کوانتوم مکانیک‌🕊
10.9K subscribers
4.11K photos
2.37K videos
135 files
4.9K links
" یونیورس داینامیکی از میدان های کوانتومی ست"
Download Telegram
💢کرم‌چاله‌ها راهی برای دستکاری اطلاعات سیاه‌چاله در آزمایشگاه نشان می‌دهند
فیلیپ توپ
قسمت سوم


📌اسکرامبلرهای سریع

همه اینها چه ربطی به سیاهچاله ها دارد؟ پارادوکس اطلاعات سیاهچاله می پرسد چه اتفاقی برای اطلاعاتی که به داخل سیاهچاله پرتاب می شوند می افتد.
تناظر AdS/CFT جزء کلیدی یک راه حل پیشنهادی است، زیرا ابزاری را فراهم می کند که درهم تنیدگی کوانتومی می تواند اطلاعات را بر روی تابش هاوکینگ حک کند و از گم شدن غیرقابل برگشت آن جلوگیری کند.


در سال 2004، هاوکینگ خود توضیح داد که چگونه، با فرض صحت فرض AdS/CFT، می‌توانیم این اطلاعات را با به دام انداختن تک تک فوتون‌های هاوکینگ که یک سیاهچاله در طول عمر خود قبل از تبخیر کامل تابش می‌کند، بازیابی کنیم.


همانطور که نورمن یائو از دانشگاه کالیفرنیا، برکلی توضیح داد: «اگر شما جای خدا بودید و همه این فوتون‌های هاوکینگ را جمع‌آوری می‌کردید، در اصل یک محاسبات غیر خدایی وجود دارد که می‌توانید برای استخراج مجدد اطلاعات در [هر کیوبیت] بلعیده شده توسط سیاهچاله انجام دهید.»


تا نقطه میانی تبخیر سیاهچاله، اطلاعات درون آن پنهان می ماند. با این حال، پس از آن نقطه، سیاهچاله شروع به افشای اطلاعات خود در تابش هاوکینگ خود می کند.
نتیجتا قبل از اینکه بتوانید به این نقطه دست پیدا کنید، باید صبر طولانی داشته باشید. و بر اساس استدلالی که در سال 1993 توسط فیزیکدان دان پیج از دانشگاه آلبرتا ارائه شد: [نرخ تبخیر] به تدریج و با سرعت ثابتی افزایش خواهد داشت.


اما در سال 2007، پاتریک هیدن و جان پرسکیل این تصویر را اصلاح کردند و نشان دادند که در واقع، پس از نقطه میانی، اطلاعات سریع‌تر از آن بیرون خواهند آمد. یائو گفت، به اندازه کافی شگفت است ، هنگامی که سیاهچاله تا نیمه تبخیر شد، هر بیت کوانتومی اضافه که به آن پرتاب می شود، «به معنای واقعی کلمه به عقب پرتاب می شود».


این به این دلیل است که سیاهچاله در آن مرحله با تشعشعات هاوکینگ که قبلا منتشر کرده ، درهم‌تنیده شده است ، به طوری که هر اطلاعات بیشتری را که می بلعد به طور موثر در تابش هاوکینگی که از آن ساطع می شود ، بلافاصله افزایش رخ می دهد .
هیدن و پرسکیل می‌گویند سیاه‌چاله مانند یک «آینه اطلاعات» عمل می‌کند.‌‌

How does gravity work in the quantum regime? A holographic duality from string theory offers a powerful tool for unraveling the mystery.

💢@higgs_field
💢 کوانتوم اسکرامبلینگ Scrambling پراکندگی اطلاعات لوکال در درهم تنیدگی‌ها و همبستگی‌های کوانتومی چند پیکر (مانند سیاهچاله های درهم‌تنیده) است که در کل سیستم توزیع شده‌اند. این مفهوم با ترمودینامیزه سازی سیستم‌های کوانتومی بسته همراه است و اخیراً به عنوان یک ابزار قدرتمند برای توصیف آشوب در سیاه‌چاله‌ها ظاهر شده است.

💢@higgs_field
💢فیزیک مدرن با چالش ترکیب دو مفهوم اساساً متفاوت روبرو است: توصیف هندسی فضا-زمان و ماده بر حسب نظریه نسبیت عام انیشتین از یک طرف، و توصیف میکروسکوپی برهمکنش‌های بنیادی تحت کنترل نظریه میدان کوانتومی در طرف دیگر !

