شَفَق یا سُرخی قُطبی یکی از پدیده‌های جوی کرهٔ زمین است. شَفَق‌های قُطبی نورهای زیبایی هستند که به طور طبیعی در آسمان دیده می‌شوند که معمولاً در شب و در عرض‌های جغرافیایی قُطبی به چشم می‌خورند. آنها در یونوسفر تشکیل می‌شوند و سپیده دم قُطبی قابل مشاهده هستند. در عرض جغرافیایی قطب شمال به آنها شَفَق‌های شمالی نیز گفته می‌شود. به شَفَق‌های قُطبی، نور قطب شمال هم گفته می‌شود زیرا آنها فقط در نیم کرهٔ شمالی رویت می‌شوند و هر چقدر به قطب شمال نزدیک می‌شوید با توجه به مجاورت با قطب مغناطیسی شمالی زمین احتمال بیشتری می‌رود که بتوانید آنها را ببینید به طور مثال در شهرهای شمالی کانادا که بسیار نزدیک به قطب هستند امکان رویت آنها بسیار زیاد است.

شَفَق‌های قُطبی در نزدیکی قطب مغناطیسی شمالی ممکن است خیلی بالا باشد ولی در افق شمالی به صورت سبز بر افروخته و در صورت طلوع خورشید به صورت قرمز کمرنگ دیده می‌شود. شَفَق‌های قُطبی معمولاً از سپتامبر تا اکتبر و از مارس تا آوریل اتفاق می‌افتند. در قطب جنوب نیز این اتفاق می‌افتد ولی فقط در جنوبی‌ترین عرض جغرافیایی قابل رویت است و گاهی اوقات در آمریکای جنوبی و استرالیا پدیده شَفَق مشاهده میشود.

در هنگام شکل گیری شَفَق قُطبی، آسمان تابان می شود و نقش هایی با رنگها و شکل های گوناگون دیده می شود. گاهی دارای شکل کمان یکنواخت، ساکن یا تپنده است و گاهی عبارت است از شمار زیادی پرتو با طول موج های متفاوت، که مانند پرده ها و نوارها بازی می کنند و پیچ و تاب می خورند. رنگ تابانی از سبز مایل به زرد به سرخ و بنفش مایل به خاکستری تغییر می کند. بعضی از قبایل کانادایی به این پدیده رقص ارواح می‌گویند.

طبیعت و منشا شَفَق های قُطبی زمان درازی به کلی پوشیده مانده بود و قرن‌ها بود که این پدیده زیبا علاقمندان به آسمان را مسحور کرده است اما تا به امروز علت ظهور این پدیده و شکل‌گیری دوره‌های تناوب آن ناشناخته مانده بود تا اینکه به تازگی برای توجیه این راز توضیحات رضایت بخشی پیدا شده است ...

برای مشاهده ی بقیه ی عکس ها ادامه ی مطلب را ببینید:

در سال 1803، دانشمندي انگليسي به نام توماس يانگ (Thomas Young)، آزمايش قابل توجهي انجام داد. يانگ كه به هيروگليف‌هاي مصري بسيار علاقه‌مند بود و در استخراج آنان نيز همكاري داشت، درباره‌ي ماهيت نور تحقيق مي‌كرد. آزمايش وي، تحولي در فيزيك ايجاد كرد كه در نهايت باعث دگرگوني قوانين حركت آيزاك نيوتون شد، قوانيني كه يك قرن پيش از يانگ ارائه شده بود. اين آزمايش همچنين يكي از بزرگترين رازهاي جهان را نمايان ساخت: راز كوانتوم.

بدون شك، معماي رمزآلود فيزيك كوانتوم، معماي عميقي است. اگر كسي يك مار بزرگ دريايي واقعي بگيرد يا به يك دايناسور زنده بربخورد، رسانه‌ها چندين ماه به اين موضوع مي‌پردازند. كنار آب‌سردكن‌هاي تمام ادارات جهان، درباره‌ي اين كشف جديد صحبت مي‌شود. با اين حال، هر چند چنين يافته‌اي مي‌تواند بسيار تكان‌دهنده باشد، اما تغيير چنداني در جهان‌بيني ما ايجاد نمي‌كند. ما مي‌دانيم كه خزندگان غول‌پيكر آبزي و دايناسورها در گذشته‌هاي دور مي‌زيسته‌اند. برايمان بسيار تعجب‌برانگيز مي‌شد اگر مي‌فهميديم اين موجودات به نحوي توانسته‌اند بي‌آنكه كه توسط دنياي علم كشف شوند، اين همه سال زنده بمانند. اما در هر حال، اين كشف، تغيير چنداني در نظريه‌ي تكامل ايجاد نمي‌كند.

ولي رازي كه در بطن فيزيك كوانتوم نهفته، به طور غير مستقيم، درك ما را از حقيقي بودن جهان و هر آنچه در آن است (از جمله خود ما)، مورد هدف قرار مي‌دهد. به علاوه، ايده‌ي مارهاي غول‌پيكر دريايي و دايناسورها، بسيار خيالي و غيرمحتمل مي‌باشد، حال آن‌كه تئوري فيزيك كوانتوم يكي از تئوري‌هايي است كه از پيكار آزمايشات فراواني در عرصه‌ي علم، جان سالم به در برده است. علي‌رغم مشخصه‌هاي نامأنوس فيزيك كوانتوم، در صحت اين نظريه، ترديد چنداني باقي نمانده. همان‌طور كه دنيل ام. گرينبرگر بيان كرده است: «انيشتين مي‌گفت اگر علم مكانيك كوانتوم درست باشد، جهان جاي بسيار عجيبي است. انيشتين راست مي‌گفت. جهان جاي بسيار عجيبي است».

  آزمايش دو شكاف (The Double Slit Experiment)

براي صحبت درباره‌ي فيزيك كوانتوم، بهترين كار اين است كه با آزمايش يانگ در سال 1803 شروع كنيم. در آن زمان، دانشمندان مي‌خواستند بدانند آيا نور از نوعي ذره تشكيل شده يا اين كه از طريق ماده‌ي ناشناخته‌ي ديگري، به صورت موجي حركت مي‌كند (مانند امواجي كه در آب حركت مي‌كنند). در آزمايش يانگ، از يك منبع ريز نور و يك صفحه استفاده شده بود. يانگ، ميان اين دو شيء، يك مانع با دو شيار نازك عموديِ موازي با يكديگر قرار داد.

يانگ مي‌دانست در صورتي كه نور، فقط جرياني از ذرات ريز باشد، بايد از هر كدام از شكاف‌ها گذشته و روي صفحه‌ي پشت سوراخ‌ها جمع شود.

اين دقيقاً همان چيزي بود كه با پوشاندن يكي از شكاف‌ها و باز گذاشتن شكاف ديگر، اتفاق افتاد. يك نوار عمودي باريك از نور، روي صفحه‌ي پشت سوراخ ظاهر شد. يانگ مسلماً انتظار داشت وقتي شكاف ديگر را هم باز كرد، دو نوار باريك نوري ببيند، اما اين طور نشد.

