اتر (فیزیک)

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به: ناوبری، جستجو

اتر در علم فیزیک یک واسطه غیر مادی برای گسیل نور است که زمانی می‌پنداشتند فضا را پر کرده‌است. امروزه این نظریه که برای انتشار پرتو الکترومغناطیس، وجود محیط اتری لازم است دیگر پذیرفتنی نیست. بر اساس این نظریه، نور آشوب اتر است که به موجب آن، اتمهایش به طرز خاصی مرتعش شده و موجب گسیل نور می‌شوند.[۱]

پیشینه[ویرایش]

نیوتن و ماکسول معتقد به نظریه اتر بودند.[۱] تا سال ۱۸۶۵ نظریه شایسته و مناسبی به جز نظریه اتر، برای انتشار نور تدوین نگردید ولی در آن سال ماکسول معادلات خود را ارائه کرد. بر اساس این نظریه، امواج الکترومغناطیس یا نور، با سرعت ثابتی در فضا گسیل می‌شوند و این سرعت ثابت را نسبت به یک ماده نامرئی به نام اتر که در سراسر گیتی و حتی در فضای تهی نیز وجود دارد سنجیدند. تحقیقات ماکسول نشان داد که نور انتشار یک موج الکترومغناطیسی است. ماکسول نظریه ریاضی بسیار جالبی پیش‌بینی کرد که تمام پدیده‌ها را ، شامل نور ، الکتریسیته و مغناطیس به یکدیگر مرتبط می‌ساخت. اما به رغم تمام موفقیتها فیزیکدانان آن را برای توصیف خواص این محیط مرموز جهانی ، آن چنانکه محیطهای مادی معمولی از قبیل گازها و مایعات و جامدات توصیف می‌شوند، غیر ممکن و ناتوان یافتند و آنچه در این راه تلاش کردند به تضادهای شدیدی منجر شد.

تا سال‌های پایانی سده نوزدهم، دانشمندان می‌پنداشتند که فضا از این مادهٔ پیوسته و غیر قابل دیدن آکنده‌است. پرتوهای نور و سیگنال‌های رادیویی امواجی بودند درون اتر، همچنان که صدا امواج گسیل شونده درون محیط مادی مانند هوا است. برای دستیابی به یک نظریه کامل، تنها کافی بود اندازه‌گیری‌های دقیقی از خواص فیزیکی اتر، مانند خواص کشسانی یا الاستیکی آن انجام شود.

چالش اتر[ویرایش]

بدیهی است که پدیده قطبش نور ثابت می‌کند که در امواج الکترومغناطیسسی ، با ارتعاشات عرضی سروکار داریم که در آن ماده به پس و پیش و عمود بر امتداد انتشار حرکت می‌کند. با این حال ارتعاشات عرضی فقط در موارد جامد می‌تواند وجود داشته باشد که برخلاف مایعات و گازها ، در مقابل هرگونه تغییر شکل مقاومت می‌کنند، به طوری که اتر نور باید به صورت ماده جامدی به شمار آید. اگر چنین است و اگر اتر جهانی فضای اطراف ما را پر کرده است.

چگونه می‌توانیم بر روی زمین راه برویم یا بدویم؟

چگونه سیارات می‌توانند میلیونها سال برگرد خورشید بچرخند، بدون آنکه در جایی با مقاومتی روبرو شوند؟

جای تعجب است که فیزیکدانان قرن نوزدهم محقق نداشته‌اند که اگر اتر جهانی وجود دارد، باید خواصی کاملا متفاوت با خواص اجسام مادی معمول و متعارف برای ما داشته باشد. در واقع کاملا معلوم شده بود که قابلیت تراکم گازها ، سیالی مایعات ، کشسانی جامدات و همه خواص دیگر اجسام مادی مربوط به ساختمان مسکونی آنهاست، و نتیجه حرکت ملکولها و نیروهایی است که بر آنها وارد می‌شود. چنین به نظر می‌رسد که جز یک نفر شیمیدان روسی ، به نام مندلیف ، که در جدول تناوبی عناصر خودش عدد اتمی صفر را به اتر جهانی اختصاص داد، شخص دیگری هرگز فکر نکرده بود که شاید اتر جهانی از خود اختمان ملکولی داشته باشد. در هر حال چنین فرضیه‌ای فقط به پیچیدگیهای بعدی منجر می‌شد.

