واحد مناسب

همه ی ما می دانیم در این جهان کمیت های فراوانی وجود دارد.

کمیت ها به دو دسته مهم تبدیل می شوند.

1.کمیت های اصلی

2.کمیت های فرعی

کمیت های اصلی به کمیت هایی گفته می شود که از طریق کمیت های دیگر نتوان آن را اندازه گیری کرد.

کمیت های فرعی به کمیت هایی گفته می شود که بتوان آن ها را از طریق کمیت های دیگر و از راه ضرب و تقسیم و... آن ها را پیدا کرد.

کمیت های اصلی مانند: طول و جرم و زمان و دما و ...

کمیت های فرعی مانند:مساحت و حجم و وزن و...

کمیت ها را به وسیله واحد و وسیله اندازه گیری می توان اندازه گیری کرد پس واحد آن باید در دسترس همه مردم باشد و دیگر آن که اندازه آن تغییر نکند و در همی جا به یک اندازه باشد. به این واحد استاندارد (si) می گویند.

پس هر واحدی واحد مناسب برای اندازه گیری نیست.

واحد های نامناسب:ذراع و وجب و طول وجب پادشاه!!!! و...

تعریف فیزیک

فیزیک را دانش کشف و استفاده علمی از روابط و قوانین حاکم بر پدیده های طبیعی می نامند که مبنای آن بر تجربه و آزمایش است.

برای به دست آوردن قوانین فیزیکی دانشمندان از روش های علمی استفاده می کنند که اولین مرحله آن مشاهده است.

مشاهده یعنی به کار بردن حواس پنج گانه برای آشنایی با محیط اطراف.

حال مشاهده خود را دربارهی ریختن آب در تشت را بنویسید.

حال مشاهده خودرا درباره ی تراشیدن مداد بنویسید.

همان جور که در مطالب گذشته نوشته بودیم کمیت یعنی هر چه که بتوان آن را اندازه گیری کرد.

پس یک کمیت مهم طول است که دقیق ترین وسیله برای اندازه گیری آن کولیس است که به وسیله ورنیه کار می کند.

دقت کولیس 0/1 میلیمتر است و با آن می توان کمر یک سوسک کثیف و ... فاضلابی را اندازه گیری کرد.

یکی از کمیت های دیگر  زمان است که در زندگی روزمره کاربرد زیادی دارد.

اولین بار برای اندازه گیری زمان آمدند اندازهی نوسان یک آونگ را اندازه گیری کردند.

برای این از آونگ استفاده کردند زیرا یک پدیده ای است که چندین بار تکرار می شود.

وقتی این آزمایش را کردند طول نخ را ثابت گرفتند زیرا اگر طول نخ ثابت نبود عدد های متفاوتی بوجود می آمد اما زاویه انحراف و جرم وزنه در زمان نوسان آونگ نقش زیادی ندارند . اما اگر همچین سوالی آمد که آیا زاویه انحراف و جرم وزنه در زاویه انحراف تغییری در زمان نوسان ایجاد می کند می نویسیم تغییری ایجاد نمی کند.

فیزیک

یکی از کمیت های دیگر جرم است. جرم به مقدار ماده ی تشکیل دهنده جسم می گویند.

یکی از وسایل اندازه گیری جرم ترازو است البته از روش غیر مستقیم.

کمیت دیگری که مهم است وزن است . وزن یعنی نیرویی که زمین بر اجسام وارد می کند.

برای اندازه گیری وزن از نیروسنج استفاده می کنند .

نیروسنج بسازیم

می توان بوسیله ی یک فنر این کار را انجام داد.

قوانین زیر حاکم می شود.

سفتولنگ(کشسانی کم)=                                                 طول * ؟ = وزن

شلولیته(کشسانی زیاد) =                                                وزن*؟=طول

کمیت دیگری که در بیشتر کارها مورد بررسی قرار دارد چگالی است.

چگالی یعنی جرم در واحد حجم.                                                    جرم/حجم

هواژل سبک ترین در جهان

بیشتر یا بهتر بگم همه ی کسانی که هواژل (aerojel) رو برای اولین بار می بینند ، بی برو برگرد جا می خورند . ظاهری شبه گونه و ابر مانند ، هواژل را مثل داستان های علمی تخیلی جذاب می کنه .

