دنیای اینشتین Einstein's Cosmos: How Albert Einstein's Vision Transformed Our Understanding of Space and Time یک کتاب علمی برای عموم و نوشته شده توسط میچیو کاکو Michio Kaku می باشد. در این کتاب، کاکو به بحث در مورد کارهای اینشتین، زندگی وی و مفاهیمی مانند E = mc^2 و نسبیت خاص Special Relativity می پردازد.
زبان: انگلیسی
تعداد صفحات: 264
فرمت فایل: PDF
حجم فایل: 8 MB
با ما در تماس باشید:
Email: kamrani.farzin@gmail.com
اینشتین دو نظریه دارد. نسبیت خاص را در سن 25 سالگی بوجود آورد و ده سال بعد توانست نسبیت عام را مطرح کند.
نسبیت خاص بطور خلاصه تنها نظریه ایست که در سرعتهای بالا (در شرایطی که سرعت در خلال حرکت تغییر نکند--سرعت ثابت) می‌توان به اعداد و محاسباتش اعتماد کرد. جهان ما جوریست که در سرعتهای بالا از قوانین عجیبی پیروی می‌کند که در زندگی ما قابل دیدن نیستند. مثلا وقتی جسمی با سرعت نزدیک سرعت نور حرکت کند زمان برای او بسیار کند می‌‌گذرد. و همچنین ابعاد این جسم کوچکتر می‌شود. جرم جسمی که با سرعت بسیار زیاد حرکت می‌کند دیگر ثابت نیست بلکه ازدیاد پیدا می‌کند. اگر جسمی با سرعت نور حرکت کند، زمان برایش متوقف می‌شود، طولش به صفر میرسد و جرمش بینهایت می‌شود.
نسبیت عام برای حرکتهایی ساخته شده که در خلال حرکت سرعت تغییر می‌کند یا باصطلاح حرکت شتابدار دارند. شتاب گرانش زمین g که همان عدد 9.81m/sاست نیز یک نوع شتاب است. پس نسبیت عام با شتابها کار دارد نه با حرکت. نظریه ایست راجع به اجرامی که شتاب گرانش دارند. کلا هرجا در جهان، جرمی در فضای خالی باشد حتما یک شتاب گرانش در اطراف خود دارد که مقدار عددی آن وابسته به جرم آن جسم میباشد. پس در اطراف هر جسمی شتابی وجود دارد. نسبیت عام با این شتابها سر و کار دارد و بیان می‌کند که هر جسمی که از سطح یک سیاره دور شود زمان برای او کندتر می‌شود. یعنی مثلا، اگر دوربینی روی ساعت من بگذارند و از عقربه‌های ساعتم فیلم زنده بگیرند و روی ساعت آدمی که دارد بالا می‌رود و از سیارهٔ زمین جدا می‌شود هم دوربینی بگذارند و هردو فیلم را کنار هم روی یک صفحهٔ تلویزیونی پخش کنند، ملاحظه خواهیم کرد که ساعت من تند تر کار می‌کند. نسبیت عام نتایج بسیار شگرف و قابل اثبات در آزمایشگاهی دارد. مثلا نوری که به پیرامون ستاره‌ای سنگین میرسد کمی بسمت آن ستاره خم می‌شود. سیاهچاله‌ها هم برپایه همین خاصیت است که کار می‌کنند. جرم انها بقدری زیاد و حجمشان بقدری کم است که نور وقتی از کنار آنها می‌‌گذرد به داخل آنها می‌‌افتد و هرگز بیرون نمی‌آید.
