الرسائل

451

منتدى علم الفيزياء العام / ميكانيك الكم

« في: فبراير 25, 2006, 05:19:30 مساءاً »

برضو مفيش ردود ايه الي حصل '>

452

منتدى علم الفيزياء العام / قوانين نيوتن

« في: فبراير 25, 2006, 05:17:29 مساءاً »

وين الردود ياجماعه  زعلتوني قدا منكم :rock:

453

منتدى علم الفيزياء العام / انظرية الاوتار الفائقه

« في: فبراير 25, 2006, 05:15:04 مساءاً »

ابي اشوف الردود على مواضيعي '>

454

منتدى علم الفيزياء العام / انظرية الاوتار الفائقه

« في: فبراير 25, 2006, 05:13:44 مساءاً »

اكبر الة علمية في التاريخ : المصادم الحلقي
ان الثورة في الفيزياء التي تلملم قواها الان لتوحيد القوة الكهرمغنطيسية والقوتين الضعيفة والشديده  ولربما الثقالة قد حفزت الجهود لتصنيع الات جبارة بامكانها اختبار بعض جوانب هذه النظريه ان هذه النظريات ليست تخمينات جامدة لكنها غدت موضع اهتمام عالمي .
ستنفق حكومة الولايت المتحده الامريكية خلال السنوات القليلة القادمه مبلغ ستة بلاين دولار لبناء (محطم ذرات ) هائل او مسرع جسيمات بهدف سبر اعماق نواة الذرة يدعى هذا المسرع المصادم الفائق الناقلية (superconducting super collider ) واختصارا (ssc ) وسيكون اكبر الة علمية بنيت حتى الان ستكون حلقته الرئيسيه كبيرة للغاية وقد تتجاوز مئة كيلو متر أي ان طريق واشنطون الدائري المحيط بالعاصمه الامريكية يمكن ان يوضع داخل المسرع ببساطه .

البحث عن التوحيد
عاش نيوتن في اواخر القرن السابع عشر عندما كانت الكنيسة والعقول المتنوره تعتقد بنوعين من القوانين كانت القوانين الناظمه للسموات متناغمه وكامله في حين ان الفانين على الارض قدرت عليهم الحياة في ظل قوانين فيزيائية قاسيه .
اما من كان يتجرا على القول بعدم كمال القمر او ان الارض تدور حول الشمس فكان مصيره الهلاك على يد الكنيسه احرق (جيور دانو برونو ) على وتد مثلا عام 1600 في روما لانه تنباء بان شمسنا ماهي الا نجم كباقي النجوم وانتهى الى ( ان هناك عدد غير منته من الشموس وعددا مماثلا من الكواكب يدور حولها ) وبعد عدة عقود كان على الفيزيائي والفلكي العظيم ( غاليليو غاليلي ) وتحت التهديد بالموت انكار اقواله التاريخية بان الارض تدور حول الشمس. (يقال انه حتى عندما اجبر من التبرا من مكتشفاته العلمية اثناء محاكمته غمغم بانفاس لاهثة ولكنها تدور )
كل ذلك اخذ بعين الاعنبار عندما ارسل الطالب الشاب نيوتن الى بيته من جامعة كامبردج وكان له من العمر اذا ذاك ثلاثة وعشرين عاما بسب الطاعون الاسود الذي كان يجتاح الارض وادى الى اغلاق معظم الجامعات والمؤسسات الاخرى في اروبا لاحظ نيوتن حركة الاجسام الساقطه الى الارض ثم وفي لحظة ابداع حدسي طرح نظريته المشهورة التي تنظم مسارات كل الاجسام الساقطة توصل نيوتن الى نظريته بمواجهة نفسه بتساؤلات ثورية على غرار : هل يسقط القمر ايضا ؟
وبحسب اعتقاد الكنيسة فان القمر ثابر على البقاء عاليا في السماء لانه كان ينصاع لقوانين السماء التي بلغت خد الكمال وكانت ابعد من ان تطالها القوانين الارضيه التي اعتادت اجبار الاجسام على السقوط الى الارض تلخصت رؤية نيوتن الثورية بتوسيع قانون الجذب الثقالي ليشمل السماء ذاتها كانت احدى النتائج المباشرة لنظرية نيوتن فكرة ان القمر تابع للارض وانه يحافظ على وجوده في السماء ليس بسبب حركة الكرات السماوية الوهمية بل بسبب قوانين نظريته في الجذب الثقالي .
في انجازه العظيم ( المبادىء ) ( principia ) كان نيوتن اول من دون القوانين التي تحكم حركة التوابع التي تدور حول الارض والكواكب التي تدور حول الشمس.
رسم نيوتن تصورا بسيطا يفسر حقيقة القمر الساقط باعتباره تابعا للارض تخيل انك واقف على قمة جبل وقذفت صخرة مالها في النهاية السقوط على الارض وكلما ازدادت سرعة قذفك للصخرة قطعت الصخره مسافة اكبر قبل وقوعها على الارض واضاف نيوتن لو ان الصخرة قذفت بسرعة كافيه لكان بامكانها الدوران حول الارض والعودة الى نقطة اطلاقها وصدمك على موخرة راسك ومثل حال الصخرة التي تطوف حول الارض ما القمر ببساطة الا تابع يعاني من السقوط المستمر نحو الارض .
سبقة هذه الصورة الانيقة التي خطها نيوتن اطلاق الاقمار الاصطناعية بثلاثة قرون وتدين الانجزات العظيمة لمسبارنا الفضائية اليوم والتي حطت على المريخ وعبرت المشتري وزحل تدين بنجاحاتها للقوانين التي كتبها نيوتن في اواخر القرن السابع عشر .
اكتشف نيوتن في سلسلة من الحدوس السريعة ان معادلاته تسمح له من حيث المبدا باجراء حساب تقريبي للمسافة الفاصلة بين الارض والقمر والمسافة الفاصلة بين الارض والشمس وبينما كانت الكنيسة تناصر الراي القائل بان الارض تقف ساكنة في السموات كان نيوتن يتصدى لحساب الابعاد الرئيسيه للمجموعة الشمسية ذاتها  .
ليكون هناك ضوء
كان على القفزة الثانيه في فهمنا للتوحيد ان تنتظر مائتي سنه تم توحيد الكهرباء والمغنطيسيه في منتصف الستينات من القرن التاسع عشر عندما كانت الحرب الاهلية الامريكية في اوجها وبينما كانت الولايات المتحده تندفع الى الفوضى والخراب بسبب تلك الحرب كان المجتمع العلمي على الطرف الاخر من المحيط الاطلسي في حالة جيشان عظيم لقد بينت التجارب التي جرت في اوروبا حقيقة مفادها ان المغنطيسيه يمكن ان تتحول الى كهرباء ضمن اشتراطات معينة والعكس بالعكس .
ساد ولقرون طويلة الاعتقاد ان المغنيطيسيه وهي القوة التي توجه بشكل دقيق ابرة البوصله لدى الملاحين في ارتحالهم عبر البحار والمحيطات والكهرباء هي القوة التي تخلق كل شيء ابتداء من الصواعق وانتهاء بالصدمة التي يشعر بها احدنا لدى لمسه مقبض الباب بعد قطعه ارض الغرفه المغطاة بالسجاد كان الاعتقاد ان هاتين القوتين لاعلاقة لهما ببعضهما البتة لكن الحاجز الصلب بين القوتين سرعان ما انهار في منتصف القرن التاسع عشر عندما تبين للعلماء ان الحقول الكهربائية المتغيره تولد حقولا مغنيطيسيه والعكس بالعكس.
لم يكن هذا الاثر مفهوما بشكل مرض عام 1860 م كان الفيزيائي الاستكلندي المغمور (جيمس كلارك ماكسول ) في جامعة كامبردج انذاك وله من العمر ثلاثين عاما كان ماكسول شجاعا بما يكفي لتحدي التفكير القائم والذهاب الى حد القول بان الكهرباء والمغنطيسية ليستا قوتين منفصلتين لكنهما وجهان لنفس العملة استطاع هذا الفيزيائي الشاب في واقع الامر تحقيق اكثر الاكتشافات اثارة للدهشة خلال القرن التاسع عشر وذلك عندما كشف النقاب عن اللغز المحير لاكثر الظواهر غموضا الا وهو الضوء .
عرف ماكسول انه يمكن النظر الى الحقل الكهربائي والحقل المغنطيسي كحقلي قوة منتشرين في كل ارجاء الفضاء يمكن تمثيل حقلي القوة هذين بشبكة غير منتهية من الاسهم منبعثة بنعومه من شحنة كهربائية مثلا تصل حقول القوة التي يخلقها قضيب مغنطيسي الى ابعد نقاط الفضاء كشبكة عنكبوت تستطيع ان توقع في شراكها الاجسام المعدنية القريبه .
اكتشف ماكسول بالمثل ان الاسهام المتسق للحقل الكهربائي والحقل المغنطيسي المهتزين يفضي الى توليد الموجة . وتبين لماكسول ان الحقول الكهربائية لوحدها او الحقول المغنطيسية لوحدها لاتستطيع خلق مثل هذه الحركة الموجية تماما كحال احجار الدومينو السوداء او الاحجار البيضاء كل نوع بمفرده على حدة وحده التفاعل الدقيق بين الحقلين الكهربائي والمغنطيسي كفيل بخلق هذه الموجة .
بدت الفكرة مستحيلة بالنسبه لمعظم الفيزيائين اذا لم يكن هناك (اثير) قادر على نقل هذه الموجات لقد تحررت هذه الامواج من اجسادها وباتت قادرة على الحركة بذاتها دون وسط ناقل .
كان ماكسول جريئا لقد تبين له ان بامكانه استخدام معادلاته لحساب رقم معين يحدد سرعة هذه الموجة . وكم كانت دهشته عظيمه عندما اكتشف ان هذه السرعة كانت هي ذاتها سرعة الضوء .
لم يكن هناك أي مفر من هذا الاستنتاج .
كشف ماكسول بغير قصد عن طبيعة الضوء وتبين ان الضوء ماهو الا سلسلة من الحقول الكهربائية المتحولة الى حقول مغنطيسية وادى عبث ماكسول بسلاسل الحقول المهتزة الى كشف النقاب عن اعمق اسرار الطبيعة .

