مطلب «نسبیت به زبان ساده» بعد از ده قسمت به پایان رسید.
میزان رضایت شما از آن چقدر بوده است و به آن چه امتیازی میدهید؟


عالی (12)
👍👍👍👍👍👍👍👍👍86%

خوب (1)
👍7%

متوسط
▫️0%

بد (1)
👍7%



🕴 تعدادکل رای ها: 14

📚 الکترون، ذره یا موج؟

🆔 @Physics3p

🔸پیشتر به آزمایش دوشکاف و نقش شگفت الکترون در این آزمایش اشاره کردیم. همانطور که از این آزمایش مهم استنباط میشود، الکترون که ما از آن به عنوان ذره ای بسیار ریز یاد میکنیم، در حقیقت ذره نیست چون مشاهده میشود مانند موج رفتار میکند. همچنین در سده بیستم میلادی تامسون(پدر) ثابت کرد که الکترون تنها ذره است و درست چهل سال بعد پسرش اثبات کرد که الکترون موج است و هردوی آنها بدلیل این موضوع نوبل گرفته و هردوی آنها نیز درست گفته اند!

🔹اما حقیقت چیست؟ چطور ممکن است الکترون هم ذره ای نقطه ای باشد و هم موجی گسترده؟!
چه اتفاقی در جریان است؟!
ریچارد فاینمن، نابغه و فیزیکدان قرن بیستم به این پرسش پاسخ میدهد! قبل از پاسخ به این پرسش باید ابتدا با برخی از ویژگی های موج آشنا شویم:

🔸 امواج پیش رونده(منتقل کننده انرژی) دارای ویژگی هایی بوده که میتوان آنها را منسوب به آن دانست و با این ویژگی هایشان آنها را توصیف کرد. و همچنین این امواج در محیط ها و شرایط گوناگون دارای واکنش های خاص خود هستند که این واکنش ها شامل : بازتاب موج، شکست موج، تداخل امواج، پراش و گستردگی موج و... میشود.

💢حال چه چیزی در آزمایش یانگ مشاهده شده که سبب شد به الکترون لقب موج را نسبت دهیم؟

🔹بهتر است برای پاسخ به آن، آزمایش دوشکاف را در دوحالت بررسی کنیم. ابتدا فرض کنید تشت آبی دارید که در آن تا ارتفاع قابل قبولی آب ریخته شده و یک دستگاه ساده که با بالا و پایین کردن چوبی، موج تولید میکند، درون این تشت قرار داشته و یک سطح با دوشکاف نیز در فاصله معینی از آن.

🔸میدانیم آب از مجموعه ای عظیم از اتم ها و مولکول ها ساخته شده است که میتوانند با ارتعاش خود، موج ایجاد شده بوسیله دستگاه را بسمت شکاف ها هدایت کنند. زمانی که موج به آن دوشکاف برسد، بخشی از آن به کناره های شکاف(دیواره) برخورد کرده و برگشت میکنند(بازتاب).
بخشی از آن نیز از شکاف عبور کرده و در آنسوی دیوار دچار گستردگی شده و نیم دایره ای منبسط شونده را تشکیل میدهند(پراش). پس از گذر این موج گسترده(پراشیده) از هریک از شکاف ها، این دو نیم دایره موج میتوانند باهم برخورد کنند(تداخل) و نقش هایی منسوب به نقش تداخلی را پدید آورند.
به این موضوع دقت کنید که آب از تریلیون ها اتم تشکیل شده که بدین سان میتواند این فرآیند را به سرانجام برساند!

🔹اما همانطور که در مطلب مربوط به «آزمایش دوشکاف» بیان کردیم، الکترونها نیز در حضور دوشکاف چنین فرآیندی را دنبال میکنند! یعنی ذره ای منفرد که مانند موج رفتار میکند.
در ابتدا حدس برآن بود که الکترون ها میتوانند بر رفتار یکدیگر تأثیر بگذارند و این موضوع سبب میشود که مجموعه الکترون ها نیز مانند مجموعه اتم های آب برخورد کنند و موجی وار رفتار کنند. ولی این آزمایش برای الکترون های منفرد نیز همین نتیجه را داشته و نشان از حقیقتی پنهان دارد!

🔸ریچارد فاینمن برای پاسخ به این پرسش اینطور بیان میکند: بیایید تعصباتمان را کنار بگذاریم و اتفاقات دنیای پیرامون خودمان را در نظر نگیریم. در دنیای زیر اتمی اتفاقات دیگری در جریان است. الکترون ذره نیست، موج هم نیست، اصلأ هیچ چیز نیست! الکترون مجبور نیست ویژگی هایی را داشته باشد که ما از دنیای پیرامون خودمان میشناسیم.

🔹ریچارد فاینمن معتقد است که شما برای رفتن از محل کارتان به خانه باید مسیری معین را طی کنید. ولی الکترون مجبور نیست مانند شما رفتار کند. او میتواند نه تنها هر مسیری که بخواهد، بلکه تمام مسیر ها را در یک زمان طی کند!

🔸و اینچنین با انتگرال مسیر فاینمن میتوان رفتار موج وار الکترون را توجیح کرد. الکترون ذره نیست. موج هم نیست. نمیتوانیم بگوییم ذره الکترون. شاید بهتر است بگوییم ذره موجی الکترون!
براستی چطور میتوان این واقعیت عجیب الکترون را پذیرفت؟
چه چیزی در دنیای کوآنتومی در جریان است؟!

🆔 @Physics3p

خلاصه ای از نتایج مهم نظریه "ریسمان"

برای مطالعه بیشتر این موضوع، کلمه "ریسمان" را در کانال جستجو کنید.

منبع تصویر:
🆔 @einstein_chimige

🆔 @Physics3p

🔹 نسبیت چیست؟

نسبیت از واژه آشنای نسبت سرچشمه میگیرد. نسبت یعنی «من» یا «تو»؟ و نسبیت تمایز بین این دو را بیان میکند.
وقتی میگوییم زمان نسبی است یعنی زمان برای «من» چیزیست و برای «تو» چیزی دیگر. اما حقیقت چیست؟ ماهیت واقعی چیزی که نسبیست چیست؟

اگر زمان برای «من» متحرک عدد x را نشان دهد و برای «تو» ساکن عدد y را، پس در حقیقت چه عددی را نشان میدهد؟!
حال اینجا نسبیت میگوید که حتی «واقعیت» هم نسبیست! زمان هم عدد x رو نشان میدهد و هم عدد y را! بستگی دارد که «من» باشم یا «تو» که اینجا نسبیت معنا میابد.
نسبیت یعنی نسبی بودن و نسبی بودن یعنی تمایز قائل شدن. یعنی نوع نگاه و جهت نگاه من و تو.
من کجای این فرآیند قرار دارم و تو کجای این فرآیند؟ من درون آنم یا تو بیرون آن؟ من فاعلم یا ناظر و تو چطور؟
نسبیت به ما میگوید که حتی «واقعیت» و نوع نگاه نیز نسبیست.
اگر میگوییم طول ها تا هیچ انقباض میابد(در تندی نور) این بدان معنا نیست که تمام «واقعیت» طول تا هیچ کاهش میابد.

طول در نظر «من» ناظر کاهش میابد و از نظر «تو» فاعل همان است. اما حقیقت چیست؟
اینجا باید بدانیم که حقیقت یا «واقعیت» نسبیست.

وقتی این «واقعیت» نسبیست، هر جزئی از این کل نیز نسبیست. حتی از نظر نسبیت، جز و کل نیز نسبیست.
لیوان آبی را در نظر بگیرید. درون این لیوان تریلیون ها اتم و مولکول تشکیل دهنده آب وجود دارد که «تو» و دنیای اطراف تو آن را محاصره کرده است. در این سیستم «تو» و دنیای تو «کل»، و آن لیوان آب و اتم هایش «جز» هایی بیش نیستند.

اما این نیز نسبیست!
از نظر موجودی ناظر بر تو و دنیای تو(از ابعادی بالاتر)، «تو» جز هستی و «او» و دنیایش کل تو. پس واقعیت چیست؟

فراموش نکنید که «واقعیت» نسبیست.

پس واقعیت من، دنیای من و همه چیز من برای من است و دنیای تو با تمام ویژگی هایش برای تو.
چیزی که تو از دنیایت میدانی، من از آن نخواهم دانست. نه بدین سبب که آگاهی اش را ندارم بلکه بدین سبب که «واقعیت» نیز نسبیست.

اگر در تندی حدی، زمان تحریف میشود، تو این تحریف را درک نخواهی کرد و نه بدین سبب که «آگاهی» تو ناقص است و بدین سبب که «واقعیت» تو از من متمایز است.
بعبارتی این ساعت تو نیست که کند کار میکند بلکه واقعیت توست که از نسبیت و نسبی بودن تبعیت میکند.

اگر طول ها(ابعاد) تا هیچ منقبض میشوند، این از نظر من ناظر بر دنیای توست، دنیایی که تو جز آنی و من کل آن!
اینجا دیگر مفهوم اندازه، واحد، طول و بطور کلی «واقعیت» است که «منقبض» میشود. تبدیلات وارد میدان میشوند. این دنیای توست که منقبض میشود و نسبی عمل میکند و تو این را نخواهی فهمید چون تو کل دنیای خودتی و من کل دنیای خودم و «واقعیت» من از واقعیت تو متمایز است.

🆔 @Physics3p

‍ 🌀 پارادوکس اطلاعات


🔺 استیون هاوکینگ معتقد است اگر چیزی را به درون یک سیاهچاله پرتاب کنیم، اطلاعاتی که با خود حمل می‌کند، برای همیشه از بین می‌روند و هرگز باز نمی‌گردند. تنها پارامترهایی را که می‌توان از راه دور از یک سیاه‌چاله اندازه گرفت، جرم، اسپین و بار آن‌ هستند. اینکه‌ چه چیزی را به درون سیاهچاله پرتاب می‌کنیم مهم نیست، به هر حال تمام اطلاعات درون آن را از دست خواهیم داد. (این مسئله با این جمله بیان می‌شود که سیاهچاله‌ها مو ندارند، یعنی تمام اطلاعات را از دست داده‌اند، تمام موها، به جز اطلاعات مربوط به این پارامتر).

🆔 @Physics3p

🔻 به نظر می‌رسد که از بین رفتن اطلاعات جهان ما، پیامد اجتناب‌ناپذیر نظریه‌ی اینشتین باشد. اما از طرفی این مسئله با اصول مکانیک کوانتومی که بیان می‌دارند اطلاعات هرگز نمی‌توانند گم شوند، در تناقض است. اطلاعات باید جایی در جهان ما شناور باشند، حتی اگر خود جسم به درون یک سیاهچاله فرو رفته باشد.


🔺 هاوکینگ نوشته است: «اغلب فیزیک‌دانان تمایل دارند باور کنند که اطلاعات از بین نرفته‌اند. زیرا این باور جهان را امن و قابل پیش‌بینی می‌کند. اما من عقیده دارم اگر نسبیت عام اینشتین را جدی بگیریم، باید این احتمال را در نظر بگیریم که فضا-زمان خود را در گره‌هایی مقید کرده و اینکه اطلاعات در پیچ و تاب‌ها گم می‌شوند. امروزه تعیین اینکه آیا اطلاعات واقعاً گم می‌شوند یا نه، یکی از پرسش‌های اصلی فیزیک نظری است». این پارادوکس که هاوکینگ را در مقابل اغلب نظریه‌پردازان ریسمانی قرار می‌دهد، هنوز حل نشده است. اما نظریه‌پردازان ریسمانی ادعا می‌کنند که بالاخره خواهند فهمید که اطلاعات گم‌شده کجا رفته‌اند.

🆔 @Physics3p

🔻 به عنوان مثال اگر یک کتاب را به درون سیاهچاله‌ها پرتاب کنیم، می‌توان تصور کرد که اطلاعات درون کتاب، در فرم نوسانات کوچکی که در تابش هاوکینگ یک سیاهچاله تبخیرشونده وجود دارند،‌به تدریج به درون جهان ما رسوخ می‌کنند. یا شاید این اطلاعات از درون یک سفیدچاله در طرف دیگر سیاهچاله مجدداً بیرون بیایند. میچیو کاکو فیزیک‌دان برجسته نظری معتقد است که اطلاعات در حقیقت گم نشده‌اند، بلکه زیرکانه در جای دیگری مجدداً ظاهر می‌شوند. سرمقاله‌ی نیویورک‌تایمز در سال ۲۰۰۴ به استیون هاوکینگ اختصاص یافت. او در مقابل دوربین‌های تلوزیونی اعلام کرد که در مورد پارادوکس اطلاعات اشتباه کرده است. (سی سال قبل او با دیگر فیزیک‌دانان شرط بسته بود که اطلاعات هرگز نمی‌توانند از یک سیاه‌چاله به بیرون نشت کنند. بازنده این شرط‌بندی موظف به تهیه دائره‌المعارفی بود که اطلاعات آن را به راحتی قابل اصلاح و بازیابی باشند).


🔺 او با انجام مجدد برخی از محاسبات پیشین خود دریافت که اگر یک شی‌ء مثلاً‌ یک کتاب به درون سیاه‌چاله بیافتد، ممکن است میدان تابش منتشر شده را مختل سازد و به این ترتیب اطلاعات به جهان ما بازگردند. اطلاعات کتاب، درون تابش کدگذاری شده و به شکلی پاره‌پاره به آهستگی به بیرون سیاهچاله نشت می‌کنند. این مسئله هاوکینگ را در گروه فیزیک‌دانان کوانتومی قرار داد. کسانی که عقیده دارند اطلاعات نمی‌تواند گم شود. اما به‌علاوه این سوال مطرح شد: آیا اطلاعات می‌توانند به یک جهان موازی انتقال یابند؟ در ظاهر به‌نظر می‌رسید که نتیجه او،‌ ایده را که اطلاعات ممکن است از طریق یک کرمچاله به یک جهان موازی انتقال یابد، دچار شبهه کند. با این حال هیچ‌کسی عقیده ندارد که او در این باره حرف آخر را زده است. تا زمانی‌که نظریه‌‌ی ریسمان‌ها کامل نشده است و محاسبات گرانش کوانتومی انجام نگرفته است، هیچ‌کس باور نخواهد کرد که پارادوکس اطلاعات کاملاً حل شده باشد.

🆔 @Physics3p

منبع: سایت بیگ بنگ

🔸 در این ویدئو فیزیکدانان برایان گرین، کامران وفا و پیتر گالیسون به اختصار پارادوکس نابودی اطلاعات در سیاهچاله ها و این که حل این مساله چگونه می تواند درک کلی ما از جهان را به شکل شگفت آوری دچار دگرگونی کند، شرح می دهند.

🔹 قابل ذکر است “اصل هولوگرافی” که در این ویدئو مورد اشاره قرار می گیرد، ارتباطی با تعبیرهای فرا روانی و عرفانهای مدرن ندارد.

🆔 @Physics3p

〰〰〰 امواج گرانشی چیست؟

🔺 طبق نسبیت عام گرانش نتیجه ی انحنای بافت فضا-زمان می باشد. حال در سامانه ی دو ستاره ای یا سیاهچاله ای امواج گرانشی به وجود می آید. امواج گرانشی چین و شکن هایی در فضا زمان هستند که وجودشان را اینشتین پیش بینی کرد. امواج گرانشی درست مانند امواج لرزه در پوسته زمین منتشر می شوند اما برخلاف آنها امواج گرانشی می تواند در فضای خالی و با سرعت نور حرکت کنند.

🔻 اگر بتوانید به موج گرانشی که به سمت شما می آیند نگاه کنید خواهید دید که فضا در جهات بالا، پایین، چپ و راست کشیده و فشرده می شوند.

🆔 @Physics3p

🔸 امواج گرانشی

🆔 @Physics3p
🆔 @Physics3p

📚 کتاب هفته

📎 عنوان: فلسفه فیزیک
✍ نویسنده: Dr. Max Planck
☑ موضوع: فلسفه-علم

#فارسی

🆔 @Physics3p

📚 چرا زمان گاهی سریعتر یا کندتر میشود؟

📎 قسمت اول

🆔 @Physics3p

🔸گاهی اینطور به نظر می رسد که زندگی از ما جلو میزند. در هنگام کودکی، زمان به آرامی و خوشی سپری می شود. زمان زیادی را صرف مسافرت و تعطیلات تابستانی می کنیم و گویی این لحظات تا ابد ادامه دارد. اما در بزرگسالی، گویی زمان با سرعت ترسناکی در حال گذر است؛ طوری که تعطیلات عید نوروز و سالروز تولد انسان‌ها خیلی زود از راه می‌رسد. اما شاید درست نیست چنین احساسی داشته باشیم.

🔹تجربه ما از زمان، متغیر است؛ در برخی شرایط تسریع شده و در برخی شرایط هم به کُندی می گذرد. حتی حالت‌های تغییر یافته‌ای از آگاهی نیز وجود دارد (مثلا هنگامیکه داروهای توهم‌زا استفاده می کنیم؛ شرایط دلخراش و تکان دهنده‌ای تجربه می کنیم؛ یا زمانیکه قرار است ورزشکاران وارد بازی شوند.). در چنین شرایطی، به نظر می رسد که زمان به کندی سپری می شود.

🔸پس شاید با درک فرایندهای روانی ِ دخیل در تجارب مختلف ما از زمان بتوانیم زمان را قدری کُندتر کنیم. “استیو تایلور” استاد ارشد روانشناسی دانشگاه لیدز بکت در کتاب خود با عنوان «استفاده از زمان»، چندین قانون پایه برای «زمان روانشناسی» پیشنهاد داده که اکثر افراد آنها را تجربه می کنند. بر همین اساس، همزمان که سنّ مان بالا می رود، احساس می کنیم زمان زودتر می گذرد. دیگر اینکه، وقتی در محیط‌های جدید پا می گذاریم یا تجارب جدید بدست می آوریم، اِنگار زمان کُند می گذرد. این دو قانون تحت تاثیر یک عامل قرار دارند: رابطه میان تجربه ما از زمان و مقدار اطلاعاتی که ذهن‌مان پردازش می کند. هرچه مقدار اطلاعات ورودی به مغز ما بیشتر باشد، زمان به همان میزان کُندتر خواهد گذشت. شاید به همین دلیل است که زمان برای کودکان خیلی کند سپری شده و با افزایش سن، عکس این قضیه روی می دهد.

🔹برای کودکان، جهان جای بسیار زیبا و شگفت‌انگیز و مملو از تجارب جدید و حس تازه است. اما وقتی بزرگتر می شویم، تجربه‌های کمتری داریم و دنیای پیرامون‌مان آشناتر می شود و چیز خیلی تازه‌ای برای عرضه ندارد. حساسیت خود را به تجربه‌هایمان از دست می دهیم، یعنی اطلاعات کمتری را پردازش می کنیم و گویی زمان تسریع می یابد. عامل تاثیرگذار دیگر، شاید جنبه «نسبی» باشد؛ یعنی وقتی بزرگتر می شویم، هر بازه زمانی بخش کوچکی از زندگی ما را بعنوان یک کُل تشکیل میدهد.

🔸اینطور استنباط می شود که وقتی انسان در محیط‌های ناآشنا قرار می گیرد، تجربه‌اش از زمان بسط می یابد، زیرا در چنین وضعیتی است که مغز به پردازش مقدار زیادی از اطلاعات می پردازد. وقتی به یک کشور خارجی سفر می کنید، حساسیت بسیار زیادی به محیط اطرافتان دارید. همه چیز ناآشنا و تازه است؛ پس دقت بیشتری به خرج داده و اطلاعات زیادی را وارد مغز می کنید.

ادامه دارد....

🆔 @Physics3p

📚 چرا زمان گاهی سریعتر یا کندتر میشود؟

📎 قسمت دوم

🆔 @Physics3p

🔸وقتی در یک دوره آموزشی شرکت می کنید، دقیقا همین تجربه را دارید و به همراه گروهی از انسان‌های غریبه به یادگیری چیزهای جدید مشغول می شوید. به نظر می رسد که اگر در خانه می ماندید و فعالیت‌های عادی روزمره‌تان را انجام می دادید، زمان بیشتری می کردید. تمامی اینها به یک سری پیشنهادات ختم می شود که میتوانیم با استفاده از آن تجربه‌مان را از زمان گسترش دهیم. در ابتدا، چون می دانیم که آشنا بودن با انسان‌ها و محیط، باعث سپری شدن سریع‌تر زمان می شود، میتوانیم با قرار دادن خودمان در شرایط و محیط‌های جدید، زمان را کُندتر کنیم. مثلا با سفر به مکان‌های جدید، به چالش کشیدن خود با کارهای جدید، آشنایی با آدم‌های جدید، دادن اطلاعات جدید به مغز، تجربه مهارت‌ها و سرگرمی‌های جدید و غیره. این کارها باعث می شود مغزمان اطلاعات بسیار زیادی را برای پردازش داشته باشد.

🔹در ثانی، ما میتوانیم آگاهی‌مان را نسبت به تجربه‌ها افزایش داده و زمان را کُندتر کنیم. مفهوم «ذهن‌آگاهی» به این معنی است که به حواس‌مان را کاملا معطوف کاری کنیم که در حال انجامش هستیم؛ به آنچه می بینیم، به آنچه احساس می کنیم؛ به آنچه بو می کنیم و غیره. لذا از افکارمان فاصله می گیریم. ذهن‌آگاهی به ما می گوید که با احساس و تجربه‌مان زندگی کنیم، نه با ذهن‌مان. ذهن‌آگاهی رویکرد متفاوتی برای پرهیز از وضعیت آشنایی است. این مفهوم نَه با جستجوی تجارب جدید، بلکه با تغییر نگرش نسبت به تجارب تحقق پیدا می کند.

🔸برای مثال، وقتی اول صبح دوش می گیرید، به جای اینکه به ذهن‌تان اجازه دهید دربارۀ کارهایی که قرار است آن روز انجام دهید، بیندیشد یا چیزهایی که شب گذشته انجام دادید، سعی کنید به اینجا و اکنون توجه داشته باشید؛ به حسی که آب در اثر برخورد به بدنتان و پایین آمدن از آن ایجاد می کند، توجه نمایید؛ به حس تمیزی و گرمایی که آب ایجاد می کند، به دقت توجه کنید. وقتی از سر کار برمیگردید یا در قطار یا اتوبوس هستید، به جای اینکه به مشکلات کاری و دغدغه‌هایتان بیندیشید، به بیرون از خودتان توجه کنید. به آسمان، خانه‌ها و ساختمان‌هایی که در حین عبور می بینید، بطور عمیق توجه کنید با این کار درخواهید یافت که چیزهای زیادی وجود دارد که می توانید با اندیشیدن به آنها لذت ببرید و جنبه‌های تازۀ آنها را کشف کنید. ذهن‌آگاهی باعث افزایش مقدار اطلاعاتی می شود که ذهن میخواهد آنها را پردازش کند. با این دیدگاه، نیازی نیست زمان را بعنوان دشمن خود بدانیم. تا قسمتی این امکان هست که تجربه‌مان از گذر زمان را درک و کنترل کنیم.

☑ پایان.

💬 منبع: وبسایت علمی بیگ بنگ

🆔 @Physics3p

🎦 آیا جهان هدف خاصی را دنبال میکند؟

💢 نیل دگراس تایسون، فیزیکدان و کیهانشناس برجسته پاسخ میدهد...

🆔 @Physics3p

📚 مروری بر مفهوم ماده و انرژی

📎قسمت اول: آیا جهان مرزی دارد؟!

🆔 @Physics3p

🔹جهان هستی، یعنی هرچه که مارا محصور کرده و حتی خودمان، از نگاه فیزیک همواره میتواند در یکی از این سه جایگاه قرار گیرد؛ ماده، انرژی، اطلاعات.
اما پرسش این است که آیا جهان از سه چیز متمایز ساخته شده است یا آیا عوامل تشکیل دهنده وجودیت دارای مرز میباشند؟! مرزی که مانند دیواری این سه را از هم متمایز میکند؟

برای پاسخ به این پرسش باید از شاخه های مختلف فیزیک مانند نسبیت و فیزیک ذرات کمک گرفت.

🔸براساس نسبیت خاص انیشتین، دو جز اصلی سازنده جهان هستی نه تنها از هم متمایز نیستند، بلکه حتی با هم هم ارز و یکی نیز هستند. رابطه معروف هم ارزی ماده و انرژی یعنی E=mc² را همه بخاطر دارید و حتی اگر کسی فیزیک نخوانده باشد، حداقل یکبار با آن برخورد کرده است!

اما این رابطه و دیگر تشریحات نسبیت دقیقأ به ما چه میگوید و حقیقت ماده و انرژی چیست؟!

💢 ماده و انرژی

🔹پیشتر در مباحث مربوط به نسبیت سعی کردیم تعریف نسبیتی ماده را بیان کنیم. اما حالا باید بدانیم فرق بین ماده و انرژی چیست و چرا آنها را متمایز میپنداریم؟

بطورکلی بنا بر دیدگاه نسبیت و ترمودینامیک، میتوان ماده را انباشت اتم ها در حالت منظم و با ارتعاش کم دانست. انرژی نیز روی دیگری از این ماده است که با تندی غیر خطی نور در واحد زمان در حال «ارتعاش» میباشد.
واژه «ارتعاش» خود شامل ابهاماتیست که سعی داریم آن را کمی تشریح کنیم.

🔸تندی عبارت است از میزان حرکت در مکان بر واحد زمان آن حرکت که رابطی بین «فضا» و «زمان» میباشد و بنابر اصل مربوط به نسبیت خاص، حداکثر میزان این حرکت در بعد زمان برای اجسام برابر است با تندی نور.
اما وقتی بحث از تندی و حرکت به میان میاید، بسیاری چنین میپندارند که یک جسم لخت باید در مسیری مشخص در بعد مکانی جابجا شود یا تغییر مکان رخ دهد تا بتوانیم تندی آن را محاسبه کنیم!
اما باید بدانیم که تعریف تندی هرگز چنین نیست!

🔹یک اتم نیز اگر در یک فضایی با حجم یک میلی متر مکعب دارای حرکت در بعد زمان باشد، میتوان برای آن تندی قائل شد. اما اگر این حجم از فضا تا حد بسیار بسیار زیادی کوچک شود، آنگاه میتوان آن را ارتعاش نامید.
از دیدگاه ترمودینامیک، میتوان میانگین این ارتعاشات را «دما» نامید و از آن جهت که دمای هیچ جسمی به مقدار دقیق صفر مطلق(کلوین) نخواهد رسید، پس تمام ذرات در واحد خود دارای ارتعاشاتی میباشند.
ما این ارتعاشات را برای ماده، «دما» مینامیم و میدانیم در صفر مطلق، این ارتعاش ها به حداقل مقدار خود میرسد یا متوقف میشود(توجه کنید که هیچ نقطه ای در جهان یافت نشد که دمای آن صفر مطلق باشد!)

🔸حال پرسش این است که این ارتعاش ها تا کجا میتوانند زیاد شوند؟!
یعنی تا چه حد میتوان دمای جسم یا میانگین جنبش یا ارتعاشات ذرات ماده را بالا برد؟!

هرچه بیشتر سعی کنیم این ارتعاش ها را افزایش دهیم، ماده حالت لخت بودن خود را بیشتر از دست میدهد و دیگر آن چیز لخت و ایستا که ما میبینیم نخواهد بود.(توجه کنید که حتی این ماده لخت نیز دارای ارتعاش میباشد)

🔹نسبیت به ما میگوید اگر این حرکت در مقیاس واحد طول و زمان برابر با تندی نور شود، این ارتعاش ها به حداکثر خود خواهد رسید و ماده دیگر لخت نیست!
چون این حالت نالخت از ماده بسیار ناملموس و غیر قابل درک و مشاهده(غیر قابل لمس) است، ما آن را حالت دیگری مینامیم و نام آن را گذاشته ایم انرژی!

🔸پس «انرژی» تنها یک حالت ناملموس با ارتعاش زیاد ماده در واحد زمان است. این ارتعاش ها حداقل باید برابر با طی حرکت ۳۰۰ هزار کیلومتر در واحد یک ثانیه باشد تا دیگر حالت لخت خود را از دست دهد. ارتعاشی برای جز جز ماده و خارج ساختن آن از حالت لخت و ملموس خود!

🔹اما حال پرسش این است حد این ارتعاشات تا کجاست؟!
انیشتین فهمید ماده ای که به اندازه تندی نور دارای جز های مرتعش باشد، دیگر لخت نبوده و نام آن همان «انرژی» ناملموس ماست. اما آیا این ارتعاش ها را میتوان تا مقدار بیشتری هم افزایش داد؟
مقداری که دیگر حتی برای انسان قابل استناد و تشریح و توضیح هم نباشد؟

آیا میتوان «انرژی تاریک» را با استناد به این موضوع تشریح کرد؟!

ادامه دارد...

🆔 @Physics3p

‍ 🔸 قبل از بیگ بنگ چه روی داد؟

🔹 پاسخ استیون هاوکینگ:


بُعد زمان قبل از بیگ‌بنگ به شکلی که اکنون وجود دارد، نبوده است و به شکل متفاوتی وجود داشته. وی افزود: شرایط مرزی جهان به گونه‌ای بوده است که مرزی نداشته است. به لحاظ نظری، فضا-زمان اقلیدسی، مانند سطح زمین یک سطح بسته بدون پایان است. می‌توان تصور کرد که زمان خیالی و واقعی در قطب جنوب شروع شده است، که یک نقطه صاف از فضا-زمان است که قوانین طبیعی فیزیک در آن صدق می‌کند. هیچ چیز در جنوب قطب جنوب وجود نداشته است، بنابراین هیچ چیز قبل از بیگ بنگ وجود نداشته است.

🆔 @Physics3p

هاوکینگ گفت که زمان در حالت خمیده در فوم کوانتومی تقریبا بی‌نهایت کوچک از تکینگی قبل از بیگ بنگ وجود داشته است. زمان در طول یکی دیگر از ابعاد پیچیده شده بود و همیشه به هیچ نزدیک‌ بوده، اما تبدیل به هیچ نشده است. به طور خلاصه، با توجه به سخنان هاوکینگ، هرگز بیگ‌بنگ چیزی را از عدم تولید نکرده است. این موضوع فقط از دیدگاه انسان خیلی پیچیده به نظر می‌رسید.


هاوکینگ قبلا در یکی از سخنرانی‌هایش گفته بود که حوادثی که قبل از بیگ‌بنگ اتفاق افتاده هیچ عواقب قابل مشاهده‌ای ندارد، بنابراین آنها تعریف نشده‌اند، زیرا هیچ راهی برای اندازه‌گیری آن اتفاقات وجود ندارد. هاوکینگ اظهار داشت: جهان از بیگ‌بنگ به وجود آمده است، کاملا مستقل از چیزی که قبلا بوده است. حتی مقدار ماده در جهان می‌تواند متفاوت از آنچه قبل از بیگ بنگ بوده است، باشد. به عبارتی، قانون حفظ ماده، در بیگ بنگ در هم شکسته است.


🆔 @Physics3p

🔸 قبل از بیگ بنگ چه روی داد؟
🆔 @Physics3p

🔹 پل دیویس ،فیزیکدان و مؤلف کتاب"The Mind of God" که در ایران با نام "بنیانی علمی برای جهان عقلانی" به چاپ رسیده است، با بیان نسبتاً ساده ای این سؤال را بررسی می کند.

🆔 @Physics3p

📚 مروری بر مفهوم ماده و انرژی

📎 قسمت دوم: چه در درون آنها میگذرد؟

🆔 @Physics3p

🔹در قسمت قبل به بررسی حرکتی ماده و انرژی پرداختیم و مفهوم "ارتعاش" را تشریح کردیم و همچنین بدین نتیجه رسیدیم، فرق اساسی ماده و انرژی که جزئی از یک کل هستند، تنها تفاوت در ارتعاش است.

حال قصد داریم از دیدگاه نسبیتی ماده و انرژی، به دیدگاه کوآنتومی آن نقل مکان کنیم!

🔸بطور کلی به ذرات تشکیل دهنده ماده فرمیون گویند که خود در دو دسته لپتون(ذرات پایه) و هادرون(ذرات با جز کوچکتر) قرار میگیرد و همچنین به کوآنتوم یا ذرات مرتعش ماده که آن را انرژی نامیدیم(مراجعه به قسمت اول)، بوزون گویند.
لپتون ها مانند الکترون و نوترینو و هادرون ها هم مانند پروتون و....
بوزون ها نیز خود تقسیم بندی هایی دارند که با توجه به مسئولیتشان نام های متفاوتی به آنها نسبت داده شده است. برای مثال فوتون ها(مثال ذرات نور)، بوزون های w و z(انرژی هسته ای ضعیف) یا گلوئون ها(هسته ای قوی) یا بوزون هیگز و...

🔹دقت کنید این نامگذاری ها تنها صرف تمایز بین این واحد هاست و چون نام های آنها متفاوت است، بدین معنا نیست که آنها جزهایی مستقل هستند! برای مثال مهمترین تفاوت بارز بین فرمیون ها و بوزون ها، تنها کمیتی است بنام "تکانه زاویه ای" یا اسپین.
بطور مختصر میتوان تکانه زاویه ای را تفاوت در چرخش ذرات دانست که ما این چرخش و حرکات را ارتعاش در نظر میگیریم!
اگر مقدار این چرخش که به آن اسپین میگوییم عددی صحیح حاصل شود، ذره ما بوزون و اگر نیمه صحیح باشد، کوآنتوم یا ذره ما یک فرمیون است.

🔸این موضوع درک نسبیتی ما از ماده و انرژی را که تفاوت در ارتعاش در نظر گرفته بودیم، تأیید میکند.
این موضوع به ما میگوید،نوع ارتعاش ذره است که تعیین میکند ما ذره را درک کنیم(ماده) و یا درک نکنیم(انرژی).

🔹اما سؤالی که اینجا پیش میاید این است که این ذرات که تفاوت در ارتعاش شان به ما میگوید ماده باشند یا انرژی که یک کل اند، خودشان از چه ساخته شده اند؟

شاید اینجا است که لازم باشد بگوییم نظریه ریسمان در حال تلاش برای پاسخگویی به این پرسش است!

🔻حال با توجه به موضوعات گفته شده، آیا نور ماده است یا انرژی؟!

🔸در ابتدا قبل از پاسخگویی باید بدانیم با توجه به مطالب گفته شده، اینکه ماده و انرژی را مجزا بدانیم کاملآ بی معناست. و دوم آنکه باید در نظر گرفت هر کلی که از جزهایی تشکیل شود، یکسری تفاوت ها بین جزها میتواند سبب درک متفاوت ما از کل ماجرا شود!
برای مثال یک پازل را در نظر بگیرید که از صد تکه ساخته شده است. هر تکه آن شامل بخشی از آن پازل است که بنظر میرسد از جز دیگر متفاوت است. اما وقتی این جزها را کنار هم قرار دهیم، مشاهده میشود اینها تنها یک کل با ویژگی های جزئی متفاوت بوده اند!

🔹این همان داستان ماده و انرژی ماست که یک سری تفاوت ها مانند جرم ظاهری، ارتعاش، اسپین و... سبب شده که آنها را مجزا بدانیم.
نوری که از آن یاد کردیم، از تغییرات هماهنگ میدان های الکتریکی و مغناطیسی حاصل میشود که این میدان ها از ارتعاش الکترون که همان ماده ماست بوجود آمده اند!
پس نور که ما آن را انرژی خطاب میکنیم، تنها حالت مرتعش از جز لخت ماده ماست(الکترون).

🔸اینچنین است که با مرتعش ساختن ذره در اندازه تندی حدی(تندی نور) میتوان آن را وارد فاز جدیدی کرد که ما آن را انرژی خطاب میکنیم.
اما این حداقل ارتعاش مورد نیاز است تا ماده از دامنه ی شعور ما خارج شود تا ما آن را انرژی بنامیم. پرسش این است که اگر پارا فراتر گذاریم و این ارتعاش را تا بینهایت میل دهیم، چه خواهد شد؟!
آیا میتوانید آن را به انرژی یا ماده تاریک ربط دهید؟!

فراموش نکنید طبیعت جلوتر از تصورات ما عمل میکند.
ناشناخته های زیادی انتظار شما را میکشد تا شناخته شود....

☑ پایان.

✍ نگارش: ادمین کانال فیزیک کوآنتوم

🆔 @Physics3p

قسمت اول مطلب فوق👆👆

🔵 چگونه ذرات با میدان هیگز جرم دار می شوند؟

🆔 @Physics3p

‍ فراتر از سرعت نور‼️
(۱)

🔸 میان بر زدن از درون ابعاد بالاتر کیهان:


🔺 براساس نظریه ریسمان ها و خصوصا نظریه M کل هستی یا کائنات از ابعاد مکانی بالاتری، فراتر از سه بعد مکانی جهان ما تشکیل شده است. در این دیدگاه، جهان ما در واقع یک ابر رویه یا ابر سطح سه بعدی است که در گستره ی بی پایان ابعاد بالاتر هستی – موسوم به ابر فضا- شناور است. در سال ۲۰۰۶ هاینریش پاس، فیزیکدان دانشگاه هاوایی آمریکا بر مبنای وجود این ابعاد بالاتر ، ایده حیرت انگیزی را برای ارسال ذراتی موسوم به « نوترینوهای خنثی » از نقطه ای از جهان به نقطه ای دیگر از آن با سرعتی فراتر از سرعت نور مطرح کرد. در نظریه هاینریش پاس چنانچه جهان ما- که براساس مشاهدات کیهان شناسی هندسه ای تخت دارد- در ابعاد بالاتری به شدت انحنا دارند شناور باشد می توان از طریق میان بر زدن از درون ابعاد بالاتر با سرعتی حتی سریعتر از نور از بخشی از جهان به بخش دیگری از آن رسید.

🆔 @physics3p

🔻 البته هر ذره ای را نمی توان به این سفر فرانوری فرستاد چرا که برای تحقق ایده هاینریش پاس پیش از همه به ذراتی احتیاج داریم که بتواند از سه بعد مکانی جهان ما خارج شده و وارد ابر فضا شوند. اما آیا چنین ذراتی وجود دارند؟

🔺 براساس نظریه ریسمان ها که ذرات بنیادی در واقع بصورت ریسمان های بسیار کوچک و مرتعش انرژی هستند. این ریسمان ها می توانند باز یا مانند یک حلقه بسته باشند. طبق نظریه ریسمان ها و نظریه M دو انتهای ریسمان های باز همواره باید به ابر سطح یا همان جهانی که به آن تعلق دارند متصل باشند و همین مساله سبب می شود که این نوع ریسمان ها هیچ گاه نتوانند از جهان خود جدا شده و وارد ابعاد بالاتر ابر فضا شوند. از آنجایی که تقربیا تمامی ذرات بنیادین جهان ما از نوع ریسمان های باز هستند، این ذرات همواره به جهان ما مقید بوده و امکان خروج از جهان و ورود به حوزه ابر فضا را ندارند.

🆔 @Physics3p

🔻 با این حال استثناهایی هم در این موارد وجود دارد. یکی از این استثناها، ذراتی بنام « نوترینوهای خنثی » هستند. نوترینوهای خنثی در واقع ریسمان های مرتعش بسته ای هستند که بر خلاف ریسمان های باز، دو سر ابتدایی و انتهایی ندارند که به جهان ما مقید باشند و بنابریان می توانند آزادانه از ابعاد سه گانه جهان ما خارج شده و وارد حوزه اسرار آمیز ابر فضا شوند. این نوترینوهای خنثی در صورت وجود به هیچ یک از سه خانواده شناخته شده نوترینوها تعلق نداشته و آشکارسازی غیر مستقیم آنها از طریق فرایند تبدیل نوترینوها به همدیگر وجود دارد.


🔺 برمبنای قوانین فیزیک کوانتومی و بر طبق آزمایشات صورت گرفته در ژاپن و آمریکا می دانیم که نوترینوها می توانند از نوعی به نوع دیگر تبدیل شوند، بر همین طبق، هاینریش پاس و همکارانش پیشنهاد آزمایشی را ارائه دادند که می تواند امکان سفر با سرعت فرا نوری را بطور تجربی نشان دهد. در این آزمایش، باریکه ای نوترینوهای معمولی از یک مرکز تحقیقاتی واقع در قطب جنوب به سوی آشکارسازی روی خط استوا ارسال خواهد . هنگام عبور باریکه از میان کره زمین، بخشی از نوترینوها به نوترینوهای خنثی تبدیل خواهند شد. از آنجایی که این نوع نوترینوها قادرند از میان ابعاد بالاتر فراسوی جهان ما میان بر بزنند بنابراین زودتر از بقیه به آن سوی کره زمین خواهند رسید.، به گونه ای که گویی از نور هم سریع تر حرکت کرده اند. همین که این نوترینوها از آن سوی زمین خارج شده و وارد اتمسفر شوند، دوباره تغییر نوع داده و به نوترینوهای معمولی- که قابل آشکارسازی هستند- بدل خواهند شد. نتیجه اینکه آزمایشگران در کمال تعجب می بینند تعدادی از نوترینوها مسیر خود را حتی سریع تر از نور طی کرده اند، اما باید توجه داشت که در اینجا هم نسبیت خاص اینشتین نقض نشده است چرا که نوترینوها عملا با تبدیل شدن به نوترینوهای خنثی از درون ابعاد بالاتر ابر فضا میان بر زده و به این ترتیب از نور هم پیش گرفته اند.

🆔 @Physics3p

🔻 هر چند آزمایش پیشنهاد شده هاینریش پاس فراتر از توانمندی فناوری فعلی میباشد اما احتمالا این آزمایش طی ۵۰ سال آینده میسر خواهد شد. خوشبختانه با راه اندازی یک باریکه جدیدی نوترینو در آزمایشگاه فیزیک ذرات بنیادی CERN احتمالا تا حدود سه سال آینده پاسخ این پرسش مهم را خواهیم یافت. و اما شرط دو آن است که همان طور که هاینریش پاس فرض کرده جهان ما واقعا در میان ابعاد بالاتر و به شدت خمیده ای شناور باشد. اما آیا واقعا چنین است؟


《پایان قسمت ۱ 》

🆔 @Physics3p

🔸 نوترینو چیست؟

🆔 @Physics3p

🆔 @Physics3p

⚛ گرانش کوانتومی حلقوی:

قسمت ۳

🆔 @Physics3p

🔺 با توجه به انطباق موجود میان بافته های فضا-زمانی و ذرات بنیادی، به احتمال زیاد سایر ویژگی های ذرات مزبور نیز به زودی از دل این نظریه استخراج خواهد شد. «اسمولین» معتقد است که مهم ترین پیشرفت در این زمینه هنگامی خواهد بود که بتوانیم جرم ذرات بنیادی را براساس رفتار این بافته های فضا- زمانی محاسبه کنیم. این هدف بزرگی است چرا که فیزیکدان هایی که بر روی نظریه ریسمان ها کار می کردند نیز طی ۲۰ سال گذشته در تلاش برای انجام چنین کاری بودند اما هنوز به نتیجه رضایت بخشی نرسیده اند. اما همان گونه که تایید تجربی نظریه ریسمان ها مشکل است، طراحی آزمایشی که بتواند صحت نظریه «گرانش کوانتومی حلقوی» را نشان دهد نیز کار بسیار دشواری به نظر می رسد چرا که چنین آزمایشی باید قادر باشد ابعاد بسیار کوچک فضا (تا حد ۱۰ به توان منفی ۳۵ متر) را کاوش کند.


🔻 اما برخلاف تصور، بهترین عرصه ای که می توان در آن به جست وجوی تایید تجربی این نظریه پرداخت، بزرگ ترین مقیاس های جهان است و نه کوچک ترین آنها. «جان بائز» ریاضیدان متخصص در گرانش کوانتومی در دانشگاه ایرواین کالیفرنیا در این باره می گوید: «بهترین آزمون های تجربی مطرح شده تاکنون برای ارزیابی صحت این نظریه، در حوزه کیهان شناسی بوده اند.» به عنوان مثال اکنون «مارکوپولو» در جست و جوی راه هایی برای آزمون مدل بافته های فضا-زمانی براساس بررسی ویژگی های تابش زمینه کیهانی است. این تابش از زمان بیگ بنگ در کل جهان باقی مانده و تمامی کیهان را پر کرده است. فیزیکدان ها بر این باورند که الگویی که امروزه در این تابش مشاهده می شود ریشه در افت و خیزهای کوانتومی اولین لحظات پیدایش جهان داشته است.

🆔 @Physics3p

🔺 اما نکته جالب تر آنکه برخی از نظریه پردازان، مشابهت مابین کل جهان با یک کامپیوتر عظیم کوانتومی را که توسط «مارکوپولو» بیان شده است، نه صرفاً یک قیاس بلکه یک واقعیت می دانند. اما اگر این ایده صحیح باشد، یک پیامد فوق العاده شگفت انگیز خواهد داشت: ممکن است خود فضا نیز اصلاً وجود نداشته باشد، آری، چنانچه کوانتوم های فضا را در نظریه گرانش کوانتومی حلقوی با کیوبیت ها جایگزین کنیم، خود فضا -که تا پیش از این به عنوان یک چارچوب مرجع مورد استفاده قرار می گرفت – عملاً به تار و پودی از اطلاعات تبدیل خواهد شد.


🔻 به هر حال، چنانچه نظریه گرانش کوانتومی حلقوی بتواند تمامی ویژگی های ذرات در مدل استاندارد ذرات بنیادی را بازسازی کرده و در عین حال، محک آزمون های تجربی را نیز با موفقیت پشت سر بگذارد، در آن صورت می توان گفت که ما به بهترین نظریه مطرح شده از زمان اینشتین تاکنون برای تبیین جهان دست پیدا کرده ییم. «کارلو روولی» در این باره می گوید: «این ایده یی بسیار زیباست. ایده یی شجاعانه و شگفت انگیز و ایده ای که در عمل هم جواب می دهد.» بدین ترتیب، نظریه گرانش کوانتومی حلقوی، حس غریبی در مورد جایگاه ما در جهان برایمان به ارمغان می آورد. اگر الکترون ها و کوارک ها و نتیجتاً اتم ها، درختان، انسان و کهکشان ها همگی بافته هایی از فضا- زمان باشند، پس ما حقیقتاً با کل کیهان یگانه ایم.


《پایان》

🆔 @Physics3p