بيشتر بخش‌هاي صفحه را مجموعه‌اي از نوارهاي عمودي روشن و تاريك پر كرد. يانگ معناي اين مشاهده را دريافت. نور، مثل يك موج عمل مي‌كند و از هر دو شكاف مي‌گذرد. بعد از گذشتن از ميان شكاف‌ها، امواج به شكل نيم‌دايره پخش مي‌شوند و با يكديگر تداخل مي‌كنند. به اين ترتيب، وقتي دو قله‌ي موج با هم تلاقي مي‌كنند، باعث تقويت يكديگر مي‌شوند و وقتي يك قله‌ي موج و يك دره‌ي موج با هم تلاقي مي‌كنند، هر دو خنثي مي‌شوند. در نتيجه، مجموعه‌اي از نوارهاي روشن و تاريك روي صفحه ديده مي‌شود. دانشمندان، اين پديده را الگوي تداخل (interference pattern) مي‌نامند، زيرا از تداخل امواج با يكديگر حاصل مي‌شود.

پس نور بدون شك يك موج بود. در طي سال‌ها، دانشمندان به دنبال ماده‌اي بودند كه امواج نور از طريق آن حركت مي‌كنند (و آن را ether يا واسط نور مي‌ناميدند)، اما نمي‌توانستند به آن دست يابند. به علاوه، شواهدي نيز موجود بود كه نشان مي‌داد نور به صورت نوعي ذره حركت مي‌كند (كه بعدها به آن فوتون گفته شد). در نهايت چنين نتيجه گيري شد كه فوتون‌ها ماهيتي دوگانه دارند و به صورت موج و ذره عمل مي‌كنند. با اين حال، دانشمندان هنوز هم از خود مي‌پرسيدند اگر بتوانند فوتون‌ها را يكي يكي از دو شكاف بگذرانند، چه چيزي رخ خواهد داد.

سرانجام، منبع نوري اختراع شد كه قادر بود هر بار تنها يك فوتون آزاد كند. آزمايش دو شكاف يانگ دوباره انجام گرفت. اما اين بار به جاي صفحه‌ي عادي، از كاغذ عكاسي استفاده شد، زيرا يك فوتون، كم‌نورتر از آن است روي صفحه ديده شود. حال آن كه بعد از عبور ميليون‌ها فوتون از شكاف‌ها (به صورت تك تك)، الگوي مورد نظر بر روي كاغذ عكاسي قابل مشاهده مي‌شد.

با ظاهر كردن عكس، همان الگوي تداخل پيشين مشاهده شد. دانشمندان اين‌گونه نتيجه گرفتند كه هر يك از فوتون‌ها به صورت موجي حركت كرده‌، به طور همزمان از ميان دو شكاف رد شده و با خودشان تداخل داشته‌اند و تنها هنگامي كه سرانجام با كاغذ عكاسي برخورد كرده‌اند، به صورت ذره‌اي در موقعيت خاص ظاهر شده‌اند، و اين بسيار عجيب بود.

دانشمندان تصميم گرفتند كنار شكاف‌ها، رديابِ فوتون كنار قرار دهند تا مسير واقعي فوتون را مشاهده كنند. آن‌ها موفق شدند، ولي وقتي اين آزمايش را انجام دادند، الگوي تداخل ناپديد شد و تنها دو خط باريك (پشت هر سوراخ يكي)، روي صفحه ظاهر شد. ظاهراً فوتون‌ها «مي‌دانستند» كه در معرض مشاهده شدن قرار دارند و به همين دليل، به جاي اين كه به صورت موجي عمل كنند، رفتار ذره‌اي پيش گرفته‌اند!
 

طرح يانگ از آزمايشش كه نشان مي‌دهد امواج نور از شكاف‌هاي A و B خارج مي‌شوند، و با همديگر تداخل مي‌كنند تا هر كدام از خطوط پايين صفحه را كه به نام‌هاي C، D،E و F نشان داده شده‌اند، به وجود آورند.

دانشمندان سپس تصميم گرفتند كه ردياب فوتون را در جهتي از صفحه قرار دهند كه با منبع نور فاصله‌ي بيشتري داشته باشد، تا به اين ترتيب فوتون، فقط بعد از عبور از ميان شكاف ديده شود. اما تغييري در نتيجه حاصل نشد. باز هم ظاهراً فوتون پيش از رسيدن به صفحه، «مي‌دانست» در سمت ديگر آن يك ردياب وجود دارد و به همين دليل پيش از عبور از شكاف‌ها، به ذره تبديل مي‌شد.

سرانجام، دانشمندي به نام جان ويلر (John Wheeler) آزمايشي پيشنهاد كرد كه طي آن، صفحه مي‌توانست درست در آخرين لحظه‌ي پيش از برخورد فوتون، با يك دستگاه ردياب نوري جايگزين شود، به اين ترتيب مي‌شد فهميد فوتون از كدام شكاف عبور كرده است. تصميم درباره‌ي كنار كشيدن يا نكشيدن صفحه، بايد بعد از عبور فوتون از ميان شكاف گرفته مي‌شد. در زماني كه ويلر اين آزمايش را مطرح كرد، انجام آن از لحاظ فني غيرممكن بود. اما چند سال بعد، امكان انجام آزمايش به وجود آمد. نتيجه‌ي آزمايش چنين بود: هنگامي كه صفحه در جاي خود قرار داشت، فوتون طبق الگوي تداخل رفتار مي‌كرد، حال آن كه اگر صفحه در لحظه‌ي آخر، برداشته مي‌شد تا اطلاعات مربوط به اين كه از كدام شكاف عبور كرده، به دست آيد، فوتون طبق الگوي تداخل رفتار نمي‌كرد. گويا فوتون مي‌دانست هنگام رسيدن به شكاف چگونه عمل كند، هر چند كه تصميم درباره‌ي برداشتن يا برنداشتن صفحه در لحظه‌ي آخر گرفته مي‌شد. ظاهراً يا فوتون مي‌توانست آينده را پيش‌بيني كند يا اين‌كه تصميم درباره‌ي قرارگيري صفحه، مي‌توانست گذشته را تغيير دهد.

دانشمندان اين طور نتيجه گرفتند كه در نظريه‌ي كوانتوم، جايي براي عليت وجود ندارد. گويا اتفاقاتي كه در زمان حال مي‌افتند، مي‌توانند گذشته را تغيير دهند، و اين اوج غرابت كوانتوم بود.

اگر خواندن اين مطالب، شما را آشفته كرده، نگران نباشيد. افراد زيادي از اين مسئله آشفته شده‌اند، از جمله آلبرت انشتين.

نور ستارگان، درخشش ستارگان

امشب بيرون برويد و ستارگان را تماشا كنيد. اگر زمستان باشد (در نيكره‌ي شمالي)، حتماً خواهيد توانست صورت فلكي شكارچي (يا جبار) را ببينيد. تشخيص اين صورت فلكي آسان است، زيرا سه ستاره در يك خط، كمربند شكارچي را تشكيل مي‌دهند. به ستاره‌ي وسطي نگاه كنيد. او يك ستاره‌ي ابرغولِ سفيد-آبي به نام اپسيلون جبار (Alnilam) است كه 1300 سال نوري از ما فاصله دارد. وقتي به اين ستاره نگاه مي‌كنيد، چه اتفاقي مي‌افتد؟ بر اساس بسياري از كتاب‌ها، هزار و سيصد سال پيش- اوايل قرون وسطي در اروپا- الكتروني برانگيخته در يكي از اتم‌هاي هيدروژن موجود در لايه‌هاي بيروني اين ستاره، يك ذره‌ي انرژي آزاد كرده است: يك فوتون.

فوتون آزاد شده از اپسيلون جبار، با سرعت نور، حدوداً 300000 كيلومتر در ثانيه، در جهت زمين حركت كرده است. اگرچه فوتون‌ها چندان تحت تأثير جاذبه قرار نمي‌گيرند، اما سيارات، ستارگان و ساير اجرام آسماني كه در مسير فوتون ياد شده قرار دارند، به طور خفيفي بر آن تأثير گذاشته و در خلاء فضا، مسيري خاص به آن مي‌دهند. با نزديك شدن به زمين، فوتون، بدون برخورد با مولكول‌هاي اتمسفر، از آن‌ها مي‌گذرد. درست وقتي به آسمان نگاه كرديد، اين فوتون توسط شما دريافت مي‌شود. اين فوتون (همراه بسياري فوتون‌هاي ديگر)، شبكيه را كه درست پشت چشمتان قرار دارد، تحريك مي‌كند، پيغامي به مغز شما فرستاده مي‌شود و شما در مغزتان نور ستاره را مي‌بينيد. اين سير حوادث، بسيار جالب است، منتها، با توجه به تئوري كوانتوم، در حقيقت اين همان چيزي نيست كه اتفاق مي‌افتد. به هيچ وجه.

هيچ كس دقيقاً نمي‌داند در سطح كوانتوم چه اتفاقي مي‌افتد، با اين حال، چند تفسير از نظريه‌ي كوانتوم وجود دارد كه مي‌توانند به ما در فهم مسئله كمك كنند. معروف‌ترين آن‌ها تفسير كُپنهاگ(Copenhagen Interpretation) ناميده مي‌شود، زيرا قسمت عمده‌ي آن توسط نيلز بور (Niels Bohr)، فيزيكدان اهل كپنهاگ، ارائه شده است. دانشمندان و مهندسان، سال‌هاست از كپنهاگ به عنوان روشي استاندارد جهت درك دنياي كوانتوم استفاده مي‌كنند. تفسير كپنهاگي نظريه‌ي كوانتوم، مشاهده شدن اپسيلون جبار توسط شما را اين گونه توضيح مي‌دهد:

آنچه كه حدود 1300 سال پيش، اتم هيدروژن را ترك كرد، فوتون نبود، بلكه يك موج احتمال بود. اين موج، بيانگر مكان احتمالي فوتون نبود، بلكه بيانگر اين احتمال بود كه در صورت مشاهده شدن فوتون، اين اتفاق در چه مكاني روي خواهد داد. موج با سرعت نور به بيرون حركت كرد، اما نه به سوي زمين، بلكه به شكل كُره‌اي كه با سرعت نور بزرگ و بزرگ‌تر مي‌شد. سيارات، ستارگان و ساير اجرامِ نزديك به آن، بر مكان احتمالي مشاهده‌ي شدن فوتون تأثير گذاشتند، اما هنوز اين امكان وجود داشت كه فوتون در هر جايي از كره‌ي در حال انبساط، ظاهر شود. موج/كره، 1300 سال بزرگ شد، تا اين كه قطري برابر 2600 سال نوري پيدا كرد، يعني 15250809 بيليون مايل. جبهه‌ي موج از اتمسفر زمين گذشت. درست در اين لحظه، شما چشمتان را بر روي اپسيلون جبار متمركز كرديد و جبهه‌ي موج با سلول‌هاي شبكيه‌ي چشم شما درگير شد. سپس، جايي ميان شبكيه‌ي چشم شما كه با موج درگير شده و مغزتان كه ستاره را ديده، اين واقعه رخ داد.

صورت فلكي شكارچي. ستاره‌اي كه در ميان قرار دارد اپسيلون است.

بلافاصله، موج احتمال به قطر 2600 سال نوري، از ميان رفت و فوتون در برخورد با شبكيه‌ي چشم شما، ظهور كرد. اگر شما در لحظه‌ي مناسب به آسمان نگاه نكرده بوديد، شايد فوتون، چند ثانيه‌ي ديگر، در سوي ديگر اپسيلون جبار، توسط ناظر بيگانه‌اي در يك سياره‌ي ديگر با فاصله‌ي هزاران سال نوري، از هم مي‌پاشيد. اما مشاهده شدن فوتون توسط شما در كره ي زمين، براي هميشه اين احتمال را از ميان برد.

وقتي شما اين فوتون را ديديد، سرنوشتي منحصر به فرد برايش رقم خورد. مسيري ايجاد شد تا او از آن اتم هيدروژن در اپسيلون جبار، به چشم شما برسد.

شايد اين طور به نظر بيايد كه نابودي چيزي با وسعت 2600 سال نوري غيرممكن است، زيرا لازمه‌ي آن، پيشي گرفتن از سرعت نور مي‌باشد. اما اين مورد، تنها يكي از موارد متعددي است كه در آن، نظريه‌ي كوانتوم، حداكثر سرعت كيهاني را به چالش مي‌طلبد. اين مسئله نيز، انشتين را عميقاً آشفته كرد.

دو فرزند انشتين

گفته مي‌شود در اوايل قرن بيستم، انشتين صاحب دو فرزند شد- دو نظريه‌ي بزرگ فيزيك. مي‌گويند او يكي را فرزندانش را دوست داشت (نسبيت) و از ديگري متنفر بود (فيزيك كوانتوم).

چه چيزي در فيزيك كوانتوم، او را بر مي‌آشفت؟ اول از همه، غير قابل پيش‌بيني بودن آن. اگر قرار باشد يك تفنگ را تنظيم كنيد و آن را به هدف بزنيد، با معلوم بودن سرعت و جهت گلوله، تعيين مسير آن بعد از خروج از لوله‌ي تفنگ، بسيار ساده است. اما فوتون اين طور نيست. همان‌طور كه مثالِ ما درباره‌ي موج نورِ رهسپار شده از يك ستاره‌ي دوردست، نشان داد، فوتون به صورت موج احتمال حركت مي‌كند. فوتون ممكن است هرجايي در مسير حركت موج، ظاهر شود. هر چند، احتمال ظهور آن، در بعضي مكان‌ها بيشتر است. اين باعث شد انشتين به طعنه بگويد كه باورش نمي‌شود «خدا با هستي تخته نرد بازي كند».

انشتين كمك كرد نظريه‌ي كوانتوم به دنيا بيايد، ولي بسيار از آن آشفته گشت.

دومين نكته‌اي كه انشتين را آزار مي‌داد، اين ايده بود كه با توجه به كپنهاگ، يك جسم پيش آن‌كه مورد مشاهده قرار گيرد، تنها به شكل موج احتمال وجود دارد. شايد وقتي حرف از يك فوتون باشد، اين مسئله چندان مهم به نظر نرسد، چون بسيار بسيار كوچك است. اما اين تنها فوتون‌ها نيستند كه از قوانين فيزيك فيزيك كوانتوم پيروي مي‌كنند، بلكه الكترون‌ها، پروتون‌ها، اتم‌ها و مولكول‌ها نيز مشمول اين قوانين هستند. همه‌ي آن‌ها پيش از مشاهده شدن، تنها موج‌اند و آزمايش دو شكاف، با موادي به بزرگي مولكول‌هاي فولرن (Fullerene) كه 60 اتم كربن دارند، انجام شده است.

در نهايت اگر فكر كنيم، مي‌بينيم تمام جهان ما، از اتم‌ها و مولكول‌ها تشكيل شده و خود ما نيز. آيا اين بدان معناست كه ما تنها، امواج بزرگ احتمال هستيم؟

اين تصور كه هر چيزي در جهان ما، در صورت مشاهده نشدن، ماهيتي مستقل ندارد، انشتين را واداشت به شوخي بگويد: «ترجيح مي‌دهم فكر كنم ماه، حتي وقتي نگاهش نمي‌كنم، باز وجود دارد».

گربه‌ي شرودينگر (Schrödinger’s Cat)

انشتين، تنها بنيانگذار نظريه‌ي كوانتوم نبود كه به آن شك داشت. اِروين شرودينگر، يكي از معادلات كليدي را براي پيش‌بيني چگونگي تغيير سيستم كوانتوم در طول زمان مطرح كرد. اين كار براي او جايزه‌ي نوبل سال 1933 را به ارمغان آورد. با اين حال، وي با بعضي از مفاهيم فيزيك كوانتوم، مشكل داشت و براي نشان دادن بي‌معنا بودن آن‌ها، مثالي مطرح كرد.
 

شرودينگر درباره‌ي نظريه‌اي كه در به وجود آمدنش سهيم بود، شك داشت و آزمايش فرضي مشهور گربه را مطرح كرد تا نشان دهد اين نظريه ناقص است.

در آزمايش فرضي شرودينگر، يك گربه درون جعبه‌اي مهر و موم شده قرار مي‌گيرد (توجه: اين فقط يك مثال است، شرودينگر هرگز نمي‌خواست كسي اين آزمايش را با يك گربه‌ي واقعي انجام دهد). در درون اين جعبه، يك دستگاه «نابودگر» شامل يك ماده‌ي راديواكتيو، يك شمارشگر گايگر مولر و يك ظرف شيشه‌اي قرار دارد. ماده‌ي راديواكتيو به اندازه‌اي است كه در عرض يك ساعت به احتمال 50 درصد تجزيه شده، ذره‌اي آزاد مي‌كند كه باعث به كار افتادن شمارشگر مي‌شود. شمارشگر نيز به گونه‌اي تعبيه شده كه در صورت شناسايي ذره، چكشي را رها مي‌سازد و موجب متلاشي شدن ظرف شيشه‌ايِ پر از گاز كشنده‌ي هيدروژن سيانيد مي‌شود.

بعد از گذشت يك ساعت، احتمال اين كه جعبه را باز كنيد و گربه را زنده يا مرده بيايد، پنجاه/ پنجاه است. اما گربه پيش از باز كردن جعبه، در چه وضعيتي است؟ از آنجايي كه نابودي اتم، رويدادي كوانتومي است، با توجه به تفسير كپنهاگ، مي‌توان گفت تا زماني كه اتم (به عنوان تابع موج احتمال)، مشاهده نشده، در حالت برهم نهي قرار دارد- يعني همزمان در دو وضعيت است. معنايش مي‌تواند اين باشد كه دستگاه نابودگر و گربه نيز در حالت برهم نهي هستند، گربه هم زنده است و هم مرده.

شرودينگر چنين ايده‌اي را مضحك يافت و تلاش كرد از آن، براي نشان دادن كاستي‌هاي نظريه‌ي كوانتوم، استفاده كند و بگويد اين نظريه يا اشتباه است يا ناقص.

مسئله‌ي ديگري كه فيزيكدانان اوليه‌ي حوزه‌ي كوانتوم را درگير كرد، مسئله‌ي ناظري بود كه تابع را در هم مي‌شكست. ناظر كدام است؟ شكارشگر گايگر مولر؟ گربه؟ انسان آگاه آزمايشگر؟
 

آزمايش فرضي مشهور گربه‌ي شرودينگر

از نظر عده‌اي، آگاهي به طرز غريبي با فيزيك كوانتوم در ارتباط مي‌باشد. حال آن‌كه براي بسياري از فيزيكدانان، چنين ديدگاهي، همچون يك لعن و نفرين است. از زماني كه كوپرنيك، براي اولين بار، زمين را از مركز منظومه‌ي شمسي برداشت و آن را تنها يكي از چند سياره‌اي معرفي كرد كه به دور خورشيد مي‌گردند، جايگاه انسان در كيهان، مرتب كوچك و كوچك‌تر شد، تا جايي كه اكنون، سياره‌ي ما، تنها، لكه‌ي كوچكي است در هستي وسيع و بي‌پايان. اگر مفاهيم كوانتوم با آگاهي در ارتباط مستقيم باشند، يعني دانشِ پانصد سال بايد زير و رو شود. چيزي كه فيزيكدانان از آن بيزارند.

منبع:www.shegeftiha.com

 "توضيح دهيد که چگونه مي توان با استفاده از يک فشارسنج ارتفاع يک آسمان خراش را اندازه گرفت؟"

سوال بالا يکي از سوالات امتحان فيزيک در دانشگاه کپنهاگ بود.

يکي از دانشجويان چنين پاسخ داد: "به فشار سنج يك نخ بلند مي بنديم. سپس فشارسنج را از بالاي آسمان خراش طوري آويزان مي کنيم که سرش به زمين بخورد. ارتفاع ساختمان مورد نظر برابر با طول طناب به اضافه‌ي طول فشارسنج خواهد بود."

پاسخ بالا چنان مسخره به نظر مي آمد که مصحح بدون تامل دانشجو را مردود اعلام کرد. ولي دانشجو اصرار داشت که پاسخ او کاملا درست است و درخواست تجديد نظر در نمره ي خود کرد. يکي از اساتيد دانشگاه به عنوان قاضي تعيين شد و قرار شد که تصميم نهايي را او بگيرد.

نظر قاضي اين بود که پاسخ دانشجو در واقع درست است، ولي نشانگر هيچ گونه دانشي نسبت به اصول علم فيزيک نيست. سپس تصميم گرفته شد که دانشجو احضار شود و در طي فرصتي شش دقيقه اي پاسخي شفاهي ارائه دهد که نشانگر حداقل آشنايي او با اصول علم فيزيک باشد.

دانشجو در پنج دقيقه ي اول ساکت نشسته بود و فکر مي کرد. قاضي به او يادآوري کرد که زمان تعيين شده در حال اتمام است. دانشجو گفت که چندين روش به ذهنش رسيده است ولي نمي تواند تصميم گيري کند که کدام يک بهترين مي باشد.

قاضي به او گفت که عجله کند، و دانشجو پاسخ داد: "روش اول اين است که فشارسنج را از بالاي آسمان خراش رها کنيم و مدت زماني که طول مي کشد به زمين برسد را اندازه گيري کنيم. ارتفاع ساختمان را مي توان با استفاده از اين مدت زمان و فرمولي که روي کاغذ نوشته ام محاسبه کرد."

دانشجو بلافاصله افزود: "ولي من اين روش را پيشنهاد نمي کنم، چون ممکن است فشارسنج خراب شود!"

"روش ديگر اين است که اگر خورشيد مي تابد، طول فشارسنج را اندازه بگيريم، سپس طول سايه ي فشارسنج را اندازه بگيريم، و آنگاه طول سايه ي ساختمان را اندازه بگيريم. با استفاده از نتايج و يک نسبت هندسي ساده مي توان ارتفاع ساختمان را اندازه گيري کرد. رابطه ي اين روش را نيز روي کاغذ نوشته ام."

"ولي اگر بخواهيم با روشي علمي تر ارتفاع ساختمان را اندازه بگيريم، مي توانيم يک ريسمان کوتاه را به انتهاي فشارسنج ببنديم و آن را مانند آونگ ابتدا در سطح زمين و سپس در پشت بام آسمان خراش به نوسان درآوريم. سپس ارتفاع ساختمان را با استفاده از تفاضل نيروي گرانش دو سطح بدست آوريم. من رابطه هاي مربوط به اين روش را که بسيار طولاني و پيچيده مي باشند در اين کاغذ نوشته ام."

"آها! يک روش ديگر که چندان هم بد نيست: اگر آسمان خراش پله ي اضطراري داشته باشد، مي توانيم با استفاده از فشارسنج سطح بيروني آن را علامت گذاري کرده و بالا برويم و سپس با استفاده از تعداد نشان ها و طول فشارسنج ارتفاع ساختمان را بدست بياوريم."

"ولي اگر شما خيلي سرسختانه دوست داشته باشيد که از خواص مخصوص فشارسنج براي اندازه گيري ارتفاع استفاده کنيد، مي توانيد فشار هوا در بالاي ساختمان را اندازه گيري کنيد، و سپس فشار هوا در سطح زمين را اندازه گيري کنيد، سپس با استفاده از تفاضل فشارهاي حاصل ارتفاع ساختمان را بدست بياوريد."

"ولي بدون شک بهترين راه اين مي باشد که در خانه ي سرايدار آسمان خراش را بزنيم و به او بگوييم که اگر دوست دارد صاحب اين فشارسنج خوشگل بشود، مي تواند ارتفاع آسمان خراش را به ما بگويد تا فشارسنج را به او بدهيم!"

دانشجويي که داستان او را خوانديد، نيلز بور، فيزيکدان دانمارکي بود!!

 اثر پروانه‌اي نام پديده‌اي است كه به دليل حساسيت سيستم‌هاي آشوب‌ناك به شرايط اوليه ايجاد مي‌شود. اين پديده به اين اشاره مي‌كند كه تغييري كوچك در يك سيستم آشوب‌ناك چون جو سياره‌ زمين (مثلاً بال‌زدن پروانه) مي‌تواند باعث تغييرات شديد (وقوع توفان در كشوري ديگر) در آينده شود.
ايده‌ٔ اين‌كه پروانه‌اي مي‌تواند باعث تغييري آشوبي شود نخستين بار در ۱۹۵۲ در داستان كوتاهي به نام آواي تندر كار ري بردبري مطرح شد. عبارت «اثر پروانه اي» هم در ۱۹۶۱ در پي مقاله‌اي از ادوارد لورنتس به وجود آمد. وي در صد سي و نهمين اجلاس اي‌اي‌اي‌اس در سال ۱۹۷۲ مقاله‌اي با اين عنوان ارائه داد كه «آيا بال‌زدن پروانه‌اي در برزيل مي‌تواند باعث ايجاد تندباد در تگزاس شود؟»
لورنتس در پژوهش بر روي مدل رياضي بسيار ساده‌اي از آب و هواي جو زمين، به معادله‌ي ديفرانسيل غير قابل حل رسيد. وي براي حل اين معادله از روش‌هاي عددي به كمك رايانه بهره جست. او براي اين‌كه بتواند اين كار را در روزهاي متوالي انجام دهد، نتيجه آخرين خروجي يك روز را به عنوان شرايط اوليه روز بعد وارد مي‌كرد. لورنتس در نهايت مشاهده كرد كه نتيجه شبيه‌سازي‌هاي مختلف با شرايط اوليه يكسان با هم كاملاً متفاوت است. بررسي خروجي چاپ شده رايانه نشان داده كه رويال مك‌بي (Royal McBee)، رايانه‌اي كه لورنتس از آن استفاده مي كرد، خروجي را تا ۴ رقم اعشار گرد مي‌كند. از آنجايي كه محاسبات داخل اين رايانه با ۶ رقم اعشار صورت مي گرفت، از بين رفتن دو رقم آخر باعث چنين تاثيري شده بود. مقدار تغييرات در عمل گرد‌كردن نزديك به اثر بال‌زدن يك پروانه است. اين واقعيت غيرممكن بودن پيش‌بيني آب و هوا در دراز مدت را نشان مي دهد.
مشاهدات لورنتس باعث پررنگ شدن مبحث نظريه آشوب شد. عبارت عاميانه «اثر پروانه اي» در زبان تخصصي نظريه آشوب، «وابستگي حساس به شرايط اوليه» ترجمه مي شود.
به غير از آب و هوا، در سيستمهاي پوياي ديگر نيز حساسيت به شرايط اوليه به چشم مي خورد. يك مثال ساده، توپي است كه در قله كوهي قرار گرفته. اين توپ با ضربه بسيار كمي، بسته به اينكه ضربه از چه جهتي زده شده باشد، مي تواند به هركدام از دره هاي اطراف سقوط كند.

اغلب سيستم ها در دنياي واقعي طي تكرار يك عمليات مشخص كار مي كنند. در مثال آب و هواي لورنتس فرايند گرم شدن سطح زمين از طرف خورشيد و سرد شدن جو از طريق تابش به فضاي بيرون، فرايندي است كه مدام تكرار مي شود. مي توان نشان داد كه در چنين سيستمي بازه اي از مقادير اوليه باعث ايجاد رفتار آشوبناك مي شود.

ادوارد نورتن لورنز هواشناس و رياضيدان موسسه تكنولوژي ماساچوست و تئوريسن تئوريهاي معروفي "بي نظمي" و "اثر پروانه اي" در سن ۹۰ سالگي در كمبريج ماساچوست در گذشت. وي در ۲۳ مي ۱۹۱۷ متولد و در ۱۶ آوريل ۲۰۰۸ دارفاني را وداع گفت.
اين دانشمند در تئوري "اثر پروانه اي" گفته است: "ضربه هاي بالهاي پروانه اي در برزيل مي توانند در تكزاس توفان به پا كنند."
در اين تئوري لورنز توضيح مي دهد كه تداوم تغييرات بي نهايت كوچكي كه در اثر بال زدن پروانه ايجاد مي شود نتايج ويرانگري توليد مي كند.
اين دانشمند جوايز معتبر بين المللي به خصوص "جايزه توكيو براي علوم كاربردي" را دريافت كرد. با وجود اين از آنجا كه در جوايز نوبل، جايزه اي با عنوان "جايزه نوبل هواشناسي" وجود ندارد، لورنز هرگز نتوانست نام خود را در بين دارندگان اين جايزه به ثبت برساند.
لورنز در سال ۱۹۷۹ در كنفرانس سالانه "انجمن آمريكايي پيشرفت علم" حاضر شد و به تشريح تئوري "اثر پروانه اي" (butterfly effect) پرداخت و به اين ترتيب تئوري "بي نظمي" رسميت گرفت.
اين دانشمند نخستين بار تئوري بي نظمي را در سال ۱۹۶۱ در موسسه تكنولوژي ماساچوست (ام آي تي) مطرح كرد. سپس در سال ۱۹۶۳ اين تئوري را كاربردي و در سال ۱۹۷۹ فرمول آن را ارائه كرد.
اين تئوري در خصوص پديده هايي چون تغييرات آب و هوايي غيرمنتظره و حوادث و فرايندهايي كه نمي توانند با استفاده از برهانها و قوانين رياضي رايج، مثل تئوري احتمالات مدل سازي و پيش بيني شوند، توضيح مي دهد.

منبع: www.daneshema.com

اگر از كسي سوال كنيد كه از واگن در حال حركت چگونه بايد پريد؟ چنين جوابي خواهيد شنيد: رو به جلو. اما اگر از او بخواهيد كه درباره پاسخ خود توضيح دهد، او با اعتماد كامل شروع به استدلال مي‌كند و اگر شما حرف او را قطع نكنيد، خودش به زودي سكوت اختيار مي‌كند، زيرا بنابر قوانين سرعت نسبي واقعا او بايد به عقب بپرد.