كان ذلك اكتشافا مدهشا يرقى في اهميته ومكانته الى اكتشاف نيوتن لقانون الجاذبيه وجد ماكسول بمحض المصادفه ان معادلاته قد حلت لغز الضوء مؤكدة ان الضوء موجة كهرمغنطيسية وكان ماكسول السباق الى اكتشاف نواة لنظرية المجال الموحد .
عام 1889م وبعيد وفاة ماكسول بعشر سنوات اثبت (هينريخ هرتز ) صحة نظريات هذا الاخير تجريبيا فقد ولد هرتز شرارة كهربائية وكان بمقدوره خلق موجة كهرمغنطيسية تم تحسسها وبدون أي خطاء على مسافة بعيدة وكما تنباء ماكسول اثبت هرتز ان هذه الموجات ترتحل بذاتها دون أي اثير .
لسوء الحظ توفي ماكسول بعد طرحه النظريه بمدة بسيطه ولم يقدر له ان يعيش طويلا ليسبر خصائصها .
ان الفيزيائي الحاد الملاحظه كان سيستنتج ولا شك حتى في ذلك العام 1860م ان معادلات ماكسول تفرض بالضروره تشوهات غريبه على الزمان والمكان كانت معادلات ماكسول مختلفه جذريا عن نظرية نيوتن بسبب التوصيف المتباين للمكان والزمان كانت النبضه الزمنيه بالنسبه لنيوتن ذات ايقاع منتظم في كل ارجاء الكون فاية ساعة على الارض تدق بنفس السرعة التي تدق وفقها ساعة وضعت على القمر وكل الساعات في كون نيوتن تبدو متطابقه في وقعها ومهما يكن من امر فقد تنبات معادلات ماكسول ان الساعات قد تطبىء في ظروف معينه .
وفات على العلماء ان يلاحظو ان نظرية ماكسول تتنبا بان الساعة الموضوعه على مركبة صاروخيه تبطىء بالمقارنة مع ساعة متروكه على الارض وقد يبدو هذا للوهلة الاولى منافيا للعقل ذلك ان انتظام مرور الزمن كان عماد نظريات نيوتن وعلى اية حال كانت معادلات ماكسول تتطلب هذا التشويه الغريب للزمان .
تغاضى العلماء عن هذا السلوك الغريب لمعادلات ماكسول لنصف قرن واقتضى الامر الانتظار حتى عام 1905م عندما ادرك احد الفيزيائين اخيرا هذا التشوه الاساسي للمكان والزمان الكامن في معادلات ماكسول كان هذا الفيزيائي (البرت اينشتاين ) وكانت النظريه التي ابدعها هي نظرية النسبيه الخاصة التي قدر لها ان تغير مسار التاريخ البشري على نحو جذري .

ثوري عاطل عن العمل
طرح اينشتاين خلال حياته افكار تغير منظورنا الى الكون بشكل ثوري .
ومهما يكن من امر فلو صنفنا اعمال اينشتاين لخلصنا الى ثلاث نظريات رئيسية:
1ـــ النسبية الخاصة
2ــ النسبية العامة
3ــ نظرية المجال الموحد غير المنجزة والتي كان يفترض ان تاتي تتويجا الاسهماته العلمية الفذة .
طرح اينشتاين نظريته الاولى العظيمة نظرية النسبية الخاصة في العام 1905م عندما كان في السادسة والعشرين من عمره بالنسبة لرجل ترك مثل هذا الاثر في دنيا العلم فقد كانت اصول اينشتاين متواضعة .
في العام 1900م كان الرجل الذي سيصبح فيزيائيا مشهورا في كل انحاء العالم فيما بعد عاطلا عن العمل ومحفوفا بسوء الطالع وبينما كان الفيزيائيون المرموقون يحاضرون من مواقعهم المريحة في الجامعات الكبيرة كانت طلبات اينشتاين المتكررة للتعليم في عدد من الجامعات تقابل بالرفض وعندما انهى اينشتاين دراسته في معهد زوريخ للبوليتكنيك كان عليه ان يكافح كفاحا مريرا للابقاء على حياته الخاصة وذلك بالتعليم في دوام جزئي ووالده الذي كان متاثرا باحباطات ابنه كتب قائلا (يعاني ولدي من تعاشة عميقة بسسب احواله الراهنة خاصة انه عاطل عن العمل كما يتنامى الشعور لديه يوما بعد يوم بان حياته لاتسير في المنحى الصحيح واخذ يثقل على صدره شعوره بانه عبء علينا نحن الاناس ذوي الامكانات المتوسطه ) .
في عام 1902م وبعد توسط احد الاصدقاء عين اينشتاين في وظيفة متواضعه في مكتب تسجيل الاختراعات في برن بسويسرا تكفي لسد رمق زوجته وابنه . وعلى الرغم من ان مؤهلات اينشتاين كانت اكبر من متطلبات ذلك العمل لكن عمله الجديد اتى مطابقا الاغراضه كما تبين فيما بعد .
اولا وفر ذلك العمل لاينشتاين مايكفي من الوقت الاشغال نفسه بنظرية جديدة عن المكان والزمان جعلها موضع اهتمامه كان مكتب الاختراعات ملجا هادئا استطاع اينشتاين فيه تامل التسولات الكبيرة المتعلقة بالكون ثانيا تطلب منه عمله فرز الافكار المحورية عن الاطروحات الاخرى التي يتفوه بها المخترعون في عبارات غامضة وعلمه ذلك مثل نيوتن وماكسول قبله اسلوب التفكير بدلالة التصورات الفيزيائية والاقرار الدقيق لمنظومة الافكار القادرة على دفع نظرية ما الى حيز التطبيق .
عاد اينشتاين في مكتب الاخترعات الى تساؤل لطلما شغله حتى عندما كان صغيرا تركز التساؤل على الصورة التي قد يبدو عليها شعاع ضوئي اذا استطاع هو نفسه (اينشتاين) ان يسابق ذلك الشعاع بسرعته قد يظن للوهلة الاولى ان الشعاع سيطهر متجمدا في الزمان بما يمكن من رؤية الموجات المغنطيسية والكهربائية في حالة السكون .
لكن عندما تعلم اينشتاين اخيرا معادلات ماكسول في البوليتكنيك دهش ايما دهشة عندما اكتشف ان هذه المعادلات لاتقبل الامواج الساكنة كحلول لها (والواقع ان معادلات ماكسول تتنبا ان الضوء سيحافظ على سرعته ذاتها بصرف النظر عن السرعة التي سنطارده بها وحتى لو تحرك الباحث بسرعات هائلة فسيبقى الشعاع الضوئي سابقا اياه بالسرعة ذاتها يستحيل اذا رؤية الموجات الضوئية في حالة السكون .
يبدو ذلك للوهلة الاولى بسيطا فبحسب معادلات ماكسول ان العالم الموجود في داخل مركبة صاروخية متسارعة والعالم الساكن في سطح الكرة الارضية سوف يقيسان السرعة ذاتها للشعاع الضوئي وربما لاحظ ذلك ماكسول نفسه الذي ابدع نظريته عام 1860 لكن اينشتاين وحده هو الذي استخلص المعنى الحقيقي الكامن في هذه الحقيقة والذي يفرض علينا تغير منظورنا للزمان والمكان ( لكن اينشتاين نفسه لم يقدر ان هذه الحقيقة ستؤدي الى تطوير القنبلة الذرية والهيدروجينية ) .
في عام 1905 استطاع اينشتاين اخيرا ان يحل الاشكال القائم في نظرية ماكسول للضوء مؤديا بعمله هذا الى قلب المفاهيم التي سادت لعدة الاف من السنين عن الزمان والمكان .
لنفرض لاغراض المناقشة وحسب.
نفرض ان سرعة الضوء تساوي 101 كيلومتر في الساعة يكون بمقدور قطار متحرك بسرعة 100 كيلومتر في الساعة ان يسير عمليا بازاء أي شعاع ضوئي والواقع ان أي عالم على متن القطار سيكتشف ان سرعة الضوء تساوي كيلو متر واحد في الساعة (100-101 =1 ) ستتوفر لهذا العالم بذلك فرصة جيدة لدراسة البنية الداخلية للشعاع الضوئي بكافة تفاصيله .
لكن معادلات ماكسول تؤكد لنا ان العالم المذكور لدى قياسه سرعة الضوء سيجد انها تساوي 101 كيلومتر في الساعة وليس كيلومتر واحد في الساعة .
فكيف يمكن لذلك ان يحدث ؟ ماهو اسلوب المخادعة الذي سيتعرض اليه العالم والذي سيدفعه الى القبول بان الشعاع الضوئي يتحرك بهذه السرعة العالية .
كان حل اينشتاين لهذه المشكلة غير مالوف على الاطلاق لكنه كان حلا صحيحا وتكزت فكرته على الافتراض بان الساعات على متن القطار ستدق بايقاع ابطا من الساعات الموجودة على الارض وان أي عصا قياس على القطار ستتقلص .
يعني ذلك ان دماغ العالم المسافر على القطار سوف يجنح الى البطء بالمقارنة مع دماغ العالم الموجود على الارض وبالنسبة لناظر من الارض يفترض بالعالم الموجود على متن القطار ان يقيس سرعة الشعاع الضوئي بما يساوي كيلومتر واحد في الساعة لكن هذا العالم يكتشف بعملية القياس تلك ان سرعة الشعاع الضوئي تساوي 101 كيلو متر في الساعة نظرا لان دماغه (وكل شيء اخر على متن القطار ) قد ابطء بشكل ملحوظ .
ان مايترتب على النسبية من تباطؤ في الزمان وتقلص في الاطوال بالنسبة للاجسام ذات السرعات العالية يبدو مخالفا للفطرة السليمة ويعزى ذلك الى ان الفطرة السليمة تتعامل مع الايقاعات البعيدة عن سرعة الضوء فالبشر قادرون على السير بسرعة خمس كيلومترات في الساعة أي ابطاء بكثير من سرعة الضوء لذا فهم يتصرفون في كل الظروف ولكل الاغراض على اساس ان سرعة الضوء هي سرعة لا نهائية ان الضوء الذي يلف الكرة الارضية سبع مرات في الثانية يبدو بالضرورة لحظي الانتشار بالنسبة لنا .
ومهما يكن من امر لنتصور عالما تساوي فيه سرعة الضوء خمس كيلومترات في الساعة وهي سرعة المشاة المتوسطين فلو كانت سرعة الضوء مساوية لهذه القيمة فعلا لكان تشوه المكان والزمان امرا طبيعيا متسقا مع الفطرة السليمة .
في هذه الحالة لا يحتاج شرطي السير الى تخفيض سرعات السيارات عن خمس كيلومترات في الساعة ذلك ان السيارة المتحركة بحدود هذه السرعه تتسطح كالفطيرة ( لن تبدو هذه السيارات المتقلصة مسطحة بالنسبة للراصد بل ستظهر دائرية بفعل اثر سحري ) فضلا عن ذلك سيبدو الناس مجمدين في الزمان على متن السيارة ( ذلك ان الزمان يبطء مع ازدياد سرعة السيارة ) وعندما تخفض هذه السيارات المسطحة سرعتها عند الاشارة الضوئية تزداد اطوالها تدريجيا حتى ترجع الى حجومها الطبيعية ينما يعود الزمان داخل السيارة الى ايقاعه الاول .
عندما نشر بحث اينشتاين الثوري لاول مره عام 1905 م قوبل بعدم الاهتمام فقد تقدم اينشتاين ببحثه للحصول على وظيفة مدرس في جامعة برن لكن البحث رفض ان الفيزيائي النيو توني الكلاسيكي الغارق في مفهوم المكان المطلق والزمان المطلق كان سيرى في اطروحات اينشتاين الحل الاكثر تطرفا لمفارقات معادلات ماكسول ( تطلب الامر عدة سنوات عندما اثبتت التجربة صحة نظرية اينشتاين كي يتبين المجتمع العلمي ان التصور الاساسي في ذلك البحث كان ومضة من ومضات العبقريه ) .
لقد اعترف اينشتاين بعد عدة عقود بالدور الكبير لنظرية ماكسول في صياغة نسبيته الخاصه اذ قال ببساطه ( تدين النسبيه الخاصه بوجودها لمعادلات ماكسول في الكهرمغنطيسيه )
اننا ندرك الان وبعد مضي فترة طويلة من الزمن ان اينشتاين وحده كان قادرا على دفع نظرية ماكسول مسافه ابعد الى الامام ذلك انه استطاع ان يتحسس مبدا التوحيد وان يتفهم التناظر العميق الذي كان يضم كل مكونات الطبيعة المتباينه كازمان والمكان والمادة والطاقه *

* يحمل التناظر معنى دقيقا بالنسبة للفيزيائي تكون المعادلة متناظره ان هي حافظت على هيئتها دون تغيير لدى خلط او تدوير مركباتها لقد برز التناظر كمبدا فعال تشاد نظرية المجال الموحد بواسطته .

وكمثل انجاز نيوتن المستقبلي المنطوي على توحيد فيزياء السماء والارض في ظل قانون الجاذبيه واكتشاف ماكسول للوحدة الباطنيه في ظاهرتي الكهرباء والمغنطيسية كان اسهام اينشتاين في دمج الزمان والمكان .
اكدت نظرية اينشتاين ان الزمان والمكان تظاهرتان لكيان واحد يدعوه العلماء ( الزمان _ المكان ) او ( الزمكان ) على ان النسبيه لم تكتف بتوحيد الزمان والمكان بل وحدت مفهومي المادة والطاقه .
يبدو للوهلة الاولى ان بونا شاسعا يفصل بين صخرة بشعة عديمة الهيئة والفائده وبين شعاع ضوئي متوهج ولامع لكن المظاهر خداعه بصورة عامة كان اينشتاين اول من اشار الى حقيقة مفادها انه في ظل اشتراطات معينة حتى الصخرة ( يورانيوم ) يمكنها التحول الى شعاع ضوئي ( الانفجار النووي ) يتم تحول المادة الى طاقة بانشطار الذرة التي تحرر الطاقة الهائلة الكامنة في النواة تتركز نظرية النسبيه على اكتشاف اينشتاين ان الطاقة تتحول الى مادة وان المادة تتحول الى طاقة

455

منتدى علم الفيزياء العام / نظرية الاوتار الفائقه

« في: فبراير 25, 2006, 05:11:33 مساءاً »

مشكور على مرورك اخي كوم انتي الوحيد الي قريت موضوعي مع انك مارديت بس يكفي الوجه المبتسم يسوي جو  احسن من لا شي '>

456

منتدى علم الفيزياء العام / بعض تطبيقات الفيزياء

« في: فبراير 25, 2006, 05:07:04 مساءاً »

مافي احد قرا موضوعي قريبا ساضع  لكم نظرية الاوتار الفائقه الجزء الثاني والثالث '>

457

منتدى علم الفيزياء العام / نظرية الاوتار الفائقه

« في: فبراير 24, 2006, 09:47:42 مساءاً »

ارجو  الرد على مواضيعي '>

458

منتدى علم الفيزياء العام / نظرية الاوتار الفائقه

« في: فبراير 24, 2006, 09:46:41 مساءاً »

الأوتار الفائقة نظريه لكل شيء
ان نظريه غضه متالقه هي في طريقها الى قلب المفاهيم المتبقيه لكن المهجوره عن كوننا واستبدالها برياضيات اخاذه في جمالها واتساقها وعلى الرغم من بقاء بعض التسوالات الخاصه بهذه النظريه دون حل حتى الان فان الاثاره التي خلقتها النظريه بين الفزيائين غدت جلية لاريب فيها تعرف هذه النظريه بنظرية (الاوتار الفائقه ) (superstrings ) لقد توج انبثاقها سلسلة الفتوحات التي شهدها عالم الفزياء خلال العقد الاخير بما يبشر باننا لربما قاب قوسين او ادنى من نظرية المجال الموحد التي هي عبارة عن تشكيل رياضي واسع قد يوحد كل قوى الكون المعروفه مهما يكون من امر تفترض نظريه الاوتار الفائقه ان لبنات الطبيعه الاساسيه تتكون من اوتار دقيقه مهتزه فان كان ذللك صحيحا فسيعنى ان كل البروتينات والنيترونات في كل اشكال الماده بداء من اجسادنا وانتهاء بالنجوم البعيده تتكون في الجوهر من اوتار
لم يشاهد احد هذه الاوتار ذلك انها اكثر الاوتار ضالة من ان ترى او تلاحظ (انها اصغر بمئة بليون بليون مره من البروتين ) ويبدو عالمنا وفقا لنظرية الاوتار الفائقه مصنوعا من جسميات نقطيه لان ادوات قياسنا بدائيه وبسيطه لدرجة لاتسطيع معها ان تتحسس تللك الأوتار الضئيله
ويبدو غريبا للوهلة الاولى ان يكون بمقدور فكره بسيطه كاستبدال الجسيمات النقطيه بالاوتار تفسير التنوع الهائل للجسيمات والقوى ( التي تغزى الى تبادل الجسيمات ) في الطبيعه لكن نظريه الاوتار الفائقه هي نظريه شامله متسقه تفسر ببساطه اسباب وجود بلاين البلاين من الاصناف المختلفه للجسيمات والمواد في الكون بما لها من خصائص متباينه مدهشه .


القوى الاساسيه الاربعه
ماهي القوى ؟
ان القوه هي أي شيء يستطيع تحريك الاجسام فالمغنطيسيه مثلا هي قوه الانها توثر على ابرة البوصله فتجعلها تدور والكهرباء هي ايضا قوه لانها تستطيع جذب شعرنا لقد تبين تدريجيا خلال الالفي السنه الماضيه ان هناك اربع قوى اساسيه فقط هي :
. (gravitation)  قوى الثقاله او الجاذبيه. 1
ـ الكهرومغناطيسيه.: ـالضوء2
ــ القوى النوويه الضعيفه.  3
ــ القوى النوويه الشديده. 4
ان احدى الاحاجي العلميه الكبرى في كوننا هي تلك المتعلقه بالاختلاف الكلي لهذه القوى لقد تشبت الفزيائيون خلال الخمسين سنه الاخيره بمسالة توحيد هذه القوى الاربعه في اطار واحد متماسك
سنحاول وصف كل قوه على حده وبيان مدى اختلاف القوى الاربعه وذلك في محاولة للمساعده على تصور وتقدير الاثاره التي تولدها نظرية الوتر الفائق لدى الفزيائين .

