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
🟣 نگاه بنیادین به پارتیکل متحرک در فضا
کیلن دب
قسمت سوم


🔻2.3. گسستگی و کوانتیزاسیون

همه کمیت های فیزیکی را می‌توان بر حسب فضا و زمان به همراه جابجایی و حرکت و سایر ویژگی‌های خاص کاربست پذیر، مشخص کرد، و چون یک کمیت فیزیکی شامل تغییری می‌شود - به اندازه‌گیری نیاز دارد که فقط به دلیل جابجایی در فضا در طول زمان امکان‌پذیر باشد. هر کمیت فیزیکی که گسسته discrete و متناهی finite است باید یک مقدار حداقلی داشته باشد و از آنجایی که هر مقدار بزرگتر از آن فقط می تواند به عنوان مضربی از این حداقل ها وجود داشته باشد، کمیت فیزیکی باید کوانتیزه شود .

بنابراین کوانتیزاسیون یک نیاز ضروری ست و از رابطه فوق الذکر فضا، زمان و جابجایی ناشی می شود.
با این حال، از لحاظ یک واحد اندازه گیری، هنگامی که مقدار واحد بالای مینیمم در نظر گرفته شود، ممکن است کوانتیزه به نظر نرسد، در حالی که کوانتیشن Quantization  در یونیورس ما  ویژگی ضروری یک کمیت فیزیکی صرف نظر از ماهیت آن است.‌‌

کمیت ها آشکارا کوانتیزه شده در نظر گرفته می شوند، به این معنا که وجود دارند و مقادیر خود را از مجموعه ای به مجموعه دیگر ، بصورت مضرب های انتگرال یک مقدار کوانتومی ، تغییر می دهند، اکنون می گوییم که این یک ویژگی ذاتی است زیرا ایجاد و همچنین تغییر مقدار کمیت فیزیکی از حالت جابجایی آن ناشی می شود و نتیجه را به عنوان یک کنش ناشی از حرکت ایجاد می کند که دارای مینیمم مقدار نیز می باشد. هر کمیت فیزیکی متناهی باید یک مقدار حداکثر نیز داشته باشد و به صورت رابطه ای بین کمیت های متناهی بیان شود. طبق تعریف، سرعت یک ذره به‌عنوان مقدار متناهی از فضایی که در بازه زمانی متناهی طی می‌شود اندازه‌گیری می‌شود و بنابراین باید متناهی با حداکثر مقدار باشد.

به صورت تحلیلی ، سرعت حاصل ضرب محیط متناهی دایره‌ای است که دارای یک شعاع متناهی است. شعاع و مقدار متناهی دوران یا واگشت شبیه‌سازی شده در واحد زمان ناشی از جابجایی ذره:

→ v = ω * r  = 2πn * r  = ( 2πr ) * n

Symbols:
v = Speed
w = Angular frequency
n = Revolution per unit time
and r = Radius.

For the same reason, speed of light(c)must be finite having a maximum value.



ID @phys_Q
👍1
🟣 نگاه بنیادین به پارتیکل متحرک در فضا
کیلن دب
قسمت چهارم

📌3. کنش و اندر کنش  action & interaction

• هر حرکت، در پایان مدت زمان خود، منجر به یک کنش می‌شود که باعث می‌شود سیستم در حال حرکت به حالت حرکت دیگری برود. بنابراین، در حالی که جابجایی پیوسته است،  کار - عمل - کنش action را می توان به عنوان نتیجه نهایی حرکت از یک ترکیب اولیه فضا-زمان سیستم به  ترکیب نهایی، برای بازه فضا-زمان دلخواه انتخاب کرد . این به این معنی نیز هست که  کنش به عنوان نتیجه حرکت، باید یک مقدار گسسته و متناهی داشته باشد، که به نوبه خود به عنوان یک کمیت فیزیکی کوانتیزه شده و دارای یک مقدار مینیمم متناهی است ، همانطور که قبلاً با مقدار ثابت پلانک (h) اندازه گیری شده است.

از آنجایی که حرکت یک ویژگی بصری است که بر روی سیستم ایجاد می‌شود، باید نتیجه برهمکنشی  بین سیستم در حال حرکت و هر سیستم دیگری خارج از آن باشد. به عبارت دیگر، باید دلیلی برای حرکت وجود داشته باشد، و این همان چیزی است که یک برهمکنش ارائه می‌کند. همچنین باید فقط توسط ذرات ایجاد شود که از یک ترکیب فضا-زمان به ترکیب دیگر حرکت می کنند. بعداً در مورد این جنبه بحث خواهم کرد.

🔻4. انرژی و تکانه Energy & momentum

انرژی  چیزی است که یک سیستم را از یک حالت جابجایی به حالت دیگر تغییر می‌دهد و فقط در انتقال بین یک سیستم به سیستم دیگر ظاهر می‌شود.
از آنجایی که انتقال انرژی باعث تغییر حالت حرکت می‌شود، زمانی که یک سیستم انرژی اضافی را از یک منبع بیرونی دریافت می‌کند که سیستم دیگری خارج از آن است، باید در سطح بالاتری از انرژی قرار داشته باشد . به همین ترتیب، سطح انرژی یک سیستم وقتی انرژی را از خود آزاد می کند و بصورت علّی به حالت حرکت پایین تر انتقال یابد.

