چگونه قضیه نوتر فیزیک را متحول کرد
امی نوتر یکی از نوابغ برجسته ریاضیات قرن بیستم بود که نشان داد قوانین پایستگی در فیزیک، نه اصولی مستقل، بلکه پیامدهایی از تقارن‌های بنیادین طبیعت هستند. این بینش، به یکی از بنیادی‌ترین تغییرات در فهم ما از جهان انجامید.
در سال ۱۹۱۵، نظریه تازه #انیشتین یعنی نسبیت عام نگاه دانشمندان به فضا و زمان را به‌طور کامل دگرگون کرد. پیش از آن، فضا و زمان به‌عنوان بستری ثابت برای رویدادهای طبیعی در نظر گرفته می‌شدند. اما در نسبیت عام، فضا–زمان موجودیتی پویا بود که می‌توانست در حضور جرم و انرژی خمیده یا منبسط شود.
این دیدگاه تازه پرسشی جدی را پیش کشید: اگر فضا زمان خود تغییر کند، آیا قانون پایستگی انرژی همچنان معتبر است؟
در ظاهر، تغییر ساختار فضا–زمان اجازه می‌داد که انرژی از بین برود یا به‌طور ناگهانی ایجاد شود؛ چیزی که با اصول فیزیک کلاسیک ناسازگار بود.
دیوید هیلبرت و فلیکس کلاین، دو ریاضی‌دان برجسته، کوشیدند این تناقض را حل کنند. اما این امی نوتر بود که پاسخی بنیادی یافت.
امی نوتر با وجود نبوغش، به دلیل تبعیض‌های جنسیتی، از جایگاه رسمی در دانشگاه محروم بود. با این حال در سال ۱۹۱۸ مقاله‌ای منتشر کرد که حاوی دو نتیجه انقلابی بود:
* توصیفی ریاضی از پایستگی در مقیاس‌های محلی، که بعدها در نظریه میدان‌های کوانتومی نقش اساسی یافت.
* قضیه‌ای که امروز با نام قضیه نوتر شناخته می‌شود:
هر قانون پایستگی در فیزیک متناظر با وجود یک تقارن بنیادی است.
مفهوم تقارن
تقارن به معنای تغییری است که بر یک سیستم اعمال شود، بدون آنکه نتیجه نهایی تغییر کند. یک مثلث متساوی‌الاضلاع پس از چرخش ۱۲۰ درجه‌ای همچنان همان مثلث است. یک دایره را می‌توان با هر زاویه‌ای چرخاند و هیچ تفاوتی در ظاهر آن ایجاد نشود.
در فیزیک نیز تقارن‌ها معنا دارند:
تقارن انتقال مکانی: قوانین فیزیک در هر نقطه از فضا یکسان‌اند. این تقارن به پایستگی تکانه منجر می‌شود.
تقارن انتقال زمانی: قوانین طبیعت در گذر زمان تغییر نمی‌کنند. این تقارن به پایستگی انرژی منتهی می‌شود.
تقارن چرخشی: قوانین نسبت به جهت‌گیری در فضا یکسان‌اند. این تقارن پایستگی تکانه زاویه‌ای را تضمین می‌کند.
نوتر نشان داد که اگر لاگرانژ یک سیستم (ابزاری ریاضی برای توصیف دینامیک آن ) تحت یک تقارن خاص تغییرناپذیر بماند، آنگاه کمیتی پایسته در سیستم وجود دارد.
لاگرانژ مستقل از زمان : انرژی پایسته است.
لاگرانژ مستقل از مکان : تکانه پایسته است.
لاگرانژ مستقل از زاویه : #تکانه زاویه‌ای پایسته است.
به این ترتیب، قوانین پایستگی خود اصول بنیادی نیستند، بلکه سایه‌ای از تقارن‌های عمیق‌تر طبیعت‌اند.
این بینش انقلابی پیامدهای مهمی داشت: اگر تقارن زمانی شکسته شود، قانون پایستگی انرژی نیز از بین می‌رود.
نمونه بارز آن در کیهان‌شناسی است. جهان در حال انبساط شتاب‌دار است و فوتون‌های قدیمی انرژی خود را در اثر کش آمدن طول‌موج از دست می‌دهند.
در مقیاس کیهانی، انرژی کل دیگر به معنای کلاسیک پایسته نیست، چرا که تقارن زمانی جهانی وجود ندارد. قضیه نوتر نه‌تنها نسبیت عام، بلکه فیزیک کوانتومی را نیز متحول کرد.
در دهه ۱۹۷۰، این قضیه نقش اساسی در ساخت مدل استاندارد ذرات بنیادی ایفا کرد. به عنوان نمونه، #تقارن میدان الکترومغناطیسی تضمین می‌کند که بار الکتریکی همواره پایسته است.
امروزه نیز فیزیکدانان در جست‌وجوی قوانین تازه طبیعت، ابتدا به دنبال تقارن‌های پنهان می‌گردند.
