در جلوه گاه هستی نورت سپیده دم زد من در عدم تو حاضر شورت به صورتم زد در آسمان عشقت شوری بپا شد هر دم با دیدگان و سویت روحت به سینه پر زد اسماء🌻اردیبهشت۹۷ @wittj2

🔮🎷 جرم چیست ؟ از یونان باستان تا میدان‌های کوانتومی! (قسمت اول) ✍توسط سمیع صالحی در ۷ آذر ۱۳۹۶ تازه ترین اخبار کوانتومی در اولین قسمت از بخش جدید دیپرلوک، به سراغ یکی از بنیادی‌ترین مفاهیم دنیای فیزیک رفته‌ایم: جرم. به نظر شما جرم چیست ؟ شاید فکر کنید یک تعریف واحد برای سوال جرم چیست وجود دارد، اما در این مقاله و قسمت‌های بعدی‌ آن، خواهیم دید، اینطور نیست و 👌تعریف جرم رابطه‌ی مستقیمی با میزان دانش ما در علم فیزیک دارد. یونانیان باستان، تعریف خود را برای جرم داشتند و با گذشت قرن‌ها، حالا به جایی رسیده‌ایم که آن را با نظریه میدان کوانتومی تعریف می‌کنیم. می‌خواهید بدانید جرم چیست ؟ ✍نوشتار « جرم چیست »، ترجمه‌ی مقاله‌ای با همین نام و نوشته جیم باگوت است که در سال ۲۰۱۷ توسط انتشارات دانشگاه آکسفورد منتشر شد و پس از آن در سایت معتبر ناتیلوس منتشر گردید. متنی که در این لحظه در حال مطالعه‌ی آن هستید، ممکن است نوشته‌ای کاغذی یا یک محتوای الکترونیکی در یک تبلت یا کامپیوتر باشد: به هر حال اصلا مهم نیست! هر آنچه که شما در حال مطالعه‌ی آن هستید، قطعا از نوعی ماده ساخته شده است. این ماده می‌تواند کاغذ، کارت، پلاستیک یا فلزات کوچک روی صفحه‌ای از مدارهای چاپی باشد. هر کدام از این موارد که باشد، ما آن را ماده یا خاصیت مادی می‌نامیم که دارای ویژگی خاصی است که به آن، جمود یا استحکام (Solidity) می‌گوییم. این ماده قطعا دارای جرم است. اما، تعریف دقیق جرم چیست ؟ یک قالب مکعبی شکل یخ را در نظر بگیرید که کمی بیشتر از ۳ سانتی متر طول دارد. فرض کنید این قالب یخ را در کف دستان خود قرار داده‌اید این قالب، سرد و کمی لغزنده بوده و اندازه‌گیری جرمش، کار سختی است، اما می‌دانیم که داری جرم است. اجازه دهید سوال را با دقت بیشتری بیان کنیم. این مکعب یخ از چه چیزی ساخته شده؟ و یک سوال باز هم مهم‌تر: جرم آن از کجا ناشی می‌شود؟ برای درک اینکه یک مکعب یخ از چه چیزی ساخته شده، باید از شیمیدانان کمک گرفت. آنها بر پایه یک سنت قدیمی که توسط کیمیاگران ایجاد شده، بین عناصر شیمیایی مختلف مانند هیدروژن، کربن و اکسیژن تفاوت قائل می‌شوند. تحقیق در مورد جرم نسبی این عناصر و ترکیب حجمی گازها، جان دالتون و لوئیس گی لوساک را به این نتیجه رساند که عناصر شیمیایی مختلف شامل اتم‌هایی با جرم‌های مختلف هستند که مطابق مجموعه‌ای از قوانین که شامل تعداد کل اتم‌ها می‌شود، با یکدیگر ترکیب می‌شوند. ⭐️مسئله‌ی تولید آب از ترکیب حجمی گازهای اکسیژن و هیدروژن، زمانی به درستی درک شد که دانشمندان پی بردند اکسیژن و هیدروژن هر دو در طبیعت به صورت گازهای دو اتمی (مولکولی)، O2 و H2، وجود دارند. این موضوع تا حدودی به اولین سوال ما پاسخ می‌دهد. مکعب یخ ما از مولکول‌های H2O تشکیل شده که در یک شبکه‌ی بلوری منظم قرار گرفته‌اند. همچنین می‌توانیم به سوال دوم نیز تا حدودی، پاسخ دهیم: بر اساس قانون آووگادرو، یک مول ماده شیمیایی حاوی حدود ۱۰۲۳×۶ ذره از آن ماده خواهد بود. حال می‌توانیم مقدار مول یک ماده را بر اساس جرم مولکولی آن بر اساس گرم بیان نماییم. جرم مولکولی یک مولکول هیدروژن، H2، برابر دو است که بیانگر آن است که هر اتم هیدروژن دارای جرم نسبی ۱ است. همین موضوع برای اکسیژن مولکولی با جرم ۳۲، صادق است و هر اتم اکسیژن جرم نسبی ۱۶ دارد. بنابراین جرم مولکولی یک مولکول آب برابر ۱۸ گرم است. اگر جرم قطعه یخی که در اختیار داریم ۱۸گرم باشد، به این معناست که یک مول یخ در دست داریم. بر اساس قانون آووگادرو، ۱۰۲۳×۶ مولکول آب در این قطعه یخ وجود دارد و به نظر می‌رسد این پاسخی قطعی برای پرسش دوم ما باشد. توده‌ی مکعب یخ از جرمی به اندازه جرم اتم‌های هیدروژن و اکسیژن موجود در ۱۰۲۳×۶ مولکول آب حاصل می‌شود. 