.

📌نظریه ای که توضیح میدهد کوانتوم چگونه فضا-زمان را می سازد

🔺تا قبل از نظریه ی نسبیت عام، شاید هیچ کس تصور نمیکرد فضا و زمان به هم مربوط باشند. اما حالا فضا و زمان به مفاهیم درهم تنیده ای تبدیل شده اند.

🔺فیزیکدانان و ریاضیدانان مدت زیادی است که به دنبال نظریه ی همه چیز ( Theory of Everything ) هستند. نظریه ای که نسبیت عام و مکانیک کوانتوم را با هم متحد می کند. نسبیت عام، گرانش و اتفاقات بزرگترین اجرام کائنات، مانند دینامیک ستارگان و کهکشان را توضیح می دهد، در حالیکه مکانیک کوانتوم به قلب ریزترین ذرات هستی سرک میکشد.

🔺اصل هولوگرافیک، یکی از ویژگی های ضروری نظریه ی موفق همه چیز است. اما اصل هولوگرافیک چیست؟ این اصل می گوید جهان در واقع دوبعد دارد! و گرانش سه بعدی را می توان از طریق کوانتوم روی یک سطح دوبعدی توصیف کرد. یعنی یک حجم سه بعدی باید از سطحی دوبعدی به وجود آید. چگونگی چنین امری با AdS/CFT correspondence توصیف می شود که تئوری پارتیکلی بر مرز بی نهایت یک فضای آنتی دی سیتر دو بعدی با انحنای منفی ایجاد می شود .

اما در مطالعاتی مشخص شد شاید درهم تنیدگی کوانتومی، کلید حل این معماست!

✔️ احتمالاً باز هم برایتان این سوال پیش آمده که درهم تنیدگی کوانتومی (Quantum entanglement) چیست؟

🔺 در واقع این پدیده ی عجیب کوانتومی زمانی اتفاق می افتد که گروهی از ذارت طوری رفتار کنند که ما نتوانیم حالت هر ذره را به تنهایی و مستقل از ذرات دیگر اندازه بگیریم و بناربراین مجبور شویم حالت کوانتومی را برای کل سیستم در نظر بگیریم. درواقع به نظر می رسد ذرات و حالت هایشان در هم تنیده شده اند!
 

🔺 با استفاده از نظریه ی کوانتومی (که گرانش را شامل نمی شود)، آنها چگونگی محاسبه ی دانسیته ی انرژی را با استفاده از داده های درهم تنیده ی کوانتومی در یک سطح نشان دادند. این دانسیته ی انرژی، منبع برهمکنش های گرانشی در سه بعد است. این کار شبیه به تشخیص بیماری درون بدن از طریق دیدن تصویر اشعه ی ایکس روی صفحه ی کاغذ است! این یافته به آنها اجازه می دهد تا ویژگی های کلی درهم تنیدگی را به خوبی تفسیر کنند.

🔺 همانطور که در بالا هم توضیح دادیم، درهم تنیدگی کوانتومی پدیده ای است که به موجب آن، حالات کوانتومی مانند اسپین یا قطبش ذرات را نمی توان به صورت مستقل از هم توصیف کرد و اندازه گیری یک ذره، روی ذره ی دیگر هم تاثیر میگذارد. این پدیده ی جالب را اینشتین، به حرکتی شبه مانند توصیف کرد.

🔺 در تئوری پیشنهادی ، این درهم تنیدگی کوانتومی؛ ابعاد اضافه ای از نظریه ی گرانشی را تولید می کند. قبلاً معلوم شده بود که درهم تنیدگی به مسائل عمیق متحدسازی نسبیت عام و مکانیک کوانتوم  مانند پارادوکس اطلاعات سیاه چاله و پارادوکس دیوارآتشین مربوط است، اما این مقاله درهای تازه ای از ارتباط درهم تنیدگی کوانتومی و ساختار میکروسکوپی فضا-زمان باز کرد.

http://phys.org/news/2015-05-spacetime-built-quantum-entanglement.html?utm_source=nwletter&utm_medium=email&utm_content=ctgr-item&utm_campaign=daily-nwletter


📌 @HIGGS_FIELD

.

