سخنانی کوتاه درباره "فیزیک"

- شناخت نيروها در طبيعت و بررسي چگونگي تاثير آنها بر جهان، هدف اصلي فيزيک و فيزيکدان است.
- رياضيات زبان فيزيک و ابزار آن است و بدون آن امکان توسعه مفاهيم فيزيک وجود ندارد.بنابراين سعي کنيد رابطه خوبي با رياضيات داشته باشيد.
- دانستن فلسفه علم در فيزيک بسيار مهم است.گاهي بسياري از پديده ها با يک فرض اوليه شناخته مي شوند.فلسفه علم فرض اوليه را مورد سوال قرار مي دهد که آيا اين فرض اساسا درست است؟
- کاربرد رياضيات در فيزيک مانند يک گوي آينده نگر است که مي تواند حوادث را پيش بيني کند. روابط رياضي نيز مي توانند مانند يک آزمايشگاه مجازي، آينده يک پديده را نشان دهند.
- فيزيک بدون آزمايش معنا ندارد. آزمايشات، درست بودن فرضيه ،مرزهاي فيزيک و منطقي بودن روابط رياضي را براي ما مشخص مي کنند.
- فيزيک تعبير رياضيات در جهان ماديست.

- در حال حاضر اگر بخواهيم مرزهاي شناخته شده در فيزيک را از بعد کوچک به بعد بزرگ نشان دهيم،بايد از ابعاد نانو حرکت کرده،سپس به ابعاد زندگي عادي خودمان رسيده و سپس به سوي فضاي لايتنهاي کهکشانها برويم. به نظر مي رسد ابتداي مرز فيزيک بسيار مشخص تر از انتهاي آن باشد.
- اجسام مادي به طرف نيرويي که بر آنها غالب مي شود حرکت مي کنند.به نظر مي رسد برايند نيروهايي، سعي ميکنند نور را که جرم صفر براي آن در نظر گرفته شده، به طرف خارج جهان مادي سوق دهند. اين بازتاب نيروهايي است که از همه طرف در حال کشش جهان هستند.
- شايد انفجار بزرگ يک پديده عادي باشد که هر چند سال يکبار اتفاق مي افتد. مسئله مهمتر اين است که اين انفجار در کجا رخ داده.

 

اصل عدم قطعيت هایزنبرگ(uncertainty principle)

اصل عدم قطعيت(uncertainty principle):
اگر از شما پرسيده شود که اصل عدم قطعيت را خيلي ساده و واضح توضيح دهيد،چه جوابي خواهيد داد؟ طبق تعريفي که در کتابهاي فيزيک آمده است،اين اصل مي گويد که نمي توان به طور همزمان مکان و اندازه حرکت ذرات را اندازه گرفت.اگر بخواهيم يکي را به طور دقيق اندازه گيري کنيم،اطلاعاتمان درباره ديگري از بين خواهد رفت. مسئله اي که باعث يه وجود آمدن اين اصل شده است،خطا در اندازه گيري کميتهاي فيزيکي است. پس بهتر است با اندازه گيري شروع کنيم.

براي اندازه گيري يک کميت،مثلا مکان يک جسم، راه هاي مختلفي وجود دارد. يک راه اين است که نور به به آن جسم بتابد و نور منعکس شده به چشم ما باعث ديدن مکان آن شود و يا اينکه خود جسم نوراني باشد. روش ديگر ،که علمي تر است، بوسيله يک دستگاه مکان و موقعيت جسم را مشخص کنيم. در هر دو روش گفته شده بايد حتما برهم کنشي فيزيکي بين جسم و روش اندازه گيري وجود داشته باشد. در حالت اول برهم کنش جسم با نور يا ذرات فوتون و در حالت دوم برهمکنش دستگاه با جسم. که خود دستگاه هم مي تواند مانند يک چشم مصنوعي عمل کند،يا اينکه سنسور داشته باشد تا به محض عبور جسم مکان آن را آشکار سازي کند. به هر حال اطلاعات مربوط به مکان جسم بايد از طريق يک برهم کنش فيزيکي با خود جسم مشخص شود.
حالا فرض کنيد که در يک اتاق کاملا تاريک که تعدادي بادکنک در آن قرار داده شده،هستيد و از شما مي خواهند آنها را به روش کاملا ابتدايي يعني لمس کردن،پيدا کنيد. چون اتاق تاريک است و بادکنک سبک، به محض اينکه دست شما با يک بادکنک تماس پيدا کند،پيدا مي شود ولي مکانش تغيير ميکند(يک اندازه حرکت به آن منتقل مي شود) و شما دوباره بايد دنبال آن بگرديد.چون نميدانيد چه قدر اندازه حرکت وارد کرده ايد تا مکان آينده آن را پيش بيني کنيد،ولي در لحظه قبلي مکان آن کاملا مشخص شد و سريع تغيير پيدا کرد. حالا اين مثال را با تعدادي صندلي امتحان کنيد.به محض اينکه دست شما به آن برخورد کند،مکانش مشخص مي شود ولي چون سنگين است و نيروي دست شما انقدر زياد نبوده،نمي تواند باعث حرکت صندلي شود. حالا فرض کنيد که صندلي ها را مي خواهيد با يک چوب بلند که حالت چرخشي به آن داده ايد پيدا کنيد.خوب ضربه وارده مي تواند صندلي را بيندازد،يعني مکانش تغيير مي کند.
بنابر اين مسئله اساسي دو چيز است: 1-چه جسمي را مي خواهيم مورد اندازه گيري قرار دهيم؟   2-به چه روشي اندازه گيري انجام دهيم؟
آيا مي دانيد جرم الکترون چه قدر است؟ آيا آزمايش ميليکان را انجام داده ايد؟ جرم الکترون بسيار بسيار کم است. خوب فرض کنيم جسم مورد نظر الکترون باشد. الکترون ديده نمي شود و مي خواهيم آن را آشکار سازي کنيم. راه پيشنهادي اين است که نور به آن بتابد و پس از برخورد به الکترون منعکس شده و توسط يک آشکار ساز،مکانش مشخص شود. آيا نور که از ذرات فوتون تشکيل شده داراي انرژي نيست؟ پس با برخورد فوتونها به الکترون اندازه حرکتي به آن منتقل مي شود که مي تواند باعث تغيير در مکان آن شود. مانند مثال بالا مکان الکترون در يک لحظه مشخص شده ولي اندازه حرکتش رانمي دانيم و دوباره مکانش غير قابل دسترس شده است. يا اينکه ميدانيم چه انازه حرکتي به ان داده ايم،ولي در هر بار مکانش غير قابل دسترس مي شود. دقت کنيد که تمام اين مراحل در زمانهاي بسيار بسيار کوتاه در حد پيکو ثانيه اتفاق مي افتد.توسط وبلاگ طبیعت زنده

