دید کلی: در دنیای فیزیک هیچ مطلبی اساسی تر و ساده‌تر از قوانین بقا و پایستگی ، نیست. در هر قانون بقا ، مقدار کل یک کمیت فیزیکی معین ، در یک دستگاه مفروض ، تنها به شرط منزوی بودن آن دستگام از تمام اثرهای خارجی ثابت یا پایسته است. مثلا ، بردار اندازه و حرکت کل یک دستگاه منزوی ، ثابت است. تغییرات داخلی در داخل مرزهای یک دستگاه منزوی می‌تواند از طریق برهمکنش متقابل ذرات داخل این دستگاه رخ دهند، ولی این تغییرات اثری در مقدار کل کمیت پایسته ندارند، و توانایی یک بقا ( پایستگی ) نیز در همین مطلب نهفته است. نیازی نیست که به جزئیات آنچه در داخل دستگاه اتفاق می‌افتد بپردازیم. درحقیقت ، می‌توان از بر همکنشهای داخلی دستگاه چشم‌پوشی کرد. ولی اگر دستگاه کاملا منزوی باشد کیفیتهای پایسته تغییر نمی‌کنند. از اینرو می‌دانیم که در فیزیک کلاسیک جرم کل ، انرژی کل ، اندازه حرکت خطی کل ، اندازه حرکت زاویه‌ای کل و بار الکتریکی کل در برخورد دو یا چند ذره مستقل از تاثیر خارجی دقیقا همان جرم کل ، انرژی کل ، اندازه حرکت خطی کل ، اندازه حرکت زاویه‌ای کل و بار الکتریکی کل پس از برخورد خواهند بود. انواع قوانین بقا را می‌توان به صورت زیر بیان کرد: 
● قانون بقای جرم: قانون بقای جرم یکی از قوانین بقای فیزیک کلاسیک است. با وجود تغییراتی که ممکن است در دیگر کمیتهای دستگاه ( مثل انرژی ، حجم و دما ) رخ دهد، جرم کل دستگاه بشرط منزوی و نشت ناپذیر بودن ثابت خواهد بود. به عبارت دیگر می‌توان گفت که جرم نمی‌تواند آفریده شده و یا از بین برود، یا جرم نمی‌تواند تولید و یا نابود شود. البته سیستمهایی وجود دارند که جرم آنها در طول زمان تغییر می‌کند. بعنوان مثال اگر حرکت موشک را در نظر بگیریم، موشک قبل از پرتاب دارای یک مقدار جرم کل خواهد بود. اما بعد از پرتاب سوخت موشک مصرف می‌شود. بنابراین جرم سیستم موشک در این لحظه با جرم آن قبل از پرتاب متفاوت خواهد بود. بنابراین در مورد موشک بشرط منزوی بودن سیستم ساقط می‌گردد، لذا جرم سیستم بقا نخواهد داشت. با این حال اگر موشک و گازهای خارج شده از آن را کلا بصورت یک سیستم فرض کنیم در اینصورت نیروهایی که گازهای خارج شده و موشک به یکدیگر وارد می‌کنند، در حکم نیروهای داخلی بوده و شرط منزوی بودن سیستم برقرار میشود و باز جرم بقا خواهد داشت. شایان ذکر است که این مطالب فقط در محدوده فیزیک کلاسیک معتبر است. اما در حالتی که سرعت جسم نزدیک به سرعت نور باشد، در اینصورت دیگر در قلمرو فیزیک کلاسیک نخواهیم بود و لذا قانون بقای جرم نقض می‌گردد. 

