فیزیکدانان یکی از عجیبترین ایدههای اینشتین را امتحان کردند؛ اصول فیزیک در خطر است!
@Cosmos_language
@Cosmos_language
دانشمندان با استفاده از کل منظومه شمسی به عنوان آزمایشگاه و همچنین پیشرفتهترین تجهیزات زمانسنجی، به صحتسنجی فرضیه آسانسور اینشتین که یکی از اجزای مرکزی نظریه نسبیت عام او است کمک کردند.
این نظریه با اساس جرم، گرانش، فضا و زمان سر و کار دارد، درستی آن را تا بیشترین حدی که در توان داشتیم اثبات کردهایم و یکی از ستونهای مهم برای فیزیک به آن شکلی که میشناسیم است.
الهام بخش ایده آسانسور اینشتین - که به طور رسمی به نام اصل همارزی شناخته میشود - این موضوع است که اگر خود را درون آسانسوری معلق و در حالت بیوزنی بیابیم و امکان دیدن بیرون را هم نداشته باشیم، از هیچ راهی نمیتوان تشخیص داد که آیا آسانسوری که در آنیم در فضا به دور از هر میدان گرانشیای معلق است و یا درون میدان گرانشی یک جرم، در حال سقوط آزاد است.
احتمالاً شما هرگز خود را در هیچ کدام از این دو موقعیت نخواهید یافت اما اصل ذکر شده این است که قوانین فیزیک یکسانی صرف نظر از اینکه کجا هستید و با چه سرعتی حرکت میکنید بر شما اعمال میشود.
گرانش تنها در یکی از دو موقعیت نام برده شده نقش دارد اما نتیجه در هر دو موقعیت یکسان است و این چیزی بود اینشتین به آن پی برد.
ایدهای مرتبط به این اصل وجود دارد که در این مطالعه اندازهگیری شد و آن این است که همه چیز درون این آسانسور فرضی سقوط کننده به درون میدان گرانشی، با شتاب یکسان سقوط میکند. شما، فنجان قهوهای که کنارتان است، قهوهای که درون فنجان است و یک جسم ناشناس در نزدیکی شما همگی به یک اندازه شتاب خواهید گرفت و به همین دلیل موقعیت و فاصله شما نسبت به این اشیاء، هرگز تغییری نخواهد کرد.
برای آزمودن این موضوع، دانشمندان مؤسسه ملی استانداردها و فناوری (NIST) از زمین به عنوان آسانسور و از خورشید به عنوان جسم عامل میدان گرانشی استفاده کردند.
محققان برای اندازهگیری شتاب، به پیشرفتهترین ساعتهای اتمیای که داریم روی آوردند: چهار مایزر هیدروژن و هشت ساعت سزیمی. با مقایسه تیکهای این ساعتها در یک دوره 14 ساله، گروه اختلافی به مقدار زیر را مشاهده کرد:
0.00000022 ± 0.00000025
این عدد بسیار نزدیک به صفر، بهترین یافته تاکنون است؛ زیرا اگر حق با اینشتین باشد و تمام این ساعتها واقعاً با نرخ یکسان در حال سقوط باشند، این مقدار باید مطلقاً صفر باشد.
به عبارت دیگر، با وجود کششهای مختلف گرانشی خورشید، مشتری و اجسام دیگر، تیک تاک کردن ساعتهای اتمی باید ثابت باقی بماند درست مانند اشیاء فرضی ما که درون آسانسور نسبیت به یکدیگر ثابت باقی میماندند.
این بسیار متفاوت از اولین باری که این فرضیه تأیید شد میباشد اما دانشمندان تاکنون هرگز قادر به اندازهگیری با این دقت نبودهاند و این به لطف بهبودهایی که روی دقت ساعتهای اتمی انجام گرفته است میباشد.
دکتر Bijunath Patla میگوید: «دلیل اصلی ما برای انجام این کار، نشان دادن استفاده ساعتهای اتمی در آزمودن اصول پایهای فیزیک، به ویژه اصول پایهای نسبیت عام بود.»
هنوز دقتهای بالاتری برای دستیابی وجود دارد و راههای بیشتری برای فیزیکدانان که این نتایج را صحتسنجی کنند.
از طرفی اندازهگیریهای دقیقتر بر روی اصل همارزی به معنای اندازهگیریهای دقیقتر بر روی اساس فضا و زمان در کیهان است و ساعتهای اتمی نقش مهمی در این میان بازی میکنند.
دکتر Patla میگوید: «ما آزمونهای نسبیت عام را با ساعتهای اتمی ربط دادیم، محدودیتهای نسلهای فعلی ساعتها را در نظر بگیرید و چشمانداز آینده برای شدت ارتباط ساعتهای نسل بعد را تصور کنید.»
هنوز هم ناسازگاری بین نسبیت عام و مکانیک کوانتوم وجود دارد اما بررسی آن بر دوش تحقیقات آینده است. فعلاً اینشتین باز هم پیروز میدان شد.
منابع:
NIST
Nature
@Cosmos_language
https://telegram.me/Cosmos_language
این نظریه با اساس جرم، گرانش، فضا و زمان سر و کار دارد، درستی آن را تا بیشترین حدی که در توان داشتیم اثبات کردهایم و یکی از ستونهای مهم برای فیزیک به آن شکلی که میشناسیم است.
الهام بخش ایده آسانسور اینشتین - که به طور رسمی به نام اصل همارزی شناخته میشود - این موضوع است که اگر خود را درون آسانسوری معلق و در حالت بیوزنی بیابیم و امکان دیدن بیرون را هم نداشته باشیم، از هیچ راهی نمیتوان تشخیص داد که آیا آسانسوری که در آنیم در فضا به دور از هر میدان گرانشیای معلق است و یا درون میدان گرانشی یک جرم، در حال سقوط آزاد است.
