کتاب نظریه های تاثیر گذار در علم فیزیک که شما باید بدانید 2

معرفی کتاب نظریه های تاثیر گذار در علم فیزیک که شما باید بدانید (جلد دوم) 

علم فیزیک را عموما علم ماده، حرکت و رفتار آن در فضا و زمان می‌دانند. فیزیک، مفاهیمی مانند انرژی، نیرو، بار الکتریکی، جرم، جریان الکتریکی، میدان الکتریکی، فضا، زمان و اتم را بررسی و استفاده می‌کند و اگر بخواهیم تعریف کلی برای فیزیک بیان کنیم، می‌توانیم بگوییم علمی‌ست که به بررسی و تحلیل طبیعت می‌پردازد. کتاب حاضر در نظر دارد تاثیرات فیزیک را در زندگی روزمره انسان بازگو کند، چرا که با وجود این‌که فیزیک را علم مشکلی می‌دانیم اما همواره در حال استفاده از آن هستیم. وقتی به آینه نگاه می‌کنیم، از فیزیک نور استفاده می‌کنیم و هنگامی که ساعت زنگ‌دارمان را تنظیم می‌کنیم، با فیزیک زمان سر و کار داریم. فیزیک، مجموعه‌ای از ایده‌های خیالی نیست بلکه ریشه در واقعیت و آزمایش دارد، نویسنده در این کتاب به اثبات این موضوع می‌پردازد و سعی می‌کند شگفتی‌های فیزیک مدرن را با طرح سوالاتی در رابطه با مفهوم هستی بیان کند.

هدف اصلی فیزیک توصیف تمام پدیده‌های طبیعی قابل مشاهده و غیرقابل مشاهده برای انسان است. تا قبل از قرن بیستم، با دسته‌بندی پدیده‌های قابل مشاهده، فرض بر این بود که طبیعت از ذرات مادی به وجود آمده است و همه پدیده‌ها، به واسطه دو نوع تعامل گرانشی و اکترومغناطیسی رخ می‌دهند. برای توصیف این پدیده‌ها به تدریج نظریه‌ها شکل گرفتند و هر دانشمندی نظریه مخصوص به خود را ارائه داد. این کتاب دریچه جدیدی از دنیای فیزیک را به سوی شما می‌گشاید و نظریه‌های تاثیرگذار در علم فیزیک را با عنوان کردن مفاهیم اولیه مثل گرانش، نور و انرژی بررسی می‌کند.

برشی از متن کتاب

دانیل برنولی با فکر کردن به چگونگی پایستگی انرژی برای سیالات، به یافته‌های خود دست یافت.  سیالات، شامل مایعات و هوا، مواد روانی هستند که می‌توانند به راحتی تغییر شکل دهند. ولی آن‌ها باید از قوانین پایه پایستگی انرژی و همین‌طور جرم و اندازه حرکت تبعیت کنند. چون در هر سال در حال حرکت، آرایش اتم‌ها دائما در حال تغییر است، این اتم‌ها باید از قوانین حرکت نیوتن و سایر دانشمندان پیروی کنند. پس در توصیف یک سیال، اتم‌ها خلق یا نابود نمی‌شوند ولی سریعا در حال جابه‌جایی هستند. باید برخورد آن‌ها با یکدیگر در نظر گرفته شود و در این صورت، سرعت‌اتم‌ها با استفاده از پایستگی اندازه حرکت خطی قابل پیش‌بینی است. هم‌چنین مقدار کل انرژی ایجاد شده به وسیله تمام ذرات باید ثابت باشد و می‌توانند تنها در سیستم حرکت داشته باشند. این قوانین فیزیکی امروزه برای مدل‌سازی رفتار سیالات مختلف، مثل الگوهای آب و هوایی، جریان‌های اقیانویسی، چرخش گار در ستارگان، کهکشان‌ها و شارش مایعات در بدن انسان، استفاده می‌شود.

پیش‌بینی وضع هوا بر اساس مدل‌های کامپیوتری حرکت جمعی تعداد زیادی اتم، صورت می‌گیرد که در آن از قوانین ترمودینامیک برای تعیین تغییرات گرمای ناشی از حرکت اتم‌ها و تغییر چگالی، دما و فشار منطقه استفاده می‌شود. هم‌چنین تغییرات فشار و سرعت به هم ارتباط دارند همان طور که شارش هوا از مناطق کم فشار به پر فشار باعث ایجاد باد می‌شود. از چنین ایده‌هایی برای مدل سازی مسیر طوفان کاترینا که در سال 2005 با سرعت به سمت سواحل آمریکا پیش می‌رفت، استفاده شد. پس از آن دانشمندان قوانین پایستگی را کشف کردند، این معادلات در مجموعه‌ای تحت عنوان معادلات ناویر - استوکس قرار گرفتند. آن‌ها هم‌چنین اثرات چسبندگی سیالات ناشی از نیروهای بین مولکولی آن ها را در این مجموعه جا دادند. سر و کار داشتن با قوانین پایستگی، بیش از پیش‌گویی مطلق کارایی دارد. این معادلات تغییرات و چرخش‌های متوسط ذرات سیال را به جای بررسی کل اتم‌های سیال پیگیری می‌کند.

نویسنده: جوآن بیکر مترجمان: مائده فضل علی زاده - مهدی خاکیان قمی انتشارات: سبزان