یک نقطه شروع امیدوارکننده برای چنین اتحادی، به اصطلاح اصل هولوگرافیک است که معادل‌های خاصی را بین نظریه‌های کوانتومی و گرانشی فرض می‌کند. یکی از نمونه‌های خاص چنین معادل‌سازی، هم‌خوانی AdS/CFT است که دوگانگی بین فضازمان‌ Anti-de-Sitter و تئوری‌ میدان کانفورمال است.
نام هولوگرافیک به این واقعیت اشاره دارد که یک نظریه میدان d بعدی را می توان به طور معادل با یک نظریه گرانشی (d+1) بعدی فرموله کرد. این بدان معنی است که هر دو توصیف سیستم حاوی اطلاعات یکسانی هستند.
درک مکانیسم های پشت دوگانگی های هولوگرافیک، بینش هایی را در مورد اصول بنیادین یونیورس ما، به ویژه فرمول بندی گرانش کوانتومی، نوید می دهد.
از جمله اینکه فضا و حتی شاید زمان در تئوری هولوگرافیک مفهومی ایمرج emerge شده است و در واقع فاصله دو آبجکت به مقدار اطلاعات بین دو آبجکت بستگی دارد .
در هولوگرافیک تنها اطلاعات بنیادین اند.

🆔 @phys_Q
👍1
💢 تنها بعد زمان ¹

ما 3 بعد فضایی داریم اما تنها یک بعد زمانی ، چرا فقط یک بعد وجود دارد؟ اگر ابعاد زمانی بیشتری وجود داشت چه اتفاقی می افتاد؟
یک سرنخ خوب ، به ریاضیات نیاز دارد.

استدلال زیبایی وجود دارد که تنها 1 بعد زمانی خاص ، میتواند وجود داشته باشد ، در غیر اینصورت پایستگی انرژی-تکانه نقض می شد ، این قانون به طور خودکار ، امکان واپاشی پارتیکل های سنگین‌تر به پارتیکل های سبک‌تر را می‌دهد.

به عبارت دیگر ، اگر ابعاد زمانی چندگانه وجود داشت، پروتون ها می توانستند به نوترون، الکترون ها به میون یا حتی فوتون ها به یکی از جفت الکترون یا پوزیترون واپاشی شوند.

چرا؟ برای درک کامل ظرافت این استدلال ، به دانشی در مورد توصیف ریاضی رویدادها در فضازمان (بردارها در فضاهای برداری غیراقلیدسی) نیاز دارید.

💢@higgs_field
👍3
💢عکس از پل دیراک 5 ساله در موود متفکر، 1907


💢@higgs_field
👍5
This media is not supported in your browser
VIEW IN TELEGRAM
🔺سال 1910- ویدیوی ترمیم و رنگی شده از اولین پرواز در شب مسیر لندن - منچستر. اولین پرواز هواپیما در سال 1903 توسط برادران رایت در آمریکا صورت گرفت.

💢@higgs_field
👍7
💢 هولوگرافیک یونیورس ⁴


Take y² = x⁵ - x and try to solve for y:
y = sqrt(x⁵ - x)
This is double-valued so we get a branched double cover of the sphere, with branch points where x⁵ - x is zero or infinity.
And where are those points?
They're the vertices of an octahedron!‌‌

معادله :
y² = x⁵ - x
را در نظر بگیرید و تلاش کنید نسبت به y آنرا حل کنید:

y = sqrt(x⁵ - x)
این دو مقدار مثبت و منفی را بدست می دهد. بنابراین ما یک ارزش دابل منشعب از کره به دست می آوریم، با نقاط انشعاب که در آن x⁵ - x صفر یا بی نهایت است.
و آن نقاط کجاست؟
آنها رئوس یک هشت وجهی هستند!‌‌

💢@higgs_field
💢 هولوگرافیک یونیورس ¹


اگر شما هم بر نمودار منحنی بولزا 𝗕𝗼𝗹𝘇𝗮 𝗰𝘂𝗿𝘃𝗲 کراش دارید ، دچار اختلالی بنام فیزیک مدرن شده اید .

y² = x⁵ - x

فضایی متشکل از معادلاتی با راه حل های مختلط ، به اضافه نقطه ای در بی نهایت ، که شامل سطح ۲ بعدی ریمانی ( ازین جا منیفولد را مطالعه کنید) با بزرگترین گروه تقارن ممکن است . که پوشش یونیورسال آن در نگاره زیر است.