.
1ـ الثقاله او الجاذبيه هي قوة جاذبه تشد افراد المجموعه الشمسيه الى بعضها وتحفظ الارض والكواكب في مدارتها وتمنع النجوم من الانفجار تسيطر هذه القوه في كوننا ويمتد تاثيرها عبر المسافات هائله حتى ابعد النجوم عنا .
ان هذه القوه التي تحرض التفاحه على الوقوع وتبقى اقدامنا في تماس مع الارض هي ذاتها التي تقود المجرات بصمت في اندفاعها عبر الكون .
.
2ـ تلم القوة الكهرومغنطيسيه شمل الذره انها المسؤوله عن دوران الالكترونات السالبه الشحنه حول النواه الموجبه وهي تحكم ايضا قوانين الكيمياء لانها المحدد الرئيسي للمدارات الالكتروتيه وتبدو القوه الكهرومغناطيسيه شديده على الارض بما يمكنها من تجاوز الثقاله فاذا دلكنا مشطا يصبح بامكاننا رفع قطع صغيره من الورق عن المنضده وتعاكس القوه الكهرومغناطيسيه في هذه الحالة الفعل الجاذب للثقاله المتجه نحو الاسفل ذلك الفعل الذي يتغلب على الافعال المناظره للقوى الاخرى حتى مسافة تعادل امتداد نواة الذره.
(لعل الضوء هو اكثر التجليات الكهرومغنطيسيه شيوعا فعندما تضطرب الذره تغدو حركة الالكترونات حول النواة غير منتظمه مما يدفع هذه الالكترونات لاطلاق الضوء واشكال اخرى من الاشعاع والاشكال الخالصه لاشعاع الكهرومغنيطيسي هي : الاشعه السينيه الردار الموجات المكروية الضوء اما الراديو والتلفزيون عماد حياتنا المعاصره فهما ببساطه نماذج مختلفه للقوه الكهرمغنطيسيه )
3ـ القوة النوويه الشديده هي المسؤوله عن جمع البروتينات والنيترونات داخل النواه ان النواه في كل النوى مشحونه ايجابيا وهي لذلك تتدافع ان تركت لشانها بفعل القوه الكهربائيه ممزقه عرى النواه تتدخل القوة الشديده تبعا لذلك للتغلب على القوى المذكوره وتقريب البروتينات الى بعضها البعض ويمكن القول ان عددا محدودا فقط من العناصر بمقدوره الابقاء على التوازن الدقيق بين القوة الشديده (التي تحاول لم شمل النواة ) وبين القوه الكهربائيه التنافريه (repulsive ) (التي تسعى الى تفجير النواة ) يفسر ذلك حقيقة وجود مئة عنصر معروف في الطبيعة فقط فاذا تجاوز عدد البروتونات في النواة مئة بروتون تعجز القوه الشديده عن احتواء الاثر التنافري للقوة الكهربئيه بين البروتونات .
عندما يطلق عنان القوة النوويه الشديده تنشاء نتائج كارثيه مثلا عندما تشطر نواة اليورانيوم عن عمد في القنبله الذريه تتحرر الكميات الهائلة من الطاقه الحبيسه داخل النواة في شكل انفجار نووي مروع تطلق القنبله النووية مليون ضعف من الطاقه التي يعطيها الديناميت ويؤكد ذلك بشكل جلي حقيقة ان بامكان القوة الشديده توليد طاقه تتعدى طاقه المتفجرات الكيميائيه التي تحكمها القوة الكهرمغنيطيسيه .
تفسر القوة الشديده ايضا سبب اضاءة النجوم ان النجم في الاساس هو فرن نووي ضخم تتحرر فيه القوة الشديده سجينة النواة ولو ان طاقة الشمس كانت ناجمه عن حرق الفحم بدلا من الوقود النووي لما اطلقت الشمس الا جزاء ضئيلا من ضوئها ولخبت بسرعه متحولة الى رماد وبدون الشمس تبرد الارض وتنقرض كل اشكال الحياة عليها وبدون القوة الشديده وبدون هذه القوه لايمكن ان توجد الشمس او تنشاء الحياة وترتقي .
ولو كانت القوة الشديده هي القوة الفعاله الوحيده داخل النواة لتحولت معظم النوى الى حالة الاستقرار لكننا تعلمنا من الخبرة ان لبعض النوى (كنواة اليورانيوم التي تضم اثنين وتسعين بروتونا ) كتلا هائله تودي الى تحللها تلقائيا واطلاق شظايا وبقايا صغيره فيما ندعوه بالنشاط الاشعاعي ان النوى في هذه العناصر هي ببساطه نوى غير مستقره وتجنح الى التحلل (disintegration ) لذا كان لابد من تواجد قوة اخرى ضعيفه تدخل الحلبه لتتحكم بالنشاط الاشعاعي وتكون مسؤوله عن تحلل النوى الثقيله هذه هي القوه الضعيفه
تتسم القوة الضعيفه بسرعة الزوال والتلاشي الى حد اننا لانتحسسها مباشرة في حياتنا لكننا نستشعر اثارها غير المباشره عندما نضع عداد جيجير بالقرب من قطعة اليورانيوم تتناهى الى مسامعنا الطقطقه التي تقيس النشاط الاشعاعي للنوى الناجم عن فعل القوة الضعيفه ويمكن ان تستخدم الطاقة الحررة من قبل القوة الضعيفه لتوليد الحرارة ايضا مثلا ان الحرارة الشديدة الموجوده في باطن الارض قد نجمت جزيئا عن تحلل العناصر المشعة في عمق نواة الارض تتفجر هذه الحرارة الهائله بدورها في هيئة براكين مزمجره ان هي وصلت سطح الارض وبالمثل ان الحرارة التي تنتج في نواة مفاعل نووي والتي تستطيع توليد طاقة كهربائية تكفي لانارة مدينة كامله تعزي ايضا الى اثر القوة الضعيفه (والقوة الشديدة على قدم المساواة )

يستحيل تصور بدون هذه القوه الاربعه فبدونها تتحلل الذرات في اجسادنا وبدونها تنطفىء الشمس وتخبو النيران الذرية التي تضيء النجوم والمجرات لذا كان مفهوم القوى امرا قديما ومالوفا لكن الجديد هو الفكرة القائلة ان هذه القوى ماهي الاتظاهرات متباينه لقوة وحيده .
تبين للعلماء خلال القرن الماضي ان الكهرباء والمغنطيسيه تظاهرتان لذات القوه لكن العلماء لم يسطيعوا اكتشاف ان القوة الضعيفه بدورها يمكن النظر اليها كتظاهرة للقوة المذكوره الى خلال العقدين الاخيرين والواقع ان جائزة نوبل للعام 1979 قد منحت لثلاثةعلماء (ستيف واينبرغ) (STEPHEN WEINBERG ) ( شلدون غلاشو ) (عبد السلام ) بينوا الية دمج القوتين الضعيفه والكهرومغنيطيسيه في قوة واحدة سميت القوة ( الكهرضعيفه ) ويعتقد العلماء الان ان نظرية اخرى (اسمها النظريه الموحده الكبيره GUT ) لربما كان بمقدورها توحيد القوتين الشديده والكهرضعيفه معا
اما القوة الاخيره الجاذبيه فلطالما راوغت الفيزيائين
تختلف قوة الجاذبيه في الحقيقه عن القوى الاخرى وهذا ماجعل الفيزيائين يقنطون من امكان توحيدها مع تللك القوى خلال الخمسين سنه الاخيره وعلى الرغم من النجاح الباهر الذي حققه ميكانيك الكم في توحيد القوى الثلاثة الاخرى الاانه فشل فشلا ذريعا في محاولته ضم قوة الجاذبيه الى حظيرة تللك القوى .

الارتباط المفقود
تبين للعلماء منذ زمن ليس بقصير ان نظريتين كبيرتين قد تجاوزتا كل ما عداهما في القرن العشرين : ميكانيك الكم (QUANTUM MECHANICS ) الذي نجح في توحيد القوى الثلاثه ونظرية الجاذبيه لاينشتاين المعروفه باسم نظرية النسبيه العامه ( GENERAL RELATIVITY ) تقف النظريتان بمعنى من المعاني قبالة بعضهما فبينما يقتصر ميكانيك الكم على عالم الصغائر كالذرات والجزيئات والبروتونات والنيترونات
تحكم النسبيه فيزياء العالم الكبير على المقياس الكوني للنجوم والمجرات .
ان اهم مايحير فيزيائي هذا القرن هو ان هاتين النظريتين العظيمتين المسؤولتين عن اشتقاق كل المعارف الانسانيه الخاصة بالكون الفيزيائي تبدوان غير متسقتين اطلاقا  وواقع الامر ان محاولة دمج ميكانيك الكم بالنسبيه العامه قد شكلت تحديا لاعظم العقول في هذا القرن حتى اينشتاين الذي قضى العقود الاخيره من حياته دون جدوى باحثا عن نظرية توحيد الجاذبيه والضوء
لقد واجه الفيزيائيون نظريتين متباينتين توظف كل منهما جهازا رياضيا مختلفا وتحقق نبواءت بالغة الدقة في مجالها الخاص تنفصل النظريتان عن بعضهما وتبدوان ككيانين مستقلين تماما
هنا تلج الاوتار الفائقه المسرح
قد يكون بمقدور نظرية الاوتار الفائقه وبضربة واحده حل الاشكال المتعلق بدمج هاتين النظريتين العظيمتين وفي الواقع ستبقى نظرية الاوتار الفائقه مفتقره اللاتساق مالم تجلب النظريتين الى دائرة عمل واحدة ويحتاج الفعل النشط اللاوتار الفائقه كلا النصفين : النسبيه وميكانيك الكم ان الاوتار الفائقه هي النموذج الرياضي الاول من نوعه والوحيد الذي يوفر معنى مقبولا لتفسير كمومي للجاذبيه .