این مفهوم به  سیستم اجازه می‌دهد که  کوانتیفای عددی دریافت کند که فقط سطح انرژی آن را اندازه‌گیری می‌کند .مقدار کل اندازه گیری انرژی یک سیستم به انرژی جنبشی، انرژی پتانسیل و انرژی جرمی در حالت سکون دسته بندی  شده است.

از آنجایی که انرژی در حین انتقال خود را نشان می‌دهد و تنها می‌تواند توسط ذرات در حال حرکت منتقل شود، در نتیجه انرژی نیز باید کوانتیزه شود.‌‌ همچنین راه دیگری برای بررسی این موضوع وجود دارد. از آنجایی که انتقال انرژی به کنش ، که کوانتیزه است ، منجر می شود، انرژی نیز باید کوانتیزه شود.

به صورت تحلیلی، کنش  متناسب با حاصلضرب انرژی منتقل شده و فاصله زمانی برای مدت زمان انتقال است.

Action ∝ energy * time

این همچنین امکان شبیه‌سازی انرژی energy را به‌عنوان یک نرخ زمانی time  عمل می‌دهد.

Energy ∝ action ÷ time

هر تغییری ناشی از حرکتی است که دارای مقدار و همچنین جهت است و بنابراین باید به برداری مربوط باشد که تغییر را در فضا(مکان) و زمان نشان می‌دهد.


این منجر به مفهوم‌سازی کمیت فیزیکی دیگری می‌شود که به آن تکانه momentum  می‌گویند.
از آنجایی که یک ذره فقط حرکت را بر عهده می گیرد، باید در حین انتقال انرژی از ترکیب اولیه فضا-زمان به ترکیب نهایی، تکانه را همراه خود داشته باشد.

همچنین به روشی مشابه، تکانه ممکن است به‌عنوان نرخ کنش در فضا شبیه‌سازی شود.

Momentum ∝ Action ÷ Space

اصل عدم قطعیت   مستقیماً از تحلیل فوق ناشی می‌شود. از آنجایی که کنش action  به‌عنوان نتیجه نهایی هر حرکت متناهی است، ممکن است با هر ترکیب معینی از انرژی و زمان یا تکانه و مکان به آن عمل شود. رویکرد فیزیکی تری با حالت کوانتومی ذره بنیادی  دنبال خواهد شد.

علاوه بر این، ذره در حال حرکت باید ویژگی خاصی را نشان دهد علاوه بر سرعتی که به آن اجازه می‌دهد تکانه را حمل کند، که به عنوان جرم ذره mass  در نظر گرفته می‌شود.‌‌

ID @phys_Q
👍1
This media is not supported in your browser
VIEW IN TELEGRAM
🟣گفتگو با نیل دگراس تایسون

📌چرا نباید فکت های ساینس و خرافات را به مناظره گذاشت؟

زبان کليپ انگلیسی با زیرنویس پارسی


💢@phys_Q

🟣 نگاه بنیادین به پارتیکل متحرک در فضا
کیلن دب
قسمت پنجم

🔺5. ذرات بنیادین  elementary particles

همه آبجکت هایی که روزانه با آنها سروکار داریم از ماده ای تشکیل شده که با ویژگی های مادی  از جمله اندازه و سایزشان توصیف شده اند . و تعداد بیشماری از این آبجکت ها با ویژگی های  بسیار گوناگونی وجود دارد. اگر یک آبجکت به قطعات کوچکتر تقسیم شود، این قطعات همچنان خواص مادی خود را دارا هستند ، و این فکت را تایید می کنند که آبجکت های بزرگتر از قطعات کوچکتر از همان ماده تشکیل شده است.  اگر به همین ترتیب آبجکت به قطعات کوچکتر و کوچکتر تقسیم شود، باید یک اندازه و محتوای نهایی وجود داشته باشد که به عنوان مولکول شناخته می شود.

علاوه بر این، آشکار است که این مولکول از پارتیکل های کوچکتری به نام اتم تشکیل شده است و نهایتا یک اتم نیز ترکیبی از پارتیکل های کوچکتر است، اما ذرات بنیادی  قابل تجزیه به اجزای کوچکتر نیستند. نتیجتا ذرات بنیادی برای ماده،  عواقب  منطقی نگره‌ی بالا هستند. علاوه بر این تعداد محدودی از این پارتیکل ها شکل دهنده کل هستی و اجزای درونی آن هستند .   پارتیکل های بنیادین باید فقط از چند نوع محدود باشند . اما اتم ها باید در نهایت همه ترکیبی و کامپوزیت باشند. پارتیکل ها و اجسام مادی بزرگتر در یونیورس ما تنها با تغییر و ترکیب های مختلف از ذرات بنیادین ساخته شده اند.