فایل ورد 18 ص
در قرن نوزدهم دو ریاضیدان بزرگ به نام «لباچفسکى» و «ریمان» دو نظام هندسى را صورت بندى کردند که هندسه را از سیطره اقلیدس خارج مى کرد. صورت بندى «اقلیدس» از هندسه تا قرن نوزدهم پررونق ترین کالاى فکرى بود و پنداشته مى شد که نظام اقلیدس یگانه نظامى است که امکان پذیر است. این نظام بى چون و چرا توصیفى درست از جهان انگاشته مى شد. هندسه اقلیدسى مدلى براى ساختار نظریه هاى علمى بود و نیوتن و دیگر دانشمندان از آن پیروى مى کردند. هندسه اقلیدسى بر پنج اصل موضوعه استوار است و قضایاى هندسه با توجه به این پنج اصل اثبات مى شوند. اصل موضوعه پنجم اقلیدس مى گوید: «به ازاى هر خط و نقطه اى خارج آن خط، یک خط و تنها یک خط به موازات آن خط مفروض مى تواند از آن نقطه عبور کند.»
هندسه «لباچفسکى» و هندسه «ریمانى» این اصل موضوعه پنجم را مورد تردید قرار دادند. در هندسه «ریمانى» ممکن است خط صافى که موازى خط مفروض باشد از نقطه مورد نظر عبور نکند و در هندسه «لباچفسکى» ممکن است بیش از یک خط از آن نقطه عبور کند. با اندکى تسامح مى توان گفت این دو هندسه منحنى وار هستند. بدین معنا که کوتاه ترین فاصله بین دو نقطه یک منحنى است.
هندسه اقلیدسى فضایى را مفروض مى گیرد که هیچ گونه خمیدگى و انحنا ندارد. اما نظام هندسى لباچفسکى و ریمانى این خمیدگى را مفروض مى گیرند. (مانند سطح یک کره) همچنین در هندسه هاى نااقلیدسى جمع زوایاى مثلث برابر با 180 درجه نیست. (در هندسه اقلیدسى جمع زوایاى مثلث برابر با 180 درجه است.) ظهور این هندسه هاى عجیب و غریب براى ریاضیدانان جالب توجه بود اما اهمیت آنها وقتى روشن شد که نسبیت عام اینشتین توسط بیشتر فیزیکدانان به عنوان جایگزینى براى نظریه نیوتن از مکان، زمان و گرانش پذیرفته شد. چون صورت بندى نسبیت عام اینشتین مبتنى بر هندسه «ریمانى» است. در این نظریه هندسه زمان و مکان به جاى آن که صاف باشد منحنى است.
نظریه نسبیت خاص اینشتین تمایز آشکارى میان ریاضیات محض و ریاضیات کاربردى است. هندسه محض مطالعه سیستم هاى ریاضى مختلف است که به وسیله نظام هاى اصول موضوعه متفاوتى توصیف شده اند. برخى از آنها چندبعدى و یا حتى nبعدى هستند. اما هندسه محض انتزاعى است و هیچ ربطى با جهان مادى ندارد یعنى فقط به روابط مفاهیم ریاضى با همدیگر، بدون ارجاع به تجربه مى پردازد. هندسه کاربردى، کاربرد ریاضیات در واقعیت است. هندسه کاربردى به وسیله تجربه فراگرفته مى شود و مفاهیم انتزاعى برحسب عناصرى تفسیر مى شوند که بازتاب جهان تجربه اند. نظریه نسبیت، تفسیرى منسجم از مفهوم حرکت، زمان و مکان به ما مى دهد. اینشتین براى تبیین حرکت نور از هندسه نااقلیدسى استفاده کرد. بدین منظور هندسه «ریمانى» را برگزید.
هندسه اقلیدسى براى دستگاهى مشتمل بر خط هاى راست در یک صفحه طرح ریزى شده است اما در عالم واقع یک چنین خط هاى راستى وجود ندارد. اینشتین معتقد بود امور واقع هندسه ریمانى را اقتضا کرده اند. نور بر اثر میدان هاى گرانشى خمیده شده و به صورت منحنى در مى آید یعنى سیر نور مستقیم نیست بلکه به صورت منحنى ها و دایره هاى عظیمى است که سطح کرات آنها را پدید آورده اند. نور به سبب میدان هاى گرانشى که بر اثر اجرام آسمانى پدید مى آید خط سیرى منحنى دارد. براساس نسبیت عام نور در راستاى کوتاه ترین خطوط بین نقاط حرکت مى کند اما گاهى این خطوط منحنى هستند چون حضور ماده موجب انحنا در مکان - زمان مى شود.