بايد گفت که به خاطر اندازه گيري هيچ تصوري نمي توان در مورد اينکه الکترون در يک لحظه مشخص در کجا قرار دارد، داشته باشيم. چون اندازه گيري روي الکترون به اصطلاح، حالت آن را عوض مي کند. اين حالت شامل مکان و اندازه حرکت(انرژي) الکترون مي شود.ما تنها مي توانيم مکان الکترون را با احتمال بيان کنيم. در فيزيک کوانتومي ما بيشتر به دنبال انرژي الکترونها و يا ترازهاي انرژي آن هستيم تا مکان آن. به همين خاطر پس از اندازه گيري روي الکترون(به دليل اينکه ميدانيم دستگاه با چه روش عمل مي کند) مي توان انرژي آنرا با دقت بيشتري اندازه گرفت.يعني سعي مي شود که فهيمدن مکان الکترون فداي فهميدن تراز انرژي آن شود و دقت آن بالا برود.هيچگاه اين اندازه گيري با دقت صد در صد انجام نمي شود.
اصل عدم قطعيت در مورد تمام اجسام اتفاق مي افتد.ولي براي اجسامي که در ابعاد بزرگ هستند مانند صندلي،خودکار و... مي توان از اين اصل صرف نظر کرد. چون تغييرا حاصل از آن بسيار ناچيز است.تنها در مورد اجسامي که جرم انها در حد جرم الکترون باشد،اين پديده قابل مشاهده است و اساس مکانيک کوانتومي را تشکيل مي دهد.توسط وبلاگ طبیعت زنده

 

انرژيهاي تجديدپذير- (هدر رفتن انرژي و انرژي هاي جديد)-قسمت دوم

مسئله هدر رفتن انرژي:
مسئله هدر رفتن انرژي بسيار اهميت دارد. هر تلاشي که براي بدست آوردن انرژي مي شود،اگر برنامه اي براي جلوگيري از هدر رفتن آن وجود نداشته باشد،بازده اي نخواهد داشت.در اينجا مي خواهيم برخي راه هاي هدر رفتن انرژي در يک منزل مسکوني را به دليل قابل لمس بودن براي همه،بر بشماريم.

1-اتلاف انرژي از طريق ديوارها و سقف ها:تمام منازل مسکوني از مصالح ساختماني ساخته مي شوند.خيلي راحت مي توان گفت که انرژي مانند گرماي توليد شده توسط بخاري و يا شوفاژ از طريق فرآيند انتقال،به بيرون منتقل مي شود.بنابراين بايد جنس مصالح ساختماني طوري طراحي شود که اين ميزان را به صفر برساند.براي مثال مي توان در بين لايه هاي ديوارها از موادي مانند پشم شيشه،يوتونليت، چوب پنبه هاي غني شده و فشرده شده و مواد عايق استفاده کرد.هم چنين در جنس موادي مانند آجرهاي سيماني و بلوک ها نيز بايد تجديد نظر شود. شايد بوسيله علم نانو بتوان موادي ساخت که به طور کامل عايق حرارتي باشند و هم چنين مزايايي مانند ضدحريق بودن ،سبک بودن،عايق صوتي بودن را نيز داشته باشند.توسط وبلاگ طبیعت زنده
2-اتلاف انرژي از طريق پنجره ها:بايد دقت کرد که انرژي در اينجا از طريق فرآيند تابش هدر خواهد رفت.بايد گفت که اندازه پنجره ها يک ميزان استاندارد دارند که بايد محاسبه شود تا هم جلوي اتلاف انرژي از داخل به بيرون از خانه و برعکس را بگيرند،هم باعث نورگير بودن منزل باشند و هم به زيبايي ساختمان لطمه نزنند.براي اين امر مي توان از پنجره هاي دو جداره استفاده کرد که هواي محبوس در بين آنها مانعي براي اتلاف انرژي از طريق انتقال است و هم مانعي براي آلودگيهاي صوتي مي باشد. هم چنين بايد جنس شيشه ها از نوعي باشد انرژي از طريق تابش تلف نشود. در اينجا مي توان از فن آورهاي نوين مانند نانو تکنولوژي استفاده کرد. براي مثال شيشه اي که اشعه هاي زيان آور خورشيد را دفع کرده و نور به اندازه تعيين شده به درون منزل تابيده شود.حتي مي توان ميزان تابش و جهت تابش را براي ساکنين منزل قابل کنترل قرار داد. هم چنين شايد بتوان پنجره هايي توليد کرد که علاوه بر مزاياي قبلي،مانند سلول خورشيدي عمل کنند و از آنها انرژي دريافت کرد.توسط وبلاگ طبیعت زنده

3-اتلاف انرژي از لاي درها و درزها: تمام درها و پنجره هاي منزل عاملي براي اتلاف انرژي از طريق فرآيند هم رفت هستند که در زمستان جريان هواي گرم از بالا خارج و هواي سرد از پايين داخل، و در تابستان برعکس ميباشد.براي اينکار بايد درب اصلي منزل بوسيله يک درب فرعي از خود منزل جدا شود.با اينکار هوا گرفتار شده که کمتر جابه جا مي شود در بين اين دو درب،اتلاف انرژي را کاهش مي دهد.علاوه بر اين بايد لاي دربها و پنجره ها را با نوارهاي عايقي که مخصوص اين کار ساخته شده اند،گرفته شود.
4-اتلاف انرژي از طريق لوله بخاري و شومينه و کانال کولرها:جنس ،ابعاد و اندازه لوله هاي بخاري، ديواره شومينه و کانال کولرها بايد بهينه شوند. بدون شک هواي خنک شده از طريق کانال کولرها به بيرون هدر مي رود. اينگونه سيستمها بايد طوري ساخته شوند که در فصلهايي که مورد استفاده قرار نمي گيرند،به طور کامل ورودي و خروجي آنها کاملا به طور ايمن مسدود شوند.هم چنين در هنگام ساختمان سازي بايد اطراف اينگونه مسيرهاي داخلي، کاملا با موادي مانند پشم شيشه عايق بندي شوند.توسط وبلاگ طبیعت زنده