برای دانلود کلیک کنید

پدیده نابودی زوج یکی از نتایج اصل هم ارزی جرم و انرژی این است که این دو می‌توانند به یکدیگر تبدیل شوند. مشاهده تجربی این مسئله در فرایندهای مختلف مانند اثر فوتوالکتریک ، اثر کامپتون ، پدیده تولید زوج و … انجام شده است. در پدیده تولید زوج تابش الکترومغناطیسی در مجاورت یک هسته سنگین به دو ذره الکترون و پوزیترون واپاشیده می‌شود، اما پوزیترون نمی‌تواند طول عمر زیادی داشته باشد، چون فضا پر از الکترون است، لذا پوزیترون بعد از مدت کوتاهی از تولید شدن با یک الکترون ترکیب شده و از بین می‌رود و به جای آن فوتون یا تابش الکترومغناطیسی ایجاد می‌شود که به این پدیده نابودی زوج میگویند.پدیده نابودی زوج یکی از نتایج اصل هم ارزی جرم و انرژی این است که این دو می‌توانند به یکدیگر تبدیل شوند. مشاهده تجربی این مسئله در فرایندهای مختلف مانند اثر فوتوالکتریک ، اثر کامپتون ، پدیده تولید زوج و … انجام شده است. در پدیده تولید زوج تابش الکترومغناطیسی در مجاورت یک هسته سنگین به دو ذره الکترون و پوزیترون واپاشیده می‌شود، اما پوزیترون نمی‌تواند طول عمر زیادی داشته باشد، چون فضا پر از الکترون است، لذا پوزیترون بعد از مدت کوتاهی از تولید شدن با یک الکترون ترکیب شده و از بین می‌رود و به جای آن فوتون یا تابش الکترومغناطیسی ایجاد می‌شود که به این پدیده نابودی زوج میگویند. شرایط اولیه نابودی زوج نابودی زوجهای ذره و پادذره و همراه با آن آفرینش فوتونها ، عمل عکس تولید زوج است. نابودی ماده و آفرینش انرژی الکترومغناطیسی را برای حالتی در نظر می‌گیریم که الکترون و پوزیترون نزدیک به هم و اساسا ساکن باشند. در آغاز اندازه حرکت خطی کل این دو ذره صفر است، بنابراین وقتی این دو ذره به هم می‌پیوندند و نابود می‌شوند، یک تک فوتون نمی‌تواند آفریده شود، زیرا این عمل باعث نقض قانون بقای اندازه حرکت خطی می‌شود، ولی اگر دو فوتون آفریده شوند که با اندازه حرکتهای مساوی و در جهتهای مخالف حرکت کنند، اندازه حرکت خطی می‌تواند پایسته بماند. چنین زوج فوتونهایی دارای فرکانسها و انرژیهای یکسان هستند. در واقع می‌توان گفت که سه یا چند فوتون می‌توانند آفریده شوند، ولی با احتمال به مراتب کمتر از آفرینش دو فوتون. همین طور ، وقتی چندین زوج الکترون و پوزیترون در نزدیکی یک هسته سنگین نابود می‌شوند، تعداد کمی ‌از این نابودیها یک تک فوتون تولید خواهند کرد. سرنوشت نهایی پوزیترون سرنوشت نهایی پوزیترونها بعد از تولید در پدیده تولید زوج ، نابودی است. وقتی که یک پوزیترون با انرژی بالا ظاهر می‌شود، هنگام عبور از ماده ، در اثر برخوردها ، انرژی جنبشی خود را از دست می‌دهد و سرانجام با سرعت پایین حرکت می‌کند. آنگاه این پوزیترون با یک الکترون ترکیب می‌شود و تشکیل یک دستگاه مقید به نام پوزیترونیوم می‌دهد که خیلی سریع (در مدت ۱۰- ^ ۱۰ ثانیه) به دو فوتون با انرژی مساوی واپاشیده می‌شود. از این رو ، مرگ یک پوزیترون با ظهور دو کوانتوم نابودی یا دو فوتون ، که انرژی هریک ۰،۵۱ میلیون الکترون ولت است، خبر داده می‌شود. قابلیت فنا شدن پوزیترونها به دلیل ناپایداری ذاتی نیست، بلکه به خاطر احتمال زیاد برخورد آنها و نابودیهای بعدی با الکترونهاست. جهان فرضی در جهانی که ما در آن زندگی می‌کنیم، کثرت تعداد الکترون ، پروتون و نوترون (در حالت کلی ذره) برقرار است، بنابراین زمانی که پادذره‌های این ذرات خلق می‌شوند، بلافاصله طی فرایندهایی نابود می‌شوند، اما می‌توان فرض کرد که بخشی از جهان وجود دارد که در آن تعداد پوزیترون ، پادپروتون ، پادنوترون (در حالت کلی پادذره) زیاد است. هرچند این امر در حال حاضر فقط در حد یک حدس و گمان است.

daneshema . com

برای دانلود کلیک کنید

مغناطیس و الکتریسیته تاریخی طولانی و درازی دارند. الکتریسیته و مغناطیس ابتدا در قرن هشتم قبل از میلاد مورد توجه یونانیان باستان قرار گرفتند. مهمترین عاملی که موجب جذب و توجه مردم به الکتریسیته ومغناطیس شد، دو ماده طبیعی کهربا و کانی مگنتیت(سنگ مغناطیس) بود. کهربا، شیره برخی از درختانی است که چوب نرمی دارند؛ هنگامی که این شیره از درخت بیرون می آید، پس از مدتی سفت می شود. این جامد سفت که رنگی بین قهوه ای و زرد دارد، کهرباست. و اگر کهربا را به پارچه ای بمالیم، باردار شده و می تواند تکه های برگ یا کاغذ را جذب کند.
سنگ مغناطیس، همان اکسید آهن است؛ که براده های آهن را جذب می کند. سنگ های مغناطیسی می توانند یکدیگر را جذب کنند. و علت این نامگذاری آنست که این سنگ در منطقه ای به نام “مگنزیا” یا “مغناطیس” برای نخستین بار کشف شد. که به ماهیت این سنگ، مغناطیس گفته می شود. اگر یک تکه از این سنگ ها را بر روی آب شناور کنیم، جهت آن در راستای شمال-جنوب قرار می گیرد. همین خاصیت سنگ مغناطیسی سبب شد که در قرون گذشته دریانوردان از آن بعنوان جهت یاب استفاده کنند.
دموکریتوس، که یکی از فلاسفه بزرگ باستان و بنیانگذار تئوری اتمی است، معتقد است که میان سنگ مغناطیسی جریانی از ذرات بسیار ریز به نام اتم وجود دارد. و در این جریان هنگامی که اتم به آهن یا سنگ مغناطیسی دیگر برخورد می کند، در برگشت به سوی سنگ مناطیس، سبب می شود که آهن را به دنبال خود بکشاند. ویلیام گیلبرت یکی از نخستین دانشمندانی است که در زمینه مغناطیس دست به آزمایش ها و بررسی های اساسی کرد. او مشاهده کرد که براده های آهن در اطراف سنگ مغناطیس در راستای منظمی قرار می گیرند. و همچنین سنگ مغناطیس در حالت آویزان یا حتی سوزن های آهنی در حالت شناور در راستای شمال-جنوب قرار می گیرند. او چنین پنداشت که علت این امر آنست که زمین یک سنگ مغناطیس بسیار بزرگیست که اینگونه عمل می کند. او برای اثبات نظریه خود، یک سنگ مغناطیس را به صورت یک کره بزرگ در آورد و سپس در اطراف و بر روی سطح این کره، سنگ های مغناطیسی کوچک و براده های آهنی قرار داد و مشاهده کرد که این براده ها در راستای شمال-جنوب قرار می گیرند.

