. لذا نیاز به جایگزین نظریه ی کامل تری دارند. نظریه سی. پی. اچ. بسیار ساده و شهودی است. علاوه بر آن با هم ارز سازی نیرو و انرژی می تواند مرزهای ناشناخته به روی ما بگشاید و مفاهیم جدیدی در مورد فضا - زمان و بطورکلی از جهان ارائه می دهد. نظریه سی. پی. اچ. در توجیه طبیعت فیزیکی اجسام، ابزار بسیار قدرتمندی است که می تواند کل دیدگاه های فلسفی و علمی بشریت را دگرگون کند. نظریه سی. پی. نیز مانند همه ی نظریه ها دارای اشکالات و ابهامات خاص خود است که زمینه ی پژوهشهای آتی را فراهم می کند.

 

 

 

شاد و پیروز باشید

 

حسین جوادی


دو - مدت هاى دراز بر این گمان بوده اند که انبساط عالم بسیار آهسته است، چون مواد تشکیل دهنده جهان تحت جاذبه گرانشى یکدیگر هستند. در حال حاضر ما مى دانیم که گسترش جهان شتاب دار است و آنچه که باعث این شتاب است (و انرژى تاریک نام دارد) در فیزیک مدل استاندارد جایى ندارد.

 


نظرات شما عزیزان:

نام :
آدرس ایمیل:
وب سایت/بلاگ :
متن پیام:
:) :( ;) :D
;)) :X :? :P
:* =(( :O };-
:B /:) =DD :S
-) :-(( :-| :-))
نظر خصوصی

 کد را وارد نمایید:

 

 

 

عکس شما

آپلود عکس دلخواه:





نويسنده: علی توکلی تاريخ: یک شنبه 14 خرداد 1391برچسب:CPH,نظريه جديد فيزيك,, موضوع: <-PostCategory-> لينک به اين مطلب

درباره وبلاگ

سلامی چو بوی خوش آشنایی!

نويسندگان

لينکهاي روزانه

جستجوي مطالب

طراح قالب

© All Rights Reserved to reality-secret.LoxBlog.Com | Template By: NazTarin.Com