کانال علم فراتر از باور
امی نوتر یکی از نوابغ برجسته ریاضیات قرن بیستم بود که نشان داد قوانین پایستگی در فیزیک، نه اصولی مستقل، بلکه پیامدهایی از تقارن‌های بنیادین طبیعت هستند. این بینش، به یکی از بنیادی‌ترین تغییرات در فهم ما از جهان انجامید.
در سال ۱۹۱۵، نظریه تازه #انیشتین یعنی نسبیت عام نگاه دانشمندان به فضا و زمان را به‌طور کامل دگرگون کرد. پیش از آن، فضا و زمان به‌عنوان بستری ثابت برای رویدادهای طبیعی در نظر گرفته می‌شدند. اما در نسبیت عام، فضا–زمان موجودیتی پویا بود که می‌توانست در حضور جرم و انرژی خمیده یا منبسط شود.
این دیدگاه تازه پرسشی جدی را پیش کشید: اگر فضا زمان خود تغییر کند، آیا قانون پایستگی انرژی همچنان معتبر است؟
در ظاهر، تغییر ساختار فضا–زمان اجازه می‌داد که انرژی از بین برود یا به‌طور ناگهانی ایجاد شود؛ چیزی که با اصول فیزیک کلاسیک ناسازگار بود.
دیوید هیلبرت و فلیکس کلاین، دو ریاضی‌دان برجسته، کوشیدند این تناقض را حل کنند. اما این امی نوتر بود که پاسخی بنیادی یافت.
امی نوتر با وجود نبوغش، به دلیل تبعیض‌های جنسیتی، از جایگاه رسمی در دانشگاه محروم بود. با این حال در سال ۱۹۱۸ مقاله‌ای منتشر کرد که حاوی دو نتیجه انقلابی بود:
* توصیفی ریاضی از پایستگی در مقیاس‌های محلی، که بعدها در نظریه میدان‌های کوانتومی نقش اساسی یافت.
* قضیه‌ای که امروز با نام قضیه نوتر شناخته می‌شود:
هر قانون پایستگی در فیزیک متناظر با وجود یک تقارن بنیادی است.
مفهوم تقارن
تقارن به معنای تغییری است که بر یک سیستم اعمال شود، بدون آنکه نتیجه نهایی تغییر کند. یک مثلث متساوی‌الاضلاع پس از چرخش ۱۲۰ درجه‌ای همچنان همان مثلث است. یک دایره را می‌توان با هر زاویه‌ای چرخاند و هیچ تفاوتی در ظاهر آن ایجاد نشود.
در فیزیک نیز تقارن‌ها معنا دارند:
تقارن انتقال مکانی: قوانین فیزیک در هر نقطه از فضا یکسان‌اند. این تقارن به پایستگی تکانه منجر می‌شود.
تقارن انتقال زمانی: قوانین طبیعت در گذر زمان تغییر نمی‌کنند. این تقارن به پایستگی انرژی منتهی می‌شود.
تقارن چرخشی: قوانین نسبت به جهت‌گیری در فضا یکسان‌اند. این تقارن پایستگی تکانه زاویه‌ای را تضمین می‌کند.
نوتر نشان داد که اگر لاگرانژ یک سیستم (ابزاری ریاضی برای توصیف دینامیک آن ) تحت یک تقارن خاص تغییرناپذیر بماند، آنگاه کمیتی پایسته در سیستم وجود دارد.
لاگرانژ مستقل از زمان : انرژی پایسته است.
لاگرانژ مستقل از مکان : تکانه پایسته است.
لاگرانژ مستقل از زاویه : #تکانه زاویه‌ای پایسته است.
به این ترتیب، قوانین پایستگی خود اصول بنیادی نیستند، بلکه سایه‌ای از تقارن‌های عمیق‌تر طبیعت‌اند.
این بینش انقلابی پیامدهای مهمی داشت: اگر تقارن زمانی شکسته شود، قانون پایستگی انرژی نیز از بین می‌رود.
نمونه بارز آن در کیهان‌شناسی است. جهان در حال انبساط شتاب‌دار است و فوتون‌های قدیمی انرژی خود را در اثر کش آمدن طول‌موج از دست می‌دهند.
در مقیاس کیهانی، انرژی کل دیگر به معنای کلاسیک پایسته نیست، چرا که تقارن زمانی جهانی وجود ندارد. قضیه نوتر نه‌تنها نسبیت عام، بلکه فیزیک کوانتومی را نیز متحول کرد.
در دهه ۱۹۷۰، این قضیه نقش اساسی در ساخت مدل استاندارد ذرات بنیادی ایفا کرد. به عنوان نمونه، #تقارن میدان الکترومغناطیسی تضمین می‌کند که بار الکتریکی همواره پایسته است.
امروزه نیز فیزیکدانان در جست‌وجوی قوانین تازه طبیعت، ابتدا به دنبال تقارن‌های پنهان می‌گردند.
کانال علم فراتر از باور
Media is too big
VIEW IN TELEGRAM
انرژی تاریک چیست؟ ماده تاریک چیست؟
چه نقشی در سرنوشت کیهان دارند؟
کانال علم فراتر از باور
چه نقشی در سرنوشت کیهان دارند؟
کانال علم فراتر از باور
Media is too big
VIEW IN TELEGRAM
درهم تنیدگی کوانتومی
0:00 - عجیب بودن مکانیک کوانتومی
1:51 - درکِ حسیِ #درهم_تنیدگی
4:46 - چگونه می دانیم که #برهم_نهی واقعی است؟
5:40 - پارادوکس EPR
6:50 - عملِ شبح وار و متغیرهای پنهان
7:51 - نامساویِ بل
9:07 - اجسام چگونه در هم تنیده می شوند؟
10:03 - آیا #کنش_شبح_وار از راه دور درست است؟
10:40 - درهم تنیدگی کوانتومی واقعا چیست؟
11:31 - چگونه دو ذره یکی می شوند؟
13:03 - غیر محلی چیست؟
14:05 - آیا می توانیم از درهم تنیدگی برای مخابرات استفاده کنیم؟
15:08 - مزایای درهم تنیدگی کوانتومی
15:49 - نحوه یادگیری محاسبات کوانتومی
کانال علم فراتر از باور
0:00 - عجیب بودن مکانیک کوانتومی
1:51 - درکِ حسیِ #درهم_تنیدگی
4:46 - چگونه می دانیم که #برهم_نهی واقعی است؟
5:40 - پارادوکس EPR
6:50 - عملِ شبح وار و متغیرهای پنهان
7:51 - نامساویِ بل
9:07 - اجسام چگونه در هم تنیده می شوند؟
10:03 - آیا #کنش_شبح_وار از راه دور درست است؟
10:40 - درهم تنیدگی کوانتومی واقعا چیست؟
11:31 - چگونه دو ذره یکی می شوند؟
13:03 - غیر محلی چیست؟
14:05 - آیا می توانیم از درهم تنیدگی برای مخابرات استفاده کنیم؟
15:08 - مزایای درهم تنیدگی کوانتومی
15:49 - نحوه یادگیری محاسبات کوانتومی
کانال علم فراتر از باور
یکاهای پلانک
زمان پلانک چیست؟
✔️ یک زمان پلانک زمانی است که نور در خلا مسافتی معادل یک طول پلانک را طی می‌کند. در چارچوب قوانین فیزیک زمان‌های کوچکتر از یک زمان پلانک را نه می‌توان اندازه‌گیری و نه شناسایی کرد.
طول پلانک چیست؟
✔️ ما برای طول، یک حد بنیادی
به نام: "طول پلانک" داریم که ابعاد ذره از این مقدار نمیتواند کوچکتر شود.
دمای پلانک چیست؟
✔️ برخلاف طول پلانک و زمان پلانک که به عنوان "کوچکترین" یکاهای قابل اندازه‌گیری ممکن برای طول و زمان تعریف می‌شوند،
دمای پلانک به عنوان "بزرگترین" یکای قابل اندازه‌گیری ممکن برای دما تعریف می‌شود. بعضی كیهان شناسان پیشنهاد كرده‌اند كه این دمای جهان در زمان مهبانگ بوده است؛ شاید بالاترین دمایی كه تاكنون وجود داشته است. ضمنا در فیزیک "دمای" صفر مطلق نداریم و نمیتوانیم داشته باشیم.چرا؟ چون در طبیعت هر سیستمی دارای "حداقل انرژی" است. یعنی هر سیستمی دارای یک حداقل انرژی و دما است.
بنابراین شما هیچ وسیله ای نمیتوانید بسازید که دما را به صفر مطلق برساند.
مقیاس زمان، جرم و طول پلانک:
زمان پلانک
5.39121 × 10*−44 s
جرم پلانک
2.17647 × 10*−8 kg
طول پلانک (ℓP)
1.616252×10*−35 m
دمای پلانک
1.14117×10* 32 k
زمان پلانک چیست؟
✔️ یک زمان پلانک زمانی است که نور در خلا مسافتی معادل یک طول پلانک را طی می‌کند. در چارچوب قوانین فیزیک زمان‌های کوچکتر از یک زمان پلانک را نه می‌توان اندازه‌گیری و نه شناسایی کرد.
طول پلانک چیست؟
✔️ ما برای طول، یک حد بنیادی
به نام: "طول پلانک" داریم که ابعاد ذره از این مقدار نمیتواند کوچکتر شود.
دمای پلانک چیست؟
✔️ برخلاف طول پلانک و زمان پلانک که به عنوان "کوچکترین" یکاهای قابل اندازه‌گیری ممکن برای طول و زمان تعریف می‌شوند،
دمای پلانک به عنوان "بزرگترین" یکای قابل اندازه‌گیری ممکن برای دما تعریف می‌شود. بعضی كیهان شناسان پیشنهاد كرده‌اند كه این دمای جهان در زمان مهبانگ بوده است؛ شاید بالاترین دمایی كه تاكنون وجود داشته است. ضمنا در فیزیک "دمای" صفر مطلق نداریم و نمیتوانیم داشته باشیم.چرا؟ چون در طبیعت هر سیستمی دارای "حداقل انرژی" است. یعنی هر سیستمی دارای یک حداقل انرژی و دما است.
بنابراین شما هیچ وسیله ای نمیتوانید بسازید که دما را به صفر مطلق برساند.
مقیاس زمان، جرم و طول پلانک:
زمان پلانک
5.39121 × 10*−44 s
جرم پلانک
2.17647 × 10*−8 kg
طول پلانک (ℓP)
1.616252×10*−35 m
دمای پلانک
1.14117×10* 32 k
دانشمندان MIT با یک ترفند هوشمندانه، جریان کوانتومی بدون اصطکاک را به تصویر کشیدند
🔹 مشاهده رفتار الکترون‌ها در مقیاس کوانتومی تقریباً غیرممکن است؛ آنها بسیار کوچک و بسیار سریع هستند. اما اگر می‌شد آنها را بزرگ‌تر و کندتر کرد، چه؟ فیزیکدانان MIT با استفاده از یک ترفند خلاقانه، توانسته‌اند برای اولین بار یکی از عجیب‌ترین پدیده‌های کوانتومی به نام «حالت لبه‌ای» (Edge State) را به طور مستقیم مشاهده کنند؛ پدیده‌ای که می‌تواند کلید ساخت الکترونیک آینده با اتلاف انرژی صفر باشد.
*جریان معمولی: در یک سیم فلزی، الکترون‌ها مانند توپ‌های بیلیارد به طور مداوم به اتم‌ها و ناخالصی‌ها برخورد کرده و به جهات مختلف پراکنده می‌شوند. این «اصطکاک» همان «مقاومت الکتریکی» است که انرژی را به صورت گرما هدر می‌دهد.
*حالت لبه‌ای: در برخی مواد عجیب و تحت شرایط خاص (مانند میدان مغناطیسی قوی)، الکترون‌ها مجبور می‌شوند تنها در امتداد «لبه» یا مرز ماده حرکت کنند، مانند صف مورچه‌هایی که پشت سر هم در یک جهت حرکت می‌کنند. در این حالت، آنها حتی اگر به مانعی برخورد کنند، بدون پراکنده شدن و «بدون اصطکاک» به راحتی از کنار آن عبور کرده و به مسیر خود ادامه می‌دهند.
🔹 دانشمندان MIT برای مشاهده این پدیده، به جای استفاده از #الکترون‌ها، از حدود یک میلیون اتم سدیم استفاده کردند که تا دمای نزدیک به صفر مطلق سرد شده بودند. آنها سپس با استفاده از لیزر، این ابر اتمی را به سرعت چرخاندند (مانند دستگاه گراویترون در شهربازی) تا اثری مشابه میدان مغناطیسی بر روی الکترون‌ها را شبیه‌سازی کنند. در نهایت، با یک دیوار لیزری، یک «لبه» مصنوعی برای آنها ساختند.
🔹 نتیجه شگفت‌انگیز بود: آنها توانستند با چشم خود ببینند که #اتم‌ها در امتداد این دیوار لیزری به آرامی و بدون هیچ اصطکاکی جریان دارند. حتی زمانی که دانشمندان یک مانع نوری (شبیه سرعت‌گیر) در مسیرشان قرار دادند، اتم‌ها بدون کاهش سرعت یا پراکنده شدن، به زیبایی از کنار آن عبور کردند. ریچارد فلچر، یکی از نویسندگان مقاله می‌گوید: «زیبایی کار در دیدن فیزیکی با چشمان خودتان است که کاملاً باورنکردنی است اما معمولاً در اعماق مواد پنهان شده است.»
🔹 این پژوهش که در ژورنال معتبر Nature Physics منتشر شده، یک «شبیه‌ساز کوانتومی» قدرتمند در اختیار ما قرار می‌دهد تا این پدیده‌ها را بهتر درک کنیم. درک عمیق‌تر این فیزیک، گامی ضروری به سوی طراحی موادی است که بتوانند در آینده، داده‌ها و #انرژی را بدون هیچ اتلافی منتقل کنند.
کانال علم فراتر از باور
🔹 مشاهده رفتار الکترون‌ها در مقیاس کوانتومی تقریباً غیرممکن است؛ آنها بسیار کوچک و بسیار سریع هستند. اما اگر می‌شد آنها را بزرگ‌تر و کندتر کرد، چه؟ فیزیکدانان MIT با استفاده از یک ترفند خلاقانه، توانسته‌اند برای اولین بار یکی از عجیب‌ترین پدیده‌های کوانتومی به نام «حالت لبه‌ای» (Edge State) را به طور مستقیم مشاهده کنند؛ پدیده‌ای که می‌تواند کلید ساخت الکترونیک آینده با اتلاف انرژی صفر باشد.
*جریان معمولی: در یک سیم فلزی، الکترون‌ها مانند توپ‌های بیلیارد به طور مداوم به اتم‌ها و ناخالصی‌ها برخورد کرده و به جهات مختلف پراکنده می‌شوند. این «اصطکاک» همان «مقاومت الکتریکی» است که انرژی را به صورت گرما هدر می‌دهد.
*حالت لبه‌ای: در برخی مواد عجیب و تحت شرایط خاص (مانند میدان مغناطیسی قوی)، الکترون‌ها مجبور می‌شوند تنها در امتداد «لبه» یا مرز ماده حرکت کنند، مانند صف مورچه‌هایی که پشت سر هم در یک جهت حرکت می‌کنند. در این حالت، آنها حتی اگر به مانعی برخورد کنند، بدون پراکنده شدن و «بدون اصطکاک» به راحتی از کنار آن عبور کرده و به مسیر خود ادامه می‌دهند.
🔹 دانشمندان MIT برای مشاهده این پدیده، به جای استفاده از #الکترون‌ها، از حدود یک میلیون اتم سدیم استفاده کردند که تا دمای نزدیک به صفر مطلق سرد شده بودند. آنها سپس با استفاده از لیزر، این ابر اتمی را به سرعت چرخاندند (مانند دستگاه گراویترون در شهربازی) تا اثری مشابه میدان مغناطیسی بر روی الکترون‌ها را شبیه‌سازی کنند. در نهایت، با یک دیوار لیزری، یک «لبه» مصنوعی برای آنها ساختند.
🔹 نتیجه شگفت‌انگیز بود: آنها توانستند با چشم خود ببینند که #اتم‌ها در امتداد این دیوار لیزری به آرامی و بدون هیچ اصطکاکی جریان دارند. حتی زمانی که دانشمندان یک مانع نوری (شبیه سرعت‌گیر) در مسیرشان قرار دادند، اتم‌ها بدون کاهش سرعت یا پراکنده شدن، به زیبایی از کنار آن عبور کردند. ریچارد فلچر، یکی از نویسندگان مقاله می‌گوید: «زیبایی کار در دیدن فیزیکی با چشمان خودتان است که کاملاً باورنکردنی است اما معمولاً در اعماق مواد پنهان شده است.»
🔹 این پژوهش که در ژورنال معتبر Nature Physics منتشر شده، یک «شبیه‌ساز کوانتومی» قدرتمند در اختیار ما قرار می‌دهد تا این پدیده‌ها را بهتر درک کنیم. درک عمیق‌تر این فیزیک، گامی ضروری به سوی طراحی موادی است که بتوانند در آینده، داده‌ها و #انرژی را بدون هیچ اتلافی منتقل کنند.
کانال علم فراتر از باور
برخورد دو سیاهچاله و تئوری اینشتین
تئوری ۵۰ ساله‌ی اینشتین که چطور دو #سیاهچاله ادغام می‌شن با این اتفاق شگفت‌انگیز تایید شد. ادغام سیاه‌چاله‌ها، باعث می‌شن که نوسانات کوچکی به نام امواج گرانشی که در کیهان با سرعت نور حرکت می‌کنن به سمت ما هم برسن.
این ادغام که با نام GW250114 شناخته می‌شه، خیلی شبیه به پدیده‌ای که در سال 2015 اتفاق افتاد و برای اولین بار #امواج_گرانشی شناسایی شدن، بود. دو سیاه‌چاله‌های این ادغام اخیر، بین ۳۰ تا ۴۰ بار جرم خورشید رو داشتن و در فاصله‌ای حدود 1.3 میلیارد سال نوری زمین قرار داشتن.
در این 10 سال اخیر که امواج گرانشی کشف شدن، دانشمندان حدود 300 ادغام سیاه‌چاله‌رو شناسایی کردن اما این ادغام اخیر، از همشون قوی‌تر بوده.
کانال علم فراتر از باور
تئوری ۵۰ ساله‌ی اینشتین که چطور دو #سیاهچاله ادغام می‌شن با این اتفاق شگفت‌انگیز تایید شد. ادغام سیاه‌چاله‌ها، باعث می‌شن که نوسانات کوچکی به نام امواج گرانشی که در کیهان با سرعت نور حرکت می‌کنن به سمت ما هم برسن.
این ادغام که با نام GW250114 شناخته می‌شه، خیلی شبیه به پدیده‌ای که در سال 2015 اتفاق افتاد و برای اولین بار #امواج_گرانشی شناسایی شدن، بود. دو سیاه‌چاله‌های این ادغام اخیر، بین ۳۰ تا ۴۰ بار جرم خورشید رو داشتن و در فاصله‌ای حدود 1.3 میلیارد سال نوری زمین قرار داشتن.
