تبیان، دستیار زندگی

مراسم ولیمه حاج علی دایی که به تازگی حاجی شده است برگزار شد.

نماینده نهاد نمایندگی مقام معظم رهبری در جمع دانشجویان متحصن در مقابل سفارت اردن، از اعلام رضایت حضرت آیت الله خامنه ای نسبت به اعتراضات دانشجویی به فاجعه غزه خبر داد.

به گزارش خبرنگار «شبكه خبر دانشجو»، هزاران دانشجو ساعت‌ها در ‏مقابل سفارت اردن به شدت به سیاست‌های سازشارانه دولت پادشاهی اردن ‏اعتراض كردند. ‏

آیت الله نوری همدانی با انتقاد از سکوت سران عرب در خصوص جنایات غزه خواستار وحدت هر چه بیشتر مسلمانان شد.

 آیت‌الله حسین نوری همدانی ظهر امروز در دیدار با ورزشکاران بسیجی استان قم با اشاره به جنایات صهیونیست‌ها در نوار مرزی غزه گفت: متاسفانه ما امروزه شاهد کشتار بسیاری از کودکان و مردان و زنان بیگناه در غزه هستیم و هیچ گروهی از آن‌ها حمایت نمی‌کند.

وی تصریح کرد: صهیونیست‌ها با این اقدام در تلاش‌اند تا اسلام و مسلمانان را محو کنند و بر منطقه حاکم شوند.

استاد حوزه علمیه قم افزود: یهودیانی که امروز به کشتار مردم مظلوم غزه می‌پردازند، بقایای همان‌هایی هستند که در صدر اسلام در برابر پیامبر گرامی اسلام صف‌آرایی کردند.

وی با اشاره به موضوع وحدت گفت: امروزه مسلمانان جهان با یکدیگر متحد نیستند و این مسئله اثرات بسیار بدی را به همراه داشته است.

آیت الله نوری همدانی افزود: متاسفانه مسلمانان جهان اتحاد لازم را ندارد و شاهد هستیم که کسانی همچون ملک عبدالله و کشورهایی مثل مصر با اسرائیلی‌ها همکاری می‌کنند.

این مرجع تقلید با اشاره به هجمه‌های تبلیغاتی دشمن گفت: دشمن به این وسیله می‌خواهد به اسلام ضربه بزند که باید جوانان ما بدان توجه کرده و اجازه چنین اقدامی را ندهند.

وی افزود: باید هوشیار بود و اسیر توطنه‌های دشمنان نشد.

دانشجویان ضمن حضور در صحنه و تداوم اعتراضات به ویژه مقابل سفارتخانه ‌ها، به واسطه پیمان‌های بین‌المللی مجاز به ورود به دفاتر و ساختمان‌ها نیستند، اما اعتراضات خود را هرچه در توان دارند اعلام كنند.

یكی از شگفتی های فضا وجود حفره های سیاه در آن است. مكان هایی كه در اثر جاذبه بی نهایت حتی نور از آن قابل گریز نیست و هر چه در آن وارد شود دیگر خارج نخواهد شد. به این حفره ها در دانش نجوم سیاه چال های فضایی گفته می شود كه در این مقاله به آن می پردازیم.
بر اساس قانون جاذبه نیوتن، هر جرمی دارای نیروی جاذبه بوده و مقدار آن رابطه عكس با مجذور فاصله از آن دارد.
در سال1795 لاپلاس با استفاده از قانون جاذبه نیوتن تئوری خود را چنین بیان كرد: اگر جسمی با جرم M آن قدر فشرده شود كه شعاع آن، rs كمتر از مقدار rs=2GM/c² شود [G ضریب ثابت جهانی نیروی جاذبه و c سرعت نور] ، در نتیجه سرعت فرار از آن از سرعت نور بیشتر خواهد بود. آلبرت انیشتن می گوید: هیچ جسمی نمی تواند از نور سریع تر حركت كند. اگر دو جسم با سرعت نور در خلاف جهت هم نیز حركت كنند باز هم نسبت سرعت آنها به یكدیگر برابر با سرعت نور است. در واقع سرعت نور حد مطلق سرعت است. با توجه به این نكته كه چون سرعت گریز از حفره های سیاه بیشتر از نور است پس فرار از آن غیر ممكن است.
آلبرت انیشتن در سال1915 در تئوری نسبیت خود(رابطه نیروی جاذبه، زمان و حجم) وجود این سیاه چال ها را عنوان كرد. اثبات فیزیكی و فرمولی آن تا سال ها میسر نبود. اما امروزه به وجود آنها پی برده شده است. در این تئوری، زمان به عنوان یك بعد (زمان فضایی) نیز شناخته شده است. از آنجایی كه نور نمی تواند از حفره ها بگریزد پس در فضا چنین جسمی قابل رویت نیست.

