📚 کتاب هفته

📎 عنوان: انفجار بزرگ؛ نگاهی به چگونگی شکل گیری کیهان
✍ نویسنده: کریگ هوگان
☑ موضوع: فیزیک-علم

#فارسی

🆔 @Physics3p

💢 نسخه صوتی مطلب "زمان و ابعاد هستی"

🔻 قسمت سوم

https://t.me/physics3p/2371

🔻 لینک مطلب 👆

🆔 @Physics3p

💢 زمان و ابعاد هستی - قسمت سوم

🆔 @Physics3p


ایدی اینستاگرام سازنده پادکست:

Manihuppa_1995
تلگرام:
@ManiRe

🔺 بر اساس نتیجه اصل «طرد پائولی» اگر روزی وجود جهانهای موازی ثابت شود، هرگز نمیتوان دروازه ای به آن جهان ها باز کرد و پلی بین جهان ما و آن جهان موازی ایجاد کرد.

🔻 چون این اصل مهم مکانیک کوآنتوم بیان میکند هرگز دو واقعیت کوآنتومی (برای مثال دو فرمیون) نمیتوانند در یک مکان و بصورت همسان ارتعاش کنند و یکی از آنها محکوم به فنا خواهد بود!

🆔 @Physics3p

📚 آیا جهان به انبساط خود ادامه میدهد؟

🆔 @Physics3p

🔸نیرویی گسترده و نامرئی که به نظر در تضاد با گرانش است، جهان ما را تسخیر کرده، فیزیکدان­ها این نیرو را «انرژی تاریک» می نامند. تصور بر این است که این نیرو همواره در حال هل ­دادن جهان ما به سمت بیرون است. اما گروهی از فیزیکدان­ها در ماه ژوئن مقاله‌­ای درarXiv منتشر کردند که به تغییر انرژی تاریک در طول زمان اشاره دارد. این یعنی جهان ما تا ابد به انبساط خود ادامه نخواهد داد و در نهایت به اندازه­‌ای که قبل از بیگ­ بنگ داشت فروپاشی خواهد کرد.
البته کمی بعد فیزیکدانان متوجه وجود نواقصی در این نظریه شدند. مقاله‌ای که در تاریخ ۲ اکتبر ۲۰۱۸ امسال در مجلۀ Physical Review D منتشر شد، نشان می­دهد گمان اولیه نمی­تواند درست باشد زیرا نمی­توان با آن وجود بوزون هیگز را توجیه کرد. ما به لطف برخورددهنده هادرونی بزرگ در مرز فرانسه و سوئیس از وجود این ذره اطمینان داریم. با این وجود راس در مقالۀ جدید خود اظهار داشت که می­توان این نظریه را با کمی تغییر معتبر دانست.

💢 چگونه می­توانیم توضیحی بر آنچه تاکنون وجود داشته بیابیم؟

🔹نظریۀ ریسمان، که گاهی آن را نظریۀ همه ­چیز می ­نامند، از نظر ریاضیاتی زیباست، اما از نظر تجربی موفق به یکی­ کردن نظریۀ نسبیت عام اینشتین با مکانیک کوانتوم نشده است. طبق نظریه­ ریسمان تمام ذرات سازندۀ کیهان، نقطه نبوده بلکه ریسمان­‌های یک بعدی لرزان هستند و تفاوت در لرزش آنها به ما اجازه می­ دهد که یک ذره را به شکل فوتون و ذرۀ دیگر را به شکل الکترون ببینیم.
گرچه به منظور اینکه نظریه­ ریسمان، به یک نظریۀ جامع تبدیل شود، باید انرژی تاریک را وارد ِ کار کرد. “راس” اظهار داشت که انرژی تاریک را مانند توپی در منظرۀ کوه‌­ها و دره‌­ها تصور کنید که انرژی پتانسیل خود را نشان می­دهد. اگر این توپ را در نوک یک قله قرار دهیم ممکن است ساکن بایستد؛ اما می­تواند با کوچکترین آشفتگی به پایین بغلتد، بنابراین این توپ ناپایدار است. اگر توپ در انتهای یک دره، در حال تغییر یا حرکت نباشد، انرژِی کمی داشته و در جهانی پایدار قرار دارد زیرا حتی اگر نیرویی آن را حرکت دهد، باز هم به انتهای دره باز می­گردد.

🔸منظره­ مورد نظر سطح شیب‌دار ملایمی است و توپ انرژی تاریک همواره به سمت پایین غلت میخورد. راس در این باره گفت: «انرژی تاریک در خلال غلتیدن به سمت پایین، کوچکتر و کوچکتر می­ شود. ارتفاع توپ معادل میزان انرژِی تاریک در جهان ما است.» در این نظریه، ممکن است انرژی تاریک به پایین‌تر از سطح ِ دریا رسیده و شروع به انقباض کیهان کند و آن را به شکل قبل از بیگ­ بنگ برساند.
اما راس معتقد بود که مشکلی وجود دارد. او گفت: «ما نشان دادیم که چنین قله­‌های ناپایداری باید وجود داشته باشند. به این دلیل که ما از وجود ذرۀ هیگز آگاه هستیم و به صورت تجربی اثبات کردیم که ذرات هیگز می­توانند در این قله‌­ها یا “جهان­های ناپایدار” وجود داشته باشند و با کوچکترین تماسی شروع به توزیع­ شدن کنند.»