‍ 💢خواص اتمی

الکترون‌های پیوند یافته با اتم‌ها دارای ویژگی‌های قابل اندازه‌گیری هستند که کوانتیزاسیون را نشان می‌دهند. الکترون‌ها معمولاً در حالت‌های کوانتیزه انرژی با کمترین انرژی ممکن پیرامون اتم یافت می‌شوند که حالت‌های پایه Ground state نامیده می‌شوند. الکترون‌ها همچنین می‌توانند در «حالت‌های برانگیخته» Excited state در انرژی بالاتری نیز وجود داشته باشند، همانطور که با طیف‌های خطی (مانند طیف هیدروژن)  که هنگام انتقال به حالت‌های پایه مشاهده می‌شود. وجود این حالت‌های برانگیخته را می‌توان مستقیماً در آزمایش‌های برخورد مانند آزمایش فرانک-هرتز نشان داد.
سایر ویژگی‌های مرتبط با سطوح انرژی الکترون مانند تکانه زاویه‌ای مداری و اسپین الکترون نیز کوانتیزه می‌شوند و باعث ایجاد اعداد کوانتومی مورد استفاده برای توصیف سطوح انرژی می‌شوند. این ویژگی‌های کوانتیزه شده با جدول تناوبی عناصر مرتبط هستند و الزامات اصل حذف پائولی در اعداد کوانتومی را می‌توان به‌عنوان مبدأ تناوب مشاهده کرد. جدول تناوبی یک چارچوب مناسب برای فهرست بندی سایر خواص فیزیکی و شیمیایی اتم ها فراهم می کند.
در حالی که سطوح انرژی الکترون هیدروژن فقط به عدد کوانتومی اصلی بستگی دارد، سطوح انرژی در سایر اتم‌ها وابستگی شدیدی به عدد کوانتومی مداری دارند. این سطوح وابستگی کمتری به تکانه زاویه‌ای کل نشان می‌دهند. این وابستگی ممکن است از برهمکنش های درون اتم مانند برهمکنش اسپین-مدار ایجاد شود یا ممکن است فقط زمانی ایجاد شود که میدان‌های خارجی اعمال شوند. وقتی میدان‌های مغناطیسی اعمال می‌شوند، سطوح انرژی اتمی از اثر زیمن تقسیم می‌شوند و در پاسخ به میدان‌های الکتریکی شکافته‌ای به نام اثر استارک وجود دارد.‌‌

🔺جدول تناوبی عناصر

اعداد کوانتومی مرتبط با الکترون‌های اتمی همراه با اصل طرد پائولی، بینشی در مورد ایجاد ساختارهای اتمی و خواص دوره‌ای مشاهده‌شده ارائه می‌کنند.

ترتیب پر شدن حالت‌های انرژی الکترون توسط انرژی دیکته می‌شود و پایین‌ترین حالت موجود مطابق با اصل پائولی، حالت بعدی است که باید پر شود. برچسب‌گذاری سطوح از طرح نماد طیف‌سنجی پیروی می‌کند‌‌.

🔺فرآیندهای کوانتومی در اتم ها

بررسی ساختار و خواص اتم ها از ماهیت کوانتیزه ترازهای انرژی الکترون های اتمی استفاده می کند. انتقال بین سطوح انرژی کوانتومی شامل جذب یا انتشار تابش الکترومغناطیسی است. بسیاری از چیزهایی که در مورد اتم ها آموخته ایم از اندازه گیری چنین فرآیندهای کوانتومی ناشی می شود. این جدول فقط راهنمایی برای برخی از فرآیندهایی است که استفاده شده است. روش‌های طیف‌سنجی مختلفی برای مطالعه ماده در همه حالت‌ها استفاده شده است.


💢@higgs_field

‍ 💢popping in and out of existence


📌ذرات مجازی بواسطه اثرات شان تعریف می شوند ، اثراتی واقعی از ذراتی که مجازی virtual نام گرفته اند .

