‍ 🟣چگونه شیطان ماکسوِل به شگفت زده کردن دانشمندان ادامه می دهد
نوشته جاناتان اوکالاگان
قسمت دوم

در سال 1982، فیزیکدان آمریکایی، چارلز بنت، قطعات پازل را کنار هم گذاشت. او متوجه شد که شیطان ماکسول در هسته یک ماشین پردازش اطلاعات است: برای تصمیم گیری در مورد باز و بسته کردن در، نیاز به ثبت و ذخیره اطلاعات مربوط به ذرات جداگانه دارد. به طور دوره ای باید این اطلاعات را پاک کرد. با توجه به اصل پاک سازی لاندوئر، افزایش آنتروپی از پاک شدن بیش از کاهش آنتروپی ناشی از مرتب‌سازی ذرات را جبران می‌کند. گونزالو مانزانو، فیزیکدان مؤسسه اپتیک کوانتومی و اطلاعات کوانتومی در وین، گفت: "باید هزینه پرداخت کنید. نیاز شیطان به باز کردن فضا برای اطلاعات بیشتر به طور اجتناب ناپذیری منجر به افزایش خالص بی نظمی شد."

سپس در قرن بیست و یکم، با حل آزمایش فکری، آزمایش های واقعی آغاز شد. ساگاوا گفت: "مهمترین پیشرفت این است که ما اکنون می توانیم شیطان ماکسول را در آزمایشگاه ها درک کنیم."
در سال 2007، دانشمندان از دروازه‌ای با انرژی نور light powered gate  برای نشان دادن ایده شیطان ماکسول در عمل استفاده کردند. در سال 2010، تیم دیگری راهی برای استفاده از انرژی تولید شده توسط اطلاعات ِ شیطان ابداع کرد تا ما را متقاعد کند آب سربالایی می رود . و در سال 2016 دانشمندان ایده شیطان  ماکسول را روی دو محفظه که حاوی گاز نه  بلکه نور بودند، اعمال کردند.

ولاتکو ودرال، فیزیکدان دانشگاه آکسفورد و یکی از نویسندگان همکار این مطالعه گفت: "ما نقش ماده و نور را تغییر دادیم. محققان در نهایت توانستند یک باتری بسیار کوچک را شارژ کنند."

دیگران تعجب کردند که آیا ممکن است راه‌های کم‌تری برای استفاده از اطلاعات برای استخراج کار مفید از یک سیستم مشابه وجود داشته باشد. و به نظر می‌رسد پژوهشی که در فوریه در Physical Review Letters منتشر شد راهی برای انجام این کار پیدا کرده است. این کار شیطان را به یک قمارباز تبدیل می کند.‌‌

تیم به رهبری مانزانو در این فکر بود که آیا راهی برای پیاده‌سازی چیزی مانند شیطان ماکسول وجود دارد، اما بدون نیاز به اطلاعات. آنها مانند قبل یک سیستم دو محفظه با درب را تصور کردند. اما در این حالت درب  خود به خود باز و بسته می شد. گاهی اوقات ذرات به طور تصادفی خود را به بخش های گرمتر و سردتر تقسیم می کنند. شیطان فقط می توانست این روند را تماشا کند و تصمیم بگیرد که چه زمانی سیستم را خاموش کند. در تئوری، این فرآیند می‌تواند یک عدم تعادل دما و در نتیجه یک موتور گرمایی کاربردی - اگر شیطان پیرامون زمان پایان آزمایش و قفل کردن هرگونه عدم تعادل گرمایی temperature imbalance در یک جا ، باهوش عمل کند، همان‌طور که یک قمارباز هوشمند در یک قماربازی می‌داند چه زمانی باید میز را ترک می کند - ایجاد کرد.  ادگار رولدان، فیزیکدان مرکز بین‌المللی فیزیک نظری در ایتالیا که یکی از نویسندگان این مطالعه بود، می‌گوید: «می‌توانید تمام شب را روی میز رولت بازی کنید، یا اگر ۱۰۰ دلار برنده شدید و خارج شوید. ما می گوییم که برای استخراج کنش در قانون دوم به دستگاه پیچیده ای مانند شیطان ماکسول نیاز نداریم.  محققان سپس چنین شیطان قماربازی را در یک دستگاه نانوالکترونیکی پیاده‌سازی کردند تا نشان دهند که امکان‌پذیر است.

ایده‌هایی مانند این می‌توانند در طراحی سیستم‌های حرارتی کارآمدتر، مانند یخچال‌ها، یا حتی در توسعه تراشه‌های رایانه‌ای پیشرفته‌تر، که ممکن است به یک حد بنیادین fundamental limit  که توسط اصل لاندوئر دیکته شده است، نزدیک شوند، مفید باشند.
با این حال، در حال حاضر، قوانین یونیورس ما ایمن safe هستند، حتی زمانی که در سختگیرانه ترین نظارت ها قرار می گیرند. و آنچه تغییر کرده است، درک ما از اطلاعات در یونیورس است، و همراه با آن، قدردانی ما از شیطان ماکسول، ابتدا یک پارادوکس دردسرساز، و اکنون یک مفهوم ارزشمند - مفهومی که به روشن شدن پیوند قابل توجه بین دنیای فیزیکی و اطلاعات کمک کرده است.

🆔 @phys_Q

🟣 فضا، زمان و گرانش از کجا می آیند؟
استیون استروگاتز / قسمت یازدهم
#پادکست the joy of why


اما، می دانید، من فکر می کنم که در پایان به هر دو نیاز خواهید داشت. و فکر می کنم که رویکرد AdS/CFT در عمل آنچه را که در منظومه شمسی می گذرد به خوبی روشن نمی کند. و آنچه را که از نظر کیهان شناسی در جریان است به خوبی روشن می کند. بنابراین من فکر می‌کنم که آنها روش‌های سازگاری برای حل مسئله از رویکردهای مختلف هستند.

استروگاتز : می دانید، خوشحالم که به فون رامسدونک و سوئینگل اشاره کردید، زیرا این مسئله مهم دیگریست ، منظورم «فضا»ی ِ فضا-زمان ایمرجنت هست . با نگاه کردن به آینده و این ایده‌های فضا-زمان ایمرجنت، آیا فکر می‌کنید بر مدل‌های فعلی ما در فیزیک تأثیر خواهند داشت؟

کارول : خب، من فکر می‌کنم که هنوز، مطمئناً، فقط جهت درک پیشنهاد، کارهای زیادی برای انجام دادن وجود دارد، درست است؟ منظورم این است که واقعاً از این ایده‌های ناقص درباره درهم تنیدگی و هندسه ایمرجنت به یک نظریه کامل مانند:

اوه، به همین دلیل است که چیزها سه بعد فضا دارند. این همان قوانین فیزیک است که در وهله اول اجازه می دهد این اتفاق بیفتد، و غیره. و بنابراین، کارهای اساسی بسیار زیادی باقی مانده است که باید انجام شود. چیز ایده آل، چیز عجیبی که شگفت انگیز خواهد بود، انجام یک پیش بینی تجربی از همه اینها است.

و تصور امکان دستیابی به آن ، چندان عجیب نیست. به دلیل زیر: می دانید، به همان چیزی که گفتیم در مورد اینکه فضا و زمان کاملاً برابر نیستند برمی گردد. ما از آنها به روش های مختلف استفاده می کنیم. بنابراین اصطلاح تکنیکال برای این موضوع این است که ما تغییر ناپذیری یا ناوردایی لورنتس را نقض می کنیم. این تقارن است که توسط لورنتز، فیزیکدان معروف هلندی، دوست اینشتین، ارائه شده است که می گوید مهم نیست چگونه به فضا و زمان نگاه می کنید، دیدگاه همه برابر است.
این کاملاً درست نیست، از دیدگاه ما.
و ممکنه درست نباشه بنابراین، این امکان وجود دارد که یک پیش‌بینی تجربی برای نقض ناچیز تغییرپذیری لورنتس وجود داشته باشد. و این ممکن است در نحوه انتشار فوتون ها در سراسر جهان یا چیزی شبیه به آن، یا آزمایش های تجربی بسیار ظریف و دقیقی که می توانیم اینجا روی زمین انجام دهیم، نشان داده شود. ما نمی دانیم. من هنوز آن پیش بینی را برای شما ندارم. اما من فکر می کنم این چیزی است که در این چارچوب قابل قبول است.
استروگاتز : این یک ایده جاه طلبانه است. از آنجا که بسیاری از مردم به تغییر ناپذیری لورنتس، اساساً، این اصل نسبیت، که بسیار جدی گرفته شده است، به عنوان یک اصل غیرقابل نقض عمیق در فیزیک فکر می کنند، و شما می گویید که ممکن است خود یک تقریب شبیه به ایمرجنت باشد. این تقریباً شبیه یک تقارن کاذب است که از نگاه به نظریه ایمرجنتال به جای نظریه بنیادی ناشی می شود.

کارول : بله، دقیقاً درست است. و دوباره، شاید، همانطور که هر دو گفته ایم. این یک سوال با احتمال کم و تاثیر زیاد برای پرسیدن است. بنابراین من فکر می کنم - ارزش دارد که مقداری از وقت خود را صرف چنین سؤالاتی کنید.
استروگاتز : من احساس می‌کنم که شما فردی بسیار شجاع و سخاوتمند در به اشتراک گذاشتن این گمانه‌زنی‌ها با ما بوده‌اید. منظورم این است که شما در مورد ماهیت تجربی علم بسیار صادق بوده اید، که برای همه ما که واقعاً علم و ریاضی انجام می دهیم، می دانیم که واقعاً اینگونه است. اما فکر می‌کنم خوب است، برای شنوندگان ما درک جایگاه تجربه و آزمایش در علم بسیار مفید باشد.
کارول : خوب، من هم همین فکر را می‌کنم و، می‌دانید، فکر می‌کنم که یک مکتب فکری وجود دارد که می‌گوید دانشمندان تا زمانی که نتایج شان به طور کامل تثبیت و داوری نشده باشند ، نباید درباره آنها صحبت کنند ، درست. و نه تنها فکر می‌کنم این غیرقابل قبول است، زیرا حتی نتایجی که داوری و منتشر می‌شوند نیز می‌توانند اشتباه باشند، فکر می‌کنم با روح علم در تضاد است، می‌دانید، و می‌خواهم تاکید کنم که علم فقط یک مجموعه از نتایجی که از بالا به دست می‌آیند- نیست ، این یک فرآیند است. ممکن است اشتباه کنیم ما در حال ساختن فرضیه‌ها و حدس‌ها هستیم و می‌خواهیم بفهمیم که آیا آنها کار می‌کنند یا خیر. و این یک اشکال نیست، یک ویژگی است. این چگونگی عملکرد علم است .

🆔 @phys_Q

🟣 فضا، زمان و گرانش از کجا می آیند؟
استیون استروگاتز

قسمت نخست
https://t.me/phys_Q/9863
قسمت دوم
https://t.me/phys_Q/9866
قسمت سوم
https://t.me/phys_Q/9867
قسمت چهارم
https://t.me/phys_Q/9869
قسمت پنجم
https://t.me/phys_Q/9871
قسمت ششم
https://t.me/phys_Q/9872
قسمت هفتم
https://t.me/phys_Q/9874
قسمت هشتم
https://t.me/phys_Q/9875
قسمت نهم
https://t.me/phys_Q/9887
قسمت دهم
https://t.me/phys_Q/9916
قسمت یازدهم
https://t.me/phys_Q/9921
قسمت دوازدهم
Reference:
https://www.quantamagazine.org/where-do-space-time-and-gravity-come-from-20220504/

🟣 هایزنبرگ ، شرودینگر ، دیراک


‍ دیراک هنگام مکتوب کردن قوانین کلی مکانیک کوانتومی در همه‌ی سیستم ها ، ایده های مکانیک ماتریسی (هایزنبرگ) و مکانیک موجی (شرودینگر) را در یک قالب گنجاند . آنچه که مفاهیم ناسازگار تلقی می شد توسط دیراک معادل نشان داده شد.

استیون هاوکینگ می‌گوید:

"از سه بنیانگذار مکانیک کوانتومی مدرن، هایزنبرگ و شرودینگر می‌توانند ادعا کنند که اولین نگاه‌ها به این نظریه را داشته اند . اما دیراک بود که آنها را کنار هم گذاشت و کل تصویر را هویدا کرد."

چنین توصیفاتی از واقعیت تکامل ایده‌های کوانتومی، هیجان و درام و مقاومت در برابر ایده‌های جدید را حتی در میان کسانی که فعالانه آن‌ها را دنبال می‌کردند، نشان نمی‌دهد. مقالات این مجلد رنگ و بویی از زمان را می دهد. در 1929-1930 بود که دیراک به "ضرورت اجتناب ناپذیر" ضد ماده رسید. ذره گریزان با بار مثبت که باید با الکترون به‌عنوان ضد ماده آن مرتبط می‌شد، برای مدتی پروتون در نظر گرفته می‌شد، زیرا در آن روزها هیچ‌کس جرات نداشت یک ذره کاملاً جدید را فرض کند. دیراک بعداً خاطرنشان کرد: "من جرات نداشتم ذره جدیدی را در آن مرحله فرض کنم، زیرا همه در آن زمان مخالف ذرات جدید بود". اما در سال 1931، او به این نتیجه رسیده بود که ذره جدید باید فرض شود. "این نوع جدیدی از ذره است که برای فیزیک تجربی ناشناخته است و جرم و بار مخالف الکترون دارد. ممکن است چنین ذره ای را ضد الکترون (پوزیترون) بنامیم." دنبال کردن تئوری ذره کشف نشده به شجاعت دیراک نیاز داشت.

در همان زمان که موری گل مان از دیراک پرسید که چرا پوزیترون را فوراً پیش بینی نکرده است، پاسخ مشخص دیراک "بزدلی محض" بود. احتمالاً در فرآیندهای خلاقانه در چنین ابعاد فکری، جسارت ایده جدید در نهایت بر بزدلی ایجاد شده در مواجهه با افکار مسلط پیشی می گیرد.
دیراک خود بینشی از رویکرد خود به ایده‌های خلاقانه ارائه می‌کند: "... شرودینگر و من هر دو قدردانی بسیار زیادی از زیبایی ریاضی داشتیم، و این قدردانی از زیبایی ریاضی بر تمام کارهای ما مسلط بود. این یک نوع عمل ایمانی با ما بود که هر معادله‌ای که قوانین بنیادی طبیعت را توصیف می‌کند، باید زیبایی ریاضی زیادی در خود داشته باشد. این مانند یک دین با ما بود. برگزاری آن دین بسیار سودآوری بود و می‌توان آن را مبنای بسیاری از موفقیت‌های ما دانست.
منطقی بودن استدلال های دیراک و کوتاهی بیان او شاید به بهترین وجه در چیزی خلاصه می شود که به عنوان یکی از اصول او در کمبریج شناخته می شد: نباید یک جمله را قبل از اینکه بدانید چگونه آن را تمام کنید شروع کنید.

راجندرا پراساد‌‌

🆔 @phys_Q

🟣 Life: Modern physics can't explain it—but our new theory, which says time is fundamental, might‌‌

حیات : فیزیک مدرن نمی تواند آن را توضیح دهد - غیر از نظریه جدید ما، که می گوید زمان بنیادین است،  البته شاید!


نوروساینس ، ژنتیک ، بیولوژی و دیگر رشته های علوم زیستی ، پس از شیمی توسط فیزیک فتح خواهد شد ، شاید دور شاید نزدیک ! البته باید نظر محققین و متخصصین این حوزه را نیز شنید .

تئوری اسمبل یک بینش هولوگرافیک درباره آبجکت های بنیادین سازنده یونیورس و متعاقب آن حیات - که همگی با توصیف اطلاعات یا اینفورمیشن بیان می شوند- را در نظر می گیرد. که در کنار هم با افزایش پیچیدگی complexity ویژگی های بدیع و نوآورانه novelty و یونیک پدید می آیند که در بروز همگی این ویژگی ها ، زمان نقشی اساسی و البته بنیادین را ایفا می کند .

قسمت نخست
https://t.me/phys_Q/9740
قسمت دوم
https://t.me/phys_Q/9741
قسمت سوم
https://t.me/phys_Q/9746

Ref:
https://phys.org/news/2023-04-life-modern-physics-itbut-theory.html

🟣A. Einstein had a deep love for music, and it played a significant role in his life. He was an accomplished violinist and often used music as a means of relaxation and brainstorming. His violin, nicknamed "Lina," was a constant companion throughout his life. Einstein himself once said:

"Life without playing music is inconceivable for me. I live my daydreams in music. I see my life in terms of music... I get most joy in life out of music."‌‌


آلبرت اینشتین عشق عمیقی به موسیقی داشت و این موسیقی نقش مهمی در زندگی او داشت. او یک ویولونیست ماهر بود و اغلب از موسیقی به عنوان وسیله ای برای آرامش طوفان فکری استفاده می کرد. ویولن او با نام مستعار «لینا» در طول زندگی همراه همیشگی وی بود. خود اینشتین یک بار گفت:


"زندگی بدون نواختن موسیقی برای من غیر قابل تصور است. من رویاهایم را در موسیقی زندگی می کنم. زندگی خود را در قالب موسیقی می بینم... بیشترین لذت را در زندگی از موسیقی می گیرم."‌‌‌

🆔 @phys_Q

🟣 انتروپی بولتزمن ، تعداد آرایش های اتم های یک آبجکت هست . اما کلود شانون یک انتروپی دیگر توصیف کرد  ، آنتروپی شانون برای اطلاعات بود و تعداد آرایش های بیت های هارد دیسک الکترونیکی را مشخص میکرد .
اکنون این تصور محال را کنید بعلت دستیابی به فناوری خیالی ، توانستید آرایش های اتم های یک آبجکت را به آرایش های بیت های اطلاعات تبدیل کنید، آنتروپی اطلاعات را برابر با آنتروپی بولتزمن قرار دادید. و فراتر از آن اکنون آنتروپی اطلاعات را میلیارد ها بار بزرگتر از آنتروپی بولتزمن قرار دهید - آیا ممکن است ؟
در اصل هولوگرافیک بله -آبجکتی که آنتروپی اطلاعات بسیار بزرگی دارد و سیستمی پیچیده از اطلاعات را توصیف می کند ، سیاهچاله نام می گیرد.
هاوکینگ برای سیاهچاله آنتروپی بولتزمن تعریف کرد و تابش هاوکینگ را پیش بینی کرد و سیاهچاله را ترمالایز کرد. بکنشتاین آنتروپی اطلاعات را برای سیاهچاله توصیف کرد. در تئوری هولوگرافیک شبکه ای درهمتنیده از کیوبیت های کوانتومی با انتروپی سیاهچاله معادل شد. و خوآن مالداسینا دوگانگی AdS/CFT را تعریف و یونیورس های اسباب بازی را ترسیم کرد که در آن قوانین فیزیک مشابه با یونیورس ما هستند.
🆔 @phys_Q

‍ 🟣 جهش به درون و برون ورطه ی وجود- انرژی خلاء - ثابت کیهانی
مقدمه

✦ 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 است ، 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 ذرات مجازی virtual particles دستگاه محاسباتی هستند. نوسانات انرژی واقعی هستند و منجر به پدیده‌هایی مانند اثر کازیمیر می‌شوند، اما این نوسانات عملا ناشی از جهش ذرات به داخل و خارج از هستی نیست.

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.
مسئله 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 تجربی، مورد علاقه بسیاری از ما این است که فرض کنیم به دلایلی که به زودی متوجه خواهیم شد که انرژی خلاء فاقد گرانش ( آنتی گراویتی) است و مسئله حل می گردد.
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 یونیورس می‌شد.‌‌‌‌‌


🆔 @phys_Q

‍ 🟣 ثابت کیهانی cosmological constant
قسمت نخست


چگالی انرژی خلاء،  چگونه هیچ می تواند به چیزی  وزن دهد؟

اخیراً دو گروه مختلف روشنایی ظاهری ابرنواخترها را با جابه‌جایی‌های قرمز نزدیک z=1 اندازه‌گیری کرده‌اند. بر اساس این داده‌ها، ایده قدیمی یک ثابت کیهانی در حال بازگشت است.

✦ کیهان شناسی استاتیک اینشتین

مدل اولیه کیهان شناسی اینشتین یک مدل ایستا و همگن با هندسه کروی بود. اثر گرانشی ماده باعث شتابی در این مدل شد که اینشتین نمی خواست، زیرا در آن زمان ، یونیورس در حال انبساط ، شناخته نشده بود. بنابراین انیشتین یک ثابت کیهانی را در معادلات خود برای نسبیت عام وارد کرد. این عبارت برای خنثی کردن کشش گرانشی ماده عمل می کرد، و بنابراین به عنوان یک اثر آنتی گراویتی توصیف شده است.

✦ چرا ثابت کیهانی اینگونه رفتار می کند؟

این عبارت مانند چگالی انرژی خلاء عمل می‌کند، ایده‌ای که در مدل‌های فیزیک ذرات انرژی بالا کاملاً مد شده است، زیرا چگالی انرژی خلاء از نوع خاصی در مکانیسم هیگز برای شکستن تقارن خود به خودی استفاده می‌شود. در واقع، سناریوی تورمی برای اولین پیکوثانیه پس از بیگ‌بنگ نشان می‌دهد که چگالی انرژی خلاء نسبتاً زیادی در طول دوره تورمی وجود داشته است. چگالی انرژی خلاء باید با فشار منفی همراه باشد زیرا:

• چگالی انرژی خلاء باید ثابت باشد زیرا چیزی وجود ندارد که به آن وابسته باشد.

• اگر پیستونی که درپوش یک سیلندر خلاء است بیرون کشیده شود و خلاء بیشتری تولید کند، خلاء درون سیلندر انرژی بیشتری خواهد داشت که باید توسط نیرویی که  پیستون را می‌کشد تامین شده باشد.

• اگر خلاء بخواهد پیستون را به داخل سیلندر بکشد، باید فشار منفی داشته باشد، زیرا فشار مثبت می‌تواند پیستون را به بیرون فشار دهد.

انیمیشن بالا حرکت پیستون را در سیلندر پر از "خلاء" حاوی نوسانات کوانتومی نشان می دهد، در حالی که منطقه خارج از سیلندر ، "هیچ  nothing" با چگالی و فشار صفر دارد .  البته عبارات صحیح  عبارتند از "خلاء کاذب" درون سیلندر و "خلاء واقعی" در خارج از سیلندر ، اما دارای فیزیک یکسانی هستند.