💢 مشکلات پایداری جهان­‌ها

🔹کامران وفا، نظریه‌­پرداز ریسمان در دانشگاه هاروارد و نویسنده­ ارشد مقالۀ منتشر شده در ماه ژوئن، اظهار داشت “مشکلاتی با جهان­‌های ناپایدار” دارد. او اضافه کرد این مقالۀ جدید و چند مقاله­ دیگر، وجود این مشکل را تایید می­ کنند، اما مقالات خوب نیز وجود دارند. راس در این باره گفت:«حتی پس از بازبینی، ما در یک جهان پایدار قرار نداریم بلکه برخی چیزها تغییر می­ کنند. او اضافه کرد بازبینی به ما می­گوید که قلۀ کوه می­تواند وجود داشته باشد اما دره نه (زین یک اسب را در نظر بگیرید). توپ بالاخره باید شروع به غلتیدن کرده و انرژی تاریک باید شروع به تغییر کند؛ اما اگر این نظر غلط باشد، پس انرژِی تاریک می­تواند پایدار باشد و ما در انتهای دره‌­ای میان دو کوه خواهیم بود و جهان به انبساط خود ادامه می­ دهد.
او امیدوار است تا ۱۰ الی ۱۵ سال دیگر، ماهواره‌­هایی که با دقت بالاتری انبساط جهان را اندازه­‌گیری می ­کنند، به ما در فهم پایدار یا متغیر بودن انرژی تاریک کمک کنند. دکتر وفا موافقت خود را با این موضوع اعلام کرد:«اینها موارد جالبی در کیهان­شناسی هستند و امید است در سال‌های نزدیک ما شواهد تجربی برای تغییر انرژی تاریک در جهان خود بیابیم.»

📎 منبع: سایت علمی بیگ بنگ


🆔 @Physics3p

⭕️ آزمایش خودکشی کوانتومی

🆔 @Physics3p

⚛ کانال فیزیک کوانتوم 👆

💢 نسخه صوتی مطلب "زمان و ابعاد هستی"

🔻 قسمت چهارم

https://t.me/physics3p/2374

🔻 لینک مطلب 👆

🆔 @Physics3p

💢 زمان و ابعاد هستی - قسمت چهارم

🆔 @Physics3p


ایدی اینستاگرام سازنده پادکست:

Manihuppa_1995
تلگرام:
@ManiRe

📚 تاریخچه فیزیک، از ارسطو تا مکانیک کوآنتومی

📎 قسمت بیست و ششم: الفبای مکانیک کوآنتومی (۱)

🆔 @Physics3p

💢 مکانیک کوانتوم

🔹این تئوری در سال ۱۹۲۵ ارائه شد و مبانی آن در مدت چند سال بعد عمدتا به وسیله هایزنبرگ، بور، شرودینگر، بوهر و دیراک به سرعت زیاد توسعه یافت. این تئوری ابتدا به دو صورت ریاضی متفاوت و مستقل از هم به وسیله هایزنبرگ و شرودینگر مطرح شد ولی چند ماه بعد دیراک نشان داد که این دو با هم معادل اند. یعنی راه های متفاوتی هستند که به یک هدف می رسند. ماکسول قبلا با تئوری الکترومغناطیس خود، نور را به صورت یک معادله موجی فرمول بندی کرد. شرودینگر نیز ماهیت دو گانه ذره ای-موجی ماده را از طریق ریاضی بیان کرد.

🔸شرودینگر با موفقیت معادله ای برای «امواج ماده» که وابسته به الکترونهای متحرک هستند، استخراج کرد. در تئوری شرودینگر، فرمول بندی ریاضی ماهیت موجی و ذره‌ای الکترون است. این تئوری توانست اطلاعات تجربی را که تئوری بور از توجیح آن ناتوان بود به خوبی توجیح کند. از آن جمله، احتمال تغییر یک الكترون از یک حالت انرژی به حالت دیگر. مکانیک کوانتومی، مدل فیزیکی (تصویری) یا رویت پذیر از دنیای اتم فراهم نمی کند بلکه یک مدل ریاضی است. یعنی به عبارتی مدل فیزیکی قابل تجسم نمی باشد. مفاهیم این فیزیک (مکانیک کوانتومی) انتزاعی تر از تئوری بور می باشد ولی این فیزیک (مکانیک کوانتومی) درباره پیشگویی و توضیح پدیده ها از تئوری بور بسیار قوی تر است و بسیاری از مسائل را که قبلا حل نشده بود، حل کرده است.

🔹فیزیکدانها آموخته اند که جهان اتمها- الكترونها- فوتونها را نمی توان همچون جهان تجربه روزمره در قالب همان واژه های مکانیکی تصور کرد. مکانیک کوانتوم اصطلاح شده، بر این سه پایه استوار است: ۱- فرضیه کوانتای پلانک ۲- تئوری نسبیت انیشتین ٣- نظریه موجی ذرات که توسط دوبری پیشنهاد شد. بطور کلی مکانیک کوانتومی، شاخه ای از فیزیک است‌ که قوانین فیزیکی که بر کرانه های بسیار کوچک مانند اتمها، الکترونها، پروتونها و امثال آن برقرار می باشد را توضیح میدهد. الکترونها، اتم ها، مولکول ها که آنها را ذره میدانیم، خواص موجی نیز از خود نشان میدهند. مکانیک کوانتوم دو فرضیه درخشان یعنی ذره ای بودن انرژی و امواج ماده دوبری را تلفیق کرده و وابستگی آنها را تشریح نمود. بدون امواج دوبری کوانتا پلانک نیز نمی توانست وجود داشته باشد، این دو فرضیه مشترکأ دانش جدیدی را پی ریزی کردند و دورنمای جدیدی را گشودند.

