تألیف: حمید وثیق زاده انصاری
منبع: راسخون
منبع: راسخون
یکی از جذاب ترین و جالب ترین ثابت ها در فیزیک، سرعت نور است. اما، آیا چیزی در این جهان وجود دارد که از نور سریع تر حرکت کند؟ آیا کنجکاوید که بدانید؟ مقاله زیر را مطالعه کنید تا اطلاعات بیشتری کسب نمایید.
اگر شما در مورد فیزیک آینده صحبت می کنید، سفر در زمان موضوعی است که امروز در صف اول مطالعات جدید دانشمندان قرار گرفته است و احتمال موفقیتشان هم وجود دارد. با این حال، یکی از موانع اصلی در سفر زمان این است که باید سرعتی بیشتر از سرعت نور یافت! اگر این اتفاق نیافتد، سفر در زمان نیز غیر ممکن خواهد بود. بنا بر این، اگر ما نتوانیم با این سرعت فوق العاده زیادی سفر کنیم، آیا سفر در زمان واقعاً ممکن است؟ خوب، امیدواریم، در آینده!
فیزیک دانان در سراسر جهان در حال جستجو برای یک نظریه واحد و یک پارچه هستند، که این نظریه خاص همه چیز را به هم متصل کند. مهندسان هوا و فضا در حال برنامه ریزی برای طراحی فضا پیمایی هستند به طوری که انسان بتواند با آن به ستاره ها سفر کند! اما برای این که هر یک از این موارد امکان پذیر گردند، باید راهی برای شکستن سرعت نور پیدا کرد.
نسبیت خاص در واقع بررسی قوانین فیزیک برای ناظر و مرجع برای زمانی است که فرض شود سرعت نور وابسته به سرعت منبع یا ناظر نیست. یکی از این قوانین این است که سرعت تمام ذرات بدون جرم برابر سرعت نور در خلأ است.
هنگامی که نور از یک محیط به محیط دیگری سفر می کند، سرعت آن تغییر می کند. دانش آموزان باید مفهوم « ضریب شکست» را به یاد داشته باشند، که نقش عمده ای در افزایش یا کاهش سرعت نور در یک محیط خاص ایفا می کند. شکست نور یک پدیده اپتیکی است که در آن نور رسیده از یک منبع نورانی (مانند لامپ، خورشید و ستارگان) به خاطر تغییر سرعتی که برای آن در دو محیط با ضریب شکست متفاوت رخ می‌دهد، دچار تغییر مسیر می‌شود. لذا هنگامی که شخص به این نور نگاه می‌کند گویی که نور دچار شکست شده است. سرعت نور در محیط‌های شفاف مختلف یک سان نیست، به طوری که بیشترین سرعت آن در خلاء (یا تقریباً هوا) بوده و برابر با ۳۰۰۰۰۰ کیلومتر بر ثانیه است. در خلأ، نور و دیگر امواج الکترو مغناطیسی متعدد، مانند اشعه ایکس، مایکرو ویو، امواج رادیویی، و امواج در طیف مرئی، یعنی، VIBGYOR، با سرعت معادل سرعت نور سفر می کنند. در محیط‌های دیگر مثل آب و شیشه و غیره سرعت نور کمتر از این مقدار است. لذا هنگامی که محیط حرکت نور از نظر غلظت تغییر می‌کند سرعت آن نیز تغییر می‌نماید و با افزایش غلظت، سرعت کاهش پیدا می کند و بر عکس. به این ترتیب علت شکست نور تغییر سرعت آن هنگام وارد شدن به محیط شفاف دوم است.
سرعت نور در خلاء 458،792،299 متر بر ثانیه است . این مقدار در مقیاس مایل در ساعت و کیلومتر در ساعت 38ر629،616،670 و 8ر848،252،079،1 می باشد. به خاطر سپردن این عدد بسیار دشوار است، نه؟ کسانی که فیزیک خوانده باشند، می دانند که این عدد چیزی نیست که آنها آموخته اند. بله، شما درست حدس زدید. این عدد به منظور انجام محاسبه ساده شده و به فرم استاندارد ارائه شده است. بنا بر این، مشهورترین فرم بیان این عدد در فیزیک به فرم زیر است:
این کمیت را در فیزیک و دیگر علوم با حرف c نشان می‌دهند. این حرف در فیزیک مدرن یک نماد استاندارد است. باز هم، بزرگترین بزرگ ها، انیشتین، سرعت نور را توسط این فرمول برای ما جاودانه ساخت:.
000ر300 کیلومتر در ثانیه، یعنی سرعت نور، فقط به اندازه یک لحظه بر روی زمین است. با این همه، 000ر300 کیلومتر فاصله فوق العاده طولانی برای سفر در منظومه شمسی است، اما بر روی زمین چیزی نیست. برای این که شما را بیشتر متعجب کنیم باید بدانید که، با چنین سرعت فوق العاده از نور تقریباً 3ر8 دقیقه طول می کشد تا از خورشید به زمین سفر کرد!
بر روی زمین، این سرعت ممکن است خیلی سریع به نظر برسد، زمانی که ما در مورد فضا صحبت می کنیم، این مقدار نا چیز است! بنا بر این، اگر دوستان شما بخواهند بدانند که نور چقدر سریع سفر می کند، باید به آنها بگویید که سرعت نور در حدود یک میلیون بار بیشتر از سرعت یک ماشین فرمول یک و یا یک جت ما فوق صوت است!