هواژل در حالی که بیشتر از هوا تشکیل شده ( 90% تا 99.8% ) جامد شفافی است که برای گرما و صوت هم عایق بسیار خوبی است ؛ چگالی آن تا 5 میلی گرم بر سانتی متر مکعب است ، یعنی حدود سه برابر چگالی هوا .

با اینکه هواژل ساختاری متخلخل دارد ، اما بر خلاف سایر مواد متخلخل که کدرند ، هواژل بسیار شفاف می باشد و می توان از پشت آن اجسام را مشاهده نمود !

به علت ساختار متخلخل دارای مساحتی بسیار زیاد ، برای مثال یک تکه ی 28.35 گرمی از هواژل مساحتی خارجی به اندازه ی نزدیک به مساحت شش زمین فوتبال دارد . ( راستی رفتن ایران به جام جهانی رو هم تبریک می گم ! )

هواژل سیلیسی عمده ترین هواژل ساخته شده می باشد ، ولی آن را از بسیاری از اکسید های فلزی نیز مانند : آهن ، قلع ، آلومین ، اکسید تیتانیم و اکسید زیرکونیم و ... می توان تهیه کرد .

در 20 سال گذشته کاربرد هایی گوناگونی برای این ماده ی جالب پیشنهاد شده :

1 . در تولید پنجره های ابر نا رسانا .

2 . به عنوان محافظ برای باتری ها ی خورشید ی .

3 . عایق برای تأسیسات حرارتی .

4 . شیشه ، آینه و همنچنین عدسی های سبک و شفاف ( در دوربین ها و ... ) .

و اما هواژل چگونه ساخته می شود ؟

به طور خیلی مختصر توضیح می دم . حتماً دیدید که اگر یک ماده ی ژل مانند. مانند ژله های خوردنی اگر در محیط بمانند ، پس از مدتی حجمشان کم می شود ؛ (البته منظورم خوردنشون نیست ! ) به علت تبخیر شدن مقدار کمی از آب آن ها .

اما با این روش ( یعنی خشک کردن تدریجی آب آنها ) نمی توان هواژل تهیه کرد ؛ چون همراه با تبخیر شدن آب ساختار ژل به هم می ریزد ، علت این امر نیروی کشش سطحی خیلی زیاد آب است ، پس باید به طریقی آب رو از ساختار ژل خارج نمود بدون اینکه به ساختار آن صدمه ای وارد شود .

خوب این کار رو با افزایش فشار محیط آزمایشگاهی انجام دادند . ساموئل کیستلر ( samuel kistler ) کاشف هواژل ابتدا این ایده به ذهنش رسید ؛ چون فشار های بیشتر از فشار بخار مایع ، باعث می شودتا مایع در فشار بحرانی خود به گاز تبدیل شود.

اما قبل از تبدیل آب فوق بحرانی به گاز ( آب با دمای بیشتر از 100ْ و فشار بیشتر از 1 atm ( آتمسفر ) آب ساختار ژل را ( که در آزمایش کیستلر سیلیسی بود .) در خود حل می کرد .

پس دانشمند قصه ی ما مجبور شد تا آب درون ژل را با یک مایع دیگر تعویض کند ، که مشکلات آب را ( حل کردن سیلس درون خود را در شرایط فوق بحرانی ) نداشته باشد .

به این صورت بود که نخستسن هواژل توسط ساموئل کیستلر ساخته شد .

برای اینکه سرعت بار گذاری weblog  کم نشه بقیه ی عکس ها رو در ادامه ی مطلب می ذارم .

 در آخر

ایندفه آمریکا بازی خیلی بدی رو شروع کرد . خیلی روشنه که انفجار حرم دو امام بزرگ شیعیان کار امریکا و همپیمانش انگلیسه . این فاجعه ی بزرگ رو هم به امام عصرمون تسلیت میگم .

به امید روز های بهتر .  انشاالله .

کتاب فیزیک هالیدی

برای دانلود  کتاب فیزیک هالیدی  اینجا را کلیک کنید 

نسبیت خاص

اصول موضوعهٔ نسبیت خاص

اصل موضوع اول: سرعت جهانی نور

سرعت نور در خلاء (c) برای تمام ناظران لَخت ثابت است و به حرکت چشمهٔ نور یا حرکت ناظر بستگی ندارد.

مقالهٔ اصلی: سرعت جهانی نور

اگر شما سوار اتومبیلی باشید که با سرعت ۵۰ کیلومتر بر ساعت حرکت می‌کند، و اتومبیل دیگری با سرعت ۲۰ کیلومتر بر ساعت به شما نزدیک شود، سرعت نسبی اتومبیل شما و اتومبیل مقابل ۷۰ کیلومتر بر ساعت خواهد بود. اما، طبق اصل موضوع اول نسبیت خاص، اگر چشمهٔ نوری با سرعت دلخواهی به شما نزدیک شود، و شما هم با سرعت متفاوتی به سمت آن چشمه حرکت کنید، باز هم سرعت نور نسبت به شما همان c خواهد بود. این ادعا کاملاً مخالف شهود روزمرهٔ ما از حرکت و سرعت اجسام است.

اصل موضوع دوم: اصل نسبیت

قوانین فیزیک در تمام چارچوب‌های لَخت شکل یکسانی دارند.

مقالهٔ اصلی: اصل نسبیت

اصل نسبیت (با کمی ساده‌سازی و چشم‌پوشی از برخی جزئیات) می‌گوید که اگر شما در آزمایشگاه سربسته‌ای قرار داشته باشید و آن آزمایشگاه با سرعت ثابتی نسبت به زمین حرکت کند، شما با هیچ روشی نمی‌توانید تعیین کنید که سرعت‌تان نسبت به زمین چقدر است. (در این بیان از اصل نسبیت فرض شده است که زمین یک چارچوب لخت است (این موضوع دربارهٔ زمین فقط به تقریب صادق است) و نیز فرض شده است که شما نسبت به زمین به نرمی حرکت می‌کنید و آزمایشگاه هیچ لرزش و تکانی ندارد.) به زبان دیگر، هیچ تمایزی میان یک چارچوب لخت و چارچوب لخت دیگری که با سرعت ثابتی نسبت به آن حرکت می‌کند، وجود ندارد، یعنی هیچ چارچوب لخت متمایزی وجود ندارد.

پیامدهای نسبیت خاص

دو اصل موضوع نسبیت خاص به همراه فرض‌های دیگری، مانند همگن و همسانگرد بودن فضا، منجر به نتایجی می‌شوند که همانند خودِ این اصل موضوع‌ها خلاف شهود و تجربه‌های روزمرهٔ ما هستند. با وجود این، این پیامدها بارها در آزمایش‌های گوناگون آزموده شده و مورد تأیید قرار گرفته‌اند. امروزه نسبیت خاص کاملاً پذیرفته شده است و جزئی از دانش عملی هر فیزیکدانی به شمار می‌آید.

اصول موضوعهٔ نسبیت خاص

اصل موضوع اول: سرعت جهانی نور

سرعت نور در خلاء (c) برای تمام ناظران لَخت ثابت است و به حرکت چشمهٔ نور یا حرکت ناظر بستگی ندارد.

مقالهٔ اصلی: سرعت جهانی نور

اگر شما سوار اتومبیلی باشید که با سرعت ۵۰ کیلومتر بر ساعت حرکت می‌کند، و اتومبیل دیگری با سرعت ۲۰ کیلومتر بر ساعت به شما نزدیک شود، سرعت نسبی اتومبیل شما و اتومبیل مقابل ۷۰ کیلومتر بر ساعت خواهد بود. اما، طبق اصل موضوع اول نسبیت خاص، اگر چشمهٔ نوری با سرعت دلخواهی به شما نزدیک شود، و شما هم با سرعت متفاوتی به سمت آن چشمه حرکت کنید، باز هم سرعت نور نسبت به شما همان c خواهد بود. این ادعا کاملاً مخالف شهود روزمرهٔ ما از حرکت و سرعت اجسام است.

اصل موضوع دوم: اصل نسبیت

قوانین فیزیک در تمام چارچوب‌های لَخت شکل یکسانی دارند.