پیدایش
نوع و اندازه سیاه چال ها زمان پیدایش آنها را تعیین می كند. برخی از آنها در ابتدای تشكیل كائنات بوجود آمده و اكثراً در مركز كهكشان ها بوده و به آنها سیاه چال های عظیم یا غول پیكر (Supermassive Black Holes) گفته می شود. نوع دیگر آن استلارها (Stellars) هستند كه در اثر انفجار سوپرنواها بوجود می آیند. انواع كوچك تر آنها تا اندازه كوچكتر از یك الكترون با جرم زیاد وجود دارند.

سیاه چال های غول پیكر
جرم این سیاه چال ها از یك میلیون تا سه میلیارد برابر خورشید بوده و در ابتدای تولد كیهان پیدایش یافته اند. زمانی كه هر نوع ماده، ستاره و یا سیاره ای در نزدیكی آن گرفتار جاذبه اش شود، با سرعت سرسام آور و به صورت مارپیچ به سمت مركز آن كشیده شده و در اثر جاذبه شدید بتدریج به یك صفحه تبدیل می شود. در یكی از تحقیقات اخترشناسان سرعت ورود چندین سیاره به درون مركز كهكشان راه شیری محاسبه و معادل4 میلیون كیلومتر در ساعت بوده است. حتی سیارات غول پیكر قبل از رسیدن به هسته اصلی در اثر نیروی جاذبه بسیار قوی آن تكه تكه می شوند.
با افزایش سرعت و برخورد قطعات به یكدیگر و تولید اصطكاك شدید، دما به دهها میلیون درجه سانتی گراد رسیده و در این حرارت اشعه های ایكس و گاما تولید می شوند. با ردیابی این تشعشعات، می توان به موجودیت آنها پی برد. به علت این برخورد و اصطكاك شدید در نزدیكی حفره ها نور بسیار درخشنده ای تولید و در نتیجه، مكان این نوع حفره ها در كهكشان ها قابل رد یابی است. نام دیگر آنها «كواسار» (ستاره دجاجه) بوده و درخشنده ترین اجسام در فضا هستند.
دانشمندان بر این عقیده اند كه زمان پیدایش آنها در ابتدای تولد كائنات بوده و امكان بوجود آمدن مجدد آنها مقدور نیست. به مركز این نوع كهكشان ها «AGN» كه مخفف هسته فعال كهكشان است گفته می شود. دانشمند انگلیسی «هاكینگ» معتقد است كه جرم اصلی عالم را حفره های سیاهی تشكیل می دهند كه در ابتدای پیدایش جهان بوجود آمده اند. در این فاصله زمانی، سیاه چال های اولیه از بین رفته ولی بزرگترها باقی مانده اند. در سال1994 اولین سیاه چال به جرم2/5 تا3/5 میلیارد برابر منظومه شمسی توسط تلسكوپ های قوی در مركز كهكشان M87 پیدا شد.
آیا تمام كهكشان ها دارای حفره سیاه هستند؟ این سوالی است كه تاكنون پاسخی برای آن وجود نداشته است. برخی مواد ورودی به آنها در اثر سرعت سرسام آور قبل از رسیدن از قطبین آن خارج می شوند. این پدیده بنام «جت كهكشانی» معروف بوده و قابل رویت است.