انرژي هاي جديدتر:
خطر اتمام سوختهاي فسيلي جدي است و حتي اگر چنين خطري وجود نداشته باشد،وجود منابع ارزانتر،پاک تر و نامتناهي هر دولتي را وادار مي کند که منابع سوخت فسيلي اش را ذخيره کرده و به دنبال منابع تجديدپذير باشد.کاري که در کشور ما برنامه ريزي مشخصي براي تدارک ديده نشده است.در اينجا به تعداد محدودي منابع پيشنهاي که تجديد پذير هستند اشاره مي شود که علاوه بر انرژي هاي هسته اي،همجوشي هسته اي،ژنراتورهايي با فن آوري پلاسما، ژنراتورهاي بادي، سوختهاي گياهي،پيلهاي سوختي،زمين گرمايي و ... هستند. برخي از آنها در حد يک ايده خام هستند. به خواننده توصيه مي شود بر روي "همجوشي هسته اي" و "ژنراتورهايي با فن آوري پلاسما"تحقيق کند.توسط وبلاگ طبیعت زنده

                  

1-گرفتن انرژي از امواج درياها: در اين طرح که به مرحله اجرا رسيده،يک  ميله در وسط يک صفحه تخت قرار دارد و صفحه مي تواند در طول ميله جابه جا شود.اين جابه جايي باعث توليد جريان الکتريکي مي شود.در اين طرح جابه جا کردن اين صفحه بر عهده امواج دريا قرار دارد که باعث بالا رفتن آن شده و در نهايت بر اثر وزنش پايين مي آيد.در اين حرکت رفت و برگشت جريان الکتريکي توليد مي شود.
2-گرفتن انرژي از سرعت گير جاده ها: در اين طرح هنگامي که اتومبيل از روي سرعت گير رد مي شود،سرعت گير به پايين رفته و بر اثر يک حرکت شبيه به ميل لنگ ماشين،چرخ يک ژنراتور کوچک که به آن وصل است چرخيده شده و جريان برق توليد ميشود.حالا تصور کنيد که در يک خيابان نسبتا شلوغ در مدت 1 دقيقه چند ماشين از روي سرعت گير عبور مي کند و چه جرياني توليد مي شود. جريان به وجود آمده در حدي است که هزينه برق چراغهاي راهنمايي را کاهش دهد.
3-گرفتن انرژي از حرکت زانو ها:جديدا دستگاهي ارائه شده است که به زانوي انسان وصل مي شود و در هنگام راه رفتن به علت خم و راست شدن زانو ها مي تواند جريان برق توليد کند.انرزي توليد شده مي تواند تلفن همراه فرد را شارژ کند. البته شايد سنگيني اين دستگاه براي زانوي انسان مضر باشد.
4-گرفتن انرژي از امواج گرانشي زمين وماه: اين ايده کاملا خام است. همانطور که مي دانيد تغيير در ميدان مغناطيسي بوسيله دينامها،باعث توليد جريان الکتريکي مي شود. در دينام دو آهنرباي مغناطيسي به دليل چرخش به دور يکديگر،باعث تغيير در ميدان مغناطيسي به وجود آمده شده و در نهايت يک جريان الکتريکي توليد ميشود. نيروي گرانش ماه زياد است به طوري که باعث جزر و مد مي شود.در مورد زمين و ماه نيز به علت چرخش ماه به دور زمين و تغييرات در ميدان گرانشي بين اين دو،شايد بتوان يک انرژي دريافت کرد. هنوز نميتوان گفت اين انرژي از چه نوعي مي تواند باشد.اين ايده نياز به مطالعات فراوان و پيچيده دارد.توسط وبلاگ طبیعت زنده
5-گرفتن انرژي از برخورد قطران باران:اين ايده کاملا خام است.به هرحال هر قطره باران به دليل جاذبه زمين،با يک انرژي جنبشي به زمين فرود مي آيد.در يک بارندگي چون تعداد قطرا باران بسيار زياد است،شايد بتوان هم انرژي جنبشي قطرات باران را ذخيره کرد و هم از آب باران استفاده نمود. براي مثال ماده اي که ضربه وارده بر آن را گرفته و در خودش ذخيره کند و يا آن را به انرژي ديگري تبديل کند.
6-گرفتن انرژي از نانو موتورها:اين ايده کاملا خام است.اين موتورها در حد ابعاد نانو متر هستند. ماده اي را به صورت يک سطح صاف در نظر بگيريد که در سطح آن تعداد بسياري از اين نانو موتورها قرار دارد و طوري هستند که بر اثر برخورد مولکولهاي هوا به چرخش در مي آيند و مي توانند انرژي توليد کنند.اگر از اين ماده در ساخت يک اتومبيل استفاده شود،با حرکت آن،جريان هوا به سطح اتومبيل برخورد کرده و نانو موتورها مي توانند مقداري از برق ماشين را تامين کنند. توسط وبلاگ طبیعت زنده

 

انرژيهاي تجديدپذير- (مسئله تامين انرژي)-قسمت اول

مسئله تامين انرژي:
مسئله تامين انرژي مهمترين موضوعي است که در جهان وجود دارد و سعي تمام کشورها بر اين است که آن را راه هاي ارزانتري بدست آورند.معمولا کشورهايي که داراي ذخاير انرژي مانند نفت و گاز هستند،کمتر به اين قضيه توجه دارند. اما کشورهاي ديگر که فاقد منابع انرژي هستند،علاوه بر خريد سوختهاي فسيلي، درباره انرژي هاي هاي تجديدپذير و ارزانتر فعاليتهاي بسيار بيشتري انجام ميدهند.آنها سعي ميکنند با به خدمت گرفتن دانش و تکنولوژي مسئله انرژي در سالهاي آينده را حل کنند.

علل بسياري وجود دارد که بايد در استفاده از منابع انرژي مانند نفت و گاز و ... تجديد نظر شود.بايد گفت که هنگامي که راه هاي ارزانتري براي توليد انرژي وجود دارد،تا آنجا که مي توان بايد در حفظ و نگهداري انرژيهاي به اصطلاح فسيلي کوشيد. در اينجا به چند علت براي مطالعه و استفاده از منابع انرژي غير از سوختهاي فسيلي اشاره مي شود.   1- دليل اول آن است که اين سوخت ها پايان پذير هستند و غير قابل تجديد.بازه زماني استفاده از اين ذخاير، قابل مقايسه با چند دوره زندگي انسانها است. مثلا نمي توانيم بگوييم تا 500 سال ديگر گاز يا نفت در اختيار داريم. 5 قرن زمان بسيار کمي است. اما منابع ديگري وجود دارند که هم تجديد پذير هستند و هم مي توان مدت زنان بسيار طولاني از آنها استفاده کرد. براي مثال انرژي خورشيدي و يا زمين که عمر آنها از 10000 بيشتر خواهد بود.
2- دليل دوم بازدهي اين منابع مي باشد.آيا هزينه اي که براي کشف و استخراج نفت و گاز و... صرف مي شود، کمتر از مقدار انرژي است که از آنها گرفته مي شود؟ منابعي وجود دارند که استخراج آنها بسيار ارزانتر مي باشد و در اکثر مناطق وجود دارند.مانند اقيانوسها و آبهاي روان و بادها.
3-مورد سوم عوارض مربوط به استفاده از سوختهاي فسيلي است.مانند عوارض زيست محيطي. براي مثال آلودگي آب و هوا ناشي از سوخت خودروها،کارخانجات،گازهاي گلخانه اي. عوارضي مانند از بين رفتن لايه ازن،بروز پديده هاي جوي مانند النينو، بارش بارانهاي اسيدي که باعث از بين رفتن گياهاي و آلودگي آبهاي زيرزميني و آب رودخانه ها مي شود، اثرات سوء ناشي از آلودگي هوا بر انسانها مانند ورود سرب و ذرات معلق به ريه. همچنين عوارضي خطرناک که ناشي از باقي مانده سوخت هاي اتمي مي باشد. مانند آلوده شدن محيط زيست به مواد راديواکتيو و بروز ناراحتي هاي ژنتيکي. منابع انرژي و سوختهاي وجود دارند که اينگونه عوارض را ندارند و به اصطلاح "دوستدار محيط زيست" هستند.