اغرب من الخيال العلمي
يتصف العلماء بكونهم محافظين فهم يتقبلون النظريات الجديده ببطء خاصة تللك النظريات التي تقدم نبوءات على درجه من الغرابه
تتطرح نظرية الاوتار الفائقه على كل حال بعض اشد النبوءات غرابة مما لم تجرؤ عليه اية نظريه اخرى لاشك ان النظرية التي تستطيع تكثيف هذا الكم الكبير من الفيزياء في معادلة واحده ستخلف اثارا فيزيائيه عميقة ان الاوتار الفائقه هي نظريه من هذا الطراز .
(حضر الفيزيائي الكبير "نيلز بور " عام 1958 محاضرة للفيزيائي وولفغانغ باولي  علق بور في نهاية الحديث الذي لم يلق ترحابا من الحضور بقوله "اننا متفقون ان نظريتك هي ضرب من الجنون لكننا مختلفون فيما اذا كانت النظريه على قدر كاف من الجنون " لقد حققت نظرية الاوتار الفائقه بسبب تنبؤاتها الغريبه القدر الكافي من الجنون المشار اليه
اكوان متععدة الابعاد
طرحت النسبيه العامة لاينشتاين في العشرينات افضل تفسير لنشاة الكون اتى الكون الى الوجود وفق نظرية اينشتاين بانفجار عظيم منذو حوالي عشرة الى عشرين بليون سنه (big bang ) كانت كل مادة الكون بما فيها المجرات والنجوم والكواكب متجمعة اصلا في كرة بالغة الكثافه انفجرت بشكل هائل مخلفة الكون الواسع الذي نعرفه اليوم تفسر هذه النظريه الى درجه مرضيه مانلاحظه من الابتعاد الكبير للمجرات والنجوم عن الارض ( بسبب القوة النابذة اللانفجار العظيم )
ومهما يكن من امر فقد انطوت نظرية اينشتاين على العديد من الثغرات .
لماذا انفجر الكون ؟ ماالذي حدث قبيل الانفجار ؟ لاحظ العلماء والفلاسفه لسنوات خلت النقص الواضح في نظرية الانفجار العظيم الانها فشلت في ايضاح طبيعة واصل الانفجار ذاته
تتنبا نظرية الاوتار الفائقه على نحو لايصدق بما حدث قبيل النفجار الكبير .
لقد وجد الكون حسب نظرية الاوتار الفائقه في عشرة ابعاد لافي الابعاد الاربعة المعروفه اليوم (ثلاثة للمكان وواحده للزمان ) لكن لما يظفر الكون بالاستقرار في عالم الابعاد العشره فقد انشطر الى نصفين احدهما كون صغير باربعة ابعاد انسلخ عن الكون الاصلي .
اذا كانت النظريه صحيحيه فستعني فيما تعنيه ان لكوننا كونا شقيقا يتواجد على قدم المساواة مع كوننا وان الانفصال الاول لكوننا كان ماساويا لدرجة ادى الانفصال المذكور عندها الى الانفجار الذي نعرفه اليوم باسم الانفجار الكبير بكونه قد نجم عن تحول اكثر هولا الا وهو انشطار كون الابعاد العشره الى شطرين .

المادة السوداء
يقحم كتاب الخيال العلمي في اعمالهم اضافة للفضائات المتععدة الابعاد عنصرا اخر هو المادة السوداء  المادة السوداء هي نمط مادي له سمات غريبه لاتتوفر في أي نمط مادي اخر في الكون ان التنبؤ بالمادة السوداء قديم نسبيا لكن العلماء ولدى توجيههم المراصد الى السماء لم يجدو الا العناصر الكيميائية المعروفه والشائعه على الارض حتى النجوم في اقاصي الكون تبدو مصنوعة من الهيدروجين والهليوم ولاكسجين والكربون وسواها توفر لنا هذه الحقيقة ثقة اكيدة بان مركباتنا الصاروخيه المرتحلة الى اية بقعة كونية لن تجد في انتظارها الا العناصر الكيميائية المالوفة هذا من جانب اما من الجانب الاخر فتللك هي حقيقة محبطه ذلك ان الفضاء لن يحمل لنا مفاجاءات اية مفاجات
قد تغير نظرية الوتر الفائق كل ذلك ان تحلل كون بعشرة ابعاد الى اكوان اصغر سيتمخض عن انماط مستحدثه من المادة والمادة السوداء هذه شانها شان الانماط الاخرى من المادة تمتلك كتلة لكنها غير مرئية ومن هنا كانت تسميتها فضلا عن ذلك ان المادة السوداء عديمة الطعم والرائحة وتعجز اكثر الاجهزة دقة عن تحسس وجودها واذا قدر لك ان تقبض على كمية منها في راحة اليد فستشعر اذ ذاك ثقلها وعدا ذلك يبقى هذا النمط من المادة غير مرئي كما يستحيل تحسسه والواقع ان وزن هذه المادة هو الطريقة الوحيدة لاكتشافها  فهي لا تتبادل التاثير مع أي نمط مادي اخر لربما تسطيع المادة السوداء الماسعدة في تفسير احجية من الاحاجي الكونية فان كانت هناك كمية كافية من المادة في الكون فيسكون بمقدور الجاذبية للمجرات كبح التوسع وحتى ايقافه وعكسه بما يودي الى تقليص الكون وانهياره ومهما يكن من امر لازال التعارض قائما حول كفاية المادة الكونية لاحداث التاثير المذكور والمعلومات المتوفره متناقضه لكن الحسابات الاخرى المستندة الى ظاهرة الانزياح نحو الاحمر وسطوع النجوم تشير الى احتمال انهيار الكون تدعى هذه المشكلة مسالة (الكتلة المفقوده )

459

منتدى علم الفيزياء العام / بعض تطبيقات الفيزياء

« في: فبراير 22, 2006, 11:30:32 مساءاً »

س :- ماذا يعني التردد وطول الموجه ؟
التردد هو عدد الموجات التي تصل إلى نقطة معينة في وحدت الزمن
يطلق على المسافة بين قمتين متتاليتين طول الموجة في حين نطلق على نصف المسافة العمودية بين قمة وقاع الموجة اسم اتساع الموجة
س :- ما العلاقة بين الزمن الدوري والتردد بالنسبة للموجة ؟
الزمن الدوري هو الزمن الذي تستغرقه موجة كاملة لاجتياز نقطة معروفة فالواحد منها هو مقلوب الأخر فإذا كان عدد الموجات خمسة إذا تحتاج الموجة الواحدة
لخمس الثانية كي تجتاز هذه النقطة عندها يكون تردد الموجة خمس مرات في الثانية وزمنها الدوري خمس من الثانية
يقاس التردد بالهرتز ويرمز لها بالرمز (hz )
س:- ماذا نعرف عن الموجات أيضا ؟
تحمل الموجات على اختلاف أنواعها الطاقة ويستدل من اتساع الموجة على كبرها أو صغرها كما يدل على مقدار الطاقة التي تنقلها
إذ كلما ازداد اتساع الموجة تصاعد مقدار الطاقة التي تحملها والعكس صحيح أيضا
إما انتقال الموجات فأنه يحصل خلال فترة زمنية محددة كما أن للموجات سرعة انتقال
فلو لاحظنا أمواج البحر لوجدنا أن قمة الموجة الواحدة تحتاج إلى زمن لكي تحل كأنها قمة الموجة التالية
وهذا الزمن هو الزمن الدوري وطول الموجة هي المسافة بين قمتين لموجة واحدة إذا تكون سرعة انتقال الموجة هي طول الموجة مقسوماً على الزمن الدوري
كيف يتم انتقال الصوت ؟د
لا يحدث انتقال الصوت في الفراغ بل يحتاج إلى وسط مادي كي ينتقل وبصورة خاصة في الهواء
ينتج الصوت عن اهتزاز الأجسام في أوساط مادية كالهواء والماء والخشب والمعادن وغيرها
وان هذة الاهتزازات تنتقل على شكل موجات داخل الجسم نفسة
فان ضرب الشوكه الرنانه مثلا يولد في الهواء موجات انضغاطية بسبب التخلخل الحاصل في لاهواء ولكن سرعان ما تعود الشكوكة لارنانة الى وضعها الاصلي
تحتاج الموجات الصوتية الى زمن لتنتقل خلاله من مكان صدروها الى اذن السامع اي يحتاج الصوت الى زمن
كي يقطع المسافة بين مكان حدوثة ومكان سماعة
والمقارنة سرعة الضوء غير واردة  لأن سرعة الضوء كبيرة جداُ ( 300,000 كم/ثانية ) وسرعة الصوت (340متر /ثانية )
وقد برهن العلماء ان موجات الصوت تنتقل في الجوماد والسوائل بشكل اسرع منه في الهواء وسبب ذالك كون جزئات الاوساط المادية الجامدة والسائلة مترابطة بعضها ببعض اكثر من الغازات
ممما يساعد على اتنقال اسرع
ما هي الموجا ت السمعية ؟
ينتج الصوت عن اهنزاز الاجسام فعندما ندفع مسطرة الى الاعلى يحدث انظغاط في الهواء الموجود تحت المسطرة فيندفع الهواء ليملا هذا الفارغ فيحصل تخلخل في الهواء فوق المسطرة هذا من ناحية اما ناحية اخرى متى تسمع اذاننا
الصوت الناتج عن مثل هذة الاهتزازات طبيعياً اذاننا مهئية للتتأثر بمدى مجدود من الموجات الصوتية يتراوح ترددها بين 20 هرتز و 20000  هرتز فتعرف هذه الموجات بالموجات السمعية وتعرف الموجات التي يقل ترددها عن 20 هرتزدون السمعية
اي لا يمكننا سماعها بينما لاموجات التي يزيد ترددها عن 20,000 هرتز والتي لا نسمعها ايضاُ بالموجات فوق السمعية يستطيع الكلب ان يسمع الموجات الصوتية التي تصل  الى 25,000 هرتز اما الخفاش فيصدر عنه موجات صوتية فوق سمعية يصل ترددها الى 80,000 هرتز


