افزایش سرعت و کاهش طول یا حجم
همانطور که در مبحث جرم صفر و ایجاد شرایط بی وزنی ،
تسلیحات گرانشی / راهكاری جدید برای اثبات اصل هم ارزی جرم و
انرژی / ارایه رابطه هم ارزی جرم و انرژی مستقل از سرعت
امواج نور و گرانشی گفته شد:
چرا با زیادشدن سرعت، جرم افزایش مییابد:
امواج الکترونی دوبروی: پیشرفت مفهومی مهم در نظریه
کوانتومی، پس از مدتی در سال ۱۹۲۴ حاصل شد. لوئیس دوبروی فیزیکدان
جوان فرانسوی در پایاننامه دکترای خود پیشنهاد کرد که درست همان
گونه که امواج نور در شرایط خاصی همچون ذرات عمل میکنند، ذرات نیز
میتوانند رفتار موجی از خود نشان دهند. او بهویژه اظهار داشت که
الکترونها که سابقبراین بهصورت کرات باردار سخت و غیرقابلنفوذ
فرض میشدند، در واقع میتوانند؛ مانند نور یا موج آب، همچون امواج
گستردهای که از پراش یا تداخل حاصل میشوند رفتار کنند. بر طبق
نظر دوبروی، طولموج یکذره λ با عکس اندازه حرکت آن p متناسب است
و ثابت تناسب همان ثابت کوانتوم پلانک h است:
پس
هر قدر اندازه حرکت یکذره بزرگتر باشد، طولموج آن کوچکتر است.
شایان توجه است که فرضیه دوبروی نه فقط در مورد الکترون و ذرات بنیادی
دیگر، بلکه در مورد تمام ذرات به کار برده میشود. مثلاً یک توپ
بیلیارد که روی میز میغلتد، طولموجی دارد؛ ولی چون ثابت پلانک بسیار
کوچک است اندازه حرکت توپ به همان نسبت بزرگ خواهد بود. طولموج توپ
بیلیارد حدود ۳۴-^۱۰ متر میشود. البته این مقدار چندین مرتبه توانی با
ابعاد عادی یک توپ بیلیارد تفاوت دارد و در نتیجه توپ هیچگاه رفتار
موجی از خود نشان نخواهد داد. اما اندازه حرکت نوعی الکترونها
میتواند طولموجهایی حدود ۱۰-^۱۰ متر به وجود آورد که در سطح فواصل
اتمی، مقدار عادی محسوب میشود؛ بنابراین میتوان انتظار داشت که آنها
در مدت بر همکنش با ساختارهای اتمی، خصوصیات موجی از خود نشان دهند.
این مطلب نخستینبار در سال ۱۹۲۷ میلادی توسط کلینتون داویدسون و
لسترگرمر فیزیکدانان آمریکایی نشان داده شد. آنها ثابت کردند که
الکترونها میتوانند در هنگام عبور از ساختار شبکهای یک بلور، به
صورتی مشابه پراش نور گذرنده از یک توری، پراشیده شوند.
علیرغم اینکه الگوهای پراش بادقت خوبی مشابه مدارهای موجود در شکل
توسعهیافته ستاره داوود ایجاد میشوند:
p
اندازه حرکت، m۰ جرم جسم در حال سکون، v سرعت جسم، λ طولموج، h ثابت
پلانک است. همانطور که میدانیم ما در حالت طبیعی مواد، هیچ سکونی
نداریم که سرعت صفر شود و در نتیجه طولموج بینهایت نخواهد شد مگر
اینکه این شرایط را ایجاد کنیم. با افزایش جرم یا افزایش سرعت، طولموج
جسم کوتاهتر شده و در نتیجه:
بَسامد امواج گرانشی افزایش
مییابد و چون E=hf
پس انرژی امواج
افزایشیافته و بر مقدار نیروی گرانش و یا جاذبه افزوده میشود که
نتیجه آن افزایش جرم خواهد بود.
Cs
سرعت نور و Cp
سرعت امواج گرانشی میباشد.
در
این حالت ذرات تشکیلدهنده جسم با نیروی بیشتری همدیگر را جذب خواهند
کرد که نتیجه آن کاهش فاصله مابین ذرات و اتمها و همچنین تقلیل طول یا
حجم جسم و بهتبع آن افزایش چگالی است که از رابطه معروف لورنتس
قابلمحاسبه است. چرا که طولموج ذرات کاهش پیدا کرده و فضای کمتری را
اشغال خواهند کرد در نتیجه ماده منقبض میشود و متر ما کوتاه میشود. همانطور که میدانیم یکی از نتایج مهم اندازهگیری
سرعت نور این بود که این سرعت تحت شرایط مختلف، همواره یکسان
اندازهگیری میشود و این ممکن نخواهد بود مگر اینکه تغییراتی در
ابزارهای اندازهگیری ما منجمله واحد طول (متر) و واحد زمان (ثانیه)
ایجاد شود. ازاینرو شخصی به نام لورنتس این تغییرات را فرمولبندی
کرد:
x طول و t زمان در چهارچوب ساکن ولی 'x و 't در چهارچوب
متحرک با سرعت v است، همانطور که میدانیم c سرعت نور است. در
سادهترین توضیح هم بافته فضا - زمان را میتوان با تناسب زیر
تعریف کرد:
که بیانگر این موضوع است که ما تحت هر شرایطی، همواره سرعت نور
را ثابت اندازهگیری خواهیم کرد، نه اینکه سرعت نور همواره نسبت به ما
ثابت باشد.
محمدرضا طباطبايي 26/10/87
http://www.ki2100.com
