نظریه ریسمان

هدف اصلی فیزیکدانان مدرن یافتن نظریه‌ای است که بتواند کل جهان و نیروهای بنیادی طبیعت را توضیح دهد.
#نظریۀ_ریسمان مفهوم نسبیت عام اینشتین را به مکانیک کوانتومی پیوند می‌دهد و نتیجه‌ی آن کاربرد نظریۀ کوانتومی برای گرانش است. این کاربرد ما را قادر می‌سازد تا جهان را فراتر از سطح ذرات زیراتمی ببینیم و بر اساس ریسمان‌های مرتعشی توضیح می‌دهد که با فعال و انفعالات و ارتعاشات خود، ساختار بنیادی جهان را تشکیل می‌دهند.



کانال علم فراتر از باور

انتگرال مسیر فاینمن فرمت Mp3

ریچارد فاینمن برای توضیح این که‌ چطور الکترون ها در آزمایش دوشکاف روی صفحه الگوی تداخلی ایجاد می کنن و به جاهایی از صفحه برخورد می کنن که شکافی رو به روش نیست بیان میکنه که الکترون، از هر‌ دو شکاف رد میشه و تداخل این دو مسیر با هم، باعث به وجود آمدن الگوی تداخلی میشه. البته قضیه به همین جا‌ ختم نمیشه بلکه فاینمن‌ میگه الکترون برای رسیدن به صفحه، نه تنها از هر دو شکاف، بلکه از هر مسیری در کل کائنات عبور می کنه تا به صفحه برسه‌ و تداخل این مسیرها‌ هست که الگوی تداخلی ایجاد میکنه.



کانال علم فراتر از باور

سفیدچاله چیست و آیا با قانون دوم ترمودینامیک سازگار هست یا نه؟

سفیدچاله چیست؟
سفیدچاله (White Hole) یک پدیده فرضی در نظریه نسبیت عام است.
برعکس سیاه‌چاله (Black Hole)، که هیچ‌چیزی از آن نمی‌تواند فرار کند، هیچ‌چیزی نمی‌تواند وارد سفیدچاله شود.
سفیدچاله‌ها فقط ماده و انرژی از خود بیرون می‌ریزند، ولی هیچ‌چیزی را نمی‌پذیرند.
می‌توان آن را مانند معکوس زمانی سیاه‌چاله در نظر گرفت.
در برخی نظریه‌ها، سفیدچاله ممکن است خروجی یک سیاه‌چاله در جهان دیگر یا در زمان آینده باشد (مثلاً در فرضیه "پل اینشتین-روزن" یا کرم‌چاله‌ها).
آیا سفیدچاله با قانون دوم ترمودینامیک سازگار است؟
قانون دوم ترمودینامیک می‌گوید:
«در یک سیستم بسته، آنتروپی (بی‌نظمی) هرگز کاهش نمی‌یابد، بلکه تمایل به افزایش دارد.»
اما سفیدچاله:
انرژی و ماده را بیرون می‌دهد بدون آنکه چیزی بگیرد.
فرایندی کاملاً معکوس با افزایش آنتروپی دارد.
بنابراین اگر وجود داشته باشد، باید آنتروپی را کاهش دهد یا دست‌کم مانع از افزایش آن شود.
نتیجه:
سفیدچاله با قانون دوم ترمودینامیک ناسازگار به نظر می‌رسد.
به همین دلیل، وجود آن صرفاً نظری است و تاکنون هیچ شواهد تجربی یا رصدی از وجود سفیدچاله‌ها به‌دست نیامده.
بسیاری از فیزیک‌دانان معتقدند که سفیدچاله‌ها ممکن است در معادلات ریاضی ممکن باشند، ولی در دنیای واقعی پایدار یا قابل مشاهده نیستند.