انرژي هاي جديد(Global Energy )
باد و توربينهاي بادي(wind energy):
در مناطقي که وزش باد از حدي مجاز بيشتر باشد مي توان با نصب توربينهاي بادي اقدام به توليد انرژي نمود.اين توربينها که در ايران نيز در برخي شهرها مانند منجيل (گيلان) قرار داده شده،داراي سه پره هستند که نيروي باد آنها را به حرکت در مي آورد و در حقيقت يک دينام بزرگ مي باشند که برق توليد مي کنند.از جمله مزاياي آن رايگان بودن منبع انرژي يعني باد مي باشد.در مناطقي که وزش باد شديد است مانند منجيل،سيستان و... با نصب اين توربينها در نقاط مخصوص ميتوان برق مورد نياز آنجا را تامين کرد و محدوديتي که دارند اين است که اولا وجود اين مناطق کم است و دوما ممکن است در برخي مواقع شدت وزش باد کم شود.

                                                    

آب و توربينهاي آبي:
از گذشته دور اينگونه توربينها و اين روش جزو مرسوم ترين روشها براي توليد انرژي بوده است.قرار گرفتن توربين آبي بر روي رودخانه ها مستقيما باعث توليد کار مي شدند و امروزه نصب اين توربين هاي پيشرفته و بزرگ بر روي سدها باعث توليد برق مي شوند.محدوديت اين توربينها در ميزان آب مي باشد.اگر سال آبي خوبي وجود نداشته باشد، ارتفاع سدها کم شده و ميزان برق توليد شده نيز کاهش مي باشد.هم چنين ممکن است رودخانه خشک شود و توربين آبي آن متوقف شود.غير از هزينه اي که براي ساخت و نگهداري سدها مصرف مي شود،مي توان گفت که اين منبع انرژي نيز تقريبا رايگان به حساب مي آيد.

                     

 

خورشيد و انرژي هاي خورشيدي(solar energy):
خورشيد یکی از مهمترین منابع انرژی، منبعی تقريبا بي پاياني به حساب مي آيد.از پرتو خورشيد به وسيله باتري ها يا سلولهاي خورشيدي که معمولا جنس آنها از سيلسيوم مي باشد مي توان جريان الکتريکي گرفت. اين مواد که جزو مواد نيمه رسانا به حساب مي آيند با جذب نور خورشيد به علت کم بودن گاف انرژي، الکترونها را  آزاد مي کنند و آنها جريان الکتريکي به وجود مي آورند. در بسياري از شهرهاي دنيا اين روش جزو پرکاربردترين روشها براي توليد انرژي به حساب مي آيد.زيرا هم منبع انرژي آن رايگان است و هم انرژي آن پاک است. کارايي سلولهاي خورشيد را مي توان با روشهاي جديد مانند نانو تکنولوژي افزايش داد و از اين طريق رابطه خوبي نیز بين علم و صنعت به وجود آورد. هم چنين نيروگاه هاي خورشيدي ميتواند مکاني براي توليد کار فارغ التحصيلان رشته هايي مانند فيزيک و برق باشد.در کشوري مانند ايران که نور خورشيد در تمام مناطق به خوبی در دسترس است،از اين روش مي توان برق شهرهاي بزرگ را تامين کرد.هم چنين مي توان خودروهايی با فن آوری سلول خورشیدی ساخت که مهمترین مزیت آن،نداشتن آلاینده های هوا می باشد.هم چنین می توان برای گرم کردن آب منازل از آبگرمکنهای خورشیدی استفاده کرد.

                           

زمین و انرژی های آن:
زمینی که سالهاست بر روی آن زندگی می کنیم و در حال حرکت است،غیر از منابعی مانند نفت و گاز دارای منابع انرژی دیگری نیز  می باشد.زمین یک میدان مغناطیسی عظیم دارد که می توان از آن بهره جست. البته این یک طرح کاملا خام و اولیه به شمار می آید.هم چنین اعماق زمین بسیار گرم است. در یک طرح انجام شده،در اطراف یک خانه،در اعماق زمین لوله هایی قرار داده می شود که در زمستان می توانند گرمای زمین را به درون خانه منتقل کنند.این یک انرژی رایگان و پاک به حساب می آید که به آن انرژی "زمین گرمایی" هم می توان گفت.هم چنین هوای اطراف ما دارای انرژی و گرماست.فرآیندی که در یخچال صورت می گیرد این است که گرمای مواد غذایی به وسیله یک گاز مخصوص به بیرون منتقل شده و در پشت یخچال به هوا منتقل می شود.اما میزان گرمای موجود بسیار کم است.در حالی که مقدار انرژی موجود در هوای اطراف ما بسیار زیاد است.وسائلی طراحی و ساخته شده اند که وظیفه انتقال این منبع عظیم گرمایی را در زمستان به درون خانه بر عهده دارند.در ست است که در زمستان دمای هوا صفر می باشد ولی باز هم انرژی دارد و به علت حجم عظیم هوای اطراف، میزان انرژی نیز بالا می باشد.در حقیقت یک یخچال داریم که با حجم وسیعی از گرما و انرژی بیرون از خانه مواجه است و می خواهد آن را به حجم محدود درون خانه منتقل کند.