برای دانلود کلیک کنید

● قبل از آنکه اندیشه ی آدمی شکوفا گردد و به بهره وری رسد، باید شرایط آن فراهم گردد. در جو اختناق آلود قرون وسطی چنین شرایطی فراهم نبود. به همین دلیل تولیدات فکری تقریباً به صفر رسید. برای رشد و پیشرفتهای علمی نخست باید زمینه ی فلسفی آن در جامعه فراهم باشد، به عبارت دیگر فلسفه های مورد قبول و حمایت جامعه بایستی پذیرای نظریه های جدید باشند تا جامعه شاهد شکوفایی اندیشه و تولیدات آن باشد. فلسفه توضیحی است برای بی نظمی طبیعی مجموعه ای از تجارب یا دانسته ها. بنابراین برای هر مجموعه ای از تجارب و فلسفه ای وجود دارد. هرچند ممکن است بدون توجه به فلسفه ی یک دانش، آن را آموخت و به کار برد، اما درک عمیق آن دانش بدون توجه به فلسفه اش امکان پذیر نیست. در واقع بر عهده ی فلسفه ی علم است که حوزه ی فعالیتهای یک دانش از جمله فیزیک، اهداف و اعتبار گزاره های آن را تعیین کند و روش به دست آوردن نتایج را توضیح دهد. این فلسفه ی علم است که نشان می دهد هدف علم، پاسخ به هر سئوالی نیست. علم تنها می تواند آنچه را که متعلق به حوزه واقعیت های فیزیکی (آزمون های تجربی قابل سنجش) است، پاسخگو باشد. علم نمی تواند در مورد احکام ارزشی که متعلق به حوزه اخلاق و پیامدهای یک عمل است، نظری ابراز دارد. در فیزیک هیچ فلسفه ای غایت اندیشه های فلسفی نیست و هرگاه فلسفه ی خاصی به چنین اعتباری برسد، با اندیشمندان و مردم آن خواهد شد که در قرون وسطی شد. سیاه ترین دوران زندگی انسان زمانی بود که فلسفه و فیزیک ارسطویی از حمایت دینی برخوردار و غایت فلسفه ی علوم طبیعی قلمداد شد. در قرون وسطی گزاره های علمی، زمانی معتبر بودند که با گزاره های پذیرفته شده ی قبلی سازگار بودند. پس آزمون گزاره های جدید عملی بیهوده شمرده می شد و تنها سازگاری آنها با گزاره های قبلی کفایت می کرد. علاوه بر آن بانیان گزاره های ناسازگار با مجازات رو به رو می شدند. آتش زدن برونو و محاکمه ی گالیله به همین دلیل بود. بنابراین نتیجه ی آزمایشهای گالیله بیش و پیش از آنکه یک تلاش علمی باشد، یک حرکت انقلابی برای سرنگونی یک نظام فکری و حکومتی بر اندیشه ی انسان بود . اندیشه ی روش استقرایی بعد از ترجمه ی آثار دانشمندان اسلامی بویژه ایرانیان به لاتین مورد توجه قرار گرفت. آزمایشهای گالیله با تدریس کارهای خواجه نصیرالدین طوسی و خیام توسط استادانی چون جان والیس در دانشگاه های اروپا همزمان بود. و همه اینها بعد از ترجمه ی آثار ابن هیثم به لاتین بود. فرانسیس بیکن فیلسوف انگلیسی برای اولین بار در کتاب خود با نام ارگانون جدید که نام آن برگرفته از کتاب ارسطو با نام ارغنون است، روش های تحقیق را مورد بررسی قرار داد و جان استوارت میل نیز به دنبال او در کتاب منطق خود بحث درباره شیوه های تجربی را بسط داد. البته برخی بر این باورند که سخن از استقرا و منطق عملی را اولین بار روگر بیکن، (در قرن سیزدهم میلادی) به کار برد. اما این گالیله بود که عملاً با آزمایشهای خود روش استقرایی را بکار برد. گالیله تا جایی پیش رفت که خواست سرعت نور را اندازه گیری کند. و این واقعاً یک انقلاب فکری بود که برتری روش استقرایی را نسبت به روش قیاسی نشان داد. اندیشه اصلی استقراگرایی بر این مبناست که علم از مشاهده آغاز می شود و مشاهدات به تعمیم ها و پیش بینی ها می رسد. حال اگر یک مورد پیدا شود که با گزاره ی مورد قبول سازگار نباشد، گزاره ی فوق باطل می شود. تفسیر استقراگرایان از این ابطال این است که استنتاجات علمی، هیچ گاه به یقین منتهی نمی شوند اما آنها بر این باورند که اینگونه استنتاجات می توانند درجه بالایی از احتمال را به بار آورند. رایشنباخ می گوید : اصل استقرا داور ارزش نظریه ها در علوم است و حذف آن از علم به مثابه ی خلع علوم از مسند قضاوت در باره ی صدق و کذب نظریه های علمی است. بدون این اصل، علم به کدام دلیل میان نظریه های علمی و توصیف های شاعرانه فرق خواهد گذاشت؟ ولی دقیق تر این است که اصل مجوز استقرا، معیار سنجش احتمالات خوانده شود.