کانال علم فراتر از باور

تغییر گذشته در کوانتوم

عملکرد دنیای #کوانتوم



کانال علم فراتر از باور

حل مشکل نسبیت عام و گرانش کوانتومی با گرانش کوانتومی حلقوی

قسمت اول

ادامه مطلب در پست بعدی


کانال علم فراتر از باور

حل مشکل نسبیت عام و گرانش کوانتومی با گرانش کوانتومی حلقوی

قسمت دوم



کانال علم فراتر از باور

اسپین الکترون

اگر الکترون را به صورت‌ یک کره در نظر بگیریم،‌با استفاده از 3 عدد می‌توان جهت حرکت آن را در فضا مشخص کرد.اما این الکترون به دور خودش نیز در حال چرخش است.این چرخش را با عدد کوانتومی اسپینی یا ms نشان می‌دهند.یک الکترون می‌تواند تنها ساعتگرد (s=-1/2) و یا پادساعتگرد (s=+1/2) چرخش کند.



کانال علم فراتر از باور

بوزون هیگز یا ذره ی خدا چیست؟



کانال علم فراتر از باور

پاد ماده مانند ماده هم ذره هم موج است

مدت زیادی است که فیزیکدانان از طریق آزمایش به این نتیجه رسیده‌اند که تمام مواد کیهان «#دوگانگی_موج_ذره» دارند. اما پاد ماده که به غیر از داشتن بار الکتریکی و اسپین مخالف، تفاوت چندانی با مواد معمولی اطراف ما ندارد، به این راحتی‌ها مورد آزمایش قرار نمی‌گیرد.
برای انجام چنین آزمایشی، دانشمندان ایتالیایی و سوئیسی دست به دست هم دادند تا برای اولین بار، نوعی پرتو کم انرژی پوزیترون را برای عملی کردن آزمایش دو شکاف روی پاد ماده، تولید کنند. وقتی هم که پرتو مورد نظر به سطحی با چندین شیار تابانده شد تا ورژنی پیچیده‌تر از آزمایش تست شود، رفتار موجی ذرات مورد نظر به خوبی مشهود بود.

یکی از فیزیکدانان دانشگاه پلی تکنیک میلان، می‌گوید که نتایج به دست آمده توسط تیم پژوهشی او خصوصیت موجی بودن #پوزیترون‌ (پادذره الکترون)را بخوبی نشان می دهد.



کانال علم فراتر از باور

چگونه زمان درون سیاه‌چاله به مکان تبدیل می‌شود؟



کانال علم فراتر از باور

افت و خیز کوانتومی

شما فرض کن اتم های داخل یه لوله رو انقدر سرد کنیم مثلا تا صفر مطلق، تا از تب و تاب و تکون خوردن بیفتن و کاملا ثابت بشن تو لوله و‌ انرژیشون کامل تخلیه شه.

در این صورت سرعتشون صفر میشه! درسته سرعتشون صفر شده اما به هرحال صفر هم یه عدد دقیقه.

اگه سرعتشون‌‌ صفر باشه اونوقت فرمول‌ اصل عدم‌ قطعیت که به صورت
mΔxΔv>h
نقض میشه چون قطعا صفر کوچکتر از ثابت پلانک هست.

تازه طبق این فرمول اگه‌ سرعتش صفر بشه ، معنیه دیگش اینه که‌ عدم‌قطعیت مکانیش ،بی نهایت میشه ، اما ‌همچین چیزی غیر‌ممکنه، چون به هرحال اتم‌ها تو‌ لوله هستن.

اینجاست که به قول برایان گرین میگن اتم ها پرش کوانتومی دارن. یعنی درسته ما کاملا سردشون‌کردیم‌ تا دیگه حرکت نکنن، ولی باز هم‌ یه حرکت ریزی دارن که بهشون میگیم افت و خیز کوانتومی.

شما حتی اگه تا صفر مطلق هم اتم ها رو سرد کنین، هیچوقت نمی تونین انرژی‌ای که‌ باعث افت وخیز کوانتومی میشه رو حذف کنین.

پس #پرش_کوانتومی اون چیزیه که وقتی انرژی سیستم کمینه مطلقه،به جا می‌مونه و هیچ راهی واسه تخلیه این انرژی نیست.



کانال علم فراتر از باور

تبیین فیزیکی پیدایش جهان از هیچ

طبق مدل استاندارد مِهبانگ (Big Bang)، جهان از یک حالت بسیار داغ و چگال (تکینگی) اوّلیه شروع به کار کرده است. امّا خود آن حالت اوّلیه چرا به وجود آمده است؟ برخی نظریات فیزیکی وجود دارد که در تلاش است تا پیدایش جهان از هیچ را به صورت طبیعی و فیزیکی توضیح دهد:

1️⃣ مدل ترایون (#افت‌وخیز_کوانتومی): او در سال 1973 پیشنهاد کرد که جهان می‌تواند حاصل یک افت‌وخیز از یک میدان خلأ کوانتومی باشد. او استدلال کرد که برای یک جهان بسته، انرژی منفی پتانسیل گرانشی با انرژی مادّه-انرژی موجود در جهان یکدیگر را خنثی می‌کنند و در نتیجه مجموع انرژی جهان صفر است. به همین سبب، جهان به عنوان یک افت‌وخیز کوانتومی، بدون نقض قانون پایستگی انرژی، می‌تواند به مدّت طولانی پایدار بماند.

2️⃣ مدل ویلنکین (#تونل‌زنی_کوانتومی): او در سال 1982 مدلی را ارائه داد که طبق آن جهان می‌تواند از "هیچ" تونل‌زنی کرده و به وجود بیاید. ویلنکین احتمال آن که کیهان از «یک حالت بسیار کوچک در حال رمبیدن»، به «یک حالت بزرگ در حال انبساط» تونل بزند را محاسبه کرد. او نشان داد که حتّی اگر حجم آن حالت اوّلیه به صفر میل کند، باز هم احتمال این تونل‌زنی صفر نیست. ویلنکین این کیهان اوّلیه با حجم صفر را "هیچ" می‌نامد و این فرآیند را "#به_وجود_آمدن_جهان_از_هیچ" می‌داند.
امّا این نظریات، فارغ از مشکلات فیزیکی که دارند، واقعاً یک نظریه پیدایش از هیچ نیستند، زیرا:

🔹1- میدان خلأ دارای انرژی است، در فضازمان قرار دارد و قوانین فیزیک برای آن برقرار است. بنابراین خلأ کوانتومی از منظر فیزیکی یک "چیز" است و موجودیت دارد؛ و آن را نباید با "هیچ محض"، یعنی عدم مطلق فلسفی، یکی دانست. با این اوصاف، نظریۀ ترایون را نباید "خلق جهان از عدم" دانست، بلکه آن "خلق جهان از میدان خلأ کوانتومی" است. به عبارت دیگر این نظریه پاسخی برای این پرسش ندارد که «خود آن خلأ کوانتومی چگونه خلق شده‌است؟»

🔸2- همان‌طور که خود ویلنکین نیز بعداً اذعان کرد، این "هیچ" به معنای "هیچ فلسفی" نیست، چرا که همچنان قوانین فیزیک در آن‌جا وجود دارند و برقرار هستند. از آن گذشته، خود این جهانِ با حجم صفر، همچنان یک موجود هندسی سه-بُعدی است که به عنوان یک حالت اوّلیه می‌تواند مطابق با قوانین فیزیک به یک حالت ثانویه تونل‌زنی کند. بنابراین، نظریۀ ویلنکین نیز به مانند نظریۀ ترایون، یک توضیح فیزیکی برای "پیدایش جهان از هیچ" نیست.



کانال علم فراتر از باور

تقارن و ابرتقارن

در فیزیک مدرن، بسیاری از قوانین بنیادی جهان بر پایهٔ تقارن‌ها شکل گرفته‌اند. همان‌طور که دو بال پرنده همزمان یکدیگر را به حرکت وامی‌دارند و هیچ‌کدام مستقل از دیگری معنا ندارند، در سطح بنیادی نیز پدیده‌ها اغلب رابطه‌ای متقارن دارند؛ گاهی علت و معلول در نگاه کلان جدا به نظر می‌آیند، اما در بطن معادلات فیزیکی، قانون‌ها زمان‌وارونه‌پذیرند و #تقارن‌ هایی همچون CPT و حتی ابرتقارن پیشنهاد می‌دهند که نیرو و ماده، بوزون و فرمیون، در تعادلی دوطرفه با یکدیگر تعریف می شوند.
به بیان دیگر، جهان را میتوان با کلید تقارن شناخت. در #ابرتقارن، صحبت از تقارن میان دو نوع ذره است: بوزون‌ها (نیروبرها) و فرمیون‌ها (ماده‌سازها). هر ذره باید همتایی در "طرف مقابل" داشته باشد.