🎷👈اما به این مسئله از دیدگاه دیگری نیز می‌توان نگریست. ما از دانشمندانی همچون جی. جی. تامسون، ارنست رادرفورد، نیلز بور و بسیاری دیگر از فیزیکدانان اوایل قرن بیستم آموخته‌ایم که تمام اتم‌ها از یک هسته‌ی سنگین مرکزی و الکترون‌های سبک در حال چرخش به دور آن تشکیل شده‌اند. این هسته سنگین متشکل از پروتون‌ها و نوترون‌هاست. تعداد پروتون‌های موجود در هر اتم (که از آن به عنوان عدد اتمی یاد می‌شود) بیانگر ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی هر اتم است. هر اتم هیدروژن دارای یک پروتون و هر اتم اکسیژن دارای ۸ پروتون در ساختار هسته خود هستند. اگرچه جرم کلی هر اتم برابر با مجموع جرم پروتون‌ها و نوترون‌های تشکیل دهنده آن اتم است، اما هسته‌ی اتم هیدروژن فاقد نوترون بوده و تنها از یک پروتون تشکیل شده است. فراوانترین ایزوتوپ اکسیژن نیز دارای ۸ پروتون و ۸ نوترون در ساختار هسته خود است. بدیهی است که این شمارش پروتون و نوترون، مانند جرم نسبی اتمی است که در بالا ذکر شد. @wittj2

🔮🎷ادامه ی جرم چیست؟ اگر از جرم الکترونها بدلیل سبکی آن‌ها صرف نظر کنیم می‌توانیم ادعا کنیم که جرم قطعه یخ، ناشی از جرم تمام پروتون‌ها و نوترون‌های موجود در هسته‌ی اتم‌های هیدروژن و اکسیژن موجود در مولکول آب است. در تشکیل هر مولکول آب ۱۰ پروتون و ۸ نوترون مشارکت دارند. بنابراین اگر ۱۰۲۳×۶ مولکول در یک قطعه یخ وجود داشته باشد و اگر از تفاوت ناچیز جرم پروتون و نوترون صرف نظر کنیم، می‌توانیم نتیجه‌گیری کنیم که این قطعه یخ شامل ۱۸ برابر این مقدار (۱۰۲۳×۶ مولکول) یعنی ۱۰۲۳×۱۰۸ پروتون و نوترون است. 👈🎷اما این پایان ماجرا نیست! اکنون می دانیم که پروتون‌ها و نوترون‌ها ذرات بنیادی نیستند و خودشان از ذراتی به نام ✨کوارک‌ها تشکیل شده‌اند. هر پروتون دارای دو کوارک بالا و یک کوارک پایین و هر نوترون نیز دارای دو کوارک پایین و یک کوارک بالا است و نیرویی که کوارک‌ها را در داخل این ذرات بزرگتر در کنار یکدیگر قرار می‌دهد، توسط ✨گلوئون‌های بی‌جرم انجام می‌شود. اگر جرم کوارک‌های بالا و پایین را یکسان فرض کنیم، با سه برابر کردن تعداد پروتون‌ها و نوترون‌های آب (۱۰۲۳×۱۰۸)  تعداد کوارک‌های بالا و پایین برابر ۱۰۲۳×۳۲۴ خواهد بود. پس می‌توان چنین نتیجه گیری کرد که تمام جرم یخ ناشی از این تعداد است؟👈 به نظر می رسد حدود ۹۹ درصد ازجرم پروتون و نوترون برای محاسبه جرم اجسام در نظر گرفته نمی‌شود! ادامه دارد… @wittj2

🔮🎷جرم چیست ؟ از یونان باستان تا میدان‌های کوانتومی! (قسمت دوم) ✍توسط سمیع صالحی در ۱۲ آذر ۱۳۹۶ تازه ترین اخبار کوانتومی در قسمت اول نوشتار « جرم چیست » ، معنا و مفهوم جرم را از زمان یونان باستان بررسی کردیم و در سفر جذاب خود به درون ماده، به پروتون‌ها و نوترون‌ها رسیدیم. در این قسمت، باز هم دقیق‌تر شده و به دنیای کوارک‌ها و بارهای رنگی وارد خواهیم شد. در این میان، به تناقض‌های جالبی برخورد خواهیم کرد که تنها با یک نگاه جدید می‌توان آنها را حل کرد. در ادامه‌ی این سفر و برای یافتن پاسخ جرم چیست؟ 