⭕️ 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
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
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
⭕ 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
🆔 @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
📚 تاریخچه فیزیک، از ارسطو تا مکانیک کوآنتومی
📎 قسمت سی و دوم: چکیده ای از مکانیک کوآنتوم (۱)
🆔 @Physics3p
🔹مسلم است که باید سرانجام مفاهیم زیستی را به مکانیک کوانتومی اضافه کنیم. در فیزیک و شیمی چیزی که کمترین شباهتی با آگاهی داشته باشد پیدا نمی شود، اما همه می دانیم که چیزی به نام «اگاهی» وجود دارد! زیرا خود ما دارای آن هستیم. بنابراین آگاهی باید بخشی از طبیعت یا کلأ بخشی از واقعیت باشد و این بدان معنی است که گذشته از قوانین فیزیک و شیمی که در نظریه کوانتومی بیان می شود، باید یک نوع قانون دیگر را هم مورد نظر قرار دهیم. می توان گفت که مفاهیم فیزیک کلاسیک و از آن جمله مفهوم "زمان" و "مکان" و علیت تا آنجا که باید در توصیف تجربه به کار روند یا به بیان دیگر تا آنجا که در واقع به کار می روند، جزء شرایط پیش بینی نظریه نسبیت و نظریه کوانتومی اند. با این حال مضمون آنها در این نظریات جدید تغییر می یابد. هر وقت سعی می کنیم قوانینی از مطالعه پدیدارهای اتمی استخراج کنیم، حس می کنیم که کار ما ایجاد روابطی میان فرایندهای عینی که در زمان و مکان رخ می دهند نیست بلکه فقط وضعیت های مشاهداتی را به هم مربوط می سازیم!
🔸قوانین تجربی را فقط برای این وضعیتها استخراج می کنیم. نمادهای ریاضی که این وضعیت ها را به کمک آنها توصیف می کنیم، معرف "امکانات" است و نه معرف "واقعیات"! میتوان گفت که نماینده یک وضعیت بینابین میان امکان و تحقق اند و فقط به همان معنایی می توان آنها را عینی شمرد که مثلا در ترمودینامیک آماری، دما را عینی می دانند. كانت شاید نمی دانسته است پیش بینی کند که در قلمرویی که به این اندازه با تجارب روزمره فاصله دارد دیگر نمی توان مشاهدات را راجع به اشیا ذاتی یا عیان دانست. به عبارت دیگر، نمی دانسته است از پیش به این امر پی ببرد که اتمها نه شی ءاند نه عین. در این صورت پس چه هستند؟ برای نامیدن آنها لفظ مناسبی نداریم زیرا زبان ما بر تجربه روزمره مبتنی است و پایه اتمها بر تجربه روزمره نیست!! اصل پوزیتیویست ها این است که واقعیات را باید قبول کرد و به اصطلاح باید چشم بسته پذیرفت. ویگنشتاین می گوید: جهان مجموعه همه واقعیات است و نیز جهان مجموع واقعیات است نه مجموع اشیاء. تاکید پوزیتیویست ها بر روشنی مفاهیم به نظر من کاملا درست است، اما وقتی هرگونه بحث درباره مسائل وسیع تر را فقط به این دلیل که در این قلمرو مفاهیم ما کاملا روشن نیست ممنوع می شمارند، به نظر من کارشان زیاد مفید نیست، همین منع باعث میشود که نتوانیم نظریه کوانتومی را بفهمیم.
🔹پوزیتیویستها فهمیده اند که مکانیک کوانتومی پدیده های اتمی را درست توصیف می کند و از این نظر دلیلی برای شکایت از آن ندارند. چیزهایی را که هم ما ناچار به آن افزوده ایم از قبیل مکمل بودن، تداخل احتمال ها، روابط عدم قطعیت، جدایی شناسنده و مورد شناسایی و غیره همه به چشم ایشان مشتی «پیرایه» یا زینت است. گریزی به تفکرات ماقبل علمی است، حرف هایی از سر سیری است که نباید جدی شان گرفت! سرشاری ذهن فقط بودن از تجارب نیست بلکه سرشار بودن از مفاهیمی است که به کمک آنها می توان درباره مسائل و پدیده ها به طور کلی صحبت کرد.
🔸هستی شناسی ماتریالیستی بر این توهم استوار است که نوع وجود «واقعیت» مستقیم جهان اطراف ما می تواند به حیطه اتمی تعمیم داده شود، هر چند این تعميم محال است. اما چنین صورتبندی هایی ما را از هستی شناسی ماتریالیستی بسیار دور می کند. هایزنبرگ، معنای واژه «عینی» را در فیزیک کلاسیک و کوانتوم متفاوت می داند. در نظریه کوانتوم، گروه آماری فقط به وسیله یک تابع مجموع (ونه، آنطور که متداول است، به وسیله یک ماتریس آماری) مشخص شود، به وضعیت خاصی (به اصطلاح) در فضای پیکربندی «مورد محض» بر می خوریم که می توان در آن به معنایی توصیف را «عینی» خواند. دانشمند هرگز نباید روش اندیشیدن خود را به فلسفه خاصی محدود کند دانشمند باید همواره آماده باشد تا مبانی معرفت خود را با هر تجربه جدیدی تغییر دهد! این اندیشه که تقارن چیزی است بسیار بنیادتر از خود ذرات برای من بسیار جاذبه دارد. «عدالت» و «عشق» مفاهیم مکمل اند. این دو گرچه از اجزای ضروری رفتار ما با دیگران اند اما با یکدیگر جمع نمی شوند.
ادامه دارد....
📎 قسمت سی و دوم: چکیده ای از مکانیک کوآنتوم (۱)
🆔 @Physics3p
🔹مسلم است که باید سرانجام مفاهیم زیستی را به مکانیک کوانتومی اضافه کنیم. در فیزیک و شیمی چیزی که کمترین شباهتی با آگاهی داشته باشد پیدا نمی شود، اما همه می دانیم که چیزی به نام «اگاهی» وجود دارد! زیرا خود ما دارای آن هستیم. بنابراین آگاهی باید بخشی از طبیعت یا کلأ بخشی از واقعیت باشد و این بدان معنی است که گذشته از قوانین فیزیک و شیمی که در نظریه کوانتومی بیان می شود، باید یک نوع قانون دیگر را هم مورد نظر قرار دهیم. می توان گفت که مفاهیم فیزیک کلاسیک و از آن جمله مفهوم "زمان" و "مکان" و علیت تا آنجا که باید در توصیف تجربه به کار روند یا به بیان دیگر تا آنجا که در واقع به کار می روند، جزء شرایط پیش بینی نظریه نسبیت و نظریه کوانتومی اند. با این حال مضمون آنها در این نظریات جدید تغییر می یابد. هر وقت سعی می کنیم قوانینی از مطالعه پدیدارهای اتمی استخراج کنیم، حس می کنیم که کار ما ایجاد روابطی میان فرایندهای عینی که در زمان و مکان رخ می دهند نیست بلکه فقط وضعیت های مشاهداتی را به هم مربوط می سازیم!
🔸قوانین تجربی را فقط برای این وضعیتها استخراج می کنیم. نمادهای ریاضی که این وضعیت ها را به کمک آنها توصیف می کنیم، معرف "امکانات" است و نه معرف "واقعیات"! میتوان گفت که نماینده یک وضعیت بینابین میان امکان و تحقق اند و فقط به همان معنایی می توان آنها را عینی شمرد که مثلا در ترمودینامیک آماری، دما را عینی می دانند. كانت شاید نمی دانسته است پیش بینی کند که در قلمرویی که به این اندازه با تجارب روزمره فاصله دارد دیگر نمی توان مشاهدات را راجع به اشیا ذاتی یا عیان دانست. به عبارت دیگر، نمی دانسته است از پیش به این امر پی ببرد که اتمها نه شی ءاند نه عین. در این صورت پس چه هستند؟ برای نامیدن آنها لفظ مناسبی نداریم زیرا زبان ما بر تجربه روزمره مبتنی است و پایه اتمها بر تجربه روزمره نیست!! اصل پوزیتیویست ها این است که واقعیات را باید قبول کرد و به اصطلاح باید چشم بسته پذیرفت. ویگنشتاین می گوید: جهان مجموعه همه واقعیات است و نیز جهان مجموع واقعیات است نه مجموع اشیاء. تاکید پوزیتیویست ها بر روشنی مفاهیم به نظر من کاملا درست است، اما وقتی هرگونه بحث درباره مسائل وسیع تر را فقط به این دلیل که در این قلمرو مفاهیم ما کاملا روشن نیست ممنوع می شمارند، به نظر من کارشان زیاد مفید نیست، همین منع باعث میشود که نتوانیم نظریه کوانتومی را بفهمیم.
🔹پوزیتیویستها فهمیده اند که مکانیک کوانتومی پدیده های اتمی را درست توصیف می کند و از این نظر دلیلی برای شکایت از آن ندارند. چیزهایی را که هم ما ناچار به آن افزوده ایم از قبیل مکمل بودن، تداخل احتمال ها، روابط عدم قطعیت، جدایی شناسنده و مورد شناسایی و غیره همه به چشم ایشان مشتی «پیرایه» یا زینت است. گریزی به تفکرات ماقبل علمی است، حرف هایی از سر سیری است که نباید جدی شان گرفت! سرشاری ذهن فقط بودن از تجارب نیست بلکه سرشار بودن از مفاهیمی است که به کمک آنها می توان درباره مسائل و پدیده ها به طور کلی صحبت کرد.
🔸هستی شناسی ماتریالیستی بر این توهم استوار است که نوع وجود «واقعیت» مستقیم جهان اطراف ما می تواند به حیطه اتمی تعمیم داده شود، هر چند این تعميم محال است. اما چنین صورتبندی هایی ما را از هستی شناسی ماتریالیستی بسیار دور می کند. هایزنبرگ، معنای واژه «عینی» را در فیزیک کلاسیک و کوانتوم متفاوت می داند. در نظریه کوانتوم، گروه آماری فقط به وسیله یک تابع مجموع (ونه، آنطور که متداول است، به وسیله یک ماتریس آماری) مشخص شود، به وضعیت خاصی (به اصطلاح) در فضای پیکربندی «مورد محض» بر می خوریم که می توان در آن به معنایی توصیف را «عینی» خواند. دانشمند هرگز نباید روش اندیشیدن خود را به فلسفه خاصی محدود کند دانشمند باید همواره آماده باشد تا مبانی معرفت خود را با هر تجربه جدیدی تغییر دهد! این اندیشه که تقارن چیزی است بسیار بنیادتر از خود ذرات برای من بسیار جاذبه دارد. «عدالت» و «عشق» مفاهیم مکمل اند. این دو گرچه از اجزای ضروری رفتار ما با دیگران اند اما با یکدیگر جمع نمی شوند.
ادامه دارد....