هنگام پريدن چه اتفاقي مي‌افتد؟

وقتي ما از واگن در حال حركت مي‌پريم، بدنمان داراي همان سرعت واگن است و به جلو حركت مي‌كند، (طبق قانون اول نيوتن: اگر برآيند نيروهاي وارد بر جسمي صفر باشد، اگر آن جسم ساكن باشد، ساكن مي‌ماند و اگر متحرك باشد به حركت يكنواخت خود ادامه مي‌دهد) پس وقتي به جلو مي‌پريم، نه تنها اين سرعت را از بين نمي‌بريم، بلكه آن را افزايش مي‌دهيم.

از اينجا نتيجه مي‌شود كه بايد به عقب پريد نه به جلو و در جهت حركت واگن، زيرا ضمن پريدن به عقب سرعت حاصله از پرش از سرعتي كه بدن ما با آن حركت مي‌كند (سرعت قطار) ، كم مي‌شود در نتيجه بدن ما پس از تماس با زمين با نيروي كمتري به جلو خواهد افتاد.

به عقب نپريد!

اصل مطلب در ناتمام گذاشتن توضيحات است، ما چه به جلو بپريم و چه به عقب ، خطر افتادن ما را تهديد مي‌كند. اهميت اصلي مساله در اين است كه خطر افتادن به جلو از خطر افتادن به عقب كمتر است. در مورد اول ما با يك حركت عادي پا را جلو مي‌گذاريم و چنانچه سرعت واگن زياد باشد، چند قدم مي‌دويم و بدين وسيله از افتادن جلوگيري مي‌كنيم. اما هنگام افتادن به عقب اين حركت نجات‌بخش پاها وجود ندارد و به همين دليل خطر به مراتب بيشتر است. اين مطلب نيز اهميت دارد كه وقتي ما به جلو به زمين مي‌خوريم، با قرار دادن دستها به جلو كمتر از زمين خوردن به عقب صدمه مي‌بينيم.

پريدن از واگن با يك ساك!

روشن است كه آنچه گفته شد براي اجسام بي‌جان صادق نيست و خطر شكستن يك بطري وقتي از يك واگن در حال حركت به جلو ، به عقب پرتاب شود، كمتر از حالتي است كه بطري به جلو (در جهت حركت واگن) پرتاب شود.

پس چنانچه لازم باشد به دليلي از واگن بپريد و بخواهيد قبلا باري را كه با خود داريد پرتاب كنيد، بايد بار را به عقب پرتاب كنيد و خودتان به جلو بپريد.

منبع: دانشنامه رشد

 حتما درباره صفر مطلق شنيده‌ايد، تقريبا 273 درجه سانتي‌گراد زير صفر. آيا مي‌دانيد در اين دماي خاص چه اتفاقاتي مي‌افتد؟ چرا دست‌يابي به اين دما هيچ وقت در عمل امكان‌پذير نبوده است؟ و چه نقاط يا اجرامي در زمين،‌ يا حتي دنيا وجود دارند كه به اين دما نزديكند؟

در واقع به نظر مي‌رسد كه هنوز هم ما جواب اين سوال‌ها را كامل نمي‌دانيم، زيرا اتفاقاتي كه در اين دما مي‌افتند، هم‌چنان شگفت‌انگيز و غافل‌گيركننده است. براي نمونه،‌ هفته پيش دانشمندان اعلام كرده‌اند كه مولكول‌هاي گاز بسيار سرد شده ‌مي‌توانند تا صد بار بيشتر از مولكول‌هاي گاز در دماي اتاق، واكنش شيميايي داشته باشند.
به گزارش نيوساينتيست، در آزمايش‌هايي كه در دماي نزديك به دماي اتاق صورت مي‌گيرند،‌ واكنش‌هاي شيميايي با كاهش دما كندتر مي‌شوند. اما اخيرا دانشمندان متوجه شده‌اند كه در دماي نزديك به صفر مطلق (15/273- سانتي‌گراد يا صفر درجه كلوين) تبادل اتم‌ها كماكان انجام مي‌گيرد و اين امر، باعث ايجاد اتصالات شيميايي جديد در اين فرايد مي‌شود. به نظر مي‌رسد اين فرايند مديون تاثيرات خارق‌العاده كوانتومي است كه قابليت‌هاي مولكول‌ها را در دماي پايين افزايش مي‌دهد.

به گفته دبورا جين از دانشگاه كلرادو‌ كه مقاله‌اي در مورد اين يافته جديد منتشر كرده،‌ شايد خيلي منطقي به نظر برسد كه انتظار نداشته باشيم در صفر مطلق اثري از واكنش‌هاي شيميايي باشد، اما در واقع اين طور نيست و در اين دما واكنش‌هاي فراواني صورت مي‌گيرد.

اما چرا دست يافتن به دماي صفر مطلق غيرممكن است؟
از نظر عملي، اين كار نياز به اين دارد كه گرماي گاز را بگيريد؛‌ اما هر چه دما را پايين بياوريد،‌ گرماي بيشتري را بايد از گاز بگيريد. در واقع براي رسيدن به صفر مطلق بايد اين كار را تا بي‌نهايت ادامه داد. در زبان كوانتوم، بايد به سراغ اصل عدم قطعيت هايزنبرگ برويم كه مي‌گويد هر چه دقيق‌تر در مورد سرعت يك ذره بدانيم،‌ كم‌تر در مورد موقعيت آن خواهيم دانست و برعكس. بنابراين اگر مي‌دانيد كه اتم‌هايتان در آزمايش‌تان وجود دارند،‌ بايد تاحدي نسبت به سرعت حركت آن‌ها و اين كه بالاي صفر مطلق هستند يا نه، نامطمئن باشيد،‌ مگر اين كه وسعت آزمايش شما به اندازه كل هستي باشد!

فكر مي‌كنيد گازها در دماي نزديك به صفر مطلق چه رفتار عجيب و غريبي از خود نشان مي‌دهند؟
در گازها، مايعات و جامداتي كه روزمره با آن‌ها سر و كار داريم،‌ جنبش اتم‌ها و مولكول‌ها و برخورد آن‌ها با يكديگر باعث گرما يا انرژي حرارتي مي‌شود. اما در دماهاي بسيار پايين، چنين نيست. در اين دماها، قوانين عجيب مكانيك كوانتوم حاكم است؛ به طوري كه مولكول‌ها به روال معمول با يكديگر برخورد نمي‌كنند، بلكه امواج مكانيكي كوانتوم آن‌ها گسترش مي‌يابند و با هم هم‌پوشاني پيدا مي‌كنند. وقتي آن‌ها بدين صورت هم‌پوشاني پيدا مي‌كنند، حالت چگالش بوز- انيشتين را شكل مي‌دهند كه در آن، اتم‌ها به نحوي رفتار مي‌كنند كه انگار يك اَبَراتم واحد هستند. اولين چگالش بوز- انيشتين خالص،‌ در سال 1995/ 1374 در كلرادو با استفاده از ابر اتم‌هاي روبيديومي ساخته شد كه تا دماي كم‌تر از 170 درجه كلوين سرد شده بودند و پديدآورندگان آن، توانستند جايزه نوبل فيزيك را از آن خود كنند.