مقالهٔ اصلی: اصل نسبیت

اصل نسبیت (با کمی ساده‌سازی و چشم‌پوشی از برخی جزئیات) می‌گوید که اگر شما در آزمایشگاه سربسته‌ای قرار داشته باشید و آن آزمایشگاه با سرعت ثابتی نسبت به زمین حرکت کند، شما با هیچ روشی نمی‌توانید تعیین کنید که سرعت‌تان نسبت به زمین چقدر است. (در این بیان از اصل نسبیت فرض شده است که زمین یک چارچوب لخت است (این موضوع دربارهٔ زمین فقط به تقریب صادق است) و نیز فرض شده است که شما نسبت به زمین به نرمی حرکت می‌کنید و آزمایشگاه هیچ لرزش و تکانی ندارد.) به زبان دیگر، هیچ تمایزی میان یک چارچوب لخت و چارچوب لخت دیگری که با سرعت ثابتی نسبت به آن حرکت می‌کند، وجود ندارد، یعنی هیچ چارچوب لخت متمایزی وجود ندارد.

پیامدهای نسبیت خاص

دو اصل موضوع نسبیت خاص به همراه فرض‌های دیگری، مانند همگن و همسانگرد بودن فضا، منجر به نتایجی می‌شوند که همانند خودِ این اصل موضوع‌ها خلاف شهود و تجربه‌های روزمرهٔ ما هستند. با وجود این، این پیامدها بارها در آزمایش‌های گوناگون آزموده شده و مورد تأیید قرار گرفته‌اند. امروزه نسبیت خاص کاملاً پذیرفته شده است و جزئی از دانش عملی هر فیزیکدانی به شمار می‌آید.

نسبی بودن هم‌زمانی

اگر یک ناظر لَخت دو پدیدهٔ آ و ب را هم‌زمان ببیند، ناظر لخت دیگری که با سرعت نسبت به ناظر اول حرکت می‌کند، بسته به شرایط ممکن است پدیدهٔ آ را زودتر، هم‌زمان، یا دیرتر از پدیدهٔ ب ببیند. هم‌زمانی در نسبیت خاص معنای مطلق و نیوتنی خود را از دست می‌دهد و پدیده‌ای نسبی می‌شود.

انقباض طول

یک میله که در راستای طول خود در حرکت است، به چشم یک ناظر ساکن، کوتاه‌تر به نظر می‌رسد.

اتّساع زمان

یک ساعت متحرک، به چشم یک ناظر ساکن، کندتر از ساعت مشابهی که ساکن است کار می‌کند. به زبان دیگر، زمان در چارچوب متحرک، به چشم ناظر ساکن، کندتر می‌گذرد. این پدیده ربطی به ساختار فیزیکی ساعتها ندارد.

انفجار هسته ای

انفجار هسته ای
تعریف انفجار

انفجار اعم از عادی یا هسته ای عبارتست از رهایی مقدار زیادی انرژی در مدت زمانی بسیار کوتاه و در فضای محدود .

ساختار انفجاری هسته ای

در انفجار هسته ای حرارت و فشار حاصل از اندازه ای است که جرم بمب و همه مواد موجود در فضای مزبور را در آن واحد زمان بصورت توده ای از گاز داغ ، ملتهب و فشرده در آورده و تشکیل گوی آتشین که در حدود چند میلیون درجه حرارت است می دهد این گوی آتشین بلافاصله انبساط کرده و به لایه های بالای جو صعود می کند.انبساط سریع گوی آتشین فشار اطراف خود را بالا برده و موج انفجاری بسیار شدیدی و یا موج ضربه فوق العاده ای در زمین یا آب یا در زیر زمین ایجاد می کند که اثر تخریبی انفجار مربوط به آنها ست .

مشخصات انفجاری هسته ای

- در نزدیکی انفجار سرعت موج از یک کیلومتر درثانیه یعنی هزارها کیلومتر در ساعت بیشتر است .

- قسمت عمده ای از انرژی انفجار بصورت حرارت و نور آزاد می شود که در منطقه وسیعی ایجاد آتش سوزی نموده و حتی در فاصله های دورتر سبب سوختگی در پوست بدن موجودات زنده ای که در معرض آنها قرارگرفته باشند می گردد .

- مقدار زیاری اشعه نامرئی هسته ای به نام تشعشع هسته ای اولیه بوجود می آید که قدرت نفوذی فوق العاده ای داشته و بر حسب شدت تشعشع آنها آثار بیولوژیکی تشعشعات هسته ای وخیم یا کشنده در موجودات زنده بوجود می آورند .

