Space Einstein✨

بخش سوم:
مکانیسم کیبل-زورک و شکل گیری کهکشان ها پس از انفجار بزرگ:
مکانیسم کیبل-زورک در ابتدا برای توضیح شکل گیری ساختار در جهان معرفی شد.پس از انفجار بزرگ،جهان در ابتدا کاملاً همگن بود،به این معنی که ماده میزبان کاملاً به طور مساوی توزیع شده است.برای مدت طولانی مشخص نبود که چگونه کهکشان ها،خورشیدها یا سیارات از چنین حالت همگنی تشکیل شده اند.
در این زمینه مکانیسم کیبل-زورک توضیحی ارائه می دهد.هنگامی که جهان در حال خنک شدن بود،نقص هایی به روشی مشابه آهنربا ایجاد شد.در این میان این فرآیندها در دنیای ماکروسکوپی به خوبی درک می شوند.اما یک نوع انتقال فاز وجود دارد که هنوز امکان تأیید اعتبار مکانیزم برای آن وجود ندارد؛یعنی انتقال فاز کوانتومی که قبلاً ذکر شد.هیل توضیح می‌دهد:
آنها فقط در دمای صفر مطلق،273- درجه سانتیگراد وجود دارند.بنابراین،انتقال فاز در طول خنک‌سازی اتفاق نمی‌افتد،بلکه از طریق تغییرات در انرژی برهم‌کنش رخ می‌دهد؛شاید بتوان به تغییر فشار فکر کرد.
اکنون دانشمندان چنین انتقال فاز کوانتومی را در یک ابر رایانه شبیه‌سازی کرده‌اند.بنابراین آنها توانستند برای اولین بار نشان دهند که مکانیسم کیبل-زورک در دنیای کوانتومی نیز کاربرد دارد.فیزیکدان آگسبورگ می گوید:
این به هیچ وجه یک نتیجه گیری واضح نبود.مطالعه ما به ما امکان می دهد تا دینامیک سیستم های مکانیکی کوانتومی بسیاری از ذرات را بهتر توصیف کنیم و از این رو قوانین حاکم بر این دنیای عجیب و غریب را با دقت بیشتری درک کنیم.
پایان
منبع:
https://flip.it/DGPY_W
#مکانیک_کوانتومی

@Einstein_astronomy

بخش دوم:
شبکه های عصبی مشکل را قابل مدیریت می کنند:
برای ساده‌سازی این مشکل،گروه هیل از روش‌هایی از حوزه یادگیری ماشین -شبکه‌های عصبی مصنوعی- استفاده کردند.با اینها می توان حالت مکانیکی کوانتومی را دوباره فرموله کرد.هیل توضیح می‌دهد:
این باعث می‌شود آن را برای رایانه‌ها مدیریت کنیم.
با استفاده از این روش،دانشمندان یک پیش‌بینی نظری مهم را بررسی کرده‌اند که تاکنون یک چالش برجسته باقی مانده است؛مکانیسم کوانتومی کیبل-زورک.این رفتار دینامیکی سیستم های فیزیکی را در آنچه که انتقال فاز کوانتومی نامیده می شود،توصیف می کند.نمونه ای از انتقال فاز از دنیای ماکروسکوپی و شهودی تر،انتقال از آب به یخ است.مثال دیگر مغناطیس زدایی آهنربا در دماهای بالا است.
اگر به سمت دیگر بروید و مواد را خنک کنید،آهنربا در زیر دمای بحرانی خاص دوباره شروع به تشکیل می‌کند.با این حال،این به طور مساوی در کل مواد اتفاق نمی افتد.درعوض،آهنرباهای کوچک زیادی با قطب شمال و جنوب هم تراز متفاوتی ایجاد می شود.بنابراین،آهنربای حاصل در واقع موزاییکی از آهنرباهای مختلف و کوچکتر است.فیزیکدانان نیز می گویند که دارای نقص است.
مکانیسم Kibble-Zurek پیش بینی می کند که چه تعداد از این نقص ها قابل انتظار است(به عبارت دیگر،مواد در نهایت از چند آهنربای کوچک تشکیل خواهند شد).نکته جالب توجه این است که تعداد این نقص ها جهانی است و بنابراین مستقل از جزئیات میکروسکوپی است.بر این اساس،بسیاری از مواد مختلف دقیقاً یکسان رفتار می کنند،حتی اگر ترکیب میکروسکوپی آنها کاملاً متفاوت باشد.
#مکانیک_کوانتومی

@Einstein_astronomy

‍ محققان به سوال اساسی فیزیک کوانتوم پاسخ می دهند:
بخش اول:
یک تیم بین المللی از فیزیکدانان،با مشارکت دانشگاه آگسبورگ،برای اولین بار یک پیش بینی نظری مهم در فیزیک کوانتومی را تایید کردند.محاسبات برای این امر به قدری پیچیده است که تا کنون ثابت شده است که حتی برای ابررایانه ها نیز بسیار سخت بوده است.با این حال،محققان موفق شدند با استفاده از روش‌هایی از حوزه یادگیری ماشین،آنها را به طور قابل توجهی ساده کنند.این مطالعه درک اصول اساسی دنیای کوانتومی را بهبود می بخشد.در مجله Science Advances منتشر شده است.
محاسبه حرکت یک توپ بیلیارد نسبتا ساده است. با این حال،پیش‌بینی مسیر انبوهی از ذرات گاز در یک کشتی که دائماً در حال برخورد،کاهش سرعت و انحراف هستند،بسیار دشوارتر است.اما اگر حتی به طور دقیق مشخص نباشد که هر ذره با چه سرعتی حرکت می کند،چه می شود،به طوری که آنها در هر زمان معین سرعت های ممکن بی شماری داشته باشند که فقط در احتمال آنها متفاوت است؟
وضعیت در دنیای کوانتومی نیز مشابه است:
ذرات مکانیکی کوانتومی حتی می‌توانند تمام خواص بالقوه ممکن را به طور همزمان داشته باشند.این باعث می شود فضای حالت سیستم های مکانیکی کوانتومی بسیار بزرگ باشد.اگر قصد دارید نحوه تعامل ذرات کوانتومی با یکدیگر را شبیه سازی کنید،باید فضاهای حالت کامل آنها را در نظر بگیرید.
پروفسور دکتر مارکوس هیل از موسسه فیزیک دانشگاه آگسبورگ می گوید:
و این بسیار پیچیده است.تلاش محاسباتی به طور تصاعدی با تعداد ذرات افزایش می‌یابد.با بیش از 40 ذره،آنقدر بزرگ است که حتی سریع‌ترین ابررایانه‌ها نیز قادر به مقابله با آن نیستند.این یکی از چالش‌های بزرگ فیزیک کوانتومی است.
تشریح تصویر زیر:
تصویر شماتیکی از دینامیک در یک انتقال فاز در یک مدل دوبعدی اسپین 1/2.در حالت پارامغناطیس اولیه (پایین)،اسپین ها با جهت میدان مغناطیسی عرضی همسو می شوند.اندازه‌گیری پیکربندی چرخش در آن حالت در امتداد جهت ترتیب،معمولاً یک الگوی تصادفی از چرخش‌ها به سمت بالا (مخروط‌های آبی) یا پایین (مخروط‌های قرمز) به دست می‌دهد.پس از یک رمپ آهسته در یک نقطه بحرانی کوانتومی،سیستم یک برهم نهی کوانتومی از حوزه‌های فرومغناطیسی ایجاد می‌کند که با اندازه‌گیری پیکربندی‌های اسپین در امتداد جهت ترتیب،معمولاً یک فروپاشی روی موزاییکی از این حوزه‌ها (بالا) ایجاد می‌کند.در نمای جلو،ما رشد دامنه همبستگی فرومغناطیسی را به عنوان تابعی از زمان t که از t=-τQ شروع می شود،در نظر می گیریم،همانطور که سطح شیب دار در رژیم بحرانی با نقطه بحرانی واقع در t=0 پیش می رود.طول بهبود ξˆ که تعیین می کند.اندازه دامنه ها در مکانیسم کیبل-زورک (KZ) در زمان مشخصه |t|GS از حداکثر سرعت مربوطه بیشتر است تنظیم می شود.همانند،c،در سیستم.
#مکانیک_کوانتومی

@Einstein_astronomy

✨📚 به دنیای جدیدی از دانش و خلاقیت خوش آمدید! شماره چهارم نشریه ما با موضوعات متنوع و جذاب آماده است تا شما را به چالش بکشد و الهام بخشد. از مقالات علمی و پژوهشی گرفته تا داستان‌های موفقیت و نکات کاربردی، هر صفحه این نشریه پر از ایده‌های نو و راهکارهای عملی است. بی‌صبرانه منتظر نظرات و پیشنهادات شما هستیم. با ما همراه شوید و این سفر هیجان‌انگیز را آغاز کنید! 🌟📰
@asetu_bzte

‍ بخش دهم:
این به دو صورت کار می کند:
چون ما گرانش را در سطح کوانتومی درک نمی کنیم،به این معنی است که خود خلاء کوانتومی را کاملاً درک نمی کنیم.خلاء کوانتومی یا خصوصیات فضای خالی چیزی است که به روش های مختلف قابل اندازه گیری است.برای مثال،اثر کازیمیر به ما امکان می‌دهد اثر برهمکنش الکترومغناطیسی را از طریق فضای خالی تحت انواع تنظیمات،به سادگی با تغییر پیکربندی رساناها اندازه‌گیری کنیم.انبساط کیهان،اگر آن را در تمام تاریخ کیهانی خود بسنجیم،سهم تجمعی همه نیروها در انرژی نقطه صفر فضا را برای ما آشکار می کند:
خلاء کوانتومی.
اما آیا می‌توانیم سهم کوانتومی گرانش در خلاء کوانتومی را به هر طریقی محاسبه کنیم؟
شانسی نیست ما نمی‌دانیم چگونه رفتار گرانش را در انرژی‌های بالا،در مقیاس‌های کوچک،نزدیک به تکینگی‌ها یا زمانی که ذرات کوانتومی ماهیت کوانتومی ذاتی خود را نشان می‌دهند،محاسبه کنیم.به طور مشابه،ما نمی‌دانیم که میدان کوانتومی که گرانش را پشتوانه می‌کند -با فرض وجود گرانش- اصلاً تحت هیچ شرایطی چگونه رفتار می‌کند.به همین دلیل است که تلاش‌ها برای درک گرانش در سطحی اساسی‌تر نباید کنار گذاشته شوند،حتی اگر همه کارهایی که اکنون انجام می‌دهیم اشتباه باشد.ما در واقع موفق شده‌ایم مشکل کلیدی را شناسایی کنیم که باید حل شود تا فیزیک را فراتر از محدودیت‌های فعلی‌اش پیش ببریم:
دستاوردی بزرگ که هرگز نباید دست کم گرفت.تنها گزینه این است که به تلاش ادامه دهید یا تسلیم شوید.حتی اگر تمام تلاش های ما در نهایت بیهوده باشد،بهتر از جایگزین است.
تشریح تصویر زیر:
گرانش کوانتومی تلاش می کند نظریه نسبیت عام اینشتین را با مکانیک کوانتومی ترکیب کند.تصحیحات کوانتومی به گرانش کلاسیک به صورت نمودارهای حلقه ای،مانند آنچه در اینجا به رنگ سفید نشان داده شده است،تجسم می شوند.از طرف دیگر،ممکن است گرانش همیشه کلاسیک و پیوسته باشد و نظریه میدان کوانتومی،نه نسبیت عام،نیاز به اصلاح داشته باشد.یک ناسازگاری اساسی بین فیزیک کوانتوم و نسبیت عام مدتهاست که به رسمیت شناخته شده است،اما هنوز به طور رضایت بخشی حل نشده است.
پایان
منبع:
https://flip.it/akPVMd
#گرانش_کوانتومی
#مکانیک_کوانتومی
#گرانش

@Einstein_astronomy

‍ بخش نهم:
برای مثال،لفظ ذاتاً کوانتومی را در بین تمام آزمایش‌های کوانتومی که تا کنون انجام شده‌اند در نظر بگیرید:
آزمایش دو شکاف.
اگر یک ذره کوانتومی منفرد را از طریق دستگاه بفرستید و مشاهده کنید که در حین عبور از کدام شکاف می گذرد،نتیجه کاملا مشخص می شود،زیرا ذره طوری رفتار می کند که انگار قرار بود بگذرد،می گذرد و گذشت.شکافی که مشاهده کردید در هر مرحله از آن عبور می کند.اگر آن ذره یک الکترون بود،می‌توانید تعیین کنید که میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی آن در تمام طول سفر چقدر بوده است.همچنین می‌توانید در هر لحظه تعیین کنید که میدان گرانشی آن چیست(یا به طور معادل،چه تأثیری بر انحنای فضازمان دارد).
اما اگر مشاهده نکنید که از کدام شکاف عبور می کند چه؟
اکنون موقعیت الکترون تا زمانی که به صفحه نمایش نرسد نامشخص است و تنها در این صورت است که می‌توانید کجایی آن را تعیین کنید.در طول سفر،حتی پس از انجام آن اندازه گیری حیاتی،مسیر گذشته آن به طور کامل مشخص نیست.به دلیل قدرت تئوری میدان کوانتومی (برای الکترومغناطیس)،می‌توانیم تعیین کنیم که میدان الکتریکی آن چقدر بوده است.اما چون نظریه کوانتومی گرانش نداریم،نمی‌توانیم میدان گرانشی یا اثرات آن را تعیین کنیم.از این نظر -و همچنین در مقیاس‌های کوچک و غنی از نوسانات کوانتومی یا در تکینگی‌هایی که نسبیت عام کلاسیک فقط پاسخ‌های بی‌معنی می‌دهد- ما گرانش را کاملاً درک نمی‌کنیم.
تشریح تصویر زیر:
الگوی موج برای الکترون هایی که از یک شکاف دوگانه عبور می کنند،یک در یک زمان.اگر الکترون از یک کدام شکافها را اندازه گیری کنید،الگوی تداخل کوانتومی نشان داده شده در اینجا را از بین خواهید برد.صرف نظر از تفسیر،به نظر می‌رسد آزمایش‌های کوانتومی اهمیت می‌دهند که آیا مشاهدات و اندازه‌گیری‌های خاصی انجام می‌دهیم(یا برهمکنش‌های خاصی را وادار می‌کنیم)یا خیر.
#گرانش_کوانتومی
#مکانیک_کوانتومی
#گرانش

@Einstein_astronomy

‍ بخش هشتم:
با این حال،این تا جایی است که ما می توانیم پیش برویم و این ما را به همه جا نمی برد.بله،ما می‌توانیم مدل استاندارد و نسبیت عام را به این شکل خوب بازی کنیم،اما این فقط به ما اجازه می‌دهد تا نحوه عملکرد نیروهای بنیادی را در فضازمان‌های به شدت منحنی که به اندازه کافی از تکینگی‌ها دور هستند،محاسبه کنیم،مانند نیروهایی که در مرکز رنگ سیاه هستند.سوراخ ها یا -در تئوری- در همان ابتدای جهان،با فرض وجود چنین آغازی.
دلیل دیوانه کننده این است که گرانش بر همه انواع ماده و انرژی تأثیر می گذارد.همه چیز تحت تأثیر گرانش است از جمله،در تئوری،هر نوع ذره ای که در نهایت مسئول گرانش است.با توجه به اینکه نور،که یک موج الکترومغناطیسی است،از کوانتوم‌های جداگانه به شکل فوتون تشکیل شده است،فرض می‌کنیم که امواج گرانشی از کوانتوم‌هایی به شکل گراویتون تشکیل شده‌اند که حتی بسیاری از خواص ذرات موجود در آن را می‌دانیم.عدم وجود یک نظریه گرانش کوانتومی کامل حس میشود.
اما این دقیقاً همان چیزی است که ما به آن نیاز داریم.این قطعه گم شده است:
یک نظریه کوانتومی گرانش.بدون آن،ما نمی توانیم هیچ یک از خواص کوانتومی گرانش را درک یا پیش بینی کنیم و قبل از اینکه بگویید:
اگر آنها وجود نداشته باشند چه؟
بدانید که این یک تصویر ثابت از واقعیت را ترسیم نمی کند.
تشریح تصویر زیر:
فروپاشی شبیه‌سازی‌شده سیاه‌چاله نه تنها منجر به انتشار تشعشع می‌شود،بلکه منجر به فروپاشی توده‌ای در مدار مرکزی می‌شود که بیشتر اجرام را ثابت نگه می‌دارد.سیاهچاله ها اجرام ایستا نیستند،بلکه در طول زمان تغییر می کنند.سیاهچاله‌هایی که از مواد مختلف تشکیل شده‌اند،باید اطلاعات متفاوتی در افق رویدادشان رمزگذاری شده باشند و مشخص نیست که آیا این اطلاعات در تابش هاوکینگ خروجی کدگذاری می‌شوند یا نه.کار اخیر نشان داده است که حتی اجسام بدون افق نیز ممکن است تشعشعات هاوکینگ را ساطع کنند،اما این نتیجه هنوز مورد بحث است.
#گرانش_کوانتومی
#مکانیک_کوانتومی
#گرانش

@Einstein_astronomy

‍ بخش هفتم:
ممکن است شما را متعجب کند که در اصل،این واقعاً چندان دشوار نیست.تنها کاری که باید انجام دهید این است که پس‌زمینه فضازمان مسطحی را که معمولاً برای انجام محاسبات خود استفاده می‌کنید،با پس‌زمینه منحنی که توسط نسبیت عام توصیف شده است،جایگزین کنید.از این گذشته،اگر می‌دانید فضازمان شما چگونه منحنی است،می‌توانید معادلات پس‌زمینه را بنویسید و اگر می‌دانید چه کوانتا/ذراتی دارید،می‌توانید عبارات باقی‌مانده را که برهمکنش‌های بین آنها را در آن فضازمان توصیف می‌کنند،بنویسید.بقیه،اگرچه در عمل در اکثر شرایط بسیار دشوار است،اما صرفاً یک موضوع قدرت محاسباتی است.
برای مثال،می‌توانید نحوه رفتار خلاء کوانتومی در داخل و خارج از افق رویداد سیاه‌چاله را توصیف کنید.از آنجایی که شما در منطقه‌ای هستید که هر چه به تکینگی سیاه‌چاله نزدیک‌تر باشید،فضازمان به شدت منحنی می‌شود،خلاء کوانتومی به روشی قابل محاسبه متفاوت است.تفاوت در حالت خلاء در مناطق مختلف فضا -به ویژه در حضور یک افق،چه افق کیهانی یا یک افق رویداد- منجر به تولید تابش و جفت ذره -پادذره در هر جایی که میدان‌های کوانتومی وجود دارد- می‌شود.این دلیل اساسی در پس تابش هاوکینگ است:
دلیل اینکه سیاهچاله ها در یک جهان کوانتومی اساساً ناپایدار هستند و در نهایت فروپاشی خواهند کرد.
تشریح تصویر زیر:
تصویری از فضازمان به شدت منحنی برای یک جرم نقطه ای که با سناریوی فیزیکی قرار گرفتن در خارج از افق رویداد یک سیاهچاله مطابقت دارد.اگر گرانش با واسطه ذره ای عظیم حامل نیرو باشد،قوانین نیوتن و انیشتین که در فواصل زیاد شدید هستند،فاصله خواهد گرفت.این واقعیت که ما آن را مشاهده نمی کنیم،محدودیت های شدیدی را برای چنین انحرافاتی به ما می دهد،اما نمی تواند گرانش عظیم را رد کند.
#گرانش_کوانتومی
#مکانیک_کوانتومی
#گرانش

@Einstein_astronomy

‍ بخش ششم:
اما یک گرفتاری وجود دارد.همه محاسبات مدل استانداردی که ما انجام می‌دهیم بر اساس ذراتی است که در کیهان وجود دارند،به این معنی که در فضا-زمان وجود دارند.محاسباتی که ما معمولاً انجام می‌دهیم با این فرض انجام می‌شوند که فضازمان مسطح است:
فرضی که می‌دانیم از نظر فنی اشتباه است،اما بسیار مفید است (زیرا محاسبات در فضازمان منحنی بسیار دشوارتر از فضای مسطح هستند)و مواردی از این قبیل.یک تقریب خوب برای شرایطی که روی زمین پیدا می کنیم و به هر حال این تقریب را انجام می دهیم.
به هر حال،این یکی از روش‌های عالی است که ما در فیزیک استفاده می‌کنیم:
ما سیستم خود را به ساده‌ترین شکل ممکن مدل‌سازی می‌کنیم تا بتوانیم تمام اثرات مربوطه را که نتیجه آزمایش یا اندازه‌گیری را تعیین می‌کنند،ثبت کنیم.گفتن:
من محاسبات فیزیک پرانرژی خود را در فضازمان مسطح انجام می‌دهم و نه در فضازمان منحنی،به جز در شدیدترین شرایط،
پاسخ کاملاً متفاوتی به شما نمی‌دهد.
اما شرایط شدید در کیهان وجود دارد:
برای مثال در فضازمان اطراف یک سیاهچاله.
در این شرایط،می‌توانیم تعیین کنیم که استفاده از یک پس‌زمینه فضا-زمان مسطح به سادگی خوب نیست و ما مجبور هستیم که محاسبات تئوری میدان کوانتومی خود را در فضای منحنی انجام دهیم.
تشریح تصویر زیر:
امروزه،نمودارهای فاینمن در محاسبه هر برهمکنش اساسی که نیروهای قوی،ضعیف و الکترومغناطیسی را در بر می گیرد،از جمله در شرایط پرانرژی و دمای پایین/متراکم استفاده می شود.فعل و انفعالات الکترومغناطیسی که در اینجا نشان داده شده است،همگی توسط یک ذره حامل نیرو کنترل می شوند:
فوتون،
اما اتصالات ضعیف،قوی و هیگز نیز می توانند رخ دهند.
#مکانیک_کوانتومی
#مدل_استاندارد
#ذرات_بنیادی
#فضازمان

@Einstein_astronomy

‍ بخش پنجم:
یک قانون در فیزیک کوانتومی وجود دارد که همه حالت‌های کوانتومی یکسان از یکدیگر قابل تشخیص نیستند و به آنها امکان می‌دهد با هم ترکیب شوند.اختلاط کوارک انتظار می رفت و سپس تایید شد،با اندرکنش ضعیف که پارامترهای مختلف این اختلاط را تعیین می کند.هنگامی که متوجه شدیم که نوترینوها عظیم هستند،نه آنطور که در ابتدا انتظار می رفت،بی جرم هستند،متوجه شدیم که همان نوع اختلاط باید برای نوترینوها اتفاق بیفتد که توسط برهمکنش های ضعیف نیز مشخص می شود.این مجموعه از فعل و انفعالات -نیروهای هسته ای الکترومغناطیسی،ضعیف و قوی که بر ذرات دارای بارهای مرتبط و ضروری عمل می کنند- هر چیزی را توصیف می کند که می توان رفتار ذرات را تحت هر شرایط قابل تصوری پیش بینی کرد و شرایطی که ما آنها را تحت آن آزمایش کرده ایم فوق العاده است.از آزمایش‌های پرتوهای کیهانی گرفته تا آزمایش‌های واپاشی رادیواکتیو،آزمایش‌های خورشیدی تا آزمایش‌های فیزیک با انرژی بالا که شامل برخورددهنده‌های ذرات است،پیش‌بینی‌های مدل استاندارد با تک تک آزمایش‌هایی که تاکنون انجام شده است مطابقت دارد.هنگامی که بوزون هیگز کشف شد،تصویر ما را تایید کرد که نیروی الکترومغناطیسی و ضعیف زمانی در انرژی‌های بالا به نیروی الکتروضعیف تبدیل شده‌اند که آزمایش نهایی مدل استاندارد بود.در تمام تاریخ فیزیک،هرگز نتیجه ای وجود نداشته است که مدل استاندارد نتواند توضیح دهد.
تشریح تصویر زیر:
عرض درونی یا نیمی از عرض قله در تصویر بالا زمانی که در نیمه راه به سمت قله هستید،2.5GeV اندازه گیری می شود:
عدم قطعیت ذاتی در حدود 3٪± از کل جرم.جرم ذره مورد بحث،بوزون Z،در 91.187GeV به اوج خود رسیده است،اما این جرم به دلیل طول عمر بسیار کوتاه آن ذاتاً تا حد قابل توجهی نامشخص است.این نتیجه به طور قابل ملاحظه ای با پیش بینی های مدل استاندارد مطابقت دارد.
#مکانیک_کوانتومی
#مدل_استاندارد
#ذرات_بنیادی

@Einstein_astronomy

‍ بخش چهارم:
از سوی دیگر،مدل استاندارد فیزیک ذرات وجود دارد.مدل استاندارد که در اصل بر اساس این مفروضات فرموله شده بود که نوترینوها موجودات بدون جرم هستند،مبتنی بر نظریه میدان کوانتومی است که در آن موارد زیر وجود دارد:
کوانتوم های فرمیونی (ذراتی) که بار دارند،کوانتوم های بوزونی (همچنین ذرات) که میانجی نیروهای بین ذرات با بار مربوطه هستند و یک خلاء (کوانتومی) فضازمان که از طریق آن همه کوانتوم ها حرکت کرده و برهم کنش دارند.
نیروی الکترومغناطیسی مبتنی بر بارهای الکتریکی است و بنابراین هر شش کوارک و سه لپتون باردار(الکترون،میون و تاو)همگی نیروی الکترومغناطیسی را تجربه می کنند،در حالی که فوتون بدون جرم واسطه آن است.
نیروی هسته ای قوی مبتنی بر بارهای رنگی است و تنها شش کوارک دارای آنها هستند.هشت گلوئون بدون جرم وجود دارد که واسطه نیروی قوی هستند و هیچ ذره دیگری در آن دخیل نیست.
در همین حال،نیروی هسته ای ضعیف بر پایه هایپرشارژ ضعیف و ایزوسپین ضعیف استوار است و همه فرمیون ها حداقل یکی از آنها را دارند.برهمکنش ضعیف توسط بوزون‌های W و Z انجام می‌شود و بوزون‌های W نیز دارای بار الکتریکی هستند،به این معنی که نیروی الکترومغناطیسی را تجربه می‌کنند(و می‌توانند فوتون‌ها را مبادله کنند).
تشریح تصویر زیر:
کوارک‌ها،آنتی‌کوارک‌ها و گلوئون‌های مدل استاندارد،علاوه بر تمام خواص دیگر مانند جرم و بار الکتریکی،دارای بار رنگی هستند.همه این ذرات،به جز گلوئون ها و فوتون ها،برهمکنش ضعیف را تجربه می کنند.فقط گلوئون ها و فوتون ها بدون جرم هستند.بقیه،حتی نوترینوها،جرم سکون غیر صفر دارند.
#مکانیک_کوانتومی
#مدل_استاندارد
#ذرات_بنیادی

@Einstein_astronomy

‍ بخش سوم:
چیزی که نسبیت عام به ما می گوید این است که ماده و انرژی در کیهان -به طور خاص،چگالی انرژی،فشار،چگالی تکانه و تنش برشی موجود در سرتاسر فضازمان- میزان و نوع انحنای فضازمان را تعیین می کند که در همه فضا وجود دارد.چهار بعد:
سه بعد مکانی و همچنین بعد زمانی.
در نتیجه این انحنای فضازمان،همه موجودات موجود در این فضازمان،شامل(اما نه محدود به)همه ذرات پرجرم و بدون جرم،لزوماً در امتداد خطوط مستقیم حرکت نمی کنند،بلکه در امتداد ژئودزیک ها حرکت می کنند:
کوتاه ترین مسیرها بین هر دو نقطه تعریف شده توسط فضای منحنی بین آنها،به جای یک فضای مسطح(به اشتباه)فرض شده.
در جاهایی که انحنای فضایی زیاد است،انحراف از مسیرهای خط مستقیم زیاد است و سرعت گذر زمان نیز می تواند به طور قابل توجهی گشاد شود.آزمایش‌ها و مشاهدات در آزمایشگاه‌ها،در منظومه شمسی ما و در مقیاس‌های کهکشانی و کیهانی،همگی این را کاملاً با پیش‌بینی‌های نسبیت عام تأیید می‌کنند و از این نظریه حمایت بیشتری می‌کنند.
فقط این تصویر از کیهان،حداقل تاکنون،برای توصیف گرانش کار می کند.فضا و زمان به‌عنوان موجوداتی پیوسته و نه گسسته در نظر گرفته می‌شوند و این ساختار هندسی باید به‌عنوان پس‌زمینه فضازمان عمل کند که در آن همه فعل و انفعالات،از جمله گرانش،انجام می‌شود.
تشریح تصویر زیر:
نتایج اکتشاف کسوف ادینگتون در سال 1919 به طور قطعی نشان داد که نظریه نسبیت عام خم شدن نور ستاره ها را به دور اجرام عظیم توصیف می کند و تصویر نیوتنی را واژگون می کند.این اولین تایید رصدی نظریه گرانش اینشتین بود.
#گرانش
#فضازمان
#نسبیت_عام

@Einstein_astronomy

‍ بخش دوم:
از یک سو،نظریه نسبیت عام،نظریه گرانش ما،زمانی که برای اولین بار منتشر شد،یک مفهوم رادیکال بود:
آنقدر رادیکال که برای چندین دهه مورد حمله بسیاری از افراد هم بر مبنای فلسفی و هم از نظر فیزیکی قرار گرفت.
چگونه ممکن است مکان و زمان کمیت های مطلق نباشند؟
چگونه می توانند برای همه متفاوت باشند که به ویژگی های خاص هر کسی که آن را مشاهده می کند،بستگی دارد؟
چگونه می تواند گرانش آنی بین هر دو جسمی که جذب می شود نباشد؟
چگونه این فعل و انفعال فقط با سرعت محدودی که برابر با سرعت نور بود می تواند منتشر شود؟
چگونه گرانش می تواند نه تنها بر توده ها،بلکه بر همه اشکال انرژی،از جمله اجسام بدون جرم مانند نور تأثیر بگذارد؟
برعکس،چگونه همه اشکال انرژی،نه فقط جرم،می‌توانند بر نحوه تجربه سایر اجرام در کیهان تأثیر گرانش تأثیر بگذارند؟
و چگونه ممکن است یک هندسه زیربنایی،تابیده و منحنی در جهان وجود داشته باشد که تعیین کند اجسام چگونه حرکت می کنند؟
صرف نظر از اینکه ممکن است کسی در مورد تصویر جدیدی که بزرگترین دستاورد انیشتین،یعنی نظریه نسبیت عام،همراه با آن به ارمغان آورد،چه احساسی داشته باشد،رفتار پدیده های فیزیکی در کیهان دروغ نمی گوید.بر اساس مجموعه کاملی از آزمایش‌ها و مشاهدات،نسبیت عام ثابت کرده است که توصیف بسیار موفقی از کیهان است و در هر شرایط قابل تصوری که ما قادر به آزمایش آن بوده‌ایم موفق می‌شود،در حالی که هیچ جایگزین دیگری این کار را نمی‌کند.
تشریح تصویر زیر:
برخلاف تصویری که نیوتن از نیروهای آنی در امتداد خط دید که هر دو جرم را به هم وصل می‌کند،انیشتین گرانش را به عنوان یک پارچه فضا-زمان تابیده تصور کرد،جایی که ذرات منفرد در آن فضای منحنی طبق پیش‌بینی‌های نسبیت عام حرکت می‌کنند.در تصویر انیشتین،گرانش به هیچ وجه آنی نیست،بلکه باید با سرعت محدودی منتشر شود:
سرعت گرانش،که با سرعت نور یکسان است.برخلاف امواج معمولی،برای عبور این امواج به هیچ وسیله ای نیاز نیست.
#گرانش
#فضازمان
#نسبیت_عام

@Einstein_astronomy

‍ مشکل اساسی گرانش و فیزیک کوانتومی:
دو توصیف از جهان داریم که به خوبی کار می کنند:
نسبیت عام و فیزیک کوانتوم.
حیف که با هم کنار نمی آیند.
بخش اول:
مهم نیست که چه چیزی شنیده اید،اشتباه نکنید:
فیزیک به هیچ معنایی تمام نیست.
تا آنجا که ما در تلاش خود برای درک جهان و جهان اطراف خود آمده ایم -و به طرز چشمگیری پیش رفته ایم- کاملاً غیر صادقانه است که وانمود کنیم که جهان طبیعی اطراف خود را به طور رضایت بخشی حل کرده ایم و درک کرده ایم.حس میشود که ما دو نظریه داریم که بسیار خوب عمل می‌کنند:
در تمام سال‌هایی که آنها را آزمایش می‌کردیم،هرگز یک رصد واحد پیدا نکردیم یا یک اندازه‌گیری تجربی انجام ندادیم که با نسبیت عام اینشتین یا با پیش‌بینی‌های مدل استاندارد از نظریه میدان کوانتومی در تضاد باشد.
اگر می خواهید بدانید گرانش چگونه کار می کند یا اثرات آن بر هر جسمی در جهان چه خواهد بود،نسبیت عام هنوز ما را ناامید نکرده است.از آزمایش‌های روی میز گرفته تا ساعت‌های اتمی تا مکانیک آسمانی تا عدسی‌های گرانشی تشکیل شبکه بزرگ کیهانی،میزان موفقیت آن 100 درصد است.به طور مشابه،برای هر آزمایش فیزیک ذرات یا برهمکنش قابل تصور،خواه از طریق نیروی قوی،ضعیف یا الکترومغناطیسی بواسطه،پیش‌بینی‌های مدل استاندارد همیشه با نتایج مطابقت داشته اند.در قلمرو خود،نسبیت عام و مدل استاندارد می توانند ادعا کنند که موفق ترین نظریه فیزیک در تمام دوران هستند.
اما یک مشکل اساسی بزرگ در دل هر دوی آنها وجود دارد:
آنها به سادگی با هم کنار نمی آیند.
اگر می خواهید جهان شما ثابت باشد،این وضعیت به سادگی انجام نمی شود.در اینجا مشکل اساسی در قلب فیزیک در قرن بیست و یکم وجود دارد.
تشریح تصویر زیر:
حتی دو سیاهچاله در حال ادغام،یکی از قوی‌ترین منابع سیگنال گرانشی در کیهان،علامت قابل مشاهده‌ای که بتواند گرانش کوانتومی را بررسی کند،باقی نمی‌گذارد.برای این کار،باید آزمایش‌هایی ایجاد کنیم که رژیم میدان قوی نسبیت را بررسی کند،یعنی نزدیک به تکینگی،یا از تنظیمات آزمایشگاهی هوشمندانه استفاده کند.
#گرانش_کوانتومی
#مکانیک_کوانتومی
#گرانش

@Einstein_astronomy

بخش چهارم:
نسبیت عام از آزمون دیگری عبور می کند:
گروهی از محققان به نام همکاری MicroSCOPE در سال 2016 یک ماهواره را به فضا پرتاب کردند.سیلندرهایی از تیتانیوم و پلاتین روی آن بود و هدف دانشمندان آزمایش اصل هم ارزی بود.آنها با قرار دادن دستگاه خود در فضا،تجهیزات را از ارتعاشات و تفاوت های گرانشی کوچک ایجاد شده توسط کوه های مجاور،ذخایر زیرزمینی نفت و مواد معدنی و موارد مشابه جدا کردند.دانشمندان محل استوانه ها را با استفاده از میدان های الکتریکی زیر نظر گرفتند.ایده این است که اگر دو جسم متفاوت در مدار باشند،باید از دو میدان الکتریکی متفاوت برای نگه داشتن آنها در جای خود استفاده کنند.
چیزی که آنها دریافتند این بود که میدان های الکتریکی مورد نیاز یکسان بودند و به آنها اجازه می داد تا تعیین کنند که هر گونه تفاوت در جرم اینرسی و گرانشی کمتر از یک قسمت در یک کوادریلیون باشد. اساساً،آنها اعتبار دقیقی از اصل هم ارزی انجام دادند.
در حالی که این یک نتیجه مورد انتظار از دیدگاه نسبیت عام است،اما پیامدهای بسیار مهمی برای مطالعه ماده تاریک و انرژی تاریک دارد.در حالی که این ایده ها محبوب هستند،برخی از دانشمندان معتقدند که ویژگی های چرخشی کهکشان ها را می توان با تئوری های جدید گرانش بهتر توضیح داد.بسیاری از این نظریه‌های جایگزین نشان می‌دهند که اصل هم ارزی کاملاً کامل نیست.
اندازه گیری MicroSCOPE هیچ نقضی از اصل هم ارزی مشاهده نکرد.نتایج آن برخی از نظریه های جایگزین گرانش را رد می کند،اما نه همه آنها.محققان در حال آماده سازی آزمایش دوم به نام MicroSCOPE2 هستند که باید حدود 100 برابر دقیق تر از آزمایش قبلی خود باشد.اگر انحرافاتی از اصل هم ارزی ببیند،به دانشمندان راهنمایی حیاتی برای توسعه نظریه های جدید و بهبود یافته گرانش می دهد.
پایان
منبع:
https://flip.it/T_Rv.G
#نسبیت_عام
#گرانش
#ماده_تاریک
#انرژی_تاریک

@Einstein_astronomy

بخش سوم:
گمان تاریک:
این ادعا که جرم اینرسی و گرانشی یکسان هستند به عنوان اصل هم ارزی شناخته می شود و انیشتین هم ارزی را در نظریه گرانش خود گنجانده است.نسبیت عام با موفقیت پیش بینی می کند که چگونه اجسام در بیشتر شرایط سقوط می کنند و جامعه علمی آن را به عنوان بهترین نظریه گرانش می پذیرد.
با این حال،بیشتر شرایط به معنای همه نیست و مشاهدات نجومی برخی از اسرار گیج کننده را آشکار کرده است.به عنوان مثال،کهکشان‌ها سریع‌تر از ستاره‌هایشان می‌چرخند و گازهای درون آن‌ها می‌توانند دلیل یا چیزی را که نظریه گرانش اینشتین توضیح دهد،توضیح دهد.پذیرفته شده ترین توضیح برای این اختلاف وجود ماده ای به نام ماده تاریک است؛ماده ای که نور ساطع نمی کند.یکی دیگر از معمای کیهانی مشاهده این است که انبساط کیهان در حال شتاب گرفتن است.برای توضیح این عجیب و غریب،دانشمندان فرض کرده‌اند که کیهان مملو از شکل دافعه‌ای از جاذبه به نام انرژی تاریک است.
با این حال،اینها موضوعاتی هستند که در حدس و گمان آگاهانه هستند.ممکن است ما به طور کامل گرانش یا قوانین حرکت را درک نکنیم.قبل از اینکه بتوانیم اطمینان حاصل کنیم که ماده تاریک و انرژی تاریک واقعی هستند،باید نظریه نسبیت عام انیشتین را با دقت بسیار بالا تأیید کنیم.برای انجام این کار،باید نشان دهیم که اصل هم ارزی درست است.
در حالی که آیزاک نیوتن اصل هم ارزی را در سال 1600 آزمایش کرد،تلاش های مدرن بسیار دقیق تر هستند.در قرن بیستم،اخترشناسان لیزرهایی را از آینه‌هایی که فضانوردان آپولو در ماه رها کرده بودند منعکس کردند تا نشان دهند که جرم اینرسی و گرانشی با دقت یک قسمت در 10 تریلیون یکسان است.آن دستاورد چشمگیر بود.اما جدیدترین آزمایش هنوز فراتر رفت.
#نسبیت_عام
#گرانش
#ماده_تاریک
#انرژی_تاریک

@Einstein_astronomy

بخش دوم:
فریب دادن گذشتگان:
گرانش نیرویی است که جهان را در کنار هم نگه می دارد،کهکشان های دور را می کشد و آنها را در یک رقص کیهانی ابدی هدایت می کند.قدرت گرانش تا حدی توسط فاصله بین دو جسم،اما همچنین توسط توده های اجسام کنترل می شود.جسمی با جرم بیشتر گرانش بیشتری را تجربه می کند.نام فنی این نوع جرم جرم گرانشی است.
جرم ویژگی دیگری دارد که می توان آن را اینرسی نامید.این تمایل یک جسم برای مقاومت در برابر تغییرات در حرکت است.به عبارت دیگر،جابجایی چیزهای حجیم تر سخت تر است:
هل دادن دوچرخه آسان تر از ماشین است.نام فنی این نوع جرم جرم اینرسی است.
هیچ دلیلی وجود ندارد که فرض کنیم جرم گرانشی و جرم اینرسی یکسان هستند.یکی بر نیروی جاذبه حاکم است،در حالی که دیگری بر حرکت.اگر آنها متفاوت بودند،اجسام سنگین و سبک با سرعت های متفاوتی سقوط می کردند و در واقع فیلسوفان یونان باستان مشاهده کردند که چکش و پر به طور متفاوتی سقوط می کنند.مطمئناً به نظر می رسد که اجسام سنگین سریعتر از اجسام سبک سقوط می کنند.ما اکنون می دانیم که مقاومت هوا مقصر است،اما این در گذشته به سختی آشکار بود.
این وضعیت در قرن هفدهم روشن شد،زمانی که گالیله یک سری آزمایش با استفاده از رمپ ها و کره هایی با جرم های مختلف انجام داد تا نشان دهد که اجسام با جرم های مختلف با سرعت یکسان سقوط می کنند.(آزمایشی که اغلب او در مورد انداختن توپ‌ها از برج پیزا به آن اشاره می‌کند، احتمالاً آخرالزمان است.)در سال 1971،دیوید اسکات فضانورد آزمایش گالیله را روی ماه بدون هوا به طور متقاعدکننده‌ای تکرار کرد،زمانی که او یک چکش و یک پر انداخت و آنها به طور یکسان سقوط کردند.یونانیان باستان فریب خورده بودند.
#نسبیت_عام
#گرانش

@Einstein_astronomy

‍ نظریه نسبیت عام انیشتین،آزمون دیگری را با پیامدهایی برای ماده تاریک و انرژی تاریک پشت سر گذاشت.
بخش اول:
دانشمندان آزمایش فوق دقیقی از فرضیه اصلی نظریه گرانش مدرن اینشتین انجام دادند.این تئوری با دقت یک در یک کوادریلیون ایستاد.این ادعا که جرم اینرسی و گرانشی یکسان هستند به عنوان اصل هم ارزی شناخته می شود و انیشتین هم ارزی را در نظریه گرانش خود گنجانده است.آخرین آزمایش برخی از نظریه های جایگزین گرانش را رد می کند،اما نه همه آنها.این تحقیق پیامدهای قابل توجهی برای ایده های حدسی مانند انرژی تاریک و ماده تاریک دارد.
محققان از ماهواره‌ای استفاده کردند که به دور زمین می‌چرخد تا یک آزمایش فوق‌العاده دقیق از فرضیه اصلی نظریه نسبیت عام اینشتین که نظریه مدرن گرانش است،انجام دهند.سوال این است که آیا دو نوع جرم مختلف -گرانشی و اینرسی- یکسان هستند یا خیر.دانشمندان دریافتند که دو جسم روی ماهواره با سرعت یکسان و با دقت یک در یک کوادریلیون به سمت زمین سقوط کردند.این آزمایش موفقیت‌آمیز نظریه انیشتین پیامدهای قابل‌توجهی برای اسرار کنونی کیهانی دارد.برای مثال،این سؤال که آیا ماده تاریک و انرژی تاریک وجود دارند یا خیر.
#نسبیت_عام
#گرانش
#ماده_تاریک
#انرژی_تاریک

@Einstein_astronomy

‍ بخش هفتم:
آینده نجوم نوترینو:
آشکارساز نوترینوهای امروزی رصدخانه آیس کیوب است.چرا مخازن را با ده ها هزار گالن مایع پاک کننده پر کنید وقتی می توانید از یک کیلومتر مکعب یخ طبیعی که در قطب جنوب مدفون شده است استفاده کنید؟
5160 ماژول نوری دیجیتال در داخل یخ کاشته شده‌اند که به صورت رشته‌هایی مرتب شده‌اند که 86 گمانه یخ‌زده را آویزان کرده‌اند.هنگامی که یک نوترینوی پرانرژی ورودی با یک مولکول یخ برهمکنش می‌کند،یخ را از هم می‌شکند و آبشاری از ذرات شامل میون‌ها را ایجاد می‌کند که فقط کمی کندتر از سرعت نور در خلاء حرکت می‌کنند.از آنجایی که سرعت نور در محیط یخ کمتر از سرعت نور در خلاء است،میون‌ها عملاً سریع‌تر از نور در یخ حرکت می‌کنند.بنابراین آنها فلاش نور را آزاد می کنند،معادل نوری یک بوم صوتی،به نام تابش چرنکوف.سپس ماژول‌های نوری دیجیتال فلاش تابش چرنکوف را تشخیص می‌دهند و حضور یک برهمکنش نوترینو را ثبت می‌کنند.
آخرین اجرای رصدی برخورد دهنده بزرگ هادرونی نیز برای شناسایی نوترینوها تنظیم شده است.قبلاً LHC توانایی تشخیص نوترینوهای ایجاد شده در برخورد ذرات خود را نداشت،اما برای آخرین اجرای رصدی خود دو ابزار جدید تشخیص نوترینو -آزمایش جستجوی رو به جلو (FASER) و آشکارساز پراکندگی و نوترینو- معرفی شده است.چیزهای دیگری که آنها به دنبال شواهدی از نوترینوهای استریل خواهند بود.
با نگاهی بیشتر به آینده،دانشمندان امیدوارند آزمایش نوترینو اقیانوس آرام (P-ONE) را بسازند که یک آشکارساز نوترینو غول‌پیکر با عمق حداقل دو مایل،با رشته‌هایی از ردیاب‌های نوری در چندین مایل مربع شناور است و می‌تواند تشخیص دهد.نور چرنکوف مانند آیس کیوب.
نوترینوها یکی از بهترین اسرار کیهان هستند و ما تازه در حال کشف برخی از اسرار آنها هستیم.با برنامه‌ریزی‌های اخیر آکادمی‌های ملی در نظرسنجی دهه‌ای Astro2020 برای یک رصدخانه مکعب یخ ارتقا یافته برای دهه 2030 و پس از آن،بیشتر و بیشتر در مورد نوترینوها،رفتار عجیب و غریب آنها و معنای آنها برای جهان به طور کلی خواهیم آموخت.
تشریح تصویر زیر:
تاسیسات سطحی برای آزمایش IceCube که در زیر نزدیک به 1 مایل (1.6 کیلومتر) یخ در قطب جنوب قرار دارد.IceCube نشان می دهد که نوترینوهای شبح مانند وجود ندارند،اما یک آزمایش جدید می گوید که وجود دارد.
پایان
منبع:
https://flip.it/RyE0DW
#مکانیک_کوانتومی
#ذرات_بنیادی

@Einstein_astronomy

در این شماره از نشریه هوافضا، به دنیای شگفت‌انگیز پرواز و اکتشافات فضایی سفر می‌کنیم. از جدیدترین دستاوردهای فناوری‌های فضایی گرفته تا تحلیل‌های عمیق درباره آینده سفرهای بین‌سیاره‌ای، هر صفحه از این نشریه شما را به چالش می‌کشد و الهام‌بخش شما خواهد بود. با ما همراه شوید و در مسیر کشف ناشناخته‌ها، افق‌های جدیدی را تجربه کنید!✈️🚀

@asetu_bzte

بخش ششم:
آیا نوترینوها ماده تاریک هستند؟
ماده تاریک ماده اسرارآمیزی است که بسیاری از دانشمندان معتقدند می تواند گرانش اضافی مشاهده شده در کنار هم نگه داشتن کهکشان ها و خوشه های کهکشانی را توضیح دهد.ماده تاریک قابل مشاهده نیست و فقط از طریق گرانش با ماده معمولی برهم کنش دارد.اگر با ماده معمولی به روش دیگری برهمکنش داشته باشد،این کار را بسیار ضعیف انجام می دهد.
به نظر می رسد که نوترینوها متناسب با شرایط هستند،اما یک مشکل وجود دارد:
آنها به اندازه کافی عظیم نیستند.حتی با وجود تعداد بی‌شماری نوترینو که هر گوشه و کنار جهان را پر می‌کنند،با حداکثر ولتاژ 0.8 ولت،سه طعم شناخته شده نوترینو -الکترون،میون و تاو- هنوز برای توضیح همه ماده تاریک کافی نیستند.
با این حال،اگر نوع دیگری از نوترینو وجود داشته باشد که قبلاً کشف نشده باشد،چه؟
آزمایشی در آشکارساز نوترینویی مایع Scintillator در آزمایشگاه ملی لوس آلاموس نشان داد که پادنوترینوهای میونی بیشتر از آنچه تئوری پیش‌بینی می‌کرد در حال نوسان به پادنوترینوهای الکترونی است.آزمایش MiniBooNE(BooNE مخفف Booster Neutrino Experiment)در FermiLab همچنین سیگنال نوسانی قوی‌تری از آنچه انتظار می‌رفت پیدا کرد.
ستاره شناسان فرض کرده اند که نوع چهارمی از نوترینو که به عنوان نوترینوی عقیم شناخته می شود، می تواند به عنوان راهی برای توضیح این الگوهای نوسان عجیب وجود داشته باشد.نوترینوی استریل دارای خواص بسیار خاصی است.بر خلاف سه طعم دیگر نوترینو که با نیروی ضعیف برهمکنش می‌کنند،این فقط از طریق گرانش برهم‌کنش می‌کند و به هیچ وجه با دیگر نیروهای طبیعت برهم‌کنش نمی‌کند.نوترینوی استریل نیز بار الکتریکی نخواهد داشت.علاوه بر این،جرم آن می تواند بین 1eV و 15GeV عظیم باشد(حدود 15 برابر جرم تر از یک پروتون).حتی ممکن است چندین نوع نوترینوی استریل وجود داشته باشد.اگر نوترینوهای عقیم در انتهای بالای محدوده جرم تخمینی قرار داشته باشند،می توانند حداقل بخشی از ماده تاریک مرموز را توضیح دهند.با این حال،جستجوهای بعدی برای نوترینوهای استریل بی نتیجه بوده است و وجود آنها در این مرحله کاملاً فرضی است.
#مکانیک_کوانتومی
#ذرات_بنیادی

@Einstein_astronomy

@Einstein_astronomy

‍ بخش پنجم:
نوترینوها از کجا می آیند؟
همانطور که دیدیم،نوترینوها در راکتورهای هسته ای روی زمین و واکنش های همجوشی در داخل خورشید تولید می شوند.با این حال،آنها همچنین بسیار دورتر تولید می شوند.در فوریه 1987 یک ستاره به عنوان یک ابرنواختر در ابر ماژلانی بزرگ منفجر شد که یک کهکشان کوچک و نزدیک است.ابرنواختر معروف به SN 1987A با چشم غیر مسلح قابل مشاهده بود.با این حال،دو تا سه ساعت قبل از رسیدن نور مرئی ابرنواختر به ما،انفجاری از نوترینوها از ستاره در حال مرگ مشاهده شد.تنها تعداد انگشت شماری نوترینو در هر آشکارساز در سرتاسر جهان شناسایی شد،اما با توجه به ضعیف بودن برهمکنش نوترینوها،این دو دوجین ردیابی بسیار بالاتر از سطح پس‌زمینه بود و نشان‌دهنده انفجار عظیمی از نوترینوها بود که با فروپاشی هسته ستاره تولید شده بود.این اولین باری بود که نوترینوها از یک ابرنواختر می‌آیند و تئوری‌های مختلفی را در مورد چگونگی پایان زندگی ستاره‌های پرجرم تأیید می‌کرد.
از آن زمان،نوترینوها نیز از رویدادهای خشونت آمیز در اطراف سیاهچاله های پرجرم فعال،مانند مواردی که در اختروش ها و بلازارها یافت می شوند،شناسایی شده اند.نوترینوها همچنین به کیهان شناسی مرتبط هستند زیرا نوترینوهای اولیه که در اولین ثانیه پس از انفجار بزرگ شکل گرفته اند نیز در جهان رایج هستند؛یک تخمین نشان می دهد که در هر سانتی متر مکعب حدود 300 نوترینو بیگ بنگ وجود دارد.این نوترینوهای بیگ بنگ و همچنین نحوه تأثیرگذاری آنها بر اندازه نوسانات صوتی باریونی در تابش پس زمینه مایکروویو کیهانی (CMB) شناسایی شده است.بنابراین،درک نوترینوهای بیگ بنگ به ما کمک می کند تا CMB و خود بیگ بنگ را بهتر درک کنیم.
تشریح تصویر زیر:
تصویر ترکیبی از باقیمانده ابرنواختر SNR 0519-69.0 که با استفاده از داده های تلسکوپ فضایی هابل و چاندرا ناسا ایجاد شده است.
#مکانیک_کوانتومی
#ذرات_بنیادی

@Einstein_astronomy

بخش چهارم:
نوسانات نوترینو:
با این حال،نتایج Homestake مشکل بزرگی بود،زیرا تعداد نوترینوها بر اساس انتظارات بسیار پایین بود؛تنها یک سوم تعداد نوترینوهایی که پیش‌بینی می‌شد اندازه‌گیری شد که از خورشید می‌آمدند.دیگر آشکارسازهای نوترینوهای بعدی،مانند Super Kamiokande در ژاپن،این نتایج را تایید کردند.
یا مشکل بزرگی در درک ما از نوترینوها وجود داشت یا مشکل بزرگتری در درک ما از خورشید وجود داشت.این مسئله به عنوان مسئله نوترینو خورشیدی شناخته شد که باکال آن را به قول خودش در وب سایت جایزه نوبل برای ما توصیف می کند(بهکال و دیویس جایزه نوبل فیزیک 2002 را برای کشف خود دریافت کردند)و دانشمندان را به مدت سه دهه قبل از رسیدن به آن گیج کرد.یک راه حل برای دانشمندان فراموش نشد که سه نوع نوترینو وجود دارد و دو سوم نوترینوهای مورد انتظار که از خورشید می‌آیند گم شده‌اند.
تصادفی؟
دانشمندان اینطور فکر نمی کردند.
واکنش‌های هسته‌ای در داخل خورشید باید فقط نوترینوهای الکترونی ساطع کنند و این همان چیزی است که آزمایش‌ها برای شناسایی آن تنظیم شدند.با این حال،فرض کنید که در 93205678 مایل (150 میلیون کیلومتر) بین ما و خورشید،دو سوم نوترینوهای الکترونی به نحوی در نوترینوهای میون و تاو تغییر شکل می‌دهند.فیزیک کوانتومی می گوید که این امکان پذیر است،زیرا حالت های کوانتومی هر سه نوع نوترینو را می توان بر روی یکدیگر قرار داد.این حالت‌ها می‌توانند در طول زمان تکامل یابند،بنابراین یک نوترینو می‌تواند با یک حالت غالب شروع شود،سپس به حالت دیگری تغییر کند، و غیره و غیره.این نوسان نوترینو نامیده می شود،اما فقط در صورتی کار می کند که نوترینوها جرم داشته باشند و تا همین اواخر تصور می شد که آنها بدون جرم هستند.
در سال 2001،مشاهدات رصدخانه نوترینو سادبری،مستقر در اعماق معدن مس در انتاریو،کانادا،ثابت کرد که نوترینوها بین طعم‌های مختلف در نوسان هستند.بنابراین،آنها باید جرم داشته باشند و قبلاً در مقاله دیدیم،دانشمندان هنوز در تلاش هستند تا دقیقاً میزان جرم آنها را مشخص کنند.
#مکانیک_کوانتومی
#ذرات_بنیادی

@Einstein_astronomy

‍ بخش سوم:
نوترینوها چگونه کشف شدند؟
بقای انرژی و تکانه زاویه ای دو اصل اساسی فیزیک هستند.شما نمی توانید از هیچ انرژی تولید کنید و حرکت زاویه ای نمی تواند به سادگی ناپدید شود.در سال 1930،فیزیکدان کوانتومی معروف ولفگانگ پائولی متوجه شد که برای حفظ بقای انرژی و تکانه زاویه ای در واپاشی بتا(که در آن یک الکترون یا پادذره آن،یک پوزیترون،از اتم رادیواکتیو ساطع می شود)نیاز به وجود نوع جدیدی از ذره بدون بار،بدون جرم یا جرم بسیار کم و اسپین کوانتومی 1/2.این ذره جدید و نظری،البته نوترینو بود.
تا سال 1955،زمانی که فیزیکدانان کلاید کوان و فردریک رینز از آزمایشگاه ملی لوس آلاموس،تیمی را رهبری کردند که برای اولین بار نوترینوها را که از فروپاشی بتا در داخل یک راکتور هسته‌ای در سایت رودخانه ساوانا در کارولینای جنوبی می‌آمدند،کاملاً نظری باقی ماند.آشکارساز نوترینو آنها شامل سیال سوسوزن و لوله های فتو ضربی بود و نوترینو را مستقیماً تشخیص نمی داد.در عوض،آشکارساز مراقب نوترینوها بود که با پروتون‌های سیال برهم‌کنش می‌کردند و این برهم‌کنش‌ها پوزیترون و نوترون تولید می‌کردند.پوزیترون ها با برخورد با الکترون ها که معادل پادماده آنها در سیال است،نابود شدند.این نابودی تمام جرم آنها را به صورت دو پرتو گاما به انرژی خالص تبدیل کرد،در حالی که نوترون ها نیز هنگامی که متعاقباً توسط اتم دیگری دستگیر شدند،پرتوهای گامای اضافی تولید کردند.لوله های فتوتمولیپلایر قادر به تشخیص این پرتوهای گاما بودند.
این نوترینوها به طور مصنوعی توسط راکتور هسته ای تولید می شدند.اولین نوترینوی طبیعی که کشف شد در سال 1965 در آزمایشی در اعماق زمین در معدن طلای ایست رند در آفریقای جنوبی یافت شد،اما تا زمانی که آشکارساز معدن معروف Homestake ساخته شد،فیزیک نوترینو واقعاً به مرحله رشد نرسید.
معدن هوم استیک،در داکوتای جنوبی،روزی روزگاری بزرگترین معدن طلا در ایالات متحده بود.فیزیکدانان جان باکال و ری دیویس جونیور آزمایشی را در اعماق معدن برای شناسایی نوترینوهایی که از هسته خورشید می آیند،انجام دادند،جایی که واکنش های همجوشی هسته ای هیدروژن را به هلیوم تبدیل می کند.برای انجام این کار،باکال و دیویس یک مخزن در معدن را با 100000 گالن (454600 لیتر) مایع خشک شویی غنی از کلر پر کردند -به طور دقیق پرکلرواتیلن. روش ساده بود- در مواقعی که یک نوترینو با یک اتم کلر-37 برهمکنش می کرد،به ایزوتوپ رادیواکتیو آرگون-37 تبدیل می شد و با شمارش چند اتم آرگون-37 هر چند هفته یکبار،دیویس و باکال.توانست محاسبه کند که چند نوترینو از خورشید از طریق تشکر عبور کرده است.از آنجایی که 4850 فوت (1478 متر) زیر زمین بود،آزمایش Homestake در برابر پرتوهای کیهانی محافظت شد که می‌توانست با نتایج تداخل کند.
تشریح تصویر زیر:
صحنه آزمایش نوترینو خورشیدی در سال 1968،واقع در اعماق زیر زمین در معدن طلای Homestake در لید،داکوتای جنوبی.
#مکانیک_کوانتومی
#ذرات_بنیادی

@Einstein_astronomy

این رو بی‌زحمت تو چنل لایک کنید🙏🏻

#جزوه شماره ۲۳۳
#مسابقه‌جزوه‌برتر✔️
#فیزیک ۱

👥 مسابقه جزوه برتر 📣
🎓  اختصاصی مهمات شریف
💳 جزوه کامل
📄  درس فیزیک ۱
👤  استاد مددی
◀️  نویسنده زریان رحیمی
🖋  نوشته شده در سال ۱۴۰۳
🏠 دانشکده مهندسی هوافضا
📍  دانشگاه بوئین زهرا

💬 @chatroom_sharif
⚙ @sharif_ie

‍ بخش دوم:
این ذرات ارواح دقیقاً چه هستند؟
نوترینوها بار الکتریکی ندارند.همانطور که از نامشان پیداست،خنثی هستند و در حالی که جرم نوترینو هنوز دقیقاً اندازه گیری نشده است،می دانیم که باید بسیار کوچک باشد.در KATRIN،آزمایش نوترینو تریتیوم کارلسروهه در آلمان،دانشمندان توانستند حد بالایی جرم نوترینو را 0.8 الکترون ولت اندازه گیری کنند.(الکترون ولت مقدار انرژی جنبشی است که توسط یک الکترون هنگامی که از طریق اختلاف پتانسیل یک ولت شتاب می گیرد.)در حالی که در ابتدا ممکن است اندازه گیری جرم با استفاده از واحدهای انرژی عجیب به نظر برسد،آلبرت اینشتین به ما نشان داد که جرم و انرژی چگونه است.دو روی یک سکه هستند(همانطور که با معادله معروف او،E=mc² توضیح داده شده است)و جرم ذرات بسیار کوچک اغلب در eV داده می شود زیرا تبدیل کیلوگرم بسیار کوچک است(0.8eV حدود ³⁶-10×1.4 کیلوگرم است).برای بیان این موضوع،جرم نوترینوها حدود ده هزار برابر کمتر از الکترون هاست.
نوترینوها اصلاً با نیروی هسته‌ای قوی که هسته‌های اتمی را به هم متصل می‌کند،برهم‌کنش نمی‌کنند،اما با نیروی ضعیفی که واپاشی رادیواکتیو را کنترل می‌کند،برهم‌کنش دارند.از این رو نوترینوها اینگونه تولید می شوند.به عنوان مثال،آزمایش KATRIN،جرم نوترینوها را که از فروپاشی ایزوتوپ های تریتیوم حاصل می شود،اندازه گیری کرد.
تشریح تصویر زیر:
بیشتر انرژی یک ابرنواختر در حال فروپاشی به شکل نوترینو تابش می‌شود که وقتی پروتون‌ها و الکترون‌های هسته با هم ترکیب می‌شوند و نوترون‌ها را تشکیل می‌دهند.
#مکانیک_کوانتومی
#ذرات_بنیادی

@Einstein_astronomy

‍ نوترینوها چه هستند؟
بخش اول:
نوترینوها برخی از اسرارآمیزترین ذرات موجود در طبیعت هستند که می توانند از زمین عبور کنند،انگار که در آنجا نبوده است.نوترینوها ذرات ریز زیر اتمی هستند که اغلب به آنها ذرات روح می گویند زیرا به سختی با چیز دیگری برهمکنش می کنند.با این حال،نوترینوها رایج ترین ذره در جهان هستند.باور کنید یا نه،تقریباً 100 تریلیون نوترینو در هر ثانیه کاملاً بی ضرر از بدن شما عبور می کند!
تمایل آنها به برهمکنش زیاد با ذرات دیگر،تشخیص نوترینوها را بسیار دشوار می کند،اما این بدان معنا نیست که آنها هرگز برهمکنش نمی کنند؛احتمال اینکه هر نوترینویی با ذره دیگر برهمکنش داشته باشد بسیار اندک است.علیرغم این احتمالات کوچک،این واقعیت که نوترینوهای بسیار زیادی وجود دارد به این معنی است که از نظر آماری،برخی از آنها برهم کنش خواهند دید.به عنوان مثال،1 در 4 احتمال وجود دارد که یک نوترینو با یک اتم در بدن شما در مقطعی از زندگی شما تعامل داشته باشد.با توجه به اینکه در طول زندگی شما تخمین زده می شود 10²¹×2.5 نوترینو از شما عبور کند،احتمال تعامل هر نوترینویی با شما حدود 1 در تریلیون تریلیون است (1 در 10²⁴).
نوترینوها در مدل استاندارد فیزیک ذرات،در فیزیک ستاره‌ها و سیاه‌چاله‌ها و حتی در کیهان‌شناسی و ماهیت انفجار بزرگ نقش مهمی دارند.در شجره نامه ذرات که مدل استاندارد نامیده می شود،نوترینوها به خانواده ذرات معروف به لپتون تعلق دارند.سه لپتون اصلی به نام‌های الکترون،میون و ذرات تاو وجود دارد و هر یک دارای یک نوترینو و ضد نوترینو هستند.
#مکانیک_کوانتومی
#ذرات_بنیادی

@Einstein_astronomy

‍ بخش ششم:
دانشمندان در تلاش برای سرعت بخشیدن به مدل استاندارد برای رویارویی با این چالش ها،ایده ابرتقارن را معرفی کرده اند.اگر درست باشد،ابرتقارن به این معنی است که هر ذره در مدل استاندارد دارای یک شریک فوق متقارن با جرم بسیار بیشتر و اسپینی است که به اندازه یک دوم با شرکای مدل استاندارد آنها متفاوت است.این امر فرمیون‌ها را با بوزون‌ها متحد می‌کند،زیرا فرمیون‌های اسپین اعداد صحیح دارای ابرشریک‌های اسپین نیمه صحیح هستند و بوزون‌های اسپین نیمه صحیح دارای سوپرشریک‌های اسپین عدد صحیح هستند.کم جرم ترین و پایدارترین ذرات ابرتقارن نیز فاقد بار الکتریکی هستند و فقط بسیار ضعیف با ماده معمولی برهمکنش می کنند که بسیار شبیه به خواص ماده تاریک است.
در همین حال،در بالاترین انرژی‌های مشابه با انرژی‌هایی که در اولین لحظه پس از انفجار بزرگ وجود داشت،ابرتقارن پیش‌بینی می‌کند که نیروی ضعیف،نیروی قوی و نیروی الکترومغناطیسی همگی قدرت یکسانی دارند و اساساً همان نیرو هستند.دانشمندان چنین مفهومی را نظریه یکپارچه بزرگ می نامند.
طبق وب‌سایت سرن،ابرتقارن همچنین می‌تواند به توضیح جرم شگفت‌انگیز کوچک بوزون هیگز که 125 گیگاولت (125 میلیارد الکترون ولت) است،کمک کند.در حالی که این میزان نسبتاً زیاد است،اما آنطور که انتظار می رود بالا نیست.وجود شرکای فوق متقارن بسیار عظیم باعث تعادل همه چیز می شود.و آنها باید بسیار پرجرم باشند،زیرا برخورد دهنده بزرگ هادرونی (LHC) و هیچ شتاب دهنده ذره دیگری قبل از آن،تاکنون هیچ مدرکی دال بر وجود شرکای ابرمتقارن پیدا کرده است که باعث شده برخی از دانشمندان در مورد واقعی بودن ابرتقارن تردید کنند.اگر ذرات فوق متقارن وجود داشته باشند،باید جرم بیشتری نسبت به LHC داشته باشند.به عنوان مثال،جرم گلوئینو که شریک فوق متقارن گلوئون است که واسطه نیروی قوی اتصال کوارک ها به یکدیگر در داخل پروتون ها و نوترون ها است،تا 2 تریلیون الکترون ولت رد شده است.
بنابراین ابرتقارن در خطر است و فیزیکدانان اکنون در حال تلاش برای یافتن یک نظریه جایگزین هستند که بتواند بر اساس مدل استاندارد پیشرفت کند و جرم بوزون هیگز و همچنین ماده تاریک،نظریه های یکپارچه بزرگ و هر چیز دیگری را توضیح دهد.هنوز هیچ نامزد قوی برای جایگزینی ابرتقارن وجود ندارد و ابرتقارن ممکن است همچنان پیروز شود،اما در حال حاضر فیزیکدانان باید به دنیای ناقص مدل استاندارد بسنده کنند.
تشریح تصویر زیر:
برخورد دهنده بزرگ هادرونی سرن
پایان
منبع:
https://flip.it/cyu5ap
#مکانیک_کوانتومی
#مدل_استاندارد
#ذرات_بنیادی
#ابرتقارن
#LHC

@Einstein_astronomy

‍ بخش پنجم:
همانطور که مدل استاندارد فوق العاده است،فقط بخش کوچکی از جهان را توصیف می کند.فضاپیمای پلانک آژانس فضایی اروپا تأیید کرده است که هر چیزی که ما در کیهان می‌بینیم -سیارات،ستارگان و کهکشان‌ها- تنها 4.9 درصد از کل جرم و انرژی در کیهان را تشکیل می‌دهند.بقیه ماده تاریک (26.8٪) و انرژی تاریک (68.3٪) هستند که ماهیت آنها کاملاً ناشناخته است و قطعاً توسط مدل استاندارد پیش بینی نشده است.
این همه چیز ناشناخته نیست.یک سوال بزرگ در فیزیک این است که آیا ذرات بنیادی واقعاً ابتدایی هستند یا فیزیک پنهانی در زیربنای آنها وجود دارد. برای مثال،نظریه ریسمان معتقد است که ذرات بنیادی از رشته‌های ارتعاشی کوچک ساخته شده‌اند.سپس مسئله پادماده مطرح می شود؛مقادیر مساوی ماده و پادماده باید در بیگ بنگ ایجاد می شد،اما این بدان معناست که ما اصلاً نباید اینجا باشیم،زیرا همه ماده و پادماده باید یکدیگر را نابود می کردند.امروزه می بینیم که جهان عمدتاً حاوی ماده است و پادماده بسیار کمی دارد.چرا این عدم تقارن وجود دارد؟
سپس این سوال مطرح می شود که چرا ذرات دارای جرم هایی هستند که دارند و چرا نیروها دارای نقاط قوت هستند و چرا ذرات به سه خانواده لپتون ها،کوارک ها و بوزون ها تقسیم می شوند.اینکه آنها فقط هستند،پاسخ کافی برای فیزیکدانان نیست.آنها می خواهند دلیل آن را بفهمند ولی مدل استاندارد به آنها نمی گوید.
تشریح تصویر زیر:
این نقشه سه بعدی توزیع در مقیاس بزرگ ماده تاریک را نشان می‌دهد که با استفاده از تلسکوپ فضایی هابل از اندازه‌گیری‌های عدسی گرانشی ضعیف بازسازی شده است.
#مکانیک_کوانتومی
#مدل_استاندارد
#ذرات_بنیادی
#پادماده

@Einstein_astronomy

‍ بخش چهارم:
اسپین در زمینه فیزیک کوانتومی به حرکت زاویه ای اسپین اشاره دارد.این با تکانه زاویه‌ای مداری متفاوت است که چرخش زمین به دور خورشید،چرخش زمین به دور محور چرخشی‌اش و حتی چرخش یک فراز در حال چرخش را توصیف می‌کند.از سوی دیگر،تکانه زاویه ای اسپین یک ویژگی کوانتومی ذاتی هر ذره است،حتی اگر آن ذره ساکن باشد.ذرات اسپین نیمه صحیح دارای مقادیر اسپینی هستند که اعداد نیمه صحیح هستند،بنابراین 1/2، 3/2،و غیره.بوزون ها دارای مقادیر اسپین کامل هستند،به عنوان مثال 1، 2، 3 و غیره.
لپتون ها شامل الکترون ها،میون ها،ذرات تاو و نوترینوهای مرتبط با آنها هستند.کوارک ها ذرات ریزی هستند که در صورت اتصال به یکدیگر،ذرات ترکیبی مانند پروتون و نوترون را تشکیل می دهند.ذراتی که از کوارک‌ها ساخته شده‌اند،هادرون نامیده می‌شوند (از این رو برخورد دهنده بزرگ هادرون)،با ذرات مرکب تشکیل‌شده از تعداد فرد کوارک،معمولاً سه،باریون نامیده می‌شوند و ذرات ساخته شده از دو کوارک به نام مزون.بوزون ها حامل نیرو هستند؛آنها نیروی الکترومغناطیسی (فوتون ها)،نیروی ضعیف (بوزون های Z و W)،نیروی هسته ای قوی (گلئون ها) و نیروی هیگز (بوزون هیگز) را منتقل می کنند.
هر خانواده از شش ذره شناخته شده (به جز بوزون ها که بعداً توضیح خواهیم داد) تشکیل شده است که به صورت جفت به نام نسل می آیند.پایدارترین و کم جرم ترین ذرات خانواده نسل اول را تشکیل می دهند.به دلیل پایداری آنها،یعنی به سرعت تجزیه نمی شوند،تمام مواد پایدار در جهان از ذرات بنیادی نسل اول ساخته شده اند.به عنوان مثال،پروتون ها از دو کوارک بالا و یک کوارک پایین تشکیل شده اند که دو کوارک پایدار هستند.
ذره بنیادی شناخته شده وجود دارد:
6 لپتون،6 کوارک،اما فقط 5 بوزون.
یک حامل نیرو گم شده است:گراویتون.
مدل استاندارد پیش‌بینی می‌کند که گرانش باید یک بوزون حامل نیرو در ظاهر گراویتون داشته باشد.امواج گرانشی،در تئوری،از گراویتون ها تشکیل می شوند.با این حال،تشخیص گراویتون کار بدی نخواهد بود.گرانش ضعیف ترین نیروی از چهار نیروی اساسی است.ممکن است اینطور فکر نکنید،بالاخره پاهای شما را روی زمین نگه می دارد،اما وقتی در نظر بگیرید که کل جرم سیاره برای تولید گرانش کافی برای نگه داشتن پاهای شما روی زمین لازم است،ممکن است این حس را پیدا کنید که گرانش نیست.به عنوان مثال،مغناطیس می تواند قوی باشد و می تواند یک گیره کاغذ را در برابر کشش گرانشی زمین بگیرد.در نتیجه،گراویتون‌های منفرد به این راحتی با ماده برهم‌کنش نمی‌کنند؛گفته می‌شود که سطح مقطع کمی از برهمکنش دارند.گراویتون ها ممکن است در حال حاضر فرضی باقی بمانند.
#مکانیک_کوانتومی
#مدل_استاندارد
#ذرات_بنیادی

@Einstein_astronomy

بخش سوم:
بنابراین،تصویر فیزیک ذرات در اوایل دهه 1930 نسبتاً ساده به نظر می رسید؛اتم ها از دو نوع نوکلئون ساخته شده بودند،در ظاهر پروتون و نوترون،و الکترون ها به دور آنها می چرخیدند.
اما همه چیز به سرعت شروع به پیچیده تر شدن کرده بود.وجود فوتون قبلاً شناخته شده بود،بنابراین از نظر فنی آن ذره چهارم بود.در سال 1932 فیزیکدان آمریکایی کارل اندرسون،پوزیترون را کشف کرد که معادل پادماده یک الکترون است.میون در سال 1936 توسط اندرسون و ست ندرمایر شناسایی شد و سپس پیون در سال 1947 توسط سیسیل پاول کشف شد. در دهه 1960،با ظهور شتاب‌دهنده‌های ذرات نوپا،صدها ذره کشف شد و تصویر علمی واقعاً پیچیده شد.دانشمندان به روشی برای سازماندهی و ساده‌سازی همه آن نیاز داشتند و پاسخ آنها به این امر ایجاد مدل استاندارد بود که افتخار کار انباشته جامعه فیزیک آن دوران است.
طبق مدل استاندارد،سه خانواده از ذرات بنیادی وجود دارد.وقتی می گوییم ابتدایی،منظور دانشمندان ذراتی است که نمی توانند به ذرات حتی کوچکتر تجزیه شوند.اینها کوچکترین ذرات هستند که با هم هر ذره دیگر را می سازند.
این سه خانواده لپتون ها،کوارک ها و بوزون ها هستند.لپتون ها و کوارک ها به دلیل داشتن اسپین نیم صحیح به فرمیون معروف هستند.از طرف دیگر،بوزون ها دارای یک اسپین کامل هستند.
این به چه معناست؟
#مکانیک_کوانتومی
#مدل_استاندارد
#ذرات_بنیادی
#فیزیک_اتمی

@Einstein_astronomy

بخش دوم:
‍ مدل استاندارد در دهه 1960 و اوایل دهه 1970 با کار کادری از دانشمندان پیشگام ترسیم شد،اما در حقیقت منشا آن تقریباً به 100 سال قبل باز می گردد.در دهه 1880،آشکار شد که هنگام یونیزه شدن گازها،ذرات باردار مثبت و منفی تولید می‌شوند و این ذرات باید کوچک‌تر از اتم‌ها باشند که کوچک‌ترین ساختارهای شناخته شده در آن زمان بودند.اولین ذره زیراتمی که در پرتوهای کاتدی شناسایی شد،الکترون منفی در سال 1897 توسط فیزیکدان بریتانیایی و برنده جایزه نوبل بعدی،جی جی تامسون بود.
سپس،در سال 1911،هانس گایگر و ارنست مدسن،تحت نظارت برنده جایزه نوبل،ارنست رادرفورد در دانشگاه منچستر،آزمایش معروف خود را با نام ورقه طلا انجام دادند که در آن ذرات آلفا (هسته هلیوم) به یک ورقه نازک طلا شلیک شدند.برخی از ذرات آلفا مستقیماً از اتم‌های درون فویل عبور کردند،در حالی که برخی دیگر به چپ و راست پراکنده شدند و بخش کوچکی به سمت راست برگشت.
رادرفورد این را به این معنا تعبیر کرد که اتم ها حاوی فضای خالی زیادی هستند که ذرات آلفا از آن عبور می کنند،اما بار مثبت آنها در هسته ای در مرکز آنها متمرکز شده است و در مواردی،ذره ای آلفا به این هسته برخورد می کند.پراکنده بود.آزمایش‌های بیشتر توسط رادرفورد در سال‌های 1919-1920 نشان داد که یک ذره آلفا که به هوا شلیک می‌شود می‌تواند ذره‌ای با بار مثبت از اتم نیتروژن موجود در هوا را از بین ببرد و در این فرآیند آن را به کربن تبدیل کند.آن ذره پروتون بود که به هسته اتم بار مثبت می دهد.شریک با بار خنثی پروتون، نوترون، در سال 1932 توسط جیمز چادویک در کمبریج شناسایی شد که برنده جایزه نوبل نیز شد.
تشریح تصویر زیر:
تصویری از آزمایش ورق طلا
#ذرات_بنیادی
#مدل_استاندارد
#مکانیک_کوانتومی
#فیزیک_اتمی

@Einstein_astronomy

مدل استاندارد چیست؟
بخش اول:
مدل استاندارد بهترین نظریه ما برای نحوه عملکرد جهان است،اما برخی از قطعات گمشده وجود دارد که فیزیکدانان در تلاش برای یافتن آنها هستند.مدل استاندارد فیزیک نظریه ذرات،میدان ها و نیروهای بنیادی حاکم بر آنها است.این به ما می گوید که چگونه خانواده های ذرات بنیادی در کنار هم قرار می گیرند تا ذرات مرکب بزرگتری را تشکیل دهند و چگونه یک ذره می تواند با ذره دیگر تعامل کند و چگونه ذرات به نیروهای بنیادی طبیعت واکنش نشان می دهند.پیش‌بینی‌های موفقی مانند وجود بوزون هیگز انجام داده است و به عنوان سنگ بنای فیزیک نظری عمل می‌کند.
یکی از راه‌های تفکر در مورد مدل استاندارد،به‌عنوان یک شجره خانوادگی برای ذرات است.به عنوان مثال،مدل استاندارد به ما می گوید که چگونه اتم های تشکیل دهنده بدن ما از پروتون و نوترون ساخته شده اند که به نوبه خود از ذرات بنیادی به نام کوارک ساخته شده اند.
مدل استاندارد توسط فیزیکدانانی مانند گلن استارکمن در دانشگاه کیس وسترن رزرو،به عنوان یکی از موفق‌ترین نظریه‌های علمی در تمام دوران در نظر گرفته می‌شود،اما از طرف دیگر،دانشمندان نیز ناقص بودن آن را به همان شیوه تشخیص داده‌اند.نظریه گرانش جهانی اسحاق نیوتن که از قوانین حرکت او به دست آمده است،اگرچه به طرز چشمگیری موفق بود،تصویر کامل نبود و به ژنرال آلبرت اینشتین نیاز داشت.نظریه نسبیت که برای پر کردن شکاف های از دست رفته آمد.
#مکانیک_کوانتومی
#مدل_استاندارد
#ذرات_بنیادی

@Einstein_astronomy

هوافضا؛ جایی که رویاها به پرواز در می‌آیند.

دومین شماره از نشریه هوافضا، مملو از مطالب آموزشی و جذاب در حوزه‌های صنعت هوافضا، فناوری‌های پیشرفته و دستاوردهای دانشجویی منتشر شد! 🚀

@asetu_bzte

یلداتون مبارک🌨️♥️.

‍ الکترونیک مولکولی یک قدم نزدیکتر:
کوچکترین دیود جهان،به اندازه یک مولکول DNA،توسط تیمی از دانشمندان آمریکایی و اسرائیلی ساخته شده است.
یکی از توسعه دهندگان،یونی دوبی از دانشگاه بن گوریون نقب،آن را به عنوان یک نقطه عطف مهم در توسعه دستگاه های الکترونیکی مولکولی توصیف کرد.او گفت:
این به ما بینش جدیدی در مورد مکانیسم حمل و نقل الکترونیکی می دهد.
دوبی،یک شیمیدان،با همکاری دانشمندان دانشگاه جورجیا کار می کرد.
در حرکت به سمت الکترونیک در مقیاس نانو،دانشمندان به دنبال مولکول‌هایی با خواص جالب هستند و راه‌هایی برای برقراری تماس‌های قابل اعتماد بین اجزای مولکولی که عناصر الکترونیکی معمولی را تقلید می‌کنند،پیدا می‌کنند.دیود در مقیاس نانو مانند یک دریچه عمل می کند که جریان الکترونیکی را در یک جهت تضمین می کند.این دیودها یا مولکول‌ها در مقیاس نانو دارای خواصی هستند که شبیه اجزای الکترونیکی سنتی مانند سیم،ترانزیستور یا یکسو کننده هستند.
در توسعه این دیود،Bingqian Xu از دانشگاه جورجیا و تیم او یک مولکول DNA منفرد را که فقط از 11 جفت باز ساخته شده بود،برداشت و آن را به یک مدار الکترونیکی به اندازه چند نانومتر متصل کرد.DNA به تنهایی به عنوان یک دیود کار نمی کند،اما زمانی که لایه هایی از مولکولی به نام coralyne بین لایه های DNA قرار داده شد،رفتار مدار به شدت تغییر کرد.سپس جریان 15 برابر قوی تر از یک طرف به جای دیگر جریان داشت؛ویژگی های یک دیود یا یکسو کننده.
دوبی و شاگردش الینور زراهاروش،مدلی نظری از مولکول DNA ساختند که نحوه عملکرد دیود را بهتر درک کنند.دوبی می‌گوید:
این مدل به ما امکان می‌دهد منبع ویژگی دیود مانند را شناسایی کنیم که از شکستن تقارن فضایی در داخل مولکول DNA پس از وارد کردن کورالین نشات می‌گیرد.
تشریح تصویر زیر:
تصویری از اتصال DNA لایه‌ای کورالین که برای ایجاد یک دیود تک مولکولی استفاده می‌شود که می‌تواند به عنوان یک عنصر فعال در مدارهای نانومقیاس آینده استفاده شود.
#بیوفیزیک
#بیوشیمی
#نانوفناوری

@Einstein_astronomy

بخش دوم:
بیشتر اوقات ما به دنبال ماهیت نهایی واقعیت نیستیم(اگرچه،البته امیدواریم همیشه به آن نزدیکتر شویم).ما در تلاشیم تا مدلی بسازیم که بتوانیم با آن کار کنیم تا در مورد جهان طبیعی بیشتر بدانیم و آن را بهتر اندازه گیری،مطالعه و دستکاری کنیم.مهم نیست که آیا اینشتین درست می‌گفت،مهم این است که نظریه او مفید است یا خیر.شما فقط باید به دستگاه GPS خود نگاه کنید تا متوجه شوید که درست است.
وقتی یک نظریه را اندازه می‌گیرم،می‌خواهم بدانم که آیا از نظر منطقی و ریاضی سازگار است یا خیر. آیا پیش بینی می کند؟
آیا این پیش‌بینی‌ها با مشاهدات تأیید می‌شوند؟
آیا می توانم از تئوری برای پیش بینی های جدید استفاده کنم؟
و مهمتر از همه،تا چه حد می‌توانم نظریه را پیش از اینکه منطقی نباشد،پیش ببرم؟
اگر سودمندی معیار باشد،نیوتن نیز درست گفته است.نظریه گرانش نیوتن ساده‌تر از اینشتین بود؛به ما گفت که اجسام پرجرم به نسبت جرم خود و نسبت معکوس با مجذورات فواصل خود یکدیگر را جذب می‌کنند.با استفاده از گرانش نیوتنی،می‌توانید به راحتی محاسبه کنید که یک سیب چقدر سریع می‌افتد یا ماه چقدر طول می‌کشد تا به دور زمین بچرخد.
در اصل،هر یک از این محاسبات را می توان با نسبیت عام اینشتین انجام داد،اما آنها بسیار پیچیده خواهند بود و نتیجه آنقدر به جواب نیوتنی نزدیک می شود که بعید است بتوانید تفاوت را اندازه گیری کنید.
موقعیت هایی که در آن گرانش نیوتنی شکسته می شود،تنها مدت ها پس از مرگ نیوتن برای ما آشکار شد.این موارد قابل مشاهده هستند،برای زمانی که خیلی به یک سیاهچاله نزدیک می‌شوید یا به سرعت نور نزدیک می‌شوید یا خمش نور به دور خورشید را اندازه‌گیری می‌کنید.
از آنجایی که اندازه‌گیری‌ها دقیق‌تر شده‌اند -مانند تصحیح چگونگی تغییر انحنای کوچک فضازمان در مدارهای ماهواره GPS- ما باید فراتر از آن چیزی برویم که نظریه نیوتن می‌تواند محاسبه کند.آیا نیوتن برای پیش‌بینی پدیده‌هایی که هرگز نمی‌توانست امیدوار به مشاهده آنها باشد،اشتباه می‌کرد و این هیچ تأثیری بر اندازه‌گیری‌هایی که او می‌توانست انجام دهد نداشت؟
ما به عنوان فیزیکدان در مرزهای دانش کار می کنیم.برای فراتر رفتن از این مرزها به نظریه های جدیدی نیاز خواهد بود.برای مثال،اگر خودمان را در حال بررسی اثرات گرانشی ذرات تک زیراتمی بیابیم،شاید متوجه شویم که ناسازگاری نسبیت عام با جهان کوانتومی آن را به طور ناگهانی غیرعملی می کند.سپس باید یک نظریه جدید و مفیدتر پیدا کرد.
با مطالعه بیشتر درباره اولین لحظات کیهان یا تکامل آینده کیهان،شاید مکان های جدیدی را پیدا کنیم که نظریه انیشتین هرگز برای رفتن به آنجا مجهز نبود.اما در حال حاضر،مهم نیست که آیا اینشتین درست گفته است یا خیر،مهم است که آیا نظریه او مفید است یا خیر.شما فقط باید به دستگاه GPS خود نگاه کنید تا متوجه شوید که درست است.
#گرانش
#کیهانشناسی
#نسبیت_عام

@Einstein_astronomy

ساختن مدلی از کیهان:
بخش اول:
صد سال پیش،آلبرت اینشتین نظریه جدیدی درباره گرانش نوشت.نسبیت عام توضیحی ظریف اما از نظر ریاضی پیچیده از ماهیت فضازمان است.تاکنون تمام آزمون ها را با دقت فوق العاده ای پشت سر گذاشته است.اصول آن به ما اجازه می دهد تا تکامل کیهان را توصیف کنیم و همچنین راه خود را با GPS پیدا کنیم.با این حال هر نسل از فیزیکدانان راه های جدیدی برای آزمایش آن پیدا می کنند و برای هر تست،یک نفر تیتر می نویسد:
آیا اینشتین اشتباه می کرد؟
سوال وحشتناکی است؛
ما می دانیم که نسبیت عام نمی تواند نظریه نهایی باشد،زیرا گرانش و مکانیک کوانتومی به خوبی با هم بازی نمی کنند.سایر نیروهای طبیعت (الکترومغناطیس و نیروهای هسته ای) همگی به خوبی با مدل استاندارد فیزیک ذرات مطابقت دارند.اما گرانش بخشی از آن نیست و ما نمی دانیم چگونه آن را به هم متصل کنیم،اگرچه نظریه ریسمان ممکن است کمک کند.سیستم‌های افراطی مانند مراکز سیاه‌چاله‌ها و اولین لحظات کیهان نیز ممکن است نیاز به توضیح بیشتری نسبت به نسبیت عام داشته باشند.
بنابراین احتمالاً روزی،نظریه ای به عنوان جایگزینی برای نسبیت عام مطرح خواهد شد،نظریه ای که تمام مشکلات موجود در لبه ها را برطرف می کند.اما این بدان معنا نیست که انیشتین اشتباه می کرد.به همان ترتیبی که انیشتین خطای نیوتن را ثابت نکرد.
در چنین مواردی،درستی یا نادرستی یک نظریه مفهومی غیرعملی است.ما فیزیکدانان به روشی که یک نجار به انتخاب یک ابزار نزدیک می شود،به یک نظریه نزدیک می شویم:
چقدر خوب کار می کند و چه زمانی می توانم از آن استفاده کنم؟
#گرانش
#کیهانشناسی
#نسبیت_عام

@Einstein_astronomy

حلقه انیشتین چیست؟
بخش اول:
آیزاک نیوتن اولین بار نیروی گرانش را در سال 1665 توصیف کرد و آلبرت انیشتین بعداً آن را در نظریه نسبیت عام خود که در سال 1916 منتشر کرد آن را اصلاح کرد.نیوتن قادر به تعریف گرانش نبود،با این حال انیشتین کشف کرد که گرانش تاب برداشتن خود فضا است.اولین اثبات عینی توصیف انیشتین از گرانش در طی یک خورشید گرفتگی در سال 1919 به دست آمد.اگر گرانش به دلیل تاب برداشتن فضا باشد،نور در امتداد فضای منحنی حرکت می‌کند.منجر به پدیده ای به نام عدسی گرانشی می شود.برای اثبات نسبیت عام،دانشمندان نور ستارگان دور را در طی یک خورشید گرفتگی مشاهده کردند.اگر انیشتین درست می گفت،نور آن ستاره ها به دور خورشید خم می شد.مطمئناً مشاهدات نظریه انیشتین را تأیید کردند.عدسی گرانشی همچنین ممکن است منجر به تشکیل چیزی شود که حلقه انیشتین نامیده می شود.
#گرانش
#اختر_فیزیک
#نسبیت_عام
#فضازمان

@Einstein_astronomy

بخش هفتم:
چه چیزی کم است؟
گرانش:
بزرگترین حفره در مدل استاندارد،کمبود گرانش است.نیروی چهارم طبیعت در تصویر فعلی نمی گنجد.گرانش نیز در مقایسه با سایر نیروها بسیار ضعیف است (برای مثال نیروی قوی 100,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000 بار قویتر از گرانش است).برخی از فیزیکدانان فکر می کنند گرانش توسط نوعی ذره به نام گراویتون نیز منتقل می شود،اما تاکنون هیچ مدرکی مبنی بر وجود این ذره وجود ندارد.
جرم نوترینو:
نوترینو در مقایسه با تمام ذرات دیگر آنقدر کوچک است که واقعاً توضیحی را می طلبد.این امکان وجود دارد که نوترینو جرم خود را مانند سایر ذرات از هیگز دریافت نکند.
ماده تاریک:
برای رصد کیهان،به نظر می‌رسد که بخش عظیمی از آن از ماده تاریک ساخته شده است؛نوع جدیدی از مواد که با ماده معمولی برهم‌کنش ندارند و بنابراین احتمالاً به طور کامل در مدل استاندارد گم شده‌اند.
ابر تقارن:
برخی از فیزیکدانان به دنبال الحاقاتی برای مدل استاندارد برای توضیح این اسرار هستند.ابرتقارن یک بسط است که در آن هر ذره دارای دوقلو دیگری با جرم بیشتر است.برخی از این ذرات برهمکنش بسیار ضعیفی با مواد معمولی دارند و بنابراین می توانند نامزدهای خوبی برای ماده تاریک باشند.

منبع:
https://flip.it/IJ8Im8

#ذرات_بنیادی
#مدل_استاندارد
#مکانیک_کوانتومی
#گرانش
#ماده_تاریک
#نظریه_همه_چیز

@Einstein_astronomy

بخش ششم:
اتم ها(ترکیبات مرکب):
نانی که دموکریتوس بو کرد فقط از نسل اول ذرات بنیادی ساخته شده است.کوارک های بالا و پایین از طریق نیروی قوی به یکدیگر متصل می شوند تا پروتون و نوترون بسازند و نیروی قوی نیز آنها را به هم می چسباند تا هسته یک اتم را تشکیل دهند.الکترون‌ها با ترتیباتی که توسط مکانیک کوانتومی تعیین می‌شود،به دور هسته می‌چرخند (فیزیک کوانتومی آغازگر ما را برای مواردی که در نهایت سردرگم شده‌اند، ببینید).
هیگز(ذره خدا):
احتمالاً متوجه ذره تنهای سمت راست جدول ذرات شده اید؛بوزون هیگز.هیگز نوع خاصی از ذره است که به سایر ذرات بنیادی جرم می دهد.ایده این است که میدانی در همه جای فضا وجود دارد و هنگامی که ذرات در فضا حرکت می کنند،تمایل دارند به این میدان برخورد کنند و این تعامل آنها را کند می کند (مشابه اینکه حرکت در آب از هوا دشوارتر است).این فعل و انفعال همان چیزی است که به ذرات بنیادی جرم می دهد.برخی از ذرات مانند فوتون ها و گلوئون ها با میدان هیگز برهمکنش ندارند،بنابراین بدون جرم هستند.
همانطور که فوتون ها با نیروی الکترومغناطیسی ارتباط برقرار می کنند،بوزون هیگز نیز با میدان هیگز ارتباط برقرار می کند.بوزون هیگز تا سال 2013 یک ذره نظری بود که سرن اعلام کرد بالاخره کشف شده است،اگرچه دانشمندان هنوز در حال کشف خواص آن هستند.
#ذرات_بنیادی
#مدل_استاندارد
#مکانیک_کوانتومی
#بوزون_هیگز
#نظریه_همه_چیز

@Einstein_astronomy

بخش پنجم:
هادرون(ذرات مرکب):
اکنون که ذرات بنیادی طبیعت را می‌شناسیم،می‌توانیم آن‌ها را به روش‌های مختلف در کنار هم قرار دهیم تا ذرات بزرگ‌تر بسازیم.مهم ترین ذرات مرکب باریون ها هستند که از سه کوارک ساخته شده اند.پروتون ها و نوترون ها هر دو نوع باریون هستند.
بزرگترین برخورد دهنده ذرات سازمان اروپایی تحقیقات هسته ای (سرن) پروتون ها را به هم می شکند.از آنجایی که پروتون ها نوعی هادرون هستند،برخورد دهنده بزرگ هادرون یا LHC نامیده می شود.
پادماده:
دو برابر یا هیچ؟
تا آنجا که می دانیم،همه کوارک ها و لپتون ها دارای ذرات دوقلو پادماده هستند.پادماده مانند ماده است با این تفاوت که بار مخالف دارد.به عنوان مثال،الکترون مشابهی دارد که دقیقاً همان جرم است،مگر با بار مثبت به جای منفی.هنگامی که ذره ای از ماده با دوقلو پادماده خود ملاقات می کند،هر دو در انفجاری از انرژی خالص نابود می شوند.
پادماده در کیهان بسیار نادر است،اگرچه نقش مهمی در فناوری دارد.به عنوان مثال،اسکنرهای توموگرافی گسیل پوزیترون (PET) از نابودی پوزیترون ها برای دیدن داخل بدن استفاده می کنند.
یکی از اسرار بزرگ فیزیک این است که چرا جهان تقریباً به طور کامل از ماده ساخته شده است.بسیاری از فیزیکدانان ذرات در تلاش برای پاسخ به آن هستند.
#پادماده
#ذرات_بنیادی
#مدل_استاندارد
#مکانیک_کوانتومی
#نظریه_همه_چیز

@Einstein_astronomy

بخش چهارم:
ذرات بنیادی:
تمام مواد از دو نوع ذره به نام‌های کوارک و لپتون ساخته شده‌اند.
کوارک ها:
(ذرات بنفش در شکل بخش دوم) در شش طعم وجود دارند که همگی با نام های عجیب و غریب هستند.مفید است که آنها را به صورت جفت ببینیم تا سه نسل بسازند.اینها عبارتند از بالا و پایین (نسل اول)،افسون و شگفت (نسل دوم) و سر و ته (نسل سوم).فقط کوارک های بالا و پایین در زندگی روزمره مهم هستند زیرا پروتون و نوترون می سازند.بقیه فقط ماده بیگانه می سازند که برای تشکیل اتم بسیار ناپایدار است.فیزیکدانان می توانند ماده بیگانه را در شتاب دهنده های ذرات ایجاد کنند،اما معمولاً فقط کسری از ثانیه قبل از فروپاشی دوام می آورد.
لپتون ها:
شش لپتون وجود دارد که شناخته شده ترین آنها الکترون است،یک ذره بنیادی کوچک با بار منفی.ذرات میون (نسل دوم) و تاو (نسل سوم) مانند نسخه های چاق تر الکترون هستند.آنها همچنین دارای بار الکتریکی منفی هستند،اما ناپایدارتر از آن هستند که در ماده معمولی ظاهر شوند و هر یک از این ذرات دارای یک نوترینوی متناظر بدون بار هستند.
نوترینوها شایسته ذکر ویژه هستند زیرا شاید کمترین درک از همه ذرات موجود در مدل استاندارد را داشته باشند.آنها سریع هستند اما فقط از طریق نیروی ضعیف با هم تعامل دارند،به این معنی که به راحتی می توانند مستقیماً از طریق یک سیاره عبور کنند.آنها در واکنش های هسته ای،مانند واکنش هایی که هسته خورشید را نیرو می دهند،ایجاد می شوند.
#ذرات_بنیادی
#مدل_استاندارد
#مکانیک_کوانتومی
#نظریه_همه_چیز

@Einstein_astronomy

بخش سوم:
ملاقات با خانواده:
ذرات مدل استاندارد یک خانواده بزرگ را تشکیل می دهند.اولین معرفی شما می تواند دلهره آور باشد،کمی مانند شرکت در یک گردهمایی با تعداد زیادی پسرعموی دور که هرگز نامشان را نشنیده اید.مهم نیست که این پسر عموها چقدر عجیب هستند،مهم است که به یاد داشته باشید که همه آنها با هم مرتبط هستند.
اصول اولیه:
گل مان و دیگران ذرات را در دو دسته اصلی قرار دادند:
فرمیون ها و بوزون ها:
فرمیون‌ها،مانند الکترون،موادی را می‌سازند که ما آن را ماده می‌نامیم.بوزون ها مانند فوتون نیروها را منتقل می کنند.فرمیون ها بسته به نیروهایی که احساس می کنند دوباره به دو نوع ذره تقسیم می شوند.اینها کوارک ها و لپتون ها هستند (به زیر مراجعه کنید).
نیروهای طبیعت:
ذرات از طریق چهار نیرو با یکدیگر ارتباط برقرار می کنند:
الکترومغناطیس،نیروی قوی،نیروی ضعیف و گرانش.
مدل استاندارد سه مورد اول را توصیف می کند (همانطور که در زیر توضیح داده شده است،گرانش در مدل استاندارد مشخص نمی شود).ذرات مختلف از طریق نیروهای مختلف ارتباط برقرار می کنند،مشابه روشی که مردم می توانند به زبان های مختلف ارتباط برقرار کنند.به عنوان مثال،فقط کوارک ها،گلئون صحبت می کنند.در حالی که الکترون ها می توانند،فوتون و همچنین بوزون W و Z صحبت کنند.
الکترومغناطیس نیرویی است که الکترون ها را در اتم نگه می دارد.توسط فوتون ها ارتباط برقرار می شود.نیروی قوی هسته اتم ها را کنار هم نگه می دارد.بدون آن،هر اتم در جهان به طور خود به خود منفجر می شود.توسط گلوئون ها مخابره می شود.نیروی ضعیف باعث واپاشی رادیواکتیو می شود.توسط بوزون های W و Z منتقل می شود.
#ذرات_بنیادی
#نیرو_های_بنیادی
#مدل_استاندارد
#مکانیک_کوانتومی
#نظریه_همه_چیز

@Einstein_astronomy

‍ بخش دوم:
چگونه همه چیز شروع شد؟
در اوایل قرن بیستم،دانشمندان فکر می‌کردند که تنها سه ذره بنیادی در طبیعت وجود دارد:
پروتون‌ها و نوترون‌ها که هسته یک اتم را تشکیل می‌دهند و الکترون‌هایی که دور آن می‌چرخند.
اما در دهه 1950 و 1960،فیزیکدانان شروع به خرد کردن این ذرات با هم کردند و برخی از آنها شکستند.معلوم شد که پروتون‌ها و نوترون‌ها ذرات کوچک‌تری در درون خود دارند.ده ها ذره جدید کشف شد و برای مدتی،هیچکس نتوانست آنها را توضیح دهد.فیزیکدانان آن را باغ وحش ذرات نامیدند.
در دهه 1970،فیزیکدانانی مانند موری گل مان نظمی در میان هرج و مرج پیدا کردند.گامی که آن‌ها برداشتند شبیه به گامی بود که شیمیدان روسی دیمیتری مندلیف برای یافتن نظم عناصر شیمیایی در جدول تناوبی خود برداشت.
ترتیب جدید ذرات بسیاری از خواص ذرات تازه کشف شده را توضیح داد و همچنین برخی از ذرات جدید را به درستی پیش بینی کرد.
تشریح تصویر زیر:
این 17 ذره بنیادی،مدل استاندارد فیزیک ذرات را تشکیل می دهند.
#ذرات_بنیادی
#مدل_استاندارد
#مکانیک_کوانتومی
#نظریه_همه_چیز

@Einstein_astronomy

‍ آغازگر نظریه (تقریبا) همه چیز:
بخش اول:
در حدود قرن چهارم قبل از میلاد،فیلسوف یونانی دموکریتوس بوی پختن غذا را حس کرد و فکر کرد که باید تکه‌های نان در هوا و بینی او شناور باشد.او ذرات کوچک را اتم (به معنی غیرقابل برش) نامید و آنها را به صورت توپ‌های کروی کوچک تصور کرد.
اما اتم ها کره های جامد کوچک نیستند.آنها حتی از قطعات کوچکتری ساخته شده اند که ذرات نامیده می شوند.
بهترین توصیف دانشمندان از آن ذرات و نیروهای حاکم بر رفتار آنها،مدل استاندارد فیزیک ذرات یا فقط مدل استاندارد نامیده می شود.
مدل استاندارد تمام ذرات طبیعت را به همان شیوه ای که جدول تناوبی عناصر را طبقه بندی می کند، طبقه بندی می کند.این نظریه مدل استاندارد نامیده می شود زیرا آنقدر موفق است که به استاندارد تبدیل شده است.و نه مدل اقتصادی وجود دارد و نه یک مدل لوکس.
با این حال،هنوز چند پیچیدگی وجود دارد که باید برطرف شود (و همچنین چند مورد حذفی عظیم). به همین دلیل است که گاهی اوقات به آن نظریه تقریبا همه چیز می گویند.
تشریح تصویر زیر:
گرافیک یک مقطع عرضی از طریق آشکارساز که یکی از رویدادهای متعدد برخورد ذرات ثبت شده در طول جستجوی بوزون هیگز را نشان می دهد.
#ذرات_بنیادی
#مکانیک_کوانتومی
#نظریه_همه_چیز
#مدل_استاندارد

@Einstein_astronomy

‍ بخش چهارم:
پس از اندازه گیری شکل و ظاهر بیش از 100 میلیون کهکشان،تیم بررسی انرژی تاریک دریافتند که تمام مشاهدات آنها با پیش بینی های اینشتین در مورد گرانش تکمیل شده است.
در بیانیه JPL آمده است:
این کار به فراهم کردن زمینه برای دو تلسکوپ فضایی آینده کمک می کند که درک ما از گرانش را حتی با دقت بالاتری نسبت به مطالعه جدید بررسی کنند و شاید در نهایت این راز را حل کنند.
در سال‌های آینده،یک جفت ماموریت جدید -ماموریت اقلیدس آژانس فضایی اروپا و همچنین پرتاب تلسکوپ فضایی رومی نانسی گریس ناسا- هر دو با هدف جستجوی بیشتر جهان برای یافتن شواهدی مبنی بر وجود مواردی که قدرت گرانش وجود دارد یا خیر.به نظر می رسد متفاوت است.اگرچه مطالعه اخیر توسط تیم بررسی انرژی تاریک بر داده‌هایی متکی بود که نزدیک به پنج میلیارد سال در گذشته مشاهده شد، اقلیدس و نانسی گریس رومن حتی دورتر از این را نگاه خواهند کرد؛به ترتیب به هشت میلیارد و یازده میلیارد سال.
در حالی که مطالعه اخیر نشان داد که نظریه گرانش انیشتین می‌تواند با چالش‌های یکی از بزرگترین آزمایش‌های خود تا به امروز مقابله کند،این بدان معنا نیست که اکتشافات آینده نمی‌توانند مناطقی را که هنوز به کمی کار نیاز دارد،نشان دهند.
به گفته اگنس فرته،محقق فوق دکترا در JPL و یکی از نویسندگان همکار این مطالعه،هنوز جا برای به چالش کشیدن نظریه گرانش اینشتین وجود دارد.با مجموعه ای از اندازه گیری های دقیق تر در آینده،فرته معتقد است که برخی از جنبه های نظریه انیشتین ممکن است هنوز نیاز به کمی تجدید نظر داشته باشند.
فرته می افزاید:
بنابراین ضروری است که ما همچنان به همکاری با دانشمندان سراسر جهان در مورد این مشکل ادامه دهیم،همانطور که با بررسی انرژی تاریک انجام دادیم.
نسخه پیش‌چاپ مقاله 45 صفحه‌ای تیم،
نتایج سال سوم بررسی انرژی تاریک:
محدودیت‌ها در پسوندهای ΛCDM با عدسی ضعیف و خوشه‌بندی کهکشانی

منبع:
https://flip.it/oK7TWU
#گرانش
#کیهانشناسی
#انرژی_تاریک

@Einstein_astronomy

‍ بخش سوم:
در بیانیه اخیر در وب سایت آزمایشگاه پیشرانه جت آمده است:
این سوء تفاهم بالقوه ممکن است به دانشمندان در توضیح انرژی تاریک کمک کند.
این بیانیه با استناد به دانشمندان ناسا در میان همکارانش،اضافه کرد که این مطالعه،یکی از دقیق‌ترین آزمایش‌های نظریه گرانش آلبرت اینشتین در مقیاس کیهانی،نشان داد که درک پذیرفته‌شده ما از نحوه عملکرد گرانش دست نخورده باقی می‌ماند.
به طور خاص،تیم بررسی انرژی تاریک در جستجوی شواهدی بود که نشان دهد ممکن است در طول تاریخ کیهان یا در فواصل بسیار دور در جهان ما اختلافاتی در قدرت گرانش وجود داشته باشد.چنین کشفی نشانه روشنی خواهد بود که نظریه های انیشتین هنوز کامل نشده اند،بنابراین انبساط غیرعادی جهان را توجیه می کند.
بر اساس نتایج تجزیه و تحلیل این تیم،به نظر می‌رسد که مشاهدات همچنان در کنار نظریه گرانش اینشتین کار می‌کنند.با این حال،در حالی که تفسیر نسبیتی از گرانش هنوز بهترین مدل است،این ما را به توضیح انرژی تاریک نزدیک نمی کند.
دانشمندان می‌دانند که انرژی تاریک وجود دارد،حتی اگر هنوز مشخص نکرده‌ایم که از چه چیزی ساخته شده است،به دلیل تأثیر گرانشی خود بر فضای اطراف آن.در حالی که نور با انرژی تاریک برهمکنش نمی‌کند،می‌تواند تحت تأثیر گرانش در جایی که غلظت‌های زیادی از آن وجود دارد،منحرف شود که منجر به اعوجاج نور در تصاویر جمع‌آوری‌شده از کهکشان‌های دوردست می‌شود،اثری که به‌عنوان عدسی گرانشی ضعیف شناخته می‌شود.

تشریح تصویر زیر:
عدسی گرانشی ضعیف توسط کهکشان های لکه دار در تصاویر اولیه جمع آوری شده توسط تلسکوپ فضایی جیمز وب مشهود است.
#گرانش
#کیهانشناسی
#انرژی_تاریک

@Einstein_astronomy

بخش دوم:
دانشمندان مدت‌هاست در مورد اینکه چه چیزی می‌تواند باعث شود که جهان ما به شکلی که دارد منبسط شود و ظاهراً از تأثیر گرانش اجتناب می‌کند،فکر کرده‌اند.این اثر را می‌توان با اتفاقی مقایسه کرد که اگر قرار بود یک توپ بیس‌بال را مستقیماً به هوا پرتاب کنید و به جای اینکه تا یک ارتفاع معین بالا بیایید و دوباره سقوط کنید،در عوض به صعود ادامه داد و با دور شدن از زمین سرعت گرفت.به عبارت دیگر،به نظر می رسد که انبساط جهان ما با هر چیزی که در مورد گرانش می فهمیم،مخالفت می کند.
انرژی تاریک را وارد کنید،نیروی فرضی فیزیکدانان معتقدند که این انبساط جهانی غیرعادی را هدایت می کند.منبع تقریباً 70 درصد از کل انرژی در جهان امروزی ما،از دهه 1990،انرژی تاریک توضیح اصلی برای آنچه می تواند باعث شود سرعت انبساط جهان به طور مداوم در حال شتاب باشد،بوده است.
با این حال،احتمالات دیگری نیز وجود دارد.برای مثال،اگر چیزی در مورد درک ما از گرانش ناقص بود چه؟
بالاخره آیا انیشتین اشتباه می کرد؟
این یکی از سوالاتی بود که در ذهن محققان با بررسی بین‌المللی انرژی تاریک وجود داشت که با تکیه بر داده های جمع آوری شده توسط تلسکوپ 4 متری ویکتور ام. بلانکو در شیلی سعی در حل این سوال داشت که آیا هنوز چند قطعه گمشده در پازل گرانش وجود دارد یا خیر.
این مطالعه با کاوش چندین مدل جهانی ممکن مختلف به مشکل نزدیک شد.اینها شامل حضور گسترده پذیرفته شده انرژی تاریک و همچنین نوترینوهای استریل یا انحنای فضایی غیرصفر به عنوان توضیحات ممکن بود.در صورت لزوم،گروهی که مایل بودند نظریه نسبیت عام انیشتین را به طور بالقوه تغییر دهند،این احتمال را نیز بررسی کردند که ممکن است اصلاحات فیزیک گرانشی مورد نیاز باشد.این تیم از داده‌های شبیه‌سازی شده همراه با تحلیل‌های کور داده‌های واقعی استفاده کرد تا به اعتبار یافته‌های خود کمک کند،با هدف تعیین اینکه آیا ایده‌های ما در مورد انرژی تاریک و جهان در حال انبساط می‌تواند ناشی از یک سوء تفاهم اساسی در مورد رابطه بین گرانش و کیهان باشد.
#گرانش
#کیهانشناسی
#انرژی_تاریک

@Einstein_astronomy

🔭 هر آنچه در آسمان شب می‌بینید واقعیست!

این تصاویر زیبا از جهان کار دست یک هنرمند نیست، بلکه تصاویری هستند که توسط تلسکوپ‌های فضایی بر فراز سر انسان‌ها در مدار به وجود آمدند. تقریبا ۱۳.۶ میلیارد سال پیش نور از تاریکی بیرون آمد، اما هیچکس دقیقا نمیداند که اولین ستاره‌های اولیه چگونه متولد شدند....

برای مطالعه کامل این مطلب، اینجا را کلیک کنید.


📱راه ارتباطی:

|🔺 تلگرام | 🔺 اینستاگرام | 🔺 بله | 🔺 ایتا

‍ آیا اینشتین اشتباه می کرد؟
مطالعه انرژی تاریک اکتشافات شگفت انگیزی در مورد اسرارآمیزترین نیروهای طبیعت به همراه دارد:
بخش اول:
در حالی که دانشمندان همچنان به بحث و گفتگو ادامه می‌دهند که بزرگترین اسرار حل‌نشده جهان ما احتمالا چیست،تعداد کمی از آن‌ها مخالف هستند که گرانش در میان اسرارآمیزترین نیروهایی است که انسان‌ها مشاهده کرده‌اند.
گرانش آنقدر ظریف است که تقریباً هیچ تأثیری در سطح زیراتمی ندارد،با این وجود،سیارات را در مدار نگه می‌دارد و مجموعه‌ای از میلیون‌ها ستاره را که ستاره‌شناسان به‌عنوان کهکشان می‌شناسند،کنار هم نگه می‌دارد.اگرچه گرانش برای چشم انسان نامرئی است،اما همچنان می‌تواند نور را منحرف کند،سریع‌ترین عاملی که توسط فیزیک در جهان ما وجود دارد.
دقیق ترین توصیف گرانش همان توصیفی است که انیشتین در سال 1915 با نظریه نسبیت عام خود به ما داد.از نظر انیشتین،گرانش اساساً فقط اثری است که از واریانس توزیع جرم در سراسر جهان ناشی می شود که منجر به انحنای فضازمان می شود.به این فکر کنید که چگونه یک سنگ مرمر،که در یک انتهای یک ورقه لاستیکی بزرگ قرار می گیرد،به سمت مکانی می غلتد که در آن جسم بزرگتر و سنگین تری را قرار می دهید که ورق را سنگین می کند و یک فرورفتگی خمیده به سمت پایین در امتداد سطح آن ایجاد می کند.اگرچه گرانش در واقع نیرویی است که سنگ مرمر را در این قیاس به حرکت در می‌آورد،اما مفهوم گسترده‌تر به چگونگی جذب اجسام کوچکتر در فضا به سمت اجسام با جرم بیشتر مربوط می‌شود.
اگرچه درک انیشتین از گرانش هنوز بهترین درک ما در حال حاضر است،گاهی اوقات چالش هایی برای نظریه های این فیزیکدان مشهور وجود داشته است.با این حال،طبق یک مطالعه جدید،بعید است که تجدید نظر در نظریه‌های انیشتین در مورد اسرارآمیزترین نیروی موجود در طبیعت به ما کمک کند تا یکی از بزرگترین سؤالات طولانی در مورد جهان خود را حل کنیم:
چه چیزی باعث انبساط آن با سرعتی فزاینده می‌شود؟

تشریح تصویر زیر:
نموداری که تغییرات نرخ انبساط کیهان را در طی میلیاردها سال نشان می دهد.
#گرانش
#کیهانشناسی
#انرژی_تاریک

@Einstein_astronomy

هینتون گوگل را ترک کرد تا آزادانه درباره ترس هایش از هوش مصنوعی صحبت کند:

گوگل در سال 2012 پس از اینکه هینتون و چندین همکارش به بیشرفتی در برنامه نویسی شبکه عصبی دست یافتند،به سراغ هینتون رفت.هینتون به عنوان محقق و معاون رییس‌جمهور به این شرکت پیوست و برای پیشبرد تلاش های هوش مصنوعی آنها تلاش کرد.این فناوری بسیار سریعتر از آنچه هینتون انتظار داشت پیشرفت کرد.در گزارش قبلی،هینتون گفت که فکر میکند انواع خروجی‌های متنی که توسط ChatGPT و دیگر مدل های زبان بزرگ در سال های اخیر تولید شده اند،در طول عمر او امکانپذیر نبوده‌اند.این محقق به طور فزاینده ای از سرعت توسعه هوش مصنوعی ناراحت شد و باعث شد سال گذشته از گوگل کناره گیری کند تا بتواند آزادانه تر از صنعت انتقاد کند.
پس از ترک گوگل،هینتون به گروهی از محققان و فن‌آوران نگران ملحق شد که معتقدند عجله سریع صنعت فناوری برای ایجاد مدل های هوش مصنوعی قدرتمندتر می‌تواند عوارض جانبی مضر اجتماعی داشته باشد.اگرچه هینتون از آن زمان در بیانیه‌های اخیر زبان خود را تعدیل کرده است،اما قبلاً ابراز نگرانی کرده بود که یک مدل هوش مصنوعی کنترل نشده میتواند به نحوی تسلط بشریت را بگیرد.این ترس‌ها باعث شد که محققی که توسط بسیاری از صنعت به عنوان پدرخوانده هوش مصنوعی شناخته میشود،از بسیاری از کار های زندگی خود پشیمان شود.
هینتون در سال 2023 در مصاحبه ای با نیویورک تایمز گفت:
«این ایده که این چیز ها واقعا میتوانند از مردم هوشمندتر شوند -تعداد کمی از مردم این را باور داشتند اما بیشتر مردم فکر میکردند که خیلی دور از ذهن است- و من فکر میکردم خیلی دور است.فکر میکردم ۳۰ تا ۵۰ سال یا حتی بیشتر فاصله داشته باشد.بدیهی است که من دیگر به این فکر نمیکنم.»
جایزه نوبل جدید هینتون ممکن است روابط متشنج این محقق را با میراث او پیچیده تر کند.
#Machine_Learning
#هوش_مصنوعی
#جایزه_نوبل

@Einstein_astronomy

اولین محققان هوش مصنوعی به دنبال الهام گرفتن از مغز انسان بودند:

هاپفیلد و هینتون به پیشرفت مطالعات شبکه های عصبی در دهه 1970 و 1980 اعتبار دارند،در زمانی که هنوز مشخص نبود که این رشته به غول امروزی تبدیل شود.هاپفیلد به دلیل ترکیب یافته های روانشناسی،زیست شناسی و علوم اعصاب برای ایجاد شبکه ای(شبکه هاپفیلد)که قادر به ذخیره و بازآفرینی الگوها از داده ها است،مشهور است.هینتون بعداً از این استفاده کرد و شبکه خود به نام ماشین بولتزمن را ایجاد کرد که میتواند الگوها را در توده های بزرگ داده شناسایی کند.این پیشرفت ها با هم،اولین گام های حیاتی برای ایجاد ماشین های بودند که قادر به طبقه بندی تصاویر بودند.به نوبه خود،در مدل های مدرن از هوش مصنوعی برای یادگیری سریع از تصاویر و الگوهای ذخیره شده در مجموعه داده های وسیع استفاده میشود.
این جایزه بیشتر تشابهات و ارتباط متقابل بین روانشناسی و علوم کامپیوتر را برجسته میکند.شبکه های عصبی که از نحوه استفاده مغز انسان از نورون ها برای دریافت اطلاعات جدید الهام میگیرند،از آن زمان به بعد پایه های تکنولوژیکی زیربنایی را برای مدلهای زبان بزرگ مانند ChatGPT و همچنین مدلهای تشخیص تصویر مورد استفاده در همه چیز،از غربالگری سرطان گرفته تا صورت،تشکیل دادند.شناخت هینتون و چندتن از همکارانش قبلاً جایزه تورینگ را برای کار خود در زمینه شبکه های عصبی دریافت کرده بودند.
کمیته نوبل در بیانیه‌ای که تصمیم خود را توصیف میکند،کار هاپفیلد و هینتچن را در معرفی روش های جدیدی برای استفاده از رایانه‌ها برای حل سوالات چالش‌برانگیز اجتماعی به رسمیت میشناسد.
کمیته نوبل در X،پلتفرم رسانه اجتماعی که قبلا توییتر نامیده میشد،نوشت:
«به لطف کار آنها،بشریت اکنون یک آیتم جدید در جعبه ابزار خود دارد که می‌توانیم از آن برای اهداف خوب استفاده کنیم.ماشین لرنینگ مبتنی بر شبکه های عصبی مصنوعی در حال حاضر انقلابی در علم،مهندسی و زندگی روزمره ایجاد کرده است.»
هینتون که قبلاً از فناوری هوش مصنوعی مدرن به عنوان تهدید وجودی برای بشریت یاد می‌کرد،صبخ سه شنبه در گفتگو با واشنگتن پست از تصمیم آکادمی سلطنتی علوم سوئد متعجب شد:
«من در یک هتل ارزان در کالیفرنیا هستم که اینترنت یا تلفن خوبی ندارد.امروز قرار بود اسکن MRI بگیرم،اما فکر میکنم باید آن را لغو کنم.»
او در ادامه درباره توسعه آینده هوش مصنوعی هشدار داد،گرچه لحن او نسبت به برخی اظهارات قبلی اش بدبینانه‌تر بود.
هینتون به پست گفت:«از بسیاری جهات فوق‌العاده خواهد بود،این به معنای پیشرفت های عظیم در بهره‌وری خواهد بود.اما ما همچنین باید نگران تعدادی از پیامدهای بد احتمالی باشیم... من نگران هستم پیامد کلی این امر ممکن است سیستم هایی باهوش‌تر از ما باشد در نهایت کنترل را به دست بگیرند.»
او افزود:«ما هیچ تجربه ای در مورد اینکه هوشمندتر از ما چیزهایی وجود دارد،نداریم.»
#Machine_Learning
#هوش_مصنوعی
#جایزه_نوبل

@Einstein_astronomy

‍ پیش مقدمه:
همواره انسان در طول زندگی خود دنبال پیشرفت هایی که موجب راحتی و آسایش و بهبود زندگی خودش شود،بوده است.این پیشرفت ها از همان دوران انسان های اولیه همگام با پیشرفت علم و فناوری بوده است و نسل به نسل انتقال و ارتقا یافته است.انسان به تنهایی در همین راه توانست درک بهتری نسبت به پیدایش خود و کائنات پیدا کند و کمک کند که موانع از بین رفته و مسیر صاف و هموار شود.
پیشرفت های روزافزون انسان،ترقی های بسیاری را در علوم به همراه داشت که مهم ترین بخش آن را میتوان در حمل و نقل دید و این پیشرفت از حمل و نقل اجسام آغاز شد تا کنون که به انتقال اطلاعات با سرعت بسیار بالا و حجم بسیار زیاد رسیده است.در دوره کنونی یکی از ترقی های علمی بسیار مهمی که میتوان دید،در فناوری اطلاعات است که جدیدترین و فعال ترین آن،هوش مصنوعی است.
هوش مصنوعی علاوه بر اینکه یک بعد جدید در علم را ایجاد کرده است،در کنارش به یک ترس عجیب و آینده‌نگرانه تبدیل شده است که نسبت به او خیلی از افراد از جمله سیاستمداران و دانشمندان احساس مسئولیت میکنند.زنگ خطر ها تاکنون فعال نشده است و همه چیز به روال عادی و مناسبی در حال پیشرفت است،ولی هنوز دل‌نگرانی خیلی از افراد وجود دارد که به هر حالتی این پیشرفت را یک رشد منفی و ضدانسانی می‌بینند.
در این مقاله همانند مقاله قبلی که نوشته سایت CNN بود به موضوع تازه جامعه علمی که از نوبل فیزیک امسال شروع شد،میپردازیم.در اینجا باز هم صحبت برندگان و توصیه های بشردوستانه آنها را در رابطه با هوش مصنوعی و پیشرفت او خواهیم شنید و خواهیم دید که این دانشمندان پیشکسوت و پیشرونده تا چه حد احساس مسئولیت نسبت به این موضوع میکنند.
حال به سراغ مقدمه مجله Popular Science میرویم و پس از به تشریح بهتری از این موضوع میپردازیم:
پدرخوانده هوش مصنوعی برای کارهایی که می‌ترسد بشریت را تهدید کند برنده جایزه نوبل شد:

جعفری هینتون،یکی از به اصطلاح پدرخوانده های هوش مصنوعی برنده جایزه نوبل برای پیشگامی در فناوری مشابهی شده است که می‌ترسد به پایان انسانها منجر شود.هینتون و جان جی هاپفیلد،محقق هوش مصنوعی،روز سه‌شنبه جایزه نوبل فیزیک را برای کارهای اولیه حیاتی‌شان بر روی شبکه های عصبی مصنوعی،که از آن زمان پایه و اساس مدل های هوش مصنوعی قدرتمند توسعه‌یافته توسط گوگل،OpenAI و دیگران را تشکیل داده اند،دریافت کردند.کار این زوج که از معماری مغز انسان الهام گرفته است،راه را برای پیشرفت در ماشین لرنینگ که در همه چیز از کشف تقلب گرفته تا وسایل نقلیه بدون راننده استفاده میشود،هموار کرد.از نظر هینتون،فناوری که او به پیشگامی کمک کرد،ممکن است خطری عمیق برای ایمنی انسان نیز داشته باشد.
#Machine_Learning
#هوش_مصنوعی
#جایزه_نوبل

@Einstein_astronomy

افشاگر:
هینتون علاوه بر پیشگام بودن در هوش مصنوعی،احتیاط را درمورد این فناوری نیز ترغیب کرده است.در ماه مه 2023،او نقش خود را در گوگل رها کرد و پس از نگرانی درمورد هوشمند تصمیم گرفت،افشا کند.
هینتون سال گذشته به CNN گفت:«من فقط یک دانشمند هستم که ناگهان متوجه شدم این چیزها از ما هوشمندتر میشوند.میخواهم به نوعی افشا کنم و بگویم که باید بطور جدی نگران این باشیم که چگونه جلوی کنترل این چیزها بر ما را بگیریم.»
او هشدار داد که هوش مصنوعی:«میداند چگونه برنامه‌نویسی کند،بنابراین راه هایی را برای دور زدن محدودیت هایی که ما بر روی آن اعمال میکنیم،پیدا خواهد کرد.راه هوایی برای دستکاری مردم برای انجام آنچه میخواهد پیدا خواهد کرد.»
در طی مراسم اعلامیه روز سه‌شنبه،از هینتون پرسیده شد که آیا از کار خود برای کمک به ایجاد فناوری که می‌ترسد علیرغم مزایای بالقوه بسیار آن آسیب بزرگی به همراه داشته باشد،پشیمان است یا خیر.او گفت:
«دو نوع پشیمانی وجود دارد.در جایی که احساس گناه میکنید،بخاطر انجام کاری که می‌دانستید نباید انجام بدهید،پشیمانی وجود دارد،و بعد از آن پشیمانی وجود دارد که کاری را انجام میدهید که در همان شرایط دوباره انجام میدهید،اما ممکن است در نهایت نتیجه خوبی نداشته باشد.
این نوع دوم از پشیمانی من است.در همان شرایط،من دوباره همین کار را انجام میدهم،اما نگرانم که پیامد کلی این امر ممکن است سیستم هایی باهوش‌تر از ما باشد که در نهایت کنترل را به دست بگیرند.»

منبع:
https://www.cnn.com/2024/10/08/science/nobel-prize-physics-hopfield-hinton-machine-learning-intl/index.html

#Machine_Learning
#هوش_مصنوعی
#جایزه_نوبل

@Einstein_astronomy

تقلید از مغز:
هوش مصنوعی به خلاصه ای برای ماشین لرنینگ با استفاده از شبکه های عصبی مصنوعی تبدیل شده است.این فناوری که توسط هاپفیلد و هینتون توسعه یافته است،براساس ساختار مغز است.درحالیکه یک مغز دارای نورون است،یک شبکه عصبی مصنوعی دارای گره هایی با مقادیر متفاوت است.درحالیکه نورون های مغز از طریق سیناپس ها با یکدیگر ارتباط برقرار میکنند،گره های مصنوعی از طریق اتصالات بر یکدیگر تاثیر میگذارند.شما می‌توانید با ایجاد ارتباطات قوی تر بین گره ها،یک شبکه عصبی مصنوعی را آموزش دهید،درست مانند تمرین دادن مغز.
همانطور که می‌توانیم مغزمان را برای کلمه یا واقعیت خاصی که به ندرت استفاده میکنیم و فقط بخوبی به خاطر می آوریم،متلاشی کنیم،شبکه های عصبی مصنوعی نیز می‌توانند الگوهایی را که ذخیره کرده اند جستجو کنند(به لطف شبکه هاپفیلد در سال 1982).
هاپفیلد کنجکاو بود که آیا میتوان یک سیستم فیزیکی الهام گرفته از مغز،شبکه ای از نورون های محاسباتی کوچک،که به هم متصل هستند،داشت یا خیر.او کنجکاو بود که آیا امکان ایجاد یادگیری چنین سیستم بسیار ساده ای وجود دارد یا خیر.پیرس گفت و این در واقع ممکن بود.
(آیا می‌دانستید که یک شبکه عصبی مصنوعی برای تقلید از مغز طراحی شده است؟
شبکه های عصبی مصنوعی با الهام از نورون های بیولوژیکی در مغز،مجموعه های بزرگی از نورون ها یا گره ها هستند که توسط سیناپس یا پیوند های وزنی به هم متصل شده اند که برای انجام آن آموزش دیده اند.)
بعد از اینکه هاپفیلد تحقیقات خود را منتشر کرد،هینتون آن را با استفاده از ایده های فیزیک آماری گسترش داد و اولین شکل ماشین لرنینگ به نام ماشین بولتزمن را توسعه داد.
پیرس افزود:«به ویژه،او (هینتون) نشان داد که میتوان از شبکه ها برای یافتن الگوها در داده ها استفاده کرد.»
از دهه 1980،اندازه شبکه ها افزایش یافته است.درحالیکه هاپفیلد از شبکه ای با تنها 30 گره استفاده میکرد -با کمتر از 500 پارامتر که آنها را به هم مرتبط میکند- شبکه های امروزی،مانند شبکه هایی که برای تامین انرژی Chat GPT استفاده میشوند،میتوانند بیش از یک تریلیون پارامتر داشته باشند.
برخلاف نرم افزارهای سنتی،که شبیه پیروی از دستور پخت کیک است،یک شبکه عصبی مصنوعی قادر است با مثال یاد بگیرد(با استفاده از دانش قبلی برای ایجاد دستورالعمل های جدید).
#Machine_Learning
#هوش_مصنوعی
#جایزه_نوبل

@Einstein_astronomy

نفوذ عظیم هوش مصنوعی:

او در پاسخ به سوالی درباره اهمیت بالقوه فناوری که تحقیقات او به توسعه آن کمک کرده است،گفت که هوش مصنوعی تاثیر عظیمی بر جوامع ما خواهد داشت.
«این با انقلاب صنعتی قابل مقایسه خواهد بود.اما به جای اینکه از نظر قدرت بدنی از انسانها فراتر رود،از نظر توانایی فکری از انسانها فراتر خواهد رفت.ما هیچ تجربه ای درمورد اینکه هوشمندتر از ما چگونه چیزهایی است،نداریم.»او بلافاصله پس از اعلام این خبر در یک مصاحبه تلفنی این را گفت.
هینتون پیشبینی کرد که این فناوری چیزهایی مانند مراقبت های بهداشتی را متحول خواهد کرد و منجر به بهبود عظیم در بهره‌وری خواهد شد.
او هشدار داد:«اما ما همچنین باید نگران تعدادی از عواقب بد احتمالی،به ویژه تهدید خارج شدن این چیز ها از کنترل باشیم.»
او افزود:«من نگران هستم که پیامد کلی این امر ممکن این سیستم هایی باهوش‌تر از ما باشد که در نهایت کنترل را به دست بگیرند.»
الن مونز،رییس کمیته فیزیک نوبل گفت:«به لطف کار برندگان،هوش مصنوعی به بخشی از زندگی روزمره ما تبدیل شده است،از تشخیص چهره گرفته تا ترجمه زبان.»
مونز گفت:«اکتشافات و اختراعات برندگان،بلوک های سازنده ماشین لرنینگ را تشکیل میدهند که میتواند به تصمیم گیری سریعتر و قابل اطمینان تر،برای مثال هنگام تشخیص بیماری ها،کمک کند.»
مایکل مولونی،مدیر اجرایی موسسه فیزیک آمریکا،به CNN گفت که کار برندگان جایزه نوبل علم را متحول کرده است و به سیستم های ماشین لرنینگ اجازه میدهد حجم عظیمی از داده ها را پردازش کنند و به دانشمندان اجازه میدهد الگوهایی را که در غیر این صورت نمی‌توانستند ببینند،شناسایی کنند.
«مردم در مورد این شبکه های عصبی حدود ۴۰ سال پیش هیجان زده بودند... اما ما در مورد زمان فناوری لازم برای پیاده سازی و استفاده از اکتشافات را نداشتیم.این کار زمان بر است و اکنون که انجام میدهیم،واقعا با سرعت فوق العاده ای شتاب گرفته است.»
او گفت:«سیستم های مولد هوش مصنوعی و سیستم های ماشین لرنینگ در حال حاضر جستجو برای سیارات فراخورشیدی را متحول کرده اند.این فقط یکی از نمونه های متعدد است.»
#Machine_Learning
#هوش_مصنوعی
#جایزه_نوبل

@Einstein_astronomy

‍ جایزه نوبل فیزیک ۲۰۲۴:

«پدرخوانده هوش مصنوعی» جایزه نوبل فیزیک را برای کار بر روی ماشین لرنینگ(Machine Learning) به دست آورد:

جایزه نوبل فیزیک ۲۰۲۴ به جان هاپفیلد و جفری هینتون برای اکتشافات اساسی آنها در ماشین لرنینگ تعلق گرفت که راه را برای استفاده از هوش مصنوعی امروزی هموار کرد.
هاپفیلد،استاد دانشگاه پرینستون و هینتون،دانشمند کامپیوتر در دانشگاه تورنتو،بدلیل پایه گذاری ماشین لرنینگ که بسیاری از محصولات و برنامه های مبتنی بر هوش مصنوعی امروزی را تقویت میکند،مورد ستایش قرار گرفتند.
با این حال،هینتون همچنین نسبت به توسعه آینده هوش مصنوعی ابراز نگرانی کرده و روابط خود را با کارفرمای سابق خود گوگل قطع کرده تا آزادانه تر درمورد این موضوع صحبت کند.
مارک پیرس،یکی از اعضای کمیته فیزیک نوبل،به CNN گفت:
کار آنها در اینجا سنگ بنای آنچه امروز به عنوان هوش مصنوعی تجربه می‌کنیم،اساسی بود.
این کمیته روز دوشنبه این افتخار معتبر را که به عنوان اوج دستاورد علمی در سوئد تلقی میشود،اعلام کرد.این جایزه شامل جایزه نقدی 11 میلیون کرون سوئد(1 میلیون دلار) است.
هینتون که به او لقب پدر خوانده هوش مصنوعی (AI) داده اند،گفت که از دریافت این جایزه متحیر شده است.
#Machine_Learning
#هوش_مصنوعی
#جایزه_نوبل

@Einstein_astronomy

برهم نهی کوانتومی:
این کاملا عجیب است.برای اولین بار،فیزیک معادله ای دارد که رفتار چیزی فیزیکی متعلق به یک را توصیف نمیکند -مانند موقعیت،تکانه، یا انرژی یک توپ یا سیاره- تابع موج چیزی واقعی در جهان نیست.(حداقل،برای این فیزیکدان اینطور نیست.ما بزودی به این موضوع دست و پا گیر خواهیم پرداخت.)مربع آن -درواقع،قدر مطلق آن،زیرا یک کمیت پیچیده است- احتمال یافتن ذره را در نقطه خاصی از فضا میدهد.هنگامی که اندازه گیری انجام میشود.اما قبل از اندازه گیری چه اتفاقی می افتد؟ما نمی‌توانیم بگوییم.آنچه میگوییم این است که تابع موج برهم نهی بسیاری از حالات ممکن برای الکترون است.هر حالت نشان دهنده موقعیتی است که الکترون ممکن است به محض انجام اندازه گیری پیدا شود.
یک تصویر احتمالا مفید(همه آنها مبهم هستند)این است که خود را در اتاقی کاملا تاریک به تصویر بکشید و به سمت دیواری بروید که عکس های زیادی در آن آویزان است.وقتی به یک مکان خاص روی دیوار می‌رسید،جلوی تابلوی نقاشی،چراغ ها روشن میشوند.البته میدانید که یک فرد تنها هستید که به سمت یکی از نقاشی ها میروید.اما اگر شما یک ذره زیر اتمی مانند یک الکترون یا یک فوتون بودید،نسخه های زیادی از شما وجود داشت که همزمان به سمت دیوار راه می‌رفتید.شما در برهم نهی بسیاری از شما قرار میگیرید و تنها یک نسخه به دیوار می‌رسد و باعث روشن شدن چراغ ها میشود.هر کپی از شما احتمال متفاوتی برای رسیدن به دیوار خواهد داشت.با تکرار چندین بار آزمایش،این احتمالات مختلف آشکار میشوند.
آیا همه نسخه هایی که در اتاق تاریک حرکت میکنند واقعی هستند یا فقط نسخه هایی که به دیوار برخورد میکنند و چراغ ها را روشن میکنند؟اگر فقط آن یکی واقعی است،چگونه ممکن است دیگران نیز به دیوار برخورد کنند؟این اثر که به عنوان برهم نهی کوانتومی شناخته میشود،شاید عجیب ترین آنها باشد.آنقدر عجیب و جذاب که سزاوار یک مقاله کامل است.

منبع:
https://flip.it/_u5cFY

#مکانیک_کوانتومی

@Einstein_astronomy

میراث بورن:
دوبروی الکترون را به صورت موجی ایستا در اطراف هسته تصویر کرد.به این ترتیب،فقط الگوهای ارتعاشی خاصی در یک دایره بسته قرار میگیرند.مدارها که هر کدام با تعداد معینی گره مشخص میشوند.مدار های مجاز با تعداد گره های موج الکترونی،هر کدام با انرژی خاص خود،شناسایی شدند.مکانیک موجی شرودینگر توضیح داد که چرا تصویر دوبروی از الکترون به عنوان موج ایستا دقیق بود.اما بسیار فراتر رفت و این تصویر ساده را به سه بعد فضایی تعمیم داد.
شرودینگر در یک دنباله از شش مقاله قابل توجه،مکانیک جدید خود را فرموله کرد،توضیح داد که چگونه میتوان از آن برای تولید پاسخ های تقریبی برای موقعیت های پیچیده تر استفاده کرد و سازگاری مکانیک خود را با هایزنبرگ به اثبات رساند.
جواب معادله شرودینگر به عنوان تابع موج شناخته شد.در ابتدا،او آن را به عنوان توصیف خود موج الکترونی در نظر گرفت.این با تصورات کلاسیک در مورد چگونگی تکامل امواج در زمان،مطابق با جبر بود.با توجه به موقعیت و سرعت اولیه آنها،میتوانیم از معادله حرکت آنها برای پیشبینی آنچه در آینده اتفاق می افتد استفاده کنیم.شرودینگر بطور خاصی به این واقعیت افتخار میکرد(که معادله او نظمی را به آشفتگی مفهومی ناشی از فیزیک بازگرداند.او هرگز ایده پرش الکترون بین مدار های گسسته را دوست نداشت.).
با این حال،اصل عدم قطعیت هایزنبرگ این تفسیر قطعی برای تابع موج را خراب کرد.در دنیای کوانتومی همه چیز مبهم بود و پیشبینی دقیق تکامل زمانی الکترون،چه ذره و چه موج،غیرممکن بود.سوال این شد: پس این تابع موج به چه معناست؟
فیزیکدان ها گیج شدند.چگونه میتوان دوگانگی موج-ذره ماده و نور و اصل عدم قطعیت هایزنبرگ را با مکانیک موجی زیبا(و پیوسته) شرودینگر تطبیق داد؟دویاره یک ایده جدید رادیکال مورد نیاز بود و دوباره کسی آن را داشت. این بار نوبت به مکس بورن رسید که جدا از اینکه یکی از معماران اصلی مکانیک کوانتومی بود،پدربزرگ راکستار دهه 1970،اولیویا نیوتن جان،نیز بود.
بورن به درستی پیشنهاد کرد که مکانیک موجی شرودینگر تکامل موج الکترونی را توصیف نمیکند،بلکه احتمال یافتن الکترون را در این یا آن موقعیت در فضا توصیف میکند.با حل معادله شرودینگر،فیزیکدانان نحوه تکامل این احتمال را در زمان محاسبه میکنند.ما نمی‌توانیم با قطعیت پیشبینی کنیم که آیا الکترون در اینجا یا آنجا پیدا میشود.ما فقط زمانی که اندازه گیری انجام می شود،می توانیم احتمال پیدا شدن آن را در اینجا یا آنجا ارائه دهیم.در مکانیک کوانتومی،احتمال با توجه به معادله موج به طور قطعی تکامل میابد،اما خود الکترون اینطور نیست.آزمایش یکسانی که چندین بار در شرایط یکسان تکرار شود،میتواند نتایج متفاوتی به همراه داشته باشد.
#مکانیک_کوانتومی

@Einstein_astronomy

انرژی ریسمان:
در سال 1913،بور مدلی برای اتم ابداع کرد که در ساختار تا حدودی به منظومه شمسی شباهت دارد.الکترون ها به دور هسته اتم در مدار های دایره ای حرکت می‌کردند.بور چند پیچ به مدل خود اضافه کرد -پیچ و تاب هایی که به آنها مجموعه ای از ویژگی های عجیب و غریب و مرموز میداد.پیچش ها برای اینکه مدل بور قدرت توضیحی داشته باشد- یعنی برای اینکه بتواند نتایج اندازه گیری های تجربی را توصیف کند،ضروری بود.به عنوان مثال،مدارهای الکترون ها مانند خطوط راه آهن در اطراف هسته ثابت بودند.الکترون نمی‌تواند در بین مدار ها باشد،درغیراین صورت میتواند به هسته بیافتد.هنگامی که به پایین ترین پله در نردبان مداری رسید،یک الکترون در آنجا میماند مگر اینکه به مدار بالاتری بپرد.
شفافیت در مورد اینکه چرا این اتفاق افتاد با ایده دوبروی شروع شد که الکترون ها را میتوان هم به عنوان ذرات و هم به عنوان امواج دید.این دوگانگی موج-ذره نور و ماده شگفت انگیز بود،و اصل عدم قطعیت هایزنبرگ به آن دقت میکرد.هرچه دقیق تر ذره را بومی سازی کنید،با دقت کمتری متوجه سرعت حرکت آن میشوید.هایزنبرگ نظریه مکانیک کوانتومی خود را داشت،دستگاهی پیچیده برای محاسبه نتایج احتمالی آزمایش ها.زیبا بود اما محاسبه کردن هر چیزی با آن بسیار سخت بود.
اندکی بعد،در سال 1926،فیزیکدان اتریشی،اروین شرودینگر ایده بزرگی داشت.اگر بتوانیم معادله ای بنویسیم که الکترون در اطراف هسته چه میکند؟از آنجایی که دوبروی پیشنهاد کرد که الکترون ها مانند امواج رفتار میکنند،این شبیه یک معادله موج است.این یک ایده واقعا انقلابی بود و درک ما از مکانیک کوانتومی را مجددا نشان داد.
شرودینگر در روح الکترومغناطیس ماکسول،که نور را به عنوان میدان های الکتریکی و مغناطیسی موج دار توصیف میکند،مکانیک موجی را دنبال کرد که میتواند امواج ماده دوبروی را توصیف کند.یکی از پیامد های ایده دوبروی این بود که اگر الکترونها امواج باشند،میتوان توضیح داد که چرا فقط مدارهای خاصی را مجاز هستند.برای اینکه بفهمید چرا این درست است،ریسمانی را تصور کنید که توسط دو نفر،آنا و باب،در دست قرار دارد.آنا به سرعت آن را تکان میدهد و موجی به سمت باب ایجاد میکند.اگر باب همین کار را انجام دهد،موجی به سمت آنا حرکت میکند.
اگر آنا و باب اعمال خود را همگام کنند،یک موج ایستا ظاهر میشود،الگویی که به چپ یا راست حرکت نمیکند و یک نقطه ثابت بین آنها به نام گره را نشان میدهد.اگر آنا و باب دستان خود را سریع تر حرکت دهند،امواج ایستای جدیدی با دو گره،سپس سه گره و غیره خواهند ساخت.همچنین میتوانید امواج ایستا را کمک یک سیم گیتار با قدرت های متفاوت تولید کنید،تا زمانی که امواج ایستا با تعداد گره های مختلف پیدا کنید.بین انرژی موج ایستا و تعداد گره ها مطابقت یک به یک وجود دارد.
#مکانیک_کوانتومی

@Einstein_astronomy

آیا واقعیت،حقیقت دارد؟
برهم نهی کوانتومی از ما میخواهد که بپرسیم "واقعیت چیست؟".

پیش مقدمه:
در این مقاله علمی که توسط ماسلو گلایزر،فیزیکدان و منجم و استاد دانشگاه دارتموث،نوشته شده است به مسئله ای قدیمی و پر مجهول از دنیای کوانتوم میپردازیم که درباره اش نظرات فراوانی وجود دارد.
داستان کوانتوم همواره به دلیل غیرقابل مشاهده بودن و صرفا ظاهر غلیظ و غنی از ریاضیاتش،باعث این شده که جدا از اینکه ذهن فیزیکدانان را مشغول کند،ذهن فلاسفه مخصوصا فلاسفه علم را تحریک کند.این درگیری عمدتا یک موضوع خیلی مهم دارد که آن به مسئله واقعیت می‌رسد و این را می‌شکافد که تا چه حد میشود واقعیتی را از دید دنیای کوانتوم پذیرفت.
حرف های زیادی در این موضوع وجود دارد که همیشه در محافل و مجالس جنجالی فیزیکدانان کنونی جایگاه خاصی داشته و دارد.گاهی فیزیکدانان حتی برای تشریح این موضوع به سراغ طرح یکسری مسائل فرضی تر مانند آگاهی میروند که خب در این مقاله اشاره خاصی به این موضوع نشده است.
در ادامه بهتر است توضیحی در رابطه با بخش های این مقاله بدهم.این مقاله با مقدمه ای زیبا و تأمل برانگیز آغاز میشود که به دنیای پر از عجایب کوانتوم اشاره میکند و سپس ما را به سوی بخش اول که داستان کوانتوم است می‌کشاند.در بخش اول و دوم در واقع فقط یک تاریخچه مختصر از سیر تحول مکانیک کوانتومی و تاثیرات آن را داریم که ما را با موضوع اصلی که برهم نهی کوانتومی است آشنا میکند.این تاریخچه از تعریف مدار اتم شروع میشود و به تابع موج شرودینگر می‌رسد که تا در بخش سوم بطور کامل به این تعریف پرداخته میشود.
امیدواریم از خواندن این مقاله لذت ببرید.

مقدمه:
دنیای بسیار بسیار ریز مقیاس،یک سرزمین عجیب و غریب است.مولکول ها،اتم ها و ذرات تشکیل دهنده آنها به راحتی اسرار خود را برای دانشمندانی که در اوایل قرن بیستم با فیزیک اتم ها دست و پنجه نرم میکردند،افشا نکردند.درام،ناامیدی،خشم،گیجی و فروپاشی های عصبی بسیاری بود،و اکنون یک قرن کامل بعد آن،برای ما سخت است که بفهمیم چه چیزی در خطر است.
آنچه اتفاق افتاد،روند مستمر تخریب جهان بینی بود.ممکن است مجبور شوید از باور هر چیزی که فکر میکنید درباره چیزی درست است دست بکشید.درمورد پیشگامان فیزیک کوانتومی،این به معنای تغییر درک آنها از قوانینی بود که نحوه رفتار ماده را دیکته میکنند.
#مکانیک_کوانتومی

@Einstein_astronomy

‍ همیشه این گونه بوده است که ما به آسمان نگاه میکنیم،بدون اینکه به آن دقت کنیم و تحلیلش کنیم.
عکاسان آسمان شب،هر از گاهی با اشتراک گذاری هنرنمایی هایشان خیلی ها را به فکر وا میدارند،همیشه کارهایی کردند که خودشان هم هنوز به قدر اهمیت آن هنرنمایی پی نبرده اند!
وقتی از ستاره ای تابان که در گوشه ای از کیهان میدرخشد،عکس میگیرند،درواقع داده های بسیاری را ثبت و در اختیار فیزیکدان ها میگذارند.
اما همیشه یکی از صورت های فلکی معروف آسمان،قابل توجه تمدن های متعددی در طول تاریخ بوده.گویی واقعا این صورت فلکی رمز آلود و عجیب است!
صورت فلکی Orion یا شکارچی(جبار) در آسمان نیمکره شمالی زمین،یکی از زیباترین،درخشان ترین،بزرگترین و حیرت انگیز ترین صور فلکی آسمان شب محسوب میشود.
اجرام شگرفی که در محدوده این صورت فلکی،از دید ناظران زمینی قرار گرفته اند،به راستی زیبا و شگفت انگیز هستند.
اما در این نوشتار،قصد نداریم به این اجرام بپردازیم،غیر از ستاره خونین معروف واقع در این صورت فلکی...!
ستاره Betelgeuse یا ابط‌ الجوزا که گویی گاهی تابان و گاهی کم تاب میشود!البته نگران نباشید!برخلاف خیلی ها،پای فرازمینی ها را وسط نخواهیم کشید!
حدودا چند سال قبل،رصدگران آماتور آسمان شب،متوجه این موضوع شدند که بیتل جوس،با سرعت زیادی در حال حرکت بسمت کم فروغ شدن و تاریکی است و این میتوانست نشانه ی این باشد که بیتل جوس دارد منفجر میشود!
این در حالی بود که هابل با رصدهای دقیقترش،علت این کم فروغ شدن را داشت پیدا میکرد و فهمیدیم که ماجرا از چه قرار است.
ستاره بیتل جوس که حدودا 700 برابر جرم خورشید،جرم دارد،به دلایل تقریبا نامعلونی داشت کاهش جرم میداد و پلاسما را از درون خودش و از بخش جنوبی خودش،به بیرون پرت میکرد!این پدیده باعث شد که پلاسما بعد از دور شدن از ستاره،به اطراف ستاره بگریزد و با گذشت زمان و سرد شدن پلاسما،این مواد پلاسمایی،خنثی شده و به گاز داغ تبدیل شود و این بود که مانع رسیدنِ تمام نور بیتل جوس به زمین میشد.اینگونه بود که ما تصور میکردیم نور بیتل جوس کم شده و کم فروغ است.مثل خورشید که ابرها مانع رسیدن نورش به چشم مان میشوند.
اما این پلاسما،قادر بود خودش را ترمیم کرده و به تعادل برسد و مانع انفجار شود.در واقع سیستم پلاسمایی،زمانی که به ناپایداری میرسد،با روش های مختلفی از جمله فوران،میخواهد خودش را ترمیم کند و از حالت ناپایداری،به تعادل پایداری نزدیک شود.
بیتل جوس هم دقیقا داشت همین کار را انجام میداد!ظاهرا که آن موقع موفق هم شد!اما این رویه متوقف نشده و همچنان ادامه دارد.
شاید یکی از شب های تاریک،ناگهان ماه تابان دومی را در آسمان ببینید و متعجب شوید...
اما تعجب نکنید؛آن بیتل جوس است!
یک ستاره در هنگام انفجار و یا به اصطلاح دقیق تر، در حال Collaps شدن،چندین هزار برابر درخشندگی اش بیشتر از حالت اولیه و عادی اش است و بیتل جوس هم از این قاعده مستثنی نخواهد بود.
زمانی که یک ستاره پایدار است،میگوییم ستاره در حالت تعادل هیدرواستاتیکی استانداردی قرار دارد.چرا که شدت نیروی فشار و گرانش که بر خلاف یکدیگر عمل میکنند، باهم تقریبا برابر است و سبب پایداری سیستم پلاسمایی و اخترفیزیکی ما میشود.اما اگر این تعادل پایدار بر هم بخورد،پدیده پیچیده ای اتفاق می افتد که به آن،ابرنواختر یا سوپرنوا میگوییم.
پدیده ای که میانگین،3000 برابر خورشید ما نور تولید میکند و میدرخشد؛گرمای بسیار زیادی تولید میکند و سبب خلقت خیلی موجودات است.اما آیا در پس این خلقت که راجبش در پست های بعدی صحبت خواهم کرد،ممکن است خطری هم ما را تهدید کند؟چه نوع خطری؟
#اختر_فیزیک
#کیهانشناسی

@Einstein_astronomy

بر اساس مشاهدات شعاع یک ستاره ثابت است.
می‌دانیم که جرم داخلی ستاره بسیار زیاد است و نیروی گرانشی بزرگی بر سطح خارجی ستاره وارد میکند و سعی بر کشیدن آن به داخل را دارد(به سمت مرکز سیستم) اما نیرویی وجود دارد که از این اتفاق جلوگیری می‌کند و اجازه نمی‌دهد گرانش ستاره را منقبض کند.به این نیرو نیروی فشار میگوییم.
ستونی به سطح مقطع 1cm² و ارتفاع h∆ روی ستاره در نظر میگیریم.به این ستون نیروی گرانش به طرف داخل وارد می‌شود.اگر m جرم این ستون،d چگالی و V∆ حجم این بخش باشد:
∆V=∆h×1
m=d∆h
نیروی گرانشی وارد بر این جزء:
F=d∆hg
نیروی ناشی از فشار گاز که در ارتفاع h به سمت بالا بر این بخش وارد میشود (h)P و نیروی ناشی از فشار گاز در ارتفاع h+∆h که به سمت پایین وارد میشود (h+∆h)P می باشد.
طبق مشاهدات شعاع یک ستاره مانند خورشید ثابت است؛نه منقبض می‌شود و نه منبسط.
از طرفی میتوانیم به طور کلی برای ستارگان دو نیروی اصلی وارده را گرانش و فشار در نظر بگیریم.
طبق توضیحات باید این نیرو ها باهم برابر باشند:
P(h)=P(h+∆h)+d∆hg
P(h+∆h)–P(h)/∆h=–dg
درصورتی که h∆ به صفر میل کند حد عبارت برابر می‌شود با:
dP/dh=–dg
(معادله هیدرواستاتیک)
#اختر_فیزیک

@Einstein_astronomy

انا لله و انا الیه راجعون
گاهی صبر و غصه ها با گداختن ما باعث میشود مانند طلا خالص شویم.
دوست عزیز و گرامی،سرکار خانم زریان رحیمی،
فوت غمناک پدربزرگ عزیزتان را به شما و خانواده محترمتان تسلیت عرض میکنیم و برای آن بزرگوار از خداوند متعال طلب آمرزش میکنیم.
ما را در غم خود شریک بدانید.

اثر پروانه‌ای:
بخش سوم:
فرض کنید شما مبتلا به نوعی سرطان هستید که قطع به یقین تا فردا فوت خواهید شد.اما ناگهان راه حلی به ذهنتان خطور میکند:
شما میتوانید در زمان سفر کنید و به گذشته بروید تا زمانی که هنوز بیماری تان حاد و وخیم نشده بود، به پزشک مراجعه کنید و درمان شوید.بنابراین اگر به گذشته انتقال پیدا کنید و تغییر کوچکی در گذشته ایجاد کنید، این کار منجر به نجات یافتن تان خواهد شد.اما آیا این یک پارادوکس نیست؟
دقیقا همانند پارادوکس پدر بزرگ که هاکینگ مطرح کرده بود.
سوالی که مطرح میشود این است:
آیا واقعا درمان این بیماری در گذشته،باعث میشود تا در آینده از مرگ نجات یابیم؟!
اثر پروانه ای که راجبش صحبت کردیم،همیشه قرار نیست صادق باشد و در این باره،یعنی این پارادوکس، احتمالا صادق نیست.
Germain Tobar:
از دانشگاه کوئینزلند، از لحاظ ریاضیاتی نشان داده است که هرگونه تغییری در گذشته، میتواند با وقایع بعدی سازگار شود و در واقع،بطور خودکار و شاید هوشمندانه ای،بین دو پدیده که به یکدیگر مربوطند،ارتباط حاصل شده و حالت های احتمالی،با یکدیگر رابطه میدا کنند و اتفاق بیافتند.
مثلا فرض کنید شما دچار سرطانی شده اید و میدانید که قطعا فردا فوت خواهید کرد.حالا اگر طبق همین مثال که بالاتر مفصل شرح دادم،شما به گذشته بروید و به پزشک مراجعه کرده و درمان بشوید،نتیجه این خواهد بود ‌که شما دیگر فوت نخواهید شد.
واقعا هم فوت نخواهید شد.
اما اگر این کار را نکنید،فوت نخواهید شد.شما بعنوان Observer،در یک موقعیت خاص قرار دارید و در میان انبوهی از State یا حالت ها و احتمالات وجود دارید و این موجودیت شما طبق تصمیم خودتان و یا اتفاقاتی که برایتان می افتد،تعیین میشود و حتی زمان نیز با این پدیده ها و تصمیمات،سازگار میشود.یا بهتر است بگوییم به مرور زمان،واقعیت خود را بهبود میبخشد.حالا اینجاست که اثر پروانه ای نیز نقض میشود و دیگر اینجا معنایی نخواهد داشت.
اما ماجرا فقط به یک فرضیه ریاضی محدود نمیشود و در اصل این فرضیه باید مورد آزمایش قرار میگرفت.
Nikolai Sinitsys:
فیزیکدانی از آزمایشگاه لوس الاموس،همراه با همکارش Yan،شبیه سازی سفر در زمان با استفاده از کامپیوتر کوانتومی ترتیب میدهند که از این قرار است:
دو شخصیت مجازی را در نظر بگیرید.
در این آزمایش،آلیس (شخصیت محبوب و همیشگی آزمایش‌ های فکری کوانتومی) یکی از کیوبیت‌ هایش را در زمان حال آماده کرده و آن را از طریق کامپیوتر کوانتومی و در جهت معکوس زمانی اجرا می‌کند.
در گذشته‌ی دور،یک متجاوز (باب)،کیوبیت آلیس را اندازه‌گیری می‌کند و این کار باعث مختل شدن کیوبیت و نابودی تمام همبستگی‌ های کوانتومی‌ اش با بقیه جهان می‌شود.سپس سیستم به زمان حاضر باز می‌گردد. 
با توجه به داستان بردبری(که راجبش در پست های قبلی توضیح دادم)،خسارت کوچک باب روی حالت سیستم و همبستگی‌ های آن در گذشته،باید به سرعت در طول تحول پیچیده‌ ی سیستم در جهت رو به‌ جلوی زمانی،بزرگ‌تر شود.در نتیجه آلیس نباید بتواند اطلاعات را بازیابی کند.
اما این اتفاق رخ نداد!
یان و نیکولایی متوجه شدند که اکثر اطلاعات محلی زمان حال،در گذشته دور و اساسا در قالب همبستگی‌ های کوانتومی که نمی‌توانستند با خسارت‌ های کوچک صدمه ببیند،پنهان شده بودند.
آن‌ها نشان دادند که اطلاعات بدون صدمه قابل توجهی،علی‌ رغم تجاوز باب به کیوبیت آلیس باز می‌گردند.به صورت متناقضی،برای سفر های عمیق‌ تر به گذشته و همچنین به دنیاهای بزرگ‌ تری،اطلاعات نهایی آلیس به کیوبیتش،هر چند با خسارت‌های کوچک، باز می‌گردد.
نیکولایی می‌گوید:
ما دریافتیم که عبارت آشوب در فیزیک کلاسیک و مکانیک کوانتومی باید به شکل‌های متفاوتی تفسیر شوند.

منابع:
https://lnk.pw/xssu
https://lnk.pw/xvcw
#اثر_پروانه‌ای
#نظریه_آشوب

@Einstein_astronomy

فاصله دو نقطه بر حسب زمان در دو سیستم
#اثر_پروانه‌ای
#نظریه_آشوب

@Einstein_astronomy

‍ اثر پروانه‌ای:
بخش دوم:
در بخش اول دیدیم که سیستم‌ های آشوبی،حساس به شرایط اولیه هستند؛
یعنی تغییر کوچکی در شرایط اولیه سیستم،می تواند تغییرات بزرگی در آینده سیستم ایجاد کند.
سیستم لورنتس دستگاه معادله دیفرانسیل کوپل شده از مرتبه 1 هست که نخستین بار توسط ادوارد لورنتس برای مدل سازی شرایط جوی بررسی شد.نکته جالبِ این معادلات،داشتن جواب آشوبناک برای مقادیر دقیق پارامترها و شرایط اولیه مشخص است.حالت خاصی از سیستم لورنتس وقتی جواب آن رسم می‌شود شبیه یک پروانه است.در این معادلات،x و y و z حالات سیستم را می‌سازند و t زمان دینامیکی سیستم است،همچنین ρ و σ و β پارامترهای سیستم هستند و مقادیر خاصی دارند:
dx/dt=σ(y-x)
dy/dt=x(ρ-z)-y
dz/dt=xy-βz
نمونه مثال فیزیکی برای این مجموعه معادلات،سیستم آب ‌و‌ هوا است.
سیستم لورنتس حالت ساده‌ای از سیستم‌ های فیزیکی مانند لیزرها،پدیده ترموسفیون،واکنش‌ های شیمیایی،مدار های الکتریکی و... است.
چنین سیستم‌هایی با چنین معادلات دیفرانسیل غیرخطی و نامتناوب اصطلاحا آشوبناک هستند و رفتار آن‌ ها به شدت تحت تأثیر شرایط اولیه است.
به همین دلیل،سیستمی مانند آب و هوا در صورتی که شرایط اولیه دقیق مشخص نباشد،پیش‌ بینی آن اشتباه می‌شود.
به این نکته توجه کنید:
این دستگاه معادلات با دو مقدار اولیه متفاوت حل شدند.برای سیستم‌ های غیر آشوبناک تفاوت ناچیز در مقدار اولیه در نتایج حاصل، تفاوت زیادی ایجاد نمی کند.اما برای این سیستم آشوبناک کوچک‌ ترین اختلاف در دو مقدار اولیه،نتایج به شدت متفاوتی ایجاد می‌کند که نشان می‌دهد چنین سیستم‌ هایی بطور قابل ملاحظه‌ای وابسته به شرایط اولیه هستند.
شرایط اولیه دو سیستم در فیلم،تنها 0.0001 اختلاف دارند،اما با این وجود پس از مدتی،رفتار دو سیستم به شدت متفاوت می‌شود.
#اثر_پروانه‌ای
#نظریه_آشوب

@Einstein_astronomy

اثر پروانه‌ای:
بخش اول:
آیا ممکن است تمامی رویدادهای جهان با یکدیگر در ارتباط باشند؟
مثلا آیا افتادن برگی از یک درخت چنار در یکی از کوچه‌ های تهران می‌تواند منجر به وقوع رویدادی در آن سوی جهان شود؟
یا بال زدن یک پروانه در دهکده‌ای در ژاپن ممکن است سبب وقوع طوفان عظیمی در آمریکا شود؟
بله!پاسخ تمام این پرسش‌های حیرت‌انگیز،مثبت است و علت آن هم پدیده‌ای است که ریاضی‌ دانان و فیزیک‌ دانان آن را با نام اثر پروانه‌ای می‌شناسند.اثر پروانه‌ای نام پدیده‌ای است که به دلیل حساسیت سیستم‌ های آشوبی،به شرایط اولیه ایجاد می‌شود.
این پدیده به این اشاره می‌کند که تغییری کوچک در یک سیستم آشوبی مانند جو سیاره‌ زمین (مثلا بال ‌زدن پروانه) می‌تواند باعث تغییرات شدید (وقوع طوفان در کشوری دیگر) در آینده شود.ایده اینکه پروانه‌ای می‌تواند باعث تغییری آشوبی شود نخستین بار در 1952 در داستان کوتاهی به نام آوای تندر نوشته ری بردبری مطرح شد.
یکی از شخصیت‌ های داستان،از یک ماشین زمان برای سفر به گذشته‌ ی دور استفاده کرده و در آنجا یک پروانه را له می‌کند.بعد از بازگشت به زمان حال،دنیای متفاوتی را مشاهده می‌کند.این داستان معمولا با عبارت اثر پروانه‌ ای نیز شناخته می‌شود که به حساسیت بسیار زیاد یک سیستم پیچیده و پویا به شرایط اولیه‌ ی خود اشاره دارد.در چنین سیستمی،عامل‌ های ابتدایی و کوچک،تاثیر بسیار زیادی روی تکامل و روند کل سیستم می‌گذارند.
عبارت اثر پروانه‌ای هم در 1961 در پی مقاله‌ای از ادوارد لورنتس به وجود آمد.وی در 139 مین اجلاس AAAS در سال 1972 مقاله‌ای با این عنوان ارائه داد:
آیا بال ‌زدن پروانه‌ای در برزیل می‌تواند باعث ایجاد تندباد در تگزاس شود؟
لورنتس در پژوهش بر روی مدل ریاضی بسیار ساده‌ای از آب و هوای جو زمین،به معادله‌ی دیفرانسیل غیر قابل حل رسید. وی برای حل این معادله از روش‌های عددی به کمک کامپیوتر بهره گرفت.او برای اینکه بتواند این کار را در روزهای متوالی انجام دهد،نتیجه آخرین خروجی یک روز را به عنوان شرایط اولیه روز بعد وارد می‌کرد.لورنتس در نهایت مشاهده کرد که نتیجه شبیه‌سازی‌های مختلف با شرایط اولیه یکسان با هم کاملا متفاوت است!
بررسی خروجی چاپ شده رایانه نشان داده که Royal McBee (رایانه‌ای که لورنتس از آن استفاده می کرد) خروجی را تا 4 رقم اعشار گرد می‌کند.از آنجایی که محاسبات داخل این رایانه با 6 رقم اعشار صورت می گرفت،از بین رفتن دو رقم آخر باعث چنین تاثیری شده بود.مقدار تغییرات در عمل گرد‌ کردن نزدیک به اثر بال ‌زدن یک پروانه است!این واقعیت غیرممکن بودن پیش‌بینی آب و هوا در دراز مدت را نشان می دهد.
مشاهدات لورنتس باعث پررنگ شدن مبحث نظریه آشوب شد.عبارت عامیانه اثر پروانه‌ای در زبان تخصصی نظریه آشوب،وابستگی حساس به شرایط اولیه ترجمه می شود.
به غیر از آب و هوا،در سیستم‌های پویای دیگر نیز حساسیت به شرایط اولیه به چشم می‌خورد.یک مثال ساده،توپی است که در قله کوهی قرار گرفته و با ضربه بسیار کوچکی شروع به پایین غلطیدن از دامنه کوه می‌کند.این توپ بسته به اینکه ضربه بسیار کوچک،از چه جهتی زده شده باشد،می‌تواند به هر کدام از دره‌های اطراف سقوط کند.
#اثر_پروانه‌ای
#نظریه_آشوب

@Einstein_astronomy

مفاهیم پیچیده از پنجره ذهن فیزیکدانان:
مطالعه مغز فیزیکدان‌ ها نشان می‌دهد که آن‌ها چگونه ایده‌های پیچیده‌ ای را که نمی‌توان تجربه کرد در مغز خود پرورش می‌دهند.
ذرات کوانتومی هم وجود دارند و هم وجود ندارند.
فضا یک بافت خم‌ شدنی است.
ماده تاریک نامرئی است،اما بخش زیادی از کیهان را تشکیل می‌دهد.
جهان ما از یک انفجار در 13.8 میلیارد سال قبل ایجاد شده و بی‌ نهایت در حال انبساط است.
اگر یک فیزیک‌دان باشیم یا در زمینه‌ های فوق مطالعه عمیق داشته باشیم،درک این جملات برای ما دشوار نخواهد بود؛اما اگر چنین نباشد،دست‌ کم یکی از این جملات موجب گیج شدن ما خواهد شد.
هنگامی که ما برای درک وسعت چنین مفاهیم پیچیده و غیر قابل تصوری تلاش می‌کنیم،احتمالا دچار نوعی ناهماهنگی شناختی می‌شویم؛اما هر روز فیزیک‌دان‌ های نظری در تمام طول روز به این ایده‌ ها و مفاهیم می‌اندیشند.
آن‌ها چگونه این کار را انجام می‌دهند؟
مغز فیزیکدان‌ ها از طریق دسته‌ بندی خودکار قابل اندازه‌ گیری یا غیر قابل اندازه‌ گیری با نظریه‌ های غیر شهودی دست‌ و پنجه نرم می‌کند.
اغلب چیز هایی که ما هر روز با آن‌ ها روبرو می‌شویم‌ مانند یک سنگ، یک دریاچه،یک گل و...،قابل توصیف هستند،اما مفاهیمی که فیزیکدان‌ ها در مورد آنها می‌اندیشند،این ویژگی را ندارند.
بر اساس تحقیقات انجام‌ شده به نظر می‌ رسد مغز فیزیکدان‌ ها مفاهیم را به دو دسته تقسیم و سازماندهی می‌کند.
مفاهیم فیزیکی مانند ماده‌ تاریک،دوگانگی، کیهانشناسی،چند‌جهانی و...در ذهن فیزیکدان‌ ها وجود دارند.
یک فرد معمولی ممکن است مفاهیم فیزیکی مانند ماده تاریک را در دسته غیر قابل توضیح قرار دهد،اما مهم‌ ترین مقیاسی که از این مفاهیم دریافت می‌کند در واقع غیرقابل اندازه‌ گیری بودن آن‌ ها خواهد بود.
اسکن‌ های مغزی فیزیک‌ دان‌ ها در ارتباط با فعالیت مغزی در واکنش به مفاهیم فوق نشان می‌دهد که آن‌ها ویژگی وسعت را ندارند؛وسعت به اعمال محدودیت‌های ملموس بر چیزی اشاره می‌کند.
بررسی‌ ها نشان داده است که مغز فیزیکدان‌ ها به شکلی خودکار می‌تواند تفاوت بین عناصر انتزاعی مانند فیزیک کوانتومی و عناصر قابل درک و قابل اندازه‌ گیری مانند سرعت و فرکانس را تشخیص دهد.در واقع چیزی که موجب حس شگفتی در مردم عادی (غیر فیزیکدان‌‌ ها) می‌شود،افکار مربوط به وسعت را در آن‌ها برانگیخته نمی‌کند.
احتمالا به همین دلیل است که فیزیکدان‌‌ ها می‌توانند به راحتی درباره این مفاهیم بی اندیشند،در حالی که وسعت و بزرگی این مفاهیم به تعجب یا نگرانی در مردم عادی و یا همان غیر فیزیک دان ها می‌‌انجامد.
در واقع قدرت فیزیکدان‌ ها از فرگشت مغز ناشی می‌شود.به نظر می‌ رسد اندیشیدن به ایده‌ های انتزاعی فیزیک در دوران دانشجویی،می‌تواند بسیار متفاوت از درک یک فیزیکدان‌ با سابقه نسبت به این مفاهیم باشد؛بدین معنا که هر چه سن فیزیکدان‌ ها بیشتر می‌شود،به شیوه‌ای کارآمدتر می‌توانند این مفاهیم را به کار بگیرند و به نتایج موثر تری برسند و هر چه بیشتر با این مفاهیم سر و کار داشته باشند از این لحاظ بیشتر به دوستان قدیمی‌شان تبدیل می‌شوند.
اسکن‌ های مغزی نیز از این گفته پشتیبانی می‌کند:
«مغز فیزیک‌ دان‌ های قدیمی که سالها با این مفاهیم سر و کار دارند،دارای عملکرد بهینه‌ تری است.
همچنین فعالیت مغزی بیشتری در نیم کره راست مغز اساتید فیزیک نسبت به دانشجویان این رشته مشاهده می‌شود که نشان می‌دهد آنها با تعداد بیش‌ تری از مفاهیم مرتبط با فاصله مانند نزدیک و دور در مدت‌ زمان طولانی‌ تری در ارتباط بوده‌اند.
بنابراین یک دانشجوی فیزیک ممکن است بین سرعت و شتاب ارتباط برقرار کند،اما به نظر می‌ رسد اساتید سرعت را به مفاهیم دور تری مثل سرعت انبساط جهان ربط می‌ دهند»
لازم به ذکر است که رسیدن به ایده‌ های جدید فقط مختص فیزیک‌ دان‌ ها نیست.مغز ما به شکلی فرگشت یافته است که همه می‌توانند به ایده‌ های جدید و انتزاعی برسند،درست است که شاید فقط فیزیکدان‌ های نظری بتوانند به راحتی مفاهیمی مانند دوگانگی یا چند جهانی را متوجه شوند،اما کسانی که در دیگر زمینه‌ ها مشغول هستند نیز ایده‌ های پیچیده خود را دارند.به عنوان مثال اگر هنگام ورزش به نوسانات فکر کنید، مغز بخش‌ های مربوط به فعالیت ریتمیک را فعال می‌کند.
ایده‌ موج‌ های سینوسی چند صد سال بیشتر قدمت ندارد،اما افراد از گذشته‌های دور به نوسانات روی برکه نگاه می‌کردند.

منبع:
https://www.nature.com/articles/s41539-021-00107-6

@Einstein_astronomy

ابطال پذیری (falsifiability):
ابطال پذیری پوپر، که ظاهراً او آن را اصل می‌داند،چون مشهور است به falsification principle،
بر چه اساسی اصل شده است؟
اصل علمی است یا فلسفی؟
پوپر در توضیح ابطال‌پذیری می‌گوید:
تئوری علمی در صورتی می‌تواند تئوری علمی باشد که ابطال‌پذیر باشد و هیچ آزمایشی نمی‌تواند هیچ تئوری علمی را ثابت کند،بلکه هر آزمایشی در مورد هر تئوری علمی فقط باید به عنوان کوششی جدی اما ناموفق در جهت ابطال آن تلقی شود.
او از تئوری‌های مشهور به تئوری علمی هم فقط آن‌هایی را تئوری علمی می‌داند که می‌شود نادرستیِ آن‌ها را با آزمایش ثابت کرد.بنابراین تئوری‌هایی که نمی‌شود پدیدۀ مربوط به آن‌ها را تحت آزمایش درآورد،نمی‌توانند تئوری علمی به حساب بیایند.مثل بیگ بنگ که بدیهی است نمی‌شود بیگ بنگ دیگری ایجاد کرد تا مشخص شود آیا واقعاً چنین امواجی در کیهان ایجاد خواهد کرد که اکنون هست،چنین ذرات بنیادی و چنین عناصری در دنیا به وجود خواهد آمد که به وجود آمده است،چنین انبساطی در کیهان اتفاق خواهد افتاد و ادامه خواهد یافت که اکنون هست.طبق ابطال‌پذیری او تئوری‌هایی مثل تئوری بیگ بنگ باید شبه علم تلقی شوند نه علم!چون فقط با آزمایش مجدد خود آن‌هاست که می‌شود نادرستی احتمالی آن‌ها را اثبات کرد و بدیهی است که چنین چیزی امکان ندارد.
البته این‌ها را پوپر می‌گوید.وگرنه این مسائل در خود علم به این صورت نبوده است.چه پیش از تولد ابطال پذیری پوپر،چه بعد از تولد آن.البته آزمایش که معنای گسترده‌ای هم در علوم تجربی دارد،جزء لاینفک پژوهش‌های علمی است.در علوم تجربی،هر تئوری باید در نهایت از آزمایش موفق بیرون بیاید تا بشود گفت کشفی صورت گرفته است یا یک تئوری به علم تبدیل شده است.اما هیچ جا صحبت از این نبوده است که نمی‌شود گفت تا حالا هیچ تئوری‌ای ثابت شده است و هیچ کشفی صورت گرفته است!
واقعاً تا حالا هیچ تئوری‌ای در دنیای علم ثابت نشده است؟
هیچ کشفی صورت نگرفته است؟
یعنی هنوز هم نمی‌توانیم بگوییم ثابت شده است که زمین دارد به دور خورشید می‌چرخد؟
الان بشر از فضا می‌تواند ببیند زمین است که دارد دور خورشید می‌چرخد،با این حال آیا همچنان نمی‌توانیم از این کشف مطمئن باشیم؟
کشفیاتی از این نوع در دنیای علم بسیار زیاد است و کسی هم انتظار ندارد یک روزی آن‌ها باطل شوند.در هر حال،در خود دنیای علم صحبتی از آنچه پوپر می‌گوید نبوده است و نیست.این فقط نظر یک فیلسوف است درباره علم.
البته هر کس حق دارد دربارۀ علم و ماهیت آن و شیوه های پژوهش‌های علمی فکر کند،مقاله و کتاب بنویسد.هر حرفی هم می‌تواند در مقاله‌ها و کتاب‌هایش بزند.اما آیا هر فیلسوفی هر حرفی دربارۀ علم زد یا اصولی برای پژوهش‌های علمی ابداع کرد،این به معنای آن خواهد بود که علم خود به خود تابع آن اصول می‌شود؟
بدیهی است که نه!
کما‌این‌که در مورد اصل ابطال‌پذیری پوپر هم این را می‌توان دید.با آن که اکنون یک قرن است از عمر اصل ابطال‌پذیری او می‌گذرد، اما در دنیای علم همچنان صحبت از کشف و اثبات است.کافی است فقط به بیانیه‌های آکادمی نوبل نگاهی شود یا به نشریات معتبر علمی نگاهی شود.در همۀ آن‌ها صحبت از این است که فلان دانشمند موفق به فلان کشف شد یا فلان تیم پژوهشی بالاخره توانستند فلان تئوری را  با فلان آزمایش به اثبات برسانند.
به نظر من،اصل ابطال پذیری پوپر،بیشتر به درد بحث‌های روشنفکری می‌خورد.به خود علم چیزی نمی‌تواند بیفزاید.برای این که آنچه او اسمش را ابطال‌پذیری می‌گذارد،بیشتر بازی با کلمات است.وگرنه در ماهیت علم و پژوهش‌های علمی هیچ تغییری ایجاد نمی‌کند.البته قصد اول خود او هم از عَلم کردن آن این نبود که چیزی به علم افزوده باشد یا روش‌های علمی را اصلاح کند.آن را درواقع برای این تئوریزه کرد که ادعای علمی بودن مارکسیسم و فرویدیسم را بی اعتبار کند.می‌خواست اصلی بنیاد نهد که از روی آن به راحتی بتوان علم را از شبه علم تشخیص داد.
شاید بشود گفت در این مورد کار خوبی کرد.اما باز هم مسئله این است که آیا اگر پوپر و اصل ابطال پذیری‌اش نبود مارکسیسم و فرویدیسم به علم تبدیل می‌شدند؟
بدیهی است که نه!
وقتی نظریه‌ای مثل نسبیت اینشتین با آن استحکام اعجاب‌انگیزش تا وقتی آزمایشی آن را تأیید نکرده بود نتوانست به عنوان علم در دنیای علم پذیرفته شود،شبه علم‌ها چطور می‌توانند به علم تبدیل شوند!
علم خودش اصل ابطال‌پذیری‌اش را هم در خودش دیفالت کرده است.خودش را خود به خود از شبه علم‌ شدن حفظ می‌کند.بعد هم مسئله این بود که پوپر به مارکسیسم و فرویدیسم قناعت نکرد.برای این که نپذیرد ابطال‌پذیری‌اش نقص دارد و در بعضی جاها لنگ می‌زند،مجبور شد فرگشت و بیگ بنگ را هم شبه علم بداند!

@Einstein_astronomy

پل اینشتین-روزن:
وجود تکینگی ها که از دل نسبیت عام بیرون امده بودند اینشتین را به شدت نگران کرده بود.چون این نقاط با نسبیت قابل توضیح نبودند و اینشتین دوست نداشت که شکافی در تارو پود حقیقت به وجود آید.
در سال 1935 اینشتین و همکارش ناتان روزن،برای حذف تکینگی ها کوشیدند و یک روش ریاضی پیدا کردند که تکینگی هارا به سطح دیگری از عالم یا جهان های موازی امتداد دهند.بنابراین تکینگی ها به جای یک بن بست به یک گذرگاه تبدیل شدند که پل اینشتین روزن نام گرفت.ترفند ریاضی اینشتین و روزن در حد یک پانوشت عجیب در مکتب نسبیت باقی ماند تا سال 1950 که ویلر این ترفند را بازنگری کرد و آن گذرگاه ها را کرمچاله نامید.
ویلر می‌خواست از تفکر کرمچاله ها برای انتقال سریع در بخش های مختلف فضا بهره ببرد اما از این نگران بود که کرمچاله ها می توانستند قانون علیت را نقض کنند.زیرا کرمچاله ها ناحیه های بسیار دور از عالم را به هم مرتبط می‌کردند.اگر پرتو نوری از میان این گلوگاه کرمچاله عبور می‌کرد،میتوانست از سرعت قرار دادی نور فراتر رود.در این حالت کرمچاله ها می‌توانند معلولی را قبل از ان که علتش با ارتباط استاندارد منتقل شود با خود حمل کنند.به همین منظور ویلر به همراه رابرت فولر از دانشگاه کلمبیا در مقاله ای به این موضوع پرداخت.آنها در این مقاله اثبات کردند که این نقض علیت عملا نمی‌تواند رخ دهد زیرا هر سیگنال یا ماده ای که در تلاش برای ورود به کرمچاله است موجب ناپایداری کلوگاه می‌شود و در نتیجه گلوگاه بسته خواهد شد.نتیجه آنکه هیچ ماده یا پیامی نمی‌تواند سریع تر از نور منتقل شود و علیت نقض نمی‌شود.
ویلر و دستیارش با بررسی دقیق ریاضیات کرمچاله ها دریافتند که کرمچاله ها ساختاری ناپایدار دارند در واقع به دنیا می‌آیند،رشد می‌کنند و نابود می‌شوند.ایده ی آنها از این قرار بود که در ابتدا باید دو تکینگی موجود باشد، به احتمال زیاد یکی در جهان ما و دیگری در جهانی دیگر یا شاید هم دو تکینگی مربوط به مسیری میان بر در جهان ما باشد.با گذر زمان این تکینگی ها رشد کرده و یکدیگر را قطع می‌کنند و سپس در اثر برخوردشان کرمچاله هارا شکل می‌دهند.پس از ان قطر کرمچاله ها زیاد می‌شود،از هم می پاشند و باز دو تکینگی از خود برجای می‌گذارند.این فرایند آنقدر سریع اتفاق می‌افتد که هیچ چیز حتی نور هم نمی‌تواند از یک سمت کرمچاله به سمت دیگر ان منتقل شود.
هر شخص یا هر جسمی که بخواهد از طریق کرمچاله ها سفر کند در فرایند جدا شدن دو تکینگی نابود خواهد شد.بنابراین راه حل ویلر و همکارش امکان سفر از طریق کرمچاله هارا فراهم نمی‌کرد.
کتاب به دنبال جهان های موازی
سعید گراوندی(زاحل)
#مکانیک_کوانتومی
#اختر_فیزیک

@Einstein_astronomy

فضای هیلبرت:
مفهوم ریاضیاتی فضای هیلبرت که به افتخار دیوید هیلبرت نامگذاری شده،مفهوم فضای اقلیدسی را تعمیم می‌دهد.این فضا،روش‌های جبر برداری و حسابان را از صفحه اقلیدسی دو بعدی و فضای اقلیدسی سه بعدی،به فضاهایی با هر تعداد متناهی یا نامتناهی بعدی توسعه می‌دهد.
یک فضای هیلبرت فضای برداری مجردی است که دارای ساختار ضرب داخلی بوده و امکان اندازه‌گیری شدن طول و زاویه را می‌دهد.
به علاوه،فضای هیلبرت کامل است:
یعنی در این فضا به میزان کافی حد وجود داشته لذا می‌توان از تکنیک‌های حسابان استفاده کرد.
فضاهای هیلبرت به صورت طبیعی و مکرر،به شکل فضای بی‌نهایت بعدی توابع در ریاضیات و فیزیک ظاهر می‌شوند.اولین فضاهای هیلبرت از این نقطه نظر در دهه اول قرن بیستم توسط دیوید هیلبرت،ارهارد اشمیت و فریگیس ریسز مورد مطالعه قرار گرفتند.
این فضاها ابزارهای اجتناب ناپذیری در نظریات معادلات مشتقات جزئی، مکانیک کوانتومی،تحلیل فوریه(که شامل کاربردهای آن در پردازش سیگنال و انتقال حرارت می‌شود)و نظریه ارگودیک می‌باشد(که ریاضیات زیربنایی ترمودینامیک را ارائه می‌دهد).
جان فون نویمان عبارت فضای هیلبرت را برای مفهوم مجردی که کاربردهای گسترده‌ای داشت ایجاد نمود.موفقیت فضاهای هیلبرت راه را برای عصر ثمربخش آنالیز تابعی هموار نمود.
جدا از فضاهای اقلیدسی کلاسیک،مثال‌هایی از فضاهای هیلبرت شامل فضاهای توابع
مربع-انتگرال پذیر،فضاهای دنباله ای،فضاهای سوبولف شامل توابع تعمیم یافته و فضاهای هاردی از توابع هولومورفیک می‌شود.
شهود هندسی نقش مهمی را در بسیاری از جنبه‌های نظریه فضای هیلبرت بازی می‌کند.موجودات دقیقا مشابهی از قضیه فیثاغورث و قانون متوازی الاضلاع در فضای هیلبرت نیز حضور دارند.
در سطوح عمیق‌تر،تصویر عمودی بر روی زیر فضاها(مشابه ارتفاع مثلث‌ها)نقش مهمی در مسائل بهینه‌سازی و دیگر جنبه‌ های این نظریه بازی می‌کند.در مقایسه با مختصات کارتزین در صفحه، یک عنصر از یک فضای هیلبرت را می‌توان به صورت منحصر به فردی توسط مختصات و با توجه به مجموعه ای از محورهای مختصات(یک پایه متعامد نرمال)مشخص کرد.
زمانی که مجموعه محورها نامتناهی شمارا باشند،فضای هیلبرت را می‌توان به صورت دنباله نامتناهی که مربع-جمع پذیر هستند تصور نمود.در متون قدیمی اینگونه فضاهای اخیر را به عنوان فضای هیلبرت در نظر می‌گیرند.
به‌طور مشابه عملگرهای خطی روی یک فضای هیلبرت نیز اشیاء نسبتا ملموسی هستند:
در موارد خوبی،این عملگرها تبدیلات ساده ای هستند که فضا را در جهت‌های دو به دو متعامد با ضریب‌های متفاوت می‌کشند؛
به گونه ای که با مطالعه طیفشان می‌توان آن‌ها را دقیق تر شناخت.
#ریاضیات

@Einstein_astronomy