حالا منزل مسکونی را تصور کنید که: طوری ساخته شده است که دیوارها و پنجره ها در زمستان کمترین انرژی را به بیرون انتقال داده و در تابستان کمترین گرما را به درون منتقل می کنند،این منزل در زمستان گرمای خود را از طریق زمین و هوا دریافت می کند، این منزل می تواند در تابستان انرژیهای الکتریکی مورد نیاز خود را از طریق سلولهای خورشیدی که به طرزی خاص قرار داده شده اند( شیشه پنجره ها-دیوارهای خورشیدی -یک منبع خورشیدی بر روی پشت بام و ...) تامین کند،هم چنین این منزل به یک نیروگاه بادی نیز متصل می باشد. باید گفت که با ساختن چنین منزلی علاوه بر اینکه هزینه های پرداختی انرژی برای ما بسیار کاهش می یابد،انرژی نیز کمتر و سالمتر مصرف می شود و محیط زیست نیز بسیار کمتر آلوده می گردد. 

توسط وبلاگ طبیعت زنده .ادامه دارد...

سیر در زمان-(سرعتی بالاتر از نور(تاکیونها)-قسمت دوم

تابع موج کوانتومي:
در فيزيک کوانتوم به هر ذره مي توان يک تابع موج کوانتومي نسبت داد. بنابراين شئ مانند خط کش که از تعداد بسياري اتم تشکيل شده است داراي يک تابع موج مي باشد. اما اثرات کوانتومي براي خط کش و ابعاد بزرگ چندان به چشم نمي آيد. براي مثال در جهان کوانتوم هنگامي يک اتم موجوديت ميابد که در مورد آن اندازه گيري صورت گيرد. قبل از اندازه گيري اتم در گستره نامحدودي از فضا قرار دارد و هنگامي که اندازه گيري روي آن انجام شود آن را محدود کرده ايد.باداشتن تابع موج کوانتومي يک اتم فقط درباره مکان آن با عدم قطعيت و احتمال مي توان سخن گفت.هم چنين هنگامي که اندازه گيري متوقف مي شود دوباره اطلاعات ما درباره آن کاهش ميابد.اين به اصطلاح گسترده شدن مکان اتم و محدود شدن آن بسيار بسيار سريع اتفاق مي افتد. در مورد خط کش هم بايد نتيجه عجيبي را بيان کرد:"تا در مورد خط کش اندازه گيري نکيند يا در مورد آن فکر نکنيد،خط کشي وجود نخواهد داشت". بوسيله مکانيک کوانتومي مي توانيم يک تفسير از جهان پيرامون خودمان ارائه دهيم. جهان مادي اطراف ما هماني است که در مورد آن تفکر مي کنيم.در ابعادي مانند يک خط کش،وجود پيداکردن و محو شدن آن بسيار بسيار طولاني خواهد بود. وقتي که ديگر درباره آن فکر نکنيم،زمان بسيار بسيار طولاني لازم است تا مکان خط کش نامعلوم شود و از دسترس خارج شود،که برخلاف اتمها و الکترونهاست. بنابراين يک نتيجه مهم فلسفي اين است که:در مورد هر چيزيکه فکر کنيم،آن شي بوجود مي آيد،ولي زمان بسيار طولاني را مطلبد.

تغيير حالتها:
آيا واقعا چيزي با سرعتي بيشتر از سرعت نور مي تواند حرکت کند؟ فرض کنيم يک الکترون در مدار مخصوص انرژي قرار دارد و در اطراف آن مدارهاي خالي نيز قرار دارند.الکترون مي تواند به اين مدارها جهش کند و اختلاف انرژي به صورت فوتون ظاهر شود. اگر مداري پر باشد الکترون نمي تواند به آن مدار جهش کند.ولي الکترون چگونه مي فهمد مداري پر است يا خالي؟اگر خودش امتحان کند پس همواره بايد شاهد تابش فوتون باشيم. بايد گفت که اين کار بوسيله تابع موج کوانتومي يا "امواج کوانتومي" صورت مي گيرد.از آنجا که الکترون در مدت زمان بسيار کوتاهي جهش مي کند،پس امواج کوانتومي بايد بسيار سريعتر از الکترون جابجا شوند.در حقيقت امواج کوانتومي از نور نيز سريعتر حرکت مي کنند. هر تغيير حالتي در جهان بوسيله امواج کوانتومي با سرعتي بالاتر از سرعت نور منتشر مي شود. اما امواج کوانتومي از چه ساخته شده اند؟ فيزیکدانان به ذرات بنيادي که از نور سريعتر حرکت مي کنند "تاکيون (Tachyon) مي گويند. وجود اين ذرات از نظر تئوري و رياضي اثبات شده است.اين ذرات موج کوانتومي را حرکت مي دهند و امواج کوانتومي از تاکيون ها ساخته شده اند.

انرژي پتانسيل کوانتومي:
فيزيکدانان بيان کرده اند که انرژي پتانسيل در ميدان ذخيره مي شود.مثلا انرژي پتانسيل الکترواستاتيکي در ميدان الکتريکي ذخيره ميشود. حالا اگر باذراتي مانند اتم و الکترون سروکار داشته باشيم،اين ذرات رفتار غير معمولي دارند.مثلا بر خلاف قواعد پايستگي انرژي، در نقاط غير منتظره اي ناپديد و ظاهر مي شوند. ديويد بوهم فيزيکدان،اين مشکل را به وسيله تعريف "انرژي پتانسيل کوانتومي" حل کرد. اين انرژي به تابع موج سحرآميز کوانتومي نسبت داده مي شود که از نور سريعتر حرکت مي کند. اين به معناي شکسته شدن ديوار نور و ارتباط آني بين دو نقطه از فضاست.  توسط وبلاگ طبیعت زنده

سير در زمان-(ديدار گذشته و پيشگويي-سياهچاله ها و سفيد چاله ها)-قسمت اول

اگر با سرعتي بالاتر از سرعت نور حرکت کنيم چه اتفاقي مي افتد؟
اجسام در جهان مادي با سرعت هاي گوناگوني در حرکتند و طبق نظريه نسبيت بالاترين سرعتي را که ميتوان به يک جسم نسبت داد،برابر با سرعت نور است. در جهان پديده هاي بسياري اتفاق مي افتد.انفجار و يا تولد يک ستاره در دوردست،تيک تاک ساعت. تمام اين پديده ها وقتي به حساب مي آيند و وقتي ميگوييم يک پديده رخ داده است که آن را مشاهده کنيم.به عبارت ديگر بايد نور انفجار يک ستاره به ما برسد و يا بايد نور به صفحه ساعت برخورد کرده و به چشم ما برسد تا ما اين رخدادها را مشاهده و ثبت کنيم. به دليل محدوديت در سرعت نور، در رساندن پيام يک پديده نيز محدوديت وجود دارد.در مورد يک ستاره که چند سال نوري از ما فاصله دارد،يک فاصله زماني بين وقوع (انفجار و يا تولد ستاره) پديده و مشاهده آن به وجود مي آيد. در حقيقت زمان ناشي از همين محدوديت مي باشد. آيا مي توان به سرعتي بالاتر از نور دست پيدا کرد؟اگر اين فرض درست باشد چه اتفاقي رخ خواهد داد؟