در این 10 سال اخیر که امواج گرانشی کشف شدن، دانشمندان حدود 300 ادغام سیاه‌چاله‌رو شناسایی کردن اما این ادغام اخیر، از همشون قوی‌تر بوده.
کانال علم فراتر از باور
Media is too big
VIEW IN TELEGRAM
شکل کیهان
قسمت اول
تِرُس سه‌بعدی (3-torus) یک همبند فشرده #سه‌بعدی بدون مرز است.
می‌توان آن را با «چسباندن» سه جفت از وجوه مقابل یک مکعب به دست آورد، به‌طوری که «چسباندن» را می‌توان به‌طور شهودی این‌گونه فهمید که وقتی ذره‌ای درون مکعب حرکت می‌کند و به نقطه‌ای روی یک وجه می‌رسد، از آن عبور کرده و از نقطه متناظر روی وجه مقابل ظاهر می‌شود؛ که این باعث ایجاد شرایط مرزی تناوبی می‌گردد.
چسباندن تنها یک جفت وجه مقابل، یک توروس توپر (solid torus) ایجاد می‌کند، در حالی که چسباندن دو جفت از این وجوه، فضای توپر بین دو توروس تو در تو را می‌سازد.
ادامه مطلب در پست بعدی
کانال علم فراتر از باور
قسمت اول
تِرُس سه‌بعدی (3-torus) یک همبند فشرده #سه‌بعدی بدون مرز است.
می‌توان آن را با «چسباندن» سه جفت از وجوه مقابل یک مکعب به دست آورد، به‌طوری که «چسباندن» را می‌توان به‌طور شهودی این‌گونه فهمید که وقتی ذره‌ای درون مکعب حرکت می‌کند و به نقطه‌ای روی یک وجه می‌رسد، از آن عبور کرده و از نقطه متناظر روی وجه مقابل ظاهر می‌شود؛ که این باعث ایجاد شرایط مرزی تناوبی می‌گردد.
چسباندن تنها یک جفت وجه مقابل، یک توروس توپر (solid torus) ایجاد می‌کند، در حالی که چسباندن دو جفت از این وجوه، فضای توپر بین دو توروس تو در تو را می‌سازد.
ادامه مطلب در پست بعدی
کانال علم فراتر از باور
Media is too big
VIEW IN TELEGRAM
شکل کیهان
قسمت دوم
بر اساس مدل‌های فعلی #کیهان‌شناسی، ممکن است جهان دارای هندسه‌ای تقریباً تخت باشد، اما توپولوژی آن سه‌بعدی باقی بماند.
این ساختار را می‌توان شبیه مکعبی تصور کرد که در آن گذر از یک وجه، انسان را به وجه مقابل بازمی‌گرداند.
چنین فضایی خطوط موازی را حفظ می‌کند، اما مسیرهای پنهان و پیوسته‌ای در آن وجود دارد که تجربه‌ی مستقیم ما از فضا را محدود می‌سازد.
کانال علم فراتر از باور
قسمت دوم
بر اساس مدل‌های فعلی #کیهان‌شناسی، ممکن است جهان دارای هندسه‌ای تقریباً تخت باشد، اما توپولوژی آن سه‌بعدی باقی بماند.
این ساختار را می‌توان شبیه مکعبی تصور کرد که در آن گذر از یک وجه، انسان را به وجه مقابل بازمی‌گرداند.
چنین فضایی خطوط موازی را حفظ می‌کند، اما مسیرهای پنهان و پیوسته‌ای در آن وجود دارد که تجربه‌ی مستقیم ما از فضا را محدود می‌سازد.
کانال علم فراتر از باور
استدلال عدم وجود فیزیکی فضازمان
▪️پروفسور جاناتان اوپنهایم، فیزیکدان دانشگاه کالج لندن، در مقاله‌ای جدید تأکید می‌کند که فضازمان – مفهوم چهاربعدی که مکان و زمان را توصیف می‌کند – وجود واقعی ندارد و تنها یک مدل ریاضی برای ثبت رویدادها است، که این دیدگاه می‌تواند ابهامات فلسفی و فیزیکی را برطرف کند و به پیشرفت در گرانش کوانتومی کمک کند.
فضازمان، که در نظریه نسبیت عام اینشتین به عنوان یک پیوستار چهاربعدی توصیف می‌شود، ابزاری قدرتمند برای توصیف چگونگی وقوع رویدادها، ترتیب آنها و اندازه‌گیری طول‌ها در چارچوب‌های مرجع مختلف است. با این حال، اوپنهایم استدلال می‌کند که رویدادها "وجود ندارند، بلکه اتفاق می‌افتند"، و فضازمان صرفاً یک نقشه ریاضی است، نه یک موجودیت واقعی مانند اشیاء مادی. این دیدگاه، که در مقاله‌ای در نشریه The Conversation منتشر شده، به حل تناقضاتی مانند پارادوکس‌های سفر در زمان و مناقشات فلسفی در مورد زمان (مانند ابدی‌گرایی یا حال‌گرایی) کمک می‌کند، بدون اینکه پیش‌بینی‌های فیزیک را قربانی کند.
▪️این دیدگاه فضازمان را از یک موجودیت هستی‌شناختی به یک ابزار توصیفی تبدیل می‌کند و ابهامات ناشی از نسبیت عام را کاهش می‌دهد، که می‌تواند پایه‌ای برای نظریه‌های جدید گرانش کوانتومی باشد.
در فیزیک کلاسیک، فضازمان اغلب به عنوان چیزی واقعی تصور می‌شود که تحت تأثیر جرم خم می‌شود، اما اوپنهایم تأکید می‌کند که این فقط یک توصیف ریاضی است و نه یک "چیز" قابل اثبات تجربی. رویدادها در یک جهان موجود اتفاق می‌افتند، و فضازمان تنها راهی برای کاتالوگ کردن آنها فراهم می‌کند. این رویکرد، که با نظریه پساکوانتومی گرانش کلاسیک اوپنهایم همخوانی دارد، می‌تواند به حل مشکلات گرانش کوانتومی – جایی که فضازمان و مکانیک کوانتومی ناسازگار هستند – کمک کند، و پیشنهاد می‌کند که گرانش به عنوان یک پدیده کلاسیک تصادفی مدل‌سازی شود.
▪️پروفسور اوپنهایم می‌گوید: "اگر بگوییم رویدادها – و فضازمان – وجود ندارند، وضوح مفهومی را بازمی‌یابیم بدون اینکه حتی یک پیش‌بینی را از دست بدهیم."
این ایده نه تنها مناقشات فلسفی را حل می‌کند، بلکه می‌تواند به آزمایش‌های تجربی در گرانش کوانتومی منجر شود، جایی که اندازه‌گیری‌های دقیق نوسانات گرانشی برای تمایز بین نظریه‌های کوانتومی و کلاسیک استفاده می‌شود. اوپنهایم در تحقیقات اخیر خود، نظریه‌ای پیشنهاد کرده که گرانش را به عنوان یک فرآیند کلاسیک با نوسانات تصادفی توصیف می‌کند، که با مکانیک کوانتومی سازگار است و پیش‌بینی‌های جدیدی برای آزمایش‌های آینده ارائه می‌دهد، مانند اندازه‌گیری‌های دقیق‌تر در مقیاس‌های کوانتومی.
این موضوع با تلاش‌های گسترده‌تر برای آشتی دادن نسبیت عام و مکانیک کوانتومی، از جمله نظریه‌های رشته و گرانش کوانتومی حلقه، همخوانی دارد و می‌تواند به درک عمیق‌تری از ساختار بنیادی واقعیت منجر شود.
کانال علم فراتر از باور
▪️پروفسور جاناتان اوپنهایم، فیزیکدان دانشگاه کالج لندن، در مقاله‌ای جدید تأکید می‌کند که فضازمان – مفهوم چهاربعدی که مکان و زمان را توصیف می‌کند – وجود واقعی ندارد و تنها یک مدل ریاضی برای ثبت رویدادها است، که این دیدگاه می‌تواند ابهامات فلسفی و فیزیکی را برطرف کند و به پیشرفت در گرانش کوانتومی کمک کند.
فضازمان، که در نظریه نسبیت عام اینشتین به عنوان یک پیوستار چهاربعدی توصیف می‌شود، ابزاری قدرتمند برای توصیف چگونگی وقوع رویدادها، ترتیب آنها و اندازه‌گیری طول‌ها در چارچوب‌های مرجع مختلف است. با این حال، اوپنهایم استدلال می‌کند که رویدادها "وجود ندارند، بلکه اتفاق می‌افتند"، و فضازمان صرفاً یک نقشه ریاضی است، نه یک موجودیت واقعی مانند اشیاء مادی. این دیدگاه، که در مقاله‌ای در نشریه The Conversation منتشر شده، به حل تناقضاتی مانند پارادوکس‌های سفر در زمان و مناقشات فلسفی در مورد زمان (مانند ابدی‌گرایی یا حال‌گرایی) کمک می‌کند، بدون اینکه پیش‌بینی‌های فیزیک را قربانی کند.
▪️این دیدگاه فضازمان را از یک موجودیت هستی‌شناختی به یک ابزار توصیفی تبدیل می‌کند و ابهامات ناشی از نسبیت عام را کاهش می‌دهد، که می‌تواند پایه‌ای برای نظریه‌های جدید گرانش کوانتومی باشد.
در فیزیک کلاسیک، فضازمان اغلب به عنوان چیزی واقعی تصور می‌شود که تحت تأثیر جرم خم می‌شود، اما اوپنهایم تأکید می‌کند که این فقط یک توصیف ریاضی است و نه یک "چیز" قابل اثبات تجربی. رویدادها در یک جهان موجود اتفاق می‌افتند، و فضازمان تنها راهی برای کاتالوگ کردن آنها فراهم می‌کند. این رویکرد، که با نظریه پساکوانتومی گرانش کلاسیک اوپنهایم همخوانی دارد، می‌تواند به حل مشکلات گرانش کوانتومی – جایی که فضازمان و مکانیک کوانتومی ناسازگار هستند – کمک کند، و پیشنهاد می‌کند که گرانش به عنوان یک پدیده کلاسیک تصادفی مدل‌سازی شود.
▪️پروفسور اوپنهایم می‌گوید: "اگر بگوییم رویدادها – و فضازمان – وجود ندارند، وضوح مفهومی را بازمی‌یابیم بدون اینکه حتی یک پیش‌بینی را از دست بدهیم."
این ایده نه تنها مناقشات فلسفی را حل می‌کند، بلکه می‌تواند به آزمایش‌های تجربی در گرانش کوانتومی منجر شود، جایی که اندازه‌گیری‌های دقیق نوسانات گرانشی برای تمایز بین نظریه‌های کوانتومی و کلاسیک استفاده می‌شود. اوپنهایم در تحقیقات اخیر خود، نظریه‌ای پیشنهاد کرده که گرانش را به عنوان یک فرآیند کلاسیک با نوسانات تصادفی توصیف می‌کند، که با مکانیک کوانتومی سازگار است و پیش‌بینی‌های جدیدی برای آزمایش‌های آینده ارائه می‌دهد، مانند اندازه‌گیری‌های دقیق‌تر در مقیاس‌های کوانتومی.
این موضوع با تلاش‌های گسترده‌تر برای آشتی دادن نسبیت عام و مکانیک کوانتومی، از جمله نظریه‌های رشته و گرانش کوانتومی حلقه، همخوانی دارد و می‌تواند به درک عمیق‌تری از ساختار بنیادی واقعیت منجر شود.
کانال علم فراتر از باور
Media is too big
VIEW IN TELEGRAM
اصل هولوگرافیک، سیاهچاله ها و پارادوکس اطلاعات
برایان گرین
کانال علم فراتر از باور
برایان گرین
کانال علم فراتر از باور
This media is not supported in your browser
VIEW IN TELEGRAM
پلاسمای #کوارک_گلوئون
فیزیکدانان مرکز سرن در سال ۲۰۱۲ برای ایجاد یک سوپ داغ درون اتمی که از آن با عنوان پلاسمای کوارک گلوئون یاد می‌کنند با دمای ۵/۵ تریلیون درجه سانتیگراد برخورد دادند، این دما داغ‌ترین دمایی است که تاکنون طی یک آزمایش به ثبت رسیده است.
این آزمایش شواهدی از بیگ بنگ را نشان می‌دهد. در اولین ثانیه، جهان آنقدر داغ و چگال بود که هیچ اتمی پایدار نبود. وقتی رشد یافت و سرد شد، یک سوپ ذرات، مخلوطی از #کوارک، #گلوئون و دیگر ذرات بنیادی به وجود آمد.
در واقع شتاب دهنده هادرونی بزرگ با قدرت فوق‌العاده‌ی خود، شرایط زودگذر نخستین لحظات کیهان را شبیه‌سازی کرد. طبق نظریه‌ی بیگ بنگ فضا، زمان، ماده، انرژی و قوانین طبیعت جملگی با انفجار بزرگ پا به عرصه وجود گذاشتند.
کانال علم فراتر از باور
فیزیکدانان مرکز سرن در سال ۲۰۱۲ برای ایجاد یک سوپ داغ درون اتمی که از آن با عنوان پلاسمای کوارک گلوئون یاد می‌کنند با دمای ۵/۵ تریلیون درجه سانتیگراد برخورد دادند، این دما داغ‌ترین دمایی است که تاکنون طی یک آزمایش به ثبت رسیده است.
این آزمایش شواهدی از بیگ بنگ را نشان می‌دهد. در اولین ثانیه، جهان آنقدر داغ و چگال بود که هیچ اتمی پایدار نبود. وقتی رشد یافت و سرد شد، یک سوپ ذرات، مخلوطی از #کوارک، #گلوئون و دیگر ذرات بنیادی به وجود آمد.
در واقع شتاب دهنده هادرونی بزرگ با قدرت فوق‌العاده‌ی خود، شرایط زودگذر نخستین لحظات کیهان را شبیه‌سازی کرد. طبق نظریه‌ی بیگ بنگ فضا، زمان، ماده، انرژی و قوانین طبیعت جملگی با انفجار بزرگ پا به عرصه وجود گذاشتند.
کانال علم فراتر از باور