●مقاومت جزم اندیشی در مقابل نوآوری هرچند سازمان تفتیش عقیده، کتاب کوپرنیک را که مخالف با کتاب مقدس بود، ممنوع اعلام کرد، اما اندیشه های کوپرنیک اثر شایسته ی خود را در اذهان دگراندیشان بچا گذاشت. یکی از این اندیشمندان جردانو برونو بود. وی ریاضیدان، متفکر و فیلسوف ایتالیایی قرن شانزدهم بود که هم استاد کالج دوفرانس پاریس بود وهم استاد دانشگاه اکسفورد در انگلستان بود. او می گفت : تمام حقایق دارای ذات واحد هستند و خدا با جهان یکی است. همچنین ، به عقیده او روح و ماده یکی هستند و هر جزئی از حقیقت از دو امر مادی و روحی ترکیب یافته است که تجزیه نمی شوند. بنابراین وظیفه ی فلسفه عبارت است از مشاهده وحدت در کثرت، روح در ماده و ماده در روح و همچنین: مقصود از فلسفه عبارتست از پیدا کردن ترکیبی که در آن تمام تضاد ها و تناقض ها باهم یکی شده اند و همچنان مقصود از فلسفه رسیدن به بالا ترین درجه ی معرفت وحدت کلی است که مساوی است با عشق به خدا برونو، نظریه ی کوپرنیک را تایید می کرد. یعنی این که : زمین به دور خورشید می گردد. نه خورشید به دور زمین . در کاینات خورشید ها و منظومه های شمسی دیگری وجود دارند. زمین یکی از اجزای سماوی است مانند میلیونها سیاره و ستاره دیگر. برونو از پژوش های کوپرنیک نتیجه های فلسفی نوین گرفت که با آموزش های کلیسا ناسازگار بود. بنابراین از طرف دیوان یا دادگاه تفتیش عقاید "انگزیسیون " به عنوان مرتد به محاکمه خوانده شد. او هشت سال شکنجه و رنج زندان را با شکیبایی فراوانی سپری کرد ولی چون از عقاید خود دست نکشید، بالاخره محکمه ی تفتیش عقاید او را محکوم کرد که با راحت ترین و سهل ترین طرق ممکن و بدون خونریزی کشته شود،یعنی زنده سوزانده شد. گفتنی است که ماجرای نفرت انگیز، انگیزیسیون، چند قرن پیاپی ادامه داشت و اروپای مسیحی را به کشتار گاهی تبدیل کرد که خلایق را گروه گروه به شکنجه گاه ها و سیاهچال ها و شعله های آتش و چوبه های دار می سپرد. چراکه پاپ اعظم در مورد مشروعیت اینهمه جنایات هولناک از جانب عیسای مسیح فتوای شرعی صادر کرده بود . جلوه دیگری که شاید عیسای مسیح از آن بی خبر بود ولی به نام او و سبب رضا و خشنودی خدا انجام می گرفت . تنها در دادگاه تفتیش عقاید اسپانیا طبق آمار کلیسا ۳۱۹۱۲ تن زنده در آتش سوزانیده شدند اما گالیله (۱۶۴۲ – ۱۵۶۴م ) ریاضی دان و فیزیکدان ایتالیایی که اختر شناس بنامی نیز بود و مخترع یکی از اولین دوربین های نجومی، ناگزیر شد در هفتاد ساله گی در برابر قضات و داوران انگیزیسیون زانو به زمین بزند، دست بر کتاب مقدس انجیل بگذارد و قسم بخورد که از عقیده کفر آمیز خود صرف نظر و توبه کند. گالیله در ۳۶ سالگی یعنی در سال ۱۶۰۰ شاهد به آتش کشیده شدن برونو بود. شاید همین تجربه موجب شد که توبه کند و از اندیشه های خود دست بردارد. گالیله اظهار داشته بود که زمین ساکن نیست و به دور خورشید می چرخد، نه خورشید به دور زمین. گالیله به وسیله ی آن دوربینی که اختراع کرده بود معلوم ساخت که: کره ماه دارای کوههای متعدد است و همچنین کهکشان از ستاره گان کوچک تشکیل شده و نیز به جز ستاره گانی که با چشم می بینیم ،ستاره گان بیشمار در آسمان وجود دارند و نیز چهار ماه (قمر ) از اقمار مشتری و لکه های خورشید را که متحرکند کشف کرد. گالیله تحت تاثیر فرضیه های ذیمقراطیس معتقد شد که هرگونه تغییری در عالم و کاینات مبتنی بر ریاضی می باشند. طولی نکشید که مطالعات گالیله بر مطالعات کپلر اضافه گشت و این عقیده پیدا شد که فرضیه ی قدیم مبتنی بر مرکزیت زمین نسبت به جهان مادی صحیح نیست و خورشید مرکز منظومه ی شمسی است منطق اساسی کلیسا در رد فرضیه ی گالیله این بود که در کتاب مقدس تصریح شده بود که خدا اول زمین را ساخت و بعد خورشید و ماه را. ماجرای استغفار و توبه ی گالیله نقطه عطف مبارزه مذهب با کسانی بود که می خواستند حقیقتی را در خارج از چهار چوب " متون مقدس" جستجو کنند که طبیعتاً از دید کلیسا کفر مطلق به حساب می آمد. معروف است که چون گالیله توبه کرده و از جا برخاست و بیرون رفت، کسانی که در آنجا بودند دیدند که او با انگشت در روی زمین نوشته است : با این همه زمین حرکت می کند. اما در مورد نظریه گرانش نیوتن. اسحاق نیوتن در سال مرگ گالیله یعنی ۱۶۴۳ متولد شد. وی فیزیکدان، ریاضیدان و فیلسوف انگلیسی است که در دانشگاه کمبریج تحصیل می کرد و قانون جهانی گرانش را کشف و قوانین اساسی میکانیک را تنظیم کرد. نیوتن به همان اندازه مورد خشم و مخالفت کلیسا قرار گرفت که گالیله و برونو . چراکه در نظریه ی نیوتن توازن کاینات تابع قانون گرانش شناخته شده بود، در حالیکه این توازن در کتاب مقدس به خواست خداوند برپا بود، بدون هیچ قانونی . پس این نظریه نیز از جانب کلیسا تجلی تازه ای از گمراهی های شیطانی تلقی شد و فتوا دادند که نیوتن عامل شیطان است و کافر و مرتد و لعین. اما نتوانستند به وی گزندی برسانند، زیرا نیوتن در انگلستان و مورد حمایت بود.

‌● علم و ایمان ▪ گالیله – عامل جدایی علم و دین می گویند گاوس، ریاضیدان بزرگ آلمانی وقتی خبر از مشاهده سیاره هشتم در منظومه شمسی داد، هگل، فیلسوف پرآوازه هموطنش، در اعتراض و تمسخر پاسخ داد چنین چیزی از محالات است. ساختار منظومه شمسی با هفت سیاره به کمال خود رسیده و وجود سیاره هشتم قابل تصور نیست! استیلمن دریک ، استاد ممتاز تاریخ علم در دانشگاه تورنتوی کانادا و نویسنده کتاب مشهور «زندگی نامه علمی گالیله» معتقد است از آنجا که فلسفه به مثابه رویکردی به تبیین جهان، به لحاظ ترتیب زمانی میان دین و علم می نشیند، پس طبیعی است که فلسفه در ابتدا دنباله رو دین و راهبر علم بوده باشد. دریک در بررسی این اپیزود تراژیک از سرگذشت علم، فرآیند استقلال فرزند معنوی فلسفه _ یعنی علم _ را در کانون تحلیل های خویش قرار می دهد. او گالیله را سرآغاز این زایش دردناک می داند. گالیلئو گالیله ای ( ۱۵۶۴ ــ ۱۹۴۲ ) بزرگ ترین فرزند خانواده بود و شش خواهر و برادر داشت. پدرش موسیقیدانی بااستعداد بود. گالیله تحصیلاتش را در مدرسه ای در فلورانس آغاز کرد و سپس به دانشگاه پیزا رفت. سال ها بعد در یادداشتی نوشت که از همان ابتدای فراگیری فلسفه طبیعی ارسطو در اینکه سرعت سقوط اجسام واقعا متناسب با ابعاد آنها باشد، تردید داشته است. او دیده بود که دانه های تگرگ با اندازه های بسیار متفاوت با آنکه همه سقوط را تقریبا از یک ارتفاع و همزمان آغاز کرده اند با هم به زمین می خورند. گالیله در جلساتی به اصول اقلیدس علاقه مند شد، در نتیجه به رغم خواست پدر برای اتمام دوره پزشکی، ریاضیات و فلسفه خواند و در سال ۱۵۸۵ بی آنکه درجه ای کسب کرده باشد دانشگاه را رها کرد. پس از ترک دانشگاه چند سالی به تدریس خصوصی ریاضیات پرداخت و در ۱۵۸۶ نخستین رساله علمی خود را درباره تعادل هیدروستاتیکی نوشت. در اواخر سال ۱۵۸۷ روش هوشمندانه و مفیدی برای تعیین مرکز ثقل بعضی جامدات کشف کرد که از ارشمیدس فراتر می رفت و آوازه گالیله را به خارج از ایتالیا می رساند. در سال ۱۵۸۸ آکادمی فلورانس از گالیله دعوت کرد تا درباره محل، ابعاد و طبقات جهنم، چنان که در دوزخ دانته آمده بود، برای اعضای آکادمی سخنرانی کند. در سال ۱۵۸۹ به کرسی استادی ریاضیات دانشگاه پیزا دست یافت. گالیله تفاوت اساسی رهیافت ارسطویی با روش خودش را در آخرین کتابش چنین توضیح داده است: ارسطو می گوید که گلوله ای به وزن صد پوند که از ارتفاع صد زراع رها شده باشد قبل از اینکه گلوله ای یک پوندی به اندازه یک زراع سقوط کند به زمین می رسد. من می گویم که هر دو گلوله همزمان به زمین می رسند. شما اگر آزمایش کنید خواهید دید که گلوله بزرگ تر در انتهای مسیر فقط دو بند انگشت از گلوله کوچک تر جلو افتاده است. حالا شما می خواهید نود و نه زراع ارسطو را پشت این دو بند انگشت پنهان کنید. دشمنان نوآوری حتی کوچک ترین اشتباه مرا به خطای کبیره تعبیر می کنند، چنان که گویی آدمی بهتر است هم رنگ جماعت به خطا برود تا آنکه یک تنه راه استدلال درست را بپیماید. در قبال نظریه کپرنیک به نقل از یکی از دوستانش می گوید: انجیل به ما می گوید که چگونه به سوی عرش اعلی حرکت کنیم نه آنکه عرش اعلی خود چگونه حرکت می کند. گالیله یک پرگار هندسی و نظامی اختراع کرد که در حل یک مسئله عملی توپخانه کاربرد داشت و