هم نتایج نظری و هم نتایج تجربی در حال حاضر  پشتیبان این فکت هستند. به روشی مشابه، می‌توان تصور کرد که ذرات بنیادی باید از ورودی‌های مشابه و با فرآیند های یکسان، با تغییرات لازم برای تولید آنها ایجاد شوند ، که مربوط به تکامل فضازمانی هستند. با این حال، تنها ورودی های شناخته شده موجود در یونیورس ما، فضا و انرژی است و بنابراین به رابطه عمومی ساده زیر می رسم:

Matter = energy + space

به این معنی که مقداری از انرژی می تواند وارد حجم مشخصی از فضا شود و در نتیجه فضا را به ماده تبدیل کند. همچنین این کنش  نشان می‌دهد که فضای-تبدیلی-به‌ماده  باید ماهیت متناهی و گسسته از یک نسخه توسعه‌یافته و بی شباهت به یک نقطه  باشد.

یک ذره بنیادی به این شکل  از فضا تولید و با استفاده از انرژی ایجاد می‌شود و سپس  پتانسیل ایجاد ذرات مرکب از پیوند  ذرات بنیادی دیگر را دارا خواهد بود و پس از آن آبجکت های مادی بزرگ‌تری را تشکیل می دهد.
هنگامی که ذرات طی واپاشی ، شکافت هسته ای، همجوشی و نابودی ، دِ-فرمه می شوند، ممکن است فرآیند معکوس رخ دهد و انرژی محبوس در فضا آزاد شود.  پس از تلاشی ذره، انرژی آزاد می‌شود و فضای اشغال شده به محیط باز می‌گردد، همانطور که فقط تا حدی با رعایت اصل پایستگی جرم - انرژی، قبل و بعد از فرآیند مناسب قابل پیگیری ست .


💢@phys_Q
💢 فیزیک بدون ذرات unparticles physics
بخش نخست

فیزیک بدون ذرات Unparticles توسط هاوارد جورجی در سال 2007 به عنوان نوعی جدید از فیزیک  پیشنهاد شد که احتمالا تا کنون نادیده گرفته شده است .

"فیزیک بدون ذرات" چطور؟ مفاهیم زیربنایی چیست؟ و بعداً چه تأثیری داشت؟

برخی از اصول QFT: در نظریه میدان کوانتومی، هر ذره برانگیختگی کوانتومی یک میدان زیرین است. میدان همیشه در همه جا هست، هنگامی ذره ای به وجود می آید که انرژی کافی به میدان آن منتقل شود.

💢@phys_Q
🟣 نگاه بنیادین به پارتیکل متحرک در فضا
کیلن دب
قسمت ششم

📌6. جرم یک ذره بنیادی Mass of an Elementary Particle


جرم   ویژگی ذاتی یک ذره و وجه تمایز آن با فضاست و به ذره ویژگی گسستگی متناهی می‌دهد که  توانایی انجام جابجایی و حمل انرژی و تکانه ، می دهد .
چنین تبدیلی یعنی تبدیل فضا به ماده تنها در صورتی امکان‌پذیر خواهد بود که این فضا دارای ویژگی خاصی باشد، مانند اسپین تاپ چرخان (وسیله ای که با چرخاندن آن بر سطح صاف تعادل می گیرد)  که در برابر واژگون شدن و سقوط مقاومت می‌کند، به گونه‌ای که گویی  در هنگام چرخیدن  جرمی برای وسیله در کار نیست.

ما این ویژگی خاص را بصورت فرکانس زاویه‌ای و تکانه زاویه‌ای angular momentum   می‌شناسیم . که  این دو با هم , هم ارز و متناسب با مقدار انرژی و جرم توصیف شده ،  هستند . تکانه زاویه‌ای، حتی اگر قابل آشکار شدن نباشد، دارای یک مولفه component اندازه‌گیری شده است که در امتداد یک محور پیش‌بینی می‌شود، و  ممکن است معادل جرم، فرکانس زاویه‌ای و یک بعد خطی ذاتی در نظر گرفته شود.

ذره ای که به این ترتیب ایجاد می شود نمی تواند نقطه مانند در نظر گرفته شود  ، بلکه باید نسخه توسعه یافته ای متناهی در فضا داشته باشد ، هرچند فضای متغیری را اشغال کند.

در یک قیاس ،فضای اشغال شده را دارای ظرفیت ذاتی (C) و اندوکتانس (L) در فرکانس زاویه ای (ω) و بعد خطی ذاتی (r) در نظر می گیریم.

از آنجایی که انرژی می‌تواند تنها در هنگام جابجایی و تبدیل حالت آشکار شود، مقدار انرژی فوق باید تحت یک تبدیل اسیلاتوری بین انرژی الکتریکی و مغناطیسی مشابه مدار LC بدون مقاومت قرار گیرد و در نتیجه همیشه بدون اتلاف انرژی متناسب با فرکانس زاویه‌ای (ω) در حال گذار باشد. .
این قیاس منجر به ایجاد ویژگی جرم ذاتی برای ذره بنیادی می‌شود. به صورت تحلیلی، روابط در زیر نشان داده شده‌اند.

C = ε * r
→ L = μ * r
→ ω = 1/ √(LC) =c / r
→  m * r² * ω
→  S * ω = m c²

C = capacity ظرفیت
L = اندوکتانس
ε = ثابت الکتریکی
μ = ثابت مغناطیسی
r = بعد خطی ذاتی
ω = فرکانس زاویه ای
c = سرعت نور
S = حرکت زاویه ای اسپین
m = جرم
E =  انرژی جرم سکون


💢@phys_Q
👍31
🟣 It's necessary to fall in love with a theory  , And, like falling in love with a woman, it is only possible if you do not know much about her, so you cannot see her faults. The faults will become apparent later, but after the love is strong enough to hold you to her .

باید عاشق یک نظریه شد، و مانند عشق به یک زن، فقط زمانی ممکن است که چیز زیادی در مورد او ندانید، بنابراین نمی توانید عیوب او را ببینید. عیب‌ها بعداً ، پس از آنکه عشق آنقدر قوی شد که شما را در کنار وی نگاه دارد ، آشکار می شوند.

NOBLE prize Lecture
- picture Richard & Arline feynman

🆔 @phys_Q
👍3
🟣 نگاه بنیادین به پارتیکل متحرک در فضا
کیلن دب
قسمت هفتم

🔺بر خلاف انرژی جنبشی چرخش ناشی از تکانه زاویه‌ای angular momentum معمولی یک ذره در انتهای بازوی شعاعی با جرم موجود، معادل انرژی جرم سکون ذره بنیادی، با داشتن جرم برای شروع، چرخش ذاتی تکانه زاویه‌ای , با فرکانس زاویه ای مدار نوسانگر LC متناظر است . که به دنبال آن فضا دارای خاصیت تبدیل کردن جرم به ذره در حالت سکون و توانایی حمل انرژی و تکانه در هنگام حرکت به دلیل برهم کنش برون زا است.

تکانه زاویه ای اسپین یک ذره بنیادی به عنوان ویژگی ذاتی آن پذیرفته شده است در حالی که منشا و علت پیدایش آن هنوز توسط هیچ تئوری یا نتیجه تجربی اثبات نشده است. گرچه، در اینجا هیچ تلاشی برای ارائه دلیلی مبنی بر اساس آن از نظر منطقی یا فلسفی انجام نداده‌ایم، اما با پذیرفتن وجود غالب آن، فقط از پتانسیل ناشی از تأثیرات آن بر دیگر ویژگی ذاتی یک ذره بنیادی استفاده کرده‌ایم، مثال آن جرمی همراه با فرکانس زاویه ای و بعد خطی ذاتی که نسخه تعدیل شده از ذره بنیادی منزوی و نقطه ای است .

علاوه بر این، این تکانه زاویه ای ذاتی به عنوان تکانه کلاسیک در نظر گرفته نشده است که با اعمال یک گشتاور خارجی تولید می شود.
تکانه زاویه ای ذره معادل انرژی یک جرم ساکن در نظر گرفته شده که منشا آن از فرکانس زاویه ای است که از انرژی نوسانی الکتریکی و مغناطیسی ذخیره شده در فضا سرچشمه می گیرد و باعث تولید ذره جرم مند می شود.

جرم یک ذره بنیادی به واسطه ذره یا ماده دیگری نیست که از یک میدان خارجی به آن اضافه شده باشد ، بلکه یک ویژگی ذاتی است که از تکانه زاویه‌ای چرخشی آن ناشی می‌شود، در حالی که ذره هرگز به عنوان یک جسم چرخان معمولی در فضا تصور نمی‌شود، اما آشکارا با پارامتر هایی از قبیل مفاهیمی مانند جرم، فرکانس زاویه ای و بعد خطی، مستقل از یکدیگر، و با هم به تکانه زاویه ای مرتبط اند که نتیجه انرژی تولیدی ذره متناسب با جرم است .

منشأ بار الکتریکی ناشی از بدانگیختگی میدان کوانتومی فیزیکی است، صرف نظر از ماهیت ذره ای که میدان آنرا ایجاد می کند.‌‌
در حالی که جهت و تقارن برانگیختگی ایجاد کننده بار مثبت یا منفی یا خنثی می شود و به همین ترتیب ممکن است هم ماده و هم پاد ماده تولید شوند. هنگامی برانگیختگی بمقدار کافی بزرگ باشد ، مقدار معادل انرژی سبب یک نسخه از فضای گسترده در محل خودش برای تبدیل شدن به منبع نوسانی بدون مقاومت مدار LC میشود تا پیوسته در نوسان باشد . در نتیجه منبع چرخش ذاتی تکانه ی زاویه ای یک ذره علت ایجاد کننده ذره ای با خاصیت جرمی است.

ذره بنیادی با بار الکتریکی همینطور هر ماده یا پاد ماده ای که به این ترتیب تولید می شود همیشه به صورت مجزا و نه جفت، بلکه فقط به صورت یک ذره منفرد تولید می شود. در حالی که احتمالات به درستی ، تولید ذرات مساوی و مخالف را در بلندمدت بصورت کلی پیش‌بینی می‌کند، احتمال تولید ذرات مشابه در یک دوره طولانی مدت نیز وجود دارد. در فیزیک با نقض تقارن میتوان علت غلبه ماده بر پاد ماده را توضیح داد.

بنابراین، ذرات بیشتری با ماهیت ویژه وجود دارد، به عنوان مثال ، ذرات ماده در جهان در حال پیدایش باعث تشکیل اجسام مادی می شوند. علاوه بر این، روابط تحلیلی اضافی را می توان در میان خواص ذاتی فوق ذرات بنیادی با مقدار بار الکتریکی متناظر با انرژی الکتریکی یا مغناطیسی معادل انرژی جرم سکون یافت.


*پاورقی: مدار تانک یک مدار LC سلف-خازنی است که بسته به اندوکتانس و کاپاسیتانس و مدل سریال یا پارالل بودن آن ، دارای یک فرکانس رزونانس خواهد بود و در این فرکانس امپدانس ها که با اعداد مختلط در فضای فازور محاسبه می شوند یکدیگر را خنثی می کنند و به سادگی مدار شروع به نوسان می کند .

مدار تانک:
https://t.me/phys_Q/5124 
راکتانس های مختلط و تاثیر آن بر امپدانس:
https://t.me/phys_Q/5125
میرایی در مدار تانک :
https://t.me/phys_Q/5126




💢@phys_Q
👍1
💢 فیزیک بدون ذرات unparticles physics
بخش دوم

برای تولید یک ذره باید انرژی را «در میدان» تزریق کنید . چقدر انرژی ؟ دستکم به اندازه جرم ذره، مطابق با رابطه هم ارزی جرم-انرژی:
E = m c²
این همان کاریست که برخورد دهنده ها انجام می دهند. آنها انرژی را از یک میدان به میدان دیگر منتقل می کنند [برخی از ذرات را نابود می کنند و برخی دیگر را تولید می کنند.]


💢@higgs_field
👍3
💢در SR فضازمان کلاسیک پی ریزی شده که حاصل از سه بعد مکانی و یک بعد زمانی ست. ابعاد مکانی و بعد زمان که در یک پیوستار منعطف و دارای نظم علّی و دترمینیستیک هستند . یعنی رویداد ها یک ترتیب زمانی و مکانی با یک رابطه جبری علّی را دارا هستند . اما non-locality یا ناموضع گرایی این تصویر را در نخست دچار ابهام کرد تا آنجا که امروزه فیزیک مدرن در فرضیات و حدسیات و پیشنهادات کانسپتی بنام فضازمان کلاسیک با ابعاد فوق الذکر را به رسمیّت نمی شناسد .
از جمله ابهامات دیگر برای این فضازمان ، فیزیک پنهان در زیر برش هایزنبرگ و مقیاس زیر پلانکی است .  و البته بزرگترین سرنخ برای فروپاشی مفهوم کلاسیک ، امرجنتال بودن بسیاری از ویژگی های آن از تئوری کوانتوم است .
ما در پارتیکل های بنیادین حیات یا آگاهی و شعوری سراغ نداریم - بر خلاف مقیاس کلاسیک که در آن موجودات ذی الحیات و ذی الشعور سراغ داریم. فیزیکی خاص زیر برش هایزنبرگ وجود دارد که ما برخی از آنرا با توضیح پارتیکل های مجازی سرکوب کرده ایم ، زیرا که مشاهده پذیر و قابل اندازه گیری نیست .

Unparticles physics:

Part1

Part2

Part3



💢@higgs_field
👍3
This media is not supported in your browser
VIEW IN TELEGRAM
💢 تقارن های کانفورمال conformal symmetry در تئوری های مختلف یک تئوری کانفورمال بدست می دهد . برای مثال وجود تقارن های کانفورمال در تئوری میدان کوانتومی این تئوری را در مقیاس ها و تبدیلات یکسان نگه می دارد. البته درین تئوری دیگر پارتیکل به شیوه قبل در نظر گرفته نمی شوند.
انواع خاصی از نظریه‌های میدان کوانتومی به نام « کانفورمال فیلد تئوری» Conformal field theory وجود دارد. این تئوریها بدون مقیاس هستند. مانند فراکتال ها مهم نیست که چقدر بزرگنمایی می کنید، آنها همیشه کانفورمال (همشکل - یکسان ) به نظر می رسند.

به بیان فیزیکی ، این بدان معناست که این تئوری ها در همه انرژی ها یا مقیاس ها پیش بینی های یکسانی دارند . چه فقط کمی انرژی صرف کنید و چه از قوی ترین برخورددهنده جهان استفاده کنید، همیشه انتظار  ساختار یکسانی را دارید. اما اگر با تئوری های میدان کوانتومی قبلی سروکار داشته باشید، تئوری های تان ، آشکارا در مقیاس های مختلف ، متفاوت به نظر می رسند.

در CFT پارتیکل ها ویژگی ها و پیامد های پدیده دیگری هستند.

💢@higgs_field
کوئین الیزابت درگذشت .

💢@higgs_field
This media is not supported in your browser
VIEW IN TELEGRAM
💢این ویدئوی تایم‌لپس شگفت‌انگیز که حین عبور ایستگاه فضایی بین‌المللی از فراز اقیانوس هند ضبط شده است، منظره زیبای شفق قطبی را به دنبال برخورد یک طوفان خورشیدی عظیم به جو زمین نشان می‌دهد.

💢@higgs_field
🔥1
This media is not supported in your browser
VIEW IN TELEGRAM
💢آیا مفهوم فضا-زمان محکوم به نابودی هست؟

مصاحبه ای قدیمی از نیما ارکانی حامد ، فیزیکدان کانادایی - آمریکایی که در آن از چالش های پیش روی فضازمان آشنای ما می گوید.


💢@HIGGS_FIELD
🟣 نگاه بنیادین به پارتیکل متحرک در فضا
کیلن دب

قسمت
هشتم

E = S * ω = m * c²
E = q²/2C = q² / 2εr
q = k * e
α = e² / (4π ε ħ c)
K² = S / (2π ħ α)
m * r = S / c
m/ω = S / c²
qb = 6e
qf = 5e

Symbols:
q = بار الکتریکی
qb = بار الکتریکی برای ذره بوز
qf = بار الکتریکی برای ذره فرمی
e = بار الکترون
ħ = ثابت کاهیده پلانک
α = ثابت ساختار ظریف
k = چند بار الکترون



• روابط فوق ویژگی های زیر را برای ذرات بوز و ذرات فرمی نشان می دهد:

حاصلضرب جرم (m) و بعد خطی ذاتی (r) ثابت است
● نسبت جرم (m) به فرکانس زاویه ای (w) ثابت است

بار الکتریکی معادل انرژی جرم سکون ثابت است، بنابراین هر ذره‌ی بنیادین از کلاس مشابه ، بار الکتریکی یکسانی را در بر می‌گیرد، با این حال، جرم ذره به فرکانس زاویه‌ای بستگی دارد. و فرکانس زاویه ای بالاتر، جرم ذره بیشتر خواهد بود.

این مهم توضیح می‌دهد که چرا ذرات با جرم بیشتر ناپایدار هستند و تمایل دارند به ذرات با جرم و فرکانس زاویه‌ای کمتر تجزیه شوند.

علاوه بر این، از آنجایی که حجم اشغال شده توسط فضا متناسب با توان سوم بعد خطی ذاتی است، چگالی انرژی با توان چهارم نسبت معکوس خواهد داشت، بنابراین نسبت به بعد و فرکانس خطی بیش از حد حساس می شود. همچنین بیانگر اینست که یک ذره بنیادی باید دارای یک جرم، هرچند کوچک، و یک تکانه زاویه‌ای چرخشی ذاتی باشد که باعث آن(جرم) می‌شود. بنابراین یک فوتون را نمی‌توان بدون جرم در نظر گرفت، در حالی که بسته به انرژی جنبشی آن به دلیل تکانه، انرژی جرم سکون به عنوان بخش کوچکی از انرژی کل آن ظاهر می‌شود.

🔻7. حرکت یک ذره بنیادی

یک ذره بنیادی را در فضا در حالت سکون در نظر بگیرید، در حالی که می‌تواند در هر جهت ممکن حرکت کند. در غیاب هر ذره دیگری در محیط اطراف آن، هیچ تعاملی با ذره دیگر وجود نخواهد داشت، بنابراین در حالت سکون باقی می‌ماند، و هیچ ارتباطی با زمان وجود نخواهد داشت، زیرا زمان بدون جابجایی از بین می‌رود. (قابل محاسبه نیست)
ما ممکن است چنین سناریویی را کنار بگذاریم. اکنون اجازه دهید ذره با جرم (m) با سرعت (v) در یک جهت خاص حرکت کند و مراحلی را که در پی آن خواهد آمد آنالیز کنیم.

این ذره دارای انرژی کل (γmc²) با احتساب انرژی جرمی آن (mc²) خواهد بود. (بخوانید گاما mc²)

با گذشت زمان در بازه‌ی (Δt) ذره به پوزیشن جدیدی می رود و فضای جدیدی را اشغال می کند و فضای قبلی را ترک می کند. بنابراین فضای قبلی را با محیط خود عوض می کند.

این کار را با مبادله مقداری از انرژی معادل انرژی جرم سکون (mc²) با محیط انجام می دهد.

این بدان معناست که ذره فضای جدید را با انرژی کل خود اشغال می کند (γmc²) و فضای قبلی با فضای جدید با انرژی جرم سکون معادل (mc²) مبادله می شود. بنابراین بالانس انرژی بازیابی خواهد شد و هیچ تخلف و نقضی وجود نخواهد داشت
.

ممکن است بگوییم فضای جدید توسط یک ذره مجازی اشغال شده بود که همان انرژی جرم سکون ذره را دارد.

همچنین به این معنی است که یک ذره مجازی در مجاورت ذره وجود دارد که به آن اجازه می‌دهد تبادل فوق را انجام دهد و حرکت احتمالی ذره را شامل شود.
عملا ، ذره مجازی نیز ممکن است تکانه‌ای خاص داشته باشد، اما با توجه به اصل برهم نهی super position، از مبادله فوق مستقل است.‌‌


💢@phys_Q
2
This media is not supported in your browser
VIEW IN TELEGRAM
💢 اسب آبی حیوان آب دوست و پسر عموی نهنگ هاست ، گرانش در خارج از آب حرکت این موجود را محدود می کند اما حکایت آب ، روایت دیگری ست.

قانون ارشمیدس:
هنگامی که یک جسم در سیالی (آب) قرار می گیرد بسته به ویژگی هایی مانند چگالی سیال و جسم ، نیروی شناوری مخالف گرانش تجربه می کند .

💢@higgs_field
2👍1
💢چگونه آنتروپی شانون (Claude Shannon) محدودیت های بنیادین را بر ارتباطات تحمیل می کند
قسمت نخست

واقعا  پیام چیست ؟ کلود شانون تشخیص داد که عنصر اصلی شگفتی (غافلگیری) است.‌‌

برای برقراری ارتباط با سریالی از رویدادهای رندوم، مانند چرخش سکه، باید از اطلاعات زیادی استفاده کنید، زیرا هیچ ساختاری برای پیام وجود ندارد. آنتروپی شانون این محدودیت بنیادین را اندازه گیری می کند.‌‌

اگر کسی حقیقتی را به شما  که از قبل می‌دانید، بگوید ، اساساً چیزی به شما نگفته است. در حالی که اگر وی رازی را افشا کند، منصفانه است که بگوییم چیزی واقعی به شما منتقل شده است.

این تمایز در قلب تئوری اطلاعات کلود شانون قرار دارد. این مقاله که در سال 1948 در مقاله ای با عنوان «تئوری ریاضی ارتباطات» معرفی شد، که به گفته‌ی شانون:

یک چارچوب ریاضی دقیق برای تعیین کمّی مقدار اطلاعات مورد نیاز برای ارسال و دریافت  یک پیام، همانطور که با درجه عدم قطعیت Uncertainty تعیین شده پیرامون پیام مورد نظر ، ارائه می کند.

بعنوان مثال در یک سناریو، من یک سکه تقلبی دارم - که دو طرف آن شیر حک شده . من دوبار آن را بالا می اندازم . چقدر اطلاعات لازم است تا یک نتیجه را اعلام کنیم؟ مسلما هیچ، زیرا قبل از دریافت پیام، اطمینان کامل داریم که شیر بالا می‌آید.

در سناریوی دوم،   یک سکه معمولی را دو بار بالا می اندازیم  - شیر در یک طرف، دم در طرف دیگر. ما می‌توانیم نتیجه را با استفاده از کد باینری اعلام کنیم: 0  برای  خط و 1 برای شیر . چهار پیام ممکن وجود دارد - 00، 11، 01، 10 - و هر بار به دو بیت اطلاعات نیاز داریم.

هدف چیست و این چه سودی دارد؟ در سناریوی اول شما از محتوای پیام اطمینان کامل داشتید و انتقال آن صفر بیت طول کشید. در مرحله دوم، شانس 1 به 4 برای حدس  پاسخ درست وجود دارد یعنی 25٪ قطعیّت- داشتیم و به دو بیت برای ارسال اطلاعات پیام نیاز داشتم. به طور کلی، هرچه کمتر در مورد  پیام ارسالی بدانید ، اطلاعات بیشتری برای انتقال نیاز دارید.

شانون اولین کسی بود که این رابطه را از نظر ریاضی آشکار کرد. او آن را در فرمولی ثبت کرد که حداقل تعداد بیت‌های ضروری را برای برقراری یک ارتباط محاسبه می‌کند - آستانه‌ای که بعداً آنتروپی شانون نامیده شد  . او همچنین نشان داد که اگر یک فرستنده از بیت های کمتر از مینیمم استفاده کند، پیام ناگزیر تحریف می شود.‌‌

تارا جاویدی، نظریه‌پرداز اطلاعات در دانشگاه کالیفرنیا، سن دیگو، می‌گوید: او این بینش عالی را داشت که [ تشخص دهد] اطلاعات زمانی به حداکثر می‌رسند که شما از دریافتن چیزی غافلگیر می‌شوید.

💢@higgs_field
👍3👏1
💢چگونه آنتروپی شانون (Claude Shannon) محدودیت های بنیادین را بر ارتباطات تحمیل می کند
قسمت دوم


اصطلاح "آنتروپی" از فیزیک وام گرفته شده است، جایی که آنتروپی معیاری از بی نظمی است. یک ابر دارای آنتروپی بالاتری نسبت به یک مکعب یخ است، زیرا ابر روش‌های مجاز  بیشتری برای چیدمان مولکول‌های آب نسبت به ساختار کریستالی مکعب یخ ، دارد . به روشی مشابه، یک پیام رندوم دارای آنتروپی شانون بالایی است - احتمالات زیادی برای نحوه چیدمان اطلاعات آن وجود دارد - در حالی که پیامی که از یک الگوی دقیق پیروی می کند، آنتروپی پایینی دارد. در روش محاسبه آنتروپی هم در فیزیک و هم در نظریه اطلاعات شباهت‌های رسمی وجود دارد.
در فیزیک، فرمول آنتروپی شامل  لگاریتمی از حالات فیزیکی ممکن است. در تئوری اطلاعات، لگاریتم نیز شامل نتایج ممکن برای رویداد است.
درک فرمول لگاریتمیک آنتروپی شانون به سادگی امکانپذیر نیست ، راه دیگر برای فکر کردن به آنتروپی شانون تعداد سؤالات بله یا خیر است که به طور متوسط ​​برای تعیین محتوای یک پیام لازم است.
برای مثال، دو ایستگاه هواشناسی ، یکی در سن دیگو و دیگری در سنت لوئیس را تصور کنید . هر کدام می خواهد پیش بینی هفت روزه شهر خود را برای دیگری ارسال کند. سن دیگو تقریبا همیشه آفتابی است، به این معنی که شما در مورد آنچه پیش بینی می گوید اعتماد به نفس بالایی دارید. آب و هوا در سنت لوئیس نامشخص تر است - احتمال یک روز آفتابی نزدیک به 50-50 است.‌‌

برای انتقال هر پیش بینی هفت روزه چند سوال بله یا خیر لازم است؟ برای سن دیگو، احتمالا اولین سوال مفید  این باشد: آیا تمام هفت روز پیش بینی آفتابی است؟ اگر پاسخ مثبت است ، شما کل پیش بینی را در یک سوال مشخص کرده اید. اما سنت لوئیس باید برای هر روز، پیش بینی مجزا ارائه کنید: آیا روز اول آفتابی است؟ در مورد دوم چطور؟

هر چه در مورد محتوای یک پیام اطمینان بیشتری وجود داشته باشد، به طور متوسط ​​برای تعیین آن به سوالات بله یا خیر کمتری نیاز خواهید داشت.
برای مثال دیگر، دو نسخه از یک بازی الفبا را در نظر بگیرید.
در نسخه اول، من یک حرف را به طور تصادفی از الفبای انگلیسی انتخاب کرده ام و می خواهم آن را حدس بزنید. اگر از بهترین استراتژی حدس زدن ممکن استفاده کنید، به طور متوسط ​​4.7 سوال برای به دست آوردن آن نیاز دارید. ( اولین سوال مفید این خواهد بود، "آیا حرف در نیمه اول الفبا است؟")
در نسخه دوم بازی، به جای حدس زدن ارزش حروف تصادفی، سعی می کنید حروف را در کلمات واقعی انگلیسی حدس بزنید. اکنون می توانید حدس  خود را طوری تنظیم کنید که از این واقعیت استفاده کنید که برخی از حروف ارزش بیشتری از بقیه دارند  و دانستن ارزش یک حرف به شما کمک می کند ارزش حرف بعدی را حدس بزنید (q تقریباً همیشه توسطu دنبال می شود). شانون آنتروپی زبان انگلیسی را 2.62 بیت در هر حرف (یا 2.62 سوال بله یا خیر) محاسبه کرد که بسیار کمتر از 4.7 سوالی است که اگر هر حرف به طور تصادفی ظاهر شود، به آن نیاز دارید. به عبارت دیگر، الگوها عدم قطعیت Uncertainty را کاهش می‌دهند، که امکان برقراری ارتباط زیاد با استفاده از اطلاعات نسبتاً کم را ممکن می‌سازد.‌‌

توجه داشته باشید که در نمونه هایی از این دست می توانید سوالات بهتر یا بدتر بپرسید. آنتروپی شانون یک طبقه غیرقابل نقض را تعیین می کند: آنتروپی شانون حداقل تعداد بیت ها یا سوالات بله یا خیر است که برای انتقال یک پیام لازم است.

🔺تارا جاویدی گفت:

شانون نشان داد چیزی شبیه سرعت نور، یک محدودیت بنیادین وجود دارد، وی نشان داد که آنتروپی شانون یک محدودیت بنیادین برای اینکه چقدر می توانیم منبع را فشرده کنیم، بدون خطر اعوجاج یا از دست دادن اطلاعات !
امروزه آنتروپی شانون به عنوان معیاری در بسیاری از تنظیمات کاربردی از جمله فناوری فشرده سازی اطلاعات عمل می کند. برای مثال، اینکه می‌توانید یک فایل فیلم بزرگ را زیپ کنید، به این دلیل  که رنگ‌های پیکسلی الگوی آماری دارند، مانند کلمات انگلیسی ، است!
مهندسان می‌توانند مدل‌های احتمالی را برای الگوی پیکسلی رنگ‌ها ،از یک فریم به فریم دیگر بسازند. این مدل‌ها محاسبه آنتروپی شانون را با تخصیص وزن به الگوها و سپس گرفتن لگاریتم وزنی برای همه راه‌های ممکن برای پیکسل‌ها ممکن می‌سازند. و مقدار محدودیت فشرده‌سازی «بدون ضرر» را به شما می‌گوید – حداکثر مقداری که فیلم می‌تواند پیش از از دست دادن اطلاعات در محتوای آن،  فشرده شود.
عملکرد هر الگوریتم فشرده سازی را می توان با این حد مقایسه کرد. اگر از آن دور هستید، انگیزه ای دارید که برای یافتن الگوریتم بهتر سخت تر تلاش کنید. اما اگر به آن نزدیک هستید، می‌دانید که قوانین اطلاعاتی کیهان شما را از انجام کارهای بسیار بهتر باز می‌دارد.‌‌

💢@higgs_field
👍2👏2