🔸فرضیه بور مدارهای الکترونی را پیشنهاد کرد که با فیزیک کلاسیک سازش نداشت و مکانیک کوانتوم نیز با مدارها سر و کار نداشته و به کلی آنها را طرد می کرد. از نظر مکانیک کوانتوم چنین مسیری وجود ندارد، در این صورت توزیع احتمال وجود دارد، و همچنین الکترون در نقاط مختلف اتم جای مدارها را گرفت. مکانیک کوانتومی، توصیف ریاضی ساختهای جدید (موج ذره) می باشد، از الكترون گرفته تا سنگ و ملکول شیمیایی همه خاصیت موجی و ذره ای دارند. به عبارت دیگر، جنبه های آماری قوانین فیزیکی عام است، البته این جنبه های کوانتومی در ساخت های اتمی خیلی بیشتر از اشیاء عادی آشکار است. معمای نظریه کوانتومی چنین است: از یک طرف قوانینی وضع می کنیم که با قوانین کلاسیک فرق دارند و از طرف دیگر هر وقت که مشاهده ای می کنیم یا اندازه گیری انجام میدهیم یا عکسی می گیریم بی هیچ قید و شرطی مفاهیم فیزیک کلاسیک را به کار می بریم و باید این کار را بکنیم اگرچه زبان فیزیک کلاسیک دقیق نیستند و حوزه کاربردشان هم محدود است چون زبان دیگری هم نداریم!! در هر حال این زبان به ما کمک می کند که دست کم به طور غیر مستقیم به پدیده ها دست یابیم.

🔹اگر تقسیمات ماده را ادامه دهیم به جایی می رسیم که دو پاره کردن واقعی یک جزء ممکن نیست بلکه ماده به انرژی تبدیل می شود و دیگر ذرات از کلی که از آن جدا شده اند کوچکتر نیستند. اصل طبیعت بر توزین بهترین شکل انرژی (پایداری اتمها) می باشد. نیروی دافعه الكترونها اصولا موجب افزایش انرژی پتانسیل اتم می شوند ولی هر ساختمان وقتی پایدارتر است که انرژی پتانسیل آن کمتر باشد. وقتی ما بر روی زمین می نشینیم انرژی پتانسیل کمتری داریم و نسبت به نشستن بر روی صندلی احتمال سقوط برایمان کمتر است. در ساختمان طرحهای اتمی به وسیله طبیعت کوشش به عمل آمده که با جذب الکترون ها به سوی هسته از مخالفت آنها کاسته گردد و پایداری بیشتر گردد. اغلب عناصر سنگین انتهای جدول مندلیف ناپایدارند، آنها با اخراج ذرات اضافی تعادل خویش را به دست می آورند و پایدار می گردند یا به صورت دیگر جهت حرکت همه پدیده های طبیعت به سمت تعادل است. عناصر پایدار عمر بیشتری دارند بنابراین مقدار آنها در طبیعت بیشتر است.

ادامه دارد....

📚 تاریخچه فیزیک، از ارسطو تا مکانیک کوآنتومی

📎 قسمت بیست و هفتم: الفبای مکانیک کوآنتومی (۲)

🆔 @Physics3p

🔹جای شگفتی است که سازمان الکترونی اتم و سازمان هسته با اینکه بر هر کدام قوانین مختلفی حکومت می کند، اینگونه سیمای ساختمانی مشترک دارند. اگر هسته پایدار باشد ذرات موجود در آن زندگی آرام و ساکتی خواهند داشت، در صورتی که ذرها به طریقی وارد هسته مذکور شوند، آرامش آن را برهم خواهد زد. انرژی ذرهای وارده به زودی بین تمام ذرات هسته ای تقسیم می گردد و شناخت ذره اولیه از بقیه ذرات غیرممکن می شود در این صورت اتم دیوانه شده است و آرام نمی گیرد! هسته اخیر را هسته مرکب نام نهاده اند اما حالت اخیر را برای مدت طولانی دوام نمی آورد و سرانجام یکی از ذرات با کسب انرژی کافی هسته را ترک خواهد کرد در صورتی که ذره خروجی غیر از ذره اولیه باشد، هسته حاصل نیز با هسته اولیه متفاوت خواهد بود. تمام این وقایع را فعل و انفعالات هسته ای نامند.

🔸در هسته اتم، پروتون سنگ بنا و نوترون به سیمان نگه دارنده یک ساختمان که موجبات استواری و تجمع سنگها را فراهم می آورد شبیه است ولی اگر بنا به خوبی ساخته نشده باشد و یا از خارج بر آن ضرباتی وارد گردد، مثلا (برخورد نوترونها) چه باید کرد؟ طبیعت با تبدیل سیمان به سنگ و یا در صورت لزوم تبدیل سنگ به سیمان، تعادل را در خانواده هسته برقرار می سازد، و بنابراین شرایط ناپایداری برای یک هزارم ثانیه هم دوام نمی آورد! حقیقت اجسام در ظواهر آنها نیست بلکه در بطن آنها نهفته است. دنیای بی نهایت کوچکها نیز از این قاعده برکنار نخواهد بود. در ادامه به تعریف برخی مفاهیم در این گستره کوچک ذرات میپردازیم؛ اسپین یا چرخش: یک خاصیت درونی ذرات بنیادین است که با مفهوم روزمره چرخش مربوط است ولی با آن یکسان نیست. حرکت الکترون به دور محور خود را اسپین گویند.

🔹اسپین یکی از ویژگیهای ذاتی ذرات است و ارتباطی با حرکت و یا سکون آنها ندارد. اگر اسپین تغییر کند در واقع ذره نیز عوض خواهد شد. در فیزیک نیوتن قوانین دنیای مادی تغییر نمی کند. در فیزیک نیوتنی فرق نمی کرد که مشاهده را کدام ذهن یا کدام فیزیکدان انجام می دهد. عالم، همان عالم بود و تغییر نمی کرد و مهم همین بود.
ولی در فیزیک کوانتوم، هر فیزیکدانی لزوما آزمایش ها و مشاهدات فیزیکدان دیگر را تکرار نمی کند ولو اینکه دانش و ابزارهای لازم را هم در اختیار داشته باشد. نتیجه آزمایشها دیگر فقط به «قوانین دنیای ماده» بستگی ندارد. به آگاهی مشاهده کنند هم بستگی دارد!