احتمالاً شما هرگز خود را در هیچ کدام از این دو موقعیت نخواهید یافت اما اصل ذکر شده این است که قوانین فیزیک یکسانی صرف نظر از اینکه کجا هستید و با چه سرعتی حرکت میکنید بر شما اعمال میشود.
گرانش تنها در یکی از دو موقعیت نام برده شده نقش دارد اما نتیجه در هر دو موقعیت یکسان است و این چیزی بود اینشتین به آن پی برد.
ایدهای مرتبط به این اصل وجود دارد که در این مطالعه اندازهگیری شد و آن این است که همه چیز درون این آسانسور فرضی سقوط کننده به درون میدان گرانشی، با شتاب یکسان سقوط میکند. شما، فنجان قهوهای که کنارتان است، قهوهای که درون فنجان است و یک جسم ناشناس در نزدیکی شما همگی به یک اندازه شتاب خواهید گرفت و به همین دلیل موقعیت و فاصله شما نسبت به این اشیاء، هرگز تغییری نخواهد کرد.
برای آزمودن این موضوع، دانشمندان مؤسسه ملی استانداردها و فناوری (NIST) از زمین به عنوان آسانسور و از خورشید به عنوان جسم عامل میدان گرانشی استفاده کردند.
محققان برای اندازهگیری شتاب، به پیشرفتهترین ساعتهای اتمیای که داریم روی آوردند: چهار مایزر هیدروژن و هشت ساعت سزیمی. با مقایسه تیکهای این ساعتها در یک دوره 14 ساله، گروه اختلافی به مقدار زیر را مشاهده کرد:
0.00000022 ± 0.00000025
این عدد بسیار نزدیک به صفر، بهترین یافته تاکنون است؛ زیرا اگر حق با اینشتین باشد و تمام این ساعتها واقعاً با نرخ یکسان در حال سقوط باشند، این مقدار باید مطلقاً صفر باشد.
به عبارت دیگر، با وجود کششهای مختلف گرانشی خورشید، مشتری و اجسام دیگر، تیک تاک کردن ساعتهای اتمی باید ثابت باقی بماند درست مانند اشیاء فرضی ما که درون آسانسور نسبیت به یکدیگر ثابت باقی میماندند.
این بسیار متفاوت از اولین باری که این فرضیه تأیید شد میباشد اما دانشمندان تاکنون هرگز قادر به اندازهگیری با این دقت نبودهاند و این به لطف بهبودهایی که روی دقت ساعتهای اتمی انجام گرفته است میباشد.
دکتر Bijunath Patla میگوید: «دلیل اصلی ما برای انجام این کار، نشان دادن استفاده ساعتهای اتمی در آزمودن اصول پایهای فیزیک، به ویژه اصول پایهای نسبیت عام بود.»
هنوز دقتهای بالاتری برای دستیابی وجود دارد و راههای بیشتری برای فیزیکدانان که این نتایج را صحتسنجی کنند.
از طرفی اندازهگیریهای دقیقتر بر روی اصل همارزی به معنای اندازهگیریهای دقیقتر بر روی اساس فضا و زمان در کیهان است و ساعتهای اتمی نقش مهمی در این میان بازی میکنند.
دکتر Patla میگوید: «ما آزمونهای نسبیت عام را با ساعتهای اتمی ربط دادیم، محدودیتهای نسلهای فعلی ساعتها را در نظر بگیرید و چشمانداز آینده برای شدت ارتباط ساعتهای نسل بعد را تصور کنید.»
هنوز هم ناسازگاری بین نسبیت عام و مکانیک کوانتوم وجود دارد اما بررسی آن بر دوش تحقیقات آینده است. فعلاً اینشتین باز هم پیروز میدان شد.
منابع:
NIST
Nature
@Cosmos_language
https://telegram.me/Cosmos_language
بینهایت یا منفی یک دوازدهم؟!
اگر پستهای این کانال را تا امروز دنبال کرده باشید، احتمالاً متوجه شدهاید که سعی شده است تا حد امکان از ریاضیات پرهیز شود و مطالب ساده بیان شوند. با این حال امروز تصمیم به ساختار شکنی گرفتم و پستی بیشتر با ریاضیات نوشتم؛ دلیلش هم مشخص است: زیبایی بی حد و اندازه این مطلب خاص!
همه ما با مجموعه اعداد طبیعی در مدرسه آشنا شدهایم؛ این مجموعه با نماد ℕ نشان داده میشود و یک مجموعه نامتناهی است. به این معنا که تعداد اعضای آن بینهایت است. اعداد طبیعی به این شکل نشان داده میشوند:
ℕ=1, 2, 3, 4, 5,...
موضوع این پست، با یک سؤال ساده شروع میشود: اگر تمام اعداد طبیعی را با هم جمع کنیم، حاصل جمع چند میشود؟
برای پیدا کردن مجموع همهی اعداد طبیعی که تعدادشان بینهایت است و همگی مثبت هستند، بیش از یک راه وجود دارد و تمامی راهها هم به یک جواب ختم میشوند: 1/12− (منفی یک دوازدهم)!
یکی از راههای رسیدن به این حاصل جمع را باهم بررسی میکنیم. از آنجا که تعداد معادلات در این پست زیاد خواهد بود، جمعها و معادلهها را در جلویشان شماره گذاری میکنیم تا در صورت نیاز، بتوانیم به شماره آن جمع یا معادله ارجاع دهیم.
ابتدا با برسی مجموع یک دنباله ساده شروع میکنیم:
1: 1+x+x²+x³+x⁴+x⁵+...
حالا عبارت یک منهای x را در آن ضرب میکنیم:
2: (1−x)(1+x+x²+x³+x⁴+x⁵+...)
ضرب را انجام میدهیم:
3: 1−x+x−x²+x²−x³+x³−...