پيشگويي و ديدار گذشته:
خوب فرض کنيم به چيزي دست پيدا کرده ايم که مي تواند با سرعتي بالاتر از نور حرکت کند و فرض کنيم يک ستاره در فاصله 1 سال نوري از ما متولد مي شود.نور اين انفجار 1 سال در راه است تا به ما برسد. لحظاتي بعد از انفجار ما که مي توانيم با سرعتي بالاتر از نور حرکت کنيم از ستاره به راه مي افتيم و  ميتوانيم  پس از مدتي به نور منتشر شده از ستاره که به طرف زمين در حرکت است برسيم،معناي اين جمله اين است که ما به گذشته انفجار ستاره دست پيدا کرده ايم و مي توانيم دوبار آن را مشاهده کنيم. در حالت کلي براي اينکه بتوان به گذشته يک پديده دست پيدا کرد بايد يا سرعتي بالاتر از سرعت انتشار آن پديده حرکت کرد.حالا با سرعتي که داريم زودتر از نور ستاره به زمين مي رسيم و گزارش مي کنيم که يک ستاره در فاصله 1 سال نوري تولد يافته است،اين يعني پيشگويي يک پديده قبل از رويت آن. در حقيقت پيشگويي و ديدار گذشته يک مقوله بيشتر نيستند و به مبدا ما براي مشاهده يک پديده بستگي دارند.
نظريه نسبيت مي گويد که اگر با سرعتي برابر سرعت نور در حرکت باشيم بازه هاي زماني متوقف خواهند شد. واضح است، وقتي در لحظه تولد يک ستاره ما با سرعتي برابر سرعت نور، نور حاصل از آن را دنبال کنيم همواره در کنار آن خواهيم بود،نه جلو مي زنيم و نه عقب مي افتيم،بنابراين شرايط اوليه برايمان حفظ مي شود،اين يعني اينکه زمان متوقف شده است.اما آين نظريه نسبيت به ما اجاز ميدهد با سرعتي بيشتر از سرعت نور حرکت کنيم؟اگر به روابط رياضي مربوط به نسبيت خاص دقت کنيم،در حالتي که سرعت يک جسم بيشتر از نور باشد،عدد زير راديکال منفي خواهد شد و بايد آن را با اعداد مختلط نشان دهيم.در اين حالت زمان و مکان ما موهومي خواهند بود که بي معني است. ولي زمان و مکان موهومي مفهومي ندارند. حتي مکان منفي نيز نداريم. در جهان لايتناهي نمي توان گفت کدام طرف مثبت است و کدام منفي. اما چيزي وجود دارد که لااقل ما را به سمت قسمت منفي مکان-x هدايت مي کند.

ورود به جهان منفي-سفيدچاله ها در برابر سياهچاله ها:
اگر به شما بگويند يک دايره به شعاع 5 رسم کنيد،سريع اين کار را انجام مي دهيد.حالا اگر به شما بگويند يک دايره به شعاع 5- رسم کنيد،لحظه اي تامل مي کنيد و نمي دانيد چه کار کنيد. وقتي از محيط دايره به سمت مرکز آن حرکت کنيم به صفر مرکز مي رسيم. مرکز يک دايره جايي است که واقعا مرز بين مثبتها و منفي ها مشخص مي شود و لااقل درکي از وجود مکان منفي به ذهن ما خطور مي کند. اگر از صفر مرکز عبور کنيم، دوباره از مرکز دور مي شويم. فرض کنيد توسط سازوکاري نام معلوم به محض رسيده به مرکز دايره ناگهان آني در روي محيط دايره قرار بگيريم. يعني با اين کار ما در قسمت بيرون دايره و در دنياي نامحدود اطراف آن هستيم. پس يک دايره با شعاع 5- برابر است با يک جهان لايتناهي که يک حفره دايره اي شکل به شعاع 5 در آن به وجود آمده است.حالا به يک سياه چاله فکر کنيد. به دليل جاذبه عظيمي که دارد يک افق رويداد براي آن به وجود مي آيد که با گذشتن از آن ديگر نمي توان از دست سياهچاله رها شد. در حقيقت هنگامي که نور به درون افق رويداد مي افتد ديگر نمي تواند فرار کند. بعد از افق رويداد ما به جهان موهومي و منفي وارد مي شويم.فضا-زمان در اينجا بسيار مچاله شده است. دراينجا به علت جاذبه اي عظيم در سياهچاله،دايره اي که شعاعش با افق رويداد برابراست، نقش مرکز دايره گفته شده را که در حد 1 ميليمتر هم نمي شود بازي ميکند. چه اتفاقي خواهد افتاد. بلافاصله پس از آنکه وارد افق رويداد شديم بوسيله سازوکاري نامعلوم آني از جهاني ديگر سر بر خواهيم آورد.به علت جاذبه عظيم سياهچاله و پيچيده شدن وحشتناک فضا-زمان ما در مکاني بسيار دورتر از سياهچاله از درون يک سفيدچاله به فضا پرتاب خواهيم شد.فاصله سياهچاله ها و سفيدچاله ها ممکن است چندين سال نوري باشد.

 توسط وبلاگ طبیعت زنده.ادامه دارد.

نفاق کپنهاگ-قسمت دوم

 

اما به عکس،در دانمارک بور موقعیتش در خطر نبود و در کشورش شانی هم پایه پادشاهان را داشت. وی علاوه بر برگذاری سمینار های مختلف نقش دیگری را نیز ایفا می کرد.وی حامی و پناه دهنده فیزیکدانان فراری آز آلمان بود. به همین خاطر به او لقب پدر فیزیک بین المللی دادند. در این سالها ملاقات بور و هایزنبرگ سخت شده بود.زیرا ممکن بود هایزنبرگ در خطر بیفتد. رابطه آن دو در این سالها به نامه نگاری کاهش یافته بود.در سال 1937 هایزنبرگ در نامه ای به بور نوشت که قصد ازدواج دارد و برای او مهم است که نزدیکترین دوستش همسر او را بپسندد. در همان سال در پایگاه ستاد اس.اس هایزنبرگ مورد بازجویی قرار گرفت. معروف بود که از این پایگاه هیچکس زنده بر نمی گردد. از او سوالاتی درباره رابطه اش با فیزیکدانان مخالف هیتلر و  نظرش درباره هیتلر، پرسیده شد. وی پس از ماه ها بازجویی با قید شروطی آزاد شد .نازی ها اعتقاد داشتند که کشتن هایزنبرگ از او یک قهرمان می سازد.

لطفابرای ادامه بر روی گزینه "ادامه مطلب"در زیر کلیک نمایید:

نفاق کپنهاگ- قسمت اول

انچه که درسطور زیر میخوانید نحوه  آشنایی ورنر هایزنبرگ و نیلز بور و روابط ان دو در خلال جنگ جهانی دوم  میباشد که به نفاق کپنهاگ نیز معروف شده است. مطالب زیر از یک برنامه علمی با همین عنوان گرفته شده است.

قسمت اول

 

 

                                                                            

 

 

در سال 1941 در تاريکترين لحظات جنگ جهاني دوم، دو دانشمند جلوي چشم ماموران گشتاپو با یکدیگر ملاقات کردند. اين دو برجسته ترين فيزيکدانان هسته اي دنيا بودند، ورنر کارل هايزنبرگ آلماني و نيلز بور دانمارکي به مدت 20 سال دوستان صميمي بودند. بينش آنها درباره ساختار درروني اتم نقش به سزايي در ساخت بمب اتمي داشت. ملاقات آن دو باعث شد که هيتلر به فکر ساخت بمب اتمي بيافتد. اين اتفاق باعث بوجود آمدن مسائلي در بين آنها گرديد و روابط آن دو را تيره گردانيد.

به سال 1922می رویم. در يکي از دانشگاههاي آلمان اتفاق مهمي به وقوع پيوست...

لطفا بر روی گزینه "ادامه مطلب" در زیر کلیک نمایید.

شروع نظریه ریسمان- قسمت دوم

 قبل از شروع قسمت دوم بهتر است با فيزيکداناني که در اين  پاسخ شرکت جسته اند آشنا شویم

علاوه بر فیزیکدانان قسمت اول، فيزيکدانان زير نيز شرکت دارند:

 

               

 

                                     

که از راست به چپ عبارتند از:

JOHN H.SCHWARTZ از انیستیتو فن آوری کالیفرنیا
CUMRUN  VAFA ازدانشگاه هاروارد
AMANDA PEET از دانشگاه تورنتو

MICHAEL B.GREEN از دانشگاه کمبریج
JOSEPH  LYKKEN از آزمایشگاه فرمی

برای شروع قسمت دوم لطفا بر روی گزینه " ادامه مطلب" در زیر کلیک کنید:

 

شروع نظريه ريسمان- قسمت اول

نظريه ريسمان از کجا آغاز شد و موضوع آن چيست؟مطالب زير به طور مختصر به اين سوال پاسخ مي دهند.اين مطالب از يک برنامه علمي در همين زمنيه گرفته شده است. قبل از شروع بهتر است با فيزيکداناني که در اين توضيح و پاسخ  شرکت کرده اند آشنا شویم:

     

           

 

      

 

که از راست به چپ به ترتیب عبارتند از:
BRIAN GREENE از دانشگا ه کلمبيا که توضيحات کلي مطالب را بيان مي کند. وي کتابي پر فروش درباره نظريه ريسمان نوشته است.

GABRIELE VENEZIANO  از آزمايشگاه سرن
LEONARD SUSKIND از دانشگاه استنفورد
MICHAEL DUFF از دانشگاه ميشيگان
S.JAMES GATES از دانشگاه مريلند

SHELDON LEE GLASHOW از دانشگاه بوستون
STEVEN WEINBERG  از دانشگاه تگزاس
WALTER H. LEWIN  از دانشگاه ام.آي.تي

برای شروع لطفا بر روی " ادامه مطلب"  در زیر کلیک کنید:

 

به کارگيري الگوريتم هاي مونت کارلو در بررسي سيستم هاي فيزيکي

به کارگيري الگوريتم هاي مونت کارلو در بررسي سيستم هاي فيزيکي

خوب، قالبا از اين الگوريتم ها براي نوشتن برنامه هاي کامپوتري جهت شبيه سازي سيستم هاي فيزيکي استفاده مي گردد. بنابراين شناخت کارکرد دقيق سيستم فيزيکي اهميت بالايي دارد. مونت کارلو الگوريتم هاي بسياري دارد. اما روند کلي در تمام آنها تقريبا يکسان است.
بگذاريد يک مثال بزنيم. فرض کنيد يک جعبه داريم که از اتم هاي يک گاز تشکيل شده است. از مکانيک آماري مي دانيم که اگر به چنين سيستمي انرژي بدهيم انرژي جنبشي اتم هاي گاز بالا رفته و دماي جعبه بيشتر مي شود. هم چنين برعکس ، اگر جعبه در ابتداء دمايي داشته باشد و سپس با يک منبع در تماس باشد که بتواند گرما را از جعبه بگيرد، دماي جعبه پس از مدتي دما کم شده و به اصطلاح سيستم بعد از مدتي به کمينه انرژي ممکن مي رسد.
هم چنين مي دانيم چنين سيستمي داراي حالتهاي بسيار زيادي است مخصوصا اگر هر اتم سه درجه آزادي داشته باشد. خوب حالا فرض کنيد بخواهيم کل حالتهاي اين جعبه يا سيستم را مرتب کنيم. يعني اگر ممکن باشد که از هر حالت يا آنسامبل عکسي گرفته باشيم، حالا مي خواهيم تمام اين عکس ها را مرتب کنيم . حالت ها بر چه اساسي بايد مرتب شوند؟ معلومه، بر اساس انرژي. هر حالت انرژي مخصوص به خودش را دارد، پس اگر سيستم بعد از مدتي دمايش را از دست دهد و انرژي کل سيستم کم شود، آنگاه مي توانيم کل حالت ها را از حالتي که بيشترين انرژي را دارد تا حالتي که کمترين انرژي را دارد مرتب کنيم.
خوب فکر مي کنيد چند تا عکس (حالت ، آنسامبل) داشته باشيم؟ معلومه خيلي زياد. اصلا نميشه مرتبشون کرد. خيلي زمان مي گيره. خوب حالا چي کار کنيم.؟!
جواب اين هست که ما براي بررسي اين سيستم لازم نيست که همه حالت ها (عکس  ها ) رو بررسي کنيم. مي توانيم روي تعداد محدودي کار کنيم. مانند سرشماري و راگيري در يک کشور. قرار نيست تمام مردم در يک راي گيري شرکت کنند. بلکه به نمونه گيري آماري اکتفاء مي کنيم و نتيجه اي که از اين نمونه گيري بدست مي آيد را به تمام جمعيت نسبت مي دهيم. الگوريتم هاي مونت کارلو هم همين کار را در سيستم هاي فيزيکي که تعداد حالته ها يا تعداد ذرات بالا هستند، انجام مي دهند.
حالا ببينيم مونت کارلو چي کار مي کنه: اول يک حالت از کل حالت هاي موجود در سيستم را به صورت تصادفي انتخاب مي کنيم. بعد بايد ببينيم اين حالت به چه حالت هاي ديگري مي تواند تغيير پيدا کند. مثلا براي يک اتم در يک جعبه، به ازاي هر تغيير در مکان اين اتم و يا انرژي آن ، حالت کل سيستم هم عوض مي شود. بايد ببينيم اين اتم چه حالت هاي ديگري مي تواند داشته باشد.( اين قسمت اساس کار شما مي باشد و به درک دست و صحيح و قوي شما از سيستم فيزيکي دارد). آنگاه با توليد يک عدد تصادفي بين صفر و يک  و رابطه رياضي که بايد شما آن را از مقاله ها پيدا کنيد، يکي از اين حالت هاي ممکن به صورت کاملا تصادفي انتخاب مي شود. مثلا اگر يک حالت ممکن داشته باشيم بايد از روابط رياضي مربوط به الگوريتم متروپليس استفاده کنيد. اگر تعدا حالت هاي ممکن از يکي بيشتر باشد بايد از روابط رياضي مربوط به الگوريتم مونت کارلو جنبشي استفاده کنيد.
بعد از انتخاب حالت نهايي، سيستم را به اين حالت تغيير مي دهيم. سپس دوباره از اين حالت به عنوان حالت اوليه استفاده کرده و مراحل قبلي را تکار مي کنيم.