استلارها
این نوع حفره ها از انفجار سوپرنوایی بوجود می آیند. برای تشكیل این نوع حفره ها جرم ستاره ها باید حداقل سه برابر خورشید باشد و در واقع آنها از مرگ ستارگان غول پیكر به وجود می آیند.
در زمان تولد، سوخت ستاره های جوان، هیدروژن است. در مركز هسته به علت نیروی جاذبه، فشار و حرارت شدید، واكنش اتمی اتفاق افتاده و هیدروژن تبدیل به هلیوم، نور، حرارت و تشعشع گشته و به سطح آن پرتاب می شود. در این زمان ستاره در حال درخشش و سوختن است. نیروی حاصل از گریز حرارت، نور و تشعشات ستاره، باعث خنثی شدن نیروی جاذبه می شود. این تعادل تا زمانی برقرار است كه سوخت ستاره تمام نشود. اما پس از پایان سوخت (هیدروژن) و تبدیل اكثر آن به هلیوم، یك واكنش اتمی دیگر اتفاق افتاده و هلیوم به كربن و باقیمانده آن به صورت تشعشع به انرژی تبدیل می شود. این واكنش ادامه یافته و كربن به اكسیژن و بعد به سیلیكون و در انتها به آهن تبدیل می شود. واكنش اتمی در زمان بوجود آمدن هسته آهنی متوقف می شود.
اگر ستارگان قدیمی را دو نیم كنیم، ملاحظه خواهیم كرد كه از یك هسته آهنی و لایه های فوقانی، بترتیب سیلیكون، كربن، هلیوم و هیدروژن تشكیل شده است. غیر از هسته مركزی تمام لایه ها در حال سوختن هستند. در نهایت واكنش اتمی به علت نیروی شدید جاذبه و حرارت و فشار، تمام اجزاء عناصر هسته آهنی را تبدیل به نوترون می كند. بتدریج با اتمام سوخت ستاره، نیروی گریز از مركز تشعشعات، حرارت و نور دیگر وجود ندارد تا بتواند نیروی جاذبه را خنثی كند. در نتیجه لایه های فوقانی به سمت مركز كشیده شده و بر اثر برخورد با هسته نوترونی منفجر و به سطح پرتاب می شوند. این واكنش را انفجار سوپرنوایی می نامند. آنچه اتفاق می افتد انفجار لایه های فوقانی بوده و ما فقط سطح خارجی آن را مشاهده می كنیم. این انفجار در واقع در اثر واكنش درونی بوده و فقط هسته باقی می ماند.
در این جا ستاره می میرد و اخترشناسان آن را مرگ ستاره نامیده اند.
وقتی كه یك ستاره سوختش تمام می شود مانند یك بمب منفجر شده و در زمان وقوع آن درخشش به میلیاردها برابر خورشید می رسد. ستاره هایی تا جرم1/4 برابر خورشید به كوتوله های سفید،1/4 تا3 برابر خورشید به ستاره های نوترونی و از سه برابر بزرگتر از خورشید به سیاه چال های فضایی تبدیل خواهند شد. حداقل جرم مورد نیاز برای ایجاد سیاه چال ها بنام «لاندو اوپن هایمر ولكو» نامیده و محاسبه شده است.
نزدیك ترین سیاه چال به ما «سایگنوس ایكس یك» است كه در سال971 رصد شده است. كهكشان راه شیری دارای بیش از چند میلیون از آنهاست. به وجود آمدن این نوع سیاه چال ها تا كنون ادامه داشته و هم چنان در حال تشكیل است ولی پیدایش جدید نوع اول آن امكان پذیر نیست. انواع بزرگتر سیاه چال ها دارای جرمی بیش از5 تا100 برابر خورشید بوده و قطر آنها بین32 الی650 كیلومتر است. تعداد25 عدد از آنها تاكنون در كهكشان ما، راه شیری، رصد شده است.

سیاه چال های كوچك
در مقایسه با دو نوع ذكر شده، سیاه چال های كوچك از ابعاد كوچكتری برخوردارند. نوع میكروی آن دارای جرمی معادل یك كیلومتر مكعب آب بوده كه در ابعادی كوچكتر از یك الكترون فشرده شده است. جرم برخی نیز 1017 گرم است.