کانال علم فراتر از باور

جهان با سرعت بیشتر از نور منبسط می شود؟



کانال علم فراتر از باور

جهان چطوری شروع شد؟

هنوز اتفاق نظر خاصی در مورد چگونگی اتفاق افتادن #بیگ_بنگ و منشأ جهان وجود نداره اما ایده های مختلفی وجود داره.

پروفسور برایان گرین



کانال علم فراتر از باور

تونل زنی کوانتومی در دنیای ماکروسکوپی

به زبان ساده می‌توان گفت تصور کنید که یک توپ را به سمت یک دیوار پرتاب می‌کنید. در واقعیت توپ از دل دیوار عبور نمی‌کند اما در دنیای کوانتومی که ذراتی همجون اتم‌ها و الکترون‌های بسیار ریز وجود دارند گاهی این اتفاق جادویی رخ می‌دهد. یعنی ذره از سمت دیگر سد بیرون می‌آید. به چنین پدیده‌ای تونل‌زنی کوانتومی گفته می‌شود.

اما اکنون برنده‌های نوبل فیزیک ۲۰۲۵ با ساخت یک مدار الکتریکی موفق به ساخت سامانه‌ای شده‌اند که مشابه ذرات کوانتومی رفتار می‌کرد. این سامانه به اندازه‌ای بزرگ بود که می‌شد آن را با دست گرفت.  این بدان معناست که آنها نشان دادند، جادوی دنیای کوانتوم تنها متعلق به ذرات بسیار ریز نیست و می‌توان آن‌ را در سامانه‌های بزرگ‌تر نیز به نمایش گذاشت.
‌


کانال علم فراتر از باور

مستند فیزیک نور

قسمت 1
نظریه نسبیت خاص
نور و زمان
ادامه مطلب در پست بعدی


کانال علم فراتر از باور

مستند فیزیک نور

قسمت 2
نظریه نسبیت عام
نور و فضا



کانال علم فراتر از باور

تاریخچه مدل‌های اتمی

1. مدل دالتون (اوایل قرن ۱۹)
اتم را ذره‌ای توپ‌مانند، تجزیه‌ناپذیر و بدون ساختار داخلی می‌دانست.
هر عنصر از اتم‌های همسان تشکیل شده است.
مثل توپ بیلیارد
2. مدل تامسون ( ۱۸۹۸)
بعد از کشف الکترون.
گفت اتم مثل کیک کشمشی است:
بار مثبت پخش‌شده و الکترون‌ها مثل کشمش در آن جا گرفته‌اند.
بهش می‌گن مدل کیک کشمشی (یا مدل پودینگ آلو).
3. مدل رادرفورد (۱۹۱۱)
آزمایش معروف پراکنده‌سازی ذرات آلفا روی طلا.
نتیجه: بیشتر جرم و بار مثبت اتم در مرکز بسیار کوچکی به نام هسته است،
و الکترون‌ها در اطراف آن می‌چرخند.
مثل منظومه شمسی.
4. مدل بور (۱۹۱۳)
گفت الکترون‌ها فقط در ترازهای انرژی مشخص (مدارهای مجاز) دور هسته می‌چرخند.
وقتی الکترون بین این ترازها جابه‌جا شود، نور با انرژی خاصی جذب یا گسیل می‌کند.
موفق در توضیح طیف هیدروژن.
5. مدل کوانتومی (۱۹۲۰)
بر اساس نظریه مکانیک کوانتومی (هایزنبرگ، شرودینگر و دیگران).
الکترون دیگر مثل ذره‌ای چرخان نیست، بلکه احتمال حضورش در نواحی خاصی به نام اوربیتال تعریف می‌شود.
یعنی نمی‌دانیم دقیق کجاست، فقط می‌دانیم احتمال حضورش کجاست.



کانال علم فراتر از باور

از دست رفتن اطلاعات

اصول بنیادی فیزیک به ما میگوید امکان از دست رفتن #اطلاعات وجود ندارد.

پروفسور لئونارد ساسکیند



کانال علم فراتر از باور