🔸در واقع همان طور که جان ویلر، استاد دانشگاه پرینستون می گوید؛ باید به جای اصطلاح «مشاهده کننده» اصطلاح «شرکت کننده» را بگذاریم. در این فیزیک دنیای مادی وجود ندارد. کار ما مشارکت است. مشارکت در محدوده طیفی از همه واقعیت های ممکن. اعتقاد به نفس آگاهی در فرآیندهای عالم مادی، به معنی انحراف کامل از فیزیک کلاسیک است. تمام تصورات ما از مطلق بودن عالم ماده اشتباه است بلکه برداشت های ما مبتنی بر مایا است. انیشتین در سال ۱۹۲۶ در نامه ای به ماکس بورن (مفسر آماری مکانیک موجی) چنین نوشت: «مکانیک کوانتومی بسیار با اهمیت است. ولی یک صدای درونی به من می گوید که این هنوز حقیقت نهایی نیست! این تئوری بسیار اثربخش است ولی ما را چندان به راز نهایی نزدیک نمی کند. به هر حال، من متقاعد شده ام که خداوند تاس بازی نمی کند.»

🔹بنابراین انیشتین با سودمندی و موفقیت مکانیک موجی موافق است. ولی پذیرفتن قوانین بر مبنای احتمال را به عنوان میزان نهایی برای توضیح فیزیک جایز نمیداند. شرودینگر (۱۹۶۱-۱۸۸۷) یکی از دانشمندانی است که در توسعه مکانیک کوانتوم نقش داشت و به صورت ریاضی توانست مکانیک کوانتوم را مطرح نماید. او توانست ماهیت دو گانه ذره ای-موجی ماده را از طریق ریاضی بیان کند. معادله شرودینگر به اندیشه های دوبری نزدیک بوده و غالبا مکانیک موجی نامیده می شود.

🔸شرودینگر با موفقیت معادله ای برای «امواج ماده» که وابسته به الکترونهای متحرک هستند، استخراج نمود. در تئوری شرودینگر فرمول بندی ریاضی ماهیت موجی و ذره‌ای الكترون است. این تئوری توانست اطلاعات تجربی را که تئوری بور از توجیح آن ناتوان بود را به خوبی توجیح کند، از آن جمله احتمال تغییر یک الکترون از یک حالت انرژی به حالت دیگر. شرودینگر توانست ثابت کند که مکانیک موجی او و مکانیک کوانتومی از لحاظ ریاضی هم ارزند، به عبارت دیگر دو بیان ریاضی مختلف از ساختاری واحد هستند. نظریه شرودینگر منکر ناپیوستگی داخل اتم بود. شرودینگر ذرات و موج را واقعیت عینی می داند. شرودینگر معادله موج را چنان تغییر داد که به مذاق ذره ای امواج دوبری سازگار باشد. معادله شرودینگر اینگونه تعریف میشود: معادله حاکم بر حرکت و تکامل تابع موجی در نظریه کوانتوم.

ادامه دارد....

📚 تاریخچه فیزیک، از ارسطو تا مکانیک کوآنتومی

📎 قسمت بیست و هشتم: الفبای مکانیک کوآنتومی (۳)

🆔 @Physics3p

💢 لویی دوبری

🔹در سال ۱۹۲۳، لویی دوبری فیزیکدان فرانسوی، دوگانگی موجی-ذره‌ای تابش را در مورد الکترونها و دیگر ذرات اتمی پیشنهاد کرد. او دوگانگی را یک خاصیت بنیادی برای تمامی فرایندهای کوانتومی می دانست و گفت آنچه را ما همواره به صورت ذرات مادی میدانیم، در بعضی از شرایط، می توانند شبیه موج عمل کنند. امروزه میدانیم که الكترون و فوتون هم خواص ذرات را دارند و هم خواص امواج را دارا می باشند (البته تفاوت مهمی نیز میان آنها وجود دارد). رابطه دوبری کاربرد جالب و در عین حال ساده ای دارد که اصل موضوع بور را منطقی تر می کند. نتیجه حاصل از تئوری دوبری درباره الكترون به دو صورت بوده است: ١- الكترون به صورت ذره متحرکی در یک مدار با مقدار کوانتیده شده معینی ازmvr ٢- الکترون به صورت یک موج ایستاده دوبری که ناحیه معینی را در اطراف هسته اشغال کرده باشد.

🔸کشف دوبری دنیایی از پدیده های فیزیکی را به یک مجموعه وابسته تبدیل کرد و پر کننده شکافی بود که بین دو کمیت مخالف و موجودیت متضاد مانند امواج و ذرات وجود داشت. البته با اینکه یگانگی برقرار شد ولی تضاد به کلی ناپدید نگردید زیرا تضاد در سرشت ذرات است و نماینده سیمای شگفت انگیز دنیای بی نهایت کوچک ها میباشد! در واقع فرضیه دوبری حاکی از آن است که ذرات ماده خواص میدانی از خود نشان میدهند همانطوری که بنابر فرضیه انیشتین کوانتای میدان الکتریکی(فوتون) خواص ذرات را دارا است.

💢ورنر هایزنبرگ (۱۹۷۶-۱۹۰۱)

🔹هایزنبرگ‌ یکی از پدید آورندگان مکانیک کوانتومی جدید در سن ۲۳ سالگی بود. از جمله چیزهای مطرح شده از او اصل عدم قطعیت است که مطرح نمود. در حقیقت آن میتوان گفت، نمادهای ریاضی و فیزیک نظری از امکانات سخن می گویند نه از واقعیات. هایزنبرگ حل معروف ماتریسی مکانیک کوانتا را نیز اختراع کرد. رابطه عدم قطعیت هایزنبرگ میگوید: اگر بخواهیم مكان الكترون را با دقت کامل تعیین کنیم خطای طول صفر می شود، ولی زبان خشونت آمیز ریاضی نشان میدهد که خطای سرعت بینهایت می گردد! یعنی سرعت ذره نامعین می شود. برعکس اگر با دقت کامل سرعت ذره را اندازه بگیریم خطای طول بی نهایت می شود و موقعیت ذره را از دست میدهیم. اگر از دستگاه بخواهیم که در هر لحظه از زمان، مکان و سرعت الکترون را نشان دهد، ولی ابزار ناتوان است یا می تواند سرعت ذره را معین کند بدون اینکه مکان را اندازه بگیرد و یا برعکس مکان ذره را مشخص می سازد بدون اینکه در آن لحظه اطلاعاتی از سرعت به دست آورد!