🆔 @phys_Q

🟣 ثابت کیهانی cosmological constant

مقدمه
https://t.me/phys_Q/9927
قسمت نخست
https://t.me/phys_Q/9928
قسمت دوم
https://t.me/phys_Q/9933
قسمت سوم
https://t.me/phys_Q/9936
قسمت چهارم
https://t.me/phys_Q/9963

Source:
https://astro.ucla.edu/~wright/cosmo_constant.html

‍ ‌‌🟣پندام و گیتی  universe & expansion

ما در جهانی تخت زندگی می کنیم. تخت به چه معنی ؟ جهان ما نه مانند ورق یا کلوچه تخت ، بلکه به این معنی اگر در این جهان دو فوتون  در مسیر های موازی شلیک کنید این دو فوتون در همین مسیر های مستقیم حرکت خواهند کرد .
مسئله هنگامی جالب می شود که تئوری میدان گرانشی بیان می کند که گرانش سبب خمیدگی curvature فضا زمان می شود . در هنگام ارائه نسبیت عام انیشتین ثابت کیهانشناسی را نیز معرفی کرد ، هر چند بعدها انیشتین ثابت کیهان-شناخت Cosmological Constant را بزرگترین اشتباه خود معرفی کرد اما امروز میدانیم هر دو یعنی ثابت کیهان شناخت و نسبیت عام دو شاهکار بزرگ از آلبوم نبوغ این دانشمند بزرگ هستند .
در عالمی چشم گشودیم که ماده مرئی تنها  بیش از 3 درصد این کیهان را تشکیل داده است . و 97 درصد دیگر را ماده و انرژی تاریک  تشکیل داده که نامرئی ست و تنها به واسطه اثرات شان است که میتوانیم آنها را بررسی کنیم  . ماده تاریک با نسبت 30 و انرژی تاریک با نسبت 70 درصد از کل محتوای ناشناخته عالم را تشکیل داده اند . البته عالم را ساکن در نظر نگیرید در توضیح انبساط شتابدار کیهان ، که بعلت تشکیل شدن فضای خالی از انرژی مثبت [ دافعه ] و وجود ماده تاریک dark matter  است . این انرژی مثبت میزان قابل توجهی از انرژی کیهان را تشکیل میدهد و همچنین شکل گیری خوشه های کیهانی را توضیح می دهد . از اثرات این انبساط شتابدار سرخ گرایی طیف نور رسیده از کهکشان هاست . و جالبتر آنکه وجود انرژی مثبت که فضای خالی را تشکیل داده و از عوامل انبساط شتابدار منظور می گردد در ادامه ی انبساط چگالی کمتری بخود خواهد گرفت و در نتیجه نرخ شتاب کیهان باید منفی باشد اما چنین نیست . کیهان ما نرخ شتاب مثبتی را تجربه می کند .
طبق قانون هابل هر قدر کهکشان نسبت به ناظر آن در فاصلهٔ بیشتری قرار داشته باشد، با سرعت بیشتری دور می‌شود.
نرخ انبساط جهان حدوداً 74 کیلومتر بر ثانیه بر مگاپارسک است، یعنی کهکشانی که در فاصلهٔ 3 میلیون سال نوری قرار دارد با سرعت 74 کیلومتر بر ثانیه، و کهکشانی که در فاصلهٔ 3 میلیارد سال نوری قرار دارد با سرعت 74,000 کیلومتر برثانیه از ناظر آن دور می‌شود.
H = 71 km:s:mpc

🆔 @phys_Q

🟣 هواپیما چطوری پرواز می‌کنه؟

یحیی طباطبایی از مجله خلقت


🆔 @phys_Q

🟣 ثابت کیهانی cosmological constant
قسمت دوم

مقدار فشار منفی مورد نیاز برای پایستگی انرژی energy  conservation  به راحتی P = -u = -rho × c² است که در آن P فشار، u چگالی انرژی خلاء و rho چگالی جرمی معادل با استفاده از E = m × c² است. . یک مشتق جایگزین از این استدلال استفاده می‌کند که تنسور تنش-انرژی خلاء باید ناوردای لورنتس باشد و بنابراین باید مضربی از تنسور متریک باشد. در اینجا جزئیات فنی این استدلال آمده است.‌‌.‌‌

اما در نسبیت عام ، فشار pressure دارای وزن است ، بدین معنی ست که شتاب گرانشی در لبه ی کره دارای چگالی یکنواخت از رابطه:
g = GM/R² = (4*pi/3)*G*rho*R

داده نمی شود بلکه از رابطه زیر بدست می آید .

g = (4*pi/3)*G*(rho+3P/c²)*R

اکنون اینیشتین یک مدل ایستا Static میخواست ، به این معنی که g=0 باشد ، وی همچنین مقداری ماده در نظر می گرفت ، بنابراینrho > 0 و در نتیجه به P < 0 نیاز داشت . در واقع با تنظیم (rho(vacuum) = 0.5*rho(matter او چگالی کلی:
1.5*rho(matter)
و فشار کلی:
-0.5*rho(matter)*c²
داشت . زیرا فشار ماده معمولی اساسا صفر است (در مقایسه با rho*c²).

بدین ترتیب :
rho+3P/c² = 0

و شتاب گرانشی صفر است:
g = (4*pi/3)*G*(rho(ماده)-2*rho(خلاء))*R = 0
که یونیورسی ایستا ایجاد می کرد .

🆔 @phys_Q

🟣 لذت فهمیدن و اقرار به نادانی

هنگامی که درباره nature توضیح میدهد به ضمیر اشاره توجه کنید . فاینمن طرفدار وجود کانسپتی بنام lady of nature بود که انسان را شیفته کشف خود می ساخت .
توضیحات سنتی پیرامون چیستی یونیورس و کیستی ما ، از دید فاینمن لوکال هستند و نمی توانند در مورد کل یونیورس استفاده شوند . تشکیک و پرسش عناصر فاندامنتال وجود یک ساینتیست است که جایی برای ایمان باقی نمیذارند.
زندگی در نادانی بهتر از زندگی با پاسخ های اشتباه است .
#ریچارد_فاینمن


🆔 @phys_Q

🟣 نقش تساوی جرم گرانشی و جرم لختی در پیشرفت نسبیت:

مساوی بودن جرم گرانشی و جرم لختی نقش اساسی در پیشرفت تاریخی نسبیت عام داشت. منشأ تساوی مزبور در این نکته است که قانون دوم نیوتن f = ma برای شتابهای گرانشی در میدان گرانشی با شتاب گرانشی 9.8 m/s² ، بصورت :
✔️ F = mg

✔️ F = ma


‌ در می‌آید. چون مشاهده می‌شد که در یک میدن گرانشی هر اشیاء به یک میزان شتاب می‌گیرند، یعنی شتاب برابر با شتاب گرانشی می شود  g = a  .

• انیشتین به تحقیق دریافت که گرانش اساسا یک پدیده سینماتیکی است که شامل تغییر در مختصات فضا و زمان در همسایگی منبع میدان گرانشی است.


🆔 @phys_Q

‍ 🟣 ثابت کیهانی cosmological constant
قسمت سوم


✦ بزرگترین اشتباه اینشتین

با این حال، یک نقص اساسی در مدل ایستا static  اینشتین وجود دارد: ناپایدار unstable است - مانند مدادی که روی نوک خود متعادل balance شده است. برای مثال تصور کنید که یونیورس اندکی -  1 قسمت در میلیون - در سایز رشد کند ،  و چگالی انرژی خلاء ثابت می ماند، اما چگالی انرژی ماده 3 قسمت در میلیون کاهش می یابد. این اتفاق یک شتاب گرانشی خالص منفی ایجاد می کند که باعث می شود یونیورس در مقادیر بیشتری رشد کند! اگر در عوض یونیورس اندکی کوچک شود، شتاب گرانشی خالص مثبت ایجاد می‌شود که باعث می‌شود بیشتر منقبض شود! هر انحراف کوچک ، بزرگ‌نمایی می‌شود و مدل اساساً ناقص هست.

علاوه بر  نقص ناپایداری، فرض مدل ایستا در مورد یونیورس ایستا توسط هابل نادرست است. این امر باعث شد اینشتین ثابت کیهانی را بزرگترین اشتباه خود بداند و آن را از معادلات خود حذف کند. اما هنوز به عنوان یک احتمال وجود دارد - ضریبی که باید از مشاهدات یا نظریه بنیادی استخراج  شود.

✦ چشم‌داشتی های کوانتومی

حل معادلات نظریه میدان کوانتومی که ذرات برهم کنشی و آنتی ذرات با جرم M را توصیف می‌کند بسیار سخت است. با حجم زیادی از کار ریاضی می توان ثابت کرد که حالت پایه این سیستم دارای انرژی کمتر از بی نهایت است. اما دلیل واضحی وجود ندارد که چرا انرژی این حالت پایه باید صفر باشد.

چشم‌داشتی تقریبی یک ذره در هر حجم برابر با مکعب طول موج کامپتون ذره  است ، که چگالی خلاء را بدست می دهد.


rho(vacuum) = M4c3/h3 = 1013 [M/proton mass]4 gm/cc

برای بالاترین جرم ذرات بنیادی ، جرم پلانک 20 میکروگرم، این چگالی بیش از 10⁹¹ gm/cc است. بنابراین اکنون باید یک مکانیسم سرکوب در کار باشد که چگالی انرژی خلاء را حداقل تا 120 مرتبه قدر کاهش دهد.‌‌

✦ استدلال بیزی a bayesian argument

ما نمی دانیم که این مکانیسم چیست، اما منطقی به نظر می رسد که سرکوب suppression با 122 مرتبه بزرگی، که تأثیر چگالی انرژی خلاء را بر یونیورس ناچیز می کند، به همان اندازه محتمل است که سرکوب با 120 مرتبه بزرگی باشد . و  قدر مراتب 124، 126، 128 و ... همگی باید به همان اندازه محتمل هستند و تأثیر ناچیزی بر یونیورس دارند. از سوی دیگر، سرکوب های 118، 116، 114، و غیره توسط داده ها رد می شوند. مگر اینکه داده هایی برای رد فاکتورهای سرکوب 122، 124 و غیره وجود داشته باشد، در این صورت محتمل ترین مقدار چگالی انرژی خلاء صفر است.‌‌

🆔 @phys_Q

‍ 🟣 نسبیت علّی Causal Relativity - (causal framework)

در کانتکست نسبیّتی ، علیّت به این پرسش لینک می شود که کدام رویدادها باعث کدام رویدادهای دیگر می شوند (لاتین causa، دلیل، علت) یا به طور کلی تر، می توانند بر آنها تأثیر بگذارند. در نسبیت خاص، هیچ چیز، هیچ آبجکت متحرکی و هیچ اطلاعاتی ، و هیچ افکت یا اثری نمی تواند سریعتر از نور حرکت کند. بنابراین، در اصل، یک رویداد تنها زمانی می تواند روی رویداد دیگری تأثیر بگذارد ، که داخل مخروط نوری Light cone قرار بگیرد.

و همچنین اثر یا افکت فرضی (مانند یک سیگنال یا یک نیرو) نباید سریعتر از نور منتقل شود. به عبارت دیگر، انتشار نور ساختار علّی فضازمان را تعیین می‌کند (رجوع.کنید.به.مخروط نور).

مدل‌ها و نظریه‌هایی که این ساختار را در نظر می‌گیرند، علّی Causal نامیده می‌شوند - به عنوان مثال، نظریه‌های میدان کوانتومی نسبیتی در نسبیت عام، محدودیت سرعت کیهانی، سرعت نور فقط به صورت لوکال تعریف می‌شود: در یک رقابت کنار هم، هیچ آبجکت و هیچ افکتی نمی‌تواند از سیگنال نوری سبقت بگیرد. همچنین از این موضوع می توان یک ساختار علّی استخراج کرد، و تعیین کرد(دترمین) که کدام رویدادها می‌توانند بر کدام رویدادهای دیگر تأثیر بگذارند. بدآنسان که گرانش سیگنال‌های نوری را تحریف می‌کند و به اتساع می اندازد ، موضوع در نسبیت عام پیچیده‌تر از نسبیت خاص میگردد. اگرچه این امر تحلیل را تا حدودی پیچیده‌تر می‌کند و این یعنی طرح و پیگیری علیّت ، حتی در نسبیت عام به سادگی طرح آن در نسبیت خاص نیست .

علیّت اصلی فلسفی است و فلسفه ، سابجکت ذهنی ما پیرامون آبجکت های موجود در دنیای ماست .‌ علیّت از طرح در دوره افلاتون و ارسطو تا تئوریزه شدن توسط توماس قدیس و تا تئوریزاسیون مجدد آن توسط هیوم و از ابراز بدبینی به آن توسط فلاسفه برجسته مانند راسل و ..‌. در تغییر بوده است . اما برای اینکه تئوری نسبیت را علّی بدانیم لازم نیست علیّت را بعنوان اصل فلسفی یا برهان علیّت الهیات بپذیریم و منظور از آن تنها به ترتیب رویداد ها در یک فریم ساکن یا لخت است .


🆔 @phys_Q

ما عادت نمی کنیم،
مگر آنکه چیزی درونمان بمیرد.

فکرش را بکن
چه چیزها درونمان مردند تا توانستیم
به همه ی آنچه پیرامونمان است، عادت کنیم...


🆔 @phys_Q

🟣 احتمالا برخی از سیاه‌چاله‌ها، سیاه‌چاله نیستند!

یک مقاله جدید نحوه تعامل نور با اجرام نظری به نام "سالیتون‌های توپولوژیک" را مورد بحث قرار می‌دهد که «پیچ‌خوردگی‌هایی در بافت فضا-زمان» هستند که دقیقاً شبیه به سیاه‌چاله‌ها هستند و این گونه مطرح می‌کند که احتمالا برخی از چیزهایی را که ما سیاه‌چاله می‌پنداریم، همین درهم‌تنیدگی‌ها در بافت فضا-زمان هستند.

www-isna-ir.cdn.ampproject.org
https://www.isna.ir/amp/1402030201460/

https://www.space.com/black-holes-may-actually-be-tangles-in-space-time

🆔 @phys_Q