• تجسم ذرات مجازی به تئوری میدان کوانتومی باز میگردد ، جایی که ذرات بین هستی و نیستی جهش می کنند ‌. تطبیق نسبیت عام و تئوری میدان کوانتومی می تواند بسیار هیجان انگیز باشد اما مانند کلیه تطبیق های نظریه کوانتوم و فیزیک کلاسیک ، اعدادی بسیار بزرگ ایجاد می کند که از هیجان ماجرا می کاهد .

• در تئوری میدان کوانتومی QFT، خلاء دارای انرژی نقطه صفر است، اما از آنجایی که در QFT ما فقط تفاوت های انرژی را اندازه می گیریم، این انرژی نقطه صفر اثر فیزیکی اورژانسی ندارد. با این حال، مانند همه چیز در مکانیک کوانتومی، انرژی نقطه صفر تابع اصل عدم قطعیت Uncertainty principle ، بنابراین اندازه‌گیری‌های مکرر انرژی خلاء پاسخ‌های متفاوتی را ارائه می‌دهد. این نوسانات در انرژی خلاء اندازه‌گیری شده همان چیزی است که معمولاً توسط ذرات مجازی مدل‌سازی می‌شود.

• اجازه دهید یک بار دیگر تاکید کنم که این ذرات مجازی یک دستگاه محاسباتی هستند. نوسانات انرژی واقعی هستند و منجر به پدیده‌هایی مانند اثر کازیمیر می‌شوند، اما این نوسانات واقعاً ناشی از جهش ذرات به داخل و خارج از وجود نیستند.

🔺معما زمانی ایجاد می شود که به نسبیت عام GR می‌رویم، زیرا اگرچه در QFT فقط به تفاوت‌ انرژی ها علاقه‌مندیم، اما در GR ، قدر مطلق چگالی انرژی است که انحنا یا کورویچر فضازمان را مشخص می‌کند.

مشکل این است که اگر بخواهیم اثر گرانشی انرژی خلاء را محاسبه کنیم، پاسخی که به دست می‌آوریم که 120 مرتبه بزرگتر از قدر مطلق چگالی انرژی کنونی ست .

در حال حاضر هیچ توضیح خوبی برای این اختلاف وجود ندارد و باید اعتراف کنیم که نمی‌دانیم چه خبر است. رویکرد عملگرایانه، مورد علاقه بسیاری از ما (بیشتر؟) این است که فرض کنیم به دلایلی که به زودی متوجه خواهیم شد که انرژی خلاء جاذبه ندارد و مشکل برطرف می شود.

در نهایت باید توجه داشته باشیم که حتی اگر انرژی خلاء گرانش ایجاد می‌کرد، مانند ماده تاریک عمل نمی‌کرد، بلکه در عوض مانند انرژی تاریک عمل می‌کرد و باعث انبساط نمایی جهان می‌شد.‌‌‌‌‌

heisenberg Uncertainty principle
General Relativity
Quantum field theory
virtual particles


💢@higgs_field

کوهِ نمک ...
هرمزگانِ زیبا😍


💢@higgs_field

‍ 💢holographic principle
• Part 1

▪︎...اصل هولوگرافیک آکسیومی ست در نظریه‌های ریسمان و ویژگی فرضی گرانش کوانتومی که بیان می‌کند که توصیف حجمی از فضا را می‌توان روی ناحیه مرزی در بعد پایین‌تر  کدگذاری کرد - مثل مرز نور-سان light-like مانند یک افق گرانشی ( افق رویداد) که اولین بار توسط جرارد 'تی هوفت پیشنهاد شد، و پس از آن  تفسیر دقیقی از نظریه ریسمان توسط لئونارد ساسکیند ارائه شد،  که ایده‌های خود را با ایده‌های قبلی تی هوفت و چارلز تورن ترکیب کرد.

لئونارد ساسکیند می‌گوید:

دنیای سه بعدی با تجربیات آشنایی که می شناسیم- یونیورس ِ پر شده با کهکشان ها و ستاره ها و گویال ها ( planet ) و خانه‌ها، تخته سنگ‌ها و انسان‌ها- یک هولوگرام است، تصویری از واقعیت رمزگذاری شده روی یک سطح دوبعدی در دور دست.

