دانلود تحقیق تعریف و اصل نظریه سی. پی. اچ. و تشریح آن

مقدمه
نظریه سی. پی. اچ. بر اساس یک تعریف ساده از سی. پی. اچ. و یک اصل موضوع بنا شده است. هرچند در نگاه اول این اصل ساده به نظر می رسد، اما به دلیل نگرش ماورای کوانتومی به پدیده ها، درک شهودی و سیر اندیشه را به فضای ماورای کوانتومی سوق دادن نیازمند دقت است. به همین دلیل یکی از فصول این کتاب را به گزیده ای از سئوالات و پاسخهایی اختصاص داده ام که با دوستان داشته ام. لذا علاوه بر اینکه دقت در مطالب مربوطه ضروری است، مطالعه ی سئوالات و جوابها را نیز توصیه می کنم.
اما اشاره کوتاهی در مورد اصطلاح سی. پی. اچ. را لازم می دانم. امیدوارم مفید واقع شود.
مفهوم سی. پی. اچ.
CPH  , Creation Particle Higgs

کلمه ی سی. پی. اچ. از سه اصطلاح
 C :  Creation                   به معنی آفرینش (تولید) بوجود آوردن  

P :  particle                         ذره

Higgs
تشکیل شده است که آن را

Theory of CPH or CPH Theory

می نامیم.
بسیاری از فیزیکدانان اعتقاد دارند بزرگترین چالش فیزیک در قرن بیست و یکم به تحقیقات روی ذرات هیگز مربوط می شود و در این زمینه نیز سرمایه گذاری زیادی انجام شده است.
 
اما سوال این است که اصولاً هیگز چیست؟

کلمه هیگز اولین بار در سال  1960 توسط پتر هیگز وارد فیزیک شد.
ایده اساسی چنین است که تمام ذراتی که با یکدیگر کنش و واکنش دارند، کنش آنها توسط یک میدان اعمال می شود که توسط ذرات هیگز بوزون حمل می شوند. این ذره که با همه ی میدانها در آمیخته و موجب کسب جرم توسط سایر ذرات می شود، هیگز بوزون "Higgs boson" نامیده می شود.
بار - رنگ و مغناطیس-رنگ
اجازه دهید یک نگاه جدید به رفتار الکترومغناطیسی در میدان گرانشی بیندازیم، این نگرش می تواند در حل این معما که فوتون از چه ذراتی تشکیل شده، مفید واقع گردد. همچنانکه می دانیم یک موج الکترومغناطیسی از دو میدان الکتریکی و مغناطیسی عمود بر هم تشکیل شده است که با سرعت خطی برابر با سرعت نور حرکت می کنند. شکل زیر
 
با توجه به توصیف امواج الکترومغناطیسی و نظریه هیگز و ترکیب این دو نظریه به نتیجه بسیار جالبی خواهیم رسید.
در اینجا دو میدان داریم، یکی میدان الکتریکی و دیگری میدان مغناطیسی که با توجه یه نظریه هیگز، این میدانها توسط ذرات هیگز ایجاد می شوند. اما در اینجا میدانها متفاوتند، یکی میدان ابکتریکی که توسط ذراتی ایجاد می شوند که از خود، خواص الکتریکی بروز می دهند و با سرعت خطی برابر سرعت نور منتقل می شوند. اما علاوه بر سرعت خطی که در موج الکترومغناطیسی دارد، روی محور عمود بر آن نیز دارای حرکت است. لذا مجموع مسیری که این ذرات در واحد زمان طی می کند، بیشتر از سرعت نور است.
در اینجا سه نکته کاملاً مشهود و قابل تعمق است:
1 – این ذرات خواص الکتریکی دارند. چون به اندازه بار الکتریکی پایه (بار الکتریکی الکترون یا پروتون) نیستند، لذا آنها را بار – رنگ می نامیم. بطور مشابه در مورد میدان مغناطیسی و ذرات تشکیل دهنده ی آن میتوان چنین تعبیری داشت که میدان مغناطیسی اطراف فوتون از مغناطیس – رنگ تشکیل شده است .
2 – حرکت این ذرات را می توان شامل سه نوع حرکت دانست، یکی سرعت خطی که برابر سرعت انتقال موج الکترومغناطیسی (برابر سرعت نور)، دوم سرعتی که در میدان دارند (در شکل بالا مشخص شده است) و سوم اسپین این ذرات. لذا مجموع مقادیر سرعتها برابر مقدار سرعت این ذرات است که آن را با  Vcنشان می دهیم. بطور وضوح مشخص است که Vc > cکه در آن  Vc, cبترتیب مقدار سرعت نور و مقدار سرعت بار – رنگ و مغناطیس – رنگ هستند.
3 –  میدان گرانشی از ذراتی (گراویتون) تشکیل می شود که دارای خواص - بار رنگی و مغناطیس – رنگی می باشند. زیرا همچنانکه در فصل قبل مشاهده شد، هنگامیکه فوتون در میدان گرانشی در حال سقوط است، انرژی و در نتیجه شدت میدانهای الکتریکی و مغناطیسی آن افزایش می یابد (جابجایی بسمت آبی)، لذا ورود گراویتونها (بار – رنگ و مغناطیس – رنگ) به ساختمان فوتون موجب افزایش انرژی آن می شود.
  با توجه به این اطلاعات به تعریف سی. پی. اچ. پرداخته و اصل سی. پی. اچ. را بیان می کنیم. لازم به ذکر است که:
برای سی. پی. اچ. از کلمه ی ذره استفاده شده است، منظور از ذره همان نقطه ی مادی نیست و در فارسی کلمه ای که گویای مفهوم سی. پی. اچ. باشد ندیدم. بهمین دلیل از لغت ذره استفاده شد. همچنین توجه شود که در مورد شکل آن نیز هیچ نظر خاصی وجود ندارد. لذا هر کس بنا بر برداشت و سلیقه ی خود می تواند برای آن شکل مورد نظر خویش را تجسم کند.

  CPH تعریف
 فرض کنیم یک ذره با جرم ثابتm  وجود دارد که نسبت به هر دستگاه لختی با مقدار سرعت ثابت Vcحرکت می کند. و
Vc>c   c, is speed of light
بنابراین سی. پی. اچ. دارای اندازه حرکت خطی برابر  mVc می باشد. شکل زیر
 
CPH اصل
پی. اچ. یک ذره بنیادی با جرم ثابت است که با مقدار سرعت ثابت حرکت می کند. این ذره داری لختی دورانی است. در هر واکنش بین این ذره با سایر ذرات یا نیروها در مقدار سرعت آن تغییری داده نمی شود، بطوریکه :
gradVc=0 in all inertial frames and any space

توجه: هنگامیکه نیروی خارجی بر آن اعمال شود، قسمتی از سرعت انتقالی آن به سرعت دورانی (یا بالعکس ) تبدیل می شود، بطوریکه در مقدار Vcتغییری داده نمی شود. یعنی اندازه حرکت خطی آن به اندازه حرکت دورانی و بالعکس تبدیل می شود. بنابراین مجموع انرژی انتقالی و انرژی دورانی آن نیز همواره ثابت است. تنها انرژی انتقالی آن به انرژی دورانی و بالعکس تبدیل می شود.

شامل 30 صفحه word

دانلود تحقیق آنالیز نظریه سی. پی. اچ

مقدمه
در آغاز قرن بیستم تحول عظیمی در فیزیک ایجاد شد. از یکطرف ثابت بودن سرعت نور در تمام دستگاه های مختصات، فیزیکدانان را وادار به پذیرش نظریه نسبیت می کند. یعنی پذیرفتن اتساع زمان و انقباض مکان. همچنین با مقاله فوتوالکتریک انیشتین مکانیک کوانتوم متولد می شود. بعضی ها هم اعتقاد دارند تاریخ پیدایش مکانیک کوانتوم با نظریه ماکس پلانک در مورد تابش جسم سیاه می باشد.
نگاه مکانیک کوانتوم به هستی بگونه ای است که کمیتهای هستی را بصورت گسسته در نظر می گیرد. کسانی که به مکانیک کوانتوم عادت کرده اند بخوبی می دانند که ما برای بررسی ساختار زیر اتمی راهی بجز مدل سازی ریاضی نداریم. بنابراین مجبوریم که در آنجا مدل های ریاضی ارائه دهیم. اشکال این مدلها در این است که از شهودی بودن پدیده ها می کاهند و بر ابهامات پدیده ها می افزاید.
یکی از موارد بسیار مهم فیزیک اتحاد چهار نیروی بنیادی طبیعت یعنی نیروی هسته ای قوی، نیروی هسته ای ضعیف، نیروی الکترومعناطیسی و نیروی گرانش است. دیراک قضیه ای را ثابت می کند که طبق آن اتحاد نیروها امکان پذیر نمی باشد. اما نظریه های جدید از جمله نظریه ابر ریسمانها در تلاش هستند که اتحاد نیروها را توجیه کنند.
نظریه سی. پی. اچ. دو هدف اصولی را پیگیری می کند، یکی شهودی کردن فیزیک است که نه تنها مکانیک کوانتوم، بلکه نسبیت و حتی نظریه ی هیگیز نیز چندان شهودی نیستند. و هدف دوم فزاهم آوردن زمینه ی اتحاد نیروها است. افزون بر آن ما می توانیم با هم ارز سازی نیرو و انرژی وحدتی در فیزیک ایجاد کنیم. برای شهودی کردن فیزیک، بهترین روشی که بنظر می رسد، توجیه پدیده های فیزیک مدرن است. بهمین دلیل برخی از پدیده های فیزیک را با توجه به نظریه سی. پی. اچ. توجیه خواهیم کرد.



جرم نسبیتی
 همچنانکه می دانیم در مکانیک کلاسیک جرم ثابت فرض شده، اما در نسبیت جرم متغییر است. لذا قانون دوم نیوتن بصورت زیر تصحیح شد.
 
 
بنابر این جرم  تابع سرعت است و با افزایش سرعت، جرم نیز افزایش می یابد.  رابطه ی بالا نشان می دهد که با ثابت بودن سرعت، جرم نیز ثابت باقی می ماند. برای افزایش سرعت، الزاماً بایستی به جسم نیرو وارد شود تا متناسب با نیروی وارد شده، جسم شتاب بگیرد تا سرعت آن تغییر کند.
 اما به چه طریقی می توان به یک جسم- ذره نیرو وارد کرد؟
چند مورد بسیار مهم اعمال نیرو بر جسم را مورد بررسی قرار می دهیم، و همه را با توجه به نظریه سی. پی. اچ. بررسی می کنیم. اما قبل از بررسی آن باید توجه داشت که یک کوانتوم انرژی از تعدادی سی. پی. اچ. تشکیل شده است. از طرف دیگر با توجه به هم ارزی جرم و انرژی و تولید و واپاشی زوج ماده و پاد ماده این نتیجه گرفته می شود که همه چیز از سی. پی. اچ. شکل می گیرد. به شکل زیر توجه کنید.
 همچنانکه در شکل زیر نشان داده شده است، یک سی. پی. اچ. دارای دو نوع انرژی است، یکی انرژی انتقالی و دیگری انرژی دورانی.

 
لذا انرژی جنبشی یک فوتون ناشی از انرژی جنبشی سی. پی. اچ. هایی است که در ساختمان آن وجود دارند. یعنی
Ephoton=nmc2
که در آن n  تعداد سی. پی. اچ. های موجود در ساختمان فوتون است.
تغییر جرم در میدان گرانشی
همانطور که در فصل سه بیان شد، گرانش یک جریان دائمی از تبادل گراویتونها (بار – رنگ و مغناطیس – رنگ) بین همه ی اجسام است. حال گلوله ای را در نظر بگیرید که روی زمین ساکن است. بنابر قانون سوم نیوتن یک نیروی عمل و عکس العمل بین گلوله و زمین اعمال می شود:
Fe=-Fs
Fe , Fs
به ترتیب نیرویی که گلوله به زمین وارد می کند و نیرویی که زمین به گلوله وارد می کند. در واقع یک گراویتون (بار – رنگ) از طرف زمین وارد ساختمان گلوله می شود. فرض کنیم علامت بار – رنگ مزبور مثبت است. بنابراین یک ذره ی الکتریکی با بار الکتریکی مثبت به نزدیکرین اتم موجود در گوله وارد می شود. به علت مثبت بودن، جذب نزدیکترین الکترون می شود. ورود بار – رنگ مثبت به ساختمان الکترون، به دلیل کوچکی مقدار بار الکتریکی بار – رنگ نسبت به بار الکتریکی الکترون، قادر به خنثی کردن بار الکتریکی الکترون نیست. ساختمان الکترون طوری است که باید مقدار بار الکتریکی پایه خود را حفظ کند. لذا پس از دریافت بار-رنگ که علامت آن نیز مثبت است، بار – رنگ ورودی را پرتاب می کند. بار – رنگ مزبور به دلیل علامت مثبتی که دارد، الکترون را به دنبال خود می کشد و کشش الکترون به سایر ذرات داخل اتم و از طریق آنها به سایر اتمها منتقل شده و بدین ترتیب گلوله بسمت زمین کشیده می شود. در زمین با دریافت بار – رنگ مزبور نیز عمل مشابهی انجام می شود و زمین نیز بطرف گلوله کشیده می شود. در این حالت (که گلوله و زمین در تماس هستند) تبادل گراویتونها در حالت تعادل قرار دارد. یعنی تعداد سی. پی. اچ. های ورودی و خروجی به گلوله (و همینطور زمین) برابر است.
پرتابه در میدان گرانشی
حال گلوله را از روی زمین برداشته و بطرف بالا پرتاب می کنیم. در واقع با پرتاب گلوله بسمت بالا مقداری انرژی از طریق دست ما به ساختمان گلوله وارد می شود. همانطور که قبلاً گفته شد، انرژی از سی. پی. اچ. ها (بار – رنگ و مغناطیس –رنگ) تشکیل شده است که سرعت آنها بیشتر از سرعت نور است. با انتقال این سی. پی. اچ. ها به ساختمان گلوله، اندازه ی حرکت آنها با اندازه حرکت گلوله جمع شده و موجب می گردد که گلوله با انرژی جنبشی بسمت بالا حرکت کند.

شامل 26 صفحه word

تعریف و اصل نظریه سی. پی. اچ. و تشریح آن

موضوع : تعریف و اصل نظریه سی. پی. اچ. و تشریح آن

مقدمه

نظریه سی. پی. اچ. بر اساس یک تعریف ساده از سی. پی. اچ. و یک اصل موضوع بنا شده است. هرچند در نگاه اول این اصل ساده به نظر می رسد، اما به دلیل نگرش ماورای کوانتومی به پدیده ها، درک شهودی و سیر اندیشه را به فضای ماورای کوانتومی سوق دادن نیازمند دقت است. به همین دلیل یکی از فصول این کتاب را به گزیده ای از سئوالات و پاسخهایی اختصاص داده ام که با دوستان داشته ام. لذا علاوه بر اینکه دقت در مطالب مربوطه ضروری است، مطالعه ی سئوالات و جوابها را نیز توصیه می کنم.

اما اشاره کوتاهی در مورد اصطلاح سی. پی. اچ. را لازم می دانم. امیدوارم مفید واقع شود.

مفهوم سی. پی. اچ.

CPH  , Creation Particle Higgs

کلمه ی سی. پی. اچ. از سه اصطلاح

 C :  Creation                   به معنی آفرینش (تولید) بوجود آوردن  

P :  particle                         ذره

Higgs

تشکیل شده است که آن را

Theory of CPH or CPH Theory

می نامیم.

بسیاری از فیزیکدانان اعتقاد دارند بزرگترین چالش فیزیک در قرن بیست و یکم به تحقیقات روی ذرات هیگز مربوط می شود و در این زمینه نیز سرمایه گذاری زیادی انجام شده است.

اما سوال این است که اصولاً هیگز چیست؟

کلمه هیگز اولین بار در سال  1960 توسط پتر هیگز وارد فیزیک شد.

ایده اساسی چنین است که تمام ذراتی که با یکدیگر کنش و واکنش دارند، کنش آنها توسط یک میدان اعمال می شود که توسط ذرات هیگز بوزون حمل می شوند. این ذره که با همه ی میدانها در آمیخته و موجب کسب جرم توسط سایر ذرات می شود، هیگز بوزون "Higgs boson" نامیده می شود.

بار - رنگ و مغناطیس-رنگ

اجازه دهید یک نگاه جدید به رفتار الکترومغناطیسی در میدان گرانشی بیندازیم، این نگرش می تواند در حل این معما که فوتون از چه ذراتی تشکیل شده، مفید واقع گردد. همچنانکه می دانیم یک موج الکترومغناطیسی از دو میدان الکتریکی و مغناطیسی عمود بر هم تشکیل شده است که با سرعت خطی برابر با سرعت نور حرکت می کنند.

تعداد صفحات: 30

دانلود تحقیق پایه های منطقی نظریه سی.پی.اچ

مقدمه
جهان بینی علمی در فیزیک نظری با کارهای گالیله آغاز شد. هرچند که تلاشهای گالیله زیربنای فیزیک کلاسیک را تشکیل داد، اما این تلاشها  ریشه در نگرشهای جدید به پدیده های فیزیکی داشت که مهمترین آنها را می توان در آثار برونو و کپلر مشاهده کرد. برونو به طرز ماهرانه ای در آثار خود تشریح کرد که همه ی ستارگان جهان نظیر خورشید هستند. کپلر با ارائه سه قانون خود نشان داد که حرکت سیارات قانونمند است و یک نظم منطقی در حرکت، دوره تناوب و مسیر آنها وجود دارد.
گالیله آزمایشهای زیادی انجام داد تا بتواند حرکت اجسام را در یک سری قوانین کلی خلاصه کند. در این میان آزمایش سطح شیبدار گالیله از همه مشهورتر است. اما نمی توان تاثیر نگرش گالیله را در پیشرفت علم به این آزمایشها خلاصه کرد. در حقیقت گالیله نوعی نگرش منطقی به پدیده های فیزیکی داشت که تا آن زمان بی سابقه بود. این نگرش زیربنای روش استقرایی را در فیزیک تشکیل داد و بتدریج به سایر علوم گسترش یافت.
هرچند آزمایشهای گالیله از نظر کمی و کیفی با آزمایشهای امروزی قابل مقایسه نیست، اما آزمایشهای بسیار پیچیده و پیشرفته امروزی نیز از همان قاعده ی نگرش استقرایی گالیله پیروی می کنند. به این ترتیب گالیله زیر ساخت فیزیک را ایجاد کرد و نحوه ی برخورد علمی با طبیعت را نشان داد. اما نتیجه ی این تلاشها به صورت تشریحی بیان می شد.
سالها بعد نیوتن نتایج به دست آمده توسط گالیله را فرمول بندی و در قالب یک سری معادلات ریاضی ارائه کرد و ساختار فیزیک کلاسیک را مدون ساخت. قانون جهانی گرانش نیوتن دست آورد بزرگی بود. نیوتن برای توجیه پدیده های فیزیکی " نگرش دیفرانسیلی" را جایگزین روش انتگرالی  کرد. در روش انتگرالی همواره نتایج مورد نظر است. در حالیکه در نگرش دیفرانسیلی تحلیل روند رسیدن به نتایج مورد بحث قرار می گیرد و جواب های خاص را می توان از آن به دست آورد. به عنوان مثال قوانین کپلر را با قانون جهانی گرانش نیوتن مقایسه کنید. در قوانین کپلر نمی توان دوره ی گردش یک سیاره را از روی دوره ی گردش سیاره ی دیگر استخراج کرد. علاوه بر آن هر سه قانون کپلر مستقل از هم هستند. در حالیکه در قانون نیوتن می توان دوره گردش همه ی سیارات به دور خورشید را به دست آورد.   
بنابراین می توان گفت گالیله روش استقرایی را به وجود آورد و نیوتن روش دیفرانسیلی را ابداع کرد. لذا تاثیر تلاشهای گالیله و نیوتن در پیشرفت علوم ممتاز و غیر قابل انکار و در عین حال بی نظیر است.
 
مشکلات قوانین نیوتن
هنگامیکه نیوتن قوانین حرکت و قانون جهانی جاذبه را ارائه کرد، این قوانین از نظر منطقی با اشکالات جدی همراه بود. قانون دوم نیوتن بصورت
F=ma
تا سرعتهای نامتناهی را پیشگویی می کرد که با تجربه سازگار نیست. و قانون سوم وی بیان کننده ی کنش از راه دور یا همزمانی عمل و عکس العمل است که این نیز با ابهام و اشکات خود روبرو بود.
     یعنی اثر نیروی جاذبه با سرعت نامتناهی منتقل می شد. تاثیر از راه دور همواره مورد انتقاد قرار داشت.
اما مهمترین مشکل قوانین نیوتن در قانون جهانی گرانش وی بود و خود نیوتن نیز متوجه آن شده بود.
نیوتن دریافت که بر اثر قانون جاذبه او، ستارگان باید یکدیگر را جذب کنند و بنابراین اصلاً به نظر نمی رسد که ساکن باشند. نیوتن در سال 1692 طی نامه ای به ریچارد بنتلی نوشت "که اگر تعداد ستارگان جهان بینهایت نباشد، و این ستارگان در ناحیه ای از فضا پراکنده باشند، همگی به یکدیگر برخورد خواهند کرد. اما اکر تعداد نامحدودی ستاره در فضای بیکران به طور کمابش یکسان پراکنده باشند، نقطه مرکزی در کار نخواهد بود تا همه بسوی آن کشیده شوند و بنابراین جهان در هم نخواهد ریخت."
 این برداشت نیز با یک اشکال اساسی مواجه شد. بنظر سیلیجر طبق نظریه نیوتن تعداد خطوط نیرو که از بینهایت آمده و به یک جسم می رسد با جرم آن جسم متناسب است. حال اگر جهان نامتناهی باشد و همه ی اجسام با جسم مزبور در کنش متقابل باشند، شدت جاذبه وارد بر آن بینهایت خواهد شد.
 مشکل بعدی قانون جاذبه نیوتن این است که طبق این قانون یک جسم به طور نامحدود می تواند سایر اجسام را جذب کرده و رشد کند، یعنی جرم یک جسم می تواند تا بینهایت افزایش یابد. این نیز با تجربه تطبیق نمی کند، زیرا وجود جسمی با جرم بینهایت مشاهده نشده است.
مشکل بعدی قوانین نیوتن در مورد دستگاه مرجع مطلق بود. همچنان که می دانیم حرکت یک جسم نسبی است، وقتی سخن از جسم در حال حرکت است، نخست باید دید نسبت به چه جسمی یا در واقع در کدام چارچوب در حرکت است. دستگاه های مقایسه ای در فیزیک دارای اهمیت بسیاری هستند. قوانین نیوتن نسبت به دستگاه مطلق مطرح شده بود. یعنی در جهان یک چارچوب مرجع مطلق وجود داشت که حرکت همه اجسام نسبت به آن قابل سنجش بود. در واقع همه ی اجسام در این چارچوب مطلق که آن را "اتر" می نامیدند در حرکت بودند. یعنی ناظر می توانست از حرکت نسبی دو جسم صحبت کند یا  می توانست حرکت مطلق آن را مورد توجه قرار دهد.
 براین اساس مایکلسون تصمیم داشت سرعت زمین را نسبت به دستگاه مطلق "اتر" به دست آورد. مایکلسون یک دستگاه تداخل سنج اختراع کرد و در سال 1880 تلاش  کرد طی یک آزمایش سرعت مطلق زمین را نسبت به دستگاه مطلق "اتر" به دست آورد. نتیجه آزمایش منفی بود. (برای بحث کامل در این مورد به کتابهای فیزیک بنیادی مراجعه کنید.) با آنکه آزمایش بارها و بارها تکرار شد، اما نتیجه منفی بود. هرچند مایکلسون از این آزمایش نتیجه ی مورد نظرش را به دست نیاورد، اما به خاطر اختراع دستگاه تداخل سنج خود، بعدها برنده جایزه نوبل شد.
نسبیت خاص
برای توجیه علت شکست آزمایش مایکلسون نظریه های بسیاری ارائه شد تا سرانجام اینشتین در سال 1905 نسبیت خاص را مطرح کرد. نسبیت خاص شامل دو اصل زیر است:
1- قوانین فیزیک در تمام دستگاه های لخت یکسان است و هیچ دستگاه مرجع مطلقی در جهان وجود ندارد.

شامل 25 صفحه word

دانلود تحقیق پایه های تجربی نظریه سی.پی.اچ

مقدمه
شواهد تجربی بسیاری وجود دارد که گرانش، انرژی الکترومغناطیسی تولید می کند. به همین دلیل از زمانی که نیروهای الکتریکی و مغناطیسی مورد توجه و آزمایش قرار گرفت، فیزیکدانان به وابستگی شدید نیروهای الکترومغناطیسی و گرانشی پی بردند. فارادی نخستین کسی است که این وابستگی را متذکر شد. پلانک نیز نظری مشابه داشت. اینشتین نیز مدت 35 سال تلاش کرد تا روابطی مشابه وابستگی الکتریسیته و مغناطیس، بین گرانش و الکترومغناطیس ارائه دهد. اما این کوششها بی نتیجه ماند.
اما سئوال این است که چرا با تمام شواهد تجربی موجود و تصریح فیزیکدانان بزرگی نظیر فارادی و پلانک هنوز نتیجه ی قابل قبولی به دست نیامده است؟  
برای یافتن پاسخ اجازه دهید یکبار دیگر وابستگی الکتریسیته و مغناطیس را بررسی کنیم شاید بتوانیم علت این شکستها را دریابیم.
همچنانکه می دانیم در اطراف یک بار ساکن میدان مغناطیسی احساس نمی شود. اما اگر بار حرکت کند، ما شاهد ایجاد یک میدان مغناطیسی خواهیم بود. همچنین تغییر میدان مغناطیسی نیز موجب تولید جریان القایی می گردد. در این تجربه ما شاهد ایجاد پدیده هایی هستیم که قبلاّ وجود نداشت. در اطراف یک سیم (که جریانی از آن نمی گذرد) هیچگونه اثری از میدان مغناطیسی دیده نمی شود. اما به محض عبور جریان الکتریکی از سیم، در اطراف آن میدان مغناطیسی ایجاد می شود. یا در مورد سیملوله اگر میدان مغناطیسی ثابت باشد، جریان الکتریکی در سیم بوجود نمی آید، اما با تغییر شار مغناطیسی، جریان الکتریکی ایجاد می شود
  اما در مورد گرانش مسئله بسیار پیچیده تر است. زیرا گرانش همواره وجود دارد و ما نمی توانیم شرایطی بوجود آوریم که آثار گرانشی نباشد و بعد آزمایشی ترتیب دهیم که ببینیم چه پدیده ای می تواند میدان گرانشی تولید کند.
از طرف دیگر چگونه می توانیم ببینیم هنگامیکه نیروی گرانش روی یک جسم کار انجام می دهد، خود گرانش دستخوش چه تغییری می شود؟ اگر ما می توانستیم این تغییرات را به تجربه درآوریم و بصورت کمی مورد بررسی قرار دهیم، آنگاه می توانستیم بسادگی وابستگی گرانش را به سایر پدیده ها نظیر الکترومغناطیس یا کار انجام شده بیان کنیم. اما چنین امری اگر ناممکن نباشد، بسیار مشکل و یا از حد  فناوری موجود خارج است. زیرا در شرایطی که ما آزمایش می کنیم، اگر از مقدار گرانش موجود در محل آزمایش کاسته شود، فوری از اطراف آن این کسری جبران می شود.
به عنوان مثال سنگی را از ارتفاع دلخواه رها کنید تا بطرف زمین سقوط کند. آنچنانکه در فیزیک مطرح است، انرژی پتانسیل گرانشی به انرژی جنبشی تبدیل می شود. آیا در اینجا از مقدار گرانش اطراف زمین کاسته می شود؟ اگر جواب منفی باشد آنگاه این سئوال پیش می آید که کدام اندازه گیری موجب این جواب منفی شده است؟
حال آزمایش دیگری را در نظر بگیرید. یک گلوله ی فلزی را از ارتفاعی رها کنید تا بطرف زمین سقوط کند. در محل رسیدن گلوله به سطح زمین یک صفحه ی فلزی قرار دهید. هنگامیکه گلوله به زمین می رسد و با صفحه برخورد می کند، مقداری گرما تولید می شود و حتی ما شاهد جرقه یعنی امواج الکترومغناطیسی خواهیم بود. عادت شده این پدیده را با اینکه انرژی پتانسیل گرانشی به انرژی جنبشی تبدیل می شود و انرژی ها به یکدیگر قابل تبدیل هستند، توجیه کنند. همین توجیه موجب می شود که ماهیت این فرایند کمتر مورد توجه و بررسی موشکافانه ی علمی قرار گیرد. اما اجازه دهید یک دید متفاوت به این تجارب داشته باشیم.
اهمیت توجه به ساختمان فوتون
ارتباط و اطلاعات ما از اجسام فرازمینی اعم ماه و خورشید که جزئی از منظومه ی شمسی هستند تا ستارگان و کهکشانهای دور، تنها از دو طریق امکان پذیر است. یکی آثار گرانشی این اجرام و دومی نوری است که از آنها به ما می رسد. اما اطلاعات مربوط به آثار گرانشی اجرام آسمانی نیز از طریق مشاهدات و در نتیجه نور دریافتی از آنها قابل مشاهده است. بنابراین تنها پیام آوران فرازمینی امواج الکترومغناطیسی که نور بخش کوچکی از آن است می باشد. لذا توجه و شناخت نور از اهمیت منحصر به فردی برخوردار است. بنابراین شناخت هرچه بیشتر نور به منزله ی استحکام بینش جهان شناختی و درک واقعی تر از فیزیک جهان است. چگونه می توان به اطلاعات دریافتی از کهکشانها اطمینان داشت، در حالیکه حامل این اطلاعات را بخوبی نشناخته باشیم؟
آنچه که تا به حال در فیزیک مورد توجه بوده است، رفتار نور در محیط های مختلف و کنش آن با سایر ذرات از جمله الکترون است. اثر دوپلر، اثر فوتوالکتریک، اثر کمپتون، اثر موسوئر، انحنای فضا ... همه و همه بدون توجه به ساختمان فوتون تجزیه و تحلیل می شود. هرچند که ظاهراً برای بررسی اینگونه پدیده ها توجه به ساختمان فوتون ضروری به نظر نمی رسد، اما برای یک سفر میلیارد سالی که فوتون طی می کند تا از کهکشانی دور به زمین برسد، توجه به ساختمان فوتون بسیار مهم است. زیرا باید دید آیا خود فوتون در این مسافرت چند میلیارد سالی (تحت شرایط داخلی) دچار دگرگونی می شود یا نه؟
آنچه در این زمینه مورد توجه و پذیرش فیزیکدانان قرار گرفته این است که به گفته ی دیراک فوتون یک ذره ی بنیادی است که نمی توان به ساختمان آن پرداخت. و تنها چیزی که در اختر فیزیک و کیهان شناختی مورد توجه و بررسی قرار گرفته، اثر دوپلری نور و جابجایی بسمت سرخ گرانش است. مشاهدات هابل نشان داد نوری که از کهکشانها به ما می رسد، جابجایی بسمت سرخ از خود نشان می دهد.
مشاهدات وی نشان داد که کهکشانها در حال دور شدن از ما هستند و هرچه فاصله ی آنها از زمین بیشتر باشد، و هرچه فاصله ی آنها از ناظر (در این حالت ما) بیشتر باشد، سرعت دور شدون نیز بیشتر می باشد.
 این مشاهدات فیزیکدانان را به ارائه ی نظریه انبساط فضا و بیگ بنگ رهنمون گردید. در اواخر قرن بیستم مشاهدات کیهانی نشان داد که انبساط جهان دارای شتاب است و در نتیجه مسئله ی انرژی تاریک مطرح گردید که هنوز از رموز حل نشده ی فیزیک است. اگر همانطور که دیراک تصریح کرده، فوتون را بدون ساختمان در نظر بگیریم، راهی نداریم بجز اینکه تنها با استفاده از اثر دوپلر مشاهدات خود را در مشاهدات خود را بررسی کنیم و به نتایج جدیدی دست یابیم که ما را در درک بهتری از جهان یاری کند.
زمانی می توانیم به درستی اطلاعات دریافتی باور داشته باشیم که یقین داشته باشیم که علائم حامل اطلاعات در طول مسیر دستخوش هیچگونه تغییری نشده باشند. آیا حقیقتاً خود فوتون بدون هیچ اثر خارجی در یک سفر میلیاردها سالی دستخوش هیچگونه تغییری نمی شود؟

شامل 11 صفحه word