Quantum Physics

⭕️ چکیده ای از گرانش و فضا-زمان کوآنتومی

💫 قسمت اول

🆔 @Physics3p

گرانش، مرموزترین نیروی طبیعت که در حین آن ضعیف ترین نیرو در بین چهار نیروی شناخته شده طبیعت است، همواره در تمام مباحث مرتبط با فیزیک استاندارد و نسبیت عام در این کانال مورد بحث قرار گرفته است. حال قصد داریم بیش از پیش به کنکاش در این نیرو، که حتی در نیرو بودن آن هم جای شک و تردید باقیست! بپردازیم.
در نسبیت عام گرانش را تنها ناشی از تغییر هندسی صفحه چهاربعدی فضا-زمانی و یا خمیدگی فضا-زمان میدانیم اما پرسش این است وقتی میگوییم «خمش فضا-زمان» در حقیقت چه چیزی خمیده میشود؟! آیا فضا-زمان هم کوانیته است و برای درک آن باید از مکانیک کوآنتا کمک گرفت یا چیزی پیوسته بوده که تنها با استناد به فیزیک کلاسیک قابل تشریح است؟

در ابتدا باید بدانیم در فیزیک هرآنچه که بصورت نقطه اثری بر چیز دیگری تأثیر بگذارد، در حقیقت «نیرو» است. نیرو سبب انجام کار مکانیکی میشود و ما برای انجام کار نیاز به نوعی از انرژی داریم. هرچند که در حقیقت برای انرژی تعریف دقیقی وجود ندارد اما ما اینجا میتوانیم قرارداد کنیم که نیروها نیز نقطه اثراتی از کمیتی بنام "انرژی" هستند، یا بگونه‌ای شاید بتوان گفت، نیرو در حقیقت چهره عیان انرژی است که خود را بصورت تغییر یا نقطه اثر معینی در جسم نشان میدهد. مید‌انیم گرانش نیز بصورت نقطه اثری در موقعیت یک جسم یا تأثیر غیرمستقیم و یا مستقیم بر کمیت های قابل اندازه گیری جسم، مانند تندی یا شتاب خود را برای ما قابل سنجش میکند. پس میتوان با اطمینان گفت گرانش نیز نیرو است! پس حال فهمیدیم در نیرو بودن گرانش، حداقل از دیدگاه مکانیک کلاسیک، شکی نیست.

اما باید بتوانیم از دیدگاه فیزیک جدید نیز نیرو بودن گرانش را تأیید کنیم! میدانیم تمام نیرو های شناخته شده تابحال، با نوعی ذره حامل انرژی بنام بوزون حمل میشوند که انواع گوناگونی دارند. برای مثال نیروی الکترومغناطیس با فوتون ها حمل میشود، و نیروی هسته ای قوی با گلئون ها و هسته ای ضعیف نیز با بوزن w و z. اما آیا گرانش نیز کوآنیته است و این نیرو نیز نقش یا چهره قابل سنجش از نوعی بوزون حامل انرژی است؟ حقیقت اینست تا این تاریخ هیچ کوآنتومی برای این نیروی جاذبه در شتاب دهنده ذرات مانند شتاب دهنده عظیم LHC در سرن یافت نشد! پس آیا میتوان در نیرو بودن گرانش از دیدگاه فیزیک جدید شک کرد؟ یا شاید داریم در جای اشتباهی بدنبال کوانتوم گرانش میگردیم و باید نگاه خود را بنیادی تر کنیم؟!

گرانش برخلاف سایر نیروی های طبیعت، خود در گرو صفحه چهاربعدی "فرضی" فضا-زمان نیست بلکه خود جزئی از این صفحه است(بطورکلی واژه صفحه برای دوبعد بکار میرود اما ما برای درک بهتر خواننده از منظور متن، از این واژه برای چهاربعد استفاده میکنیم.) برای فهم راحتتر میتوان چنین گفت تمام سه نیرویی که توسط فیزیک استاندارد قابل توضیح هستند، خود در مجموعه ابعاد مکانی و زمانی یا همان فضا-زمان تعریف میشوند یا بعبارتی «درون آنند». اما گرانش بر خلاف بقیه آنها، خود "ناشی" از فضا-زمان است و مستقیمأ با این صحنه نمایش هستی، یعنی فضا-زمان چهاربعدی در ارتباط است! پس با این حال شاید برای کشف "بنیاد" گرانش باید بر خود فضا-زمان تمرکز بیشتری داشته باشیم.

ادامه دارد....

🆔 @Physics3p

🔰 همچنان که انسان ها با وسائل روشمند یا ناآگاهانه ای که برای انتخاب دارند . می تواند نتایج عظیمی بیافریند و آفریده . چرا طبیعت نتواند ؟ انسان می تواند صرفا بر ظواهر بیرونی و مشهود اثر کند ...... در حالی که طبیعت محدود به صورت نیست .... طبیعت می تواند بر هر عضو درونی و هر سایه ای از تفاوت های ساختاری , بر کل دستگاه حیات اثر کند .... خواست ها و توان های انسان چه ناچیزیند! زمانش چه کوتاه است!بنابر این محصولات وی در برابر انچه توسط طبیعت در ادوار گوناگون تاریخ به وجود امده چه کوچک است.

چارلز داروین
@Physics3p

‍ 📚 آیا جهان لبه دارد و میتوان از آن عبور کرد؟!

🆔 @Physics3p

برای پاسخ به این پرسش ابتدا باید بدانیم شکل هندسی جهان به چه صورت است؛ از آنجاییکه طبق آخرین دیدگاههای فیزیک برای خلقت جهان میدانیم جهان از یک تکینگی با انرژی بسیار بالا(بیگ بنگ) آغاز شده و با تورم ابتدایی و انبساط فعلی در حال گسترش است، پس میتوان نتیجه گرفت کیهان بینهایت نیست و غایتی دارد.

اما اگر فرض کنیم کیهان همچون بادکنکی درحال باد شدن و گسترش است(کروی است)، پس نمیتوان برای آن مرز یا خط پایانی در نظر گرفت چون بر روی یک کرهٔ هرچند عظیم، اگر به اندازهٔ کافی بر روی آن پیشروی کنیم، در نهایت به نقطهٔ ابتداییمان خواهیم رسید و تمام مسیرهایی که از یک نقطه شروع به واگرایی کنند، در نقطه ای دیگر حتمأ همگرا خواهند شد.

👈 اما حقیقت فعلی که از دانش فیزیک و اخترشناسی وجود دارد اینستکه جهان کروی نیست و صاف و مسطح است!
پس تکلیف لبهٔ آن چه میشود؟

با پذیرش فضا-زمان بعنوان ظرف یا قالب هستی، میتوان گفت در حقیقت هر آنچه که از ماده و انرژی(چه ماده و انرژی مرئی و چه تاریک) سراغ داریم، در قالب کلی فضا-زمان وجود دارد و تمام اندرکنش ها درون این قالب رخ میدهد.
پس در اینجا و براساس فیزیک امروزی میتوان دو اصل را در نظر گرفت: ۱- ماده و انرژی همواره همراه با فضا-زمان وجود دارند و جزئی پیوسته از آنند. ۲- ماده و انرژی همواره تحت تأثیر فضا-زمان قرار دارند و در تعامل با آنند(یعنی ماده و انرژی میتوانند شکل فضا-زمان را تغییر دهند که از آن نسبیت عام نتیجه میشود، و فضا-زمان نیز میتواند بر اساس مکانیک کوآنتوم ماده و انرژی را تغییر دهد)

با پذیرش این دو اصل، حال اگر عالمِ در حال انبساط یا همان فضا-زمانِ منبسط شونده را همچون خمیر نانوایی در نظر گیریم که از طرفین در حال کش آمدن است، مشاهده میشود هرچه به گوشه های این خمیرِ فرضی نزدیک شویم، به درونِ خود خمیده و فشرده میشود و مقدار بیشتری از آن در یک فضای معین قرار خواهد گرفت(توجه کنید که فضا-زمان قالبی چهار بُعدی است و ما برای ساده سازی آن را بدین شکل در نظر گرفتیم.)

از آنجا که گفتیم ماده نیز تحتِ تأثیر فضا-زمان قرار میگیرد، با فشرده شدن فضا-زمان در لبه ها، ماده نیز منقبض میشود و بعبارتی هرچه به لبهٔ فرضی این قالب نزدیک شویم، به زبان ساده کوچک میشویم!
برای درک این موضوع میتوانید مسئله زنون یا مسئله آشیل و لاکپشت را در نظر گیرید. در این مسئله مسیر مشخصی چنان پیموده میشود که هرگام برای طی این مسیر، نصف گام قبلی باشد و‌ بدین ترتیب هرگز نمیتوان کل این مسیر را بطور کامل طی کرد!

حال اگر بپذیریم که فضا-زمان همچون خمیر در لبه های خود متراکم و فشرده تر میشود، با نزدیک شدن ماده به لبهٔ فضا-زمان که همواره در تعامل با آن(فضا-زمان) قرار دارد، این ماده نیز منقبض میشود بطوریکه هرچه بیشتر پیشروی کند و انرژی بیشتری صرف کند، بیشتر منقبض میشود تا در نهایت مسئله زنون پیش میاید و هرگز به انتهای مسیر(لبه یا مرز نهایی کیهان) نخواهد رسید!
این یعنی کیهان مرز نهایی یا انتهایی برای مادهٔ درون آن ندارد.

‼️البته باید توجه داشت بخشی از عالم قابل رصد که قطری معادل با ۹۳ میلیارد سال نوری دارد، بعنوان عالم مرئی و مرز قابل مشاهده جهان در نظر گرفته میشود که این با مرز کلی و مورد بحث جهان فرق دارد.

📎 مطالعه بیشتر:
https://t.me/physics3p/2941


✍ نوشتهٔ A.M.H

🆔 @Physics3p

#تاکیون ها ذراتی فرضی با جرم موهومی(غیر حقیقی) هستند که در صورت وجود، همواره میتوانند سریعتر از نور سفر کنند و هیچگاه نمیتوان سرعت آنها را تاحد سرعت نور یا کمتر از آن کاهش داد.
زیرا برخلاف ذرات با جرم حقیقی، برای کاهش سرعت هر تاکیون تا حد سرعت نور یا کمتر از آن، به بینهایت انرژی نیازمندیم!

🆔 @Physics3p

پروفسور کامران وفا فیزیکدان ایرانی-آمریکایی است که نظریه F را ارائه داد که این نظریه درحقیقت نسخه کاملتر نظریه M میباشد و یک بُعد زمان به آن میافزاید. در این نظریه کیهان ۱۲ بُعدی است که از دو بُعد زمانی تشکل شده است.
وجود دو بُعد از جنس زمان یعنی در حقیقت میتوان زمان را همچون صفحه ای دو بعدی در نظر گرفت که بر این اساس نه تنها امکان سفر در زمان به گذشته یا آینده ممکن است، حتی میتوان عمود بر آن و در راستای غیر طولی نیز در آن سِیر کرد که این موضوع نتایج عجیب ریاضی را در پی دارد!

🆔 @Physics3p

📔قسمت پیشین

🧠چگونه علمی بیندیشیم⁉️


⏹ قسمت پنجم:علم چیست؟

🆔 @Physics3p

🔺تعریف توانایی های شناختی

در قسمتهای پیشین به ابزارهای شناختی مهم انسان در چگونگی شناخت جهان پیرامون خود صحبت کردیم منجمله این موارد عقل، هوش و منطق بود، در ادامه میخواهم شرحی بر چگونگی منطق و استدلال که از توانایی های اساسی ما بحساب می آید بیشتر صحبت کنم در نظر غزالی، منطق، معیاریست برای هر "علمی " و نزد برخی دیگر از فلاسفه، منطق، "هنر اندیشیدن" است. در ادامه می خواهیم بدانیم پیرو این توضیحات تعریف استدلال و مکان آن کجا خواهد بود؟! در حقیقت منظور از واژه «استدلال»، همان منطق و عقلانیت است که در انسان‌ها کاملاً به ساختار قشر جلوپیشانی آنها وابسته است، و از تمامی محصولاتی استفاده می‌کند که مغز در مقابل هر محرکی دارد و می‌تواند در اختیار این بخش از مغز بگذارد. بخش جانبی این مغز، دستگاه مجریه و بخشهای گوناگونش قوه قضائیه مغز هستند. این لوب بخشهای گوناگونی دارد که در فرایندهای شناختی، اجتماعی، خلق و خوئی، قضاوتی، هنری و در نهایت اجرائی دخیل هستند. به‌ طور خلاصه «هیجان» آن چیزی است که ناظران از چهره و قامت حیوانی برداشت می‌کنند که مغزش در حال ارزیابی یک محرک است. موجود دارای هیجان ممکن است از این وضع باخبر شود یا نشود. صحبت در این است که اگر نظام پاداشی ساقه مغز دچار ضایعه مهمی باشد، موجود این چنینی قادر به ادامه زندگی نیست. در حالی که اگر لوب جلوپیشانی به هر علتی دچار اختلال شده باشد، شخص ممکن است در ادامه زندگی در سطح زیرین دچار اشکال عمده‌ای نباشد، اما عقلانیت (استدلال) او دچار اختلال می‌شود و نتایج رفتارش برای ادامه موفقیت‌آمیز زندگی اجتماعی مناسب نیستند.

@Physics3p

🛑 اساس کتاب داماسیو درباره رابطه هیجان و استدلال است. او با توجه به مطالعاتی که بر بیماران مغزی دچار اختلال انجام داده، بر این نظر است که نبودن هیجان به مراتب بدتر از بودن آن بر استدلال تأثیر می‌گذارد. پرسش این است که هیجان چگونه به نفع استدلال عمل می‌کند؟

🔘لازمه کار لوب جلوپیشانی دریافت نتیجه فرآیندهای تقریباً بقیه مغز، به‌خصوص نظام پاداشی است. حال اگر به علت اختلالات مغزی به هر علتی، اختلالی در نظام ارزیابی کننده محرکات (نظام پاداشی) وجود داشته باشد، لوب جلوپیشانی اطلاعات مناسبی در دست نخواهد داشت تا از توان منطقی و عقلانی (استدلالی) خودش استفاده کند (مانند مغز معتادان)؛ اما بیشتر کار داماسیو در مورد اختلالات لوب جلوپیشانی است که دستگاه استدلالی یعنی عالیترین سطح مغز آسیب دیده است. در نتیجه رفتارهای تولیدشده در مقابل محرکات محیطی، متناسب با معیارهای مقبول قبل از ضایعه برای بیمار و اجتماع او نخواهد بود.داماسیو با طرح مفصلش درباره استدلال و هیجان می‌خواهد به دوگانه‌انگاری دکارت حمله کند. او چگونه از رابطه بین هیجان و استدلال بهره می‌گیرد تا خطای دکارت را در جدایی ذهن و بدن آشکار کند؟

🔹کار داماسیو و دیگر دانشمندان علم اعصاب مدرن این است که ثابت کنند تمامی رفتارها و افکار انسان‌ها محصول مدارها و شبکه‌های خاصی در مغز آنهاست که در بعضی از نقاط مغز تجمع بیشتری دارند. در نتیجه جایی برای برداشت‌های دوگانگی در ذات انسان‌ها نیست. والاترین محصول مغز (یعنی استدلال و عقلانیتش) هم محصول بخشی از مغز است که همراه و همگام با بخشهای بسیار باستانی‌اش (از نظر تحول داروینی) فعالیت می‌کند. در نتیجه هیچ الزامی برای وارد کردن نیرویی متافیزیکی (روح متعالی انسانی) در شرح رفتارهای انسانی نیست و همه آنها نتیجه کار مغزی هستند که از موادی فیزیکی درست شده که بقیه جهان از آن ساخته شده‌اند. داماسیو در فصل علاقه «مفرط برای استدلال» نوشته است: «این همان خطای دکارت است: جدایی شگرفی بین بدن و ذهن، از یک طرف عنصری قابل رؤیت، دارای ابعاد، با کاری مکانیکی، بی‌نهایت تقسیم‌پذیر. در قسمت بعد به انواع استدلالات کاربردی در علم خواهم پرداخت.

@Physics3p

ادامه دارد...

🖋نگارش از سوفیا

یکی از اتفاقات شاعرانه ای که من از این جهان سراغ دارم این است که اصولأ هرکدام از اتم های موجود در بدن شما روزی درون ستاره ای بودند که منفجر شده است.

علاوه بر این، اتم های موجود در دست چپ و راست شما هرکدام از ستاره متفاوتی آمده اند.
و‌این یعنی همه ی ما به معنای واقعی کلمه فرزندان ستارگانیم!

~ لاورنس کرواس

🆔 @Physics3p

بدلیل وجود انبساط شتابدار جهان که مسبب اصلی آن انرژی تاریک است، به طور متوسط در هرثانیه، بیست هزار ستاره از حوزه دسترسی ما خارج می شوند، به این معنی که هرگز نور آنها به ما نخواهد رسید.

یعنی نوری که یک ثانیه پیش توسط آن ستاره ها شروع به حرکت به ما کرده روزی به ما خواهد رسید اما، نوری که دقیقا در همین ثانیه از آنها شروع به حرکت به ما کرده، هرگز به ما نخواهد رسید.

در حقیقت جهان به ما یادآوری می کند که هر ثانیه چقدر ارزشمند است...

🆔 @Physics3p

💠 چرا فیزیک به فلسفه نیاز دارد؟ - بخش دوم

🆔 @Physics3p

🔹درک نظریه کوانتوم حتی نیازمند چالش عمیق تری است. نظریه ی کوانتوم به طور ضمنی چه چیز را در مورد "ماهیت واقعیت" بیان می کند؟ دانشمندان در مورد پاسخ این سؤال توافق ندارند، آنها حتی در مورد این که آیا این سؤال معقول است، اختلاف نظر دارند. مشکلات پیرامون نظریه ی کوانتوم ریاضیاتی نیست. آنها در عوض از واژگان تخصصی غیر قابل قبول در ارائه نظریه سرچشمه می گیرند.

⚠️ نظریه های فیزیکی بایستی با واژگان دقیق و بدون ابهام و گنگی بیان شوند.

🔹جان بل در مقاله ی خود "علیه اندازه گیری"، فهرستی از مفاهیمی که به حد کافی روشن نیستند را عنوان می نماید: اینجا برخی کلمات را می بینید که هر چقدر هم در کاربرد مشروع و لازم باشند در یک صورت بندی - که حتی صرفا ادعای دقت فیزیکی داشته باشد - جای ندارند: سیستم، ابزار آلات، محیط، میکروسکپی، ماکروسکپی، بازگشت پذیر ، غير قابل بازگشت، قابل مشاهده اطلاعات، اندازه گیری. تشریح کتابهای درسی از نظریه ی کوانتوم آزادانه از این اصطلاحات ممنوعه استفاده می کنند. اما، در نهایت چطور می توانیم بفهمیم چیزی "سیستم" است، یا به حد کافی بزرگ است که "ماکروسکپی" قلمداد شود یا اینکه یک برهم کنش "اندازه گیری" محسوب می شود؟

🔹باریک بینی بل در مورد زبان، نمود بیرونی نگرانی او در مورد مفاهیم است. نظریه های فیزیکی هوشمندانه را نمی توان بر اساس ایده های مبهم بنا کرد. فیلسوفان در پی شفافیت مفهومی هستند. آموزش آنها برخی از عادات فکری مثل حساسیت به ابهام، دقت بیان، توجه به جزئیات نظری را در آنها نهادینه می کند. اینها موارد اساسی برای درک این مهم هستند که یک فرم ریاضیاتی چه چیزی را در مورد جهان واقع نشان می دهد.

🔹فیلسوفان همچنین می آموزند که شکاف ها و حذفیات را در استدلال های روزمره دریابند. این شکافها نقاط ورود به خلاهای مفهومی هستند: گوشه هایی که جایگزین های مورد غفلت واقع شده می توانند در آنها ریشه بدوانند و رشد کنند. منش "خفه شو و حساب کن" این رویکرد انتقادی را ارتقا نمی دهد، اما فلسفه آن را تشویق می کند. بنابراین، آنچه فلسفه به علم تقدیم می کند، ایده های عرفانی نیست، بلکه روشی دقیق است. شکاکیت فلسفی بر نقطه ضعف های مفهومی در نظریه ها و مباحثات تمرکز می کند. فلسفه ی کاوش، توضیحات جایگزین و رویکردهای نظری جدید را تشویق می کند. فیلسوفان در مورد ابهام های ظریف زبانی و علت و معلولها وسواس به خرج می دهند. هنگامی که بنیادهای یک رشته ی علمی امن باشند این امر ممکن است زیان بخش باشد: فقط کارت را انجام بده، مهم اتمام کار است. اما زمانی که به بنیادهای استوار (یا بنیادهای جدید) احتیاج داشته باشیم، کندوکاو انتقادی می تواند راه پیش رو را مشخص کند. شرح دقيق مفاهیم اساسی نظریه های کوانتوم و نسبیت مطمئنا می تواند به یافتن راهی برای پیوند این دو نظریه کمک کند، حتی اگر چنین تلاشی محدود به پیشنهاد رها کردن یا تغيير چیزی شود.

🔹شک گرایی فلسفی از نظریه های معرفت نشأت می گیرد، شاخه ای از فلسفه که "معرفت شناسی" نامیده می شود. معرفت شناسی پایه باورهای ما و منابع مفاهیم را بررسی می کند. این شاخه از فلسفه اغلب پیش فرض های تلویحی که ممکن است نادرست باشند را نمایان می سازد، پیش فرض هایی که منبع شک درباره ی آنچه واقعا می دانیم هستند.

🔖با هاوکینگ آغاز نمودیم، اما بگذارید مطلب را با اینشتین به پایان برسانیم:
✍️ "چطور می شود یک دانشمند ارزنده ی علوم طبیعی، دغدغه ی معرفت شناسی داشته باشد؟ آیا کار ارزشمندتری در تخصص خودش وجود ندارد؟ این سخن را از بسیاری از همکارانم می شنوم و حس می کنم بسیاری دیگر نیز این احساس را دارند. نمی توانم با آنها در چنین احساسی سهیم باشم ..."
مفاهیمی که در نظم دادن به چیزها مفید بوده اند به سادگی چنان بر ما سلطه می یابند که منشاء زمینی آنها را فراموش می کنیم و آنها را بدیهیات غیر قابل تغییر به حساب می آوریم. چنین است که آنها تبدیل به "ضروریات فکری"، "مسلمات پیشینی" و غیره می شوند. راه پیشرفت علمی اغلب به دلیل چنین خطاهایی برای مدتهای طولانی غیر قابل عبور می شود. به همین دلیل بررسی و تحلیل آنها و نشان دادن شرایطی که در آن سودمندی این مفاهیم مورد قضاوت قرار گرفته است و به آن وابسته است و نحوه ی رشد و توسعه ی آنها در بیرون از فضای آزمون، وقت گذرانی و کاری بی حاصل به شمار نمی رود. این گونه، مرجعیت و سلطه بیش از حد عظیم آنها شکسته می شود.

منبع: مجموعه مقالات علم، عقل و دین - تیم مادلین - مترجم: زهیر باقری نوع پرست
گردآوری: لژیونر

🆔 @Physics3p

💠 چرا فیزیک به فلسفه نیاز دارد؟ - بخش اول

🆔 @Physics3p

✍️ "چطور می توانیم جهانی را که در آن زندگی میکنیم بفهمیم؟ جهان چگونه رفتار می کند؟ ماهیت واقعیت چیست؟ به طور سنتی، این سؤال ها فلسفی هستند، اما فلسفه مرده است. فلسفه همگام با پیشرفت های علمی جدید، به ویژه در فیزیک، پیش نرفته است ... "
استیون هاوکینگ و لئونارد ملدينو


این نقل قول از کتاب «طرح بزرگ» منجر به مناقشات زیادی شد. آیا در جستجوی درک واقعیت، فلسفه در سایه علم قرار گرفته است؟ آیا فلسفه صرفا عرفانی آذین بندی شده، و بدون ارتباط با درک علمی است؟

🔹بسیاری از سؤال ها در مورد ماهیت واقعیت را نمی توان بدون در نظر گرفتن فیزیک معاصر به درستی پیگیری کرد. باید در پژوهش هایی که در مورد ساختار بنیادی فضا، زمان و ماده انجام می شوند، نظریه نسبیت و کوانتوم را در نظر گرفت. فیلسوفان این مسئله را می پذیرند. در واقع، برخی از فیلسوفان صاحب نام در رشته ی فیزیک، دارای دکترای فیزیک هستند. با وجود این، ترجیح می دهند با دانشکده های فلسفه و نه با دانشکده های فیزیک همکاری کنند، زیرا بسیاری از فیزیکدانان پرسش از ماهیت واقعیت را با قدرت تمام منع می کنند.

🔹رویکرد حاکم بر فیزیک «خفه شو و حساب کن» بوده است: معادلات را حل کن و در مورد معنای آنها سؤال نکن. اما مهم تر انگاشتن محاسبه از شفافیت مفهومی می تواند منجر به سردرگمی شود. به طور مثال، «پارادوکس دوقلوها»ی معروف در نسبیت را در نظر بگیرید. دوقلوهای همسان در زمان تولد از هم جدا شده و بعدها دوباره به هم می رسند. وقتی به هم می رسند یکی از آنها به طور زیست شناختی از دیگری پیرتر است. هیچ فیزیک دان ماهری در محاسبه ی میزان این تأثير اشتباه نخواهد کرد. اما حتی، ریچارد فاینمن بزرگ هم همیشه تبیین درست را ارائه نمی کرد.

🔹"در درسهای فاینمن در باب فیزیک" او تفاوت در سن را به سرعتی که یکی از دوقلوها تجربه کرده نسبت می دهد. قلویی که با سرعت بیشتری حرکت کرده، جوان تر می ماند. اما به راحتی می توان موارد خلاف این امر یا حتی مواردی یافت که هیچ یک از دو قلوها سرعت بیشتر را تجربه نکرده ولی در نهایت سن متفاوتی دارد.

⚠️ محاسبه می تواند درست و توضیح همراهش می تواند نادرست باشد.

🔹اگر هدف شما محاسبه است، چنین چیزی ممکن است کافی باشد. اما درک نظریه های موجود و ارائه ی نظریه های جدید نیازمند چیزی بیش از این است. اینشتین با تأمل در مورد مسائل مفهومی و نه موارد تجربی به نظریه نسبیت رسید. او اصولا از عدم تقارن تبیینی در نظریه ی الكترومغناطیس آزرده خاطر بود. به طور مثال، فیزیکدانان قبل از اینشتین، می دانستند حرکت دادن یک آهنربا درون یا کنار یک سیم پیچ موجب ایجاد جریان الکتریکی در سیم پیچ می شود. اما توضیح متداول در مورد این تأثير وقتی که حرکت به آهنربا منتسب می شد در برابر موردی که حرکت به سیم پیچ مربوط بود کاملا متفاوت به نظر می آمد: واقعیت این است که این تأثیر تنها به حرکت نسبی هر دویشان وابسته است. حل عدم تقارن تبیینی نیازمند بازاندیشی در مورد ایده ی هم زمانی و رد شرح کلاسیک زمان و فضا بود. این امر نیازمند نظریه نسبیت بود.

