بقول برتراند راسل

هنر شاید نان نشود اما بی شک شراب زندگی ست.


کانال میدان هیگز


t.me/higgs_field

کانال میدان هیگز

t.me/higgs_field

▪والپیپر

کانال میدان هیگز

t.me/higgs_field

▪والپیپر

کانال میدان هیگز

t.me/higgs_field

▪والپیپر

کانال میدان هیگز

t.me/higgs_field

▪والپیپر

کانال میدان هیگز

t.me/higgs_field

▪والپیپر

کانال میدان هیگز

t.me/higgs_field

‍ ▪تمامی اجسام، برحسب دمایی که دارند از خود امواج الکترومغناطیسی گسیل می‌کنند. در دمای معمولی، این امواج عموماً در طیف فروسرخ قرار دارند و توسط چشم ما دیده نمی‌شوند. حال چنانچه دمای اجسام را تا چندین هزار درجهٔ سانتیگراد بالا ببریم،طول موج امواج الکترومغناطیسیِ گسیل شده، به سوی طول موج‌های مرئی جابه‌جا می‌شود. فیزیکدان‌ها توانسته بودند رابطهٔ میان دمای یک جسم و توان انرژی ای که در طیف بسامدهای مختلف به صورت امواج الکترومغناطیسی از خود تابش می‌کند را به‌طور تجربی به دست آورند، اما هنگامی که می‌خواستند همین رابطه را بر اساس اصول و مبانی الکترومغناطیس و ترمودینامیک استخراج کنند با مشکل مواجه می‌شدند؛ زیرا محاسبات مزبور نشان می‌دادند که مجموع توان انرژی گسیل شده از یک جسمِ با دمای معین بی‌نهایت خواهد شد و این نتیجهٔ محاسباتی با واقعیت تطابق نداشت. سرانجام ماکس پلانک توانست این معضل را حل کند. فرض پلانک این بود که امواج الکترومغناطیسی، بر خلاف تصور، فقط با انرژی‌هایی مشخص و ناپیوسته (یا اصطلاحاً کوانتومی) که مستقیماً با بسامد این امواج متناسب است گسیل و جذب می‌شوند. پلانک با همین فرض خود توانست قانونی برای توضیح طیف بسامدی تابش گرمایی اجسام به دست آورد.

کانال میدان هیگز

t.me/higgs_field

‍ در مناظره / ابوحاتم رازی از محمد زکریای رازی می‌پرسد: ما زمان را با حرکت فلک و گردش روزها و شب‌ها، و با شمارش سال‌ها و ماه‌ها و گذر لحظه‌ها درمی‌یابیم. آیا این‌ چیزها «قدیم مَعَ الزمان» اند یا «مُحدَث»؟ (یعنی آیا هم‌پای زمان و مانند آن، ازلی‌اند یا پدید آمده‌اند؟) زکریای رازی پاسخ می‌دهد: آن‌ها می‌توانند قدیم باشند، زیرا همگی از روی حرکتِ فلک «مُقدَّر» اند (یعنی اندازه‌‌پذیرند) و می‌توان آن‌ها را با برآمدن و فروشدن آفتاب شمرد. سپس می‌افزاید: ارسطو دربارۀ زمان می‌گوید که فلک و آنچه در آن یافت می‌شود «مُبدَع»اند (یعنی ابداع شده‌اند یا، به عبارت بهتر، در یک زمانی پدید آمده‌اند). دیگران در این باره با او مخالف‌اند. آنچه من می‌گویم این است که زمان عبارت است از زمان مطلق و زمان محصور. زمان مطلق، که چیزی جز «مدت» و «دَهْر» نیست، اصلی قدیم است. این زمان متحّرک است یعنی بسته و فسرده (منجمد) نیست. اما زمان محصور زمانی است که به حرکت فلک و گردش خورشید و ستارگان مربوط است. هنگامی که این تفاوت را میان زمان مطلق و زمان محصور می‌گذاریم و حرکت دَهْر را تصور می‌کنیم (توَهَّمه)، درواقع، زمان مطلق را که ابدی و سرمدی است، تصور می‌کنیم. اما به عکس، هنگامی که در خیال خود به حرکت فلک می‌اندیشیم، زمان محصور را تصور می‌کنیم


کانال میدان هیگز

t.me/higgs_field

◾️نظریّهٔ آشوب یا نظریّهٔ بی‌نظمی‌ها به مطالعهٔ سیستم‌های دینامیکی آشوب‌ناک می‌پردازد. سیستم‌های آشوب‌ناک، سیستم‌های دینامیکی‌ای غیرخطی هستند که نسبت به شرایط اولیه‌شان بسیار حساس‌اند. تغییری اندک در شرایط اولیهٔ چنین سیستم‌هایی باعث تغییرات بسیار در آینده خواهد شد. این پدیده در نظریهٔ آشوب به اثر پروانه‌ای مشهور است.


◾️رفتار سیستم‌های آشوب‌ناک به ظاهر تصادفی می‌نماید. با این‌حال هیچ لزومی به وجود عنصر تصادف در ایجاد رفتار آشوبی نیست و سیستم‌های دینامیکی‌ معین (deterministic) نیز می‌توانند رفتار آشوب‌ناک از خود نشان دهند.


◾️می‌توان نشان داد که شرط لازم وجود رفتار آشوب‌گونه در سیستم‌های دینامیکی‌ زمان‌پیوسته مستقل از زمان (time invariant) داشتن کمینه سه متغیر حالت است (سیستم مرتبه سه). دینامیک لورنتس نمونه‌ای از چنین سیستم‌ای است. برای سیستم‌های زمان‌گسسته، وجود یک متغیر حالت کفایت می‌کند. نمونهٔ مشهور چنین سیستم‌ای، مدل جمعیتی‌ی بیان‌شده توسط logistic map است .

کانال میدان هیگز


https://t.me/higgs_field/1718

#مفاهیم_بنیادین

▪تابش هاوکینگ (به انگلیسی: Hawking radiation) تابش جسم سیاه است که پیش‌بینی می‌شود به خاطر تأثیر کوانتومی در نزدیکی افق رویداد، از سیاه‌چاله تابیده شده باشد. این پدیده به ناماستیون هاوکینگ نامگذاری شده‌است. زیرا نخستین‌بار او در سال۱۹۷۴ (میلادی) بحث نظری وجود آن را مطرح کرد.

کانال میدان هیگز


t.me/higgs_field

‍ ◾️تابش هاوکینگ به زبان ساده

آنچه در افق رویداد یک سیاهچاله باشد هرگز نمیتواند بگریزد مگر آنکه سرعتی بیش از سرعت نور داشته باشد که عملا غیر ممکن است .
این یعنی حتی نور هم نمیتواند از افق رویداد یک سیاهچاله بگریزد .


اما سطح مماس بر افق رویداد اینگونه نیست .
همانطور که میدانیم اگر فضا را خلاء تصور کنیم اشتباه بزرگی کرده ایم . فضا همواره بستر آشوبناک ذرات بنیادی است .

هنگامی که جفت ماده-پادماده بر اثر انرژی گرانشی سیاه‌چاله پدید می‌آید، یکی از ذره‌ها با جرم کمتر از جرم سیاه‌چاله، به خارج از سیاهچاله می‌گریزد .

◾️در حقیقت نوسان کوانتومی باعث پیدایش یک جفت ماده-پادماده در فاصله بسیار نزدیک به افق رویداد می‌شود. یکی از ذره‌ها به درون سیاه‌چاله می‌افتد و دیگری می‌گریزد. از دید ناطر بیرونی برای ثابت نگه داشتن انرژی کلی،ذره‌ای که به درون سیاه‌چاله می‌افتد باید انرژی منفی داشته باشد. این باعث می‌شود که سیاه‌چاله جرم از دست بدهد و برای بیننده بیرونی، به نظر می‌رسد که سیاه‌چاله تنها یک ذره بیرون داده است. در مدلی دیگر، این فرایند با تأثیر تونل‌زنی کوانتومی پدید می‌آید. بر اثر تونل‌زنی کوانتومی، جفت ماده-پادماده از خلأ پدید آمده و یکی از دو ذره به بیرون از سیاه‌چاله، تونل می‌زند .

اگر به رابطه
E=mc^2

توجه کنید سرعت نور ثابت است پس تغییر در انرژی یک سیاهچاله تغییر در جرم آن سیاهچاله است .
کانال میدان هیگز
t.me/higgs_field

‍ ◾️اگر تابش هاوکینگ از یک سیاهچاله بزرگ را که در نتیجه رُمبش یک ستاره به وجود آمده است اندازه‌گیری کنیم، ناامید خواهیم شد. دمای سطح سیاهچاله‌ای به این بزرگی، کمتر از یک میلیونیم درجه بالاتر از صفر مطلق خواهد بود. هر قدر سیاهچاله بزرگتر باشد، دمای آن کمتر است. استیون هاوکینگ می‌گوید، «سیاهچاله‌ای با جرم ده برابر خورشید، ممکن است چند هزار فوتون در ثانیه گسیل دارد، ولی این فوتونها طول موجی به اندازه سیاهچاله خوهاند داشت و انرژی آنها آنقدر کم خواهد بود که آشکارسازی آنها ممکن نیست». مطلب را می‌توان این‌طور بیان کرد: هرقدر جرم زیادتر باشد، سطح افق رویداد بزرگتر، هرچه سطح افق رویداد بزرگتر باشد، آنتروپی بیشتر است. هرچه آنتروپی بیشتر باشد دمای سطح و آهنگ گسیل کمتر است.

 

 

◾️با این حال، هاوکینگ، خیلی زود، در سال 1971 نظر داد که نوع دیگری از سیاهچاله وجود دارد: سیاهچاله‌های خیلی ریز که جالبترین آنها به انداز هسته اتم است. این سیاهچاله‌ها به‌طور قطع منفجر می‌شوند و تابش می‌کنند. به یاد داشته باشیم که هر قدر سیاهچاله کوچکتر باشد، دمای سطح آن بیشتر است. هاوکینگ در مورد این سیاهچاله‌های بسیار ریز می‌گوید: « این سیاهچاله‌ها را به زحمت می‌توان سیاه نامید: آنها در حقیقت داغ و سفیدند.

 

◾️در مکانیک کلاسیک سیاه چاله ها سیاه هستند اما در مکانیک کوانتومی سیاه چاله ها تابش می کنند و این چیزی است که نخستین بار هاوکینگ مطرح کرد:

Classically, black holes are black.

Quantum mechanically, black holes radiate, with a radiation known as Hawking radiation, after the British physicist Stephen Hawking who first proposed it.

 

◾️تابش هاوکینگ یک تابش جسم سیاه است که تابع درجه حرارت آن است که از رابطه زیر تبعیت می کند:

Hawking radiation has a blackbody (Planck) spectrum with a temperature T given by

kT = hbar g / (2 pi c) = hbar c / (4 pi rs)

where k is Boltzmann's constant, hbar = h / (2 pi) is Planck's constant divided by 2 pi, and g = G M / rs2 is the surface gravity at the horizon, the Schwarzschild radius rs, of the black hole of mass M. Numerically, the Hawking temperature is T = 4 ?nbsp;10-20 g Kelvin if the gravitational acceleration g is measured in Earth gravities (gees).

The Hawking luminosity L of the black hole is given by the usual Stefan-Boltzmann blackbody formula

L = A sigma T^4

where A = 4 pi rs2 is the surface area of the black hole, and sigma = pi2 k4 / (60 c2 hbar3) is the Stefan-Boltzmann constant. If the Hawking temperature exceeds the rest mass energy of a particle type, then the black hole radiates particles and antiparticles of that type, in addition to photons, and the Hawking luminosity of the black hole rises to

L = A (neff / 2) sigma T^4

where neff is the effective number of relativistic particle types, including the two helicity types (polarizations) of the photon.

کانال میدان هیگز

t.me/higgs_field

‍ ▪حتماً توجه کرده‌اید که وقتی قایقی با سرعت نسبتاً بالا (بیش از سرعت امواج سطحی آب) در یک دریاچه آرام حرکت می‌کند، پشت سرش موج مثلثی شکلی منتشر می‌شود. تابش چرنکوف پدیده‌ای کمابیش مشابه است. وقتی ذره بارداری در محیط ماده با سرعت بیش از سرعت نور در این ماده حرکت کند، تابشی از آن ساطع می‌شود که به تابش چرنکوف معروف است. این تابش به صورت همسانگرد ساطع نمی‌شود، بلکه مشابه همان موج پشت سر قایق در یک مخروط (در اینجا مسئله سه بعدی است) منتشر می‌شود.
اگر یک ذره باردار چه در خلأ و چه در محیط ماده شتاب بگیرد، موج الکترومغناطیسی ساطع می‌کند. پدیده چرنکوف به غیر از آن است. اولاً تابش چرنکوف تنها در محیط ماده صورت می‌گیرد. در ثانی برای تابش چرنکوف نیازی به شتاب نیست و اگر سرعت ذره باردار ثابت بماند، باز هم تابش چرنکوف اتفاق می‌افتد (انرژی تابش را محیط ماده فراهم می‌سازد).
تابش چرنکوف پدیده‌ای کاملاً شناخته شده است و در آشکارسازی ذرات به خصوص نوترینوها به طور وسیع مورد استفاده قرار می‌گیرد. البته نوترینوها خودشان بار الکتریکی ندارند، اما پس از وارد شدن به محیط ماده (مثل آب یا یخ) می‌توانند ذرات باردارتولید نمایند.

▪اشعه چرنکوف (به انگلیسی: Čerenkov (Cherenkov) Radiation) تشعشعی است که بر اثر حرکت یک ذره باردار در مادهدی‌الکتریک با سرعت فاز بیش از سرعت فاز نور در آن ماده دی‌الکتریک حرکت کند؛ تابش می‌شود. این مفهوم به نام پاول چرنوکوف نامگذاری شده‌است. این اثر همچنین تابش واویلف-چرنکوف (Vavilov-Cherenkov) نیز نامیده می‌شود

▪سرعت فاز یک موج، نرخ انتقال فاز آن موج در فضا است. این سرعت در هر فاز برای فرکانس‌های مختلف یک موج قابل تعریف است. برای هر فرکانس خاص می توان سرعت فاز یک فاز مشخص(مثلا قله موج) را محاسبه کرد.


کانال میدان هیگز

t.me/higgs_field

▪پایان عصر فیزیک کلاسیک
پارت اول:
https://t.me/higgs_field/1832
پارت دوم:
https://t.me/higgs_field/2013


→join us←
→ @higgs_field
→ @higgs_journals
→ @higgs_group

‍ پایان عصر فیزیک کلاسیک و آغاز عصر ذرات کوانتومی

▪شاید فکر می کنید در جهانی زندگی می کنید که با قوانین فیزیک کلاسیک کار می کند . جهانی ثابت و #علّی که برای هر پدیده دلیلی ثابت میتوان بر شمرد .

▪شاید هم کمی فلسفه بدانیم و پدیده ها را به دو دسته عینی و ذهنی ( objective & subjective ) تقسیم کردیم و با خیال راحت و آسوده مشغول #خود_گذرانی هستیم .

چه اتفاقی می افتد اگر بگوییم دیدی که فیزیک کلاسیک از مکانیسم عالم بما می دهد بیش از حد سطحی ، ساده نگر و غیر دقیق است و ما انسانها ابدا در جهانی کلاسیک و علّی حضور نداریم .

خورشید تابش الکترومغناطیس وسیع الطیفی به اطراف گسیل میدارد تا گیاهی روی زمین بر اساس مکانیسم پاداش میوه اش به اغواگر ترین حالت ممکن شیرین کند تا بتواند دانه اش را در جنگل پخش کند و رقابت نفس گیری را پیروز شود .

▪در نگاه نخست درک مکانیسم عالم ساده و منطبق بر تصورات کلاسیکی نشان میدهد . بگذارید مثالی بزنم :

" اگر سطح فلزی را با سمباده نرم صیقل دهید به جهت صاف بودن سطح فلز ، فلز منعکس کننده خوبی برای نور خواهد بود - بهمین سادگی ، سطح فلز را صیقل دهید تا نور را منعکس کند !
این دیدگاهی کلاسیک به رفتار نور و آئینه یا فلزات است ، نا امید می شوید اگر بگویم در جهانی کوانتومی این دیدگاه کوچکترین ارتباطی با آنچه رخ میدهد ندارد؟
#فوتون بشکل بسته های انرژی با ماهیت رفتاری دوگانه #موج_ذره ای به اتم می تابد و الکترونی را از مسیر خویش منحرف می دارد اما آن الکترون مذکور تمایل دارد به سطح قبلی خویش بازگردد در نتیجه انرژی را با زاویه معین در فضا گسیل می دارد و آن فوتون مذکور به چشم بیننده می رسد "


▪خاصیت universe این است که در هر مقیاسی شگفت است . در مقیاس های بزرگتر و کوچکتر از مشاهدات روزمره انسانی شگفتی افزایش می یابد. روزی که قوانین و تعاملات ذرات کوانتومی به درجه استفهام رسید علاوه بر مکانیک کوانتومی نوزادی دیگر نیز زاده شد که هنوز به مثابه طفلی شیر خوار نیازمند پرورش محققان و اندیشه ورزان این زمینه است .#فلسفه_کوانتومی هرگز جدای از مباحث کوانتومی نیست و هر جا که بحث بر سر یک مسئله حل نشده مکانیک کوانتومی است ، فلسفه کوانتومی نیز در آنجا مطرح است ، اینکه گربه شرودینگر وقتی خارج از دید ناظر است و نقش ناظر بر رفتار ذرات و در عین حال مضحکه ای بنام #شعور_ذرات و هر انچه که توصیفی علمی فعلا ناتوان از پاسخ است را اجبارا باید به این نوزاد نابالغ ، فلسفه کوانتومی بسپاریم .


#پارت_اول
#ادامه_دارد

کانال میدان هیگز

t.me/higgs_field

والپیپر


کانال میدان هیگز

t.me/higgs_field

والپیپر


کانال میدان هیگز

t.me/higgs_field

 ▪ به یک تابش الکترومغناطیسی که از کند شدن یا تند شدن ، سریع ذرات باردار حاصل می‌شود تابش ترمزی می‌گویند.

در تابش ترمزی، الکترون می‌تواند انرژی خود را از دست بدهد و در جریان این فرایند یک یا چند فوتون پدید آید.
سازوکار این تابش همان سازوکار گسیل پیوسته ی پرتوهای x است. فرایند اصلی را می توان به طور کلاسیک درک کرد. طبق معادلاتماکسول ، هر بار شتابدار، امواج الکترومغناطیسی گسیل می کند. هرگاه یک ذره ی باردار از نزدیکی یک هسته عبور کند، بردار سرعتآن سریعا تغییر می کند(لااقل از نظر جهت، یا از نظر اندازه)، به طوری که ذره دستخوش شتاب می‌شود و بنابراین تشعشع می کند.


کانال میدان هیگز

t.me/higgs_field

‍ معادله E = mc2

▪انیشتین برای توصیف چگونگی ارتباط بین جرم و نیرو به عنوان ابزاری برای حمایت از نظریه خود، یک معادله جدید ارائه کرد. البته در آن زمان او تنها کسی نبود که درباره این مسئله کار می‌کرد، کارهای سایر دانشمندان مانند آنری پوانکاره نشان می‌داد که بین جرم و انرژی ارتباط نزدیکی وجود دارد. در این معادله انیشتین برای جسم ساکن نشان داد که جرم (m) کل آن جسم برابر با انرژی (E) آن در مربع سرعت نور (c) است، یا به عبارت دیگر E = m x c ^ 2.
این معادله نشان می‌دهد که انرژی و جرم قابل تعویض هستند، در واقع آنها اشکال مختلف از یک چیز هستند. اگر به هر طریقی جرم به طور کامل به انرژی تبدیل شود، معادله نشان خواهد داد که چه مقدار انرژی در درون آن جرم وجود دارد (مانند بمب اتمی که در آن تبدیل مقدار ناچیز ماده به انرژی، انرژی بسیار زیادی آزاد می‌کند).
این معادله همچنین نشان می‌دهد که جرم با سرعت افزایش می‌یابد، در واقع این عامل برای حرکت اجسام در دنیا محدودیت سرعت تعیین می‌کند. به عبارت ساده سرعت نور، بیشترین سرعتی است که یک جسم می‌تواند در خلا حرکت کند. با حرکت جسم، جرم آن نیز افزایش می‌یابد و با رسیدن سرعت حرکت به نزدیکی سرعت نور، جرم آنقدر زیاد می‌شود که به بی‌نهایت می‌رسد، از اینرو حرکت آن به بی‌نهایت انرژی نیاز خواهد داشت، بنابراین سرعت حرکت جسم محدود می‌شود. تنها دلیل حرکت نور با سرعت ۳۰۰ هزار کیلومتر در ثانیه این است که جرم فوتون‌ها (ذرات کوانتومی تشکیل دهنده نور) صفر است.
یک وضعیت خاص و گیج کننده در جهان کوانتومی نام دارد که درهم تنیدگی کوانتومی (quantum entanglement) نامیده می‌شود. در این وضعیت به نظر می‌رسد که ذرات کوانتومی با سرعت بیشتر از سرعت نور در تعامل با همدیگر هستند. به طور مشخص، اندازه گیری خاصیت یک ذره می‌تواند ویژگی‌های ذره دیگر را بدون توجه به فاصله آنها باهم به دست بدهد. تاکنون مقالات زیادی درباره این پدیده ارائه شده ولی هیچکدام نتوانسته‌اند آن را بطور کامل بر حسب نتیجه مورد نظر اینشتین توضیح دهند.
نتیجه عجیب دیگری که از این نظریه انیشتین حاصل می‌شود این است که زمان نسبت به ناظر حرکت می‌کند. جسمی که در حال حرکت است اتساع زمانی را تجربه می‌کند، این مسئله به این معناست که هنگامی که جسم حرکت می‌کند زمان آهسته‌تر از هنگامی که جسم ثابت است، می‌گذرد. بنابراین فرد در حال حرکت دیرتر از شخص در حالت استراحت پیر می‌شود. هنگامی که فضانورد اسکات کلی (Scott Kelly) از سال ۲۰۱۵ تا ۲۰۱۶، نزدیک به یک سال در ایستگاه فضایی بین المللی زندگی کرد، برادر دوقلوی او مارک کلی (Mark Kelly) در زمین کمی سریعتر از برادرش پیر شد.
این مسئله در سرعت‌های نزدیک به سرعت نور بیشتر آشکار می‌شود. تصور کنید که یک کودک ۱۵ ساله به مدت ۵ سال با ۹۹٫۵ درصد سرعت نور سفر کند. وقتی این فرد ۱۵ ساله به زمین بازگردد او فقط ۲۰ سال خواهد داشت در حالی که همکلاسی‌های او ۶۵ ساله خواهند بود.
 اگرچه پدیده اتساع زمان بسیار تئوریک به نظر می‌رسد، اما دارای کاربردهای عملی است. اگر یک گیرنده ماهواره‌ای موقعیت یاب جهانی (GPS) در خودرو خود داشته باشید، گیرنده تلاش می‌کند تا با یافتن سیگنال‌های حداقل سه ماهواره موقعیت شما را تعیین کند. ماهواره‌های GPS سیگنال‌های رادیویی ارسال می‌کنند که گیرنده به آنها گوش می‌دهد و موقعیت خود را بر اساس زمان سیگنال‌ها مثلث بندی می‌کند (یا بهتر است بگوییم سه گانه می‌شود).
نکته چالش برانگیز اینجاست که ساعت‌های اتمی که بر روی ماهواره‌های GPS در حال حرکت قرار دارند سریع‌تر از ساعت‌های اتمی که در زمین هستند، حرکت می‌کنند به همین علت پیامدهای زمانی به وجود می‌آید. در نتیجه ساعت‌های موجود بر روی ماهوار GPS را طوری طراحی می‌کنند که کمی کندتر حرکت کنند.
ساعت‌های موجود در فضا سریعتر کار می‌کنند زیرا ماهواره‌های GPS که در مدار و بالاتر از زمین هستند جاذبه ضعیف‌تری را تجربه می‌کنند. بنابراین اگرچه ماهواره‌های GPS در حال حرکت هستند اما هر روز با ۷ میکرو ثانیه کند شدگی روبرو هستند، ولی جاذبه ضعیف باعث می‌شود تا ساعت در حدود ۴۵ میکرو ثانیه سریع‌تر از یک ساعت زمینی کار کند. با اضافه کردن این دو به هم، ساعت ماهواره GPS هر روز ۳۸ میکرو ثانیه سریع‌تر از ساعت زمینی کار می‌کنند.


کانال میدان هیگز

t.me/higgs_field