میدان مغناطیسی یا میدان موهومی الکتریکی، توهم
منشوری آهن یا کبالت
ابتدا باید بدانیم که
اعداد موهومی چه هستند. برای اولین بار ریاضیدانان با اعداد منفی زیر
رادیکال دو یا رادیکال با فرجه یا شاخص زوج مواجه شدند. ولی چون اعداد
منفی ریشه دوم یا ریشه زوج ندارند، آنها را با
ترس و بلا استفاده رها کردند. چرا
که رادیکال عکس عملگر توان را انجام می دهد و هیچ عددی اعم از منفی و
مثبت را نمی توان به توان عددی زوج رساند و به یک عدد منفی دست یافت.
به این دلیل آنها را اعداد موهومی یا غیر قابل دسترس و درک نامگذاری
کردند و تنها کار ممکن و عملی ، تجزیه آن به حاصل ضرب رادیکال منفی یک
و یک عدد حقیقی دیگری بیرون رادیکال بود.
I نماد رادیکال منفی
یک است. ولی ریاضیدانان با
نبوغ ، دست روی دست نگذاشته و دست به ابتکار بسیار جالب و نو آورانه ای
زدند. چرا که اعداد موهومی باعث سردرگمی افراد زیادی میشود و سعی
کردند هم خودشان و هم دیگران را از سردرگمی خلاص کنند. ما باید بدانیم
که موضوع یک مسئله انتزاعی در ریاضیات نیست. بلکه واقعیتی است که
نتنها باید آن را شناخت ، بلکه میبایست آن را تجزیه و تحلیل کرد . چرا که موضوع در حیطه
مباحث پیشرفته ریاضی قرار دارد. شاید امروزه اعداد منفی برای ما چیزی عادی
شده باشند ، ولی در ابتدا خیلی ها با خود اعداد منفی هم مشکل داشتند تا
اینکه دکارت دستگاه مختصاتی خود را ارایه نمود و مفهوم جبری و جهت
اعداد را به صورت هندسی نشان داد. درست است که دکارت اعداد منفی را ابداع ننموده
است، ولی ما درک اعداد منفی را مدیون دستگاه مختصات
و هندسه دکارتی هستیم. بعدها
ریاضیدانان با قوانین هندسه اقلیدسی
(مثلث قائم الزاویه) و یک دستگاه مختصات ، شبیه مختصات
دکارتی ، اصل قضیه را در مبحث هندسه و آنالیز بردارها حل و فصل کردند. آنها چنین پنداشتند
چون اعداد مثبت و منفی روی دستگاه مختصات 180 درجه با یکدیگر زاویه
دارند و در دو جهت مخالف یکدیگر حرکت می کنند، پس میتوان چنین استنباط
کرد که اعداد موهومی 90 و منفی 90 درجه با اعداد مثبت و منفی زاویه
دارند. یعنی اعداد موهومی مفهومی جبری و برداری دارند و یکه آن همان
I
است. به طور مثال با ضرب منفی یک در یک عدد حقیقی ، علامت آن تغییر
کرده و جهت آن در دستگاه مختصات، 180 درجه می چرخد. در نتیجه ضرب عدد
رادیکال منفی یک در یک عدد حقیقی ، باعث نیم تغییر در علامتش و چرخش آن
به مقدار 90 درجه روی محور مختصات میشود. یعنی با ضرب I و منفی I اعداد جبری یا برداری روی محور مختصات
، به
صورت پاد ساعت گرد و ساعت گرد و به میزان 90 درجه چرخش می کنند.
به بیان ساده بعد از
این با مفهوم و مقدار I کاری نخواهیم داشت. بلکه از آن به عنوان یک
عملگر یا ابزار ریاضی برای چرخش 90 درجه ای استفاده خواهیم کرد. و این
برای کاربرد فیزیکی ایده آل است. چون همانطور که می دانیم میدان
الکتریکی با میدان مغناطیسی 90 درجه زاویه دارد. در واقع ریاضیدانان با
ابداع و نبوغ خود سعی دارند مفاهیم ریاضی را برای ما ساده کنند نه
اینکه آنها را پیچیده و قامض کنند. کار با اعداد موهومی و دستگاه
مختصات آن بسیار راحت تر است. ولی اینک این سوال مطرح میشود
که برای چرخش
کمتر یا بیشتر از 90 درجه چه باید کرد؟ جواب ساده است ریاضیدانان اعداد
مختلط را ارایه کرده اند.
عبارت فوق یک عدد
مختلط است . a قسمت حقیقی و b ضریب قسمت موهومی است. a مقدار جبری روی محور
افقی است و b مقدار عددی روی محور عمودی است.