مشخصات سیاه چال ها
همان گونه كه ذكر شد نیروی جاذبه آنها به قدری زیاد است كه حتی نور قادر به فرار از آن نیست. این جارو برقی ها و یا هیولاهای كیهانی همه چیز را در خود می بلعند و بهتر است به آن نزدیك نشویم!
طبق تئوری های بیان شده، زمان در نزدیكی سیاه چال ها كند و درون آن متوقف می شود. شاید برای سفر در زمان بتوان از آنها استفاده كرد. زمان و مكان در اینجا بر اثر نیروی جاذبه بی نهایت كاملاً به هم ریخته شده و آخرین شكل ماده در آن تحقق می یابد. بسیار سخت است كه تصور كنیم یك ماده با چنین جرمی تقریباً دارای حجم نباشد ولی این آن چیزی است كه در مركز حفره سیاه وجود دارد.
به طور كلی آنها دارای دو محدوده هستند. مركز آن به نام یكتایی (Singularity) نامیده شده و در واقع جرم آن را تشكیل می دهد. در اینجا كل جرم یك ستاره در ابعاد میلیون ها برابر كوچكتر فشرده شده است. در حاشیه آن منطقه دیگری بنام واقعه و یا حد افق (Event Horizon) وجود دارد كه در اصل این یك فاصله فیزیكی نیست بلكه محدوده ای است كه بعد از آن امكان بازگشت وجود ندارد. هر قدر یكتایی بزرگتر باشد، واقعه افق آن بزرگتر خواهد بود. نور پس از عبور از این محدوده دیگر نمی تواند از سیاه چال بگریزد. تشعشعات آن بنام «شوارتست چایلد» نامگذاری شده است.

ردیابی
ما می دانیم، اكثر سیارات به علت جاذبه آن به دور یك ستاره بزرگ در گردش هستند. زمانی كه اخترشناسان سیاراتی را دیدند كه به دور مركزی می چرخند كه ستاره ای وجود ندارد، نتیجه خواهند گرفت، كه یك سیاه چال یا ستاره نترونی در آن وجود دارد. در كل آنها با سه عامل جرم، شارژ الكتریكی و سرعت گردشی شناخته می شوند. اگر جرم خورشید ما به اندازه یك كره به قطر6 كیلومتر كوچك شود تبدیل به یك سیاه چال خواهد شد.

لنزهای فضایی
فرض كنید كه زمین در یك سو و یك ستاره در طرف مقابل باشد. نور آن به طور معمول به زمین می رسد. اگر یك سیاه چال در حركت باشد و میان زمین و آن ستاره قرار گیرد، به علت جاذبه بسیار قوی آن، نور متصاعد شده از ستاره به سمت سیاه چال منحرف و متمركز می شود. در اینجا ما آن ستاره را بسیار درخشنده تر از گذشته خواهیم دید. این واقعه را اثر لنز فضایی می گویند. درست مشابه آن است كه ما یك ذره بین را در جلوی نور خورشیده قرار دهیم، خواهیم دید كه پرتوهای نور آن در یك نقطه متمركز و آنجا بسیار درخشنده تر می شود. این همان اثری است كه سیاه چال در زمان عبور خود از میان زمین و یك ستاره به وجود می آورد و یكی از راههای كشف آنهاست.
با توجه به وجود میلیاردها حفره و ایجاد انحراف در نور منتشره از ستارگان، در زمین، بسیاری از آنها را درجای اصلی خود نمی توانیم رصد كنیم، زیرا كه پرتوی آنها به سمت حفره سیاه منحرف شده است.

پایان انرژی
پس از اتمام سوخت ستاره ها چه اتفاقی خواهد افتاد؟ آیا جهان تبدیل به یك مجموعه سیارات سرد و خاموش خواهد شد كه در حال دور شدن از یكدیگرند؟ این سئوالی است كه جوابش برای بشر نامعلوم است.

نویسنده: مهندس سعید صالحی
منبع : مجله نفت پارس

پی نوشته ها :

اصطلاح سیاه چاله یا حفره های سیاه را دانشمند بزرگ و اولین متخصص فیزیك نظری در زمینه سیاه چاله ها،«جان ویلر» این نام را برای آنها انتخاب كرد. كتاب گرانش وی كه به همراه «میسنر» و « تورن» نوشته شد همچنان از نوشته های كلاسیك و مراجع مهم نسبیت است كه از پایه شروع كرده تانسور ها را توضیح می دهد و به فیزیك كوانتم و ترمودینامیك و مباحث پیشرفته دیگر می رسد.

چگونگی تشکیل سیاه چاله:

حفرههای سیاه بازمانده از ستارگان عظیمی هستند كه سوختشان به اتمام رسیده و به اصطلاح مرده اند. البته، فقط ستارگانی كه حجم آنها بیش از سه برابر خورشید خودمان است، حفرههای سیاه بوجود میآورند. بعضی از این ستارگان عظیم، منفجر شده و بصورت یك "سوپر نوا"ی درخشان در میآیند. بعضی سوپر نواها، بطور كامل منفجر شده و چیزی از خود باقی نمی گذارند. اما بعضی دیگر در مركز خودشان فرو میریزند و همه مواد در آنها با هم محكم برخورد كرده و به هم می چسبند. بستگی به اینكه مركز آنها چقدر عظیم و حجیم باشد، سوپر نواها تبدیل به نوترون شده و یا تبدیل به حفرههای سیاه میشوند.