🔸رابطه عدم قطعیت، نه تنها درباره سرعت و موقعیت ذره است، بلکه کل انرژی ذره و همچنین زمان را نیز شامل می گردد(پیشتر در همین کانال مورد بررسی قرار گرفت). بدین معنی که هر قدر اندازه گیری طولانی تر باشد، میزان انرژی بدست آمده دقیقتر است. در فلسفه دموکرتیوس اتمها واحدهای ازلی و فناناپذیر ماده اند و هرگز نمی توانند به یکدیگر تبدیل شوند. با توجه به این مسئله فیزیک جدید تعریفی بر ضد ماتریالیسم دموکرتیوس و به نفع افلاطون و ارسطو عرضه می دارد. ذرات بنیادی یقینا واحدهای ازلی و فناناپذیر ماده نیستند، آنها معمولا می توانند به یکدیگر تبدیل شوند. در واقع، اگر دو تا از این ذرات که با انرژی جنبشی بسیار زیاد از فضا می گذرند، به هم برخورند آنگاه این موضوع ممکن است.

🔹بسیاری از ذرات بنیادی از انرژی حاصله پدید میآیند و ذرات قدیمی ممکن است در این برخورد از میان روند. چنین حوادثی غالبا مشاهده می شود و این بهترین دلیل است بر این که همه ذرات از یک جوهر ساخته شده اند!(بعضی از انرژی). اما دیدگاه های جدید را تا اندازه‌ای بیشتر می توان با دیدگاه های افلاطون و ارسطو مقایسه کرد. ذرات بنیادی در تیماووس افلاطون نهایتأ جوهر نیستند، بلکه اشکال ریاضیند یا «همه اشياء عددند» جمله ای است که به فیثاغورث نسبت داده شده است. در نظریه کوانتومی جدید شکی وجود ندارد که ذرات بنیادی نهایتا اشکال ریاضی، اما دارای طبیعتی پیچیده اند!!

ادامه دارد.....

قسمت های پیشین مطلب فوق👆

📚 کتاب هفته

📎 عنوان: از دم صبح ازل تا آخر شام ابد؛ تبیین کیهان شناختی آغاز و انجام جهان
✍ نویسنده: دکتر موسی اکرمی
☑️ موضوع: فیزیک-علم

#فارسی

🆔 @Physics3p

اگر دو الکترون در آغاز با هماهنگی ارتعاش کنند، میتوانند در همگامی موج وار باقی بمانند، حتی اگر آنها بسیار از هم دور شوند.
با آنکه دو الکترون چه بسا سالهای نوری از هم دور باشند، کماکان موج شرودینگر نامرئی آن دورا به هم متصل میکند! درست مانند بند ناف.
اگر بلایی سر یک الکترون بیاید، آنگاه فورأ این اطلاعات به دیگری نیز منتقل میشود.
به این «درهم تنیدگی کوآنتومی» می گوییم.
توجه کنید در اینجا اطلاعات فراتر از سرعت نور حرکت میکنند اما هرگز نسبیت نقض نمیشود، زیرا این اطلاعات یک طرفه و به نوعی احتمالی است و دقیق نیست!
برای مثال فرض کنید شما میدانید هرگاه اسپین یک الکترون بالا باشد، آنگاه دیگری پایین است.
پس اگر مشاهد کردید اسپین یکی پایین است، سریعتر از سرعت نور متوجه میشوید که دیگری باید بالا باشد.
یا به زبان ساده میتوان گفت که این تبادل اطلاعات یک سویه میباشد.


🆔 @Physics3p

💢 از جمله شگفتی های دنیای کوآنتوم میتوان به شباهت همگانی الکترون ها اشاره کرد.
طوریکه هیچ دو الکترونی یافت نمیشود که حداقل در یک مورد با دیگری متمایز باشد.
این تشابه بیش از حد الکترون ها و عدم تمایز بین آنها باعث شد که جان ویلر، فیزیکدان برجسته آمریکایی نظریه جهانی از یک الکترون را مطرح کند و اینطور بیان میشود که تمام کائنات با یک الکترون فرابعدی ساخته شده است.
الکترونی که زمان و مکان برای آن بی معناست و در یک زمان همه جا حضور دارد‼️

🆔 @Physics3p

📚 تاریخچه فیزیک، از ارسطو تا مکانیک کوآنتومی

📎 قسمت بیست و نهم: دیدگاه های فلسفی در مکانیک کوآنتوم (۱)

🆔 @Physics3p

🔹فلاسفه یونانی در مورد اشکال پایدار اندیشیده اند و آنها را در اجسام، منتظم يافته اند. اما علم جدید از زمان پیدایش خود در قرون شانزدهم و هفدهم از مسئله پویایی(Dymamies) شروع کرد. عنصر ثابت در فیزیک، از زمان نیوتن به بعد، دیگر شکل یا صورت هندسی نیست بلکه قانون پویایی است. معادله حرکت در همه‌ی حالات و اجسام معتبر بوده است. و بدین معنی ازلی است در حالیکه صور هندسی همچون مدارها، در حال تغییرند. بنابراین اشکال ریاضی ذراتی بنیادی را نشان میدهند! راه حل های قانون ازلی حرکت برای ماده هنوز شناخته شده نیست و بنابراین هنوز ممکن است که خصوصیات ذرات بنیادی از چنین قانونی به نحو ریاضی استنتاج شود. معادله نهایی حرکت برای ماده احتمالا معادله موجی غیر خطی کوانتیزه شده ای برای میدان موج عملگرهایی(operators) می باشد که فقط ماده را نشان میدهند، و نه نوع مخصوصی از امواج یا ذرات را.