همانطور که رافائل بوسو Raphael Bousso اشاره کرد،  ثورن Thorn  در سال 1978 مشاهده کرد که نظریه ریسمان توصیفی با ابعاد پایین‌تر را می‌پذیرد که در آن گرانش از آن پدیدار emerge می گردد ، به گونه‌ای که اکنون به آن رویکرد هولوگرافیک می‌گویند. مثال ابتدایی هولوگرافی هم‌خوانی یا  AdS/CFT correspondence نام دارد .

اصل هولوگرافیک از ترمودینامیک سیاهچاله الهام گرفته شده است، که حدس منطقی می‌زند که حداکثر آنتروپی در هر ناحیه با مجذور شعاع مقیاس بندی می‌شود و آنطور که انتظار می‌رود مکعب نیست. در مورد یک سیاهچاله، بینش این بود که محتوای اطلاعاتی همه آبجکت هایی که در آن سقوط کرده اند ممکن است بطور سراسری در نوسانات سطحی افق رویداد پخش شده باشد. اصل هولوگرافیک پارادوکس اطلاعات سیاهچاله را در چارچوب نظریه ریسمان حل می کند. با این حال، راه‌حل‌های کلاسیکی برای معادلات انیشتین وجود دارد که مقادیر آنتروپی را بزرگ‌تر از آنچه توسط قانون مساحت مجاز است (مجذور شعاع ) اجازه می‌دهد، بنابراین در اصل بزرگ‌تر از مقادیر یک سیاه‌چاله است. اینها به اصطلاح "کیسه های طلای ویلر" هستند. وجود چنین راه حل هایی با تفسیر هولوگرافیک در تعارض است و اثرات آنها در نظریه کوانتومی گرانش از جمله اصل هولوگرافیک هنوز به طور کامل درک نشده است.

💢@higgs_field

🟣 holographic principle

Part 1 | https://t.me/phys_Q/8619

Part 2 | https://t.me/phys_Q/8623

Part 3 | https://t.me/phys_Q/8639

Part 4 | https://t.me/phys_Q/8646

Part 5 | https://t.me/phys_Q/8654

Part 6 | https://t.me/phys_Q/8676

Part 7 | https://t.me/phys_Q/8694

Part 8 | https://t.me/phys_Q/8713

Part 9 | https://t.me/phys_Q/8717



✦ مقاله جیکوب بکنستین با عنوان داستان دو آنتروپی یا جای دادن یونیورس در یک دانه شن که به بررسی دو آنتروپی بولتزمن و آنتروپی شانون و ترسیم کران آنتروپیک برای این دو میپردازد .

🆔 https://t.me/phys_Q/6410

💢محتوای زرد خالص در شبکه های اجتماعی ایالات متحده
#موقت

شخصی که ادعا میکنه مسافر زمانه برای اثبات حرفش بازی امشب ایرانو پیشبینی کرد
طبق ادعای این فرد امریکایی بازی رو ایران ۳ بر ۱ پیروز میشه .

💢@higgs_field

🔻 سفر در زمان از رمان های ژانر علمی-تخیلی برداشت شده و هیچ ارتباطی با علم ندارد . اما بعلت جذابیت گاهی توسط مخاطبان علم بررسی شده و تناقضات و تفاسیر درین باره مطرح و مورد بحث واقع شده است .

✔️ بازی با نتیجه ۱ بر صفر به سود تیم ایالات متحده آمریکا به پایان رسید . اما غائله سفر در زمان به پایان نرسید .

شخص مذکور مسافر زمان است اما از جهان موازی دیگری آمده است . جهانی که در آن ایران ۳ بر ۱ تیم ایالات متحده را شکست داده است ‌و هم اکنون صدا و سیمای آن جهان موازی در حال بمباران مردم با سرود های شوونیستی هست .