حاصل این جمع را میتوان حساب کرد. از آنجا که همواره منفی و مثبت x به توان n، به شکل جفت در کنار هم قرار دارند و یکدیگر را خنثی میکنند، پس تمام جملات تا بینهایت یکدیگر را خنثی کرده و فقط جمله اول یعنی 1 باقی میماند:
4: 1−x+x−x²+x²−x³+x³−...=1
جمع 2 که شکل دیگر 4 است را به جایش میگذاریم و طرف دیگر تساوی را 1 نگه میداریم:
5: (1−x)(1+x+x²+x³+x⁴+x⁵+...)=1
جمع 5 که در واقع یک منهای x ضرب در جمع 1 است را با منتقل کردن عبارت یک منهای x به طرف دیگر معادله، به شکل اولیه خود یعنی همان جمع 1 در میآوریم:
6: 1+x+x²+x³+x⁴+x⁵+...=1/1−x , x<1
اکنون با توجه به معادله شماره 6 میدانیم که حاصل جمع 1 برابر است با 1 تقسیم بر یک منهای x، برای تمام xهای کوچکتر از 1.
حالا از معادله 6، مشتق میگیریم. اگر با مشتق آشنایی ندارید، در همین حد کافی است که بدانید در صورت اعمال شدن مشتق بر یک متغیر، توان آن به ضریبش تبدیل شده و سپس یک واحد از توانش کم میشود. قانون مشتقگیری از یک متغیر (تصویر شماره 1) و قانون مشتقگیری از یک کسر (تصویر شماره 2) را در زیر این پست میتوانید ببینید. مشتق معادله 6:
7: 1+2x+3x²+4x³+5x⁴+...=1/(1−x)²
حالا در معادله 7 به جای متغیر x عدد 1− را قرار میدهیم تا معادله جدیدی تولید شود:
8: 1+2(−1)+3(−1)²+4(−1)³+5(−1)⁴+...=1/1−(−1)²
معادله 8 را محاسبه و ساده میکنیم:
9: 1−2+3−4+5−6+...=1/4
حالا باید از یکی از بهترین توابع ریاضی استفاده کنیم. این تابع که “تابع زتای ریمان” یا گاهی اوقات “تابع زتای اویلر-ریمان” نامیده میشود، ابتدا توسط لئونارد اویلر مطرح شد و سپس توسط برنارد ریمان تعمیم داده شد. شکل کلی این تابع را در تصویر شماره 3 میبینید. اویلر s را در این تابع یک عدد حقیقی (ℝ) در نظر گرفته بود اما ریمان آن را به صورت s=σ+it معرفی کرد (یک عدد مختلط).
تابع زتا را مینویسیم:
10: ζ(s)=1^−s+2^−s+3^−s+4^−s+5^+...
اکنون تابع را ضرب در 2 به توان s− میکنیم و بدین شکل یک تابع جدید میسازیم:
11: (2^−s)ζ(s)=2^−s+4^−s+6^−s+8^−s+...
حالا دو برابرِ تابع 11 را از تابع 10 کم میکنیم (تصویر شماره 4).
حال اگر در تابع به دست آمده در تصویر شماره 4، s را برابر 1− قرار دهیم، (1−)ζ بر اساس تابع 10 برابر مجموع اعداد طبیعی میشود و ضریب زتا که در تصویر شماره 4 درون پرانتز است، برابر 3−. طرف راست تساوی در تصویر شماره 4 هم در صورت 1− در نظر گرفتن s به شکل جمع شماره 9 در میآید که جوابش (1/4) را پیشتر به دست آورده بودیم (تصویر شماره 5).
اطلاعات بیشتر از این لینک
@Cosmos_language
https://telegram.me/Cosmos_language
اگر پستهای این کانال را تا امروز دنبال کرده باشید، احتمالاً متوجه شدهاید که سعی شده است تا حد امکان از ریاضیات پرهیز شود و مطالب ساده بیان شوند. با این حال امروز تصمیم به ساختار شکنی گرفتم و پستی بیشتر با ریاضیات نوشتم؛ دلیلش هم مشخص است: زیبایی بی حد و اندازه این مطلب خاص!
همه ما با مجموعه اعداد طبیعی در مدرسه آشنا شدهایم؛ این مجموعه با نماد ℕ نشان داده میشود و یک مجموعه نامتناهی است. به این معنا که تعداد اعضای آن بینهایت است. اعداد طبیعی به این شکل نشان داده میشوند:
ℕ=1, 2, 3, 4, 5,...
موضوع این پست، با یک سؤال ساده شروع میشود: اگر تمام اعداد طبیعی را با هم جمع کنیم، حاصل جمع چند میشود؟
برای پیدا کردن مجموع همهی اعداد طبیعی که تعدادشان بینهایت است و همگی مثبت هستند، بیش از یک راه وجود دارد و تمامی راهها هم به یک جواب ختم میشوند: 1/12− (منفی یک دوازدهم)!
یکی از راههای رسیدن به این حاصل جمع را باهم بررسی میکنیم. از آنجا که تعداد معادلات در این پست زیاد خواهد بود، جمعها و معادلهها را در جلویشان شماره گذاری میکنیم تا در صورت نیاز، بتوانیم به شماره آن جمع یا معادله ارجاع دهیم.
ابتدا با برسی مجموع یک دنباله ساده شروع میکنیم:
1: 1+x+x²+x³+x⁴+x⁵+...
حالا عبارت یک منهای x را در آن ضرب میکنیم:
2: (1−x)(1+x+x²+x³+x⁴+x⁵+...)
ضرب را انجام میدهیم:
3: 1−x+x−x²+x²−x³+x³−...