📚 تاریخچه فیزیک، از ارسطو تا مکانیک کوآنتومی
📎 قسمت سی و سوم: چکیده ای از مکانیک کوآنتوم (۲)
🆔 @Physics3p
🔹از مکانیک کوانتومی آموخته ایم که حالات مانای اتم با تقارنهای خود مشخص می شوند به احتمال زیاد وضع در مورد ذرات بنیادی نیز از همین قرار است زیرا بعد از همه حرفها ذرات چیزی جز حالات مانای ماده نیستند. اکنون به برکت کشف دیراک قضایا معقول تر از سابق شده است و هر ذره بنیادی مثل حالت مانای اتم با تقارن خود معین می شود. پایداری صورتها که بور آن را نقطه شروع نظریه خود قرار داد دست از راه مکانیک کوانتومی قابل تعبیر است. وجود و پایداری ذرات بنیادی را هم باعث می شود. از بین رفتن این صورتها درست مثل اتم های شیمیدانان با آفرینش آن توأم است و این دلالت می کند که ریشه تقارن در خود طبیعت است. زیرا با روح مکانیک کوانتومی به صورتی که بور همواره در نظر داشته سازگار است و با فلسفه افلاطون هم می خواند، (جور در می آید).
💢 دیراک (۱۹۰۲-۱۹۸۴)
🔸دیراک یکی از دانشمندانی است که در توسعه مکانیک کوانتوم نقش داشته است. او در محاسبه ای که برای الکترون های هم آزاد هم وابسته نوشته بود، فکر کرد که این ذره که با الکترون مخالف است شاید پروتون باشد ولی به زودی آشکار گردید که انرژی منفی مربوط به ذره ای است که جرمش درست برابر جرم الكترون است بنابراین ذره مورد نظر فقط می توانست پوزيترون باشد. دیراک عقیده داشت تمام کیهان خلاء نامحدودی را تشکیل می دهد که تعداد نامحدودی الكترون ترازهای انرژی آن را پر نموده اند و یک اجتماع متحد و وابسته به ذرات را به وجود آورده اند. (با کشف دیراک قضايا معقول تر از سابق شده است، هر ذره بنیادی مثل حالت مانای اتم با تقارن فرد معین می شود.)
🔹هندسه فضایی تهی، همان هندسه اقلیدسی است. در این هندسه، کوتاه ترین فاصله بین دو نقطه خط راست است اما در هندسه غیر اقلیدسی فضای بدون اجسام وجود ندارد لذا فضای یکنواخت نیز یافت نمی شود. در این صورت کوتاهترین فاصله بین دو نقطه خط راست نخواهد بود بلکه خط خمیده است که ژئودزیک(Geodesic) نامیده می شود. ماکس بورن (۱۹۶۹-۱۸۸۲)، یکی از پایه گذاران مکانیک کوانتومی می نویسد: منشاء اصلی مشکل ما در این واقعیت (یا اصل فلسفی) جای دارد که وقتی می خواهیم پدیده ای را نه با تحلیل منطقی و ریاضی بلکه با تصویری که تخیل ما به آن توسل می جوید، توصیف کنیم، واژه های زبان متعارف را به کار می گیریم. زبان متعارف با تجربه روزمره رشد یافته است و هرگز نمی تواند از این حدود پیشی گیرد. فیزیک کلاسیک خود را به استفاده از مفاهیمی از این نوع محدود کرده است. فیزیک کلاسیک با تحلیل حرکت های مرئی دو راه برای ارائه آنها به وسیله فرایندهای بنیادی به وجود آورده است.
🔸ذرات متحرک و امواج! راه دیگری برای توصیف تصویری از حرکات وجود ندارد. ما باید این راه را در حوزه ای از فرایندهای اتمی، که فیزیک کلاسیک از پا افتاده است به کار گیریم. بر اساس تئوری دیراک، خلاء از الکترونها انباشته شده است. این الکترونها هیچگونه آندر آژیرشی با سایر ذرات ندارند، و به محض اینکه یکی از آنها خلاء را ترک کند یک پوزيترون به وجود می آید. پوزیترون و الكترون همزاد یکدیگرند با هم به وجود می آیند و با هم نابود می شوند. تولد همزمان الكترون و پوزیترون از طریق عکاسی در سال ۱۹۳۲ توسط بلاکت انگلیسی و اوچیالینی ایتالیایی تنها پیروزی در زمینه شناسایی خلاء نبود، بلکه این پدیده واقعی تبدیل میدان به ماده محسوب می گردید و به زودی عکس پدیده مزبور(در برخورد الكترون و پوزیترون و تولید گاما) به وسیله دیراک پیش بینی شده بود تایید گردید.
🔹خلاء مورد نظر دیراک تجسم ساده ای برای سهولت تشریح چگونگی تبدیل کوانتای میدان و ذره به یکدیگر است. اصطلاح خلاء، نماینده امکان تبدیل ذرات مادی به کوانتای میدان و برعکس می باشد. به این ترتیب شکاف بین ماده و میدان ناپدید می گردد و انتقال از هر دو طرف امکانپذیر است. ذرات به کوانتای میدان تبدیل می شوند و کوانتای میدان به ذرات مادی مبدل می گردد. اگر گسترش بی انتهای تحرک مداوم موج را مبنای قضاوت قرار دهیم روشن می شود که با میدان اختلافی نخواهد داشت. در واقع فرضیه دوبروی حاکی است که ذرات ماده خواص میدانی از خود نشان میدهند همانطوری که بنابر فرضیه انیشتین کوانتای میدان (فوتون) خواص ذرات را دارا است.
ادامه دارد....
📎 قسمت سی و سوم: چکیده ای از مکانیک کوآنتوم (۲)
🆔 @Physics3p
🔹از مکانیک کوانتومی آموخته ایم که حالات مانای اتم با تقارنهای خود مشخص می شوند به احتمال زیاد وضع در مورد ذرات بنیادی نیز از همین قرار است زیرا بعد از همه حرفها ذرات چیزی جز حالات مانای ماده نیستند. اکنون به برکت کشف دیراک قضایا معقول تر از سابق شده است و هر ذره بنیادی مثل حالت مانای اتم با تقارن خود معین می شود. پایداری صورتها که بور آن را نقطه شروع نظریه خود قرار داد دست از راه مکانیک کوانتومی قابل تعبیر است. وجود و پایداری ذرات بنیادی را هم باعث می شود. از بین رفتن این صورتها درست مثل اتم های شیمیدانان با آفرینش آن توأم است و این دلالت می کند که ریشه تقارن در خود طبیعت است. زیرا با روح مکانیک کوانتومی به صورتی که بور همواره در نظر داشته سازگار است و با فلسفه افلاطون هم می خواند، (جور در می آید).
💢 دیراک (۱۹۰۲-۱۹۸۴)
🔸دیراک یکی از دانشمندانی است که در توسعه مکانیک کوانتوم نقش داشته است. او در محاسبه ای که برای الکترون های هم آزاد هم وابسته نوشته بود، فکر کرد که این ذره که با الکترون مخالف است شاید پروتون باشد ولی به زودی آشکار گردید که انرژی منفی مربوط به ذره ای است که جرمش درست برابر جرم الكترون است بنابراین ذره مورد نظر فقط می توانست پوزيترون باشد. دیراک عقیده داشت تمام کیهان خلاء نامحدودی را تشکیل می دهد که تعداد نامحدودی الكترون ترازهای انرژی آن را پر نموده اند و یک اجتماع متحد و وابسته به ذرات را به وجود آورده اند. (با کشف دیراک قضايا معقول تر از سابق شده است، هر ذره بنیادی مثل حالت مانای اتم با تقارن فرد معین می شود.)
🔹هندسه فضایی تهی، همان هندسه اقلیدسی است. در این هندسه، کوتاه ترین فاصله بین دو نقطه خط راست است اما در هندسه غیر اقلیدسی فضای بدون اجسام وجود ندارد لذا فضای یکنواخت نیز یافت نمی شود. در این صورت کوتاهترین فاصله بین دو نقطه خط راست نخواهد بود بلکه خط خمیده است که ژئودزیک(Geodesic) نامیده می شود. ماکس بورن (۱۹۶۹-۱۸۸۲)، یکی از پایه گذاران مکانیک کوانتومی می نویسد: منشاء اصلی مشکل ما در این واقعیت (یا اصل فلسفی) جای دارد که وقتی می خواهیم پدیده ای را نه با تحلیل منطقی و ریاضی بلکه با تصویری که تخیل ما به آن توسل می جوید، توصیف کنیم، واژه های زبان متعارف را به کار می گیریم. زبان متعارف با تجربه روزمره رشد یافته است و هرگز نمی تواند از این حدود پیشی گیرد. فیزیک کلاسیک خود را به استفاده از مفاهیمی از این نوع محدود کرده است. فیزیک کلاسیک با تحلیل حرکت های مرئی دو راه برای ارائه آنها به وسیله فرایندهای بنیادی به وجود آورده است.
🔸ذرات متحرک و امواج! راه دیگری برای توصیف تصویری از حرکات وجود ندارد. ما باید این راه را در حوزه ای از فرایندهای اتمی، که فیزیک کلاسیک از پا افتاده است به کار گیریم. بر اساس تئوری دیراک، خلاء از الکترونها انباشته شده است. این الکترونها هیچگونه آندر آژیرشی با سایر ذرات ندارند، و به محض اینکه یکی از آنها خلاء را ترک کند یک پوزيترون به وجود می آید. پوزیترون و الكترون همزاد یکدیگرند با هم به وجود می آیند و با هم نابود می شوند. تولد همزمان الكترون و پوزیترون از طریق عکاسی در سال ۱۹۳۲ توسط بلاکت انگلیسی و اوچیالینی ایتالیایی تنها پیروزی در زمینه شناسایی خلاء نبود، بلکه این پدیده واقعی تبدیل میدان به ماده محسوب می گردید و به زودی عکس پدیده مزبور(در برخورد الكترون و پوزیترون و تولید گاما) به وسیله دیراک پیش بینی شده بود تایید گردید.
🔹خلاء مورد نظر دیراک تجسم ساده ای برای سهولت تشریح چگونگی تبدیل کوانتای میدان و ذره به یکدیگر است. اصطلاح خلاء، نماینده امکان تبدیل ذرات مادی به کوانتای میدان و برعکس می باشد. به این ترتیب شکاف بین ماده و میدان ناپدید می گردد و انتقال از هر دو طرف امکانپذیر است. ذرات به کوانتای میدان تبدیل می شوند و کوانتای میدان به ذرات مادی مبدل می گردد. اگر گسترش بی انتهای تحرک مداوم موج را مبنای قضاوت قرار دهیم روشن می شود که با میدان اختلافی نخواهد داشت. در واقع فرضیه دوبروی حاکی است که ذرات ماده خواص میدانی از خود نشان میدهند همانطوری که بنابر فرضیه انیشتین کوانتای میدان (فوتون) خواص ذرات را دارا است.
ادامه دارد....
📚 تاریخچه فیزیک، از ارسطو تا مکانیک کوآنتومی
📎 قسمت پایانی: چکیده ای از مکانیک کوآنتوم (۳)
🆔 @Physics3p
🔹اگر سرعت الکترون افزایش یابد جرم آن نیز افزایش می یابد(براساس نسبیت خاص). این افزایش جرم از کجا ناشی می شود؟ الکترونها معمولا به وسیله میدان الکتریکی شتاب می گیرند در حین عمل میدان الکتریکی به داخل آنها نفوذ می کند و مقداری از انرژی خود را به آنها منتقل می سازد. بر اساس تئوری انیشتین چون انرژی الکترون رو به افزایش است بنابراین جرم آن نیز بیشتر خواهد شد. البته افزایش جرم تا بینهایت ادامه نمی یابد! با افزایش سرعت انرژی ذره بتدریج زیاد می شود تا اینکه برابر انرژی سکون (انرژی ویژه) آن گردد. وقتی دو انرژی مذکور برابر می شوند که سرعت ذره به حدود ۸۰٪ نور برسد. در این مرحله خواص میدانی ذره شدیدا آشکار می گردد و این آمادگی را دارد که در یک لحظه انرژی ویژه و همچنین انرژی ذخیره شده را آزاد نموده و به کوانتای میدان تبدیل گردد. افزایش جرم ذرات در اثر سرعت را می توان یک نوع مبارزه با فنا دانست که طبیعت در وجود آنها نهاده است! ذرات وجود خویش را دوست دارند و لذا با افزایش انرژی که به نیستی آنها می گردید مخالفت می کنند. هر قدر تبدیل شدن ذرات به کوانتای میدان نزدیکتر میشود مقاومت آنها بیشتر می گردد.
🔸ذرات هرگز نمی توانند با سرعت انتشار میدان حرکت کنند و میدان نیز نمی تواند غیر از آنچه که دارد اختیار نماید. فقط الكترون به کوانتای میدان تبدیل می شود ولی ذرات دیگر به ذرات دیگر تبدیل میشوند. نتیجه عامل آندر آژیرشهای الکترومنیتیک فوتونها هستند. با اینکه مزون های پی بیشتر شبیه ذرات هستند، ولی کوانتای میدان محسوب می گردند. در اینجا تصویر مزون که فیزیکدان ها از روابط مابین میدان و ماده داشتند در هم می ریزد. در واقع مزونهای پی مرز دوگانگی محسوب می گردند و ماده بوده و جرم سکون مخالف صفر دارند، و از طرف دیگر، خواص میدانی داشته و اسپین آنها صفر است. پی مزون در واقع معجونی از ویژگیهای مادی و میدانی است که فیزیکدانان در اندیشه داشتند. ذره اخیر خواص ذره ای و کوانتای را بیش از سایر ذرات داراست.
💢 فیزیک استاندارد
🔹نیروی هسته ای قوی توسط ۸ ذره موسوم به «گلوئون» Gleuon حمل می شود. نیروی الکترومغناطیس و هسته ای ضعیف تحت دستورالعمل نیروهای الکتروویکelectroweak قرار دارند که خود مبتنی بر نوع دیگری تقارن هستند. در واقع نیروهای الكتروویک توسط یک «کوارتت» یا مجموعه ای چهارتایی از ذرات حمل می شوند. فوتون، بوزون Z و بوزونw+ و بوزونw- تئوری نیروهای الکتروویک نخستین بار توسط شلدن گالشو، استیون واینبرگ و عبدالسلام فرمول بندی شدند. گرچه خود قوانین الکترومغناطیس متقارن هستند اما در رفتار الکترومغناطیس ابر رساناها تقارنی دیده نمی شود. در واقع فوتون (ذره بدون جرم) درون یک ابر رسانا صاحب جرم می شود و به این ترتیب میزان نفوذ میدان های مغناطیسی در مواد را محدود می کند. اگر انرژی بسیار زیادی به کوارک و لپتون داده شود برهمکنش هستهای قوی، ضعيف و الكترومغناطیسی می توانند در هم آمیزند و ماهیتی یکپارچه را به خود بگیرند. این تئوری می گوید که کوارک و لپتون بدون جرم می باشند که جرمشان را بر اثر برهمکنش با بوزون هیگز به دست می آورند.
☑ پایان.
〰〰〰〰〰〰〰〰〰〰〰
✍ نگارش و تایپ: A.M.H
⭕ منابع و کتب مؤخذ: جز و کل، ورنر هایزنبرگ/ دیدگاههای فلسفه فیزیک/ تاریخچه زمان، استیون هاوکینگ/ حدس ها و ابطال ها، پوپر
🆔 @Physics3p
⚛ کانال فیزیک کوآنتوم👆👆
📎 قسمت پایانی: چکیده ای از مکانیک کوآنتوم (۳)
🆔 @Physics3p
🔹اگر سرعت الکترون افزایش یابد جرم آن نیز افزایش می یابد(براساس نسبیت خاص). این افزایش جرم از کجا ناشی می شود؟ الکترونها معمولا به وسیله میدان الکتریکی شتاب می گیرند در حین عمل میدان الکتریکی به داخل آنها نفوذ می کند و مقداری از انرژی خود را به آنها منتقل می سازد. بر اساس تئوری انیشتین چون انرژی الکترون رو به افزایش است بنابراین جرم آن نیز بیشتر خواهد شد. البته افزایش جرم تا بینهایت ادامه نمی یابد! با افزایش سرعت انرژی ذره بتدریج زیاد می شود تا اینکه برابر انرژی سکون (انرژی ویژه) آن گردد. وقتی دو انرژی مذکور برابر می شوند که سرعت ذره به حدود ۸۰٪ نور برسد. در این مرحله خواص میدانی ذره شدیدا آشکار می گردد و این آمادگی را دارد که در یک لحظه انرژی ویژه و همچنین انرژی ذخیره شده را آزاد نموده و به کوانتای میدان تبدیل گردد. افزایش جرم ذرات در اثر سرعت را می توان یک نوع مبارزه با فنا دانست که طبیعت در وجود آنها نهاده است! ذرات وجود خویش را دوست دارند و لذا با افزایش انرژی که به نیستی آنها می گردید مخالفت می کنند. هر قدر تبدیل شدن ذرات به کوانتای میدان نزدیکتر میشود مقاومت آنها بیشتر می گردد.
🔸ذرات هرگز نمی توانند با سرعت انتشار میدان حرکت کنند و میدان نیز نمی تواند غیر از آنچه که دارد اختیار نماید. فقط الكترون به کوانتای میدان تبدیل می شود ولی ذرات دیگر به ذرات دیگر تبدیل میشوند. نتیجه عامل آندر آژیرشهای الکترومنیتیک فوتونها هستند. با اینکه مزون های پی بیشتر شبیه ذرات هستند، ولی کوانتای میدان محسوب می گردند. در اینجا تصویر مزون که فیزیکدان ها از روابط مابین میدان و ماده داشتند در هم می ریزد. در واقع مزونهای پی مرز دوگانگی محسوب می گردند و ماده بوده و جرم سکون مخالف صفر دارند، و از طرف دیگر، خواص میدانی داشته و اسپین آنها صفر است. پی مزون در واقع معجونی از ویژگیهای مادی و میدانی است که فیزیکدانان در اندیشه داشتند. ذره اخیر خواص ذره ای و کوانتای را بیش از سایر ذرات داراست.
💢 فیزیک استاندارد
🔹نیروی هسته ای قوی توسط ۸ ذره موسوم به «گلوئون» Gleuon حمل می شود. نیروی الکترومغناطیس و هسته ای ضعیف تحت دستورالعمل نیروهای الکتروویکelectroweak قرار دارند که خود مبتنی بر نوع دیگری تقارن هستند. در واقع نیروهای الكتروویک توسط یک «کوارتت» یا مجموعه ای چهارتایی از ذرات حمل می شوند. فوتون، بوزون Z و بوزونw+ و بوزونw- تئوری نیروهای الکتروویک نخستین بار توسط شلدن گالشو، استیون واینبرگ و عبدالسلام فرمول بندی شدند. گرچه خود قوانین الکترومغناطیس متقارن هستند اما در رفتار الکترومغناطیس ابر رساناها تقارنی دیده نمی شود. در واقع فوتون (ذره بدون جرم) درون یک ابر رسانا صاحب جرم می شود و به این ترتیب میزان نفوذ میدان های مغناطیسی در مواد را محدود می کند. اگر انرژی بسیار زیادی به کوارک و لپتون داده شود برهمکنش هستهای قوی، ضعيف و الكترومغناطیسی می توانند در هم آمیزند و ماهیتی یکپارچه را به خود بگیرند. این تئوری می گوید که کوارک و لپتون بدون جرم می باشند که جرمشان را بر اثر برهمکنش با بوزون هیگز به دست می آورند.
☑ پایان.
〰〰〰〰〰〰〰〰〰〰〰
✍ نگارش و تایپ: A.M.H
⭕ منابع و کتب مؤخذ: جز و کل، ورنر هایزنبرگ/ دیدگاههای فلسفه فیزیک/ تاریخچه زمان، استیون هاوکینگ/ حدس ها و ابطال ها، پوپر
🆔 @Physics3p
⚛ کانال فیزیک کوآنتوم👆👆
مطلب «تاریخچه فیزیک، از ارسطو تا مکانیک کوآنتومی» بعد از سی و چهار قسمت به پایان رسید.
میزان رضایت و سودمندی این مطلب برای شما به چه اندازه بوده است؟
عالی👌 (13)
👍👍👍👍👍👍👍👍👍👍93%
خوب 👍
▫️0%
متوسط ✌
▫️0%
بد 👎 (1)
👍7%
🕴 تعدادکل رای ها: 14
میزان رضایت و سودمندی این مطلب برای شما به چه اندازه بوده است؟
عالی👌 (13)
👍👍👍👍👍👍👍👍👍👍93%
خوب 👍
▫️0%
متوسط ✌
▫️0%
بد 👎 (1)
👍7%
🕴 تعدادکل رای ها: 14
Quantum Physics via @like
کوانتوم و چالشهای آن - گرینشتاین.pdf
24.1 MB
📚 کتاب هفته
📎 عنوان: کوانتوم و چالش های آن
پژوهشی نو در پیدایش مکانیک کوانتومی
✍ نویسنده: پروفسور گرینشتاین
☑️ موضوع: بیوگرافی-فیزیک-علم
#فارسی
#پیشنهاد_ویژه_کانال
🆔 @Physics3p
📎 عنوان: کوانتوم و چالش های آن
پژوهشی نو در پیدایش مکانیک کوانتومی
✍ نویسنده: پروفسور گرینشتاین
☑️ موضوع: بیوگرافی-فیزیک-علم
#فارسی
#پیشنهاد_ویژه_کانال
🆔 @Physics3p
⭕️ چکیده ای از گرانش و فضا-زمان کوآنتومی
💫 قسمت اول
🆔 @Physics3p
گرانش، مرموزترین نیروی طبیعت که در حین آن ضعیف ترین نیرو در بین چهار نیروی شناخته شده طبیعت است، همواره در تمام مباحث مرتبط با فیزیک استاندارد و نسبیت عام در این کانال مورد بحث قرار گرفته است. حال قصد داریم بیش از پیش به کنکاش در این نیرو، که حتی در نیرو بودن آن هم جای شک و تردید باقیست! بپردازیم.
در نسبیت عام گرانش را تنها ناشی از تغییر هندسی صفحه چهاربعدی فضا-زمانی و یا خمیدگی فضا-زمان میدانیم اما پرسش این است وقتی میگوییم «خمش فضا-زمان» در حقیقت چه چیزی خمیده میشود؟! آیا فضا-زمان هم کوانیته است و برای درک آن باید از مکانیک کوآنتا کمک گرفت یا چیزی پیوسته بوده که تنها با استناد به فیزیک کلاسیک قابل تشریح است؟
در ابتدا باید بدانیم در فیزیک هرآنچه که بصورت نقطه اثری بر چیز دیگری تأثیر بگذارد، در حقیقت «نیرو» است. نیرو سبب انجام کار مکانیکی میشود و ما برای انجام کار نیاز به نوعی از انرژی داریم. هرچند که در حقیقت برای انرژی تعریف دقیقی وجود ندارد اما ما اینجا میتوانیم قرارداد کنیم که نیروها نیز نقطه اثراتی از کمیتی بنام "انرژی" هستند، یا بگونهای شاید بتوان گفت، نیرو در حقیقت چهره عیان انرژی است که خود را بصورت تغییر یا نقطه اثر معینی در جسم نشان میدهد. میدانیم گرانش نیز بصورت نقطه اثری در موقعیت یک جسم یا تأثیر غیرمستقیم و یا مستقیم بر کمیت های قابل اندازه گیری جسم، مانند تندی یا شتاب خود را برای ما قابل سنجش میکند. پس میتوان با اطمینان گفت گرانش نیز نیرو است! پس حال فهمیدیم در نیرو بودن گرانش، حداقل از دیدگاه مکانیک کلاسیک، شکی نیست.
اما باید بتوانیم از دیدگاه فیزیک جدید نیز نیرو بودن گرانش را تأیید کنیم! میدانیم تمام نیرو های شناخته شده تابحال، با نوعی ذره حامل انرژی بنام بوزون حمل میشوند که انواع گوناگونی دارند. برای مثال نیروی الکترومغناطیس با فوتون ها حمل میشود، و نیروی هسته ای قوی با گلئون ها و هسته ای ضعیف نیز با بوزن w و z. اما آیا گرانش نیز کوآنیته است و این نیرو نیز نقش یا چهره قابل سنجش از نوعی بوزون حامل انرژی است؟ حقیقت اینست تا این تاریخ هیچ کوآنتومی برای این نیروی جاذبه در شتاب دهنده ذرات مانند شتاب دهنده عظیم LHC در سرن یافت نشد! پس آیا میتوان در نیرو بودن گرانش از دیدگاه فیزیک جدید شک کرد؟ یا شاید داریم در جای اشتباهی بدنبال کوانتوم گرانش میگردیم و باید نگاه خود را بنیادی تر کنیم؟!
گرانش برخلاف سایر نیروی های طبیعت، خود در گرو صفحه چهاربعدی "فرضی" فضا-زمان نیست بلکه خود جزئی از این صفحه است(بطورکلی واژه صفحه برای دوبعد بکار میرود اما ما برای درک بهتر خواننده از منظور متن، از این واژه برای چهاربعد استفاده میکنیم.) برای فهم راحتتر میتوان چنین گفت تمام سه نیرویی که توسط فیزیک استاندارد قابل توضیح هستند، خود در مجموعه ابعاد مکانی و زمانی یا همان فضا-زمان تعریف میشوند یا بعبارتی «درون آنند». اما گرانش بر خلاف بقیه آنها، خود "ناشی" از فضا-زمان است و مستقیمأ با این صحنه نمایش هستی، یعنی فضا-زمان چهاربعدی در ارتباط است! پس با این حال شاید برای کشف "بنیاد" گرانش باید بر خود فضا-زمان تمرکز بیشتری داشته باشیم.
ادامه دارد....
🆔 @Physics3p
💫 قسمت اول
🆔 @Physics3p
گرانش، مرموزترین نیروی طبیعت که در حین آن ضعیف ترین نیرو در بین چهار نیروی شناخته شده طبیعت است، همواره در تمام مباحث مرتبط با فیزیک استاندارد و نسبیت عام در این کانال مورد بحث قرار گرفته است. حال قصد داریم بیش از پیش به کنکاش در این نیرو، که حتی در نیرو بودن آن هم جای شک و تردید باقیست! بپردازیم.
در نسبیت عام گرانش را تنها ناشی از تغییر هندسی صفحه چهاربعدی فضا-زمانی و یا خمیدگی فضا-زمان میدانیم اما پرسش این است وقتی میگوییم «خمش فضا-زمان» در حقیقت چه چیزی خمیده میشود؟! آیا فضا-زمان هم کوانیته است و برای درک آن باید از مکانیک کوآنتا کمک گرفت یا چیزی پیوسته بوده که تنها با استناد به فیزیک کلاسیک قابل تشریح است؟
در ابتدا باید بدانیم در فیزیک هرآنچه که بصورت نقطه اثری بر چیز دیگری تأثیر بگذارد، در حقیقت «نیرو» است. نیرو سبب انجام کار مکانیکی میشود و ما برای انجام کار نیاز به نوعی از انرژی داریم. هرچند که در حقیقت برای انرژی تعریف دقیقی وجود ندارد اما ما اینجا میتوانیم قرارداد کنیم که نیروها نیز نقطه اثراتی از کمیتی بنام "انرژی" هستند، یا بگونهای شاید بتوان گفت، نیرو در حقیقت چهره عیان انرژی است که خود را بصورت تغییر یا نقطه اثر معینی در جسم نشان میدهد. میدانیم گرانش نیز بصورت نقطه اثری در موقعیت یک جسم یا تأثیر غیرمستقیم و یا مستقیم بر کمیت های قابل اندازه گیری جسم، مانند تندی یا شتاب خود را برای ما قابل سنجش میکند. پس میتوان با اطمینان گفت گرانش نیز نیرو است! پس حال فهمیدیم در نیرو بودن گرانش، حداقل از دیدگاه مکانیک کلاسیک، شکی نیست.
اما باید بتوانیم از دیدگاه فیزیک جدید نیز نیرو بودن گرانش را تأیید کنیم! میدانیم تمام نیرو های شناخته شده تابحال، با نوعی ذره حامل انرژی بنام بوزون حمل میشوند که انواع گوناگونی دارند. برای مثال نیروی الکترومغناطیس با فوتون ها حمل میشود، و نیروی هسته ای قوی با گلئون ها و هسته ای ضعیف نیز با بوزن w و z. اما آیا گرانش نیز کوآنیته است و این نیرو نیز نقش یا چهره قابل سنجش از نوعی بوزون حامل انرژی است؟ حقیقت اینست تا این تاریخ هیچ کوآنتومی برای این نیروی جاذبه در شتاب دهنده ذرات مانند شتاب دهنده عظیم LHC در سرن یافت نشد! پس آیا میتوان در نیرو بودن گرانش از دیدگاه فیزیک جدید شک کرد؟ یا شاید داریم در جای اشتباهی بدنبال کوانتوم گرانش میگردیم و باید نگاه خود را بنیادی تر کنیم؟!
گرانش برخلاف سایر نیروی های طبیعت، خود در گرو صفحه چهاربعدی "فرضی" فضا-زمان نیست بلکه خود جزئی از این صفحه است(بطورکلی واژه صفحه برای دوبعد بکار میرود اما ما برای درک بهتر خواننده از منظور متن، از این واژه برای چهاربعد استفاده میکنیم.) برای فهم راحتتر میتوان چنین گفت تمام سه نیرویی که توسط فیزیک استاندارد قابل توضیح هستند، خود در مجموعه ابعاد مکانی و زمانی یا همان فضا-زمان تعریف میشوند یا بعبارتی «درون آنند». اما گرانش بر خلاف بقیه آنها، خود "ناشی" از فضا-زمان است و مستقیمأ با این صحنه نمایش هستی، یعنی فضا-زمان چهاربعدی در ارتباط است! پس با این حال شاید برای کشف "بنیاد" گرانش باید بر خود فضا-زمان تمرکز بیشتری داشته باشیم.
ادامه دارد....
🆔 @Physics3p
⭕️ چکیده ای از گرانش و فضا-زمان کوآنتومی
💫 قسمت دوم
🆔 @Physics3p
شاید زوم کردن روی فضا-زمان به راحتی زوم کردن بر روی ماده نباشد تا در نهایت به اتم برسیم چون ما در اینجا با بنیاد هستی درگیر خواهیم بود. در مطالب مربوط به نسبیت به وفور گفتیم فضا و زمان درهم تنیده اند و تغییر در یکی از آنها، تحریف دیگری را در پی خواهد داشت. همچنین گفتیم هرچه دقت ما در در پیمایش یا سنجش مکان(تندی) بیشتر شود، در سنجش زمان بی دقت تر خواهیم شد و اصطلاحأ زمان برایمان «کند» میگذرد. حال باید بدانیم اگر بینهایت بر روی این بنیاد هسته(فضا-زمان) زوم کنیم، در نهایت چه خواهد شد؟
کوتاه ترین طولی که ما قادر به اندازه گیری آن هستیم و در این طول کمیت های فیزیکی همچنان قابل تعریف و استفاده هستند، "طول پلانک" است پس ما در فرایند زوم کردن خود بر روی فضا-زمان دارای محدودیت هستیم. اما مشکل اینجاست که زمان نیز یکی از این کمیت های قابل سنجش فیزیکی است پس با توجه به درهم تنیده بودن و وابسته بودن آن به ابعاد مکانی، میتوان گفت در مقیاس کوچکتر از این طول، در سنجش زمان نیز دچار مشکل خواهیم بود. میدانیم تمام حرکت ها و کمیت های وابسته به آن که باعث درک و تعریف و در نهایت سنجش «حرکت» میشوند، با زمان نیز در ارتباط اند. برای مثال سرعت نیز نوعی از این کمیت هاست که میزان پیمایش مکان را در واحد زمان نتیجه میدهد و با موهومی شدن یا صفر شدن زمان، سرعت نیز غیرقابل سنجش میشود. پس در نتیجه میتوان تمام تعریفات حرکتی را ابطال دانست. بدین سان میتوان گفت حرکت نیز معنای فیزیکی خود را در این مقیاس از دست میدهد. پس آیا میتوانیم بگوییم در بنیادی ترین طولی که میتوان برای ابعاد مکانی قائل شد، فضا و زمان و در نتیجه فضا-زمان دیگر وجود ندارد؟!
در نظریه های کوانتومی گرانش که سعی در کوانیته کردن فضا-زمان دارند، گرانش را ناشی از تعاملات کوانتومی فضا-زمان میدانیم. برای مثال در نظریه گرانش کوآنتومی حلقوی، فضا-زمان را در بنیادی ترین حالت بطور حلقه هایی منبسط شونده که بصورت تارعنکبوت در شبکه هایی حلقوی که در نهایت به هم میرسند میدانیم که گرانش را نیز نتیجه میدهد اما در اینجا و در سایر نظریاتی که بر روی کوآنیته بودن فضا-زمان تمرکز دارند، دیگر خبری از کوانتوم گرانش نیست و ما با کوآنتوم فضا-زمان که گرانش را نتیجه میدهد سرو کار داریم!
اما قوانین اعمال شده تابحال به ما نشان میدهند ما قادر نیستیم فضا-زمان را در مقیاس کوچکتر از طول پلانک تعریف کنیم. پس این کوانتوم های فضا-زمانی که خود گرانش را نتیجه میدهند، کجا هستند و آیا ما قادریم آنها را مورد سنجش قرار دهیم یا باید اساس کوانتوم فضا-زمان و یا حتی تصورمان را از فضا-زمان دستخوش تغییر کنیم؟
ایا ما در حقیقت فضا-زمان یا حتی خود فضا و زمان را بدرستی درک کرده ایم و یا درک ناقص ما از این دو سببشده تا نتوانیم نتیجه آنها یعنی گرانش را بخوبی تشریح کنیم و این سبب ناسازگاری قوانین فیزیک کشف شده تابحال توسط بشر با یکدیگر، مانند نسبیت عام و مکانیک کوانتوم شده است؟!
☑️ پایان.
✍ نگارش؛ ادمین کانال فیزیک کوآنتوم
🆔 @Physics3p
💫 قسمت دوم
🆔 @Physics3p
شاید زوم کردن روی فضا-زمان به راحتی زوم کردن بر روی ماده نباشد تا در نهایت به اتم برسیم چون ما در اینجا با بنیاد هستی درگیر خواهیم بود. در مطالب مربوط به نسبیت به وفور گفتیم فضا و زمان درهم تنیده اند و تغییر در یکی از آنها، تحریف دیگری را در پی خواهد داشت. همچنین گفتیم هرچه دقت ما در در پیمایش یا سنجش مکان(تندی) بیشتر شود، در سنجش زمان بی دقت تر خواهیم شد و اصطلاحأ زمان برایمان «کند» میگذرد. حال باید بدانیم اگر بینهایت بر روی این بنیاد هسته(فضا-زمان) زوم کنیم، در نهایت چه خواهد شد؟
کوتاه ترین طولی که ما قادر به اندازه گیری آن هستیم و در این طول کمیت های فیزیکی همچنان قابل تعریف و استفاده هستند، "طول پلانک" است پس ما در فرایند زوم کردن خود بر روی فضا-زمان دارای محدودیت هستیم. اما مشکل اینجاست که زمان نیز یکی از این کمیت های قابل سنجش فیزیکی است پس با توجه به درهم تنیده بودن و وابسته بودن آن به ابعاد مکانی، میتوان گفت در مقیاس کوچکتر از این طول، در سنجش زمان نیز دچار مشکل خواهیم بود. میدانیم تمام حرکت ها و کمیت های وابسته به آن که باعث درک و تعریف و در نهایت سنجش «حرکت» میشوند، با زمان نیز در ارتباط اند. برای مثال سرعت نیز نوعی از این کمیت هاست که میزان پیمایش مکان را در واحد زمان نتیجه میدهد و با موهومی شدن یا صفر شدن زمان، سرعت نیز غیرقابل سنجش میشود. پس در نتیجه میتوان تمام تعریفات حرکتی را ابطال دانست. بدین سان میتوان گفت حرکت نیز معنای فیزیکی خود را در این مقیاس از دست میدهد. پس آیا میتوانیم بگوییم در بنیادی ترین طولی که میتوان برای ابعاد مکانی قائل شد، فضا و زمان و در نتیجه فضا-زمان دیگر وجود ندارد؟!
در نظریه های کوانتومی گرانش که سعی در کوانیته کردن فضا-زمان دارند، گرانش را ناشی از تعاملات کوانتومی فضا-زمان میدانیم. برای مثال در نظریه گرانش کوآنتومی حلقوی، فضا-زمان را در بنیادی ترین حالت بطور حلقه هایی منبسط شونده که بصورت تارعنکبوت در شبکه هایی حلقوی که در نهایت به هم میرسند میدانیم که گرانش را نیز نتیجه میدهد اما در اینجا و در سایر نظریاتی که بر روی کوآنیته بودن فضا-زمان تمرکز دارند، دیگر خبری از کوانتوم گرانش نیست و ما با کوآنتوم فضا-زمان که گرانش را نتیجه میدهد سرو کار داریم!
اما قوانین اعمال شده تابحال به ما نشان میدهند ما قادر نیستیم فضا-زمان را در مقیاس کوچکتر از طول پلانک تعریف کنیم. پس این کوانتوم های فضا-زمانی که خود گرانش را نتیجه میدهند، کجا هستند و آیا ما قادریم آنها را مورد سنجش قرار دهیم یا باید اساس کوانتوم فضا-زمان و یا حتی تصورمان را از فضا-زمان دستخوش تغییر کنیم؟
ایا ما در حقیقت فضا-زمان یا حتی خود فضا و زمان را بدرستی درک کرده ایم و یا درک ناقص ما از این دو سببشده تا نتوانیم نتیجه آنها یعنی گرانش را بخوبی تشریح کنیم و این سبب ناسازگاری قوانین فیزیک کشف شده تابحال توسط بشر با یکدیگر، مانند نسبیت عام و مکانیک کوانتوم شده است؟!
☑️ پایان.
✍ نگارش؛ ادمین کانال فیزیک کوآنتوم
🆔 @Physics3p
🔻از نظر پلانک انرژی تنها به شکل بسته هایی وارد ماده می شود. و بیرون از ماده همانجا که به شکل تابش در می آید، باید از قوانینی که مکسول بنیاد نهاد پیروی کند. اما انیشتین نشان داد که این دو ایده معادل یکدیگر نیستند، و در جای دیگر نشان داد که اگر تابش نیز از بسته هایی تشکیل یافته باشد، این توازن وجود خواهد داشت.
🔻آنجا پلانک ادعا می کرد ماده انرژی را فقط به صورت بسته جذب یا گسیل می کند. اما انیشتین با گریز از موضوع اصرار می کرد کوانتوم انرژی، به جای آن که صرفا رفتاری شبیه یک موج داشته باشد تا در معادلات مکسول صدق کند، باید به نحوی شبیه یک ذره، یک ذره نور، که ما آن را فوتون مینامیم، رفتار کند.
🆔 @Physics3p
🔻آنجا پلانک ادعا می کرد ماده انرژی را فقط به صورت بسته جذب یا گسیل می کند. اما انیشتین با گریز از موضوع اصرار می کرد کوانتوم انرژی، به جای آن که صرفا رفتاری شبیه یک موج داشته باشد تا در معادلات مکسول صدق کند، باید به نحوی شبیه یک ذره، یک ذره نور، که ما آن را فوتون مینامیم، رفتار کند.
🆔 @Physics3p
⭕️ جهانی از هیچ؟!
در دنیای کوانتوم، ذرات دائما در حال پدید آمدن و ناپدید شدن هستند. تصوری که ما از یک فضای خالی در ذهن خود داریم یک هیچ افتاخیز کننده، و زایاست، با فوتون هایی که از "هیچ" پدید می آیند و تقریبا به محض آن که زاده می شوند, از میان می روند!
با الکترونهایی که چند لحظه ی کوتاه در اقیانوس عظیمی کف می کنند تا زوج ناپایدار الكترون، یعنی پوزیترون را بیافرینند، و با ذرات گوناگون دیگر به اغتشاش و پریشانی بیفزایند. اما انرژی برای آفرینش این ذرات از کجا می آید؟ اگر این ذرات به مدت زمانی دراز حیات داشته باشند، باید تراز انرژیشان نابود شود. چگونه کوتاهی عمر تراز انرژی را تامین می کند؟
از طریق اصل عدم قطعیت هایزنبرگ! اگر طول عمر کوتاه باشد، زمانی که طی آن ذره وجود دارد به وضوح معین می شود. هر چه زمان را دقیقتر تشخیص دهیم، اطلاع مان از انرژی از دقت کمتری برخوردار است، و اگر زمان به اندازه ی کافی دقیق باشد، انرژی چنان در پرده های ایهام فرو می رود که تخطی از تراز انرژی به طور کامل مبهم شود!
🆔 @Physics3p
در دنیای کوانتوم، ذرات دائما در حال پدید آمدن و ناپدید شدن هستند. تصوری که ما از یک فضای خالی در ذهن خود داریم یک هیچ افتاخیز کننده، و زایاست، با فوتون هایی که از "هیچ" پدید می آیند و تقریبا به محض آن که زاده می شوند, از میان می روند!
با الکترونهایی که چند لحظه ی کوتاه در اقیانوس عظیمی کف می کنند تا زوج ناپایدار الكترون، یعنی پوزیترون را بیافرینند، و با ذرات گوناگون دیگر به اغتشاش و پریشانی بیفزایند. اما انرژی برای آفرینش این ذرات از کجا می آید؟ اگر این ذرات به مدت زمانی دراز حیات داشته باشند، باید تراز انرژیشان نابود شود. چگونه کوتاهی عمر تراز انرژی را تامین می کند؟
از طریق اصل عدم قطعیت هایزنبرگ! اگر طول عمر کوتاه باشد، زمانی که طی آن ذره وجود دارد به وضوح معین می شود. هر چه زمان را دقیقتر تشخیص دهیم، اطلاع مان از انرژی از دقت کمتری برخوردار است، و اگر زمان به اندازه ی کافی دقیق باشد، انرژی چنان در پرده های ایهام فرو می رود که تخطی از تراز انرژی به طور کامل مبهم شود!
🆔 @Physics3p
👍2
Forwarded from اتچ بات
⭕ چرا کیهان ۴ بعدی است؟
🔹 در دهه ۱۹۸۰ ، فیزیکدانها از اتحاد بین چهار نیروی طبیعت در قالب یک نیروی واحد ناامید شده بودند. تلاش اولیه ایشان ابرگرانش نامیده شد، که به دلیل ناسازگاریهای متعدد و پیشبینیهای تأیید نشده، این ایده دور انداخته شد. نظریهی دیگری که در آن زمان جوانه زد، نظریه ریسمان بود.
🔸 نظریه ریسمان در دهه ۱۹۷۰ متولد شد، اما تا ۱۹۸۰ بطور گسترده نادیده گرفته شد. اما در دهه ۸۰ محبوبیت نظریه ریسمان احیاء شد و فیزیکدانها شروع به مطالعه جدی آن کردند. نظریه ریسمان همچنان به عنوان یکی از بهترین حدسهای ما در درک کامل عالم باقی مانده است. طبق این نظریه، جهان به صورت ۲۶ بعدی وجود دارد! در نتیجه این بسیار عجیب است که چرا فقط ۴ بعد آن برای آشکار شده است.
🆔 @Physics3p
🔹 بیمعنا بودن این امر که چرا ۴ بعد جهان برای ما قابل درک است، فیلسوفان و فیزیکدانان را همواره آزار داده است. آنها بسیار کنجکاوند تا واقعیت را همانگونه که هست بپذیرند بدون هرگونه شک و تردیدی؛ آنها میخواهند بدانند که چرا واقعیت اینگونه است که هست.
⭕ چگالی انرژی آزاد هلمهولتز
🔸 وقتی از فاصله بسیار دور نگاه کنیم، ابعاد فضایی وجود ندارند. ابعاد، زمانی پدیدار میشوند که از فاصله بسیار نزدیکی نظاره گر باشیم. از یک فاصله نسبتا دور، یک برگه کاغذ به نظر جسم نقطهای میرسد، اما نزدیکتر که بیاییم به صورت یک خط یک بعدی ظاهر میشود. اگر نزدیکتر بیاییم یک سطح میبینیم که دو بعدی است و اگر خیلی نزدیکتر شویم متوجه بعد سوم یعنی ضخامت کاغذ میشویم.
🔹 اما تصور کردن بعد چهارم دشوارتر است. در اصل، این را درک میکنیم که ابعاد بالاتر زمانی پدیدار میشوند که عمیق و عمیقتر شویم. مانند یک پیاز، ابعاد بالاتر در لایههای متعدد پیچیده شدهاند. فرضیه این است که تمام ابعاد به یکباره لحظهای پس از بیگ بنگ ظاهر شدهاند، اما به دلیلی، کیهان تصمیم گرفته است که تنها چهار بعد را باز و مشخص کند. فیزیکدانها تصور میکنند که دیگر ابعاد درون فضایی به وسعت یک میلیون میلیون میلیون میلیون میلیونم اینچ ، خمیده و پیچیده شدهاند.
🆔 @Physics3p
🔸 پس چرا فقط چهار بعد؟ خب، یک نظریه این است که دیگر ابعاد فضایی توسط قانون دوم ترمودینامیک که یک قانون بنیادی جهان است از باز شدن و گسترده شدن منع شدهاند. طبق این نظریه، جهان تازه متولد شده با تابش و چگالی انرژی آزاد هلمهولتز که کمیتی ترمودینامیکی است که فشار را بر فضا وارد میکند اشباع شده بود.
🔹 فقط چند ثانیه پس از بیگ بنگ، جهان به طور آنی سرد شد، و چگالی هلمهولتز بیشینه مقدار خود را بدست آورد و جهان بلافاصله منجمد شد. در این مرحله، جهان که پیش از آن در هر بعدی وجود داشت، تنها به چهار بعد محدود شد. تنها راه آنکه کیهان ابعاد دیگرش نیز گسترش و قابل مشاهده شود این است که به یک دمای بحرانی برسد، یک دمای جهنمی که مطمئنا لحظهای پس از ایجاد جهان غالب شده است.
🔸 این حالت مشابه گذار فازهای آب است. تنها راهی که یک قطعه یخ بتواند به صورت آب مایع گذار کند زمانی است که تحت گرما قرار گیرد. در حالی که این نظریه به تازگی مطرح شده است، اما اصلی به نام اصل انسانمحوری (انتروپیک) وجود دارد که همواره چنین معماهای پیچیدهای را به آن ربط میدهیم. که این اصل را در قسمت بعدی این مطلب در این کانال قرار می دهیم.
ادامه دارد...
🆔 @Physics3p
🔹 در دهه ۱۹۸۰ ، فیزیکدانها از اتحاد بین چهار نیروی طبیعت در قالب یک نیروی واحد ناامید شده بودند. تلاش اولیه ایشان ابرگرانش نامیده شد، که به دلیل ناسازگاریهای متعدد و پیشبینیهای تأیید نشده، این ایده دور انداخته شد. نظریهی دیگری که در آن زمان جوانه زد، نظریه ریسمان بود.
🔸 نظریه ریسمان در دهه ۱۹۷۰ متولد شد، اما تا ۱۹۸۰ بطور گسترده نادیده گرفته شد. اما در دهه ۸۰ محبوبیت نظریه ریسمان احیاء شد و فیزیکدانها شروع به مطالعه جدی آن کردند. نظریه ریسمان همچنان به عنوان یکی از بهترین حدسهای ما در درک کامل عالم باقی مانده است. طبق این نظریه، جهان به صورت ۲۶ بعدی وجود دارد! در نتیجه این بسیار عجیب است که چرا فقط ۴ بعد آن برای آشکار شده است.
🆔 @Physics3p
🔹 بیمعنا بودن این امر که چرا ۴ بعد جهان برای ما قابل درک است، فیلسوفان و فیزیکدانان را همواره آزار داده است. آنها بسیار کنجکاوند تا واقعیت را همانگونه که هست بپذیرند بدون هرگونه شک و تردیدی؛ آنها میخواهند بدانند که چرا واقعیت اینگونه است که هست.
⭕ چگالی انرژی آزاد هلمهولتز
🔸 وقتی از فاصله بسیار دور نگاه کنیم، ابعاد فضایی وجود ندارند. ابعاد، زمانی پدیدار میشوند که از فاصله بسیار نزدیکی نظاره گر باشیم. از یک فاصله نسبتا دور، یک برگه کاغذ به نظر جسم نقطهای میرسد، اما نزدیکتر که بیاییم به صورت یک خط یک بعدی ظاهر میشود. اگر نزدیکتر بیاییم یک سطح میبینیم که دو بعدی است و اگر خیلی نزدیکتر شویم متوجه بعد سوم یعنی ضخامت کاغذ میشویم.
🔹 اما تصور کردن بعد چهارم دشوارتر است. در اصل، این را درک میکنیم که ابعاد بالاتر زمانی پدیدار میشوند که عمیق و عمیقتر شویم. مانند یک پیاز، ابعاد بالاتر در لایههای متعدد پیچیده شدهاند. فرضیه این است که تمام ابعاد به یکباره لحظهای پس از بیگ بنگ ظاهر شدهاند، اما به دلیلی، کیهان تصمیم گرفته است که تنها چهار بعد را باز و مشخص کند. فیزیکدانها تصور میکنند که دیگر ابعاد درون فضایی به وسعت یک میلیون میلیون میلیون میلیون میلیونم اینچ ، خمیده و پیچیده شدهاند.
🆔 @Physics3p
🔸 پس چرا فقط چهار بعد؟ خب، یک نظریه این است که دیگر ابعاد فضایی توسط قانون دوم ترمودینامیک که یک قانون بنیادی جهان است از باز شدن و گسترده شدن منع شدهاند. طبق این نظریه، جهان تازه متولد شده با تابش و چگالی انرژی آزاد هلمهولتز که کمیتی ترمودینامیکی است که فشار را بر فضا وارد میکند اشباع شده بود.
🔹 فقط چند ثانیه پس از بیگ بنگ، جهان به طور آنی سرد شد، و چگالی هلمهولتز بیشینه مقدار خود را بدست آورد و جهان بلافاصله منجمد شد. در این مرحله، جهان که پیش از آن در هر بعدی وجود داشت، تنها به چهار بعد محدود شد. تنها راه آنکه کیهان ابعاد دیگرش نیز گسترش و قابل مشاهده شود این است که به یک دمای بحرانی برسد، یک دمای جهنمی که مطمئنا لحظهای پس از ایجاد جهان غالب شده است.
🔸 این حالت مشابه گذار فازهای آب است. تنها راهی که یک قطعه یخ بتواند به صورت آب مایع گذار کند زمانی است که تحت گرما قرار گیرد. در حالی که این نظریه به تازگی مطرح شده است، اما اصلی به نام اصل انسانمحوری (انتروپیک) وجود دارد که همواره چنین معماهای پیچیدهای را به آن ربط میدهیم. که این اصل را در قسمت بعدی این مطلب در این کانال قرار می دهیم.
ادامه دارد...
🆔 @Physics3p
Telegram
attach 📎
Forwarded from اتچ بات
⭕ چرا کیهان ۴ بعدی است؟ (۲)
در قسمت قبلی این مطلب در مورد قانون دوم ترمودینامیک و انتخاب ان برای اینکه کیهان ۴ بعدی باشد را توضیح دادیم و گفتیم که در مطلب بعدی اصل انتروپیک و ارتباط ان با اینکه چرا کیهان ۴ بعدی است را توضیح خواهیم داد.
⭕ اصل انتروپیک:
طبق اصل انتروپیک، اگر جهان به هر شکل متفاوتی غیر از چیزی که اکنون هست میبود، گونههای هوشمندی که درباره ساختار ظریف آن سؤال کنند وجود نمیداشتند.
🆔 @Physics3p
قانون دوم ترمودینامیک در اصل توضیح میدهد که چرا زمان فقط در یک راستا جریان دارد، یعنی رو به جلو. این قانون پیشبینی میکند که جهت پیکان زمان در جهان ما در راستایی هم جهت با افزایش انتروپی در عالم است. اما، این استدلال ناکامل است. یک بحث قانع کننده زمانی قابل درک است که وقتی قانون دوم ترمودینامیک را با اصل انتروپیک ادغام کنیم.
ما زمان را در راستای افزایش انتروپی اندازه میگیریم چرا که در یک فاز انبساطی عالم زندگی میکنیم، فازی که حیات هوشمند را ترجیح داده است. در فاز انقباضی عالم این ممکن نیست، همانگونه که حیات هوشمندی که قادر به سنجش زمان است نیز در فاز انقباضی نمیتواند وجود داشته باشد.
همچنان که انتروپی افزایش مییابد و زمان نیز رو به جلو میرود چرا که کیهان در فاز انبساط است. ما در کیهان فقط چهار بعد را تجربه میکنیم چرا که فقط در این ابعاد است که حیات هوشمند میتواند آغاز شود و پایدار بماند.
🆔 @Physics3p
اگر جهان دو بعدی بود، ارگانیزمها قادر به حرکت حول یکدیگر نبودند. روش ذاتی که غذا بلعیده و تجزیه میشود یا خون در سراسر بدن جریان مییابد در بدنهای دو بعدی ممکن نیست. ما، موجودات هوشمند که میپرسیم که چرا جهان چهار بعدی است، اگر اینگونه نبود، نبودیم که این را بپرسیم.
در واقع اگر جهان اینگونه نبود، خود زیستشناسی، حتی گونههای سادهتر نیز نابود میشد،چرا که زمین قادر به چرخش حول خورشید نبود. شدت نیروی گرانش وقتی فاصله اجسام دو برابر شود به اندازه ۴ برابر کاهش مییابد، اما در پنج بعد، پنج برابر کاهش و در شش بعد، شش برابر کاهش مییابد. در یک جهان ابعاد بالاتر، زمین نمیتواند مدار پایداری حول خورشید داشته باشد و در نتیجه یخ میزند.
شاید انقباض گرانشی و انبساط گازی که خورشید را تشکیل داد در ابعاد بالاتر به شکل متفاوتی رخ دهد. شاید خورشید پیش از موعد به صورت سیاهچاله رمبش نماید. در ابعاد بالاتر حتی اتمها، نمیتوانند جمع شوند مولکولی پیچیدهتری ایجاد کنند که حیات پیچیده را بسازند.
🆔 @Physics3p
«پایان»
در قسمت قبلی این مطلب در مورد قانون دوم ترمودینامیک و انتخاب ان برای اینکه کیهان ۴ بعدی باشد را توضیح دادیم و گفتیم که در مطلب بعدی اصل انتروپیک و ارتباط ان با اینکه چرا کیهان ۴ بعدی است را توضیح خواهیم داد.
⭕ اصل انتروپیک:
طبق اصل انتروپیک، اگر جهان به هر شکل متفاوتی غیر از چیزی که اکنون هست میبود، گونههای هوشمندی که درباره ساختار ظریف آن سؤال کنند وجود نمیداشتند.
🆔 @Physics3p
قانون دوم ترمودینامیک در اصل توضیح میدهد که چرا زمان فقط در یک راستا جریان دارد، یعنی رو به جلو. این قانون پیشبینی میکند که جهت پیکان زمان در جهان ما در راستایی هم جهت با افزایش انتروپی در عالم است. اما، این استدلال ناکامل است. یک بحث قانع کننده زمانی قابل درک است که وقتی قانون دوم ترمودینامیک را با اصل انتروپیک ادغام کنیم.
ما زمان را در راستای افزایش انتروپی اندازه میگیریم چرا که در یک فاز انبساطی عالم زندگی میکنیم، فازی که حیات هوشمند را ترجیح داده است. در فاز انقباضی عالم این ممکن نیست، همانگونه که حیات هوشمندی که قادر به سنجش زمان است نیز در فاز انقباضی نمیتواند وجود داشته باشد.
همچنان که انتروپی افزایش مییابد و زمان نیز رو به جلو میرود چرا که کیهان در فاز انبساط است. ما در کیهان فقط چهار بعد را تجربه میکنیم چرا که فقط در این ابعاد است که حیات هوشمند میتواند آغاز شود و پایدار بماند.
🆔 @Physics3p
اگر جهان دو بعدی بود، ارگانیزمها قادر به حرکت حول یکدیگر نبودند. روش ذاتی که غذا بلعیده و تجزیه میشود یا خون در سراسر بدن جریان مییابد در بدنهای دو بعدی ممکن نیست. ما، موجودات هوشمند که میپرسیم که چرا جهان چهار بعدی است، اگر اینگونه نبود، نبودیم که این را بپرسیم.
در واقع اگر جهان اینگونه نبود، خود زیستشناسی، حتی گونههای سادهتر نیز نابود میشد،چرا که زمین قادر به چرخش حول خورشید نبود. شدت نیروی گرانش وقتی فاصله اجسام دو برابر شود به اندازه ۴ برابر کاهش مییابد، اما در پنج بعد، پنج برابر کاهش و در شش بعد، شش برابر کاهش مییابد. در یک جهان ابعاد بالاتر، زمین نمیتواند مدار پایداری حول خورشید داشته باشد و در نتیجه یخ میزند.
شاید انقباض گرانشی و انبساط گازی که خورشید را تشکیل داد در ابعاد بالاتر به شکل متفاوتی رخ دهد. شاید خورشید پیش از موعد به صورت سیاهچاله رمبش نماید. در ابعاد بالاتر حتی اتمها، نمیتوانند جمع شوند مولکولی پیچیدهتری ایجاد کنند که حیات پیچیده را بسازند.
🆔 @Physics3p
«پایان»
Telegram
attach 📎
⭕️ آیا "جهان" پدیده ای رایج است یا طرحی از پیش تعیین شده؟
🆔 @Physics3p
صدها عامل و چندین ثابت فیزیکی کنار هم گرد آمدند تا جهانی که در آن حضور داریم وجود داشته باشد. برای مثال، اندکی تغییر در میزان قدرت یکی از چهارنیروی طبیعت، وجود جهان با ویژگی های فعلی که یکی از آن ویژگی ها، وجود ما، یعنی حیات هوشمند است را مختل میکرد. همچنین بسیاری از عوامل باعث شده اند که سیاره ما بتواند با بهترین شرایط در منطقه گلدیلاکس خورشید قرار گیرد و حیات فرصت شکل گیری داشته باشد. با این وجود آیا تنها با بررسی همین موضوعات میتوان گفت طراح هوشمندی در پس پرده وجودیت جهان نهفته است و هدف از تشکیل جهان تنها وجود ما(گونه های مختلف حیات) بوده است؟ یا بعبارتی جهان هدفی از پیش تعیین شده است؟
برای رد این ادعا سه سناریو وجود دارد که نخستین آن میگوید؛ اگر بپذیریم به تعداد بسیار زیادی جهان موازی وجود داشته و دارد، اینکه در یکی از این جهان ها که میتواند خود از دل جهانی دیگر بوجود آمده باشد(با توجه به نظریه تورم و تئوری M)، شرایط کاملأ طوری باشد که برای شکل گیری حیات لازم است، امری بدیهی است و بنابراین، جهان ما در نتیجه "تصادف" میتواند شکل گرفته باشد که تنها با کمی بازی احتمال میتوان بدان پی برد.
سناریوی دوم نیز که در جهت اثبات سناریوی اول میاید، میگوید ما در صورتی میتوانیم بگوییم یک شرایط در یک حالت ثابتی قرار گرفته که بپذیریم از پیش "میتوانسته" حالتهای غیر از آن را نیز اتخاذ کند و مانعی برای آن نبوده باشد. برای مثال فاصله زمین تا خورشید مقدار خاصی است که این عدد میتوانست چیز دیگری باشد که شاهد آنیم که در سیارات دیگر موجود در جهان، تمام این اعداد اتخاذ شده اند چون "میتوانستند" باشند. یعنی بعبارتی اگر مانعی وجود نداشته باشد، دلیلی وجود ندارد که یک مقدار بر دیگری ارجحیت داشته باشد و اگر مقدار دیگری اتخاذ نشود، طبق رابطه علیت، حتمأ دلیلی داشته است پس میتوان گفت آن مقدار دوم یا هر تعداد دیگر، "وجود نداشته اند".
بنابراین این گفتمان صحیح نیست که بگوییم مقادیر ثابت های یا علت های جهان و در نتیجه ی آن حیات، مقدار ویژه ای را اتخاذ کرده اند چون اگر استدلال بالا را بپذیریم، در آن صورت آن مقادیر ویژه نبوده اند بلکه "تنها" حالت ممکن هستند و این ماییم که حالات دیگر را میسازیم. پس "باید" هم چنین باشد که هست!
در اینصورت بازهم بدان موضوع پی میبریم همانطور که برای اتخاذ اعداد ممکن برای فاصله یک سیاره تا ستاره اش، میتوانیم بگوییم حداقل یک سیاره در جهان وجود دارد، با همین استدلال میتوان گفت برای تمام حالت های ممکن جهان نیز حداقل یک جهان وجود دارد چون در غیر اینصورت آن حالت "ناممکن" است و شرایط فعلی جهان از "ویژه" بودن خارج میشود چون "باید" همینی باشد که هست!
اما سناریوی سوم میگوید؛ با پذیرش نظریه قول آسای فرگشت(تکامل) و انتخاب طبیعی، میتوانیم ادعا کنیم که جهان فعلی ما نیز در اثر تکامل تعداد زیادی جهان دیگر یا از دل آن جهان های ناقص قبلتر از خود سر برآورده و به شرایط فعلی خود که آن را "ویژه" میدانیم رسیده است. با این استدلال، مشکل زمان هم حل خواهد شد و این پرسش که "آیا زمانی بوده که زمان نبوده باشد؟" که خود پارادوکسی بزرگ است، پاسخ داده خواهد شد. با این استدلال، دیگر نیازی به طرحی از پیش تعیین شده برای وجود ما و جهان نبوده است چون اینگونه جهان به میزان کافی فرصت برای آزمون و خطا و رسیدن به حالت فعلی را داشته است!
البته هرچند که باید بگوییم شاید این ماییم که شرایط فعلی جهان را برای خود ویژه میدانیم و در حقیقت جهان میتوانسته بسیار بهتر از اینی که هست نیز باشد. چون باتوجه به شواهدی که در حال حاضر در دسترس داریم، جهان گورستانی است از میلیاردها میلیارد سیاره و ستاره بی مصرف که تنها یکی از انها برحسب اتفاق توانسته از حیات هوشمند پشتیبانی کند(البته اگر بپذیریم ما تنها گونه هوشمند موجود در جهانیم) و این اتفاق چندان دور از انتظار هم نیست و بازهم میتواند محصول اتفاق باشد که با قوانین احتمالات نیز قابل توضیح است.
✍ نگارش: ادمین کانال فیزیک کوآنتوم
🆔 @Physics3p
🆔 @Physics3p
صدها عامل و چندین ثابت فیزیکی کنار هم گرد آمدند تا جهانی که در آن حضور داریم وجود داشته باشد. برای مثال، اندکی تغییر در میزان قدرت یکی از چهارنیروی طبیعت، وجود جهان با ویژگی های فعلی که یکی از آن ویژگی ها، وجود ما، یعنی حیات هوشمند است را مختل میکرد. همچنین بسیاری از عوامل باعث شده اند که سیاره ما بتواند با بهترین شرایط در منطقه گلدیلاکس خورشید قرار گیرد و حیات فرصت شکل گیری داشته باشد. با این وجود آیا تنها با بررسی همین موضوعات میتوان گفت طراح هوشمندی در پس پرده وجودیت جهان نهفته است و هدف از تشکیل جهان تنها وجود ما(گونه های مختلف حیات) بوده است؟ یا بعبارتی جهان هدفی از پیش تعیین شده است؟
برای رد این ادعا سه سناریو وجود دارد که نخستین آن میگوید؛ اگر بپذیریم به تعداد بسیار زیادی جهان موازی وجود داشته و دارد، اینکه در یکی از این جهان ها که میتواند خود از دل جهانی دیگر بوجود آمده باشد(با توجه به نظریه تورم و تئوری M)، شرایط کاملأ طوری باشد که برای شکل گیری حیات لازم است، امری بدیهی است و بنابراین، جهان ما در نتیجه "تصادف" میتواند شکل گرفته باشد که تنها با کمی بازی احتمال میتوان بدان پی برد.
سناریوی دوم نیز که در جهت اثبات سناریوی اول میاید، میگوید ما در صورتی میتوانیم بگوییم یک شرایط در یک حالت ثابتی قرار گرفته که بپذیریم از پیش "میتوانسته" حالتهای غیر از آن را نیز اتخاذ کند و مانعی برای آن نبوده باشد. برای مثال فاصله زمین تا خورشید مقدار خاصی است که این عدد میتوانست چیز دیگری باشد که شاهد آنیم که در سیارات دیگر موجود در جهان، تمام این اعداد اتخاذ شده اند چون "میتوانستند" باشند. یعنی بعبارتی اگر مانعی وجود نداشته باشد، دلیلی وجود ندارد که یک مقدار بر دیگری ارجحیت داشته باشد و اگر مقدار دیگری اتخاذ نشود، طبق رابطه علیت، حتمأ دلیلی داشته است پس میتوان گفت آن مقدار دوم یا هر تعداد دیگر، "وجود نداشته اند".
بنابراین این گفتمان صحیح نیست که بگوییم مقادیر ثابت های یا علت های جهان و در نتیجه ی آن حیات، مقدار ویژه ای را اتخاذ کرده اند چون اگر استدلال بالا را بپذیریم، در آن صورت آن مقادیر ویژه نبوده اند بلکه "تنها" حالت ممکن هستند و این ماییم که حالات دیگر را میسازیم. پس "باید" هم چنین باشد که هست!
در اینصورت بازهم بدان موضوع پی میبریم همانطور که برای اتخاذ اعداد ممکن برای فاصله یک سیاره تا ستاره اش، میتوانیم بگوییم حداقل یک سیاره در جهان وجود دارد، با همین استدلال میتوان گفت برای تمام حالت های ممکن جهان نیز حداقل یک جهان وجود دارد چون در غیر اینصورت آن حالت "ناممکن" است و شرایط فعلی جهان از "ویژه" بودن خارج میشود چون "باید" همینی باشد که هست!
اما سناریوی سوم میگوید؛ با پذیرش نظریه قول آسای فرگشت(تکامل) و انتخاب طبیعی، میتوانیم ادعا کنیم که جهان فعلی ما نیز در اثر تکامل تعداد زیادی جهان دیگر یا از دل آن جهان های ناقص قبلتر از خود سر برآورده و به شرایط فعلی خود که آن را "ویژه" میدانیم رسیده است. با این استدلال، مشکل زمان هم حل خواهد شد و این پرسش که "آیا زمانی بوده که زمان نبوده باشد؟" که خود پارادوکسی بزرگ است، پاسخ داده خواهد شد. با این استدلال، دیگر نیازی به طرحی از پیش تعیین شده برای وجود ما و جهان نبوده است چون اینگونه جهان به میزان کافی فرصت برای آزمون و خطا و رسیدن به حالت فعلی را داشته است!
البته هرچند که باید بگوییم شاید این ماییم که شرایط فعلی جهان را برای خود ویژه میدانیم و در حقیقت جهان میتوانسته بسیار بهتر از اینی که هست نیز باشد. چون باتوجه به شواهدی که در حال حاضر در دسترس داریم، جهان گورستانی است از میلیاردها میلیارد سیاره و ستاره بی مصرف که تنها یکی از انها برحسب اتفاق توانسته از حیات هوشمند پشتیبانی کند(البته اگر بپذیریم ما تنها گونه هوشمند موجود در جهانیم) و این اتفاق چندان دور از انتظار هم نیست و بازهم میتواند محصول اتفاق باشد که با قوانین احتمالات نیز قابل توضیح است.
✍ نگارش: ادمین کانال فیزیک کوآنتوم
🆔 @Physics3p
Telegram
attach 📎
❤1
Quantum Physics via @like
فلسفه علم.pdf
7.1 MB
📚 کتاب هفته
📎 عنوان: مقدمه ای بر فلسفه علم
✍ نویسنده: رودلف کارناپ
☑ موضوع: فلسفه-علم
#فارسی
🆔 @Physics3p
📎 عنوان: مقدمه ای بر فلسفه علم
✍ نویسنده: رودلف کارناپ
☑ موضوع: فلسفه-علم
#فارسی
🆔 @Physics3p
📚 کوانتای فضا
حتماً شنیدهاید که مکانیک کوانتوم و تئوری نسبیت با یکدیگر ناسازگار هستند و هنوز موفق به یافتن راه حل مناسبی جهت یکپارچهسازی این دو تئوری بسیار موفق نشدهایم.
فیزیکدان ایتالیایی به نام "کارلو روولی" که سالها بر روی تئوری گرانش کوانتومی کار کرده است از یک مثال ذهنی استفاده میکند تا نشان دهد که وقتی کوانتوم و نسبیت را در کنار هم قرار میدهیم به چه نتیجهای میرسیم.
فرض کنید میخواهیم ناحیه بسیار بسیار کوچکی از فضا را مشاهده کنیم. برای این منظور، لازم است چیزی را در این ناحیه کوچک قرار دهیم و یا به عبارتی، این ناحیه از فضا را نشانهگذاری نماییم. برای انجام این فرض، ما یک ذره بنیادی را در این ناحیه قرار میدهیم. سالها قبل، هایزنبرگ دریافت که نمیتوان یک ذره را برای مدت طولانی در نقطهای از فضا نگاه داشت. ذرات بنیادی، گریزپا هستند و جابجایی سریعی دارند و هرچه آن ناحیه از فضا که میخواهیم موقعیتش را نشانهگذاری نماییم کوچکتر باشد، ذره بنیادی با سرعت بیشتری میگریزد (اصل عدم قطعیت هایزنبرگ).
اگر گریز ذره با سرعت باشد، پس دارای مقدار قابل توجهی انرژی است. حال اجازه دهید تا تئوری نسبیت انیشتن را در نظر بگیریم؛ انرژی فضا را خمیده میکند و هر چه مقدار انرژی بیشتر باشد، خمیدگی فضا بیشتر خواهد بود. مقدار زیادی انرژی در یک ناحیهی بسیار کوچک، فضا را آنقدر خم میکند تا یک سیاهچالهی کوچک ایجاد گردد. اگر آن ناحیهی کوچک تبدیل به سیاهچاله شود، ذرهی مورد نظر قابل مشاهده نخواهد بود و دیگر قادر نخواهیم بود از آن ذره برای مکانیابی ناحیهی مورد نظر در فضا استفاده نماییم. بنابراین توانایی ما برای مشاهدهی فضا، حد و مرزی دارد و اگر بخواهیم ناحیه بسیار کوچکی از فضا را مشاهده کنیم، آن ناحیه به شکل یک سیاهچاله در خود فرو ریخته و ناپدید میگردد.
مثال فوق را با استفاده از ریاضیات میتوان با دقت بالایی بسط داده و نشان داد که وقتی مکانیک کوانتوم و نسبیت را همزمان به حساب آوریم، به این نتیجه میرسیم که فضا را نمیتوان تا واحدهای بینهایت کوچک تقسیم کرد. حد و مرزی وجود دارد که وقتی به آن میرسیم، فضایی کوچکتر از آن دیگر در دسترس نخواهد بود. به عبارت دقیقتر، فضایی کوچکتر از آن وجود ندارد.
اما کوچکترین فضای ممکن که میتوانیم آنرا «کوانتای فضا» بنامیم چقدر کوچک است؟ محاسبات نشان میدهد که این فضا چیزی حدود ۱۰ به توان منهای ۳۳ سانتیمتر میباشد (طول پلانک)؛ که واقعا کوچک است. برای درک میزان کوچکی این فضا، تصور کنید که یک گردو را آنقدر بزرگ کنیم تا به اندازهی کل جهانِ قابل مشاهده گردد. حال اگر کوانتای فضا را با همان مقیاس بزرگ نمایید، هنوز یک میلیون بار کوچکتر از گردو است و با چشم دیده نمیشود.
فیزیکدان جوان روسی به نام «متوی برونشتین» اولین دانشمندی بود که پی برد وقتی مکانیک کوانتوم را به همراه نسبیت به حساب آوریم، درک سنتی ما از فضا در هم میریزد. دیگر نمیتوان فضا را ماهیتی پیوسته تصور کرد که تا بینهایت واحد کوچک قابل تقسیم است. برونشتین در مقالهای کوتاه ولی تاثیرگذار در سال۱۹۳۰ به واقعیت فوق اشاره کرد. اما او علاوه بر آنکه دانشمندی نابغه بود، یک کمونیست دو آتشه طرفدار لنین هم بود. با مرگ لنین و به قدرت رسیدن استالین، برونشتین دریافت که کمونیسم آرمانی او و همفکرانش به خطر افتاده است. او منتقد سیستم جدید بود و مقالاتی در نقد استالین نوشت که به دستگیری و اعدام وی در سال ۱۹۳۸ منجر شد. او در هنگام مرگ فقط سی سال داشت.
📎 منبع:
انتشار اختصاصی از کانال دانش آگاهی
برگرفته از فصل پنجم از کتاب:
Reality is not what it seems
by: Carlo Rovelli
https://bit.ly/2P6DhDA
🆔 @Physics3p
حتماً شنیدهاید که مکانیک کوانتوم و تئوری نسبیت با یکدیگر ناسازگار هستند و هنوز موفق به یافتن راه حل مناسبی جهت یکپارچهسازی این دو تئوری بسیار موفق نشدهایم.
فیزیکدان ایتالیایی به نام "کارلو روولی" که سالها بر روی تئوری گرانش کوانتومی کار کرده است از یک مثال ذهنی استفاده میکند تا نشان دهد که وقتی کوانتوم و نسبیت را در کنار هم قرار میدهیم به چه نتیجهای میرسیم.
فرض کنید میخواهیم ناحیه بسیار بسیار کوچکی از فضا را مشاهده کنیم. برای این منظور، لازم است چیزی را در این ناحیه کوچک قرار دهیم و یا به عبارتی، این ناحیه از فضا را نشانهگذاری نماییم. برای انجام این فرض، ما یک ذره بنیادی را در این ناحیه قرار میدهیم. سالها قبل، هایزنبرگ دریافت که نمیتوان یک ذره را برای مدت طولانی در نقطهای از فضا نگاه داشت. ذرات بنیادی، گریزپا هستند و جابجایی سریعی دارند و هرچه آن ناحیه از فضا که میخواهیم موقعیتش را نشانهگذاری نماییم کوچکتر باشد، ذره بنیادی با سرعت بیشتری میگریزد (اصل عدم قطعیت هایزنبرگ).
اگر گریز ذره با سرعت باشد، پس دارای مقدار قابل توجهی انرژی است. حال اجازه دهید تا تئوری نسبیت انیشتن را در نظر بگیریم؛ انرژی فضا را خمیده میکند و هر چه مقدار انرژی بیشتر باشد، خمیدگی فضا بیشتر خواهد بود. مقدار زیادی انرژی در یک ناحیهی بسیار کوچک، فضا را آنقدر خم میکند تا یک سیاهچالهی کوچک ایجاد گردد. اگر آن ناحیهی کوچک تبدیل به سیاهچاله شود، ذرهی مورد نظر قابل مشاهده نخواهد بود و دیگر قادر نخواهیم بود از آن ذره برای مکانیابی ناحیهی مورد نظر در فضا استفاده نماییم. بنابراین توانایی ما برای مشاهدهی فضا، حد و مرزی دارد و اگر بخواهیم ناحیه بسیار کوچکی از فضا را مشاهده کنیم، آن ناحیه به شکل یک سیاهچاله در خود فرو ریخته و ناپدید میگردد.
مثال فوق را با استفاده از ریاضیات میتوان با دقت بالایی بسط داده و نشان داد که وقتی مکانیک کوانتوم و نسبیت را همزمان به حساب آوریم، به این نتیجه میرسیم که فضا را نمیتوان تا واحدهای بینهایت کوچک تقسیم کرد. حد و مرزی وجود دارد که وقتی به آن میرسیم، فضایی کوچکتر از آن دیگر در دسترس نخواهد بود. به عبارت دقیقتر، فضایی کوچکتر از آن وجود ندارد.
اما کوچکترین فضای ممکن که میتوانیم آنرا «کوانتای فضا» بنامیم چقدر کوچک است؟ محاسبات نشان میدهد که این فضا چیزی حدود ۱۰ به توان منهای ۳۳ سانتیمتر میباشد (طول پلانک)؛ که واقعا کوچک است. برای درک میزان کوچکی این فضا، تصور کنید که یک گردو را آنقدر بزرگ کنیم تا به اندازهی کل جهانِ قابل مشاهده گردد. حال اگر کوانتای فضا را با همان مقیاس بزرگ نمایید، هنوز یک میلیون بار کوچکتر از گردو است و با چشم دیده نمیشود.
فیزیکدان جوان روسی به نام «متوی برونشتین» اولین دانشمندی بود که پی برد وقتی مکانیک کوانتوم را به همراه نسبیت به حساب آوریم، درک سنتی ما از فضا در هم میریزد. دیگر نمیتوان فضا را ماهیتی پیوسته تصور کرد که تا بینهایت واحد کوچک قابل تقسیم است. برونشتین در مقالهای کوتاه ولی تاثیرگذار در سال۱۹۳۰ به واقعیت فوق اشاره کرد. اما او علاوه بر آنکه دانشمندی نابغه بود، یک کمونیست دو آتشه طرفدار لنین هم بود. با مرگ لنین و به قدرت رسیدن استالین، برونشتین دریافت که کمونیسم آرمانی او و همفکرانش به خطر افتاده است. او منتقد سیستم جدید بود و مقالاتی در نقد استالین نوشت که به دستگیری و اعدام وی در سال ۱۹۳۸ منجر شد. او در هنگام مرگ فقط سی سال داشت.
📎 منبع:
انتشار اختصاصی از کانال دانش آگاهی
برگرفته از فصل پنجم از کتاب:
Reality is not what it seems
by: Carlo Rovelli
https://bit.ly/2P6DhDA
🆔 @Physics3p
Forwarded from Quantum Physics
گرچه ما در ظاهر تغییر زمان را حس میکنیم، اما این حس توهمی بیش نیست. همانطور که دما نتیجه رفتار آماری توده ای از مولکول هاست، زمان نتیجه رفتار آماری جهان است.
🆔️ @physics3p
🆔️ @physics3p