پس دقت کنيد. کار اصلي به عهده شماست. شما بايد تشخيص بدهيد که بر اساس فيزيک مسئله چه اتفاقي قرار است بيفتد. سپس به دنبال نوشتن الگوريتم آن برويد.
اميدوارم مفيد بوده باشد.

 

من متقاضي شرکت در دوره کارشناسي ارشد فيزيک هستم. گرايش اتمي - مولکولي

من متقاضي شرکت در دوره کارشناسي ارشد فيزيک هستم. گرايش اتمي - مولکولي

خوب اول بايد درباره اين دوره آشنايي مقدماتي را کسب کرد. دروه کارشناسي ارشد فيزيک شامل 5 ترم مي باشد .خوب. به اشتباه ممکن است گمان شود که اين گرايش با ساخت بمب اتمي ارتباط مستقيمي دارد. ولي تصور اشتباهي است. مباحث اين گرايش درباره اپتيک - ليزر- پلاسما  و يا فوتونيک مي باشد. غير از درسهاي عمومي براي دروه کارشناسي ارشد فيزيک، دانشجويان اين گرايش  معمولا درس اپتيک پيشرفته که درباره اپتيک فوريه مي باشد را مي گذرانند. در اين درس بيشتر به مباحث طيف سنجي اپتيکي و فريزهاي اپتيکي و ماره ها و يا در سطح بالاتر هولوگرافي پرداخته مي شود.
حتي ممکن است که از اپتيک غير خطي نيز مباحثي بيان شود. به هر حال تمام اين مباحث داراي رياضيات سطح بالايي هستند و ممکن است که در وسط کار سختي برخي از آنها باعث بي حوصلگي شما شود. ولي در کل مباحث اپتيکي جزو جالبترين هاي فيزيک هستند. همچنين درسي به عنوان اپتيک کوانتومي نيز ممکن است ارائه شود که بستگي به داشتن اساتيدي در اين زمينه مي باشد. اپتيک کوانتومي مبحث جديد و نويي در اين گرايش مي باشد. اطلاعات کوانتومي و ذخيره اطلاعات به صورت کوانتومي (quantum information) نيز از مباحث اين گرايش مي تواند باشد. درس ديگري که حتما ارائه مي شود، ليزر پيشرفته  و اسپکتروسکوپي ليزري  است.
شما بايد حتما در دوره ليسانس ليزر را در حد مقدماتي ياد گرفته باشيد.  ممکن است که پايان نامه اي که براي شما تعريف مي شود به فيزيک ليزر مرتبط باشد. بنابراين حتما بايد درباره فيزيک آن در سطح خوبي قرار بگيريد. درس ديگري که در گرايش  اتمي -مولکولي ممکن است ارائه شود، پلاسما مي باشد. براي آموختن و جستجو کردن در حوزه اين درس بايد در زمينه الکترومغناطيس و الکتروديناميک تبحر فراوان داشت. الکتروديناميک که نسخه پيشرفته الکترومغناطيس مي باشد از نظر سطح رياضيات بسيار بالا مي باشد. آن هم از کتابي مانند جکسون که  "انجيل دانشجويان فيزيک " لقب گرفته است. مباحثي مانند پلاسماي غبار آلود - همجوشي پلاسما - ليزر الکترون آزاد - توکامک ها و ... در اين رده هستند.
 به اين نکته توجه کنيد که شما  براي موفقيت در اين گرايش بايد از نظر دانش رياضي در سطح بالايي قرار داشته  و تحمل درگير شدن با  قسمت هاي رياضي پايان نامه را داشته باشيد.
 درسهاي عمومي مانند الکتروديناميک. مکانيک آماري- فيزيک محاسباتي - مکانيک پيشرفته و ... در کل گرايش هاي فيزيک دروه کارشناسي ارشد مشترک هستند. با توجه به علاقه مندي خود به مباحث اين گرايش بايد براي تعيين استاد راهنما و موضوع پايان نامه اقدام کنيد. براي مثال مي توانيد از دانشجويان سال  هاي بالاتر درباره موضوعات اراءه شده پرس و جو کنيد. مي توانيد از پايان نامه هاي نوشته شده استفاده کنيد. ولي بهترين راه اين است که به خود اساتيد مراجعه کرده و درباره موضوع پايان نامه سوال و جواب کنيد. شما در انتخاب استاد راهنما و موضوع آزاد هستيد. بنابراين اگر واقعا تمايل  و علاقه قلبي به ادامه تحصيل در مقاطع بالاتر داريد : اولا  استادي را انتخاب کنيد قصد داشته باشد در حداقل 1 سال بعد از شما دانشجوي دروه دکتري بپذيرد.
ثانيا موضوعي را انتخاب کنيد که پرت نباشد. بتوان آن را ادامه دارد. بايد ببينيد زمينه کاري استاد راهنما چيست. آخرين مقاله هايش را پيدا کنيد تا با زمينه کاري اش آشنا شويد.