‍ 💢 AdS/CFT Correspondence
• part 2

هم‌خوانی آنتی دی سیتر / کانفورمال فیلد تئوری  anti de sitter/ Conformal field theory Correspondence، که گاهی دوگانگی مالداسنا یا دوگانگی سنج/گرانش gauge/gravity  نامیده می‌شود، رابطه حدسی‌  بین دو نوع تئوری فیزیکی است. در یک طرف فضاهای آنتی دی سیتر (AdS) قرار دارند که در تئوری های گرانش کوانتومی استفاده می شوند که بر اساس نظریه ریسمان یا نظریه M فرموله شده اند. در طرف دیگر هم‌خوانی، نظریه های میدان کانفورمال (CFT) هستند که تئوری های میدان کوانتومی هستند، از جمله نظریه هایی شبیه به نظریه های یانگ میلز که ذرات بنیادی را توصیف می کنند.

دوگانگی نشان دهنده پیشرفت بزرگی در درک ما از نظریه ریسمان و گرانش کوانتومی است. این به این دلیل است که یک فرمول غیر اختلالی non perturbative  از نظریه ریسمان با شرایط مرزی خاص ارائه می‌کند و به این دلیل است که موفق‌ترین تحقق اصل هولوگرافیک است.
همچنین ابزار قدرتمندی برای مطالعه نظریه‌های میدان کوانتومی با کوپلینگ قوی strong coupling فراهم می‌کند. بیشترین امتیاز دوگانگی ناشی از این فکت است که یک دوگانگی قوی-ضعیف است: وقتی میدان‌های تئوری میدان کوانتومی به شدت برهم کنش دارند، میدان‌های موجود در نظریه گرانشی ضعیف‌تر برهم‌کنش می‌کنند و بنابراین از نظر ریاضی قابل تحمل‌تر هستند. این فکت برای مطالعه بسیاری از جنبه‌های فیزیک هسته‌ای و ماده چگال با تبدیل مسائل در آن موضوعات به مسائل ریاضی قابل حل‌تر در نظریه ریسمان استفاده شده است.

هم‌خوانی  AdS/CFT برای اولین بار توسط خوآن مالداسینا Juan Maldacena در اواخر سال 1997 پیشنهاد شد. جنبه‌های مهم هم‌خوانی correspondence در مقالاتی توسط استیون گوبسر، ایگور کلبانوف، و الکساندر مارکوویچ پولیاکوف و ادوارد ویتن شرح داده شد. تا سال 2015، مقاله Maldacena بیش از 10000 استناد داشت و به پراستنادترین مقاله در زمینه فیزیک انرژی بالا تبدیل شد.‌‌

💢@higgs_field

💢ویژگی های کوانتومی نور

فرآیندهای کوانتومی بر حوزه‌های فیزیک اتمی و مولکولی فرمانروایی دارند. رویداد هایی که در اینجا محدود به بررسی ویژگی‌های جذب absorption ، انتشار emission  است که برای درک لیزرها و کاربردهای آنها ضروری است.

انتقال‌های اتمی atomic transition که نور مرئی منتشر یا جذب می‌کنند، عموماً انتقال‌های الکترونیکی هستند که می‌توان آن‌ها را بر حسب جهش الکترون‌ها بین سطوح کوانتایز انرژی اتمی  به تصویر کشید.

توجه داشته باشید که فرکانسی که هنگام انتقال یک الکترون به سمت پایین منتشر می شود، همان فرکانس جذب شده توسط این سیستم دو سطحی است. این را می توان به سطوح انرژی چندگانه اتم ها تعمیم داد. طیف نشری اتم‌ها emission spectra  سریالی از فرکانس‌های منتشره ایست که توسط اتم‌هایی به فرم گاز منتشر می‌شود. اگر همین گازها خنک بودند، همان سری از فرکانس ها به طور انتخابی جذب می شدند‌‌.

💢@higgs_field

‍ 💢 سیاهچاله ها احتمالا یک راز شگفت انگیز درباره یونیورس ما را در خود پنهان کرده باشند.
قسمت نخست

▪︎... در قرن گذشته بزرگترین دعوای علمی بین آلبرت انیشتین و خودش بوده است.
در یک طرف اینشتین قرار دارد که در سال 1915 نسبیت عام را ترسیم کرد، و گرانش را به عنوان تاب برداشتن فضا-زمان توسط ماده و انرژی توصیف می کند. تئوری وی پیش‌بینی می‌کرد که فضا-زمان می‌تواند خم شود، منبسط شود، پاره شود، مانند کاسه‌ی Jell-O بچرخد و در چاله‌های بی‌سر و تهی از نیستی nothingness به نام سیاه‌چاله‌ها شناخته می‌شوند ناپدید شود.

در طرف دیگر انیشتین است که از سال 1905 پایه مکانیک کوانتومی را بنا نهاد، قوانین غیر شهودی که پای تصادفیدگی randomness را به یونیورس باز می کند - قوانینی که اینشتین هرگز نپذیرفت. بر اساس مکانیک کوانتومی، یک ذره ساب اتمیک مانند یک الکترون می تواند در یک لحظه در همه جا و همه جا باشد و یک گربه تا زمانی که مشاهده نشده می تواند هم زنده و هم مرده باشد. انیشتین اغلب غر می زد که خدا تاس نمی اندازد.

گرانش بر فضای بیرونی حاکم است، کهکشان ها و در واقع کل یونیورس را شکل می دهد، در حالی که مکانیک کوانتومی بر فضای درونی، عرصه اتم ها و ذرات بنیادی حاکم است. برای مدتها به نگر می رسید این دو حوزه هیچ ارتباطی با یکدیگر ندارند. و این باعث شد که دانشمندان برای درک آنچه در یک وضعیت خشن و بحرانی مانند سیاهچاله یا آغاز یونیورس رخ می دهد، نظری نداشته باشند.

اما توفانی از تحقیقات در دهه گذشته در مورد حیات درونی سیاهچاله‌ها، ارتباطات غیرمنتظره‌ای را بین این دو دیدگاه از کیهان آشکار کرده است. پیامدهای این موضوع بسیار آزاردهنده است، از جمله این احتمال که جهان سه بعدی ما - و خود ما - ممکن است یک هولوگرام باشیم، مانند تصاویر سایه مانند ضد جعل که در برخی کارت های اعتباری و گواهینامه های رانندگی ظاهر می شود. در این نسخه از کیهان، هیچ تفاوتی بین اینجا و آنجا، علت و معلول، درون و بیرون یا حتی دیگر زمان و اکنون وجود ندارد.

لئونارد ساسکیند از دانشگاه استنفورد در مقاله‌ای در سال 2017 می‌نویسد: «ممکن است گفتن اینکه گرانش و مکانیک کوانتومی دقیقاً یکسان هستند، افراطی باشد . اما کسانی از ما که در آن تامل می‌کنیم احتمال دارد احساس کنیم که این دو جدایی‌ناپذیر هستند. و هیچ کدام بدون دیگری معنا ندارد.»
دکتر ساسکیند و همکارانش امیدوارند که این بینش بتواند به نظریه ای منجر شود که گرانش و مکانیک کوانتومی ( گرانش کوانتومی ) را با هم ترکیب کند و شاید توضیح دهد که یونیورس ما چگونه آغاز شد.‌‌


💢@phys_Q

💢 سیاهچاله ها احتمالا یک راز شگفت انگیز درباره یونیورس ما را در خود پنهان کرده باشند.

مقاله ای از نیویورک تایمز

قسمت نخست
https://t.me/phys_Q/8634
قسمت دوم
https://t.me/phys_Q/8638
قسمت سوم
https://t.me/phys_Q/8647
قسمت چهارم
https://t.me/phys_Q/8653
قسمت پنجم
https://t.me/phys_Q/8663
قسمت ششم
https://t.me/phys_Q/8677
قسمت هفتم  و پایانی
https://t.me/Phys_Q/8687

🔺Black Holes May Hide a Mind-Bending Secret About Our Universe

https://www.nytimes.com/2022/10/10/science/black-holes-cosmology-hologram.html