- مواد حاصل از انفجار های هسته ای به شدت رادیو اکتیو بوده ومنطقه وسیعی را بطوری الوده می سازد که بر حسب نزدیکی یا دوری از مرکز انفجار تامدتی غیر قابل سکونت خواهند بود مانند هیروشیمای ژاپن .

- در انفجارهای معمولی درجه حرارت در مرکز انفجار به حدود 5000 درجه سانتیگراد درمورد انفجارهای هسته ای به ده ها میلیون درجه می رسد .

حوزه انفجارهسته ای

قطر کره آتشین از بمب هسته ای یک مگاتنی در یک هزارم ثانیه به حدود 150 متر رسیده ودر هر ثانیه به حداکثر اندازه خود که حدود 2000 متر است می رسد و پس از یک دقیقه نسبتا سرد شده و روشنایی خود را از دست می دهد این زمانی است که انفجار 7 کیلو متر صعود کرده است برای تصور میزان درخشندگی آن کافیست اشاره کنیم که :

- از فاصله یکصد کیلومتری از نور خورشید در وسط روز درخشنده تر است .

- در پاره ای از آزمایش ها که در طبقات بالای جو انجام گرفته نور حاصله از فاصله 1000 کیلومتری محسوم بوده است که تحت بعضی شرایط این نور می تواند موجب کوری موقتی یا سوختگی دائمی شبکیه چشم شود .

- در موقع آزمایشات هسته ای در معرض بودن تصادفی اشخاص موجب سوختگی شبکیه چشم درمسافت 10 مایلی در سلاح 20 کیلو تنی شده است .

- گوی آتشین همانطور که به سرعت بزرگ شده و صعود می کند تغییر شکل داده و پهن تر می شود ضمناً هوا و خاک و عناصر دیگر را از پایین به داخل خود می مکد و به همین ترتیب دنباله ای از غبار تشکیل می شود که گوی آتشین را به زمین وصل می کند کره آتشین بتدریج سرد شده و بصورت ابری متلاطم در می آید که ابتدا سرخ رنگ بوده و بعد سفید می شود در این حال با دنباله خود شکل قارچی به خود می گیرد .

تخریب بعد از انفجار هسته ای

- چنانچه انفجار در سطح زمین یا نزدیکی آن اتفاق بیافتد مقدار زیادی خاک و شن و مواد مختلف بخار شده و همراه با گوی آتشین بالا می روند یک صدم انرژی سلاح مگاتنی در تر کش سطحی کافی است که 4000 تن خاک و شن و سنگ را بخار نماید این مواد که بدین ترتیب به داخل گوی آتشین کشیده شده با مواد رادیو اکتیو مخلوط می شوند و ابر اتمی قارچ شکل انفجارات اتمی را شکل می دهند ذرات این باد بتدریج به زمین بازگشته و یا در اثر برف و باران به زمین ریخته خواهد شد این عمل ریزش اتمی نامیده شده و منبع تشعشعات باقیه خواهند بود .

- در انفجارهای زیر آبی مقدار زیادی آب بخار خواهد شد یک صدم انرژی سلاح یک مگاتنی کافیست که 20000 تن آب را بخار کند .

- انفجار زیر زمینی اتمی ایجاد تکانهایی مانند زمین لرزه می نماید در اثر این لرزش و جابه جاشدن قسمتی از سطح زمین خرابی بوجود می آید اما انرژی یک زلزله قوی با انرژی یک میلیون بمب اتمی برابر است!

تقسیم بندی انرژی انفجار سلاح اتمی

مجموع انرژی حاصله که به نام قدرت بمب نامیده می شود به سه اثر اولیه تقسیم می شود . گرچه تقسیم بندی انرژی تا اندازه ای به نوع سلاح و سوختنش وشرایط انفجار بستگی دارد ولی بطور کلی بصورت زیر تقسیم بندی می شود .

- 50% انرژی به توسط موج انفجاری یا موج ضربه حمل می شود .

- 35% انرژی را تشعشع حرارتی و امواج نورانی در خود دارند .

- 15% انرژی را تشعشع هسته ای ( 5% تشعشع ابتدایی 10% تشعشع باقیه ) دارد.