بعدها از آن در حل تقریبی تمام مسائل ریاضی عملی قابل تصور در آن زمان استفاده شد. یک دستگاه گرمان ها نیز ساخت که در پزشکی به کار برده شد. در سال ۱۶۰۳ گالیله چندین مسئله حرکت روی سطوح شیبدار را حل کرد و به بررسی شتاب پرداخت. در ۱۶۰۴ روشی ابداع کرد تا بتواند آهنگ تغییر مسافت را در حرکت شتابدار عملا اندازه بگیرد. از زمان قدیس آکویناس تا گالیله در حدود ۴ قرن دانایی در اروپا زیر سایه ارسطو بود. اگر کسی می خواست بداند، راهش این بود که کتاب های ارسطو را به دقت بخواند، تفسیرهایی را که بر آثار ارسطو نوشته شده بود مطالعه کند تا منظور او را در بندهای دشوار بفهمد. فلسفه و دانش یکی بودند. ارسطو در آثار متعددی به فلسفه طبیعی (فیزیک) پرداخته، اما اصول علوم فیزیکی را در کتاب، مابعد الطبیعه (متافیزیک) بیان کرده بود. هدف اصلی فلسفه ارسطو تعمق در علل پدیده ها و پی بردن به منظور غایی از همه رویدادهای طبیعت است. انواع علت ها عبارتند از ماده، صورت، فاعل و غایب. در کیهان شناسی ارسطو بر آن بود که ورای عناصر در بعد که تغییرپذیرند، جوهر پنجمی هست که تغییرناپذیر است. کیهان شناسی ارسطویی در مقابل نجوم بطلمیوسی تاب آورد و دچار تغییری نشد اما در مواجهه با نجوم کپرنیکی- که خود زمین را در حرکت می دانست- نتوانست دوام بیاورد. سپس در تاریخ فرهنگ اروپا سه متفکر سرشناس ظهور کردند که فلسفه طبیعی ارسطو را بی حاصل اعلام کردند؛ فرانسیس بیکن در انگلستان، گالیله در ایتالیا و رنه دکارت در فرانسه. ارسطو دانش را به علمی و عملی یا اپیستمه و تخنه تقسیم می کرد. انقلاب علمی به طور عمده عبارت بود از زدودن این وجوه تمایز و پیوند میان آنها، در واقع جست وجوی قوانین به جای جست وجوی علت ها. گالیله درباره آینده فلسفه نوشته است: خود فلسفه به یقین از مجادلات ما منتفع خواهد شد، زیرا اگر معلوم شود تصورات ما درست بوده اند، موفقیت های جدیدی حاصل خواهد شد و اگر غلط باشند، ابطال آنها به معنی تأیید بیشتری بر نظریه های قبلی است. پس نگرانی خود را برای بعضی فلاسفه نگه دارید؛ به کمکشان بیایید و از آن دفاع کنید. و اما علم، هیچ راهی جز پیشرفت ندارد. گالیله هم مانند بیکن و دکارت در آرزوی فلسفه جدیدی بود که بتواند جای سخن پردازی های مکتب ارسطو را بگیرد، اما برخلاف آن دو این نوع فلسفه در نظر او متعلق به آینده ای دور بود. نخستین نشانه های علم در قرن شانزدهم بیرون از دانشگاه ها ظاهر شد. فلسفه طبیعت از پیش به شدت سازمان یافته و کامل بود و هر تغییری در آن به تغییر ما بعدالطبیعه می انجامید و بر باقی فلسفه تأثیر می گذاشت. به این ترتیب علم اصولا اگر قرار بود پیشرفتی حاصل کند بایستی مستقل از فلسفه پیش می رفت. در اکتبر ۱۶۰۴ یک ابرنواختر در آسمان شب پدیدار شد. بنابه اصول بنیادی ارسطو وقوع هیچ تغییری در آسمان هرگز ممکن نبود، چون همه چیز های آن از ماده تغییر ناپذیری به نام اتر ساخته شده است. گالیله سه سخنرانی عمومی درباره ستاره جدید برگزار کرد و نشان داد که جای این ستاره باید در آسمان باشد. یعنی که ارسطو به کلی در اشتباه بوده است. امروزه فهمیدنش سخت است که روزگاری اگر یک ریاضیدان محض می توانست ثابت کند که آسمان واقعا تغییر می کند چه تیشه ای به ریشه فلسفه طبیعی زده بود! کرمونینی به نمایندگی از طرف فلاسفه اعلام کرد