لطفا ما را فالو و لایک کنید:
توضیح اینشتین از غیرقابل توضیح
در فرمول ریاضی الکترومغناطیس ماکسول، نور را به عنوان یک موج الکترومغناطیسی در حال انتشار که از تعامل میدان های الکتریکی و مغناطیسی آن ایجاد می شود، تعریف کرد.
در حالی که انیشتین در نظریه نسبیت عام نیروهای مرتبط با گرانش را بر حسب انحنای هندسی یا جابجایی فضایی در فضا-زمان ناشی از چگالی انرژی آن تعریف کرد.
او همچنین نشان داد که در امتداد شعاع انحنا در صفحه دو بعدی که موازی با آن است هدایت می شود.
بنابراین، برای توضیح اینکه چگونه معادلات ماکسول را می توان بر حسب یک محیط فضا-زمان تعریف کرد، باید نشان داد که چگونه خواص قابل مشاهده و ریاضی یک ماده الکترومغناطیسی چگونه است: مانند اینکه چرا خواص موجی آن توسط برهمکنش الکتریکی و مغناطیسی آن ایجاد می شود. میدان ها و چرا نور قطبی شده از نظر هندسه فضا-زمان جهت عمودی دارد.
همچنین باید نشان داده شود که چرا اجزای الکتریکی و مغناطیسی آن در فاز هستند، این تنها شکلی از انرژی است که می تواند با سرعت نور حرکت کند، همراه با دلیل مشخصی که چرا همیشه به عنوان یک فوتون در هنگام مشاهده یا تعامل با محیط ظاهر می شود. از نظر همین هندسه.
همانطور که اشاره شد، بردار نیروی گرانش در امتداد شعاع یکی از صفحات بعدی فضای سه بعدی است. هر چند این کار را می کند نه به این معنی که دو صفحه دیگر فضای سه بعدی نمی توانند به محتوای انرژی فضا کمک کنند.
این واقعیت که نور قطبی شده است، این فرض را تأیید می کند، زیرا درک مکانیسم مسئول جهت عمودی آن را با توجه به امواج نوری که در صفحات فضایی مختلف عمود بر یکدیگر حرکت می کنند، ممکن می سازد.
با این حال، اگر فرض کنیم که اجزای الکتریکی و مغناطیسی نور توسط جابجایی های فضایی ایجاد شده توسط یک موج انرژی که در امتداد سطح یکی از آنها حرکت می کند، انتشار می یابند، یکی همچنین به شخص اجازه می دهد تا هم مشاهدات و هم معادلات ماکسول را از نظر رونق فضایی فضا توضیح دهد. این هواپیماهای دو بعدی
(این فرض با پیشنهاد انیشتین تأیید می شود که جابجایی های فضایی در یکی از صفحات سه بعدی فضای سه بعدی مسئول انرژی گرانشی است.
می توان مکانیسم مسئول را با استفاده از این تشبیه درک کرد که چگونه یک موج روی سطح دو بعدی آب باعث می شود که نقطه ای در آن سطح به سمت بالا یا پایین تر از نقطه تعادلی که قبل از وجود موج وجود داشت جابجا یا بالا برود.
علم مکانیک موجی به ما می گوید که نیرویی با این جابجایی ها ایجاد می شود که باعث می شود قسمت های برآمده و پایین آب به سمت یکدیگر و سطح آب حرکت کنند یا “جذب” شوند.
به طور مشابه، یک موج انرژی در “سطح” یکی از دو بعد فضایی که بر محور نیروهای گرانشی عمود هستند، باعث می شود نقطه ای در آن “سطح” به سمت بالا و پایین تر از نقطه تعادلی که یک موج وجود دارد جابجا یا بالا رود. قبلا حاضر
بنابراین، مکانیک موجی کلاسیک، اگر به خواص دو بعد از سه بعد فضایی جهان ما که عمود بر هم هستند، گرانش را تعمیم دهیم، به ما می گوید که نیرویی از جابجایی های دیفرانسیل موج انرژی ایجاد می شود که منجر به قسمت های بالابر و مقعر آن با حرکت موج در فضا به سمت یکدیگر حرکت می کنند یا “جذب” می شوند.
این امر علیت میدان‌های الکتریکی جذاب مرتبط با یک موج الکترومغناطیسی را بر حسب نیروی ناشی از جابجایی‌های متناوب یک موج در حال حرکت با توجه به زمان بر روی یک “سطح” از دو بعد فضایی که عمود بر محور هستند، تعریف می‌کند. نیروهای گرانشی
با این حال، یک مکانیسم کلاسیک برای درک اینکه چرا میدان های الکتریکی مشابه یکدیگر را دفع می کنند نیز ارائه می دهد. این به این دلیل است که مشاهدات امواج نشان می دهد که رابطه مستقیمی بین بزرگی جابجایی در “سطح” آن و بزرگی نیروی مخالف آن جابجایی وجود دارد.