منبع : دانشنامه رشد

المپیاد فیزیک

د

دیدگاه‌های ریچارد فاینمن، فیزیکدان برندة جایزة نوبل سال 1965، نقش بسزایی در پی‌ریزی علوم نانو داشته است. او دیدگاه‌های خود را در یک سخنرانی در انجمن فیزیک آمریکا با نام «در پایین‌دست فضای زیادی وجود دارد.» مطرح کرد (29 دسامبر 1959، برابر با 23 آذر 1338). در این سخنرانی پیش‌بینی‌های قابل توجهی مطرح شد که در زمان ما تحقق بسیاری از آنها مشهود است. متنی که می‌خوانید، ترجمه‌ای است از سخنرانی فاینمن و توضیحاتی که در مورد میزان تحقق آن پیش‌بینی‌ها داده شده‌اند.دیدگاه‌های ریچارد فاینمن، فیزیکدان برندة جایزة نوبل سال 1965، نقش بسزایی در پی‌ریزی علوم نانو داشته است. او دیدگاه‌های خود را در یک سخنرانی در انجمن فیزیک آمریکا با نام «در پایین‌دست فضای زیادی وجود دارد.» مطرح کرد (29 دسامبر 1959، برابر با 23 آذر 1338). در این مقاله برخی از ایده ها و پیش بینهای او که تاکنون محقق شده، معرفی شده اند.

جست وجوى نقض اصول فیزیکى اینشتین

دانشمندان براى آشکار شدن خصوصیات و ساختارهاى احتمالى یک نظریه نهایى در جست وجوى نقض اصول فیزیکى اینشتین هستند �که زمانى مقدس بود �.

نسبیت در قلب مهم ترین نظریات بنیادین فیزیک قرار گرفته است. نسبیت آنگونه که اینشتین آن را در ۱۹0۵ فرمول بندى کرد بر این ایده کلیدى بنا شده که قوانین فیزیک از نگاه تمام مشاهده گرهاى لخت (اینرسى) (مشاهده گرهایى که از دید یک مشاهده گر داراى جهت دلخواه و سرعت ثابت هستند) یکسان است. این نظریه یک دسته از آثار شناخته شده را پیش بینى مى کند که از میان آنها مى توان به ثابت بودن سرعت نور براى تمام مشاهده گرها، کند شدن ساعت هاى در حال حرکت، کوتاه شدن طول اجسام متحرک و هم ارزى جرم و انرژى  E=mc2  اشاره کرد. آزمایش هاى بسیار دقیق این نتایج را تائید مى کنند. نسبیت اکنون یک پایه و ابزار مهم و روزمره براى فیزیکدانان تجربى است:  برخورد دهنده هاى ذرات از مزایاى افزایش جرم و طول عمر ذرات پرسرعت به خوبى بهره مى برند و آزمایش با ایزوتوپ هاى رادیواکتیو نشان دهنده تبدیل جرم به انرژى است.

حتى کاربران و بهره برداران دستگاه هاى الکترونیک نیز تحت تاثیر این پدیده ها هستند. در سیستم مکان یابى جهانى باید تصحیح مربوط به تاخیر زمانى را در نظر گرفت. این تاخیر زمانى سرعت کار ساعت هاى موجود در مدارهاى ماهواره اى را تغییر مى دهد. با این حال در سال هاى اخیر تلاش براى یکى کردن نیروها و ذرات شناخته شده در یک نظریه نهایى براى عده اى از فیزیکدانان این انگیزه را به وجود آورده که درباره امکان تقریبى بودن اصول نسبیت تحقیق کنند. این انتظار وجود دارد که مشاهده انحرافى کوچک از نظریه نسبیت طلیعه نخستین آزمایش ها براى جست وجو و تحقیق درباره یک نظریه نهایى است.