ادامه دارد ...

🆔 @Physics3p

🛑 قسمت پیشین

📚ریاضیات

📎قسمت بیست و یکم

🔸پیشرفت جبر بوسیله ریاضی دانان ایرانی
 
@Physics3p

در این هنگام بود که محمد بن موسی خوارزمی برای استفاده از کتب، مطالعه و تحقیق به بیت الحکمه می‌آمد چون آنجا هم کتابخانه و هم مرکز ترجمه، تألیف و تحقیقات علمی شده بود. لازم است ذکر شود که بیت الحکمه یا خزانه الحکمه به تقلید از دارالعلم جندی شاپور (در دوره ساسانیان) ایجاد شد.این مرکز نخستین بار در عهد هارون الرشید تأسیس شد و در عهد مأمون به کمال رسید. ظاهراً فعالیت اصلی آن ترجمه آثار علمی و فلسفی یونانی الاصل بود. بدین ترتیب در آنجا کتابخانه‌ای به نام خزانه الحکمه تأسیس شد، که همه کتابخانه خلافتی در اختیار و کنترل خوارزمی بود

🔴دستاوردهای خوارزمی

گویند قبل از اینکه محمد بن موسی خوارزمی در دارالحکمه مستقر شود او را به سرزمین هند فرستادند تا حساب هندی را بیاموزد خوارزمی پس از بازگشت از هند دو اثر «حساب الهند» و دیگری «الجبر و المقابله» را نگاشت. وی نتایجی را که یونانیان و هندیان بدست آورده بودند را تلفیق کرد و بدین ترتیب سبب انتقال مجموعه‌ای از معلومات جبری حسابی شد که در ریاضیات قرون وسطی تأثیر عمیقی گذاشت. خوارزمی در دربار مأمون عباسی بسیار مورد توجه قرار داشته، وی بزرگترین ریاضیدان دربار و از منجمین و مشاورین رصدهای بیت الحکمه عباسی به حساب می آمده. گویند مأمون بخش های مربوط به هند را بدو واگذار کرده بود که این نشان از آشنایی وی به علوم و سرزمین‌های هند دارد. وی همچنین مسئول تهیه اطلسی از نقشه های آسمان و زمین بود. شاید وی از جمله کسانی بوده که در اندازه گیری طول نصف النهار کره زمین در دشت سنجار شرکت داشته است. واثق خلیفه از قراری که ابن خردادبه حکایت می‌کند تحت تأثیر ذوق کنجکاوی، محمد بن موسی خوارزمی منجم را با عده‌ای به بیزانس فرستاد تا دربارهٔ محل غاری که می‌گویند اصحاب کهف در آنجا مدفون شده‌اند تحقیق کند.

@Physics3p

🔵 پایه گذاری علم جبر و مقابله

محمد بن موسی خوارزمی در قرن سوم هجری، علمی را برای نخستین بار صورتبندی و تدوین کرد که خود آن را «الجبر و المقابله» نامید، علمی که تمام شرایط یک دانش واقعی را داشت، یعنی همان که اروپاییان از آن به «ساینس» تعبیر می‌کنند. این ریاضی‌دان توانست با این دانش تمام معادلات درجه دوم زمان خود راحل و راه را برای حل معادلات درجه بالاتر هموار کند. بر اساس الواح بابلی و آثار برجای‌مانده از محاسبه گران هندی در عهد باستان، مردمان بابل و هند به حل حالات خاصی از معادلات درجه دوم موفق شده بودند، اما آن ها راه حل های خود را فقط به صورت دستور ارائه کردند؛ یعنی این راه حل ها، که برای رفع نیازهای زندگی روزمره آنان ارائه شده بودند و نه به منظور گسترش دانش ریاضی، فاقد براهین علمی بودند.

👁‍🗨 ابتکار خوارزمی در آن است که وی نخست همه معادلات درجه دوم شناخته شده زمانش را بررسی می‌کند؛ در مرحله دوم روش حل هریک از آن ها را ارائه می دهد؛ سرانجام در مرحله سوم، این روش‌ها را با کمک علم هندسه اثبات می کند؛ مؤلفه هایی که در مجموع علم جدیدی به نام «جبر» را تشکیل می دهند.
این علم، که از طریق ترجمه های لاتینی کتاب خوارزمی در قرون وسطی به اروپا راه یافت، هم در قرون وسطی و هم در عصر رنسانس تحول بزرگی در علم ریاضیات را موجب شد، چنانکه در قرن شانزدهم میلادی نیکولو تارتالیا و کاردان، ریاضیدانان ایتالیایی که با ترجمه لاتینی جبر و مقابله، آشنا بودند روش این ریاضیدان ایرانی را برای حل معادله درجه سوم تعمیم دادند و بدین‌ترتیب گام دیگری در گسترش ریاضیات برداشتند.
خوارزمی کارهای دیوفانتوس را در رشته جبر را دنبال کرد و به بسط آن پرداخت با توجه به این ابداع بزرگ ثابت کردند که علم نژاد و فرهنگ نمی‌شناسد و محصول ذهن انسان‌های متفکری است که در این عرصه تلاش می کنند. این علم از طریق کتاب وی «المختصر فی حساب الجبر و المقابله» در جهان اسلام شهرت یافت و ریاضیدانان بعد از خود را بشدت تحت تأثیر قرار داد که در سده ۱۲ میلادی به لاتین ترجمه شد.خوارزمی نخست عدد را به صورت ترکیبی از واحدها توصیف می‌کند، سپس اصطلاحاتی را که در علم جبر به کار می‌روند را تعریف می‌کند. این اصطلاحات عبارتند از «شیئ»، «مال»،ه «عدد» یا «درهم». سپس به تقسیم‌بندی معادلاتی می‌پردازد که از ترکیب‌های مختلف این اصطلاحات با یکدیگر ایجاد می‌شوند.

☑️ به این ترتیب شش دسته معادله از درجات اول و دوم بدست می آید:

١.شی هایی مساوی با عددی است ax=b

۲.مالی مساوی با عددی است x^۲=b

۳. مالی مساوی با شیئ هایی است. x^۲=ax

۴. مالی به اضافهٔ شیئ هایی، مساوی عددی است x^۲+ax=b

۵. مالی به اضافهٔ عددی، مساوی شیئ هایی است x^۲+a=bx

۶. مالی مساوی با شیئ هایی به اضافه عددی است x^۲=bx+a

▪️منابع : دانشنامه رشد، بیتوته

ادامه دارد...

✍ گردآورنده سوفیا

@Physics3p

⭕️ شبیه سازی ادغام دو سیاهچاله و ایجاد امواج گرانشی در بافت فضا-زمان

یکی از پیشبینی های نسبیت عام، بوجود آمدن "امواج گرانشی" در بافت فضا-زمان است که میتواند علت آن حرکت مداری و متناوب دوستاره نوترونی یا حرکت چرخشی و مداری سیاهچاله ها باشد.
وجود این نوع امواج برای بررسی ساختار فضا-زمان و یافتن پدیده هایی همچون برخورد دو سیاهچاله یا ستارگان نوترونی با آشکار سازی این امواج میتواند مفید باشد

#نسبیت #فضا_زمان

🆔 @Physics3p

سیاره ای که در آن "یخِ داغ" تشکیل میشود!

در فاصلهٔ ۳۳ سال نوری از زمین سیاره‌ای به نام «Gliese ۴۳۶ b» وجود دارد. این سیاره از عناصر مختلف آب تشکیل شده است که یخ سوزان را تشکیل می‌دهند. به عبارت دیگر، یخ روی این سیاره به خاطر فشار، جامد می‌ماند، درحالی که دمای سطح آن به شدت بالاست؛ یعنی ۳۰۰ درجه سانتیگراد!

#کیهانشناسی

🆔 @Physics3p

📖 فایل PDF قصه ریاضیات

🧷 "تاریخچه پیدایش اعداد، سری کامل از قسمت اول تا هجدهم"
@Physics3p

براساس تئوری های پیشفرض مطرح شده برای خلقت جهان در لحظه بیگ بنگ، در لحظاتی پس از بیگ بنگ و در انرژی بالا، سه نیروی مهم طبیعت، یعنی هسته ای قوی، هسته ای ضعیف و الکترومغناطیس در یک قالب(یک نیرو) یا ابر نیروی متقارن جای داشتند. سپس با کاهش دما نسبت به دمای نخستینِ پس از بیگ بنگ، این نیروی یکپارچه به دو نیروی هسته ای قوی و الکتروضعیف شکسته شد.

درنهایتِ تغییر نزولی و کاهش بیشتر دمای جهان، نیروی الکتروضعیف نیز به دو نیروی الکترومغناطیس و هسته ای ضعیف شکسته شدند و سه نیروی نامبرده بوجود آمدند.
اما تکلیف گرانش چه میشود؟

در نظریات مدرن فیزیک همچون نسبیت عام، گرانش را نه فقط یک نیرو، بلکه نتیجهٔ طبیعی خمشِ بافتِ کیهان(فضا-زمان) در حضور جرم و انرژی تعریف میکنند.
یعنی گرانش تنها «نتیجهٔ طبیعی هندسهٔ کیهان است‌ که خود را بصورت نیروی جاذبه نشان میدهد».

🆔 @Physics3p

تورم جهان در لحظات بعد از انفجار بزرگ و یا انبساط جهان که با سرعت های بیشتر از نور رخ می دهند، نظریه نسبیت خاص و اینکه سرعت نور حداکثر سرعتی است که هر چیزی در این عالم می تواند به آن برسد را نقض نمی کند زیرا:

کهکشان ها به خودیِ خود سرعت بیشتر از نور ندارند بلکه این فضای آنها است که با سرعت بیشتر از نور منبسط می شود و آنها را هم حرکت می دهد و در نتیجه از هم دور می کند، از طرفی نظریه نسبیت خاص ادعایی درباره سرعت فضا و بستر کهکشان ها ندارد بلکه درباره سرعت اجسام و پدیده ها است. نظریه نسبیت خاص محدودیتی برای سرعت انبساط فضا ندارد و انبساط و تورم فضا با سرعت بیشتر از نور این نظریه را نقض نمی کند!