ما هو الصدى ؟
اثتبت التجارب والابحاث العلمية ان الموجات الصوتية تردد او تنعكس عن الحاجز الذي يعترض طريقها فقد نسمع الصوت ينعكس عن الحائط
وكانه صادر عن موجود وراء الحائط هذا الظاهرة اطلق عليها اسم الصدى (echo) من جهه اخرى تبين للذان البشرية تستطيع بشكل عادي التمييز بين الصوت الاصلي وصداه اذا كانت المسافة التي تصل بين الصوتين لا تقل عن 17 متر
وقد حدد العلماء ذالك على اساس ان الاذن عندها احساس بالصوت يستمر لمدة او ثانية بعد انقطاعة اذن يحصل الصدى مع توفر شرطين اساسيين
1- وجود سطح عاكس تنعكس عنه الموجات الصوتية
2- ان تكون الفترة الزمنية بين حدوث الصوت وصداه ثانية اواكثر
من هنا كانت مشاكل الصدى من جهه لتأمين اسماع افضل فيث القاعات الكبرى اثناء القاء الخطابات
وكانت الاستفادة من الصدى في دارسة اعماق  البحار ولامسح الجيولوجي ولااهم دارسة الزلازل ولابراكين
ماهي خصائص الصوت ؟
تصل الموجات الصوتية التي يمكن سماعها الى الاذن فتنقل الاعصاب تاثيرات هذه الموجات الى الدماغ حيث تتم ترجمتها الى اصوات ونغمات معروفة
لكي يتعرف الدماغ الى الاصوات ويميزها يجب ان تتمتع الموجات السمعية بخصائث طبيعية مميزه
1- درجة الصوت :- فتميز الاذن بواسطة بين الصوت الحد (aigu) والصوت الغليظ (grave)
كلما كان تردد الصوت اكبر كان درجة اعلى والعكس صحيح
2- ارتفاع الصوت :- يطلق عادة على الصوت الحاد صفه مرتفع الدرجة وعلى الصوت الغليظ منخفظ لادراجة
3- شدة الصوت هي الخاصية التي تمكن الاذن من التمييز بين صوت قوي واخر ضعيف
تعتمد شدة الصوت على اتساع الموجات الصوتية التي تنقله ولكما كان اتساع الموجات كبيراًُ لكما كانت شدة الصوت اعلى والعكس صحيح كما تعتمد شدة الصوت على الجسم المهتز الذ ي يحدث الصوت
وكذالك نجد ان المسافة التي تفصل بين مصدر الصوت والسامع لها علاقة بشدة الصوت
تقاس شدة الصوت بوحدة قياس تدعى دسيبيل (decibelle) اذ بين 10 و 20 ديسبيل يكون الصوت همساً وفوق 120 ديسبيل يحدث الماًُ في الاذنين
ماهو  مبداء الارسال الالسلكي ؟
ان عملية ارسال الامواج الكهرومغناطيسية الى مسافات بعيده يتطلب ارسال تيار عال التواتر والتوتر في دارة مفتوحة وبما ان تواترات الامواج الكهرومغناطيسية التي تولدها التيارات الصوتية المضخمة منخفضة ومتعددة لذا فأشعاعها لا يمكن ان يصل الى مسافات بعيدة
الا بستعمال هويئات طويلة متعددة الى ان كل منها يلائم كل منها تواتر صوت معين بذلك تحمل التيارات الصوتية على تيار عالي التواتر يرسالة هوائي واحد فتغير من سعه هذا التيار تغيراً يلائم الصوت وهو مايعرف بأسم ( التكيف بالسعة )

فالارسال يحتاج الى مولد للاهتزازات العالية التواتر مع جهاز يحول الاهتزازات الصوتية الى كهربائية ويقويه وذلك كي تستطيع ان تجمع في دائرة للارسال المفتوح اي الهوائي
س :ماهو مبدا الاستقبال الاسلكي؟
تكون الامواج الكهرومغناطسيه التي يرسلها هوائي الارسال قادرة  على توليد تيارات ضعيفه في دارات مناسبه تتاثر بمجالها الكهربائي او بمجالها المغناطيسي
الا ان هذه التيارات تكون عالية التواتر مكيفة وتلاقي ممناعة كبيره حين مرورها في وشائع سماعة الهاتف او مكبر الصوت فلا توثر فيهما لذا ينبغي تضخيم هذا التيار الصوتي كي يمر في السماعه او في المكبر
على هذا الاساس يحتاج الاستقبال الى هوائي يمكن تغيير دوره الخاص ليتجاوب مع اهتزاز معين والى مضخم والى كاشف يقوم التيار
ومن ثم الى جهاز تصفيه يفصل التيار الصوتي.
يمكننا استعمال هوائيات بشكل اطار تتاثر بالمجال المغنطيسي للموجه الكهرومغناطيسيه فتكون حساسية الاستقبال عظمى عندما يصبح مستوى الاطار عموديا على شعاع
المجال المغناطيسي يتطلب ذللك توجيها جيدا لالتقاط محطة ارسال معينه كما يحدث في راديو الترانزستور.
ما معنى جدار الصوت ؟
عندما يتحرك منبع الصوت تتراص كرات الامواجالصوتيه كلما ازدادت سرعة المنبع .
عندما تبلغ سرعة المنبع قيمة سرعة الصوت تماست هذه الكرات داخليا عندنقطه واحده لان المنبع يتحرك بسرعة الصوت ويستمر في اصدار صوته فيصل بعد زمن معين الى النقطه الاولى
وتصل معه في اللحظه نفسها جميع الامواج الصوتيه التي اصدرها وهو يجتاز المسافه بذلك تتجمع القدره الصوتيه الكبرى عند هذه النقطه ويواكب هذا التجمع المنبع في سيره مادامت له سرعة الصوت
وهكذا تبقى القدره الصوتيه لهذا التجمع محافظة على قيمتها الكبيره وثابته لتلاشي قدرات الموجات الاولى وتوالد مستمر لموجات جديده كل جسم يتحرك في الهواء يولد فيه اضطرابات تنتشر بسرعة الصوت فيرافقه تجمع من قدرات هذه الاضطرابات تسبب زيادة كبيره في ضغط الهواء تخضع الجسم الى قوى هائله قد لايتحملها كما تولد في اذن مراقب تصادفه صوتا قويا جدا يسمى سطح تجمع هذه القدره موجة الصدم وتقول ان الجسم قد بلغ جدار الصوت اما شكل موجة الصدم فيكون مستويا عموديا على شعاع السرعه.
اما اذا اخذ الجسم يسير بسرعة سر1 (ضعف سرعة الصوت ) ثابته واكبر من سرعة الصوت فان شكل موجة الصدم يصبح مخروطيا يتحرك بسرعة الجسم لكن الدوي الهائل يبقى يلاحق الجسم ويصيب كل مراقب تصادفه موجة الصدم المخروطيه.
س: ماهي المجهرات وانواعها؟
المجهرات اجهزة تحول الاهتزازات الصوتيه الى اهتزازات كهربائيه وهي على انواع متعدده تعتمد في عملها على مبادى مختلفه منها:
1ــ المجهرة الفحميه : ومبدؤها تحويل الاهتزازات الصوتيه الميكانيكيه الى تغيرات في المقاومه الكهربائيه وهي تتالف من حبيبات فحميه توضع في حفة عازله مثبته الجدران وتغطى بصفيحة ناقلة مرنه .
يجتاز قعر الحفة مسرى ناقل يصل الحبيبات الى مولد للتيار المتواصل فتغلق الدارة عن طريق الحبيبات والصفيحة المرنة .
عملها:
يهز الصوت الصفيحة المرنة اهتزازات تضغط وتخلخل الحبيبات الفحمية فتغير مقاومة المجهرة وبالتالي شدة التيار في الدائرة تغيرات لها تواتر الصوت تستعمل في مجهرات الهاتف لكنها لاتحافظ على طابع الصوت
2ـــ المجهرة ذات المكثفة :
تحول الاهتزازات الصوتيه الى تغيرات في سعة المكثفة التي بدورها تغير فرق الكمون في لبوسيهما .
عملها:
عند توليد الصوت امام اللبوس الاول يتغير البعد بين اللبوسين وبالتالي سمة المكثفة فتتغير شحنتها فيتكون في الدارة تيار متغير له تواتر الصوت يضاف الى التيار المولد المتواصل يستعمل هذا النوع في استديوهات الاذاعة والتلفزيون .




3 ـ المجهرة الديناميكية :
تقوم بتحويل الاهتزازات الصوتيه بالتحريض الكهروطيسي الى فرق كمون متغير
عملها:
عندما يتولد صوت امام المجهزة يهتز الغشاء فتتحرك الوشيعة وتتولد بين مربطيها قوة محركة تحريضية متغيرة لها تواتر الصوت تعمل هذه المجهرة ذاتيا وليست بحاجة الى مولد خارجي وهي واسعة الانتشار لانها تتاثر بالعوامل الجويه

س: ماهي مكبرات الصوت ؟
مكبرات الصوت اجهزة تعمل عكس المجهرات اذ تحول الاهتزازات الكهربائية الى اهتزازات صوتيه

نذكر منها:
1ـ سماعة الهاتف :
تتالف من مغناطيس دائم يلف عليه سلك نحاسي دقيق ومعزول وتوضع صفيحة حديديه رقيقه مرنه دائرية الشكل امام المغاطيس ويثبت محيطها في غلاف السماعه تستعمل سماعة الهاتف حين تكون الاسطاعة المستخدمه ضعيفة لانها تحدث الصوت بجوار الاذن مباشرة

2ــ مكبر الصوت الكهرديناميكي :
يشبه المجهرة الدينامكيه وقد بدل الغشاء المحدب فيها بجذع مخروط من الورق المقوى قاعدته الكبرى نحو الخارج ليستطيع هز حجم كبير من الهواء عندما تحركه الوشيحة المثبت اليها اذا طبق بين طرفيها فرق الكمون المتغير الصوتي .
يصمم مكبر الصوت خلافا للمجهرة كي يتحمل تيارات اشد تمر في الوشيحة فتخضع لقوى لابلاس الكهرطيسيه اما في الانترفون (اجهزة التخاطب الداخلي )يستخدم الجهاز نفسه مجهرة وكبرة .