1 : https://t.me/higgs_field/6648

2 : https://t.me/higgs_field/6654

3 : https://t.me/higgs_field/6660

4 : https://t.me/higgs_field/6722
This media is not supported in your browser
VIEW IN TELEGRAM
💢هولوگرافیک یونیورس ⁵

این پوشش دوگانه منشعب از کره ، منحنی بولزا 𝗕𝗼𝗹𝘇𝗮 𝗰𝘂𝗿𝘃𝗲 است. ممکن است با توجه به نحوه ساخت آن ، تصور کنید که گروه تقارنی یکسانی با یک هشت وجهی دارد. اما به دلیل پوشش دوگانه تقارن های آن یک *پوشش دوبل * از گروه تقارن هشت وجهی است!


💢@higgs_field
💢کرم‌چاله‌ها راهی برای دستکاری اطلاعات سیاه‌چاله در آزمایشگاه نشان می‌دهند
فیلیپ توپ
قسمت چهارم

هیدن و پرسکیل به ارتباطی بین ترمودینامیک سیاهچاله و تئوری اطلاعات کوانتومی Quantum Information Theory دست یافته بودند که پدیده ای به نام کوانتوم اسکرامبلینگ Scrambling را فراخوانی می کند.


این اثر بیشتر شبیه نحوه توزیع یکنواخت گرما در یک سیستم در طول زمان است که به تعادل می رسد، فرآیندی به نام ترمالیزه سازی thermalization .

یائو درین زمینه گفت، تصور کنید که دو سیستم حاوی بسته های لوکالایز انرژی ایجاد کرده و سپس آنها را با هم در تماس قرار دهید.

انرژی در سرتاسر هر دو سیستم توزیع می‌شود تا زمانی که «حافظه آنها حالت شروع اولیه را از دست بدهند و شما دیگر نتوانید آنها را تشخیص دهید».

اسکرامبلینگ Scrambling در اصل شامل همین الگو است، اما بسیار قوی تر:

شما نمی توانید دو سیستم اسکرامبل شده را تشخیص دهید حتی اگر نه فقط به صورت محلی یا لوکالایز ، بلکه به همبستگی های (correlation ) هر دو سیستم نگاه کنید. یائو گفت: « اسکرامبل سازی یک شکل بسیار قوی از ترمالایزه سازی است. "این دی لوکالایزه سازی delocalization اطلاعات کوانتومی است."

آدام براون، فیزیکدان در گوگل و دانشگاه استنفورد، می‌گوید: " این یک آنالوژی یا قیاس کوانتومیِ درهم‌آمیخته است.

"اگر با یک بسته کارت دریافتی [ در بازی حکم] شروع کنید، اگر به کارت‌ها نگاه کنید و بنظرتان بیاید هیچ الگوی آشکاری در کارت ها وجود ندارد ، و بگویید که به هم ریخته است.
این بدین معنا نیست که بگوییم شما با پدیده کاملاً تصادفی روبرو هستید - کارت ها به اندازه کافی در هم آمیخته اند تا شما در آن لحظه گیج باشید و ندانید تصادفی random نیست. در نتیجه هنوز خیلی زود است که ورق ها را تصادفی بدانید ."


🔺 تصویر :
Lasers in Christopher Monroe’s lab at the University of Maryland are used to control atom-based quantum bits.
💢In theoretical physics, the AdS/CFT correspondence suggests that gravity may be spun from quantum effects. Physicists recently used it to design a quantum circuit which could be equivalent to a (very tiny) black hole.


