28-11-2023

 

راهکار سوم برای اثبات اصل هم ارزی جرم و انرژی از دیدگاه مکانیک کوانتومی

 

 

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 ارائه شد. در این مبحث سعی می‌کنیم راهکار سوم اثبات این هم ارزی را منحصراً از دیدگاه مکانیک کوانتومی ارائه کنیم که مستقل از تمامی قوانین و روابط و حتی دیدگاه‌های نسبیت است.

 

به طور خلاصه پراکندگی پرتوهای اشعه ایکس توسط الکترون‌های اتمی در پدیده کامپتون به سال ۱۹۲۳ به‌وضوح نشان داد که تکانه خطی Pp هر کوانتوم تابش الکترومغناطیسی توسط رابطه زیر داده می‌شود.

 

 

Pp تکانه فوتون، h ثابت پلانک و λ طول‌موج الکترومغناطیس است. ازاین‌رو چنین فرض شد که تابش‌های الکترومغناطیس به‌صورت فوتون‌هایی هستند که دارای خواص مکانیکی ذره گونه هستند. دوبروی در سال ۱۹۲۴ عکس این مطلب را در نظر گرفت و پیشنهاد کرد که ذرات نیز باید دارای خواص موج‌گونه باشند. به فرض آنکه این موج دوبروی سینوسی باشد، بَسامد و طول‌موج آن توسط روابطی عکس روابط کامپتون و پلانک به دست می‌آید.

 

 

E انرژی، f بسامد موج الکترومغناطیس و P تکانه هر ذره دارای جرم است.

 

 

c سرعت نور که جایگزین v سرعت فوتون می‌شود. در واقع چون خاصیت موج‌گونه برای تمامی ذرات جرم‌دار مشاهده شده است، می‌توان این هم ارزی جرم و انرژی به‌دست‌آمده برای فوتون را به تمام اجرام و اجسام (متریال) تعمیم داد و آن را برای ذرات و اجسام جرم‌دار، جهان‌شمول کرد. نتیجه کلی اینکه اگر ما در مبحث مکانیک کوانتومی موفق به‌اندازه گیری تکانه فوتون و پیداکردن رابطه آن شویم، می‌توانیم به همان نتیجه اصل هم ارزی جرم و انرژی نسبیت برسیم.

اما واقعیت چیست؟
در مباحث بعدی نشان خواهیم داد که اصل هم ارزی جرم و انرژی هیچ ربطی به نسبیت و انیشتین ندارد. بلکه نازی‌هایی که به دنبال ساخت سلاح هسته‌ای بوده‌اند این هم ارزی را به‌صورت تجربی پیدا و کشف کرده‌اند که انیشتین روی آن خیلی مانور داد تا شاید بتواند آن را اثبات ریاضی و توجیه فیزیکی کند که صدالبته شکست هم خورد. درست است که خیلی از معادلات فیزیک کوانتوم از روی این اصل هم ارزی به‌دست‌آمده است؛ ولی منظور کلی ما این بود که اگر فیزیک‌دانان از این هم ارزی بی‌اطلاع و بی‌خبر بودند با مشاهده اینکه ماده خاصیت دوگانه ذره‌ای و موجی دارد و با استفاده از روابط به‌دست‌آمده تجربی و آزمایشگاهی، مجدداً می‌توانستند که به این اصل هم ارزی برسند. یعنی فیزیک کوانتوم این خاصیت را دارد که هم از ابتدا می‌توان به انتها رسید و هم از انتها به ابتدا دست‌یافت. از هر کجا که دانش فیزیک کوانتوم شروع شده و شناخته شود، در نهایت کل آن را می‌توان دریافت. ولی مسیر حرکت بشر برعکس بوده است؛ یعنی از انتها یا وسط راه به ابتدا رسیده است.

 

 

محمدرضا طباطبايي    1/1/88

http://www.ki2100.com