ماهو مبدا تسجيل الصوت واستعادته؟
يتم تسجيل الاصوات عادة على اقراص او على اشرطة كما في المسجلات او على افلام كما في السينما الناطقه او على اقراص (cd ) مؤخرا وغيرها ففي مختلف الطرق الحديثه المتبعه في تسجيل الصوت يتم الاعتماد على تحويل الاهتزازات الصوتيه الى اهتزازات كهربية بفضل المجهرات ثم تضخم بمجموعة مصابيح او مجموعة ترانزستور تحدث هذه التيارات اما تغيرات مغناطيسيه تسجل على الاقراص او على الاشرطه واما تغيرات ضوئيه تسجلها الافلام .
في استعادة الصوت نحرك الشريط الممغنط في الاتجاه نفسه والسرعة نفسها اللذين تمت بهما عملية التسجيل على ان يبقى ملامسا راس التسجيل الذي يعمل الان راس استعادة فترسل المجالات المغناطيسية المتغيره والمتبقيه على عناصر الشريط تدفقا مغناطيسيا عبر النواة الحديديه الى الوشيحة فتحرض فيها تيارات متغيره تضخم وترسل الى مكبر الصوت .

460

منتدى علم الفيزياء العام / قوانين نيوتن

« في: فبراير 22, 2006, 11:25:36 مساءاً »

قوانين نيوتن للحركة
القانون الأول
يستمر كل جسم في حالته من السكون أو الحركة المنتظمة في خط مستقيم مالم  تجبره  قوة تغير حالته.
ملاحظة القانون الأول وتفسيره
يمكن تقسيم هذا القانون إلى جزأين الجزء الأول من هذا القانون
يستمر الجسم الساكن في حالة السكون مالم تؤثر عليه قوه محصلة تختلف عن الصفر
تفسيره :-
يبدو هذا الجزء من القانون معقولاً لأننا نلاحظ في حياتنا اليومية إثبات لهذا الجزء من القانون فأننا نلاحظ أن الأجسام الساكنة تبقى على حالته حتى تتسبب قوه في تحريكها وهذه القوه أما أن تكون مرئية أو غير مرئية
مثال :-
عندما يركل شخص ما كره فأنها تتحرك إذا هذه القوه هذه القوه مرئية وهي الشخص الذي ركل الكره ولكن هناك بعض القوى الغير مرئية مثل المجالات الكهرومغناطيسية أو الهواء.
مثال :-
في بعض لعب الأطفال نلاحظ أن الكرة تبقى ملعقة في الهواء دون أن تسقط فهذه القوى غير مرئية والسبب هو أننا لا نرى الهواء الذي يدفع الكرة ولكننا نشعر به والسبب الذي يجعل الكرة معلقة هوان قوه دفع الهواء وزن الكرة متساويان
الجزء الثاني من القانون :- وهو أكثر ذكاء
يستمر الجسم المتحرك في حركه في خط مستقيم بسرعة ثابتة مالم تأثر عليه قوه محصلة تختلف عن الصفر
يبدوا تفسير هذا الجزء من القانون صعباً فنحن نعلم ونلاحظ أن لا شي يستمر في  الحركة دون تعيير إلى الأبد فإذا دحرجت كرة تبقى تتحرك إلى أن تتوقف لأن هناك قوه غير مرئية تؤثر على هذه الأجسام وتحاول وقف حركتها وهي قوه الاحتكاك فكلما قللت من قوه الاحتكاك زاد الوقت الذي يحتاجه الجسم للوصول إلى حالة السكون
وقد عمم نيوتن هذه الملاحظة للأجسام التي تختفي فيها قوه الاحتكاك واستنتج انه إذا كانت هذه الحالة ممكنه
فأن الجسم المتحرك لن يتوقف أبدا بالرغم من انه لم يمكن حتى ألان الوصول إلى مثال واحد للسرعة الثابتة
ما عاد ا نظريات لم تثبت بالتجارب وهي إنما لو أطلقنا جسم في الفضاء الخارجي فأنه سوف يتحرك إلي الأبد
ولكننا يجب أن لا نهمل قوه الجذب التي توجد في الفضاء فأن جميع الأجسام تجذب بعضها بعضاً
فهناك الكواكب والنجوم والشهب والنيازك والثقوب السوداء والسد يم والمجرات وهذا الذي يجعلها في حركة دائمة لو لم تكن هناك قوه جذب وقوه طرد مركزية وقصور ذاتي
لم تتحرك هذه الأجسام لتوقفت عن الحركة
من الضروري أن نذكر أن الجسم المتحرك بدون تأثير أية قوه محصلة عليه يكون عادة في حالة توازن
ويبدو هذا الكلام غير مقبول ولكن إذا عرفنا توازن جسم ما انه إذا كان مجموع جميع القوى المؤثرة عليه تساوي صفر فأن التعريف السابق لتوازن جسم
يكون صحيحاً لأن الأجسام لا تمتلك قوه داخلية تستطيع تغيير حركتها إذا كانت متحركة
القانون الثاني :-
إذا أثرت قوه على جسم ما فأن هذه القوه تسبب تسارع جسم في اتجاه القوه ويتناسب مقدار التسارع تناسباً طرديا مع مقدار  القوه عكسياًُ مع كمية المادة الموجودة في الجسم
تفسيره:-
لأن الجسم قاصر عن الحركة تلقائياً فهو بحاجة إلى قوه تتغلب على القصور الذاتي وهذه هي خاصة القصور الذاتي في حال كان الجسم متحركا ولم تواجه حركته قوه معاكسة تغر من سرعة فجميع الأجسام تميل إلى الاستمرار
في حالة السكون مالم تؤثر عليها قوه غير متزنة بالإضافة إلى ذلك  تميل الأجسام المتحركة إلى الاستمرار في الحركة لذلك يقال بأن للجسم قصور ذاتي ويرتبط القصور الذاتي للجسم  بمتلاه
مثلاُ :-
تدور الأرض في فلكها حول الشمس باستمرار بسبب قصورها الذاتي
مثال أخر :-
نشعر بقصورنا الذاتي عندما نكون في سيارة مسرعة ويستعمل السائق الكابح فجئه لإيقافها
س :- ماهو تسارع ( accelaration ) الأجسام ؟
تتسارع الأجسام المتحركة عندما تتغير سرعتها بانتظام تحت تأثير قوه خارجية فتزداد السرعة أو تتباطأ
التسارع هو المعدل الذي تتغير بموجبة سرعة الجسم المتحرك بالنسبة للزمن .
اكتشف نيوتن العلاقة بين تسارع جسم مقدار القوه المسببة لهذا التسارع فكلما ازداد مقدار القوه ازداد تسارع الجسم
أما إذا بذلت القوه نفسها على جسمين تخلف كتلتهما فأن الجسم  ذا الكتلة الأصغر يكتسب تسارع اكبر وقد يحصل العكس
وهذا صحيح أيضا .
عبر نيوتن عما تقدم بالعلاقة التالية :-
القوه =الكتلة *التسارع
القانون الثالث :-
لكل فعل رد فعل (action---reaciton) مساوية له في المقدار ومضادة له في الاتجاه
مثلاً:-
عندما ينطلق الصاروخ فأنه يعمل وفقاُ لهذا المبتدى فعندما يندفع الوقود المحترق بقوه كبيرة نحو الأرض (فعل ) يندفع الصاروخ بالمنحنى المعاكس إلى أعلى (ردة فعل )
يكون مقدار قوه الفعل مساوية لمقدار قوه ردة الفعل
حركه القذيفة :-
يمكننا اعتبارها حركة ذات بعدين ومن السهل تحليلها إذا توفرت الشروط آلاتية :-
1-تسارع الجاذبية يكون ثابت ومتجه نحو الأسفل
2- تعتبر مقاومة الهواء ملغاة .
3- لا اثر لحركة دوران الأرض على حركة القذيفة .
الحساب الإلهي :-
من أهم نتائج نظرية نيوتن ما عرضة العالم الفرنسي بيار سيمون لابلاس وقد أطلق عليه الحساب الإلهي
إذ كنت تعرف موضع وسرعة كل جسيم في العالم في أي وقت يمكننا استخدام قوانين نيوتن للتنبؤ بموضعه وسرعته
في المستقبل ألا إن هذا الحساب صعب للغاية لذا أطلق عليه اسم الحساب الإلهي
من هنا ازدادت حدت النقاشات حول مسألة كون الإنسان مسير أم مخير .
السرعة النهائية :-
افترضنا حتى ألان أن الأجسام التي تسقط سقوطاُ ذاتيا ً تتسارع بمعدل قدرة  9,8 أمتار /ثانية2
ولكن ريشة أو قصاصة ورق صغيرة ساقطة لا تتسارع بالطبع بنفس هذا المعدل لان من السهل أن نلاحظ أن كليهما تسقط بسرعة اقل من سقوط قطعة عملة معدنية أو حجر
تصل الريشة إلى السرعة النهائية بعد فترة قصيرة جداً من لحظة اساقطها وفي الحقيقة فأن أي جسم يسمح له بالسقوط مسافة كبيرة في الهواء سيصل إلى سرعة ثابتة تسمى السرعة النهائية
وحيث أن الجسم لم يعد متسرعا (لان سرعة ثابتة ) لا يمكن تؤثر على جسم أي قوه غير متزنة أي أن شد الجاذبية الأرضية للجسم لابد أن يكون قد اتزن مع قوه ما متجهة إلى أعلى هذه القوه هي
قوه احتكا ك الهواء المندفعة على الجسم الساقط .