واضح تر بگوییم این
اعداد موهومی هستند که به ما ثابت می کنند یا توجیه می کنند که چرا
محورهای مختصاتی x و y میبایست و باید 90 درجه اختلاف زاویه داشته
باشند. و محور y و عداد جبری روی آن ، همواره این عدد یا مقدار موهومی
یا نماد یا یکه ریاضی را به همراه داشته و یدک خواهند کشید. به این
ترتیب می توان هر نقطه در روی دستگاه مختصاتی را مشخص کرد و همچنین
فاصله آن نقطه با مرکز مختصات و زاویه آن با محور افقی یا عمودی. به طور مثال:
در گذشته ماهیت اشعه
ایکس ناشناخته بود و نام آن را تابش مجهول گذاشته بودند. ولی ما می
دانیم که موج الکترومغناطیسی است. ولی همان نام اولیه خود را به یدک می
کشد. اعداد موهومی نیز در ابتدا موهومی بودند ولی امروزه شناخته شده
هستند.
اما یک
نتیجه مهم ، برابری زیر است که میتوان آن را به یک مثلث قائم الزاویه و
متوازی الساقین تعمیم داد.
یعنی فرض می
کنیم که امتداد محور افقی از مرکز به سمت راست و در جهت مثبت جبری
(x+) ،
همان جهت میدان الکتریکی مثبت است و برعکس آن امتداد محور افقی از مرکز
به سمت چپ و در جهت منفی جبری (x-) ، همان جهت میدان الکتریکی منفی است. چون
دانسته ایم که میدان مغناطیسی عمود بر میدان الکتریکی است و برعکس،
امتداد محور عمودی از مرکز به سمت بالا و در جهت مثبت جبری
(y+) ، همان قطب
مغناطیسی N است و امتداد محور عمودی از مرکز به سمت پایین و در جهت
منفی جبری (y-) ، همان قطب مغناطیسی S است. یعنی میدان مغناطیسی
، میدانی
موهومی خواهد بود که از کنش یا برهمکنش میدان الکتریکی با میدان واحدی
است که قبلا توضیح داده ایم . که این میدان واحد
، یعنی همان وتر
مثلث قائم الزاویه با هر دوی آن میدانها 45 درجه زاویه خواهد داشت.
اعداد مختلط همواره یک مثلث قائم الزاویه را نشان می دهند و رادیکال یک
عدد مختلط همان وتر است و یک قدم فراتر ، یک عدد مختلط معادله یک میدان
نرده ای یا برداری است.
اینها معادلات
اولیه میدان نرده ای همان میدان واحدی هستند که مد نظر ماست. و اینک
این سوال مطرح میشود که معادلات میادین متغییر چه میشود
. آیا میدان واحد
نیز متغییر خواهد بود؟
فعلا چنین میتوان
استنباط کرد که میدان واحد یک میدان ثابت و واسطی مابین این دو میدان
متغییر است و انرژی آنها را در حالت متناوب به یکدیگر منتقل یا تبدیل
می کند.
در حقیقت کار با
مختصات موهومی بسیار راحت است با ضرب I در معادله یک منحنی ، تغییر
زاویه 90 درجه ای روی صفحه انجام می شود.
و این سوال مهم که معادله میدان نرده ای
الکتریکی یا معادله میدان برداری مغناطیسی چیست؟
یعنی θ معادله میدان الکتریکی و I*θ
معادله میدان مغناطیسی است. به همین راحتی . اینک اگر بخواهیم نوسان
یا تناوب میدانی را روی معادله میدان واحد نشان دهیم:
و قرینه آن :
یعنی با ضرب ساده
معادله موج با مشتق اول معادله میدان واحد نسبت به θ (شیب میدان)، به معادله نهایی موج الکترومغناطیس
دست می یابیم. در واقع اگر این
معادلات در ظاهر ساده و ابتدایی را بسط و توسعه دهیم ، میتوانیم میادین
الکتریکی و مغناطیسی و کنش یا برهمکنش آنها با میدان واحد ، ماده و پاد
ماده و انرژی منفی و مثبت ، پدیده تونل زنی کوانتومی ،
انرژی نقطه صفر یا خلا و .... در کل ساختار اتمی و تمامی پدیده های
کوانتومی حتی میدان گرانشی را خیلی راحت و ساده ، اولا اثبات ریاضی و
دوما توجیه علمی یا فیزیکی کنیم.
و این موضوع مهم که cos
در معادلات فوق ، میتواند 45 درجه اختلاف فاز نیز ایجاد کند که در
صنایع برق و الکترونیک به کرات مشاهده میشود که شدت جریان با ولتاژ
الکتریکی ، به همین میزان اختلاف فاز دارند. پدیده ای که به آن خود
القایی یا اندوکتانس گفته میشود که بیانگر وجود کنشی مابین
میدان الکتریکی با میدانی واحد است که برآیند یا نتیجه آن ، میدان
مغناطیسی است و برعکس. یعنی میادین دو طرفه و زاویه دار به
یک جهت واحد. به طور مثال تابش موجی بتا یا همان اشعه کاتدی با ماهیت
الکترون های شتاب دار به این صورت میشود:
یعنی این نوع تابش یک
تک قطبی مغناطیسی یا الکتریکی است.