اگر شما در مورد فیزیک آینده صحبت می کنید، سفر در زمان موضوعی است که امروز در صف اول مطالعات جدید دانشمندان قرار گرفته است و احتمال موفقیتشان هم وجود دارد. با این حال، یکی از موانع اصلی در سفر زمان این است که باید سرعتی بیشتر از سرعت نور یافت! اگر این اتفاق نیافتد، سفر در زمان نیز غیر ممکن خواهد بود. بنا بر این، اگر ما نتوانیم با این سرعت فوق العاده زیادی سفر کنیم، آیا سفر در زمان واقعاً ممکن است؟ خوب، امیدواریم، در آینده!
فیزیک دانان در سراسر جهان در حال جستجو برای یک نظریه واحد و یک پارچه هستند، که این نظریه خاص همه چیز را به هم متصل کند. مهندسان هوا و فضا در حال برنامه ریزی برای طراحی فضا پیمایی هستند به طوری که انسان بتواند با آن به ستاره ها سفر کند! اما برای این که هر یک از این موارد امکان پذیر گردند، باید راهی برای شکستن سرعت نور پیدا کرد.
سرعت نور: بررسی اجمالی
در نظریه نسبیت آلبرت اینشتین ثابت شده است که سرعت نور حداکثر سرعتی است که هر ذره می تواند در این جهان به آن برسد! اگر شما در سریع ترین هواپیماهای جهان و یا با ترکیبی از صدها هواپیما سفر کنید، هیچ چیز در این جهان وجود ندارد که بتواند به سرعتی بیشتر از سرعت نور دست پیدا کند. این پایان حد نهایی سرعت است!نسبیت خاص در واقع بررسی قوانین فیزیک برای ناظر و مرجع برای زمانی است که فرض شود سرعت نور وابسته به سرعت منبع یا ناظر نیست. یکی از این قوانین این است که سرعت تمام ذرات بدون جرم برابر سرعت نور در خلأ است.
هنگامی که نور از یک محیط به محیط دیگری سفر می کند، سرعت آن تغییر می کند. دانش آموزان باید مفهوم « ضریب شکست» را به یاد داشته باشند، که نقش عمده ای در افزایش یا کاهش سرعت نور در یک محیط خاص ایفا می کند. شکست نور یک پدیده اپتیکی است که در آن نور رسیده از یک منبع نورانی (مانند لامپ، خورشید و ستارگان) به خاطر تغییر سرعتی که برای آن در دو محیط با ضریب شکست متفاوت رخ می‌دهد، دچار تغییر مسیر می‌شود. لذا هنگامی که شخص به این نور نگاه می‌کند گویی که نور دچار شکست شده است. سرعت نور در محیط‌های شفاف مختلف یک سان نیست، به طوری که بیشترین سرعت آن در خلاء (یا تقریباً هوا) بوده و برابر با ۳۰۰۰۰۰ کیلومتر بر ثانیه است. در خلأ، نور و دیگر امواج الکترو مغناطیسی متعدد، مانند اشعه ایکس، مایکرو ویو، امواج رادیویی، و امواج در طیف مرئی، یعنی، VIBGYOR، با سرعت معادل سرعت نور سفر می کنند. در محیط‌های دیگر مثل آب و شیشه و غیره سرعت نور کمتر از این مقدار است. لذا هنگامی که محیط حرکت نور از نظر غلظت تغییر می‌کند سرعت آن نیز تغییر می‌نماید و با افزایش غلظت، سرعت کاهش پیدا می کند و بر عکس. به این ترتیب علت شکست نور تغییر سرعت آن هنگام وارد شدن به محیط شفاف دوم است.
سرعت نور در خلاء 458،792،299 متر بر ثانیه است . این مقدار در مقیاس مایل در ساعت و کیلومتر در ساعت 38ر629،616،670 و 8ر848،252،079،1 می باشد. به خاطر سپردن این عدد بسیار دشوار است، نه؟ کسانی که فیزیک خوانده باشند، می دانند که این عدد چیزی نیست که آنها آموخته اند. بله، شما درست حدس زدید. این عدد به منظور انجام محاسبه ساده شده و به فرم استاندارد ارائه شده است. بنا بر این، مشهورترین فرم بیان این عدد در فیزیک به فرم زیر است:
این کمیت را در فیزیک و دیگر علوم با حرف c نشان می‌دهند. این حرف در فیزیک مدرن یک نماد استاندارد است. باز هم، بزرگترین بزرگ ها، انیشتین، سرعت نور را توسط این فرمول برای ما جاودانه ساخت:
.000ر300 کیلومتر در ثانیه، یعنی سرعت نور، فقط به اندازه یک لحظه بر روی زمین است. با این همه، 000ر300 کیلومتر فاصله فوق العاده طولانی برای سفر در منظومه شمسی است، اما بر روی زمین چیزی نیست. برای این که شما را بیشتر متعجب کنیم باید بدانید که، با چنین سرعت فوق العاده از نور تقریباً 3ر8 دقیقه طول می کشد تا از خورشید به زمین سفر کرد!
بر روی زمین، این سرعت ممکن است خیلی سریع به نظر برسد، زمانی که ما در مورد فضا صحبت می کنیم، این مقدار نا چیز است! بنا بر این، اگر دوستان شما بخواهند بدانند که نور چقدر سریع سفر می کند، باید به آنها بگویید که سرعت نور در حدود یک میلیون بار بیشتر از سرعت یک ماشین فرمول یک و یا یک جت ما فوق صوت است!
/م