چرا حفره سیاه نامیده شد؟

به این خاطر كه ما نمیتوانیم خود حفرههای سیاه را ببینیم، ممكن است فكر كنیم كه پیدا كردن آنها غیر ممكن است. اما به كمك فنآوریهای ستاره شناسی، اولین آنها در سال 1972 میلادی كشف شد. نام این حفره Cyghus x-1 و متعلق به كهكشان راه شیری است. با وجود اینكه خود حفرههای سیاه دیده نمیشوند، اما تاثیر قوة جاذبه عظیم آنها بر ستارههای نزدیكشان را میتوان بررسی كرد. همیشه یك ستاره، با سوپر نوا جفت میشود و گازهای حاصل از آن ستاره بصورت مارپیچ به داخل سوپر نوا بلعیده میشوند. حركت مارپیچی گازها، تصویر یك حفره سیاه را در مركز سوپر نوا بوجود میآورد و بدین جهت است كه آن را حفره سیاه مینامند.

نیلز بور (۱۹۶۲-۱۸۸۵)، از بنیانگذاران فیزیک کوانتوم، در مورد چیزی که بنیان گذارده است، جمله ای دارد به این مضمون که اگر کسی بگوید فیزیک کوانتوم را فهمیده، پس چیزی نفهمیده است. من هم در اینجا می خواهم چیزی را برایتان توضیح دهم که قرار است نفهمید!

گام اول: تقسیم ماده

بیایید از یک رشته‌ی دراز ماکارونیِ پخته شروع کنیم. اگر این رشته‌ی ماکارونی را نصف کنیم، بعد نصف آن را هم نصف کنیم، بعد نصفِ نصف آن را هم نصف کنیم و… شاید آخر سر به چیزی برسیم ــ البته اگر چیزی بماند! ــ که به آن مولکولِ ماکارونی می‌توان گفت؛ یعنی کوچکترین جزئی که هنوز ماکارونی است. حال اگر تقسیم کردن را باز هم ادامه بدهیم، حاصل کار خواص ماکارونی را نخواهد داشت، بلکه ممکن است در اثر ادامه‌ی تقسیم، به مولکول‌های کربن یا هیدروژن یا… بربخوریم. این وسط، چیزی که به درد ما می خورد ــ یعنی به دردِ نفهمیدنِ کوانتوم! ــ این است که دست آخر، به اجزای گسسته ای به نام مولکول یا اتم می رسیم.

این پرسش از ساختار ماده که «آجرک ساختمانی ماده چیست؟»، پرسشی قدیمی و البته بنیادی است. ما به آن، به کمک فیزیک کلاسیک، چنین پاسخ گفته ایم: ساختار ماده، ذره ای و گسسته است؛ این یعنی نظریه‌ی مولکولی.

گام دوم: تقسیم انرژی

بیایید ایده‌ی تقیسم کردن را در مورد چیزهای عجیب تری به کار ببریم، یا فکر کنیم که می توان به کار برد یا نه. مثلاً در مورد صدا. البته منظورم این نیست که داخل یک قوطی جیغ بکشیم و در آن را ببندیم و سعی کنیم جیغ خود را نصف ـ نصف بیرون بدهیم. صوت یک موج مکانیکی است که می تواند در جامدات، مایعات و گازها منتشر شود. چشمه های صوت معمولاً سیستم های مرتعش هستند. ساده ترین این سیستم ها، تار مرتعش است ــ که در حنجره‌ی انسان هم از آن استفاده شده است. به‌راحتی(!) و بر اساس مکانیک کلاسیک می توان نشان داد که بسیاری از کمّیت های مربوط به یک تار کشیده‌ی مرتعش، از جمله فرکانس، انرژی، توان و… گسسته (کوانتیده) هستند. گسسته بودن در مکانیک موجی پدیده ای آشنا و طبیعی است (برای مطالعه‌ی بیشتر می توانید به فصل‌های ۱۹ و ۲۰ «فیزیک هالیدی» مراجعه کنید). امواج صوتی هم مثال دیگری از کمّیت های گسسته (کوانتیده) در فیزیک کلاسیک هستند. مفهوم موج در مکانیک کوانتومی و فیزیک مدرن جایگاه بسیار ویژه و مهمی دارد که جلوتر به آن می رسیم و یکی از مفاهیم کلیدی در مکانیک کوانتوم است.