به طور مشابه، بزرگی جابه‌جایی‌های چندگانه روی «سطح» یک صفحه دوبعدی در فضا-زمان بزرگ‌تر از اندازه‌ای خواهد بود که توسط یک صفحه ایجاد می‌شود. بنابراین، آنها یکدیگر را دفع می کنند، زیرا بزرگی نیرویی که در برابر جابجایی مقاومت می کند، بیشتر از نیرویی است که برای یک نیرو مقاومت می کند.
همچنین می توان مولفه مغناطیسی یک موج الکترومغناطیسی را بر حسب نیروی افقی ایجاد شده در امتداد محوری که عمود بر جابجایی ناشی از قله ها و فرورفتگی های آن مرتبط با میدان های الکتریکی است استخراج کرد.
این شبیه به این است که چگونه جابجایی عمودی یک کوه نیروی افقی روی سطح زمین ایجاد می کند که ماده را به صورت افقی به سمت بالای آن جابجایی می کشد.
این همچنین توضیح می‌دهد که چرا میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی یک موج الکترومغناطیسی از نظر ویژگی‌های هندسی فضازمان تعریف شده توسط انیشتین در همان زمان در فاز یا حداکثر هستند.
اما همچنین توضیح می دهد که چرا امواج الکترومغناطیسی می توانند انرژی را با سرعت نور در فضا منتقل کنند.
مشاهدات و علم مکانیک موجی به ما می گویند که امواج انرژی را از طریق آب حرکت می دهند و باعث می شوند که در یک حرکت دایره ای حرکت کند، بنابراین در واقع در امواج حرکت نمی کند. به عبارت دیگر، امواج انرژی را به اقیانوس منتقل می کنند، نه آب را، و اگر مانعی برای آنها وجود نداشته باشد، پتانسیل سفر در سراسر یک حوضه اقیانوس را دارند.
به طور مشابه، یک موج الکترومغناطیسی باعث می شود که هندسه فضا-زمان در یک حرکت دایره ای حرکت کند و بنابراین اجزای هندسی فضا مرتبط با جرم انیشتین نسبت به بردار سرعت آن حرکت نمی کنند. همچنین، اگر مانعی برای آنها وجود نداشته باشد، این پتانسیل را دارند که با سرعت نور در سراسر جهان حرکت کنند.
همانطور که نشان داده شد، سرعت موج روی آب تا حدی با سرعتی که ذرات آن در آن برهمکنش می کنند تعیین می شود.
بنابراین، سرعت نور به سرعتی که در آن اجزای الکتریکی و مغناطیسی برهم کنش می کنند بستگی دارد.
بنابراین سرعت آن در فضای آزاد بدون مانعی برای حرکت آن ثابت است، زیرا سرعتی که اجزای الکتریکی و مغناطیسی برهم کنش دارند ثابت است.
با این حال، برای درک اینکه چگونه و چرا یک موج الکترومغناطیسی به یک فوتون تبدیل می‌شود، باید تکامل آن را به این محیط مرتبط کنیم.
می توان با استفاده از علم مکانیک موجی و خواص فضا-زمان که توسط انیشتین تعریف شده است، به این مهم دست یافت.
به عنوان مثال، مشاهده می شود که یک موج الکترومغناطیسی به طور مداوم در فضا و زمان حرکت می کند، مگر اینکه توسط کسی یا چیزی که با آن تعامل دارد مانع شود. این باعث می شود که انرژی آن در فضای سه بعدی محدود شود. علم مکانیک موجی به ما می گوید که “دیوارهای” سه بعدی این محصور باعث می شود که انرژی آن به خود منعکس شود، بنابراین یک موج رزونانس یا ایستاده در فضای سه بعدی ایجاد می کند. این باعث می شود انرژی موج آن در نقطه ای از فضا متمرکز شود که در آن ذره ای شناسایی شود.
علاوه بر این، مکانیک موج همچنین به ما می گوید که انرژی یک سیستم تشدید، مانند یک موج ایستاده، فقط می تواند مقادیر گسسته یا کوانتیزه شده مربوط به بنیادی یا هارمونیک فرکانس بنیادی آن را بگیرد.
این توضیح می دهد که چرا یک موج الکترومغناطیسی، اگر از حرکت در فضازمان یا با مشاهده یا برخورد با یک جسم جلوگیری شود، به شکل یک موج ایستاده کاهش می یابد یا “جمع می شود”، که می تواند انرژی کوانتیزه ای را که مکانیک کوانتومی با یک ذره مرتبط می کند، تعریف کند.
با این حال، همچنین یک مکانیسم کلاسیک از نظر تئوری های اینشتین برای تعریف یکی از اصول بنیادی مکانیک کوانتومی ارائه می دهد، به این صورت که وقتی خواص نور میدان و سایر اشکال انرژی از حرکت در فضا با مشاهده یا برخورد با آن جلوگیری می شود. جسمی که انرژی آن به شکل ذره کوانتیزه می شود.
این نشان می‌دهد که چگونه می‌توان کل بخش ریاضی معادله ماکسول را بر اساس ویژگی‌های فیزیکی فضازمان تعریف کرد.
لطفا ما را فالو و لایک کنید: