کتاب مبانی فیزیک نوین | رابرت سلز

درباره‌ی کتاب مبانی فیزیک نوین تألیف ریچارد وایدنر و رابرت سلز

این کتاب برای دانشجویان علوم و مهندسی به عنوان بخش پایانی فیزیک عمومی و یا به عنوان پایه ای برای یک درس جداگانه ی فیزیک نوین در نظر گرفته شده است. پیش نیاز آن دانش بنیادی فیزیک کلاسیک و ریاضیات مقدماتی می باشد. هدف این اثر، ارائه ی منطقی و متوالی اصول اساسی نظریه های نسبیت، کوانتومی، ساختار هسته ای و اتمی و چندین موضوع در ذرات بنیادی، فیزیک مولکولی و فیزیک حالت جامد است.

کتاب مذکور مشتمل بر دوازده فصل می باشد:

1- چند مقدمه

2- حرکت شناسی نسبیتی: فضا و زمان

3- دینامیک نسبیتی: اندازه حرکت و انرژی

4- اثرهای کوانتومی: جنبه های ذره ای تابش الکترومغناطیسی

5- اثرهای کوانتومی: جنبه های موجی ذرات مادی

6- ساختار هیدروژن

7- اتمهای چند الکترونی

8- وسایل و ماشینهای شتابدهنده در فیزیک هسته ای

9- ساختار هسته ای

10- واکنش های هسته ای

11- ذرات بنیادی

12- فیزیک مولکولی و فیزیک حالت جامد

گفتنی است در پایان هر فصل تعداد قابل ملاحظه ای مسئله ارائه گردیده که پاسخ پرسش های فرد در انتهای کتاب در دسترس می باشد. هم چنین در انتهای هر فصل، خلاصه ی مطالب و مراجع مربوط به سایر منابع نیز آورده شده است.

برشی از متن کتاب مبانی فیزیک نوین

فصل 5- اثرهای کوانتومی: جنبه های موجی ذرات مادی 5-5  اصل مکملی دیدیم که باید به تابش الکترومغناطیسی و به ذرات مادی هم مشخصه های موجی و هم مشخصه های ذره ای نسبت داده شود. البته، در برخورد اول، این دوگانگی موجی ذره ای نگران کننده است. در اینجا منشأ این نگرانی و پیامد این بیان را که تا بش الکترومغناطیسی و ذرۂ مادی، هم مثل امواج و هم مثل ذرات رفتار می کنند بررسی خواهیم کرد و خواهیم دید که چگونه می توان این معما را به کمک اصل مکملی حل کرد.

در فیزیک، مفاهیم موج و ذره دو مفهوم اساسی اند، زیرا این دو نمایشگر تنها دو مد ممکن انتقال انرژی اند؛ وقتی انرژی منتقل می شود همواره می توان انتشار آن را به کمک امواج با ذرات توصیف کرد. در توصیف انتقال انرژی معمولی (بزرگ مقیاس) در فیزیک کلاسیک، همواره می توان یکی از این دو توصیف را به کار برد. به عنوان مثال، یک آشفتگی که در سطح آب استخر حرکت می کند یک پدیده موجی است و پرتاب توپ بیسبال انتقال انرژی توسط یک «ذره» را بیان می کند. در این گونه موارد، که در آنها می توان  آشفتگی در حال حرکت را مستقیماً مشاهده کرد، راجع به اینکه کدام توصیف را باید به کار برد، هرگز هیچ گونه تردیدی وجود ندارد.

اکنون به مثالهایی در مورد رفتار موج و ذره، که از صراحت کمتری برخوردارند می پردازیم. انتشار صوت از یک محیط کشسان را می توان به صورت یک آشفتگی موجی درک کرد. اما آنطور که امواج آب را دیدیم امواج صوتی را نمی بینیم؛ با وجود این، توصیف موجی را با اطمینان خاطر درباره انتشار صوت به کار می بریم، زیرا تا آنجا که به تعبیر پر اش و تداخل مربوط می شود، روی هم رفته، این پدیده با پدیده مربوط به امواج آب مشابه است. بنا بر این، وقتی گفته می شود که انتشار صوت جنبه های موجی را نشان می دهد مقصود آن است که می توان انتشار صوت را با یک مدل موجی تشریح کرد؛ زیرا مدل موجی با تمام مشاهدات تجربی درباره صوت توافق دارد.

اکنون می خواهیم رفتار ذره ای را، آن طور که در نظریه جنبشی گازها ظاهر می شود، بررسی کنیم. هر گز مستقیماً مولکول های یک گاز را مشاهده نمی کنیم، ولی کاملا مطمئنیم که رفتار مولکولها نسبتاً همانند رفتار اجسام کروی سخت و خیلی کوچک است؛ زیرا آزمایشهای گوناگونی صحت این مطلب را نشان می دهند. اینجا نیز مقصود از بیان این مطلب آن است که یک مدل ذره ای تنها وسیله مناسب برای بیان رفتار مولکولهاست. از این رو، وقتی پدیده هایی را توضیح می دهیم که تا حدی از تجربه عادی ما به دورند (پدیده هایی که نمی توان جزئیات آنها را مستقیماً «مشاهده» کرد)، باز هم یکی از دو مد توصیف را به کار می بریم، زیرا همواره یکی از آنها در توضیح حقایق تجربی موفق است. 

• مولفان: ریچارد وایدنر - رابرت سلز
• مترجمان: علی اکبر بابایی - مهدی صفا اصفهانی
• انتشارات: مرکز نشر دانشگاهی