در پایان سده، تناقضات موجود در اندیشه اتر نمایان شد. سرعت نور را در اتر ثابت می‌دانستند ولی بر اساس قوانین سرعت نسبی، می‌پنداشتند که اگر درون اتر همسو با نور حرکت کنید، سرعت نور کمتر و اگر در جهت مخالف نور حرکت کنید، سرعت آن بیشتر به نظر می‌رسد.[۲]

برای تایید این نظریه رشته آزمون‌هایی انجام شد که البته منجر به شکست این نظر شد.[۳]

تلاش کلوین

فیزیکدان مشهور انگلیسی ، لرد کلوین ، سعی کرد این تضادهای ظاهری موجود در عالم فیزیک را چنین حل کند که به اتر جهانی خواصی شبیه به خواص چسب و لاک منسوب سازد. این مواد دارای خاصیتی به نام «خاصیت کشسانی هستند. در حالی که همچون شیشه بر اثر یک نیروی قوی می‌شکنند، بر اثر نیروهای ضعیف‌تر ( مثل وزن خودشان ) که مدت طولانی بر آنها وارد می‌شود، همچون مایعات روان می‌شوند. کلوین چنین استدلال کرد که در مورد امواج نورانی ، که در آن مورد نیرو جهت خود را یک میلیون بیلیون بار در هر ثانیه تغییر می‌دهد، اتر جهانی می‌تواند همچون ماده کشسان سخت‌پایی رفتار کند در حالی که در مورد حرکات خیلی کندتر مردم ، پرندگان ، سیارات یا ستارگان ممکن است تقریبا بدون هیچ مقاومتی تسلیم شود.

آزمون‌های نظریه اتر[ویرایش]

نوشتار اصلی: آزمایش مایکلسون-مورلی

دقیق‌ترین و صحیح‌ترین آزمایش‌ها در این باره را آلبرت مایکلسون و ادوارد مورلی در سال ۱۸۸۷ انجام دادند. آنها سرعت دو پرتو نور عمود بر هم را اندازه گیری کردند. از آنجا که این دو پرتو نور درون محیط اتر قرار دارند و کره زمین در دو حرکت وضعی و انتقالی در درون این ماده دچار تغییر جهت و راستا می‌شود، سرعت نسبی این دو پرتو نور باید در زمان‌های گوناگون شبانه روز و سال، با یکدیگر تفاوت داشته باشد. ولی این دو دانشمند هیچگونه تغییری در این دو پرتو نور مشاهده نکردند. گویی نور صرف نظر از سرعت و جهت حرکت ناظر، با سرعت ثابتی نسبت به مکان ناظر حرکت می‌کند.

البته بسیار پیشتر از آن ستاره شناس دانمارکی اوله کریستنسن رومر در سال ۱۶۷۶ کشف کرده بود که نور با سرعتی ثابت ولی بسیار زیاد در حرکت است.[۴] او عدد نه چندان دقیق ۱۴۰۰۰۰ مایل در ثانیه را برای نور به دست آورد که در مقایسه با عدد ۱۸۶۰۰۰ مایل در ثانیه امروزی دارای خطای زیادی است.

نتایج آزمون[ویرایش]

بر پایه این آزمون، فیزیکدان ایرلندی، جرج فیتز جرالد و فیزیکدان هلندی، هندریک لورنتس پیشنهاد کردند که اجسام متحرک درون اتر دچار انقباض و ساعتها کند می‌شوند. این انقباض و کند شدن‌ها چنان خواهد بود که مردمان همگی صرف نظر از چگونگی حرکت خود نسبت به اتر، سرعت یکسانی برای نور اندازه خواهند گرفت. ولی اینشتین در ژوئن سال ۱۹۰۵ طی یک نوشتار علمی خاطر نشان ساخت که اگر کسی نتواند آشکار کند که چیزی درون فضا در حال حرکت است، مفهوم اتر مفهومی زائد است. وی در مقاله ۱۷ صفحه‌ای خود تحت عنوان درباره دیدگاه اکتشافی مربوط به گسیل و انتظار نور که در مجله علمی آنالن دِر فیزیک منتشر ساخت، نظریه کوانتومی نور را عرضه کرد. وی این مقاله را بسیار انقلابی توصیف کرد.[۵]

نظریه جانشین[ویرایش]

نوشتار اصلی: اصل نسبیت

از میان دو نتیجه و نظریه‌ای که پس از آزمایش مایکلسون-مورلی داده شد، نظریه انیشتین از آن جهت که نسبت به دیگری، پدیده‌ها را بهتر و روشن‌تر توصیف می‌کرد، به تدریج مورد پذیرش واقع شد. وی از این اصل آغاز کرد که قوانین علم برای همه ناظرانی که به طور آزاد در حرکت‌اند باید یکسان باشد. سرعت نور در خلأ از سرعت حرکت ناظر مستقل است و در همه جهات یکی است. این بدان معنی بود که کمیت جهانی و واحد زمان که همه ساعت‌ها آن را یکسان می‌سنجند، کنار گذاشته می‌شود و بجای آن، هر کس زمان مخصوص خودش را دارد.

لیکن دلیل مدعای بروجود اتر (انتقال ارتعاش ) است؛ پدیده انتقال ارتعاش در ذرات اینک بر فیزیکدانان اثبات شده است

توضیحات[ویرایش]

اتر چیست : اتر شاکله تشکیل جهان را درخود دارد؛ اتر در وقع یک فاز خنثی بنیادین است که تفریق وتفاوت فاز در آن باعث بوجود آمدن اشکال نو وتشکیل ماده میگردد . اتر چگونه است : یک شبکه سیمی شبیه ترین چیز ها به اتر است اگر دقت کرده باشید با گرفتن وکشیدن یک شبکه سیمی می توان احجام دیگری را در بینهایت حالت شکل داد.

آیا اتر جرم دارد : در جواب باید گفت خیر وشاهد این مدعا بدون جرم بودن فوتون است . آیا چون فوتون ها جرم ندارد میتوانید بگویید که وجود هم ندارد؟

حالت اتر چگونه است : حالت اتر از هر چیز بیشتر به یک تار ویولون شباهت دارد زیرا می تواند به راحتی به نوسان در آمده وتشکیل شکل وفرم فضایی بدهد .(اشاره به نواک ها). آیا می توان برای اتر شکل ذره ای در نظر گرفت : خیر اتر دارای پیوستگی است با این وصف می تواند حامل موج بوده وباضربات موجی شکل ماهیت ذره ای نیز از خود نشان دهد در حالی که ذره ای نیست. بعد (dimension )شناسی اتر: اتر بینهایت بعد تشکیل میدهد ودر حالت خنثی خالی از بعد است . توضیح جاذبه (gravity) با اتر : تغییر فاز اتر تشکیل فراماده را میدهد واز فشردگی بیشتر فرا ماده؛ ماده تشکیل می گردد. با این وصف پیوستگی آن همچنان درجای خود وجود دارد . حال می توان توضیح داد چرا دو ذره در فواصل(distance)؛ معلوم بر یکدیگر اثر می کنند. تفاوت عظیم فشردگی اتر در قسمتی که به فاز ماده است از قسمتی که بصورت فراماده است واتر معمولی باعث رانش اتر از میان فراماده وفراماده از میان ذرات ماده میگردد.

منابع[ویرایش]

  1. ۱٫۰ ۱٫۱ ساشرز، مندل. بحث‌هایی پیرامون فیزیک مدرن، ترجمه دکتر علی اصغر حسینی و شهره احمدی. بابلسر: انتشارات دانشگاه مازندران، ۱۳۸۱، ISBN 964-6433-28-6
  2. شبکه فیزیک هوپا- سرعت نور، چالش‌ها و نظریه‌ها
  3. هاوکینگ، استیون. جهان در پوست گردو، ترجمه محمدرضا محجوب. چاپ ششم. تهران: شرکت سهامی انتشار، ۱۳۸۷، ISBN 987-964-93342-5-7
  4. هاوکینگ، استیون. تاریخچه زمان: از انفجار بزرگ تا سیاه‌چاله‌ها، ترجمه محمدرضا محجوب. چاپ یازدهم. تهران: شرکت سهامی انتشار، ۱۳۸۶،ISBN 987-964-5735-19-5
  5. استراترن، پل. ۶ نظریه‌ای که جهان را تغییر داد، ترجمه دکتر توکلی صابری و بهرام معلمی. چاپ دوم، تهران: انتشارات مازیار ۱۳۸۷، ISBN 987-964-5676-62-7

دانشنامه رشد

جستارهای وابسته[ویرایش]