ثابت بودن یا ناوردایى؛ قوانین فیزیک براى مشاهده گرهاى مختلف نشان دهنده تقارن در فضا و زمان (فضا _ زمان) است که تقارن لورنتس نامیده مى شود. هنریش آنتوان لورنتس فیزیکدان هلندى است که براى نخستین بار در دهه ۱۸۹۰ در این باره تحقیق کرده است. کره کامل نمایش دهنده تقارنى است که به عنوان تقارن تحت دوران (چرخش) شناخته مى شود: کره را در هر جهت و به هر میزان بچرخانید کاملاً مشابه به نظر مى رسد. تقارن لورنتس اینگونه بر روى تشابه اشیا بنا نشده است بلکه مبناى آن یکى بودن قوانین فیزیک تحت تبدیلات دورانى و بوست (boost  که سرعت را تغییر مى دهد) است. مشاهده گرهاى لخت مستقل از اینکه داراى چه جهت و چه سرعت ثابتى هستند قوانین فیزیک را یکى مى بینند. هنگامى که تقارن لورنتس درنظر گرفته شود فضا- زمان همسانگرد به نظر مى رسد، بدین معنى که همه جهت ها و حرکت هاى ثابت هم ارز هستند و هیچ کدام بر دیگرى برترى ندارند.

تقارن فضا _ زمان لورنتس هسته اصلى نظریه نسبیت را تشکیل مى دهد. با دانستن قواعد تبدیلات لورنتس مى توان تمام پیش بینى هاى شناخته شده نسبیت را به دست آورد. تا قبل از مقاله ۱۹۰۵ اینشتین، معادلات مربوط به این پدیده ها توسط محققان دیگرى از جمله خود لورنتس به دست آمده بود. اما آنها این معادلات را به عنوان تغییرات فیزیکى در اشیا تعبیر مى کردند؛ به عنوان مثال طول پیوند بین اتم ها کوتاه مى شود تا موجب ایجاد پدیده انقباض طول شود.

سهم بزرگ اینشتین این بود که او تمام قطعات را به هم پیوند داد و آشکار ساخت که طول ها و آهنگ کار ساعت  ها ارتباط تنگاتنگى با یکدیگر دارند و بدین ترتیب تصور فضا و زمان در مفهوم جدیدى به نام فضا- زمان یکى گشتند.

تقارن لورنتس یک عنصر کلیدى و پایه بهترین توصیفات ما از ذرات بنیادى و نیروها است. تقارن لورنتس هنگامى که با اصول مکانیک کوانتومى ترکیب مى شود چارچوبى را بنا مى کند که نظریه میدان هاى کوانتومى نسبیتى نامیده مى شود. در این چارچوب هر ذره و نیرو توسط میدانى توصیف مى شود که تمام فضا- زمان را پر کرده و داراى تقارن لورنتس است. ذراتى مانند الکترون ها و فوتون ها به عنوان برانگیختگى هاى موضعى کوانتوم هاى میدان مربوطه شناخته مى شوند. مدل استاندارد ذرات که تمام ذرات و نیروهاى غیرگرانشى شناخته شده (شامل الکترومغناطیس؛ برهمکنش ضعیف و برهمکنش قوى) را توضیح مى دهد یک نظریه میدان کوانتومى نسبیتى است. لزوم برقرار بودن تقارن لورنتس به شدت نوع برهمکنش و طرز رفتار این میدان ها را مقید و مشخص مى سازد.

بسیارى از برهمکنش ها که مى توانند به صورت جملات محتمل در معادلات این نظریه ظاهر شوند به دلیل نقض تقارن لورنتس ممنوع است.

مدل استاندارد شامل برهمکنش گرانشى نیست. بهترین توصیف ما از گرانش یعنى نظریه نسبیت عام اینشتین نیز از تقارن لورنتس تبعیت مى کند. (کلمه �عام� یعنى شامل گرانش است. گرانش در نسبیت �خاص� در نظر گرفته نمى شود.) در نسبیت عام، مانند قبل، قوانین فیزیک در یک مکان از دید مشاهده گرهایى که داراى جهت هاى مختلف و سرعت هاى متفاوت هستند یکسان است. اما وجود گرانش مى تواند مقایسه پیچیده اى بین آزمایش ها در دو مکان متفاوت ایجاد کند. نسبیت عام یک نظریه کلاسیک غیرکوانتومى) است و کسى نمى داند که چگونه مى توان آن را به صورت رضایت بخشى با مدل استاندارد ترکیب کرد.

با این همه این دو را مى توان در نظریه اى با عنوان �مدل استاندارد با گرانش� که دربرگیرنده تمام ذرات و چهار نیرو است، تا حدودى با یکدیگر تلفیق کرد.