در فیزیک نظری، تناظر AdS/CFT نشان می‌دهد که گرانش ممکن است از اثرات کوانتومی بافته شده باشد . [ طنابی بنام گرانش کلاسیک که از تاباندن Spun الیافی از اثرات کوانتومی بافته شده است]
فیزیکدانان اخیراً از آن برای طراحی یک مدار کوانتومی استفاده کردند که می تواند معادل یک سیاهچاله (بسیار کوچک) باشد.

p1 : https://t.me/higgs_field/6645

p2 : https://t.me/higgs_field/6655

p3 : https://t.me/higgs_field/6714

p4 : https://t.me/higgs_field/6725


💢https://www.quantamagazine.org/wormholes-reveal-a-way-to-manipulate-black-hole-information-in-the-lab-20200227/‌‌
👍1
💢بصورت چکیده اینکه :

اصل هولوگرافیک به ظهور یک فضازمان 3+1 بعدی - دارای گرانش از فضازمان 2+1 بعدی - بدون گرانش است .

سطحی دو بعدی با انحنای منفی که بزرگنمایی آن (در مدلسازی این سطح با سطحی دو بعدی که برای افق رویداد در نظر میگیریم مرتبط است) در افق رویداد سیاهچاله ها در نظر است .
در نظر بگیرید آنتروپی اطلاعات کلود شانون برای سیاهچاله و پیشی گرفتن آن از آنتروپی بولتزمن ، و مسئله کران آنتروپیک که به حد بالای اطلاعات ذخیره شده در فضا اشاره دارد و همچنین در تئوری هولوگرافیک هدف اصلی نشان دادن اهمیت زیاد هندسه فضا-زمان در تعیین از پیش قوانینی است که قرار است بر رفتار ماده حاکم باشد، و همچنین حمایت از این نظریه که خود ماده می تواند از هندسه ایجاد شود، به این معنا که ذرات ماده و سایر نیروهای طبیعت به شکلی مانند گرانش ظهور یافته emergent از هندسه ، پدیدار می شوند . ( سرنخ ، گرانش را از مقیاس ذره ای - دارای ویژگی بنام جرم ، تا جرم شبکه کیهانی متشکل از میلیارد ها کهکشان در نظر بگیرید)

تازه متوجه شگفتی احتمالی یونیورس می شویم.

💢@higgs_field
👍1
💢تنها بعد زمان ²

🔺The length of a 4-vector X in spacetime

طول یک چهار-بردار X در فضازمان میتواند بصورت زیر تعریف گردد:

|X|² = t² - x² - y² - z²

• در نظریه نسبیت خاص بردارها چهار بعدی هستند (بر خلاف فیزیک کلاسیک که در آن بردارها سه بعدی بودند.) و به همین دلیل چهار بعدی بودن بردارها در نظریه نسبیت، به آن‌ها لقب چهار بردار داده‌اند، که شامل یک بعد زمانی و سه بعد مکانی می شوند .


💢@higgs_field
Media is too big
VIEW IN TELEGRAM
🟣 General Relativity: The Curvature of Spacetime

نسبیت عام : خمیدگی فضا-زمان

نسبیت اینشتین بخش مهمی از فیزیک کلاسیک را تشکیل داده است و البته هندسه و ریاضیات زیبا و کارآمدی را برای توصیف مفاهیمی مانند نیروی گرانش ، فضا زمان و فریم ها و تبدیلات آن ، بکار گرفته است .

انحنای Curvature سطوح ریمانی در پیرامون آبجکت های جرم دار بیس تئوری های آینده برای توصیف یونیورس ما خواهد بود یا به نحوی این ویژگی های نسبیتی در تئوری های آتی باید برآورده شود . اما بعنوان نظر شخصی اگر در نظر بگیرید تا زمانی با مفهومی بنام فضا سر و کار داریم ، تئوری های هندسی geometric امتیازی بالقوه نسبت به سایر تئوری ها دارند ، هر چند که تنها شامل توصیف کلاسیک از فضا باشند . این سرگشتگی نبود گرانش کوانتومی ست که تلاش داریم آنرا رمز گشایی کنیم.

#مفاهیم #بنیادین

🆔 @phys_Q
👍2
💢کرم‌چاله‌ها راهی برای دستکاری اطلاعات سیاه‌چاله در آزمایشگاه نشان می‌دهند
فیلیپ توپ
قسمت پنجم


" تقریباً هر سیستم کوانتومی چند-پیکر در نهایت در حال اسکرامبل است." اما سیاهچاله ها خاص هستند. همانطور که سرعت درهم-آمیختن یک بسته کارت به تکنیک مورد استفاده شما ، بستگی دارد، نرخ درهم آمیختگی یک سیستم به جزئیات نحوه برهمکنش ذرات در آن سیستم بستگی دارد.

این جزئیات توسط تابعی به نام هامیلتونی به صورت ریاضی توصیف می شوند. و به نظر می رسد که همیلتونین حاکم بر سیاهچاله ها ، به این معنی است که آنها اطلاعات کوانتومی را با سریع ترین سرعت ممکن درهم می آمیزند.

و این چیزی است که به نتیجه گیری هایدن و پرسکیل منجر می شود. سیاهچاله ها مانند مدارهای کوانتوم-اسکرمبلینگ سریع عمل می کنند، بنابراین وقتی به اندازه کافی با تابش هاوکینگ خود درهم‌تنیده شوند، هر اطلاعات جدیدی که به آنها وارد می شود خیلی سریع در آن تابش ظاهر می شود.

با این حال، باید منتظر بمانید تا سیاهچاله و تشعشعات هاوکینگ آن به اندازه کافی در هم‌تنیده شوند - یعنی تا نیمه تبخیر شوند - قبل از این رویداد!

اما یک آلترناتیو (جایگزین) سریعتر برای دستیابی به اطلاعات وجود دارد:

سیاهچاله را تا حداکثر با چیز دیگری درهم‌تنیده entangle کنید - مانند سیاهچاله دیگر . این پیشنهادی است که در سال 2016 توسط پینگ گائو و دانیل جافریس از دانشگاه هاروارد که با آرون وال در مؤسسه مطالعات پیشرفته در پرینستون، نیوجرسی کار می‌کنند، ارائه شد.

آنها گفتند اگر می توانستید یک جفت سیاهچاله را به این ترتیب درهم‌تنیده سازید ، یک کیوبیت که توسط اولین سیاهچاله بلعیده شد در سیاهچاله دیگر ثبت می شد. گائو و همکارانش نشان دادند که چگونه با افزودن یک جفت بیشتر بین سیاهچاله‌ها، می‌توان انتقال اطلاعات کوانتومی بین آنها را به طور رسمی با فرآیندی به نام تله‌پورت کوانتومی یکسان کرد. در اینجا از درهم تنیدگی بین دو ذره برای انتقال حالت کوانتومی یکی از آنها به دیگری استفاده می شود.

ذره هدف با ذره اولیه مشابه به نظر می رسد - در واقع، هیچ راه معناداری وجود ندارد که بگوییم این ذره یکسان نیست، از بخشی از فضا ناپدید شده و در قسمتی دیگری از فضا بازسازی شده است. یائو گفت: "درهم تنیدگی آنها مانند یک پل عمل می کند."‌‌

If the AdS/CFT correspondence is right, then these experiments would be more than a laboratory analogue of a black hole. The two types of systems would be entirely equivalent.


💢@higgs_field
👍5
This media is not supported in your browser
VIEW IN TELEGRAM
💢 طبیعت و لایه های آن و شگفتی

💢@higgs_field
👍4
💢تنها بعد زمان ³


بردارها در فضازمان به 3 دسته تقسیم می شود: بردارهای زمان‌سان timelike ، فضاسان spacelike و نول یا نورسان lightlike که در صفحه فضا-زمان (x-t) زیر نشان داده شده اند.‌‌


💢@higgs_field
👍2
This media is not supported in your browser
VIEW IN TELEGRAM
💢 زمین هر سال 1.5 سانتی متر از خورشید دور می شود زیرا خورشید در هر ثانیه میلیون ها تن از جرم خود را به عنوان انرژی خالص از دست می دهد که باعث می شود تأثیر گرانشی آن بر روی زمین در طول زمان ضعیف شود.‌‌



🔺این انیمیشن از 358 تصویر گرفته شده توسط فضاپیمای مسنجر ناسا در طول 24 ساعت هنگام دور شدن از زمین در 2 تا 3 آگوست 2005 در مسیر خود به سمت ونوس و سپس مرکوری ساخته شده است.

Credit: NASA/JHUAPL/Carnegie Institute of Washington.


💢@higgs_field
💢Carl Sagan with sons in Boston, 1972.

💢@higgs_field