در نظریه نسبیت عام گرانش یک نیرو نیست بلکه نامى است که ما به اثر انحناى زمان _ مکان بر حرکت اشیا اطلاق مى کنیم. آزمون هاى عملى ثابت کردند که شالوده عالم نااقلیدسى است و شاید نظریه نسبیت عام بهترین راهنمایى باشد که ما با آن مى توانیم اشیا را مشاهده کنیم. اما مدافعین هندسه اقلیدسى معتقد بودند که به وسیله آزمایش نمى توان تصمیم گرفت که ساختار هندسى جهان اقلیدسى است یا نااقلیدسى. چون مى توان نیروهایى به سیستم مبتنى بر هندسه اقلیدسى اضافه کرد به طورى که شبیه اثرات ساختار نااقلیدسى باشد. نیروهایى که اندازه گیرى هاى ما از طول و زمان را چنان تغییر دهند که پدیده هایى سازگار با زمان - مکان خمیده به وجود آید. این نظریه به «قراردادگرایى» مشهور است که نخستین بار از طرف ریاضیدان و فیزیکدان فرانسوى «هنرى پوانکاره» ابراز شد. اما نظریه هایى که بدین طریق به دست مى آوریم ممکن است کاملاً جعلى و موقتى باشند. اما دلایل کافى براى رد آنها وجود دارد؟
جان دالتون
0 سال قبل از ثبت و اعلان استقلال آمریکا در سال 1766، جان دالتون در انگلستان متولد شد. خانواده او در یک کلبه کوچک گالی در روستایی زندگی میکردند. در کودکی، جان به همراه برادرش در یک مزرعه کار می‌کرد و در مغازه پدر در بافتن لباس او را یاری میدادند. با وجود فراهم بودن اندکی از لوازم اولیه زندگی آنها خانواده فقیری بودند، بسیاری از پسران فقیر در آن زمان از داشتن تحصیلات محروم بودند، اما جان توانست با خوششانسی در مدرسهای در همان نزدیک زادگاهش مشغول تحصیل شود.
در سال 1766، تنها از هر 200 نفر، یک نفر قادر به خواندن بود. جان دانشآموزی خوب بود و به یادگیری علاقه زیادی نشان میداد. آموزگاران نیز او را به یادگیری تشویق میکردند. در 12 سالگی، او اولین مدرسه خود را در شهری نزدیک محل اقامتش باز کرد اما به خاطر کمبود پول مجبور به بستن آنجا و کارکردن در مزرعه عمهاش شد.
3 سال بعد، به همراه برادر بزرگتر و یکی از دوستانش مدرسهای را در 0کندال) Kendall انگلیس باز کرد. به تدرس انگلیسی. لانتین، یونانی، فرانسوی و 21 موضوع علمی و ریاضی پرداخت. جان به یادگیری طبیعت و هوای اطراف خود میپرداخت. او پروانهها، حلزون، و ... را جمعآوری می‌کرد.جان دالتون پی برد که دچار کورنگی ست و به یادگیری آن روی آورد. در 1793، جان به عنوان معلم خصوصی به منچستر رفت و در کالج جدید مشغول به تدریس شد. و در آنجا به مشاهده رفتار گازها پرداخت.
او به عناصر و اجزاء مختلف و چگونگی درست شدن آنها اندیشید. جان نظریهای داشت که بر طبق آن، هر عنصری از اتمهای مجزا تشکیل شده و تمام عناصر با یکدیگر متفاوت هستند زیرا اتمهای سازنده هر کدام از آنها، با دیگری متفاوت است.
جرج سیمون اهم
جرج سیمون اهم در سال 1787 در آلمان متولد شد. پدرش قفل ساز و مادرش، فاریا، دختر یک خیاط بود. با اینکه پدر و مادر جرج تحصیلات خود را به پایان نرسانده بودند. اما پدر جرج تحت تعلیمات و مطالعات شخصی خود بود تا جایی که قادر بود پسر خود را به عالیترین نحو با تعلیمات خود آموزش دهد.