که قواعد معمولی اندازه گیری در روی زمین را نمی شود در مورد فواصل بسیار دور به کار برد. گالیله در پاسخ گفت برای ریاضیدان فرقی نمی کند که چیزی که مشاهده می شود جوهر پنجم باشد یا پوره سیب زمینی، چون ماهیت این چیز را فاصله اش تغییر نمی دهد. در سال ۱۶۰۹ ابزاری در هلند اختراع شد که اجسام دور دست را نزدیک نشان می داد. گالیله سرانجام توانست تلسکوپی بسازد که اجسام را بیست بار جلوتر می آورد. در حالیکه فیلسوفان طبیعت افلاک را بی نقص می دانستند و بر کرویت کامل اجرام آسمانی اصرار داشتند، گالیله در شب هایی که آسمان صاف بود چیزهایی در ماه دید که آنها را به درستی کوه ها و گودال های آتشفشانی تعبیر کرد. یک سال بعد نیز چهار قمر کشف کرد که به دور مشتری می گشتند و این ناقض تصور فیلسوفان طبیعت بود که می گفتند زمین مرکز تمام حرکات آسمانی است. در رم پدرکلاویوس اظهار کرد که به عقیده او همه چیز های جدیدی که دیده شده اند در عدسی ها بودند نه در آسمان. دلیلی ندارد چیزی که در شیشه های خمیده دیده می شود در جایی جز در خود آن عدسی ها وجود داشته باشد. چون اگر عدسی ها را از مقابل چشم برداریم آن چیز هم ناپدید می شود. اما کرمونینی هرگز نپذیرفت که با تلسکوپ به آسمان نگاه کند. از نتایج آزمایش های اپتیک گالیله معلوم می شد که اگر ماه کره کامل باشد بازتاب نور خورشید از آن را فقط به صورت یک نقطه روشن می دیدیم. گالیله کوه هایی را در ماه اندازه گرفته بود که ارتفاعشان به چهار مایل هم می رسید. اما فلاسفه دینی برای آن که برسر حرف خود مبنی بر کرویت و هموار بودن سطح ماه بمانند اظهار کرده بودند که سطح ماه پوشیده از بلور شفافی است که گالیله کوه ها را در زیر آن دیده و به غلط گمان کرده است که روی آنند. بدین ترتیب روش گالیله در شکل گیری فیزیک امروزی اهمیت اساسی داشت و همانی بود که موجب شد علم و دین سرانجام راه هایشان را از هم جدا کنند. گالیله تحقیقات خود را ادامه داد و رساله ای تحقیقی نوشت که در آن به این نتیجه رسیده بود که کهکشان راه شیری متشکل از بسیاری ستاره است که زمین نیز در آن مجموعه قرار دارد. تا این جای این کشف مشکل شرعی برای کلیسا وجود نداشت چون هنوز نظر اصلی این بود که زمین مرکز دنیاست و همه ستاره ها دور زمین می گردند و به همین لحاظ محبوبیت گالیله در سراسر اروپا گسترش یافت بدون اینکه کلیسا با او دشمن باشد. در ۱۶۱۱ گالیله به رم رفت و نتیجه تحقیقات او مورد تایید قرار گرفت و از او تقدیر شد. در همان زمان گالیله با کاردینال مافیو باربرینی آشنا شد که در پرونده گالیله از حامیان اصلی او بود. در همان جلسه و در میهمانی شامی که به افتخار گالیله برپا شده بود یکی از نجیب زادگان از نظریات گالیله و تعالیم انجیل و کلیسای کاتولیک پرسید و گالیله در جواب گفت: شاید انجیل بگوید که انسان چگونه به بهشت می رود، اما جوابی ندارد که بگوید بهشت به کجا می رود. همین مسئله و صحبت هایی که از او در بیرون درز کرد باعث شد تا گالیله با کلیسا سرشاخ شود. در جلسه دادگاه که به جرم ارتداد برگزار شده بود، گالیله پس از درخواست بخشش با پای خود بر زمین زد و گفت: اما من می دانم که تو می چرخی! دو باره گالیله به رم احضار شد تا درباره نظریات کوپرنیک صحبت کند و به دادگاه پاسخگو باشد. جرم بزرگ او به دو اتهام بازمی گشت:

برای دانلود کلیک کنید

یکی از نتایج اصل هم ارزی جرم و انرژی این است که این دو می‌توانند به یکدیگر تبدیل شوند. مشاهده تجربی این مسیله در فرایندهای مختلف مانند اثر فوتوالکتریک ، اثر کامپتون ، پدیده تولید زوج و … انجام شده است. در پدیده تولید زوج تابش الکترومغناطیسی در مجاورت یک هسته سنگین به دو ذره الکترون و پوزیترون واپاشیده می‌شود، اما پوزیترون نمی‌تواند طول عمر زیادی داشته باشد، چون فضا پر از الکترون است، لذا پوزیترون بعد از مدت کوتاهی از تولید شدن با یک الکترون ترکیب شده و از بین می‌رود و به جای آن فوتون یا تابش الکترومغناطیسی ایجاد می‌شود که به این پدیده نابودی زوج میگویند.

برای دانلود کلیک کنید

● فناوری‌نانولوله‌های کربنی
▪ غشاهای نانولوله‌‌ای
نانولوله‌های کربنی می‌توانند برای تشکیل غشاهایی با تخلخل نانومتری و دارای قابلیت جداسازی آلودگی‌ها، به طور یکنواخت هم‌راستا شوند. تخلخل‌های نانومتری نانولوله‌ها این فیلترها را از دیگر فناوری‌های فیلتراسیون بسیار انتخاب‌پذیرتر نموده است. همچنین نانولوله‌های کربنی دارای سطح ویژه بسیار بالا، نفوذپذیری زیاد و پایداری حرارتی و مکانیکی خوبی هستند. اگر چه چندین روش برای سنتز نانولوله‌های کربنی استفاده شده است، غشاهای نانولوله‌ای می‌توانند به وسیله پوشش‌دهی یک ویفر سیلیکونی با نانوذرات فلزی به عنوان کاتالیست، که موجب رشد عمودی و فشردگی بسیار زیاد نانولوله‌های کربنی می‌شود، سنتز شوند و پس از آن برای افزایش پایداری، فضای بین‌ نانولوله‌های کربنی را با مواد سرامیکی پر نمود.

برای دانلود کلیک کنید

حضور مقادیر زیادی از فلزات سمی همانند جیوه، سرب، کادمیوم، روی و فلزات دیگر در محیط زیست، خطرات جدی سلامتی برای انسان به همراه دارد و این خطرات جوامع علمیرا تحت فشار قرار می‌دهد تا روش‌های اقتصادی و موثر جدیدی برای شناسایی و حذف آلاینده‌های سمی توسعه دهند.
در اثر ترکیب نمودن تحقیقات انجام شده در زمینه تصفیه پساب‌ها و علوم مواد نوع جدیدی از نانومواد با نام سیلیس نانوساختاری توسعه یافته است که ویژگی‌های مورد نیاز برای این کاربردها را دار می‌باشد.
این ماده جدید با دارا بودن مساحت سطحی بالا و حفرات معمول، پس از یک فرایند عامل‌دار کردن که نتیجه آن اتصال لیگاندهای آلی مختلف به سطح آن می‌باشد، این قابلیت را پیدا می‌کند تا فلزات سنگین را از پساب‌ها استخراج کند.این قابلیت همچنین موجب می‌شود که این ماده به یک حسگر حساس برای تشخیص این فلزات سنگین تبدیل شود؛ با در نظر گرفتن اینکه سطوح آلودگی مجاز برای آب آشامیدنی روز به روز کمتر می‌شود، سیلیس عامل‌دار کاربردهای دیگری نیز در سایر فرایندهای تصفیه آب پیدا می‌کند.

برای دانلود کلیک کنید

دید کلی :
پس از کشف اشعه کیهانی (جریانات ذره‌ای ، وارد شده به میدان مغناطیسی زمین از فضا) ، پیشرفت در این شاخه بی‌نهایت مهم و جدید فیزیک تقریبا بطور کامل به ارتفاعی بستگی داشت که دانشمندان دستگاههای پیچیده و شمارنده‌های خود را در سال به نمایش می‌گذاشتند. در این حال از رصدخانه‌های کوهستانهای بلند ، آزمایشگاه‌ها ، بالون ، آزمایشات و غیره استفاده می‌شده است. بنابرین حتی بالاترین ارتفاع حاصل (۲۰ تا ۸۰ کیلومتر) برای حمل دستگاهها به آن سوی لایه‌های نسبتا متراکم جو کافی نبوده و این مسئله تفکیک اشعه کیهانی اولیه (مهمترین جزء جریانهای ذره‌ای) را از کل جریانهای ذره‌ای ثبت شده ، مشکل می‌ساخت.
طبیعی است که قسمت حساس موشکهایی که ابتدا وارد فضای خارجی‌تر می‌شوند بطور اساسی شامل وسایل مختلفی جهت مطالعه ذرات باردار باشد. علائمی که از دستگاههای ارسالی ، بطور اتوماتیک و بسیار ابتدایی به زمین می‌رسید بسیار باعث تعجب دانشمندان گردید. در ارتفاعات معینی ، آزمایشگاههای فضایی خود را در لایه‌هایی یافتند که به شدت از ذرات باردار پر انرژی اشباع شده بود. این ذرات باردار بطور وسیعی با اشعه کیهانی اولیه و ثانویه تفاوت دارند.

برای دانلود کلیک کنید