پس گسسته بودن یک مفهوم کوانتومی نیست. این تصور که فیزیک کوانتومی مساوی است با گسسته شدن کمّیت های فیزیکی، همه‌ی مفهوم کوانتوم را در بر ندارد؛ کمّیت های گسسته در فیزیک کلاسیک هم وجود دارند. بنابراین، هنوز با ایده‌ی تقسیم کردن و سعی برای تقسیم کردن چیزها می‌توانیم لذت ببریم!

گام سوم: مولکول نور

خوب! تا اینجا داشتم سعی می کردم توضیح دهم که مکانیک کوانتومی چه چیزی نیست. حالا می رسیم به شروع ماجرا:

فرض کنید به جای رشته‌ی ماکارونی، بخواهیم یک باریکه‌ی نور را به طور مداوم تقسیم کنیم. آیا فکر می کنید که دست آخر به چیزی مثل «مولکول نور» (یا آنچه امروز فوتون می‌نامیم) برسیم؟ چشمه های نور معمولاً از جنس ماده هستند. یعنی تقریباً همه‌ی نورهایی که دور و بر ما هستند از ماده تابش می‌کنند. ماده هم که ساختار ذره ای ـ اتمی دارد. بنابراین، باید ببینیم اتم ها چگونه تابش می کنند یا می توانند تابش کنند؟

گام چهارم: تابش الکترون

در سال ۱۹۱۱، رادرفورد (۹۴۷-۱۸۷۱) نشان داد که اتم ها، مثل میوه‌ها، دارای هسته‌ی مرکزی هستند. هسته بار مثبت دارد و الکترون‌ها به دور هسته می چرخند. اما الکترون های در حال چرخش، شتاب دارند و بر مبنای اصول الکترومغناطیس، «ذره‌ی بادارِ شتابدار باید تابش کند» و در نتیجه انرژی از دست بدهد و در یک مدار مارپیچی به سمت هسته سقوط کند. این سرنوشتی بود که مکانیک کلاسیک برای تمام الکترون ها /c1/پیش‌بینی و توصیه(!)

طیف تابشی اتم‌ها، بر خلاف فرضیات فیزیک کلاسیک گسسته است. به عبارت دیگر، نوارهایی روشن و تاریک در طیف تابشی دیده می‌شوند.

در این تصویر، طیف تابشی کربن را می‌بینید.

می کرد و اگر الکترون ها به این توصیه عمل می کردند، همه‌ی‌ مواد ــ از جمله ما انسان‌ها ــ باید از خود اشعه تابش می کردند (و همان‌طور که می‌دانید اشعه برای سلامتی بسیار خطرناک است)! ولی می‌بینیم از تابشی که باید با حرکت مارپیچی الکترون به دور هسته حاصل شود اثری نیست و طیف نوریِ تابش‌شده از اتم ها به جای اینکه در اثر حرکت مارپیچی و سقوط الکترون پیوسته باشد، یک طیف خطی گسسته است؛ مثل برچسب های رمزینه‌ای (barcode) که روی اجناس فروشگاه ها می زنند. یعنی یک اتم خاص، نه تنها در اثر تابش فرو نمی‌ریزد، بلکه نوری هم که از خود تابش می‌کند، رنگ ها ــ یا فرکانس های ــ گسسته و معینی دارد. گسسته بودن طیف تابشی اتم ها از جمله علامت سؤال های ناجور در مقابل فیزیک کلاسیک و فیزیکدانان دهه‌‌ی ۱۸۹۰ بود.

گام پنجم: فاجعه‌ی فرابنفش

برگردیم سر تقسیم کردن نور.

ماکسول (۱۸۷۹-۱۸۳۱) نور را به صورت یک موج الکترومغناطیس در نظر گرفته بود. از این رو، همه فکر می کردند نور یک پدیده‌ی موجی است و ایده‌ی «مولکولِ نور»، در اواخر قرن نوزدهم، یک لطیفه‌ی اینترنتی یا SMS کاملاً بامزه و خلاقانه محسوب می شد. به هر حال، دست سرنوشت یک علامت سؤال ناجور هم برای ماهیت موجی نور در آستین داشت که به «فاجعه‌ی فرابنفش» مشهور شد:

یک محفظه‌ی بسته و تخلیه‌شده را که روزنه‌ی کوچکی در دیواره‌ی آن وجود دارد، در کوره ای با دمای یکنواخت قرار دهید و آن‌قدر صبر کنید تا آنکه تمام اجزا به دمای یکسان (تعادل گرمایی) برسند.

در دمای به اندازه‌ی کافی بالا، نور مرئی از روزنه‌ی محفظه خارج می‌شود ــ مثل سرخ و سفید شدن آهن گداخته در آتش آهنگری.

نمودار انرژی تابشی در واحد حجم محفظه، برحسب رابطه رایلی- جینز در فیزیک کلاسیک و رابطه پیشنهادی پلانک

در تعادل گرمایی، این محفظه دارای انرژی تابشی‌ای است که آن را در تعادل تابشی ـ گرمایی با دیواره ها نگه می‌دارد. به چنین محفظه‌ای «جسم سیاه» می‌گوییم. یعنی اگر روزنه به اندازه‌ی کافی کوچک باشد و پرتو نوری وارد محفظه شود، گیر می‌افتد و نمی‌تواند بیرون بیاید.

فرض کنید میزان انرژی تابشی در واحد حجمِ محفظه (یا چگالی انرژی تابشی) در هر لحظه U باشد. سؤال: چه کسری از این انرژی تابشی که به شکل امواج نوری است، طول موجی بین ۵۴۶ (طول موج نور زرد) تا ۵۷۸ نانومتر (طول موج نور سبز) دارند. جوابِ فیزیک کلاسیک به این سؤال برای بعضی از طول موج‌ها بسیار بزرگ است! یعنی در یک محفظه‌ی روزنه دار که حتماً انرژی محدودی وجود دارد، مقدار انرژی در برخی طول موج‌ها به سمت بی نهایت می‌رود. این حالت برای طول موج‌های فرابنفش شدیدتر هم می‌شود. (نمودار شکل ۴ را ببینید.)

گام ششم: رفتار موجی ـ ذره‌ای

در سال ۱۹۰۱ ماکس پلانک (Max Planck: 1947-1858) اولین گام را به سوی مولکول نور برداشت و با استفاده از ایده‌ی تقسیم نور، جواب جانانه‌ای به این سؤال داد. او فرض کرد که انرژی تابشی در هر بسامدِ ? ــ بخوانید نُو ــ به صورت مضرب صحیحی از ?h است که در آن h یک ثابت طبیعی ــ معروف به «ثابت پلانک» ــ است. یعنی فرض کرد که انرژی تابشی در بسامد ? از «بسته های کوچکی با انرژی ?h» تشکیل شده است. یعنی اینکه انرژی نورانی، «گسسته» و «بسته ـ بسته» است. البته گسسته بودن انرژی به‌تنهایی در فیزیک کلاسیک حرفِ ناجوری نبود‌ (همان‌طور که قبل‌تر در مورد امواج صوتی دیدیم)، بلکه آنچه گیج‌کننده بود و آشفتگی را بیشتر می‌کرد، ماهیتِ «موجی ـ ذره‌ای» نور بود. این تصور که چیزی ــ مثلاً همین نور ــ هم بتواند رفتاری مثل رفتار «موج» داشته باشد و هم رفتاری مثل «ذره»، به طرز تفکر جدیدی در علم محتاج بود.

ماکس پلانک، از بنیانگذاران فیزیک کوانتوم

ذره چیست؟ ذره عبارت است از جرم (یا انرژیِ) متمرکز با مکان و سرعتِ معلوم. موج چیست؟ موج یعنی انرژی گسترده‌شده با بسامد و طول موج. ذرات مختلف می‌توانند با هم برخورد کنند، اما امواج با هم برخورد نمی‌کنند، بلکه تداخل می‌کنند (شکل ۶). نور قرار است هم موج باشد هم ذره! یعنی دو چیز کاملاً متفاوت.

تداخل امواج آب

گام هفتم!

و این داستان ادامه دارد ..