حاصل این جمع را میتوان حساب کرد. از آنجا که همواره منفی و مثبت x به توان n، به شکل جفت در کنار هم قرار دارند و یکدیگر را خنثی میکنند، پس تمام جملات تا بینهایت یکدیگر را خنثی کرده و فقط جمله اول یعنی 1 باقی میماند:
4: 1−x+x−x²+x²−x³+x³−...=1
جمع 2 که شکل دیگر 4 است را به جایش میگذاریم و طرف دیگر تساوی را 1 نگه میداریم:
5: (1−x)(1+x+x²+x³+x⁴+x⁵+...)=1
جمع 5 که در واقع یک منهای x ضرب در جمع 1 است را با منتقل کردن عبارت یک منهای x به طرف دیگر معادله، به شکل اولیه خود یعنی همان جمع 1 در میآوریم:
6: 1+x+x²+x³+x⁴+x⁵+...=1/1−x , x<1
اکنون با توجه به معادله شماره 6 میدانیم که حاصل جمع 1 برابر است با 1 تقسیم بر یک منهای x، برای تمام xهای کوچکتر از 1.
حالا از معادله 6، مشتق میگیریم. اگر با مشتق آشنایی ندارید، در همین حد کافی است که بدانید در صورت اعمال شدن مشتق بر یک متغیر، توان آن به ضریبش تبدیل شده و سپس یک واحد از توانش کم میشود. قانون مشتقگیری از یک متغیر (تصویر شماره 1) و قانون مشتقگیری از یک کسر (تصویر شماره 2) را در زیر این پست میتوانید ببینید. مشتق معادله 6:
7: 1+2x+3x²+4x³+5x⁴+...=1/(1−x)²
حالا در معادله 7 به جای متغیر x عدد 1− را قرار میدهیم تا معادله جدیدی تولید شود:
8: 1+2(−1)+3(−1)²+4(−1)³+5(−1)⁴+...=1/1−(−1)²
معادله 8 را محاسبه و ساده میکنیم:
9: 1−2+3−4+5−6+...=1/4
حالا باید از یکی از بهترین توابع ریاضی استفاده کنیم. این تابع که “تابع زتای ریمان” یا گاهی اوقات “تابع زتای اویلر-ریمان” نامیده میشود، ابتدا توسط لئونارد اویلر مطرح شد و سپس توسط برنارد ریمان تعمیم داده شد. شکل کلی این تابع را در تصویر شماره 3 میبینید. اویلر s را در این تابع یک عدد حقیقی (ℝ) در نظر گرفته بود اما ریمان آن را به صورت s=σ+it معرفی کرد (یک عدد مختلط).
تابع زتا را مینویسیم:
10: ζ(s)=1^−s+2^−s+3^−s+4^−s+5^+...
اکنون تابع را ضرب در 2 به توان s− میکنیم و بدین شکل یک تابع جدید میسازیم:
11: (2^−s)ζ(s)=2^−s+4^−s+6^−s+8^−s+...
حالا دو برابرِ تابع 11 را از تابع 10 کم میکنیم (تصویر شماره 4).
حال اگر در تابع به دست آمده در تصویر شماره 4، s را برابر 1− قرار دهیم، (1−)ζ بر اساس تابع 10 برابر مجموع اعداد طبیعی میشود و ضریب زتا که در تصویر شماره 4 درون پرانتز است، برابر 3−. طرف راست تساوی در تصویر شماره 4 هم در صورت 1− در نظر گرفتن s به شکل جمع شماره 9 در میآید که جوابش (1/4) را پیشتر به دست آورده بودیم (تصویر شماره 5).
اطلاعات بیشتر از این لینک
@Cosmos_language
https://telegram.me/Cosmos_language
تصویر شماره 2
مشتقگیری از یک کسر با صورت 1 و عبارتی در مخرج
(در این تصویر U یک عبارت حاوی متغیر x است)
@Cosmos_language
مشتقگیری از یک کسر با صورت 1 و عبارتی در مخرج
(در این تصویر U یک عبارت حاوی متغیر x است)
@Cosmos_language
ارتباط با فیزیک
ممکن است تصور کنید که این تنها یک حقه ریاضی است و کاربرد واقعی ندارد، اما اشتباه میکنید!
این نتیجه در نظریه ریسمان و همچنین در درک اثر کازیمیر کاربرد دارد.
در نظریه ریسمان بوزونی، برای محاسبه سطوح انرژی ممکن، به خصوص پایینترین سطح انرژی یک ریسمان تلاش میشود. هر هارمونی ریسمان را میتوان به صورت مجموعهای از D−2 نوسانگر هارمونیک کوانتومی دید که D تعداد ابعاد فضا-زمان است. اگر فرکانس نوسانگر ω باشد، آنگاه انرژی نوسانگر در هارمونیک nام برابر است با:
nħω/2
بنابراین با استفاده از دنباله واگرا، حاصل جمع تمام هارمونیها برابر میشود با:
− ħω(D−2)/24
این نتیجه با “قضیه گادرد-تورن” ترکیب میشود و نظریه ریسمان بوزونیای را نتیجه میدهد که به 26 بُعد محدود شده است.
همچنین در آزمایش کازیمیر که دو صفحه را در خلأ در مجاورت یکدیگر با فاصله بسیار کم قرار میدهند، نیرویی موجب حرکت صفحات به سمت یکدیگر میشود که به “نیروی کازیمیر” معروف است و برای محاسبه نیروی کازیمیر نیز جمع اعداد طبیعی و حاصل این جمع (1/12−) کاربرد دارد.
اثبات اینکه حاصل جمع بینهایت عدد طبیعی برابر با منفی یک دوازدهم میشود، علاوه بر کاربردهای فیزیکی آن، از نظر فلسفی هم حائز اهمیت است. این موضوع به ما میفهماند که منطق محض همیشه نمیتواند به پاسخهای درست منجر شود. منطق انسان در طول حیات بشر بر اساس شرایط محیط پیرامونش شکل گرفته و اکنون که در تحقیقات علم و تکنولوژی به جاهایی رسیدهایم که دیگر با تجربیات روزمره همیشگی اجدادمان سر و کار نداریم، طبیعیست که حقایقی خلاف منطق و عقل سلیم ما یافت شود. اگر صحت موضوعی اثبات شود و آن موضوع در نظر ما منطقی نیاید، اشکالی ندارد، باید اندکی با خود کلنجار رویم و آن موضوع را به عنوان یک حقیقت تازه بوذیریم. همین فرایند علم است که باعث باز شدن ذهن ما و پیشرفت ما به عنوان یک گونه میشود.