در 1805، اهم وارد دانشگاه Er Langen شد و درجه دکتری را دریافت کرد. او کتابهایی در زمینه هندسه نوشته و در همان زمان به تعلیم ریاضیات در چندین مدرسه مشغول بود. بعد از آنکه او به کشف الکترومغناطیس که در سال 1820 اتفاق افتاد علاقهمند شد، در لابراتوار فیزیک مدرسهای شروع به کار و آزمایش کرد. در دو مقاله مهم در سال 1826 اهم، تصویری ریاضی از هدایت گرما در مدارهای مدلسازی شده فوریه ارائه داد. این مقالهها، استنباط اهم از نتایج پدیدهها و آزمایشات تجربی را افزایش داد و بخصوص در مقاله دوم، او قادر بود قوانینی که برای شرح و توضیح نتایج کارهای انجام شده دیگران بر روی "پیل" بود را مطرح کند. اجزای ابتدایی یک سلول الکتروشیمیایی: 1) الکترودها (X و Y) که هر دو از مواد برنده الکتریکی ساخته شده بودند: فلز، کربن، ترکیبات ... 2) الکترودهای مرجع (A و B و C) که در برخورد با جسم تحلیل رونده، فاسد میشوند. 3) خود سلول یا محفظهای که از مواد بدون حرکت و بیاثر تشکیل شده باشد: "شیشه، ... 4) الکترولیتهای که حاوی یون میباشد.
با استفاده و کمک از آزمایشات فراوانی که جرج سیمون اهم انجام داده بود، توانست روابطی اساسی بین ولتاژ، جریان و مقاومت بدست آورد. چیزی که امروز به عنوان قانون اهم شناخته می‌شود. او کتابی را در مورد نظریه الکتریسته اش در سال 1827 منتشر کرد . معادله I=V/R به عنوان "قانون اهم شناختهمی شود. با این شرح که مقدار ثابتی ازجریان که ازسیمی عبور بکند . دقیقاً متناسب است با ولتاژ دو سر آن سیم ، تقسیم بر مقاومت آن .
اهم (R) ، واحد مقاومت الکتریکی ، مساوی است با جریان (I) یک آمپری که در یک رسانا برقرارشود به ازاء یک ولت اختلاف پتانسیل (V) الکتریکی که بر دو سر سیم اعمال می شود . این روابط بنیادی آغازی است با شروع تحلیل مدارات الکتریکی .
مایکل فاراده
در سال 1791 در یک خانواده فقیر انگلیسی بدنیا آمد . مایکل فاراده پسری بسیار کنجکاو بود و علاقه زیادی به پرسیدن درمورد هر مطلبی داشت ، او نیاز شدیدی به هرچه بیشتر دانستن احساس می کرد . در13 سالگی به عنوان پیغام رسان دریک مغازه صحافی گری کتاب در لندن مشغول به کار شد. او تمام کتابهایی را که دراطرافش بود را مطالعه کرد و آرزو داشت که روزی خود او بتواند کتابی بنویسد.
او به مباحث انرژی خصوصاً نیرو ، علاقه مند شد . مطالعات و آزمایش های فراوانی که درحوزه انرژی و نیرو انجام داده بود . او را قادر می کرد تا دراینده اکتشافات مهمی در زمینه الکتریسته انجام دهد .
او سرانجام یک فیزیک دادن و شیمیدان مشهور شد . 2 وسیله درست کرد برای تولید چیزی که خود او آن را چرخش الکترو مغناطیس می خواند : بوجود آمدن جریانی دریک مدار توسط یک نیرو مغناطیسی دوار به دور یک سیم.
10 سال بعد در سال 1831 ، آزمایشات متعدد خود را که منجر به کشف القاء الکترو مغناطیس شد آغاز کرد . این آزمایشات مبنای فن آوری جدید الکترو- مغناطیس به حساب می آیند . که در واقع شکل دهنده آن ها هستند .