و طبیعی است که در میدان الکتریکی منحرف شده و یا در میدان مغناطیسی
(الکتریکی دوار) تاب بخورد. نیم منحنی آبی انرژی تابش در میدان
الکتریکی و قسمت خط چین انرژی آن درون میدان واحد را نشان می دهد که به
صورت متناوب در همکنش هستند. که با صرف زمان و حوصله میتوان تمامی
معادلات آنها را پیدا و نمودار هندسی آنها را نیز ترسیم نمود. و یک قدم
فراتر ، آیا اصلا میدان مغناطیسی وجود دارد یا اینکه میدان مغناطیسی
همان میدان الکتریکی است که زاویه گرفته و جهت برداری آن تغییر پیدا
کرده است و ممکن است هر دو ، ماهیت واحدی داشته باشند و این ذهن و باور
ما به نادرست آنها را متمایز و مختلف درک کرده است. یعنی یک میدان با
یک ماهیت ، دو صورت مختلف در ذهن ما ایجاد کرده است. که باید بگوییم
جواب مثبت است. منشاء و مبدا این خطا در باور ما ، مربوط میشود به
فلزاتی همچون آهن یا کبالت. همچنین بعضی از اکسیدهایشان که به
فرومغناطیس معروف هستند.
همانطور که میدانیم یک
منشور اولا سرعت حرکت یک پرتو نور سفید را کم و دوما باعث تجزیه و
انحراف آن میشود. تحقیقات ما بر روی سلاح ریل گان (توپ الکترومغناطیسی)
نشان داد که کریستال های فلزی یا اکسیدی آهن و کبالت نیز به طور مشابهی
عمل می کنند. اولا باعث تغییراتی بر روی میدان الکتریکی میشوند و دوما
باعث انحراف 90 درجه ای در آن میشوند و در ذهن ما این توهم و باور را
ایجاد می کنند که میدانی به نام و ماهیت مغناطیسی وجود دارد و برعکس.
به طور مثال جریان شدید باد نمی تواند یک کوه یا یک رشته کوه را جابجا
کند . در نتیجه مجبور است خودش تغییر مسیر دهد. ولی در مورد یک قایق و
کشتی بادبانی اینچنین نیست. قایق و کشتی مجبور به حرکت و سرعت گرفتن در
روی آب هستند. یک هسته سنگین ترانسفورماتور میتواند مسیر میدان
الکتریکی را تغییر دهد:
ولی براده های کوچک
آهن و کبالت، خودشان وادار و مجبور به چرخش پیرامون یک میدان الکتریکی
میشوند و چنین می پنداریم که حول یک سیم و کابل جریان الکتریسیته ،
میدان مغناطیسی شکل گرفته است یا اینکه وجود دارد.
در حقیقت آرایش
اوربیتالی در هسته آهن و کبالت چنان است که یک میدان دائمی الکتریکی
دوار در آن شکل می گیرد و توهم مغناطیس را در ذهن ما ایجاد می کند و
این میدان میتواند میادین الکتریکی خارجی را منحرف کند یا بشدت میدان
الکتریکی درونی آن بیافزاید و ..... به باور ما هم میدان الکتریکی و هم
مغناطیسی دو روی یک سکه هستند. اختلاف آنها در زاویه و امتداد بردار
نیرو و .... میباشد. آهن و کبالت رفتاری همچون آینه و منشور دارند و
باعث انعکاس و انحراف میادین میشوند. با توجه به اینکه تمامی عناصر
کیهان تمایل دارند به طرف آهن شدن حرکت کنند، این احتمال نیز وجود دارد
که شدت و قدرت میدان واحد در آن تشدید و یا تقویت میشود. از اینرو خود
را با این خواص منحصر به فرد در میان سایر عناصر نشان می دهد. آهن و
کبالت عجیب ترین و شگفت انگیزترین فلزات در دنیا هستند. که بسیاری از
خواص آنها فعلا ناشناخته و مرموز باقی مانده است هم در علوم دینی و هم
در علوم متالورژی.
با فرض اینکه الکترون
یک ذره موج گون است ، اینک اوربیتال یک اتم را شبیه سازی می کنیم. در
این رابطه میبایست دو معادله موج سینوسی و یک کمان یا دایره را ترکیب و
در هم ضرب کنیم:
که با کمی تغییرات و
جابجایی شبیه اوربیتال 2p1 و ... میشود.
محمدرضا طباطبايی 2/11/1400
http://www.ki2100.com