461

منتدى علم الفيزياء العام / ميكانيك الكم

« في: فبراير 22, 2006, 11:22:08 مساءاً »

ميكانيك الكم
اللغز الكمومي
بدا النظام القديم للفيزياء بالتهاوي مع مطلع القرن العشرين لقد وقع المجتمع العلمي في اضطراب عظيم اثر سلسلةجديدة وجريئة من التجارب التي تحدت ثلاثة قرون من الفيزياء النيوتونية كان العالم يشهد بوضوح الام المخاض لولادة فيزياء جديدة تبرز من انقاض النظام القديم لكن ماحدث ان نظريتين لانظرية واحدة قد برزتا من خضم ذلك الاضطراب .
كان اينشتاين رائد النظرية الاولى ــ النسبية ــ وركز جهوده على فهم طبيعة القوى كاجاذبية والضوء .
ارست نظرية اخرى قواعد فهم طبيعة المادة كانت تلك النظرية هي ميكانيك الكم الذي يحكم عالم الجسيمات الذرية وقد ابدعها عملاق اخر من عمالقة الفيزياء هو ورنر هايزنبرغ بمساعدة بعض معاونيه

عملاقان من عمالقة الفيزياء
تمازج قدرا اينشتاين وهايزنبرغ على نحو غريب وعبر مناح عديدة على الرغم من ان العالمين ابدعا نظريتين متباينتين كان كلاهما من اصل الماني كما حرصا كل منهما على تحدي المنظوكات افكرة لمن سبقه وقد هيمن الرجلان على الفيزياء الحديثة وحددت مكتشفاتهما مسار الفيزياء لاكثر من نصف قرن .
وكلاهما قدم اكبر عطاءاته في سن مبكرة كان اينشتاين في السادسة والعشرين عندما ابدع النسبية الخاصة اما هايزنبرغ فلم يكن له من العمر الا اربعة وعشرين عاما عندما ارسى القواعد الاساسية لميكانيك الكم ( وقد كان قد اتم بحثه للدكتوراه في سن الحادية والعشرين ) ونال جائزة نوبل للسلام في الثانية والثلاثين .
لقد جرف التيار الفكري المتصاعد كلا من اينشتاين وهايزنبرغ ذلك التيار الذي كان مسؤولا عن ازدهار العلوم والفنون فيالمانيا مع مطلع هذا القرن وكان لزاما على كل العلماء الموهوبين الواعدين بتحقيق قفزات متقدمه في الفيزياء ان يحجو الى المانيا اولا ( كان ذلك شان احد الفيزيائين الامريكين في نهاية العشرينات من هذا القرن اذ انه ارتحل الى غوتنجن متاثرا بالاحباط الذي الم به نتيجة تدنى مستوى الفيزياء في الولايات المتحدة انذاك وبحث هناك عن سادة ميكانيك الكم بهدف التعلم منهم كان هذا الفيزيائي هوج روبرت اوبهايمر الي اصبح فيما بعد اول صانع للقنبلة الذرية )
تاثر قدرا العالمين ايضا بالجانب المظلم من تاريخ المانيا اي تصاعد العقلية العسكرية والديكتاتورية البروسية وعندما بدا واضحا عام 1933م ان الفاشيين استهلوا حقبة من الاضطهاد والقمع فر اينشتاين من المانيا طالبا النجاة بحياته اما هايزنبرغ فقد بقي في المانيا بل وشارك في مشروع هتلر لانتاج القنبلة الذرية والواقع ان وجود مشاهير الفيزيائين من امثال هايزنبرغ في المانيا هو الذي دعا اينشتاين لتوجيه رسالته المشهورة الى الرئيس الامريكي فرانكلين روزفلت عام 1939م طالبا منه تصنيع القنبلة الذرية وقد كشف مؤخرا احد العملاء القدماء للمخابرات الامريكية النقاب عن المخاوف البيرة التي خلقها هايزنبرغ لدى الحلفاء لدرجة انهم اعدوا خططا انذاك لاغتياله ان لزم الامر في حالة مضي هتلر بمشروعه لانتاج القنبلة الذرية .
لم يقتصر امر التمازج بين الرجلين على قدريهما وحسب بل ان ابدعاتهما العلمية كانت مترابطه الى حد كبير شكلت النسبية العامة التفة الرئيسية لاينشتاين وقد باشرت هذه النظريه لاجابة عن تساؤلات اقضت مضجع المفكرين لمئات السنين هل هناك بدء ونهاية للزمان ؟ اين تقع ابعد نقطة في الكون وماذا يوجد بعدها ؟ مالذي حدث لحظة البدء ؟
بالمقابل تصدى هايزنبرغ وزملاؤه من امثال اروين شرودينغر والفيزيائي الدنماركي نيلز بور للاسئلة المعاكسة تماما : ماهو اصغر جسم في الكون ؟ هل يمكن تقسيم المادة الى اجزاء اصغر واصغر بلا توقف ؟ وقد صاغ هايزنبرغ وزملاؤه مبادىء ميكانيك الكم في خضم مواجهتهم لهذه التساؤلات .
تبدو هاتان النظريتين متعاكستين في اوجه كثيرة فبينما تعنى نظرية النسبية العامة بحركات المجرات والكون يسبر ميكانيك الكم بالمقابل عالم الجسيمات الادنى من الذرة . ان النظرية النسبية في الاصل نظرية عن حقول القوى التي تتخلل الفضاء بشكل مستمر ( نستطيع مثلا مقارنة حقل الجذب الثقالي بالاغشية الشبيهة بنسيج العنكبوت التي تطفو في الهواء حين يصفو الجو وتنتشر حتى مسافات بعيدة ) وبشكل مغاير يمكن تصنيف ميكانيك الكم كنظرية عن المادة الذرية التي تتحرك ابطاء من الضوء بكثير ويبدو حقل القوة في ميكانيك الكم وكانه يشغل باستمرار ونعومة كل الفضاء لكن التفحص الدقيق يبين انه مجزاء في كموم منفصلة فالضوء مثلا يتكون من رزم دقيقة من الطاقة تدعى الفتونات .
لاتستطيع اي من النظريتين منفصلة تفسير الطبيعة على نحو مرض فكل منهما توجب الاخرى وتكملها ان مافعل اينشتاين من دفعه دون جدوى نظريته النسبية الى حدها النهائي لهو اكبر دليل على ان النسبية وحدها لاتكفي كقاعدة لنظرية المجال الموحد كذلك شان ميكانيك الكم فبدون النسبية لايستطيع الا حساب السلوك الذري دون ان دلف داخل النواة او يتناول الجذب الثقالي بمقياسه الواسع .
لقد استغرق دمج النظريتين الجهود الجبارة لعشرات الفيزيائين النظريين خلال النصف قرن الاخيرة ولم يستطع الفيزيائين تحقيق صياغة مشتركة للنظريتين الا في السنوات الاخيرة الماضية وبمساعدة نظرية الوتر الفائق .

بلانك الثوري الرافض
ولدت النظرية الكمومية عام 1900م عندما اربكت الفيزيائين ظاهرة عرفت باسم ( اشعاع الجسم الاسود) كان الفيزيائيون غير قادرين مثلا على تفسير المسالة التالية : لماذا يحمر القضيب الفولاذي اذا تم تسخينه الى درجات عالية ثم يتوهج وينقلب الى الابيض . ولماذا تحمر الحمم البركانية وتتوهج لدى اندفاعها من بركان ثائر .
لم تستطع نظريات الفيزيائين انذاك بالتبوء بلوني التوهج الاحمر ولابيض تلك النظريات التي كانت ترى في الضوء ظاهرة موجية يمكنها لاهتزاز باي تردد لابل ان التنبؤات السالفة انطوت على ضرورة انطلاق طاقة اشعاعية لا نهاية لها عند الترددات العالية الامر الذي كان ضربا من ضروب المحال عرف هذا المازق ( بالكارثة فوق البنفسجية ) ( حيث تعني صفة فوق البنفسجية هنا الترددات العالية وحسب ) وحير العلماء لعدة سنوات .
وجد الفيزيائي الالماني ( ماكس بلانك حلا لهذه المعضلة عام 1900م كان استاذا في جامعة برلين حيث كانت تجرى ادق التجارب في حقل اختبار الجسم الاسود وكان بلانك وزوجته يمضيان بصحبة بعض الاصدقاء يوما من ايام الاحاد في منزلهما عندما اطلع احدهم بالمصادفة وهو ( هنريخ روبنز ) ماكس بلانك على احدث مكتشفاته في الحقل المذكور بعد مبارحة روبنز تبين لماكس بلانك انه يستطيع صياغة معادلة باستخدام حيلة رياضية بسيطة تستطيع تفسير معلومات روبنز بدقة بالغة وفي غمرة بهجته ارسل بلانك في تلك الامسية بطاقة بريدية الى روبنز يخبره فيها بنبا اكتشافه .
عندما تقدم بلانك في ذلك الشهر الى جمعية برلين للفيزياء بمحتوى انجازه كان بالغ التواضع غير اكيد بما قد يترتب على نظريته تضمنت افكار بلانك ما افاد بان الاشعاع لم يكن موجي الطبيعة بشكل كلي كما كان الفيزيائيون يعتقدون بل ان انتقال الطاقة يحدث في رزم منفصلة محددة وحذر بلانك في بحثه المقدم عام 1900م من ان ( الخبرة وحدها كفيلة باثبات صحة هذه الفرضية في الطبيعة ).
بدا واضحا لبلانك كيف اغفل الفيزيائيون البنية الحبيبية للطاقة ذلك ان رزم الطاقة كانت بالغة الضالة ( تحددها الكمية التي تساوي 10*6/5 -27 ارغ ثانية وتعرف اليوم باسم ثابت بلانك تخليدا لذكرى العالم الكبير ) ان هذا العدد الصغير لدرجة اننا لانتحسس الاثار الكمومية في حياتنا اليومية .
واجه الفيزيائيين بشك كبير افكار بلانك الجديدة وما ينجم عنها خاصة ان الضوء متقطع وليس مستمرا كانت فكرة ان الضوء يمكن تجزئته الى كموم  تسلك سلوك الجسيمات نمط من انماط التعليل بالمحال .
بعد خمس سنوات في عام 1905م دفع اينشتاين بالنظرية الكمومية ( وكان فيزيائيا مغمرا ) الى مرحلة اعلى عندما ابدع نظرية ( الاثر الكهروضوئي ) وبخلاف بلانك الذي كان رافضا وثوريا وجزوعا وكان مزاجه اقرب الى