@Cosmos_language
https://telegram.me/Cosmos_language
ممکن است تصور کنید که این تنها یک حقه ریاضی است و کاربرد واقعی ندارد، اما اشتباه میکنید!
این نتیجه در نظریه ریسمان و همچنین در درک اثر کازیمیر کاربرد دارد.
در نظریه ریسمان بوزونی، برای محاسبه سطوح انرژی ممکن، به خصوص پایینترین سطح انرژی یک ریسمان تلاش میشود. هر هارمونی ریسمان را میتوان به صورت مجموعهای از D−2 نوسانگر هارمونیک کوانتومی دید که D تعداد ابعاد فضا-زمان است. اگر فرکانس نوسانگر ω باشد، آنگاه انرژی نوسانگر در هارمونیک nام برابر است با:
nħω/2
بنابراین با استفاده از دنباله واگرا، حاصل جمع تمام هارمونیها برابر میشود با:
− ħω(D−2)/24
این نتیجه با “قضیه گادرد-تورن” ترکیب میشود و نظریه ریسمان بوزونیای را نتیجه میدهد که به 26 بُعد محدود شده است.
همچنین در آزمایش کازیمیر که دو صفحه را در خلأ در مجاورت یکدیگر با فاصله بسیار کم قرار میدهند، نیرویی موجب حرکت صفحات به سمت یکدیگر میشود که به “نیروی کازیمیر” معروف است و برای محاسبه نیروی کازیمیر نیز جمع اعداد طبیعی و حاصل این جمع (1/12−) کاربرد دارد.
اثبات اینکه حاصل جمع بینهایت عدد طبیعی برابر با منفی یک دوازدهم میشود، علاوه بر کاربردهای فیزیکی آن، از نظر فلسفی هم حائز اهمیت است. این موضوع به ما میفهماند که منطق محض همیشه نمیتواند به پاسخهای درست منجر شود. منطق انسان در طول حیات بشر بر اساس شرایط محیط پیرامونش شکل گرفته و اکنون که در تحقیقات علم و تکنولوژی به جاهایی رسیدهایم که دیگر با تجربیات روزمره همیشگی اجدادمان سر و کار نداریم، طبیعیست که حقایقی خلاف منطق و عقل سلیم ما یافت شود. اگر صحت موضوعی اثبات شود و آن موضوع در نظر ما منطقی نیاید، اشکالی ندارد، باید اندکی با خود کلنجار رویم و آن موضوع را به عنوان یک حقیقت تازه بوذیریم. همین فرایند علم است که باعث باز شدن ذهن ما و پیشرفت ما به عنوان یک گونه میشود.
@Cosmos_language
https://telegram.me/Cosmos_language
Cosmos' Language
ارتباط با فیزیک ممکن است تصور کنید که این تنها یک حقه ریاضی است و کاربرد واقعی ندارد، اما اشتباه میکنید! این نتیجه در نظریه ریسمان و همچنین در درک اثر کازیمیر کاربرد دارد. در نظریه ریسمان بوزونی، برای محاسبه سطوح انرژی ممکن، به خصوص پایینترین سطح انرژی…
This media is not supported in your browser
VIEW IN TELEGRAM
آزمایش کوانتومی جدید، مفهوم “قبل” و “بَعد” را در هم میشکند!
تقریباً یک قرن است که تصور میشود ذرات بنیادی هیچ ویژگی معینی ندارند تا زمانی که آنها را از طریق اندازهگیری، مشاهده کنیم.
این ایده دیوانهوار، دنیایی از پارادوکسها را میگشاید. به عنوان مثال، یک ذره میتواند دو رویداد متوالی را در آن واحد تجربه کند و تشخیص اینکه کدام یک اول رخ داده است را غیرممکن سازد.
فیزیکدانان دانشگاه کوئینزلند، راهی برای نور طراحی کردند که ذرهای را مجبور به پیمودن همزمان دو مسیر میکند. که باعث میشود نتوان گفت با چه ترتیبی یک جفت عملیات را به اتمام میرساند.
در زندگی عادی و روزمره، شما میتوانید یک توپ داشته باشید و آن را بر روی یک سطح شیبدار قرار دهید و توپ در مسیر حرکتش ابتدا زنگ A و سپس زنگ B را به صدا دراورد؛ یا اینکه میتوانید توپ را روی سطح شیبدار دیگری قرار دهید که در این صورت ابتدا زنگ B و سپس زنگ A طی حرکت توپ به صدا در خواهند آمد.
هیچ کدام از اینها عجیب نیستند، زیرا ما به نظم خاص داشتن رویدادهای این جهان عادت کردهایم، هر کجا که اتفاقی قبل از اتفاق دیگری، به این شکل رخ دهد، ما علیت را برای آن فرض میکنیم.
اما ماجرا به همین سادگی نخواهد بود اگر بپذیریم که واقعیت، تا قبل از اینکه مورد اندازهگیری قرار گیرد، تصویر تار و مبهمی از احتمالات است.
برای نشان دادن این موضوع، فیزیکدانان معادل فیزیکی چیزی به نام “سوئیچ کوانتومی” را ساختهاند که در آن دو عملیات، هنگامی که ذرهای در برهمنهی تمام مکانهای ممکنش وجود دارد، رخ میدهند.
این گروه از محققان مسیری را طراحی کردند که در جایی به دو شاخه تقسیم میشود و این دو شاخه در ادامه در یک تداخلسنج به هم میپیوندند؛ تداخل سنجی که به هر شاخه بسته به قطبش نور ورودی به آن، دسترسی دارد.