در 1831 ، فاراده یکی از بزرگترین کشفیات القاء الکترو مغناطیس خود را با استفاده از "حلقه القاء" خود انجام داد :
القاء یا تولید الکتریسته در یک سیم به وسیله تاثیر نیروی الکترو مغناطیس یک سیم حاصل جریان بر روی یک سیم دیگر .
تولید یک جریان دائم الکتریکی . برای این منظور فاراده ، دوقطعه سیم را بدور یک دیسک مسی پیچاند- با چرخاندن صفحه حلقوی ، بین قطب های آهنربا ی نعلی شکل او جریانی پیوسته و مداوم بدست آورد. این اولین تولید کننده الکتریسیته (ژنراتور) بود .
از ابزار و وسایلی که او درآزمایشاتش درست کرده بود در موتورهای الکتریکی و تبدیل کننده ها و تولید کننده های الکتریکی بهره بردند.
فاراده آزمایشات الکتریکی خود را ادامه داد . در سال 1832 او اثبات کرد که الکتریسته ای که توسط مغناطیس القاء می شود،اختلاف ولتاژ الکتریکی تولید شده توسط باتری و الکتریسته ساکن همگی یک چیز هستند . او همچنین کار مهمی را درزمینه الکترومغناطیس انجام داد. مایکل فاراده یکی از بزرگترین فیزیکدانانی بود که توجه زیادی به تجربه و آزمایش کردن نظریات و افکارش داشت ، او به عنوان پدر موتور الکتریکی ، تولید کننده های الکتریکی ( ژنراتور) تبدیل کننده های الکتریکی ، شناخته می شود همچنین "قانون القاء" را که اکنون تحت عنوان "قانون القاء فاراده " شناخته می شود بیان داشت ، دو قسمت از فیزیک به افتخار او به اسمش نامگذاری شده است . فرده ( برای فازان) و فاراده (به عنوان واحد بار ) .
هنری فورد
هنری فورد اغلب به اشتباه مخترع اتومبیل نامیده می‌شود. (این نام متعلق به کارل بنز آلمانی است). هنری فورد یک فرد خلاق بود که صنعت اتومبیل را منقلب کرد. فورد در سی‌ام جولای سال 1863 در Deadborn میشیگان متولد شد. در کودکی در مزرعه خانوادگی کار می‌کرد.در اوقات فراغتش در تعمیرگاه ماشین‌های مزرعه تجربه می‌اندوخت.. در سن 17 سالگی، فورد مزرعه خانوادگی را ترک کرد و به Detroit نقل مکان کرد. جایی که در آنجا کارش را در تعمیرگاههای ماشین به ویژه موتورهای بخارادامه داد. در 1882 هنری فورد یک ماشین کار حرفه‌ای بود و توسط شرکت Westinghouse استخدام شده بود تا ماشین‌های بخار را راه‌اندازی و تعمیر کند.
در 1891 فورد یک موتور کوچک گازوئیلی طراحی کرد. توماس ادیسون سپس یک شغل به هنری فورد پیشنهاد کرد و فورد مهندس ارشد شرکت روشنایی بخش ادیسون شد. سه سال بعد، فوردیک ماشین گازوئیلی ساخت که به نام کالسکه بدون اسب شناخته می‌شود. او شغلش با ادیسون را رها کرد تا علائقش در زمینه ماشینها را دنبال کند. بیشتر از 5 سال بعد، هنری فورد به توسعه طراحی ماشینها شامل مدل A و مدل T ادامه داد. او سرعت و کارآیی سوخت ماشینها را افزایش داد. کارآیی برای فرد یک جنبه تجارتی داشت. او خط تولید و اسمبلی را توسعه داد تا تولید ماشینها را سریعتر و اقتصادی‌تر کند. در طی جنگ‌های جهانی اول و دوم، ماشین فورد در جنگ برای ساختن تجهیزات استفاده می‌شد. در طی آخرین دورة زندگی هنری فورد، او به عنوان رئیس بنگاه فورد، که یک مؤسسه خیریه بود خدمت می‌کرد. هنری فورد در هفتم آوریل 1947 درگذشت.
فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد
تعداد صفحات این مقاله 102 صفحه
پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید