space-time :
page 1
فضا-زمانی که امروز می شناسیم را مدیون نابغه‌ی بزرگ فیزیک ، آلبرت انیشتین هستیم . انیشتین برای حل معمایی که مدت ها پیش از نیوتن مطرح شده بود و هیچ انسانی توانایی پاسخ به آن را نداشت دست به خلق بزرگترین شاهکار نبوغ آمیز انسانها زد . بله درست شنیدید نسبیت عام را می توان بزرگترین شاهکار مطرح در علم دانست زیرا هیج ارجاع عینی برای درک این مهم وجود ندارد و تماما با استفاده از نبوغ و تخیل قابل ترسیم است .

گالیله بارها دو توپ فلزی را از روی برج پیزا به پایین انداخت ، جالب اینکه سرعت سقوط توپ های فلزی به نظر همزمان می آمد و این نتیجه گیری حاصل می شد که سرعت سقوط مستقل از جرم است .

بعد ها نیوتن که وی نیز از نوابع فیزیک است معادلات کینماتیک مربوط به حرکت و نیرو را شکل بخشید اما توصیفی که از گرانش دست می داد ، اصل هم ارزی (سرعت سقوط مستقل از جرم) را توضیح نمی داد .

نیوتن جاذبه را نیروی وابسته به جرم mass بین دو جسم object میدانست . مشکل در معادلات نیوتن نبود بلکه در توصیف گرانش بود . برای مشاهده معادلات اینجا را ببینید .


انیشتین گرانش را خاصیت فضا-زمان دانست . یعنی ماده به فضا-زمان می گوید چگونه چین بخورد و فضا-زمان به ماده می گوید چگونه رفتار کند . پس از توصیف نسبیت عام ، مشکلات جاذبه نیوتنی حل شد ، مدار متحرک سیاره تیر ، هم ارزی و ... به راحتی و بدون دردسر توضیح داده شد . فضا-زمان دیگر تخت دانسته نمی شد بلکه خمیده بود و حرکت اجسام به سوی اجسام دیگر بعلت همین چین خوردگی توصیف شد .

اما نسبیت عام چیزی بیشتر توضیح گرانش سیارات بود ، نسبیت عام ناخواسته پرده از موجوداتی در کیهان بر میداشت که سیاهچاله black hole نام داشتند .
سیاه چاله ها حاصل انباشت و تکینگی ماده /انرژی بودند . (از مکانیک کوانتومی میدانیم ذرات بنیادین چیزی جز انرژی محصور نیستند)
میتوانید درباره هم ارزی ماده و انرژی اینجا مطالعه کنید .

فضا-زمانی که انیشتین توصیف کرد سه بعد مکانی متقارن بودند که یک بعد زمانی، چون پیکانی یک جهته ، سه بعد مکانی را بدنبال خویش می کشید .

اکنون سیاهچاله ، بافت فضا-زمان را دچار اعوجاج شدیدی می کرد بطوری که در داخل سیاهچاله نه مکان معنی داشت و نه زمان !
از همین رو است که داخل سیاهچاله نه برای مکان وجود قائلیم و نه برای زمان و نه برای فضا-زمان !

در داخل یک سیاهچاله پیکان یک جهته زمان برای همیشه متوقف است . هر چقدر گرانش افزوده شود ، آهنگ گذر زمان نیز کند تر می شود.

space-time:
page 2

انیشتین ماهیت گرانش و حرکت را یکی دانست . جرقه ی این نظریه هنگامی در ذهنش زده شد که در آسانسور اداره ثبت اختراعات ایالات متحده امریکا در حال پایین رفتن ، احساس کاهش وزن کرد .

اگر در یک آسانسور قرار بگیرید ، آسانسور در میدان گرانشی سقوط آزاد کند ، شما در آسانسور تصور می کنید که گرانش خنثی شده است .

گرانش سبب کاهش آهنگ گذشت زمان بود ، آیا برای حرکت نیز چنین بود ؟ آیا جابجایی در فضا-زمان ، پیکان زمان را متوقف می کند ؟

در اینجا می توانید درباره کش آمدگی یا اتساع زمانی بخوانید ‌ .

پاسخ این سوال با lorentz factor ارائه میشود . رابطه هم ارزی ماده و انرژی را بیاد بیاورید :

E=m c²

این رابطه با کمی تغییر از مقیاس میکرو تا اجسام در ماکرو قابل استفاده است .

تصور کنید با سفینه ای به جرم m و سرعت c در فضا در حال حرکت هستید ! مجموع انرژی سیستم اعم از جنبشی و پتانسیل، از چه رابطه ای بدست می آید؟

اینجاست که پای فاکتور لورنتز به محاسبات باز می شود

فاکتور لورنتس
γ=1/√(1-v²/c²)

و معادله بدین شرح اصلاح می شود
E= γ m c²

همانطور که می بینید ماده و انرژی هم ارز هستند و انباشتگی ماده همان انباشتگی انرژی است که باعث پیدایش سیاهچاله می گردد و به سبب گرانش یک سیاهچاله پیکان زمان کند می شود . از همین رو با افزایش سرعت جسم نیز پیکان زمان کند می گردد.

#فاکتور #لورنتس
#lorentz factor

توصیف نگارشی این معادله ساده بدین شرح است با توجه به ثابت بودن c بعنوان سرعت نور برابر با 300 هزار کیلومتر در ثانیه ، با جایگذاری اعداد در سرعت جسم v یک نمودار ترسیم میشود :

https://t.me/higgs_field/3188

#فاکتور #لورنتس
#lorentz #factor


این نمودار نشان میدهد که فاکتور لورنتس که در محاسبه انرژی های سیستم در حرکت با سرعت v مورد استفاده است ، به ازای سرعت هایی تا نصف سرعت نور
½ × c
تقریبا برابر با یک1 است .اما هر چقدر که سرعت به مقدار سرعت نور نزدیک شود فاکتور لورنتز در مقدار دچار جهش شدید می شود.


دقیقا همین فاکتور دردسر ساز است که رسیدن به سرعت نور را غیر ممکن کرده است و اصطلاحا برای رسیدن به سرعت نور بی نهایت انرژی از ما طلب می کند .

#مــیدان_هــیگــز

t.me/higgs_field

تصور کنید که شما در ایستگاه قطار ایستاده اید و قطاری با سرعت ½ سرعت نور به سمت شما می آید .
نور چراغ های قطار که با سرعت ثابت c نسبت به قطار به سمت شما در حرکت است در نتیجه سرعت نهایی نور:
½ c + c = 1.5 c


محاسبه فوق شامل تبصره نسبیت خاص SR شده که میگوید سرعت نور از منبع ثابت و لخت ، برابر با c یعنی حدودا سیصد هزار کیلومتر بر ثانیه است.

تفاوت سرعت منبع لخت با ثابت در انرژی فوتون ها با انتقال به سرخ و آبی جبران میگردد.

#مــیدان_هــیگــز

t.me/higgs_field

14 مارس ، همچنین سالروز درگذشت هاوکینگ

جان ویلر در دهه ی ۱۹۶۰ میلادی اصطلاح “سیاهچاله” را پدید آورد، این جمله ی پرآوازه را هم گفته بود: “سیاهچاله ها (به دلیل سادگیشان) هیچ مویی ندارند”. در فرمولبندی ویلر، همه ی سیاهچاله ها با هم یکسانند به جز در سه کمیت جرم،بار الکتریکی، و تکانه ی زاویه ای (این که با چه سرعتی می چرخند).
اما هاوکینگ بعد ها با ارائه تابش هاوکینگ که مخصوص سیاهچاله هاست و فرمالیسم آن ، برای سیاهچاله ها درجه حرارت تعریف کرد.
یک سیاهچاله با جرمی معادل جرم خورشید دمایی برابر با 0.00000006 درجه کلوین خواهد داشت. از همین رو مباحث مربوط به ترمودینامیک و آنتروپی وارد محاسبات سیاهچاله ای می شود .

‍ ‍ 14 مارس همچنین روزگرد مرگ #گالیله توّاب است .

● توبه نامه #گالیله
▪«من گالیلئو گالیلئی، شصت‌‌‌‌‌‌ونه‌‌‌‌‌‌ساله، پسر «وین چنزو گالیلئی» از فلورانس، شخصاً در این دادگاه و در برابر شما کاردینال‌‌‌‌‌‌های بلندمرتبه و والامقام و مفتشان بزرگ سراسر قلمرو مسیحیت علیه یک انحراف ارتدادآمیز با چشمانی دوخته بر انجیل‌‌‌‌‌‌های بسیار مقدس که با دستان خویش لمس می‌‌‌‌‌‌کنم، حاضر شده‌‌‌‌‌‌ام.از این بابت، بر من به شدت گمان ارتداد رفته است، یعنی گمان این بود که بر آن بوده‌‌‌‌‌‌ام و باور کرده‌‌‌‌‌‌ام که خورشید در مرکز جهان قرار دارد و بی‌‌‌‌‌‌حرکت، زمین در مرکز جهان نیست و حرکت می‌‌‌‌‌‌کند، از همین رو، من که می‌‌‌‌‌‌خواهم در ذهن شما عالی‌‌‌‌‌‌جنابان و هر مسیحی مؤمنی، این سوءظن شدید را که به حق نسبت به من وجود دارد، پاک نمایم، با دلی یک رنگ و بی‌‌‌‌‌‌ریا و با ایمانی صادقانه از خطاها و ارتداد و اقدام دیگری که برخلاف کتاب مقدس باشد، روی برمی‌‌‌‌‌‌گردانممن گالیلئو گالیلئی که با امضای خویش در زیر [این توبه‌‌‌‌‌‌نامه] از عقاید خود روی برتافته‌‌‌‌‌‌ام، سوگند خورده‌‌‌‌‌‌ام، عهد کرده‌‌‌‌‌‌ام و متعهد شده‌‌‌‌‌‌ام بدان‌‌‌‌‌‌گونه که در بالا آمد و به نشانه‌‌‌‌‌‌ی ایمان به آن، و برای این‌‌‌‌‌‌که حقیقت را با دست خویش گواهی کنم، این برگه‌‌‌‌‌‌ انکار عقاید خود را امضاء نموده‌‌‌‌‌‌ام و آن را کلمه به کلمه برخوانده‌‌‌‌‌‌ام، در رم، در دِیر می‌‌‌‌‌‌نروا و به تاریخ بیست‌‌‌‌‌‌ودوم ژوئن ۱۶۳۳٫»

#مــیدان_هــیگــز

t.me/higgs_field

‍ پرسش: سفید چاله چیست و چه ویژگی هایی دارد؟

°•°•°•°•°•°•°•°•°•°•°•°•°•°•°•°•°•°•°•°
مجموعه های هیگز:
https://t.me/higgs_field ←کانال
https://t.me/higgs_group ←گروه
https://t.me/higgs_journals ← آرشیو
https://t.me/higgs_book ←کتابخانه

‍ سنسور کوانتومی - Quantum sensor

دستگاه اندازه گیری با استفاده از اثرات مکانیکی کوانتوم مانند درهم تنیدگی
زمینه سنجش کوانتوم با طراحی و مهندسی منابع کوانتومی (به عنوان مثال ، درهم آمیخته) و اندازه گیری های کوانتومی سروکار دارد که قادر است عملکرد هر استراتژی کلاسیک را در یک تعداد کاربردهای فناوری با توجه به سیستم های فوتونیکی یا سیستم های حالت جامد می توان این کار را انجام داد.

در فیزیک حالت جامد ، سنسور کوانتومی وسیله ای کوانتومی است که به محرک پاسخ می دهد. معمولاً این به سنسوری اطلاق می شود که دارای سطوح انرژی کوانتیزه شده ، از انسجام کوانتوم برای اندازه گیری یک مقدار فیزیکی استفاده می کند ، یا از پیچیدگی برای بهبود اندازه گیری ها فراتر از آنچه با سنسورهای کلاسیک انجام می شود ، استفاده می کند. برای سنسورهای کوانتومی حالت جامد 4 معیار وجود دارد:

سیستم باید دارای سطح انرژی گسسته و قابل حل باشد.
شما می توانید سنسور را مقداردهی اولیه کنید و می توانید بازخوانی (روشن و دریافت پاسخ) را انجام دهید.
می توانید سنسور را به طور منسجم دستکاری کنید.
سنسور با یک مقدار فیزیکی برهم کنش دارد و به آن مقدار پاسخ می دهد.
در فوتونیک و اپتیک کوانتوم ، حسگرهای کوانتومی اغلب بر روی متغیر پیوسته ساخته می شوند سیستم ها ، یعنی سیستم های کوانتومی که با درجه آزادی مداوم مانند کوادرات موقعیت و موقعیت حرکت مشخص می شوند. مکانیسم اساسی کار معمولاً به استفاده از حالتهای نوری نور که دارای فشار یا درهم تنیدگی دو حالته هستند ، متکی است. این حالت ها به ویژه به ثبت تحولات فیزیکی حساس هستند که در نهایت با اندازه گیری های تداخل سنجی شناسایی می شوند.

اخیراً آژانس پروژه های تحقیقاتی پیشرفته دفاعی یک برنامه تحقیقاتی را در زمینه حسگرهای کوانتومی نوری راه اندازی کرده است که می خواهد از ایده های مترولوژی کوانتوم و تصویربرداری کوانتوم استفاده کند، مانند لیتوگرافی کوانتومی ، برای دستیابی به این اهداف از سیستم های حسگر نوری مانند lidar استفاده میشود.


یک مثال خوب از سنسور کوانتومی اولیه ، APD فوتودیود بهمنی است که برای شناسایی فوتون های درهم پیچیده مورد استفاده قرار گرفته اند و در واقع با خنک کننده اضافی و بهبود سنسورها می توان از آنها در اندازه گیری سیستم های کوانتومی استفاده کرد.

#مــیدان_هــیگــز

t.me/higgs_field

در هنگامی که خطر رعد و برق یا آذرخش وجود دارد از ارتفاعات و اشیا مرتفع دوری کنید .

#مــیدان_هــیگــز

t.me/higgs_field

در دانش باستانی و قرون وسطایی #اثیر (یونانی باستان: αἰθήρ) یا اتر یا عنصر پنجم ( quintessence) جوهری است که گیتی را فرای مرزهای زمینی (بر فراز کرهٔ هوا) پر می‌کند و عناصر چهارگانه (آب، هوا، خاک و آتش) را در کنار هم نگه داشته‌است. از مفهوم اثیر در نظریه‌های بسیاری برای توضیح پدیده‌های طبیعی استفاده شده‌است. تا قبل از سال 1900 تصور می شد که امواج نور و امواج الکترومغناطیسی در #اتر (اثیر) منتشر می شوند اما بعد ها آزمایش مایکلسون-مورلی برای همیشه اثر را از صحنه ی فیزیک کنار زد و فضا-زمان انیشتین جایگزین آن شد .

#مــیدان_هــیگــز

t.me/higgs_field

ایمنی در شرایط #آذرخش و شایعات مربوط

https://t.me/higgs_journals/276

▪مرور مختصری بر آنچه در سال ۱۳۹۹ در فیزیک گذشت.

گرد آوری در :

دانشکده فیزیک دانشگاه تهران

ارسالی : r n

‍ special relativity (SR)
#نسبیت_خاص
محتوا و درونمایه نسبیت خاص دو گزاره کوتاه اما پر معنی است :

1- قوانین فیزیک در تمام دستگاه های لخت یکسان است و هیچ دستگاه مرجع ثابتی در جهان وجود ندارد.

2- سرعت نور در فضای تهی و در تمام دستگاه های لخت ، ثابت است.


به ظاهر، گزاره های بالا دو توصیف ساده از تئوری نسبیت خاص انیشتین هستند اما در واقع ستون های محکمی هستند که مفاهیم و مباحث بعدی را بر خویش استوار کرده اند . از جمله کش آمدگی (اتساع) زمانی و فضا-زمان و نسبیت عام و ...

یک شیء ثابت در فضا-زمان را تصور کنید‌ . شیء مد نظر به صرف داشتن جرم ، اعوجاجی در فضا-زمان ایجاد می کند که در #نسبیت_عام چین خوردگی فضا-زمان نام گرفته است . اما در نسبیت خاص باز هم این فضا-زمانِ کج و معوج شگفتی خویش را بما یادآور می شود .

شیء ثابت در واقع در مکان ثابت است اما در زمان پیش میرود ، حال شی را حرکت می دهیم .. هر چه سرعت سیر در مکان افزایش می یابد ، سرعت سیر در زمان کاهش می یابد .

در مقاله پیشین نقش انرژی یا ماده را در ایجاد اعوجاج در فضا-زمان و کندی آهنگ و گذر زمان را با فاکتور لورنتز گفتیم . که از اینجا می توانید مطالعه کنید .

در مثال مشهور ساعت نوری لخت ، یک ساعت نوری تصور شده که در یک قطار تعبیه شده است در حالت عادی در ساعت نوری، فوتون فرضی، بین دو آینه بفاصله a متر در رفت و آمد است ، اگر قطار ثابت باشد فوتون دقیقا a متر را می پیماید تا یک ثانیه را بشمارد . اکنون قطار شروع به حرکت می کند ، هر چقدر قطار سریعتر حرکت کند فاصله ای که فوتون می پیماید تا به آیینه برسد ، بیشتر می شود . اگر در هنگام سکون قطار فاصله a متر پیش روی فوتون بود حال که قطار x متر طی می کند ، مقدار x/2 مسافت به مسافت پیش روی فوتون اضافه می گردد .

برای ناظری که در قطار حضور دارد این مسافت اضافه قابل مشاهده نیست و از نظر ناظر لخت در قطار زمان به همان روند سابق که قطار ثابت بود می گذرد .
اما هنگامی که ناظر از قطار پیاده شود و ساعت خود را با ساعت جایگذاری در ایستگاه قطار مقایسه کند متوجه عقب ماندن ساعت خودش خواهد شد.

ماده بنیادی نیست ، یعنی در تئوری میدان کوانتومی QFT ماده تنها بروز اغتشاش از نوع انرژی در میدان کوانتومی است .
انباشت انرژی اغتشاش و اعوجاج در فضا زمان را افزایش می دهد .
همانطور که با فاکتور لورنتس توضیح دادیم برای اینکه جسمی دارای جرم به نزدیکی سرعت نور برسد مقدار بسیار زیادی انرژی مورد نیاز است . اتساع زمانی را نیز میتوان بدلیل انباشت انرژی جنبشی در شی متحرک دانست.
انرژی بشکل انباشت جرم و گاهی به شکل افزایش سرعت در فضا زمان توصیف می گردد.

و به همین ترتیب انیشتین ، #زمان_نسبی را به جهان معرفی کرد.

#مــیدان_هــیگــز

t.me/higgs_field