امواج نور پس از پیمودن هر شاخه از مسیر، با هم ادغام شده و تداخل میکنند تا یک الگوی خاص وابسته به ویژگیهایشان ایجاد کنند.
در این مورد، دو موج نور درواقع یک فوتون واحد بود که از هر دو شاخه مسیر به طور همزمان عبور کرده بود.
قبل از اندازهگیری شدن یک فوتون، قطبش آن میتواند عمودی یا افقی باشد؛ یا به بیان دقیقتر، قطبش فوتون همزمان هم عمودی و هم افقی است تا زمانی که در عمل اندازهگیری یکی از این دو حالت مشاهده شود.
از آنجا که قطبش نامشخص فوتون هر دو حالت عمودی و افقی همزمان است، در هنگام پیمودن مسیر، همزمان به هر دو شاخه وارد میشود؛ نسخهی دارای قطبش عمودی از فوتون، وارد یک شاخه و نسخهی دارای قطبش افقی همان فوتون، وارد شاخه دیگر میشود.
در ادامهی این دو مسیر، معادل کوانتومی همان زنگها (که در مثال توپ و سطح شیبدار ذکر کردیم) در قالب لنزهایی که فوتون از آنها عبور میکند وجود دارد.
فوتونی با قطبش عمودی، ابتدا ‘زنگ’ A و سپس B را به صدا در میآورد و فوتونی با قطبش افقی ابتدا ‘زنگ’ B و سپس A.
تجزیه و تحلیل الگوی تداخلی فوتونهای ادغام شده، ترکیبی از توالیهای ممکن را آشکار کرد.
تصور دو فوتون مستقل، یکی با قطبش عمودی و دیگری با قطبش افقی، که با ترتیب جداگانه از هر لنز میگذرند آسان است؛ اما این اتفاقی نبود که رخ داد! از ابتدا دو فوتون مستقل وجود نداشت، بلکه این تنها یک فوتون واحد با دو تاریخچه ممکن بود که هیچ یک از آن دو جزء واقعیت نبود تا اینکه فوتون اندازهگیری شد.
این موضوع ثابت میکند که سوئیچ کوانتومی ما هیچ گونه نظم علّی معینی ندارد و نمیتوان چیزی به نام “قبل” و “بَعد” برای آن در نظر گرفت!
مقالهای که گروه در ماه جولای در arXiv منتشر کرد¹، نشان میدهد چگونه یک سوئیچ کوانتومی اعمال شده در دو مسیر، میتواند برهمنهی را حفظ کند.
هر چند این مسئله بسیار پیچیده و عجیب است و هنوز به طور کامل موقق به درک آن نشدهایم، اما نتیجه این تحقیق به فیزیکدانان در ساخت تکنولوژیهای جدید کمک شایانی میکند.
منابع:
1- arXiv:1807.07383v2
2- Physical Review Letters
@Cosmos_language
https://telegram.me/Cosmos_language
تقریباً یک قرن است که تصور میشود ذرات بنیادی هیچ ویژگی معینی ندارند تا زمانی که آنها را از طریق اندازهگیری، مشاهده کنیم.
این ایده دیوانهوار، دنیایی از پارادوکسها را میگشاید. به عنوان مثال، یک ذره میتواند دو رویداد متوالی را در آن واحد تجربه کند و تشخیص اینکه کدام یک اول رخ داده است را غیرممکن سازد.
فیزیکدانان دانشگاه کوئینزلند، راهی برای نور طراحی کردند که ذرهای را مجبور به پیمودن همزمان دو مسیر میکند. که باعث میشود نتوان گفت با چه ترتیبی یک جفت عملیات را به اتمام میرساند.
در زندگی عادی و روزمره، شما میتوانید یک توپ داشته باشید و آن را بر روی یک سطح شیبدار قرار دهید و توپ در مسیر حرکتش ابتدا زنگ A و سپس زنگ B را به صدا دراورد؛ یا اینکه میتوانید توپ را روی سطح شیبدار دیگری قرار دهید که در این صورت ابتدا زنگ B و سپس زنگ A طی حرکت توپ به صدا در خواهند آمد.
هیچ کدام از اینها عجیب نیستند، زیرا ما به نظم خاص داشتن رویدادهای این جهان عادت کردهایم، هر کجا که اتفاقی قبل از اتفاق دیگری، به این شکل رخ دهد، ما علیت را برای آن فرض میکنیم.
اما ماجرا به همین سادگی نخواهد بود اگر بپذیریم که واقعیت، تا قبل از اینکه مورد اندازهگیری قرار گیرد، تصویر تار و مبهمی از احتمالات است.
برای نشان دادن این موضوع، فیزیکدانان معادل فیزیکی چیزی به نام “سوئیچ کوانتومی” را ساختهاند که در آن دو عملیات، هنگامی که ذرهای در برهمنهی تمام مکانهای ممکنش وجود دارد، رخ میدهند.
این گروه از محققان مسیری را طراحی کردند که در جایی به دو شاخه تقسیم میشود و این دو شاخه در ادامه در یک تداخلسنج به هم میپیوندند؛ تداخل سنجی که به هر شاخه بسته به قطبش نور ورودی به آن، دسترسی دارد.
امواج نور پس از پیمودن هر شاخه از مسیر، با هم ادغام شده و تداخل میکنند تا یک الگوی خاص وابسته به ویژگیهایشان ایجاد کنند.
در این مورد، دو موج نور درواقع یک فوتون واحد بود که از هر دو شاخه مسیر به طور همزمان عبور کرده بود.
قبل از اندازهگیری شدن یک فوتون، قطبش آن میتواند عمودی یا افقی باشد؛ یا به بیان دقیقتر، قطبش فوتون همزمان هم عمودی و هم افقی است تا زمانی که در عمل اندازهگیری یکی از این دو حالت مشاهده شود.