🔸معادله موجی احتمالا با مجموعه پیچیده تر معادلات انتگرال، که به اصطلاح فیزیکدان ها «ویژه مقادیر»eigenvalues و «ویژه راه حلها»eigensolutations نام دارند، معادل است. این ویژه راه حلها نهایتا ذرات بنیادی را نشان میدهند. آنها اشکال ریاضی هستند که جایگزین اجسام منتظم فيثاغوریها می شوند.(پیشتر گفتیم فیثوغوریان جهان را تنها قوانین اعداد و ریاضی میدانستند!) هایزنبرگ می گوید: «اگرچه به نظر میرسد فلاسفه یونانی با نوعی شهود فطری به همان نتیجه درباره ماده دست یافته اند که فیزیک جدید به آنها رسیده است. ولی بین فیزیک جدید و فلسفه یونانی اختلاف فراوانی وجود دارد که آن هم همین دریافت تجربی فیزیک جدید است.» از زمان گالیله و نیوتن، علم جدید بر مطالعه تفصیلی طبیعت و مفروض گرفتن این فرض تأسیس شده است که احکام تجربی فقط، آنان که از تجربه تحصیل شده یا می تواند تحصیل شود، باید انجام گیرد. این ایده که می توان رخدادهایی را برای مطالعه جزئیات و یافتن آنچه قانون ثابت در تغییر مدام است بوسیله تجربه از طبیعت جدا نمود، به ذهن فلاسفه یونانی خطور نکرده بود.

🔹تعبیر جدید حوادث اتمی شباهت ناچیزی با فلسفه ماتریالیستی محض دارد. در واقع می توان گفت که فیزیک اتمی علم را از تمایل ماتریالیسی که طی قرن نوزدهم داشت، دور می کند. در دیدگاه جدید می توانیم از ذره بنیادی بعنوان تصویر، ذره، موج، بسته موج، بکار ببریم. ولی اتم دموکرتیوس با ذره بنیادی امروزی پروتون، نوترون، قابل مقایسه است یعنی مثلا نوترون با اتم فلسفه یونانی مشابه است! امروزه ما از مفاهیم هندسه و حرکت شناسی همچون شکل و حرکت در فضا ذره بنیادی، می توانیم توصیف کنیم، یک تابع احتمال است که البته این توصیف امکانی برای موجودیت یا میلی به موجودیت است نه «موجودیت». ذره بنیادی امروز بسیار انتزاعی تر از یونان باستان است و با همین خصلت به عنوان راهنمای تبیینی رفتار ماده، سازگارتر است.

🔸تعبیر کپنهاگی نظریه کوانتومی می گوید: علم جدید بوسیله بشر تکامل یافته است، علم طبیعی فقط طبیعت را توصیف و تبیین نمی کند. علم طبیعی بخشی از تقابل میان طبیعت و خود ماست. علم طبیعی طبیعت را آن گونه که در معرض روش تحقیق ما قرار می گیرد توصیف می کند. تعبیر کپنهاگی نظریه کوانتومی، فیزیکدان را از دیدگاه های مادی محض که با مفاهیم فیزیک کلاسیک یا فلسفه مادی مرتبط بود، دور نموده است. هایزنبرگ می گوید؛ همه مخالفان تعبیر کپنهاگی نظریه کوانتومی بر یک نکته توافق دارند که بازگشت به مفهوم واقعی فیزیک کلاسیک با استفاده از تعابیر فلسفی متداولتر و هستی شناسی ماتریالیسی مطلوب است. آنان ترجیح میدهند که به ایده جهان واقعی که کوچکترین بخش آن، عینا همان معنایی که سنگها یا درختان موجودند مستقل از این که ما آنها را مشاهده می کنیم یا نه وجود دارند، باز گردند. این امر به خاطر ماهیت پدیده های اتمی کاملا ممکن نیست. تحقق بخشیدن به آرزوها در مورد اینکه پدیدارهای اتمی چگونه باید باشند وظیفه ما نیست، وظیفه ما فقط فهمیدن آنهاست.

🔹میدانیم که همه ذرات بنیادی می توانند در انرژی های بالا به ذرات دیگر تبدیل شوند و یا ذرات از انرژی جنبشی ساخته شوند که در اینجا به نفع وحدت ماده دلیل داریم(نظریه ریسمان ها). همه ذرات بنیادی از یک جوهر ساخته شده اند که می توانیم آن را انرژی یا ماده عالم بنامیم. آنها فقط صور مختلفی هستند که ماده می تواند بدین صورت ظاهر شود. اگر این وضعیت را با مفاهیم ارسطوئی ماده و صورت، مقایسه کنیم، می توانیم بگوییم که ماده ارسطوئی که صرف «قوه» است، باید با مفهوم انرژی که به وسیله صورت به «فعل» می رسد، منطبق باشد. بشرط آنکه ذره بنیادی پدید آمده باشد.!

ادامه دارد....

📚 تاریخچه فیزیک، از ارسطو تا مکانیک کوآنتومی

📎 قسمت سی‌ٱم: دیدگاه های فلسفی در مکانیک کوآنتوم (۲)

🆔 @Physics3p

🔹فیزیک جدید تنها به توصیف کیفی ساختار بنیادی ماده قانع نیست. فیزیک جدید می کوشد تا بر اساس تحقیقات تجربی دقیق یک صورت بندی ریاضی از آن قوانین طبیعی که «صور» ماده ذرات بنیادی ویژه ای آنها را معین میسازند ادامه دهد. دیگر نمی توان به تمایز آشکار میان ماده و نیرو در این بخش از فیزیک قائل شد، چرا که هر ذره بنیادی نه فقط سازنده نیرو است و خود تحت تأثیر نیروها است، بلکه در عین حال یک میدان خاص نیرو را نشان میدهد!

