معرفی و دانلود کتاب چرا با سگم از فیزیک کوانتوم می گویم اثر چاد اورزل رایگان به همراه خلاصه کتاب

در سال ۱۹۲۳، «کامپتون» پرتو ایکس با طول‌موج پایه برابر با $0/0709$ نانومتر را روی یک هدف تاباند (در مقایسه با نور مرئی با طول‌موج $500$ نانومتر، پرتو ایکس طول‌موج بسیار کمی دارد). او وقتی پرتو ایکسی که از هدف پراکنده شده بود را نگاه کرد، متوجه شد پرتو‌های پراکنده‌شده، طول‌موج بزرگ‌تری دارند، به این معنا که تکانه از دست داده‌اند (برای ‌مثال پرتو‌های ایکسی که با زاویه $90^circ$ از جهت اصلی منحرف می‌شوند، طول‌موجی برابر با $0/0733$ نانومتر دارند).

این از دست دادن تکانه دقیقاً همان چیزی است که در صورت ذره بودن نور می‌تواند اتفاق بیفتد: وقتی یک فوتون پرتو ایکس با یک الکترون تقریباً ثابت در هدف برخورد می‌کند، مقداری از تکانه‌ی خود را به الکترون می‌دهد و الکترون بعد از برخورد شروع به حرکت می‌کند. بعد از برخورد، فوتون تکانه‌ی کمتری دارد، بنابراین طول‌موج بیشتری نیز دارد، دقیقاً همان چیزی که کامپتون مشاهده کرد. میزان از دست دادن تکانه، به زاویه‌ای که فوتون پراکنده می‌شود نیز بستگی دارد - فوتونی که مماس الکترون از الکترون رد می‌شود تکانه‌ی زیادی از دست نمی‌دهد، در حالی که فوتونی که مستقیم بعد از برخورد در همان جهت برمی‌گردد مقدار زیادی تکانه از دست می‌دهد.

کامپتون طول‌موج را در زوایای مختلف اندازه‌گیری کرد و نتایج او دقیقاً با پیش‌بینی‌های نظری همخوانی داشت. یعنی تأیید این نکته که تغییر در طول‌موج به دلیل برخورد با الکترون‌ها است و نه دلیل دیگر. «اینشتین»، «میلیکان» و «کامپتون» هر سه جایزه‌ی نوبل را برای نشان دادن خاصیت ذره‌ای نور، بردند. آزمایش فوتوالکتریک میلیکان به همراه آزمایش پراکندگی کامپتون به اندازه‌ی کافی قانع‌کننده بود تا جمع کثیری از فیزیکدانان را به پذیرفتن نور به عنوان جریانی از ذرات وادارد.

توصیف حرکت درحالی‌که ما واژه نسبیت را بیشتر به «آلبرت اینشتین» نسبت می‌دهیم، ایده اصلی آن به پیشینیانی در گذشته‌های دور برمی‌گردد. خود اینشتین در کتاب معروفش با عنوان نسبیت: نظریه خاص و عام این مفهوم را از آن «گالیلئو گالیلئی» ($۱۶۴۲-۱۵۶۴$) و «سر آیزاک نیوتون» ($۱۷۲۷-۱۶۴۳$) می‌داند که در حدود سه قرن قبل از این که او به دنیا بیاید می‌زیسته‌اند.

ایده اصلی نسبیت این است که قوانین فیزیک باید از دیدگاه همه ناظرین یکسان باشند. خواه در حال حرکت باشید، خواه ساکن، فیزیک باید یکسان کار کند، یعنی اگر اجسام را هل بدهیم، باید شتاب بگیرند، انرژی و تکانه باید پایسته بمانند، و الی‌آخر.

این است عقل سلیم - اگر قوانین فیزیک برای سگ‌های در حال دویدن و سگ‌هایی که ساکن نشسته‌اند، یکسان نبود، نمی‌توانستیم جهان اطرافمان را درک کنیم یا حرکت اجسامی چون گلوله‌های جهنده و خوراکی‌هایی را که پرت می‌کنیم، پیشگویی کنیم.

ازآنجاکه سگ‌ها، بی‌آنکه دانش عمیقی از فیزیک داشته باشند می‌توانند مسیر حرکت توپ‌های تنیس را دنبال کنند و خوراکی‌ها را در هوا بقاپند، باید نسخه ساده‌ای از نسبیت برقرار باشد. البته، فیزیک‌دان‌های انسانی عبارت «ببین چطوری توپ تنیس را می‌گیرم» را به‌عنوان اثبات نمی‌پذیرند، و ازاین‌رو باید وقتی که می‌گوییم اجسام در حال حرکت هستند، منظورمان را دقیق‌تر بیان کنیم.