از آنجا که قطبش نامشخص فوتون هر دو حالت عمودی و افقی همزمان است، در هنگام پیمودن مسیر، همزمان به هر دو شاخه وارد میشود؛ نسخهی دارای قطبش عمودی از فوتون، وارد یک شاخه و نسخهی دارای قطبش افقی همان فوتون، وارد شاخه دیگر میشود.
در ادامهی این دو مسیر، معادل کوانتومی همان زنگها (که در مثال توپ و سطح شیبدار ذکر کردیم) در قالب لنزهایی که فوتون از آنها عبور میکند وجود دارد.
فوتونی با قطبش عمودی، ابتدا ‘زنگ’ A و سپس B را به صدا در میآورد و فوتونی با قطبش افقی ابتدا ‘زنگ’ B و سپس A.
تجزیه و تحلیل الگوی تداخلی فوتونهای ادغام شده، ترکیبی از توالیهای ممکن را آشکار کرد.
تصور دو فوتون مستقل، یکی با قطبش عمودی و دیگری با قطبش افقی، که با ترتیب جداگانه از هر لنز میگذرند آسان است؛ اما این اتفاقی نبود که رخ داد! از ابتدا دو فوتون مستقل وجود نداشت، بلکه این تنها یک فوتون واحد با دو تاریخچه ممکن بود که هیچ یک از آن دو جزء واقعیت نبود تا اینکه فوتون اندازهگیری شد.
این موضوع ثابت میکند که سوئیچ کوانتومی ما هیچ گونه نظم علّی معینی ندارد و نمیتوان چیزی به نام “قبل” و “بَعد” برای آن در نظر گرفت!
مقالهای که گروه در ماه جولای در arXiv منتشر کرد¹، نشان میدهد چگونه یک سوئیچ کوانتومی اعمال شده در دو مسیر، میتواند برهمنهی را حفظ کند.
هر چند این مسئله بسیار پیچیده و عجیب است و هنوز به طور کامل موقق به درک آن نشدهایم، اما نتیجه این تحقیق به فیزیکدانان در ساخت تکنولوژیهای جدید کمک شایانی میکند.
منابع:
1- arXiv:1807.07383v2
2- Physical Review Letters
@Cosmos_language
https://telegram.me/Cosmos_language
❗️خبر مهم❗️
واپاشی بوزون هیگز به کوارک ته مشاهده شد!
منبع:
CERN
@Cosmos_language
https://telegram.me/Cosmos_language
واپاشی بوزون هیگز به کوارک ته مشاهده شد!
منبع:
CERN
@Cosmos_language
https://telegram.me/Cosmos_language
, سفیدچاله چیست, کارل روولی
سفیدچاله چیست؟
می دانیم که سیاهچاله ها هنگامی پدید می آیند که ستارگان با یک ابرنواختر نابود می شوند. اما سوالی که مطرح می شود این است که سفیدچاله چیست؟قبل از شروع پاسخ بهتر است اطلاعاتی در مورد سیاهچاله ها داشته باشیم.
سیاهچاله ها ناحیه ای از کیهان هستند که ماده و انرژی به طرز متراکم و فشرده در آمده و نور نیز قابلیت فرار از آنها را ندارد.
اگر بخواهیم سیاهچاله را به طور کامل توضیح دهیم به روابط فانتزی ریاضی نیاز داریم، اما از نظر فیزیکی میتوان گفت که سیاهچالهها واقعی هستند و توسط نظریه نسبیت اینشتین پیش بینی شده و در طول چند دهه ی گذشته کشف و مشاهده شده اند.
سفیدچاله چیست؟
می دانیم که سیاهچاله ها هنگامی پدید می آیند که ستارگان با یک ابرنواختر نابود می شوند. اما سوالی که مطرح می شود این است که سفیدچاله چیست؟قبل از شروع پاسخ بهتر است اطلاعاتی در مورد سیاهچاله ها داشته باشیم.
سیاهچاله ها ناحیه ای از کیهان هستند که ماده و انرژی به طرز متراکم و فشرده در آمده و نور نیز قابلیت فرار از آنها را ندارد.
اگر بخواهیم سیاهچاله را به طور کامل توضیح دهیم به روابط فانتزی ریاضی نیاز داریم، اما از نظر فیزیکی میتوان گفت که سیاهچالهها واقعی هستند و توسط نظریه نسبیت اینشتین پیش بینی شده و در طول چند دهه ی گذشته کشف و مشاهده شده اند.
وقتی که ستاره های عظیم- بسیار بزرگ تر از خورشید ما-در یک ابرنواختر میمیرند، یک سیاهچاله به وجود میآید. حال ببینیم سفیدچاله چیست و چگونه به وجود می آید؟ زمانی که متخصصان نجوم و فیزیک در حال بررسی فضای اطراف سیاهچاله از نظر ریاضی بودند، سفیدچاله تجسم و ساخته شد. با مطرح کردن سفیدچاله، فرض بر این شد که هیچ جرمی در افق رویداد سیاهچاله وجود ندارد. حالا با وجود این فرض که تکینگی سیاهچاله یا به عبارتی مرکز سیاهچاله هیچ جرمی ندارد، چه اتفاقی خواهد افتاد؟ سفیدچالهها مفاهیم ریاضی و انتزاعی هستند که وجود خارجی ندارند و نظریهای نیست که ستاره شناسان به منظور توجیه یک مشاهده ی غیر معمول مثل ظهور تابش غیر عادی ارائه داده باشند.
حال اگر سفیدچالهها واقعا وجود داشته باشند که بعید به نظر میرسد، رفتاری بر عکس سیاهچالهها خواهند داشت- درست مانند همان چیزی که ریاضیات در این زمینه پیش بینی میکند. یعنی به جای اینکه مانند سیاهچالهها همه چیز را در خود ببلعند، آن را مانند فوارهای از شکلات سفید به بیرون پرتاب میکند. یکی دیگر از مفاهیم ریاضی سفیدچاله این است که سفیدچالهها از نظر تئوری وجود دارند اگر کوچکترین ذرهای از ماده به محدوده ی افق رویداد سیاهچاله وارد نشود. به محض این که حتی یک اتم هیدروژن وارد این محدوده شود، کل سفیدچاله فرو خواهد ریخت. از آنجایی که کیهان در حال حاضر مملو از مادههای سرگردان است، حتی اگر سفیدچالهها از آغاز کیهان و تولد کیهان به وجود آماده باشند، تا به امروز حتما از هم پاشیده اند.