منبع:خبر آنلاین
 

ریاضیات یک علم مطلق است برعکس علم فیزیک که بیشتر بر آنچه ما در می یابیم استوار می باشد . همان طور که همه ما می دانیم در علم ریاضیات از هر فاصله کوتاهی ، فاصله کوتاه تری نیز وجود دارد . مثلا اگر نقطه ای به صورت مداوم در جهت خلاف محور X ها حرکت کند ، با گذشت زمان مقداری را که نقطه بر روی محور X ها نشان میدهد کمتر و کمتر خواهد شد . درست مانند قضایای حد و پیوستگی که نقطه X به سمت صفر میل داده می شود .
حال یک سوال باقی مانده :
چگونه با وجود اینکه از هر فاصله کوچکی ، فاصله کوتاه تری هم هست ، اجسام موجود به یکدیگر می رسند و یا بهتر بگویم شما با حرکت به طرف یک جسم به آن می رسید . و یا وقتی سنگی به طرف شیشه پرتاب می شود ، منجر به شکستن شیشه می شود . مگر نباید همواره فاصله اندکی میان این دو باقی بماند . این مسئله بسیار ساده به نظر میرسد و در نگاه اول همگی عنوان می کنند که مفهومی ندارد . یکبار دیگر بررسی کنیم :
در راستای رسیدن به هم دو جسم در حال حرکتند و فاصله مابین آنها لحظه به لحظه کاهش می یابد . با وجود اینکه می دانیم از هر فاصله کوچکی فاصله کوچکتری هم هست باز انتظار داریم که این دو جسم به یکدیگر برسند . بیایید خارجی ترین نقطه دو جسم که به یکدیگر نزدیک ترند را در نظر بگیریم . حرکت آغاز شده و فاصله هر لحظه کاهش می یابد به قدری فاصله کم شده که خارجی ترین اتم اجسام در نظر گرفته شده ولی باز این دو هم نباید به هم برسند .
یک تضاد کامل میان مشاهده و علم .

صراحتا باید اعلام کرد که در هستی رسیدن مطلق وجود ندارد . به عبارت دیگر اجسام هرگز به هم نمی رسند . اطراف تمام جرم های هستی هاله ای وجود دارد که می توان از آن به نیروی حریم یاد کرد این حاله دارای مرز نمی باشد بلکه به مثال مه که از روی دریاچه به طرف ساحل غلظت آن کم می شود ، خواهد بود . اجسام در نزدیک شدن به یکدیگر با در هم رفتن این نیروی حریم و افزایش دافعه ، برای ما رسیدن دو جسم را توجیه می کنند . در مثال هایی که باعث شکست مولکولی می شود مانند شکستن شیشه توسط سنگ ، به دلیل نفوذ نیروی دافعه حریم سنگ به دافعه حریم شیشه ، عمل شکستن شیشه به وقوع می پیوندد .
مهمترین قسمت این جاست که ما باید بدانیم این نیرو دارای برد کوچکتری از نیروهای چسبندگی سطحی می باشند . همانطور که می دانیم این نیرو ها باعث چسبندگی اجسام در موارد خاص به هم می شوند .
کسی قادر به درک این مقاله بوده که اکنون بپرسد اگر برای رسیدن دو جسم به هم یک میزان نفوذ دو نیروی حریم در یکدیگر نیاز باشد ، همین مقدار نفوذ هم خودش دارای مرزی می باشد که قضیه فاصله در اینجا هم با ید صدق کند و ما هرگز به مرز نفوذ کافی نخواهیم رسید ؟
مسئله بسیار مهمتر از این مقاله آن است که هر وقت دو حد داشته باشیم ،
که یکی مرتبا کاهش یابد ( فاصله میان دو جسم از بی نهایت به طرف صفر نزول میکند )
و یکی دیگر مرتبا افزایش یابد ( مقدار دافعه نیروی حریم از صفر به سمت بی نهایت ،که همان شکستن است صعود کند )
در این لحظه باشکوه است که عددی وجود دارد که دو حد در آن عدد به هم میرسند .
و این نقطه عطف ریاضیات با فیزیک خواهد بود .
ولی باز هرگز نباید گفت دو جسم به هم رسیده اند .
 

 * «اگر انسان‌ها در طول عمر خویش فعالیت مغزشان به اندازه یک میلیونیوم معده‌شان بود، اکنون کره زمین تعریف دیگری داشت.»
* «اگر واقعیات با نظریات هماهنگی ندارند، واقعیت‌ها را تغییر بده.»
* «تا زمانی که حتی یک کودک ناخرسند روی زمین وجود دارد، هیچ کشف و پیشرفت جدی برای بشر وجود نخواهد داشت.»
* «تخیل مهمتر از دانش است.علم محدود است اما تخیل دنیا را دربر می‌گیرد.»
* «سعی نکن انسان موفقی باشی، بلکه سعی کن انسان ارزشمندی باشی.»
* «سخت‌ترین کار در دنیا درک [فلسفهٔ] مالیات بر درآمد است.»
* «سه قدرت بر جهان حکومت می‌کند:۱-ترس ۲-حرص ۳-حماقت.»
* «علم زیباست وقتی هزینهٔ گذران زندگی از آن تامین نشود.»
* «متوجه هستید که تلگراف سیمی به‌نوعی یک گربهٔ بسیار بسیار درازی است که وقتی دم‌اش را در نیویورک می‌کشید، سرش در لوس‌آنجلس میومیو می‌کند. این را می‌فهمید؟ و رادیو هم دقیقاً به همین شکل کار می‌کند؛ شما پیام‌هایی را از اینجا می‌فرستید و آنها در جایی دیگر دریافتشان می‌کنند. تنها تفاوت در این است که دیگر گربه‌ای وجود ندارد.»
* «مسائلی که بدلیل سطح فعلی تفکر ما بوجود می‌آیند، نمی‌توانند با همان سطح تفکر حل گردند.»
* «من با شهرت بیشتر و بیشتر احمق شدم.البته این یک پدیدهٔ نسبی است.»
* «مهم آن است که هرگز از پرسش باز نه‌ایستیم.»
* «هیچ کاری برای انسان سخت‌تر از فکرکردن نیست.»
* «دین بدون علم کور است و علم بدون دین لنگ است.»
* «در دنیا خط مستقیم وجود ندارد و تمام خطوط بدون استثنا منحنی و دایره وار است و اگر این خط کوچکی که در نظرما مستقیم جلوه میکند در فضا امتداد یابد خواهیم دید که منحنی است.»
* «به آینده نمی‌اندیشم چون به زودی فرا خواهد رسید.»
* «به‌سختی میتوان در بین مغزهای متفکر جهان کسی را یافت که دارای یک‌نوع احساس مذهبی مخصوص به‌خود نباشد، این مذهب با مذهب یک شخص عادی فرق دارد.»
* «خدا، شیر یا خط؟ نمی‌کند»
* «خداوند زیرک است اما بدخواه نیست.»
* «نگران مشکلاتی که در ریاضی دارید نباشید. به شما اطمینان می‌دهم که مشکلات من در این زمینه عظیم‌تر است.»
* «همزمان با گسترش دایرهٔ دانش ما، تاریکی‌ای که این دایره را احاطه می‌کند نیز گسترده می‌شود.»
* «یک فرد باهوش یک مسئله را حل می‌کند اما یک فرد خردمند از رودررو شدن با آن دوری می‌کند.»
* «اگه نمرهٔ تستت تک شد ناراحت نشو!»
* «در دنیایی که دیوارها و دروازه‌ها وجود ندارند چه احتیاجی به پنجره و نرده است؟»
* «از وقتی که ریاضی‌دانان از سرو کول «نظریه نسبیت» بالارفته‌اند، دیگر خودم هم از آن سر در نمی‌آورم.»
* «دوچیز بی‌پایان هستند: اول «منظومه شمسی»، دوم «نادانی بشر»، در مورد اول زیاد مطمئن نیستم.»
* «من نمیدانم انسان‌ها با چه اسلحه‌ای در جنگ جهانی سوم با یک‌دیگر خواهند جنگید، اما در جنگ جهانی چهارم، سلاح آنها سنگ و چوب و چماق خواهد بود.»

«آلبرت انیشتین» در چهاردهم مارس 1879 در شهر «اولم» واقع در ناحیه «ورتمبرگ» آلمان متولد شد. وقتی که آلبرت یک ساله بود، خانواده وی از اولم عازم مونیخ گردیدند. آخرین سالهای زندگی انیشتین دوران تحقیق در شهر پرینستون آمیخته با اضطراب بود. هنوز ده سال دیگر از زندگی انیشتین باقی مانده بود؛ لیکن این دوره ده ساله، درست مصادف با عهد بمب اتمی بوده و بشریت، تمرین و آموزش خود را در این زمینه آغاز نمود. بنابراین، مسأله واقعی که برای او مطرح شد، موضوع چگونگی پیدایش بمب اتمی نبود.
سرانجام در روز هجدهم آوریل 1955 بزرگترین دانشمند و متفکر قرن بیستم ، پیغمبر صلح و حامی محنت دیدگان جهان، مردی که احتمالأ همراه با ناپلئون و بتهوون مشهورتر از همه مردان جهان بوده است، در شهر پرینستون واقع در ممالک متحده آمریکای شمالی از زندگی، تفکر و مبارزه دست کشید و درگذشت.

 شاید تعجب كنید اما در استوای كره زمین نیروی جاذبه كمتری بر شما وارد می‌شود!

كشش جاذبه‌ای كه یك شیء بر روی شیء دیگر وارد می‌كند هم به جرم‌های آن دو و هم فاصله آنها از هم بستگی دارد.

كره زمین دارای یك برجستگی در استواست كه در نتیجه چرخش سیاره و تمایل اجسام متحرك به ادامه ‌دادن خط مستقیم بوجود می‌آید.(گاهی آن را اشتباها "نیروی گریز از مركز" می‌نامند، اما در واقع نمودی از قوانین حركت نیوتن است.)

هنگامی كه شما بر روی خط استوا می‌ایستید، فاصله بیشتری با حجم توده كره زمین دارید كه در قطب‌ها قرار دارد، بنابراین سیاره كشش كمتری بر شما وارد می‌آورد.

اما اگر چاق هستید خیال نكنید اگر به برزیل بروید از وزن اضافه خلاص خواهید شد: وزن یك شیء در استوا تنها نیم درصد از وزنش در قطبین كمتر است. یعنی برای یك آدم 100 كیلویی تنها نیم كیلوگرم.

 فیزیک (به زبان یونانی φύσις، طبیعت و φυσικῆ، دانش طبیعت) علم مطالعهٔ خواص طبیعت است. این علم از مفاهیمی مانند انرژی، نیرو، جرم و بار استفاده می‌کند. یکی از کارهای اصلی این علم اندازه‌گیری کمیتهای مختلف و پیدا کردن روابط بین این کمیت‌ها است. برای همین فیزیک را علم اندازه‌گیری نیز خوانده‌اند.

امروزه فیزیکدان‌ها سامانه‌های بسیاری را بررسی می‌کنند: از ساختارهای بسیار بزرگ مانند کهکشان‌ها گرفته تا ذرات بی‌نهایت ریز و حتی سیستم‌های اقتصادی، زیستی،محیطی و مانند آن‌ها.

هدف اصلی علم فیزیک توصیف تمام پدیده‌های طبیعی قابل مشاهده برای بشر توسط مدل‌های ریاضی (به اصطلاح کمی کردن طبیعت)است. تا قبل از قرن بیستم، با دسته بندی پدیده‌های قابل مشاهده تا آن روز، فرض بر این بود که طبیعت از ذرات مادی تشکیل شده است و تمام پدیده‌ها به واسطهٔ دو نوع برهمکنش بین ذرات (برهمکنش‌های گرانشی و الکترومغناطیسی) رخ می دهند. برای توصیف این پدیده‌ها نظریه‌های زیر به تدریج شکل گرفته و تکامل یافتند:

۱-مکانیک کلاسیک (توصیف رفتار اجسامی که اندازه ای معمولی دارند و با سرعتی معمولی در حال حرکتند)

۲-الکترومغناطیس(توصیف رفتار مواد و اجسام دارای بار الکتریکی)

۳-ترمودینامیک و مکانیک آماری (توصیف پدیده‌های مرتبط با گرما بر حسب کمیت‌های ماکروسکوپی و یا میکروسکوپی)

به مجموع این نظریه‌ها فیزیک کلاسیک گفته می‌شود.

در ابتدای قرن بیستم پدیده‌هایی مشاهده شدند که توسط این نظریه‌ها قابل توصیف نبودند. بعد از پیشرفتهای بسیار بنیادی در ربع اول قرن بیستم نظریه‌های فیزیکی با نظریه‌های کاملتری که این پدیده‌ها را نیز توصیف می‌کردند جایگزین گشتند. مهم‌ترین تغییر تشکیل دو دینامیک متفاوت برای اجسام ریز و اجسام بزرگ است. چون دینامیک اجسام بزرگ از لحاظ فلسفی به دینامیک قبلی نزدیکی زیادی دارد( بر خلاف دینامیک اجسام ریز که فلسفه‌ای کاملاً متفاوت با آن دو دارد) نظریه‌ها به دو دسته استفاده کننده از دینامیک بزرگ (اصطلاحاً کلاسیک) و کوانتمی تقسیم شدند.نظریه‌های فیزیک مدرن عبارت اند از:

۱-نسبیت عام (برهمکنش گرانشی و دینامیک اجسام بزرگ)

۲-مکانیک کوانتمی (دینامیک اجسام ریز)

۳-مکانیک آماری (حرکت آماری ذرات بر پایه دینامیک کوانتمی)

۴- الکترودینامیک کلاسیک (برهمکنش الکترومغناطیسی و نسبیت خاص)

بعدها با پیدا شدن دو برهمکنش دیگر (برهمکنش هسته‌ای قوی و برهمکنش هسته‌ای ضعیف) برای فرمولبندی آنها هم اقدام شد و از نسبیت خاص برای تمام نظریه‌ها استفاده شد و کل نظریه‌ها عبارت شدند از :

۱- نسبیت عام

۲-مکانیک آماری

۳- الکترودینامیک کوانتمی QED (برهمکنش الکترومغناطیسی و دینامیک کوانتمی)

۴-کرومودینامیک کوانتمی QCD (برهمکنش هسته‌ای قوی و دینامیک کوانتمی)

۵-نظریه ضعیف کوانتمی (برهمکنش هسته‌ای ضعیف و دینامیک کوانتمی بعداً با تلفیق با الکترودینامیک نظریه الکترو ضعیف کوانتمی را ساخت)

تمام این نظریه‌ها به جز نسبیت عام از دینامیک کوانتمی استفاده می‌کنند. به مجموعه‌ای ازQED وQCD ونظریه ضعیف اصطلاحآ مدل استاندارد ذرات بنیادی گفته می‌شود.

امروزه بسیاری از فیزیکدانان به دنبال متحد کردن چهار برهمکنش (نظریه وحدت بزرگ) می‌باشند که مشکل اصلی وارد کردن گرانش و استفاده از دینامیک کوانتمی برای گرانش می‌باشد. نظریه‌های گرانش کوانتمی و به خصوص نظریه ریسمان از نمونه‌های این تلاشها است. همچنین بیشتر نظریه‌های جدید از مفهومی به نام میدان استفاده می‌کنند که به نظریه‌های میدان مشهور هستند.