🆔 @Physics3p

‍ ‍ ⭕️ آیا "جهان" پدیده ای رایج است یا طرحی از پیش تعیین شده؟

🆔 @Physics3p

صدها عامل و چندین ثابت فیزیکی کنار هم گرد آمدند تا جهانی که در آن حضور داریم وجود داشته باشد‌. برای مثال، اندکی تغییر در میزان قدرت یکی از چهارنیروی طبیعت، وجود جهان با ویژگی های فعلی که یکی از آن ویژگی ها، وجود ما، یعنی حیات هوشمند است را مختل میکرد. همچنین بسیاری از عوامل باعث شده اند که سیاره ما بتواند با بهترین شرایط در منطقه گلدیلاکس خورشید قرار گیرد و حیات فرصت شکل گیری داشته باشد. با این وجود آیا تنها با بررسی همین موضوعات میتوان گفت طراح هوشمندی در پس پرده وجودیت جهان نهفته است و هدف از تشکیل جهان تنها وجود ما(گونه های مختلف حیات) بوده است؟ یا بعبارتی جهان هدفی از پیش تعیین شده است؟

برای رد این ادعا سه سناریو وجود دارد که نخستین آن میگوید؛ اگر بپذیریم به تعداد بسیار زیادی جهان موازی وجود داشته و دارد، اینکه در یکی از این جهان ها که میتواند خود از دل جهانی دیگر بوجود آمده باشد(با توجه به نظریه تورم و تئوری M)، شرایط کاملأ طوری باشد که برای شکل گیری حیات لازم است، امری بدیهی است و بنابراین، جهان ما در نتیجه "تصادف" میتواند شکل گرفته باشد که تنها با کمی بازی احتمال میتوان بدان پی برد.

سناریوی دوم نیز که در جهت اثبات سناریوی اول میاید، میگوید ما در صورتی میتوانیم بگوییم یک شرایط در یک حالت ثابتی قرار گرفته که بپذیریم از پیش "میتوانسته" حالتهای غیر از آن را نیز اتخاذ کند و مانعی برای آن نبوده باشد. برای مثال فاصله زمین تا خورشید مقدار خاصی است که این عدد میتوانست چیز دیگری باشد که شاهد آنیم که در سیارات دیگر موجود در جهان، تمام این اعداد اتخاذ شده اند چون "میتوانستند" باشند. یعنی بعبارتی اگر مانعی وجود نداشته باشد، دلیلی وجود ندارد که یک مقدار بر دیگری ارجحیت داشته باشد و اگر مقدار دیگری اتخاذ نشود، طبق رابطه علیت، حتمأ دلیلی داشته است پس میتوان گفت آن مقدار دوم یا هر تعداد دیگر، "وجود نداشته اند".

بنابراین این گفتمان صحیح نیست که بگوییم مقادیر ثابت های یا علت های جهان و در نتیجه ی آن حیات، مقدار ویژه ای را اتخاذ کرده اند چون اگر استدلال بالا را بپذیریم، در آن صورت آن مقادیر ویژه نبوده اند بلکه "تنها" حالت ممکن هستند و این ماییم که حالات دیگر را میسازیم. پس "باید" هم چنین باشد که هست!

در اینصورت بازهم بدان موضوع پی میبریم همانطور که برای اتخاذ اعداد ممکن برای فاصله یک سیاره تا ستاره اش، میتوانیم بگوییم حداقل یک سیاره در جهان وجود دارد، با همین استدلال میتوان گفت برای تمام حالت های ممکن جهان نیز حداقل یک جهان وجود دارد چون در غیر اینصورت آن حالت "ناممکن" است و شرایط فعلی جهان از "ویژه" بودن خارج میشود چون "باید" همینی باشد که هست!

اما سناریوی سوم میگوید؛ با پذیرش نظریه قول آسای فرگشت(تکامل) و انتخاب طبیعی، میتوانیم ادعا کنیم که جهان فعلی ما نیز در اثر تکامل تعداد زیادی جهان دیگر یا از دل آن جهان های ناقص قبلتر از خود سر برآورده و به شرایط فعلی خود که آن را "ویژه" میدانیم رسیده است. با این استدلال، مشکل زمان هم حل خواهد شد و این پرسش که "آیا زمانی بوده که زمان نبوده باشد؟" که خود پارادوکسی بزرگ است، پاسخ داده خواهد شد. با این استدلال، دیگر نیازی به طرحی از پیش تعیین شده برای وجود ما و جهان نبوده است چون اینگونه جهان به میزان کافی فرصت برای آزمون و خطا و رسیدن به حالت فعلی را داشته است!

البته هرچند که باید بگوییم شاید این ماییم که شرایط فعلی جهان را برای خود ویژه میدانیم و در حقیقت جهان میتوانسته بسیار بهتر از اینی که هست نیز باشد. چون باتوجه به شواهدی که در حال حاضر در دسترس داریم، جهان گورستانی است از میلیاردها میلیارد سیاره و ستاره بی مصرف که تنها یکی از انها برحسب اتفاق توانسته از حیات هوشمند پشتیبانی کند(البته اگر بپذیریم ما تنها گونه هوشمند موجود در جهانیم) و این اتفاق چندان دور از انتظار هم نیست و بازهم میتواند محصول اتفاق باشد که با قوانین احتمالات نیز قابل توضیح است.

✍ نوشتهٔ A.M.H


🆔 @Physics3p

بعضی از مردم میگن بدون فهمیدن چطور میشه زندگی کرد؟
من نمیفهمم منظور اونا چیه!
من همیشه بدون فهمیدن زندگی کردم؛ این کار خیلی آسونیه.
اینکه چطور چیزی رو بفهمی، چیزیه که من دوست دارم بفهمم!
«ریچارد فاینمن»
@Physics3p