با وجود آنچه گفته شد، هنوز هم تعدادی از فیزیکدانان هستند که سفیدچالهها را فراتر از یک فرضیه میدانند. هال هاگرد و کارلو روولی از دانشگاه اکسی مارسی در فرانسه در حال مطالعه بر روی عملکرد سیاهچالهها با استفاده از شاخهای از فیزیک نظری به نام گرانش کوانتومی حلقوی هستند. از نظر تئوری، تکینگی یک سیاهچاله تا کمترین حد پیش بینی شده در فیزیک به سمت پایین فشرده خواهد شد. و سپس به صورت یک سفیدچاله به مکان اولیه باز خواهد گشت( جهشی به حالت اولیه اما این دفعه به صورت یک سفیدچاله خواهد داشت). اما به دلیل اتساع زمانی شدیدی که در اطراف سیاهچاله وجود دارد، میلیاردها سال طول خواهد کشید که حتی کمترین جرمها ظاهر شوند.
اگر پس از بیگ بنگ، سیاهچالههایی در مقیاس بسیار کوچک به وجود آمده بود، امروزهو احتمالاً ما باید منتظر پدیدار شدن آنها به صورت سفیدچاله میبودیم. مگر اینکه طبق گفته ی استیون هاوکینگ، این سفیدچاله ها محو شده باشند. در نظریه ی جالب دیگری که توسط فیزیکدانان ارائه شده است بنابر تعریف سفیدچالهها- محلهایی که مقدار عظیمی از ماده و انرژی خود به خود در کنار هم قرار گرفته اند- سفیدچالهها ممکن است توضیحی راجع به بیگ بنگ ارائه دهند. در همه ی این نظریه ها، سفیدچالهها در حد روابط انتزاعی ریاضی هستند و چون روابط ریاضی به ندرت با واقعیت همخوانی دارد، سفیدچالهها احتمالا تخیلی هستند.
منبع
http://www.universetoday.com/122715/what-are-white-holes/
@Cosmos_language
حال اگر سفیدچالهها واقعا وجود داشته باشند که بعید به نظر میرسد، رفتاری بر عکس سیاهچالهها خواهند داشت- درست مانند همان چیزی که ریاضیات در این زمینه پیش بینی میکند. یعنی به جای اینکه مانند سیاهچالهها همه چیز را در خود ببلعند، آن را مانند فوارهای از شکلات سفید به بیرون پرتاب میکند. یکی دیگر از مفاهیم ریاضی سفیدچاله این است که سفیدچالهها از نظر تئوری وجود دارند اگر کوچکترین ذرهای از ماده به محدوده ی افق رویداد سیاهچاله وارد نشود. به محض این که حتی یک اتم هیدروژن وارد این محدوده شود، کل سفیدچاله فرو خواهد ریخت. از آنجایی که کیهان در حال حاضر مملو از مادههای سرگردان است، حتی اگر سفیدچالهها از آغاز کیهان و تولد کیهان به وجود آماده باشند، تا به امروز حتما از هم پاشیده اند.
با وجود آنچه گفته شد، هنوز هم تعدادی از فیزیکدانان هستند که سفیدچالهها را فراتر از یک فرضیه میدانند. هال هاگرد و کارلو روولی از دانشگاه اکسی مارسی در فرانسه در حال مطالعه بر روی عملکرد سیاهچالهها با استفاده از شاخهای از فیزیک نظری به نام گرانش کوانتومی حلقوی هستند. از نظر تئوری، تکینگی یک سیاهچاله تا کمترین حد پیش بینی شده در فیزیک به سمت پایین فشرده خواهد شد. و سپس به صورت یک سفیدچاله به مکان اولیه باز خواهد گشت( جهشی به حالت اولیه اما این دفعه به صورت یک سفیدچاله خواهد داشت). اما به دلیل اتساع زمانی شدیدی که در اطراف سیاهچاله وجود دارد، میلیاردها سال طول خواهد کشید که حتی کمترین جرمها ظاهر شوند.
اگر پس از بیگ بنگ، سیاهچالههایی در مقیاس بسیار کوچک به وجود آمده بود، امروزهو احتمالاً ما باید منتظر پدیدار شدن آنها به صورت سفیدچاله میبودیم. مگر اینکه طبق گفته ی استیون هاوکینگ، این سفیدچاله ها محو شده باشند. در نظریه ی جالب دیگری که توسط فیزیکدانان ارائه شده است بنابر تعریف سفیدچالهها- محلهایی که مقدار عظیمی از ماده و انرژی خود به خود در کنار هم قرار گرفته اند- سفیدچالهها ممکن است توضیحی راجع به بیگ بنگ ارائه دهند. در همه ی این نظریه ها، سفیدچالهها در حد روابط انتزاعی ریاضی هستند و چون روابط ریاضی به ندرت با واقعیت همخوانی دارد، سفیدچالهها احتمالا تخیلی هستند.
منبع
http://www.universetoday.com/122715/what-are-white-holes/
@Cosmos_language
Universe Today
What are White Holes?
Black holes are created when stars die catastrophically in a supernova. So what in the universe is a white hole? It’s imagination day, and we’re going to talk about fantasy creatures. Like unicorns, but even rarer. Like leprechauns, but even more fantastical!…
This media is not supported in your browser
VIEW IN TELEGRAM
انتهای فضا کجاست؟؟؟
@Cosmos_language
@Cosmos_language