٢٢ اردیبهشت مصادف با زاد روز ریاضیدان برجسته ایرانی بانو مریم میرزاخانی و روز جهانی زن در ریاضیات می باشد ، تولد این دانشمند فقید را به جامعه علمی ایران تبریک میگوییم❤️

🔅🔅🔅
دانش‌آموختهٔ دبیرستان فرزانگان تهران
دانشگاه صنعتی شریف(لیسانس)
دانشگاه هاروارد (دکترا)

-مدال طلای المپیاد جهانی ریاضی
-اولین نمره کامل در المپیاد جهانی ریاضی بین دانش‌آموزان شرکت‌کننده از ایران
-جایزه بلومنتال (۲۰۰۹)
-جایزه تحقیقاتی کلی (۲۰۱۴)
-مدال فیلدز (۲۰۱۴)

🆔 @Physics3p

نظریه میدان های کوانتومی (QFT):

🆔 @Physics3p
اگر شما سیگنال رادیویی را مثلاً به مریخ بفرستید شاید زمان سفر آن ۲۰ دقیقه طول بکشد. اما سیگنال رادیویی انرژی و تکانه را از منبع به گیرنده منتقل می‌کند. اگر انرژی پایسته است پس باید در جایی باشد. انجا کجاست؟

پاسخ در میدان الکترومغناطیس حامل آن است. این استدلال ماکسول و اینشتین را متقاعد کرد که میدان ها واقعی هستند. همین استدلال در مورد هر نیرویی که بی درنگ منتقل نشود به کار می رود.

اساس نظریه میدان های کوانتومی را این ایده ی عجیب تشکیل می دهد که عالم فقط از میدان ساخته شده. اگر از دید میکروسکوپی به یک میز نگاه کنیم آنرا مجموعه ای از میدان های مرتعش شبیه میدان های نامرئی اطراف یک آهنربا می بینیم. با این حال وقتی به میز ضربه می زنید دستتان از آن عبور نمی کند زیرا در فاصله های کوتاه میدان های تشکیل دهنده ی میز میدان های دست شما را دفع می کند. اما میدان های فیزیک کوانتومی میدان های کلاسیک نیستند بلکه میدان های کوانتومی ای هستند که آن هارا توصیف خواهیم کرد.

طرح تداخلی که در آزمایش یانگ پدیدار می شود نشان می دهد که نور پدیده ای موجی است و الکترومغناطیس کلاسیک آنرا به صورت یک موج در میدان الکترومغناطیس (EM) توصیف می کند. فیزیک کوانتومی این گزاره را تغییر نمی دهد. اما وقتی آزمایش یانگ را با نور ضعیف و با استفاده از تصویر برداری با فاصله زمانی انجام دهیم در میابیم که طرح تداخل از تعداد زیادی برخورد های نقطه مانند مشابه نقاشی های نقطه چینی متشکل از تعداد زیادی نقطه های کوچک تشکیل شده است.
🆔 @Physics3p
توصیف این پدیده به اصول فیزیکی جدیدی نیاز دارد: تمام میدان های EM کوانتیده اند. برای یک میدان EM تکفام کوانتیده بودن به این معنی است که انرژی میدان منحصر به مقادیر hf و مقادیر صحیح آن به اضافه ی انرژی خلأ (hf/2) است. این بدین معناست که یک میدان در برهمکنش با صفحه نمایش باید مقادیر صحیح hf ژول انرژی از دست بدهد. به عنوان مثال نمی تواند ۰/۹hf یا ۱/۲hf انرژی از دست بدهد. انرژی برهمکنش hf ژول را یک کوانتوم میدان انرژی می نامند که فوتون هم نامیده می‌شود. این کوانتوم ناشی از کل میدانی است که به طور پیوسته پیش از برهمکنش روی صفحه گسترده بوده است. در هنگام برهمکنش، کوانتوم با قرار دادن انرژی خود روی یک اتم صفحه، بلافاصله فرو می پاشد زیرا اگر این کوانتوم به قسمت های کوچکتر تجزیه شود اصل کوانتیده بودن را نقض میکند. (مثلا اگر تجزیه شود و ۰/۵hf از آن باقی بماند اصل کوانتیده بودن را نقض کرده). hf ژول انرژی میدان در ناحیه میکروسکوپی مقابل صفحه نمایش بلافاصله فرو می ریزد.

کوانتیده بودن ماده:

آزمایش یانگ در سال ۱۹۷۴ به جای استفاده از باریکه نور با الکترون ها انجام شد. نتیجه این آزمایش درست مانند آزمایش با باریکه نور بود و الگوی تداخلی ایجاد شد. توجیه این آزمایش به مفهوم جدید دیگری نیاز دارد: نوع جدیدی از میدان در طبیعت با نام میدان الکترون-پوزیترون.
این میدان هم مانند بقیه میدان های بنیادی طبیعت کوانتیده است. اما این بار کوانتوم ها الکترون نامیده می شوند. هر کوانتوم میدان یعنی هر الکترون از هر دو شکاف می گذرد و طرح تداخلی را روی صفحه نمایش تشکیل می دهدو سپس روی صفحه نمایش به صورت کاتوره ای به بخش کوچکی از صفحه فرو میریزد.

در واقع نه الکترون ها ذره اند و نه فوتون ها بلکه تکه ها یا بسته های کوچکی از میدان هستند که در ناحیه x∆ از فضا گسترده شده است و از اصل عدم قطعیت پیروی می کند.به عنوان مثال الکترون ها فقط از این نظر ذرات نقطه ای هستند که x∆ را می توان به دلخواه کوچک کرد (البته به قیمت از دست دادن P∆).

🆔 @Physics3p
📚آموزش فیزیک ذرات بنیادی
نوشته ی آرت هابسون ترجمه مرجان روح نواز

📚 تاریخچه ریاضیات

📎قسمت نوزدهم تاریخچه جبر

🆔 @Physics3p

🔸تعریف جبر و پیدایش آن

جبر یکی از شاخه های اصلی علم ریاضیات است که در طول تاریخ تحولات بسیاری داشته و در حال حاضر شامل شاخه‌های مختلف دانش ریاضیاتیست تاریخچه‌ی این علم به بیش از 3000 سال پیش در مصر و بابل برمی‌گردد که در آنجا در مورد حل برخی از معادلات خطی بحث شده است. در هند و یونان باستان نیز ، حدود یک قرن پیش از میلاد از روش‌های هندسی برای حل برخی از معادلات جبری استفاده می‌گردیده است . در قرن اول میلادی نیز بحث در مورد برخی از معادلات جبری در آثار دیوفانتوس یونانی و برهماگوپتای هندی دیده می شود. 
کتاب جبر و المقابله ی خوارزمی ، اولین اثر کلاسیک در جبر می‌باشد که که کلمه‌ی جبر یا‌ Algebra از آن آمده است. خیام دیگر ریاضی‌دان شهیر ایرانی است که در آثار خود جبر را از حساب تمییز داد و گامی بزرگ را در تجرید و پیشرفت این علم برداشت. درقرن 16 میلادی ، روش حل معادلات درجه سوم توسط دل‌فرو (Scipione del Ferro) و معادلات درجه چهارم توسط فراری (Ludovico Ferrari )کشف گردید. 

🆔 @Physics3p

🔺جبر چیست؟
جبرم(بازپیوست کردن قطعات شکسته) به همراه نظریه اعداد، هندسه و آنالیز ریاضی یکی از وسیع‌ترین بخش‌های ریاضیات است. جبر در عمومی‌ترین فرم آن مطالعه نشانه‌های ریاضی و قوانین برای تغییر این نشانه‌هاست؛ جبر رشته‌ای وحدت‌یافته از تقریباً تمام ریاضیات است. همینطور جبر شامل همه چیز از حل معادلات ابتدایی تا ریاضیات انتزاعاتی همچون گروه، حلقه‌ها، و میدان می‌باشد. به اولیه‌ترین بخش‌های جبر، جبر مقدماتی گفته می‌شود؛ انتزاعی‌ترین بخش‌های آن جبر انتزاعی یا جبر مدرن است. از جبر مقدماتی به عنوان اساس هرگونه مطالعه ریاضیات، علم و مهندسی، اقتصاد و پزشکی نگریسته می‌شود. جبر مقدماتی با حساب فرق دارد در استفاده از انتزاعات، همچون استعمال حروف که بجای اعدادی که نامشخص هستند یا بجای بسیاری از مقادیر می‌نشینند. به بیانی دیگر در جبر از نشانه‌ها و معادلات برای نشان دادن ارتباط بین مفاهیم جبری استفاده می‌کنند. متغیرها و ثابت‌های مختلفی در روابط جبری وارد می‌شود و طبق اصول خاصی که برای هر کدام از انواع این معادلات مقرر شده مقادیر متغیرها به دست می‌آید. می‌توان جبر را تعمیم و تجریدی از حساب دانست که در آن بر خلاف حساب عملیاتی مانند جمع و ضرب نه بر اعداد بلکه بر نمادها انجام می‌گیرد. جبر در کنار آنالیز و هندسه یکی سه شاخه اصلی ریاضیات است.

منابع : ویکی پدیا، دانشنامه رشد


🆔 @Physics3p

ادامه دارد...

✍نگارش از سوفیا

معادله دیراک:

پیش بینی پاد ذرات و کشف آنها
تولید و نابودی الکترون-پوزیترون
🆔 @Physics3p

دیراک در سال ۱۹۲۸ موفق به کشف یک معادله ی موج نسبیتی برای ذره ای با اسپین ½ شد که امروزه به معادله دیراک معروف است. او نشان داد که این معادله توصیف خوبی از الکترون به دست می دهد. به عنوان مثال ساختار زیر طیف اتم هیدروژن اگر با استفاده از معادله دیراک حساب شود با نتایج آزمایش به خوبی در توافق است.

اما مشکلاتی هم وجود دارد. معادله دیراک دارای جواب هایی با انرژی منفی است. برای یک ذره آزاد جواب هایی با انرژی های زیر وجود دارند:
E= ±c√(p²+M²c²)

معادله ی بالا از نقطه نظر کلاسیک هم صادق است اما از نظر کلاسیک مشکلی را ایجاد نمی کند، زیرا انرژی ها به طور پیوسته تغییر می کنند و بدین ترتیب E نمی تواند از مقداری مثبت به مقداری منفی به علت گسستگی که بین Mc²+ و Mc²- وجود دارد تغییر یابد ولی در مکانیک کوانتومی انتقال بین حالاتی با انرژی مثبت به حالاتی با انرژی منفی می تواند صورت گیرد و بنابراین گذار از حالتی با انرژی مثبت به حالتی با انرژی منفی کاملا امکان پذیر است.
دیراک به منظور اینکه از انتقال الکترون با انرژی مثبت به حالت هایی با انرژی منفی جلوگیری کند، فرض کرد که تمام حالت ها با انرژی منفی، بنابر اصل طرد پاولی با داشتن یک الکترون در هر حالت، پر شده اند. او همچنین فرض کرد که حالت های پر با انرژی منفی را نمی توان مشاهده کرد. بنابراین از آنجا که تمام حالت های انرژی منفی پر شده است، الکترون با انرژی مثبت نمی تواند به حالتی با انرژی منفی انتقال یابد و بنابر اصل طرد پاولی در هر حالت حداکثر یک الکترون می تواند وجود داشته باشد. اما یک الکترون که حالتی با انرژی منفی را اشغال کرده است می تواند به حالتی با انرژی مثبت انتقال یابد مشروط بر اینکه انرژی کافی برای این تحول مثلا توسط فوتونی پر انرژی تامین شود. حالا اگر الکترونی با انرژی منفی به حالتی با انرژی مثبت انتقال یابد، حالت انرژی منفی اشغال نشده‌ی این الکترون می تواند به صورت حفره ای در دریای الکترون های انرژی منفی عمل کند. این حفره شبیه ذره باردار مثبتی با همان جرم الکترون و با انرژی مثبت عمل می کند. این ذره پوزیترون نامیده می شود. چون در این توصیف، پوزیترون متناظر با عدم وجود یک الکترون است، پاد الکترون نامیده می شود.
🆔 @Physics3p

در سال ۱۹۳۱ اندرسون موفق به کشف پوزیترون شد.

پس از جذب فوتون توسط الکترون در حالتی با انرژی منفی و انتقال به حالتی با انرژی مثبت، یک الکترون با انرژی مثبت و یک پوزیترون با انرژی مثبت تولید می شود، که پوزیترون تولید شده متناظر با حالت اشغال نشده‌ی الکترون با انرژی منفی است. بدین ترتیب یک فوتون به یک جفت الکترون پوزیترون تبدیل شده است. برای تحقق پذیرفتن این عمل، فوتون باید حداقل انرژی کافی برای تهیه انرژی در حال سکون الکترون و پوزیترون را داشته باشد یعنی:

2Mc²= 1.022 MeV (مگا الکترون ولت)

البته تولید زوج نمی تواند در فضای خالی انجام گیرد چون نمی تواند هم زمان پایستگی انرژی و تکانه را با هم حفظ کند. بنابراین ذرات دیگری هم باید حضور داشته باشند تا بتوانند آن مقدار تکانه و انرژی را که برای حفظ پایستگی انرژی و تکانه لازم است با خود حمل کنند.

اگر یکی از حالت های انرژی منفی الکترون پر نشده باشد، این امر متناظر با وجود یک پوزیترون می شود که، در این صورت یک الکترون با انرژی مثبت با گسیل تابش الکترومغناطیس به شکل فوتون می تواند به حالت با انرژی منفی انتقال یابد. بدین ترتیب یک الکترون و یک پوزیترون دارای انرژی مثبت ناپدید و به جای آنها فوتون هایی تولید می شود. انتقال یک الکترون با انرژی مثبت به حالتی با انرژی منفی نمایشگر نابودی یک زوج الکترون پوزیترون است. نابودی این زوج با تولید فوتون همراه است.

معادله دیراک یک الکترون تنها را توصیف می کند، اما برای تفسیر انرژی منفی معادله دیراک، یک دریای غیرقابل مشاهده از تعداد بیشماری الکترون های انرژی منفی معرفی شده است.

چون پروتون ها و نوترون ها هم اسپین ½ دارند و توسط معادله دیراک توصیف می شوند پس می توان انتظار داشت که پاد پروتون و پاد نوترون هم وجود داشته باشد. که این پاد نوترون و پاد پروتون در سال ۱۹۵۵ کشف شد.

🆔 @Physics3p
📚کتاب فیزیک ذرات بنیادی نوشته‌ی ال.جی.تاسی ترجمه مهدی بارزی و حسین بقایی

الکترودینامیک کوانتومی (QED):
🆔 @Physics3p

بدون مقدمه ی خاصی شروع می کنیم😁

این نظریه با دو میدان الکترومغناطیس (EM) و میدان مادی الکترون و برهمکنش میان آن ها سر و کار دارد. از نظر کلاسیک مسیر حرکت الکترون را نیروهایی تعیین می کنند که میدان های EM بر آن وارد می سازند. دیدیم که با توجه به نظریه میدان های کوانتومی (QFT) میدان EM متشکل از کوانتوم های میدان موسوم به فوتون است. پس شاید تعجب آور نباشد که بدانیم اصل بنیادی QED آن است که تمام نیرو های EM وارد بر الکترون ناشی از خلق و نابودی فوتون هاست. در این نظریه بار الکتریکی به معنای «توانایی خلق و نابودی فوتون» هاست و فوتون ها به صورت ذرات حامل نیرو برای نیروی الکتریکی در می آیند.

به طور دقیق تر فوتون ها حامل انرژی و تکانه اند بنابراین خلق و نابودی فوتون توسط الکترون به علت پایستگی انرژی و تکانه باعث تغییر مسیر الکترون می شود. در مورد دو الکترونی که تحت تاثیر نیروی EM بینشان حرکت می کنند، خلق و نابودی فوتون توسط الکترون ها باعث تغییر مسیر هایی می شود که به طور میانگین، نیروی دافعه ای را ایجاد می کند. این فرایند را اغلب به صورت تبادل فوتون بین دو الکترون بیان می کنند و فوتون های خلق و نابود شده را ذرات مبادله ای می‌نامند.

بنابراین QED انتقال انرژی و تکانه لحظه ای، کوانتیده و غیرقابل پیش بینی در زمان های کاتوره‌ای را جایگزین نیرو های EM پیوسته و قابل پیشبینی کلاسیک می کند. در حد انرژی های کم و میدان های ضعیف این مسیر غیرقابل پیش بینی به صورت مسیر هموار نظریه کلاسیک در می اید.

اساس QED به صورت شگفت انگیزی ساده است. هیچ نیرویی وجود ندارد، فقط خلق و نابودی فوتون ها وجود دارد.
🆔 @Physics3p

📚آموزش فیزیک ذرات بنیادی نوشته ی آرت هابسون ترجمه مرجان روح نواز

⭕ بار رنگی و ترکیب کوارک ها:

🆔 @Physics3p

دانشمندان با مشکل بزرگی در مورد کوارک ها رو به رو بودند:

همه جور ترکیبی از کوارک ها ممکن به نظر می رسید و به دست می آمد اما دیده نمی شد.

بنابراین یکی مجبور بود که توضیح دهد که چرا همیشه ترکیب هایی از کوارک ها دیده می شوند که در کل، بار درست دارند ( برای مثال پروتون از سه کوارک تشکیل شده که مجموع بار های سه کوارک برابر با ۱+ می شود) و چرا ترکیب هایی مانند q و qq و q¯qq دیده نمی شوند. ( q¯ نماد پادکوارک یا آنتی کوارک است )


گلمان (کاشف کوارک) و بقیه اندیشیدند که جواب در میان نیروهای بین کوارک ها پنهان است. این نیرو را نیروی قوی نامیدند و بارهای جدیدی که این نیرو را حس می کردند، بار رنگی نامیدند؛ هرچند که این اصطلاح هیچ ربطی به رنگ های طبیعی ندارد.

آن ها فرض کردند که کوارک ها می توانند سه بار رنگی داشته باشند. به این دلیل این بار را رنگ نامیدند که بعضی ترکیب های معین کوارک ها خنثی اند درست مثل رنگهای واقعی که از ترکیب سه رنگ (سبز، آبی، قرمز ) رنگ سفید که خنثی است، به دست می آید. همان طور که ترکیب آبی و قرمز، بنفش می دهد، ترکیب بعضی رنگ ها هم سفید به دست می دهد. مثلا ترکیب قرمز، سبز و آبی

حالا می توانستند بگویند تنها ترکیباتی از کوارک ها وجود دارند که از لحاظ رنگی خنثی باشند. پس فقط ترکیبهای  qq و qqq  در طبیعت دیده می شوند.

🆔 @Physics3p

٢٨ اردیبهشت زاد روز خَیام نیشابوری مقلب به حکیم جهان و فیلسوف گیتی ریاضی دان، ستاره شناس و رباعی سرای نابغه ایرانیست
رساله‌ها و مقالاتی که در علوم مختلف نوشته است که برخی از مهمترین آنها عبارتند از :
"رساله‌ای در جبر و مقابله"
"رساله‌ای در شرح اصول اقلیدس"
"رساله‌ای در اختلاف فصول و اقالیم"
"رساله فی براهین الجبر والمقابله"
"رساله فی شرح ما اشکل من مصادرات اقلیدس" است که در آن خطوط موازی و نظریه نسبت‌ها را شرح می‌دهد. او در این کتاب اصول موضوعه هندسه اقلیدسی اصل موضوعه پنجم اقلیدس را درباره قضیه خطوط متوازی که شالوده هندسه اقلیدسی است، مورد مطالعه قرار داد و اصل پنجم را اثبات کرد.
تعیین ضرایب بسط دو جمله‌ای (خیام- نیوتن) است که البته تا سده قبل نامکشوف مانده بود و به احترام سبقت وی بر اسحاق نیوتن در این زمینه در بسیاری از کتب دانشگاهی و مرجع این دو جمله‌ای‌ها «دو جمله‌ای خیام-نیوتن» نامیده می‌شوند.
🆔 @Physics3p

⭕️ چرا میگوییم جهان گسترده است و نه بینهایت؟!

یکی از پارادوکس هایی که در رابطه با قانون گرانش نیوتون برای او بیان شده بود(پارادوکس بنتلی)، اینگونه بیان میکرد که چرا با وجود گرانش ستارگان، آنها درهم نمی رمبند؟
نیوتون برای حل این پارادوکس و حفظ قانون نوپای گرانش، اینگونه فرض کرد که پهنای گیتی نامحدود است و هیچ آغازی نداشته و ستارگان در یک سیستم تعادلی بر سر گرانش باهم رقابت می کنند و اینگونه در تعادل باقی میمانند!

اما با گسترش دانش نجوم و فیزیک و کشف انرژی تاریک که ماهیتی ضدگرانشی دارد، این مشکل حل شد.
اما جهان بینهایت و ایستای نیوتون، به جهانی محدود و درحال انبساط مبدل شد.
حال چرا میگوییم جهان و زمان محدود اند و اگر نامحدود بودند چه میشد؟

اگر فرض کنیم زمان و جهان نامحدود بودند، اولین نشانه ی آن نور ستارگان بود!
به این صورت که نور ستارگان، حتی ستارگان دوردست جهان، همواره بسمت ما در جریان بوده و آسمان شب مانند روز روشن بود.
اما محدود بودن پهنه ی گیتی و داشتن نقطه آغاز و انبساط آن، سبب شده تا نور این ستارگان فرصت و سرعت کافی برای رسیدن به ما را نداشته باشند.

🆔 @Physics3p

⭕️ چرا گرانش از سه نیروی اصلی دیگر بسیار ضعیف تر است؟!

شاید بتوان گفت گرانش مرموز ترین نیرو در بین چهار نیروی شناخته شده است که موجب ناسازگاری نسبیت و مکانیک کوآنتوم نیز میشود.
اما چیزی که گرانش را برای ما جالب توجه میکند اینست که ممکن است دریچه ای به جهان ها یا ابعاد دیگر باشد!

براساس تئوری M، جهان ما یک سیستم سه بعدی در درون یک پوسته یا ابرفضای چند بعدی است که این ابعاد فراتر از ابعاد سه گانه جهان ما قرار دارند.(بطوریکه در تئوری ریسمان که میتوان گفت خود محصول ثانویه تئوری M میباشد، این لایه های چندگانه در بطن ابعاد سه گانه جهان ما قرار دارند!)

یکی از فرضیاتی که علت ضعیفتر بودن نیروی گرانش نسبت به سایر نیرو های طبیعت را به ما توجیه میکند اینست که ممکن است بخشی از نیروی وارده از سوی گرانش که براساس نسبیت عام، ناشی از خمیدگی هندسه فضا-زمانی است، به ابعاد دیگر این پوسته چندبعدی رسوخ کند و بنابراین تنها بخش اندکی از آن بصورت فعل و انفعلات گرانشی موجود خود را به ما نشان دهد!

🆔 @Physics3p

🔘 هاوکینگ و تکامل کیهان

✔️ تهیه و ارسال از تیم دانشجویی زیست سلولی و مولکولی دانشکده علوم پایه دانشگاه آزاد مشهد

🆔 @Physics3p

‍ نظریه پوزیترون ها:

پیش بینی وجود ذرات مجازی
🆔 @Physics3p

مطالعه مطلب «معادله دیراک» 👇
https://t.me/physics3p/3071

معادله دیراک نتیجه‌ی سازگار کردن نسبیت با مکانیک کوانتومی است. در مطلب "معادله دیراک" توضیح دادیم که این معادله ذره ای مشابه الکترون ولی با بار مثبت را پیش بینی می کرد و علاوه بر پاد ذره الکترون، پاد ذراتی برای پروتون و نوترون هم پیش بینی می کند. وجود پاد ذره جهان قابل رویت را شگفت انگیز تر می کند و در عین حال فضای خالی را پیچیده تر.

ریچارد فاینمن اولین کسی بود که یک درک مستقیم را برای اینکه چرا این معادله نیاز مند وجود پاد ذرات است فراهم کرد که در نهایت منجر به اثبات این مطلب شد که فضای خالی کاملاً خالی نیست. فاینمن فهمید که نسبیت به ما می گوید ناظرینی که با سرعت متفاوتی حرکت می کنند، از کمیت هایی مثل زمان و فاصله، اندازه گیری های متفاوتی دارند. برای مثال برای اجسامی که با سرعت حرکت می کنند، زمان آهسته تر می گذرد. اگر به نوعی کسی بتواند سریع تر از نور حرکت کند به نظر می آید او در زمان به عقب باز خواهد گشت، که این یکی از دلایلی است که سرعت نور را به عنوان حد سرعت کیهانی درنظر می گیرند.

یکی از اصول کلیدی مکانیک کوانتومی، اصل عدم قطعیت هایزنبرگ است، که عنوان می کند برای یک جفت مشخصات خاص مانند سرعت و موقعیت در یک سیستم داده شده، نمی توان در یک لحظه مقدار قطعی تعیین کرد. یا به لحاظ دیگر، اگر شما یک سیستمی را در یک بازه زمانی ثابت اندازه گیری کنید، نمی توانید انرژی کل اش را به طور دقیق محاسبه کنید.

نکته ای که این مطالب به آن اشاره دارد این است که برای زمان های بسیار کوتاه، آنقدر کوتاه که شما نتوانید سرعتشان را با دقت بالا اندازه گیری کنید، مکانیک کوانتومی این احتمال را جلوی شما می گذارد که این ذرات ظاهرا با سرعت بیش از نور حرکت کنند! اما اگر سرعتشان بیشتر از نور باشد انیشتین به ما می گوید که آنها باید طوری رفتار کنند که انگار در حال بازگشت در زمان هستند!

فاینمن به حد کافی شجاعت داشت تا این احتمال ظاهرا عجیب را جدی بگیرد و معانی دیگری از آن استخراج کند. او نمودار۱ را برای الکترونی کشید که به طور متناوب در میان مسیر حرکتش، سرعتش از سرعت نور عبور می کند.

او فهمید که نسبیت به ما می گوید ممکن است ناظر دیگری وجود داشته باشد که به طور متناوب چیزی را مشاهده کند مانند نمودار۲؛ با الکترونی که در زمان به جلو می رود، بعد عقب می رود و دوباره جلو می رود.

با این حال حرکت در جهت عکس زمان برای بار منفی از لحاظ ریاضی مطابقت دارد با حرکت در جهت مثبت زمان برای بار مثبت. بنابراین نسبیت برای جلوگیری از تناقضِ حرکت الکترون در جهت عکس زمان نیازمند وجود ذرات با بار مثبت است که جرم و سایر مشخصات مشابه با الکترون را دارند. در این حالت، می توان نمودار دوم فاینمن را به صورت نمودار ۳ تفسیر کرد: الکترونی در حال حرکت است، سپس در نقطه دیگری از فضا یک جفت الکترون-پوزیترون از هیچ بوجود می آیند، سپس پوزیترون به الکترون اولیه برخورد می کند و هر دو از بین می روند. در نهایت الکترونی به جا می ماند که در حال حرکت است.

در زمان کوتاهی حداقل برای یک لحظه، چیزی از هیچ چیز اقدام به تولید مثل کرد! این ذرات که در زمان بسیار کوتاه پدید آمده و ناپدید می شوند را ذرات مجازی می نامند. فاینمن به زیبایی این تناقض را در مقاله ای با نام «نظریه پوزیترون ها» در سال ۱۹۴۹ توضیح داد.

🆔 @Physics3p

📚 جهانی از عدم لاورنس کراوس

بسیاری از اتم‌های سازنده بدن انسان در گذشته دور در داخل ستارگان ساخته شده که پس از سفرهای طولانی از ستارگان باستانی به زمین رسیده‌اند. ستارگان بیشتر از هیدروژن ساخته شده‌اند اما مقدار کوچکی از عناصر سنگین مانند اکسیژن نیز در طیف ستارگان قابل شناسایی است.

🆔@Physics3p

جهان از هیچ

اگر کیهان از هیچ به وجود آمده پس قانون پایستگی انرژی چی؟

پایستگی بار؟
🆔 @Physics3p

‍ 🔹 پل اینشتین-روزن:


وجود تکینگی ها که از دل نسبیت عام بیرون امده بودند اینشتین را به شدت نگران کرده بود. چون این نقاط با نسبیت قابل توضیح نبودند و اینشتین دوست نداشت که شکافی در تارو پود حقیقت به وجود اید.

🆔 @Physics3P

در سال ۱۹۳۵ اینشتین و همکارش ناتان روزن برای حذف تکینگی ها کوشیدند و یک روش ریاضی پیدا کردند که تکینگی هارا به سطح دیگری از عالم یا جهان های موازی امتداد دهند. بنابر این تکینگی ها به جای یک بن بست به یک گذرگاه تبدیل شدند که پل اینشتین روزن نام گرفت.

ترفند ریاضی اینشتین و روزن در حد یک پانوشت عجیب در مکتب نسبیت باقی ماند تا سال ۱۹۵۰ که ویلر این ترفند را بازنگری کرد و آن گذرگاه ها را کرمچاله نامید. ویلر می‌خواست از تفکر کرمچاله ها برای انتقال سریع در بخش های مختلف فضا بهره ببرد اما از این نگران بود که کرمچاله ها می توانستند قانون علیت را نقض کنند. زیرا کرمچاله ها ناحیه های بسیار دور از عالم را به هم مرتبط می‌کردند اگر پرتو نوری از میان این گلوگاه کرمچاله عبور می‌کرد می توانست از سرعت قرار دادی نور فراتر رود در این حالت کرمچاله ها می‌توانند معلولی را قبل از ان که علتش با ارتباط استاندارد منتقل شود با خود حمل کنند. به همین منظور ویلر به همراه رابرت فولر از دانشگاه کلمبیا در مقاله ای به این موضوع پرداخت. آنها در این مقاله اثبات کردند که این نقض علیت عملا نمی‌تواند رخ دهد زیرا هر سیگنال یا ماده ای که در تلاش برای ورود به کرمچاله است موجب ناپایداری کلوگاه می‌شود و در نتیجه گلوگاه بسته خواهد شد. نتیجه آنکه هیچ ماده یا پیامی نمی‌تواند سریع تر از نور منتقل شود و علیت نقض نمی‌شود.

ویلر و دستیارش با بررسی دقیق ریاضیات کرمچاله ها دریافتند که کرمچاله ها ساختاری ناپایدار دارند در واقع به دنیا می‌ایند، رشد می‌کنند و نابود می‌شوند. ایده ی انها از این قرار بود که در ابتدا باید دو تکینگی موجود باشد، به احتمال زیاد یکی در جهان ما و دیگری در جهانی دیگر. یا شاید هم دو تکینگی مربوط به مسیری میان بر در جهان ما باشد. با گذر زمان این تکینگی ها رشد کرده و یکدیگر را قطع می‌کنند و سپس در اثر برخوردشان کرمچاله هارا شکل می‌دهند. پس از ان قطر کرمچاله ها زیاد می‌شود، از هم می پاشند و باز دو تکینگی از خود برجای می‌گذارند. این فرایند آنقدر سریع اتفاق می‌افتد که هیچ چیز حتی نور هم نمی‌تواند از یک سمت کرمچاله به سمت دیگر ان منتقل شود. هر شخص یا هر جسمی که بخواهد از طریق کرمچاله ها سفر کند در فرایند جدا شدن دو تکینگی نابود خواهد شد.

بنابراین راه حل ویلر و همکارش امکان سفر از طریق کرمچاله هارا فراهم نمی‌کرد.

🆔 @Physics3P

منبع: کتاب به دنبال جهان های موازی نوشته سعید گراوندی

‍ ‍ فراتر از سرعت نور‼️

🔰 پیشرانش پیچش فضا زمان:


🔸 در « پیشرانش پیچش فضا- زمان» به جای آنکه یک سفینه فضایی را در فضا زمان به حرکت در آوریم، موج ویژه ای را در بستر خود فضا- زمان ایجاد می کنیم که همراه خود سفینه فضایی را با آنچنان سرعتی به پیش می راند که حتی می تواند آن را به سرعت های فرانوری هم برساند. این موج فضا- زمانی ویژه به گونه ای است که فضای جلوی سفینه را منقبض و فضای پشت سر آن را منبسط می کند و بدین ترتیب سفینه فضایی را به جلو هل می دهد. اصلاحا به آن ماشین وارپ ( Warp drive  ) می گویند.


🆔 @Physics3p

🔹 امکان رسیدن به سرعت های فرانوری توسط ساز و کار ماشین وارپ یا پیشرانش پیچش فضا- زمان برای نخستین بار در سال ۱۹۹۴ توسط فیزیکدانی به نام میگوئل آلکوبیر مطرح شد و برای همین هم به این پیشرانش، پیشرانش آلکوبیر هم گفته می شود. آلکوبیر با استفاده از معادلات اینشتین در نسبیت عام نشان داد که با ایجاد موج ویژه ای در ساختار فضا- زمان می توان یک سفینه فضایی را همانند یک موج سوار کیهانی ، سوار موج مزبور کرد و آن را حتی به سرعت های فرانوری رساند.


🔸 بدین ترتیب این موج سوار کیهانی عملا در حوزه ای حباب مانند از فضا- زمان موسوم به « حباب پیچشی » قرار گرفته و این حباب فضا- زمانی به واسطه انبساط فضا- زمان در پشت حباب و انقباض آن در جلوی حباب با سرعت فوق اعاده زیادی به سوی جلو رانده می شود و به همراه خود، سفینه فضایی را نیز به جلو می راند. البته در این مورد هم نسبیت خاص زیر سوال نمی رود؛ چرا که به جای آنکه سفینه را در فضا حرکت دهیم، این خود موج فضا- زمانی است که به جلو می رود و به همراه خود سفینه فضایی را نیز به جلو می راند. البته ایده ساز و کار پیشرانش آلکوبیر تا مرحله عملی شدن هنوز راه طولانی در پیش دارد.

🆔 @Physics3p

🎥سفر سریع تر از نور با ماشین وارپ

گفتگوی میچیو کاکو فیزیکدان با میگوئل آلکوبیر که پیشنهاد ساخت ماشین وارپ را داده.

🆔 @Physics3p

پیدایش کیهان در ۹ دقیقه

🆔 @Physics3p

🧠چگونه علمی بیندیشیم⁉️


⏹ قسمت چهارم :علم چیست؟

🆔 @Physics3p

🔺تعریف توانایی های شناختی

در قسمت پیشین گفتیم علم برای راست آزمایی خود ابزاری دارد منجمله عقل که اساسی ترین عنصر شناختی محسوب میشود اما سوال این بود که چگونه عقل را بیازماییم، فکر انسان پیوسته در معرض خطا و لغزش است و ممکن است در مسیر تفکر و استدلال و استنتاج که پایه فلسفه و همه علوم بر این اعمال ذهنی آدمی است، به اشتباه بیفتد. پس انسان، برای کشف حقیقت و مصون ماندن از خطای درتفکر، نیازمند و محتاج به یک سلسله اصول و قواعد عام و فراگیر است که او را در همه جا راهنمایی کند و مانع از گمراهی وی در تفکر گردد.مجموع این اصول و قواعد، "منطق" (logic) نام دارد . 
منطق در لغت به معنی کلام و گفتار است.اما در تعریف مصطلح فلاسفه و منطق دانان، منطق به معنی قانون صحیح فکر کردن است و راه و روش صحیح فکر کردن و درست اندیشیدن و نتیجه گیری کردن را می آموزد.به همین دلیل است که این علم، منطق نامیده می شود؛ زیرا از واژه نطق مشتق شده که به معنی سخن گفتن، ادراک کلیات و نفس ناطقه انسانی اطلاق می شود.به سخن دیگر، قواعد و قوانین منطقی به منزله یک مقیاس و معیار و ابزاری برای سنجش است که هر گاه بخواهیم درباره موضوعی؛ اعم از علمی، فلسفی و یا حتی امور روزمره زندگی، تفکر و استدلال کنیم، باید استدلال ها و استنتاج های خود را با این مقیاس و معیار بسنجیم و ارزیابی کنیم تا به طور غلط نتیجه گیری نکنیم.
@Physics3p

🔘منطق در شمار علوم ابزاریست؛ علوم آلی و ابزاری، به آن دسته از دانش ها گفته می شود که در خدمت علم یا علوم دیگر بوده و اساسا برای همین مقصود به وجود آمده اند.مثلا علم جبر یک علم ابزاری ست؛ زیرا خود این علم به تنهایی فایده ای ندارد؛ بلکه هنگامی که در خدمت ریاضیات درآمده و شیوه ها و قالب های حل معادلات ریاضیاتی را بیان می کند، کار ساز می شود. 
منطق بعنوان یک ابزار علمی عهده دار بیان راه های صحیحی است که فکر و اندیشه بر طبق آن، بر حقایق نامعلوم دست می یابد و اگر علم و فلسفه و تفکر انسانی نباشد، این علم نیز خود به خود منتفی می گردد.این علم بیش از هر علم دیگری، در خدمت فلسفه است و اساسا اولین قواعد منطقی توسط فلاسفه کشف و تدوین شد.بر این اساس، منطق را این گونه تعریف می کنند:
<<منطق، ابزاری است از نوع قاعده و قانون که مراعات کردن و به کار بردن آن، ذهن را از خطای در تفکر مصون نگه می دارد>>

🔼 نخستین کسی که قواعد ذهن آدمی را به دست آورد و با ترتیبی خاص و منظم، مدون ساخت و بسیاری از قوانین آن را خصوصا در مبحث قیاس، با دقت اعجاب انگیز و ابتکار خویش استخراج کرد، ارسطو است. 

☑️ باید به یک نکته مهم توجه داشت و آن این که ارسطو موسس و سازنده یا خالق منطق نیست ؛ زیرا منطق، قواعد ذهن انسانی است که همه انسان ها بر اساس این قواعد، فکر و استدلال می کنند و زندگی خود را بر پایه آن ها بنا نهاده اند.به عبارت دیگر، منطق همانند قواعد و قوانین طبیعی است که در تمامی اشیا و جانداران، برقرار است و دانشمندان، می کوشند تا این قوانین را به دست آوردند. تنها کاری که ارسطو، انجام داد با جهد و کوشش فکری بسیار قواعد را استخراج و آن ها را منظم و مدون ساخت.شاهد این امر، این که خود وی این دانش را تحلیل نامید؛ یعنی چیزی وجود داشته و سپس او به تجزیه و تحلیل آن پرداخته است. عنوان منطق را اولین بار، شارحان آثار ارسطو به این فن اطلاق کردند و بعد از اسکندر افرودیسی، استعمال لفظ منطق برای این علم، عمومیت یافت.

@Physics3p

ادامه دارد....

🖋نگارش از سوفیا

📔قسمت پیشین

‍ 📚 آیا یک "جهان موازی" را یافتیم؟!

🆔 @Physics3p

🔹گروهی از دانشمندان ناسا مستقر در قطب جنوب، ذرات بنیادی را یافته‌اند که از درک فعلی ما از فیزیک سرپیچی می‌کنند. برخی محققان تصور می‌کنند که این ذرات می‌توانند متعلق به “جهانی موازی” باشند، جایی که قوانین فیزیکی کاملا به طور معکوس عمل می‌کند. این یافته‌های جدید توسط یک دستگاه آشکارساز ذرات به نام «آنتن گذرای تکانشی قطب جنوب»(ANITA) کشف شده است که تیم دانشمندان ناسا آن را به کمک بالون‌های غول‌پیکر در جو زمین قرار داده‌اند. دستگاه‌های ناسا که در بالون‌های هلیومی موجود در ارتفاع ۳۷ کیلومتری زمین نصب شده، ذرات و پرتوهای کیهانی برخاسته از سطح یخ در قطب جنوب را شناسایی می‌کنند.

🔸قطب جنوب مکانی ایده‌آل برای مطالعات اخترشناسی به شمار می‌رود چرا که از آب و هوایی سرد و خشک برخوردار است و تداخل امواج و یا به عباراتی پارازیت در آنجا صفر یا بسیار کم است. این دستگاه یک ذره با انرژی بالا مثل ِ نوترینو را یافته که خواصی همچون یک ذره با انرژی پایین از خود نشان می‌دهد.
ذرات با انرژی پایین می‌توانند به صورت کامل از میان کره زمین عبور کنند و ماده سخت نمی‌تواند آن‌ها را متوقف کند. این در حالی است که ذرات با انرژی بالا به وسیله سطح جامد کره زمین متوقف می‌شوند.

🔹این بدین معنی است که ذرات با انرژی بالا تنها زمانی می توانند مورد شناسایی قرار بگیرند که از سطح بیرونی جو پایین آمده باشند، این در حالی است که آنتن ناسا ذره‌ای را دیده است که با انرژی بالا طریق معکوس را در پیش گرفته یعنی از سطح زمین به سمت بالا آمده است.
پرفسور “پیتر گورهام”، استاد اخترشناسی دانشگاه هاوایی و از محققان پروژه، در این باره گفت: « آنچه دیدیم چیزی است دقیقا مشابه یک پرتو کیهانی که از سطح یخ منعکس می‌شود، اما یک انعکاس نبود. این پرتوء کیهانی جوری بود که انگار دقیقا از درون خود یخ دارد ساطع می‌شود. چیز بسیار عجیبی است.»

🔸پرفسور گورهام افزود: «با توجه به اینکه رفتار این ذرات شباهتی با “تاو نوترینو” ندارد، ممکن است طبقه جدیدی از ذرات بنیادی زیر اتمی باشد. اگر دستگاه اشتباه نکرده باشد، ساده‌ترین توضیح می‌تواند این باشد که همزمان با بیگ بنگ، دو جهان موازی به وجود آمده باشد. جهان ما، و جهانی که در آن “قوانین فیزیک” معکوس حاکم هستند و زمان می‌تواند به عقب باز گردد. در واقع در این جهان موازی فرضی، ذرات باردار بارهای معکوس دارند(بارهای الکتریکی مثبت به منفی و منفی به مثبت) و محور زمان نیز در جهت عکس حرکت می‌کند.»

🔹برخی محققان نیز مدعی هستند که این مشاهدات به “جهان‌های موازی” ارتباطی ندارد و شاید نشانه‌ای از کشف ذرات بنیادی جدید باشند که رفتاری متفاوت دارند. کاندید این ذرات ناشناس می‌تواند ماده تاریک باشد. ماده‌ای فرضی است که چون از خود نور یا امواج الکترومغناطیسی منتشر یا بازتاب نمی‌کند، نمی‌توان آن را مستقیما” دید، اما از اثرات گرانشی موجود بر روی اجسام مرئی، مثل ستاره‌ها و کهکشان‌ها، می‌توان به وجود آن پی‌برد. کاندید دیگر برای این ذرات، این است که از زمان بیگ بنگ به ما رسیده‌اند و مربوط به جهان پادماده‌ای باشند. جهان پادماده‌ای از زمان بیگ بنگ در خلاف جهان ما انبساط یافته و با قوانین فیزیکی معکوس جهان ما، عمل می‌کند. در این فرضیه جهان ما از ماده ساخته شده و جهان مجاور از پادماده!

🔸هرچند این پدیده برای اولین‌بار یازده سال پیش مشاهده شد، با این حال در تمام طول این سال‌ها تلاش دانشمندان برای توضیح علمی آن با شکست مواجه شده است. فرضیه «جهان‌های موازی» از دهه شصت میلادی به این سو و با کتاب‌های علمی‌تخیلی و کمیک استریپ محبوبیت یافت، هر چند بحث پیرامون امکان وجود «چند جهان» از سال ۱۹۵۲ در محافل علمی رواج داشته است. نسخۀ پیش از چاپ این پژوهش در وبسایت arxiv.org منتشر شده است.

☑️ پایان.

📎 منبع: بیگ بنگ پیج

🆔 @Physics3p