Cosmology

🎥 معمای آگاهی

دیدگاه ادوارد ویتن، ریاضیدان و فیزیکدان نظری (پدر نظریه ریسمان)



@cosmos_physics

Ehrenfest theorem bridges the gap between quantum mechanics and classical mechanics by showing that the expectation values of quantum operators follow the classical equations of motion. It’s a cornerstone in the understanding of how classical behaviour emerges from quantum systems.

قضیه اهرنفست با نشان دادن اینکه مقادیر چشمداشتی عملگرهای کوانتومی از معادلات  حرکت کلاسیکی پیروی می کنند، شکاف بین مکانیک کوانتومی و مکانیک کلاسیک را پر می کند. این سنگ بنای درک چگونگی ظهور رفتار کلاسیک از سیستم های کوانتومی است.


@cosmos_physics

Cosmology pinned Deleted message

🎥 لودویگ بولتزمان، فیزیکدان مشهور اتریشی، نقش بسیار مهمی در تبیین مفاهیم ترمودینامیک و به ویژه مفهوم انتروپی و قانون دوم ترمودینامیک دارد.
اما، ایده‌ای در فیزیک وجود دارد به نام «مغز بولتزمان» که از افکار بولتزمان نشأت گرفته است.
این نظریه بیان می‌کند که جهان هستی با تمام ستاره‌ها، کهکشان‌ها و حتی خود ما، بر اثر یک رخداد عظیم مثل “بیگ‌بنگ” به وجود نیامده است. بلکه به شکلی ساده‌تر، کل آگاهی ما از جهان، تنها یک آگاهی ناشی از نوسانات کوانتومی تصادفی در گستره بی‌پایان کیهانی است.

تصور کنید در یک سوپ کیهانی بی‌پایان، ذرات بنیادی مدام در حال جوش و خروش هستند. طبق نظریات فیزیک، گاهی همین افت‌وخیزهای تصادفی می‌تواند منجر به شکل‌گیری ساختارهایی پیچیده شود. طبق ایده مغز احتمال دارد آگاهی و درک ما از واقعیت چیزی شبیه به همین باشد؛ پدید آمده از دل آشفتگی.

این فرضیه، سوالات زیادی را در مورد وجود ما و ماهیت جهان هستی مطرح می‌کند. آیا همه آن‌چه که به عنوان واقعیت درک می‌کنیم، از تاریخ بشر گرفته تا قوانین طبیعت، فقط یک توهم گذرا است!


@cosmos_physics

‍ مدل‌های فریدمن


فریدمن، کیهان‌شناسی را بر مبنای نسبیت عام بنا نهاد. آنچه که اون انجام داد انتخاب های درست بود. وی فرض انیشتین و دوسیتر مبنی بر اینکه جهان ایستا است را کنار گذاشت و به درستی فرض کرد که هیچ گواهی در دست نیست که این پیش داوری را تأیید کند. اما او به همگن و همسانگرد بودن جهان وفادار ماند.

فریدمن دریافت که جواب های معادلات بدون ثابت کیهانشناختی به سه دسته تقسیم می‌شوند. یک دسته به مدلهای جهان بسته مربوط میشوند. این جواب ها مدلهای ریاضیاتی هستند که جهان در حال انبساطی را توصیف می‌کنند که در آن چگالی آنقدر زیاد است که دست اخر میدان گرانشی انبساط را متوقف می‌کند. آنگونه که شکل۱ نشان می‌دهد، هرگاه دو نقطه یا دو کهکشان را انتخاب و آنها را دنبال کنیم، خواهیم دید که فاصله میان آنها به مقدار بیشینه‌ای می‌رسد و سپس دوباره به صفر میل می‌کند. چگالی جرم سبب می‌شود که فضا به روی خودش خمیده شود. بنابراین فریدمن پی برد که اگر جهان در زمان بسته باشد (یعنی اگر جهان باز رُمبش کند) آنگاه در فضا نیز بسته خواهد بود (یعنی حجم معینی خواهد داشت). مثل فاصله بین دو کهکشان دلخواه، پیرامون جهان از صفر شروع می‌شود، به مقدار بیشینه می‌رسد و دوباره به صفر کاهش می‌یابد.
دسته‌ی دوم جواب که فریدمن در دومین مقاله خود (که در سال ۱۹۲۴ به چاپ رسید) آنها را شرح داده است، مدل‌های جهان باز نام دارند. این جواب ها مدل‌های در حال انبساطی هستند که چگالی جرم کم است به طوری که میدان گرانشی آنقدر ضعیف است که نمی‌تواند از انبساط جلوگیری کند. آنگونه که شکل ۱ نشان می‌دهد ، فاصله بین دو کهکشانی که به دلخواه انتخاب شده‌اند از صفر شروع می‌شود و سپس مدام افزایش می‌یابد. با گذشت زمان، سرعت فاصله گرفتن دو کهکشان از هم در مقدار ثابتی پایدا می‌ماند.
فضای جهان بسته روی خودش خمیده می‌شود و فضایی متناهی به وجود می‌آورد، حال آنکه خمیدگی جهان باز از خودش دور می‌شود و فضایی نامتناهی ایجاد می‌کند. شکل۲(a) نشان می‌دهد که فضای بسته را می‌توان با سطح کره نمایش داد و شکل ۲(b) نشان می‌دهد که فضای باز را می‌توان به شکل زین نمایش داد. با این حال کره و زین شرایط یکسانی ندارند. سطح کره نمایش دقیقی از فضای بسته است در صورتی که زین تقریبی از فضای باز است که تنها در مرکز زین معتبر است. بنابراین اگر مدل کیهانشناختی در زمان باز باشد (یعنی باز رُمبش نکند) معادلات فریدمن حکایت از این خواهد داشت که در فضا نیز باز هست (یعنی حجم نامتناهی دارد).

سرانجام حالتی است که درست مرز بین مدل‌های بسته و باز جهان است. فریدمن این حالت را به صراحت شرح نداد اما می‌توان آنرا به عنوان حالت حدی جواب‌های جهان بسته یا باز بدست آورد. یعنی این حالت مرزی را می‌توان با به حداقل رساندن چگالی جرم جهان بسته یا به حداکثر رساندن چگالی جرم جهان باز تعیین کرد. چگالی جرمی که جهان را در مرز بین انبساط ابدی و رُمبش نهایی قرار می‌دهد، چگالی بحرانی نام دارد. در این حالت فضا نه بسته و نه باز بلکه اقلیدسی است. به همین دلیل چنین جهانی تخت نامیده می‌شود و مثل جهان باز حجم نامتناهی است. در جهان تخت تحول زمانی مانند مدل‌های باز است، از این نظر که جهان از اندازه صفر آغاز می‌شود و بدون محدودیت رشد می‌کند. با وجود این، اختلاف بین این دو در رفتار سرعت جدایی بین دو کهکشان با گذشت زمان است. در مورد باز، سرعت در مقدار غیرصفری ثابت می‌ماند در حالی که در مورد تخت، سرعت به سمت صفر میل می‌کند اما با گذشت زمان هرگز به آن نمی‌رسد. شکل۱ تحول زمانی مدلهای تخت را نشان میدهد. در همه‌ی مدل‌هایی که ثابت کیهان شناختی ندارند فاصله ی بین دو کهکشانی که به دلخواه انتخاب شده اند از صفر آغاز می‌شود و سپس افزایش می یابد. فریدمن پیامدهای این کنجکاوی ریاضیاتی را شرح نداد که به این معنی بود که همه ی ماده ی موجود در جهان از حالت تراکمی بی نهایت آغاز شده است. در دهه‌ی ۱۹۴۰ فرد هویل عبارت انفجار بزرگ را بر سر زبانها انداخت. با وجود این خود فرید من هیچ عنوانی به این فرضیه ی شگرف درباره ی منشأ جهان هستی نداد.

@cosmos_physics

جایزه نوبل فیزیک ۲۰۲۴ به حیطه شبکه عصبی و هوش مصنوعی اختصاص یافت.
این حیطه ها به نظر مربوط به علوم کامپیوتر و ریاضیات هستند ولی دو برنده جایزه نوبل فیزیک امسال با استفاده از مفاهیم فیزیکی موفق به بنا نهادن اصول اولیه آنها شدند
سیستم عصبی انسان از شبکه ای در هم تنیده از سلول‌های عصبی تشکیل شده است که هنگام یادگیری بعضی از ارتباطات آن تقویت و بعضی تضعیف می‌شود. شبکه عصبی و هوش مصنوعی نیز از همین خاصیت استفاده می‌کند (تصویر اول)
در سال ۱۹۸۲ جان هاپفیلد با استفاده از روشی موسوم به شبکه هاپفیلد موفق شد الگویی برای درک حافظه انسانی ارائه دهد (تصویر دوم). با روش او اطلاعات ناکامل یا دارای نویز به صورت درست تشخیص داده می‌شوند به شرط آموزش شبکه عصبی.
جفری هینتون با استفاده از شبکه هاپفیلد و کمک فیزیک آماری در سال ۱۹۸۵ موفق شد شبکه عصبی با قابلیت آموزش تحت عنوان "ماشین بولتزمن" ابداع کند! (تصویر سوم)

امسال هر دوی این دانشمندان موفق به دریافت جایزه نوبل فیزیک شدند.

@cosmos_physics

برندگان جایزه نوبل فیزیک ۲۰۲۴ مشخص شدند

GEOFFREY E. HINTON

JOHN J. HOPFIELD

برای کشف ها و اختراعاتی ‌که منجر به استفاده از شبکه های عصبی در یادگیری ماشین شد

@cosmos_physics

پروفسور ادوارد ویتن، ریاضی فیزیکدان مشهوری است که اکتشافات پیشگامانه زیادی در زمینه نظریه ریسمان، گرانش کوانتومی، ابر تقارن و نظریه میدان کوانتومی انجام داده است.
او قضیه انرژی مثبت را در نسبیت عام اثبات کرد که بیان می کند انرژی کل یک سیستم ایزوله ناشی از ماده گرانشی، همیشه غیر منفی است. این قضیه نشان می‌دهد که فروپاشی گرانشی نمی‌تواند اجرامی با جرم منفی یا کرم‌چاله‌ها را ایجاد کند. همچنین او مفهوم نظریه M را معرفی کرد که یک چارچوب یکپارچه است که تمام نسخه های مختلف نظریه ابر ریسمان و ابرگرانش ۱۱ بعدی را در بر می گیرد. نظریه M امیدوارکننده‌ترین نامزد برای نظریه گرانش کوانتومی است که می‌تواند نسبیت عام و مکانیک کوانتومی را با هم آشتی دهد.


@cosmos_physics

🎥 The national Committee on Atomic Information begging Albert Einstein to cosign a letter urging for the study of atoms to be used for mankind’s progress, not destruction.

کمیته ملی اطلاعات اتمی از آلبرت انیشتین درخواست می‌کند تا نامه‌ای را بنویسد مبنی بر اینکه مطالعه اتم‌ها در جهت پیشرفت بشر باشد نه نابودی آن


@cosmos_physics

🎥 فیلمی کمیاب از فیزیکدان ارنست رادرفورد در سال ۱۹۳۵ که اتم ها و انرژی هسته ای را توضیح می دهد.


@cosmos_physics

🎥 در سال ۱۸۵۴، کارل فردریش گاوس هفتاد ساله که بزرگترین ریاضی دان زمان خود شناخته میشد، برنهارد ریمان ۲۷ ساله را برای ایراد سخنرانی در دانشگاه گوتینگن آماده کرد تا در صورت موافقت مسوولین دانشگاه، در آنجا استخدام شود. ریمان شاگرد گاوس در گوتینگن بود و رساله دکتری خود را با راهنمایی گاوس به پایان برده بود.
موضوعی که گاوس به طور اختصاصی به ریمان پیشنهاد داده بود در مورد خمیدگی فضا بود.
ریمان استاد خود را مایوس نکرد. سخنرانی ریمان که دو سال پس از مرگش به صورت مقاله چاپ شد به عنوان یکی از مهمترین مقالات هندسه در تاریخ شناخته میشود.
معمولا گاوس در تمجید از سایر ریاضی‌دانان ذکر میکرد که "خودش هم کار مشابه ای سالها قبل انجام داده است". این بار گاوس حیرت زده فقط عمق کار ریمان را به دوستانش گوشزد کرد.

سخنرانی ریمان ۶۰ سال بعد توسط آلبرت انیشتن پایه ای شد برای نسبیت عام.
فیلم در مورد روش ریمان برای محاسبه خمیدگی در فضاهای چند بعدی بحث می‌کند.
زبان اصلی


@cosmos_physics

🎥 لی اسمولین، نظریه پرداز برجسته فیزیک، در مورد مسائل مفهومی «ماده تاریک» سخن می گوید.


@cosmos_physics

The science of mathematics presents the most brilliant example of how pure reason may successfully enlarge its domain without the aid of experience.

Immanuel Kant, Critique of Pure Reason (1781)

ریاضیات نمونه درخشانی از عقل محضی ارائه می دهد که بدون تجربه، خود بخود با موفقیت گسترش می یابد.

امانوئل کانت، نقد عقل محض (1781)


@cosmos_physics

Newton wrote more about theology than about science and math combined. He was deeply religious and spent a considerable amount of time studying the Bible, writing about his interpretations of scripture, and predicting the end of the world, which he speculated would not occur before 2060.

نیوتن بیشتر در مورد الهیات نوشت تا در مورد علوم و ریاضیات. او عمیقاً مذهبی بود و زمان قابل توجهی را صرف مطالعه کتاب مقدس، نوشتن در مورد تفاسیر خود از کتاب مقدس، و پیش‌بینی پایان جهان می‌کرد، که به گمان او پیش از سال 2060 رخ نخواهد داد.


@cosmos_physics

🎥 شکست تقارن و جدایی ماده از پادماده

فرانک ویلچک، فیزیکدان نظری

فرانک ویلچک برنده‌ی نوبل فیزیک سال ۲۰۰۴ در مورد شکست تقارن ماده-پادماده:
یکی از مهم‌ترین سوال‌ها‌ طبق مدل استاندارد ذرات بنیادی، برای توضیح کیهان و هرآنچه در آن است، معمای عدم تقارن ماده-پادماده است.
طبق مدل استاندارد تقریبا باید مقادیر یکسان از ماده و پادماده پس از بیگ‌بنگ تولید شده باشد که می‌بایست در برخورد باهم، یکدیگر را خنثی می‌کردند طوری که جهان تقریبا خالی از هرگونه ذره مادی میشد و فقط تشعشع باقی می‌ماند اما چالش این است که مقداری از ماده باقی‌مانده، در صورتی که سرنوشت مقدار پادماده‌ی معادل آن دقیقا معلوم نیست.
البته مدل استاندارد می‌تواند مقدار بسیار اندکی از عدم تقارن در تولید ذرات بنیادی، معروف به عدم تقارن باریون(ذره‌ای حاوی سه کوارک مثل پروتون) را توضیح دهد که مهم‌ترین آن یک واپاشی فرضی معروف به واپاشی پروتون است که همچنان مشاهده نشده و در صورت یافته‌شدن یا مشاهده‌ی تجربی می‌تواند حل معمای عدم تقارن ماده-پادماده را آسان‌تر کند


@cosmos_physics

Mug shot of Soviet physicist Lev Landau, ca. 1930s. Landau was imprisoned by Stalin's NKVD for comparing Stalinism to fascism and Nazism. He was released shortly afterward due to the protests of his colleagues.

عکس فیزیکدان شوروی لو لاندائو، حدود دهه 1930. لاندائو به دلیل مقایسه استالینیسم با فاشیسم و ​​نازیسم، توسط سازمان اطلاعات داخلی شوروی زندانی شد. او اندکی بعد به دلیل اعتراض همکارانش آزاد شد.

@cosmos_physics

The Standard Model's development began in the 1960s and continued through the 1970s. It is an amalgamation of various theories and discoveries by numerous physicists. The initial conceptual foundation was laid by the works of Sheldon Glashow, Abdus Salam, and Steven Weinberg, who unified the weak and electromagnetic interactions.

توسعه مدل استاندارد در دهه 1960 آغاز شد و تا دهه 1970 ادامه یافت. مدل، تلفیقی از نظریه ها و اکتشافات مختلف فیزیکدانان متعدد است. مبانی مفهومی اولیه توسط آثار شلدون گلاشو، عبدالسلام و استیون واینبرگ، کسانی که برهمکنش‌های ضعیف و الکترومغناطیسی را متحد کردند، پی ریزی شد.


@cosmos_physics