🔸مسئله اصالت بخشیدن به ذهن شناسا(subjectivism) در نظریه کوانتومی ضروری است. تابع احتمال، عناصر ذهن و عینیت را با هم ترکیب می کند و اظهاراتی درباره مکان یا میل(tendency) یعنی همانpotemtia در فلسفه ارسطویی را دربردارد و این اظهارات جنبه عینی دارد و تا آنجا که برای مشاهدات لازم است، قائم به فاعل شناسا هستند. تابع احتمال بر خلاف شیوه معمول در مکانیک نیوتنی، نه یک حادثه معین، بلکه دست کم طی فرآیند مشاهده، مجموع کلی حوادث ممکن را توصیف می نماید. خود مشاهده، تابع احتمال را تغییر می دهد و از هر حادثه ممکن حادثه واقعی را که بالفعل به وقوع پیوسته باشد برمی گزیند. طی عمل مشاهده، تبدیل «قوه» به «فعل» رخ میدهد. فیزیک کلاسیک بر این باور است که ما باید جهان یا دست کم بخشهایی از جهان را بدون مراجعه به خودمان توصیف کنیم! این امر تا اندازه زیادی در واقع ممکن است.

🔸می توان گفت که فیزیک کلاسیک صرفا مطلوب ساختن وضعیتی است که ما می توانیم در آن پیرامون بخش هایی از جهان، بدون مراجعه به خودمان بحث کنیم. پیشرفت های این فیزیک به مطلوبideal کلی توصیف عینی جهان منجر شد. عینیت نخستین معیار برای ارزش هر گونه نتیجه علمی گردید. نظریه کوانتومی شامل خصوصیات ذهنی محض نیست. ذهن، فیزیک دان را به عنوان بخشی از حادثه اتمی تلقی نمی کند. تعبیر کپنهاگی نظریه کوانتومی با یک تعارض(paradox) شروع می شود. این تعبیر از این واقعیت که ما تجارب خود را بر حسب فیزیک کلاسیک توصیف می کنیم و در عین حال از این واقعیت که این مفاهیم دقيقأ مناسب طبیعت نیستند، آغاز می شود.

🔹در اینجا باید همچون فون و تیسکر این را بفهمیم که «طبیعت بر انسان تقدم دارد اما انسان بر علم طبیعی تقدم دارد». نخستین بخش این عبارت فیزیک کلاسیک و تصور مطلوب آن از عینیت کامل را توجیه می نماید. بخش دوم این عبارت به ما می گوید که چرا نمی توانیم از تعارض نظریه کوانتومی، یعنی ضرورت استفاده از مفاهیم کلاسیک بگریزیم. هایزنبرگ می گوید؛ که باید تفسیرهایی بر شیوه فعلی را در تفسير نظری کوانتومی حوادث اتمی افزود. باید به تفسیر جهان به «موضوع» و «بقیه جهان» در مطالعه وقتی که ارتباط روشنی میان آنها نباشد اجتناب کرد. اگر دستگاه اندازه گیری شده (موضوع) از بقیه جهان مجزا شود، نه دستگاه اندازه گیری خواهد بود و نه اصلا می تواند بر حسب فیزیک کلاسیک توصیف شود!

🔸با توجه به این وضعیت، بوهر تأکید داشت که قول به اینکه تقسیم جهان، به موضوع مورد «مطالعه» و «بقیه جهان» انتخابی نیست، واقعی تر است. طبیعت في نفسه(ذاتی) نیست، بلکه طبیعت از حیث اینکه موضوع سوال ماست، می باشد. کار علمی ما در فیزیک عبارت است از پرسیدن سوالاتی درباره طبیعت به زبانی که داریم و کوشش کردن برای بدست آوردن از تجربه توسط وسایلی که در اختیار ماست. بدین طریق، نظریه کوانتومی آنگونه که بوهر آن را ارائه نموده است، این نکته را از حکمت قدیم به ما یادآور می شود که به هنگام تحقیق در هماهنگی موجود در حیات هرگز نباید فراموش کرد که در دوام وجود خود هم بازیگریم و هم تماشاگر....

🔹این غیر قابل فهم است که در رابطه علمی ما با طبیعت، فعالیت خود ما در آن هنگام که با استفاده از ابزارهای دقیق در بخش هایی از طبیعت تصور می کنیم بسیار مهم شود. تعبیر کپنهانی، اشیاء و فرآیندهایی را که بر حسب مفاهیم کلاسیک یعنی واقعی aetmal به عنوان بنیاد هر نوع تفسیر فیزیکی قابل توصیف اند تلقی می کند. هستی شناسی ماتریالیستی بر این توهم استوار است که نوع وجود «واقعیت» مستقیم جهان اطراف ما، میتواند به حیطه اتمی تعمیم داده شود، هر چند این تعميم محال است. مکتب تحصلى (positivism) مبتنی بر ادراکات حسی ناظر به عنوان مبانی واقعیت است.

ادامه دارد....

📚 تاریخچه فیزیک، از ارسطو تا مکانیک کوآنتومی

📎 قسمت سی و یکم: دیدگاه های فلسفی در مکانیک کوآنتوم (۳)

🆔 @Physics3p

🔹هایزنبرگ می گوید؛ بعد از کشف نظریه نسبیت و کوانتوم مجادله زیادی به ویژه سیاسی شده است و او این مجادله و انتقاد زیاد را به این خاطر میداند که زبان صحیحی برای بیان آنها نبوده است که بدان زبان این نظریه ها بحث شود. جملات نادرست درباره این نظریه ها سبب برداشت نادرستی از این نظریه ها شده است. زبان ریاضی نخستین زبان برای توضیح فرایندهای علمی میباشد که فیزیکدانان بوسیله آن می توانند نتایج آزمایش ها را پیش بینی کنند. اما برای فیزیکدانان توضیح نتایج بدست آمده از آزمایش ها و تغییر آن آسان نخواهد بود چه برسد به افراد غیر فیزیکدان! پیدایش زبان در طول تاریخ سبب شد تا واژه های مختلف در دوران های مختلف حاصل شود و بعضی از واژه ها در ایداد بوهر -کرامرس- شیلتر به سال ۱۹۲۴ کوشیدند تا تناقض آشکار میان فرض موجی و ذره ای را با مفهوم موج احتمال حل نمایند. امواج الکترومغناطیسی نه به عنوان امواج واقعی بلکه به عنوان امواج احتمالی تفسیر شده بودند.

🔸در تابع احتمال دربردارنده، هم دقت و هم خطا اندازه گیری شده است. تابع احتمال آمیزه ای است از دو چیز که تا حدی واقعیت و تا حدی شناخت ما از آن واقعیت را نشان می دهد. هایزنبرگ می گوید؛ سه نوع واقع گرایی وجود دارد: الف) واقع گرایی مابعدالطبیعیmetaphysical Realism که میگوید اشیا وجود دارند و جدا از ذهن می باشند. ب) واقع گرایی عملی؛ که میگوید موضع فکری می تواند عینیت یابند و ادعا می شود که محتوای آن به شرایط حاکم به اثبات آن بستگی ندارد و در واقع وسیعترین بخش تجربه ما در زندگی روزمره می باشند. ج) واقع گرایی جزمیDogmatical: هیچ موضوع فکری مربوط به جهان نیست که نتواند عینیت یابد.(ماتریکسیالیسم)

🔹واقع گرایی عملی همواره بخشی از علم طبیعی بوده و خواهد بود. اما واقعگرایی جزمی شرطی ضروری برای علم طبیعی نیست اما در گذشته نقش بسیار مهمی در پیشرفت علم بازی کرده است. هایزنبرگ معتقد است که فیزیک کلاسیک دارای وضعیت واقع گرایی جزمی می باشد ولی نظریه کوانتومی توصیف کاملا عینی از طبیعت را مجاز نمی داند. انتقاد انیشتین بر نظریه کوانتومی بر پایه واقع گرایی جزمی می باشد. موضع واقع گرایی جزمی در فیزیک مانند انیشتین این است که می گوید طبیعت را می توان به وسیله قوانین ریاضی محض تبیین کرد. پوپر می گوید؛ بور و هایزنبرگ از آن جهت افزاریگری را پذیرفته اند که راهی برای بیرون آمدن از دشواری های فراهم آمده با نظریه کوآنتوم را بدست آورند. واقعگرایی مابعد الطبیعی دکارت به اینکه «اشیاء وجود دارند و از ذهن جدا هستند»، سبب نقطه شروعی برای فلسفه تجربی اصالت حس(sensualism) و مکتب تحصلی(positivism) گردید.

🔸طرح ریاضی و فیزیک کوانتومی ظاهرأ توصیف کاملا مناسب پدیده های اتمی است. اما حتی اگر احکام آن درباره ی احتمال حوادث اتمی کاملا صحیح باشند، این تعبیر آنچه را که واقعا و بطور مستقل یا میان مشاهده ها اتفاق می افتد توصیف نمی کند. فیزیکدان باید در علم خود این را بدیهی بگیرد که در حال مطالعه جهانی است که خود آن را نساخته است و اگر هم او در آنجا نبود، جهان اساسأ بدون هیچ تغییری موجود خواهد بود. بدین ترتیب تعبیر کپنهاگی نظریه کوانتومی برداشتی واقعی از پدیده های اتمی ارائه نمیدهد. به آسانی مشاهده می شود که آنچه این انتقاد را می طلبد، باز هستی شناسایی ماتریالیستی قدیمی است. هستی شناسی ماتریالیستی بر این توهم استوار است که نوع وجود «واقعیت» مستقیم جهان اطراف ماء می تواند به حیطه اتمی تعمیم داده شود، هر چند این تعميم محال است.

🔹جهان از اشیائی که در فضا و زمان قرار دارند تشکیل شده است و اشیاء از ماده تشکیل شده اند و ماده را می توان به وسیله نیرو ایجاد کرد و تحت عمل قرار داد. از تقابل میان ماده و نیرو حوادثی نتیجه می شود. هر حادثه ای نتیجه و علت حوادث دیگر است(هایزنبرگ) ثابت نسبیت خاص= ثابت بودن سرعت نور ثابت فیزیک کوانتمی = ثابت پلانگ هایزنبرگ می گوید باید ثابت سومی باشد که بجای(C-S-g) طول مشخص گردد. هایزنبرگ می گوید: یکی از اشتباهات رایج این است که تصور کنیم در علم چیزی جز فهم و منطق و کاربرد قوانین ثابت اهمیت ندارد. اما واقعیت این است که در علم و بخصوص علوم طبیعی، تخیل نقش مهمی دارد. زیرا اگر چه تنها با آزمایش های دقیق و محتاطانه می توان رسیدن به واقعیات را داشت، اما فقط در صورتی می توانیم این واقعیات را با هم جفت و جور کنیم که پدیده را حس کنیم و به کمک احساس و انأ اندیشه به دل آنها راه پیدا کنیم.

ادامه دارد....

قسمت های پیشین مطلب فوق👆

📚 کتاب هفته

📎 عنوان: حیات چیست؟ دیدگاه های برجسته ترین دانشمندان معاصر؛ اروین شرودینگر، مایکل مورفی و دیگران
☑️ موضوع: تاریخچه-بیوفیزیک-علم

#فارسی

🆔 @Physics3p