👈در رسیدن به پاسخ سوال جرم چیست به این سوال رسیدیم: آیا جرم یک اتم، فقط به جرم پروتون‌ها و نوترون‌های آن مربوط است؟ قطعا چنین نیست! اینجا دیپرلوک است، بنابراین باید باز هم عمیق‌تر شویم! اگر جرم کوارک بالا و پایین را بر روی وب‌سایت Particle Data Group جستجو کنیم، درمی‌یابیم که کوارک‌های بالا و پایین بسیار سبک هستند به نحوی که اندازه‌گیری دقیق جرم  آنها امکان‌پذیر نیست و مقادیر ذکر شده برای آن‌ها نیز، به صورت بازه‌ای از جرم، و با واحد MeV/c2 بیان می‌گردد. بر اساس این واحد، جرم کوارک‌های بالا ۲٫۳ و در بازه‌ی ۳-۱٫۸ در نظر گرفته می‌شود. کوارک‌های پایین، اندکی سنگین‌تر هستند و جرمی برابر ۴٫۸ و در بازه‌ای از ۵٫۳-۴٫۵ قرار دارند. حال جرم این کوارک‌ها را با جرم یک الکترون که در این واحد برابر ۰٫۵۱ است، مقایسه کنید! 👌✨بخش تعجب‌آور اینجاست که یک پروتون در این واحد، جرمی برابر ۹۳۸٫۳ دارد! و این در صورتی است که جمع جرم دو کوارک بالا و پایین، مقداری برابر با ۹٫۴ دارد که تنها ۱ درصد جرم یک پروتون خواهد بود! در مورد هر نوترون نیز، مجموع جرم دو کوارک پایین و یک کوارک بالا برابر ۱۱٫۹ است که تنها ۱٫۳ درصد جرم نوترون را شامل می‌شود. بنابراین ۹۹ درصد جرم پروتون و نوترون را در محاسبه جرم یک اتم در نظر نگرفته‌ایم! جرم چیست ؟ واقعا چه اتفاقی رخ داده است؟ ⭐️برای پاسخ به این سوال باید بدانیم در مورد چه مسئله‌ای بحث می‌کنیم. کوارک‌ها ذراتی حقیقی مانند آنچه فیلسوفان یونانی در نظر می‌گرفتند نیستند، بلکه ذرات موجی کوانتومی یا افت و خیز میدان های کوانتومی بنیادی هستند. کوارک‌های بالا و پایین، فقط چند مرتبه از الکترون سنگین‌تر هستند. خاصیت موجی الکترون نیز از سال‌ها قبل به اثبات رسیده، بنابراین باید خود را برای رفتارهای عجیب و غریب آماده کنیم! ⭐️🎷نکته‌ای که نباید از آن غافل شد مسئله‌ی گلوئون‌های بی جرم، قانون نسبیت خاص، E=mc2، و تفاوت میان جرم برهنه (bare) و جرم پوشیده (dressed) است. در نهایت، نباید نقش✨ میدان هیگز را در «منشا» جرم ذرات بنیادی فراموش کنیم. برای درک آنچه در داخل پروتون یا نوترون اتفاق می‌افتد، باید از طریق کرومودینامیک کوانتومی (QCD)، به نظریه میدان کوانتومی نیروی رنگ بین کوارک‌ها دست یابیم. ⭐️کوارک‌ها و گلوئون ، بار‌های رنگی دارند. اگرچه معنای دقیقی از این مفهوم در اختیار نداریم، اما رنگی بودن بار‌ها یکی از مشخصه‌های گلوئون‌ها و کوارک‌هاست که بر اساس تصمیم فیزیکدانان در سه نوع قرمز، سبز یا آبی دسته‌بندی ‌می‌شوند. تاکنون کوارک یا گلوئون به تنهایی مشاهده یا به دام‌ انداخته نشده‌، بلکه تنها در ساختار ذرات بزرگتر که به ✨هادرون معروف هستند (از معروفترین هادرون‌ها می‌توان به پروتون‌ها و نوترون‌ها اشاره کرد) یافت می‌شوند، بنابراین هیچ کس تا به حال کوارک برهنه را نیز مشاهده نکرده است. در حقیقت، کرومودینامیک کوانتومی نشان می‌دهد اگر یک بار رنگی را بتوان مشاهده کرد، احتمالا انرژی نزدیک به بی‌نهایت خواهد داشت. بر اساس قانون ارسطو «طبیعت، خلا را از بین می‌برد» اما امروزه می‌توان چنین گفت که «طبیعت، بار‌های رنگی برهنه یا آزاد را از بین می‌برد». 👈بنابراین اگر ما یک کوارک مجزا با بار‌های رنگی برهنه ایجاد کنیم، چه اتفاقی رخ می‌دهد؟ ممکن است در اثر این فرآیند، انرژی بسیار زیادی تولید شود، در حدی که قادر به تولید گلوئون‌های مجازی از یک فضای خالی خواهد بود. همانطور که در اثر چرخش الکترون به دور خودش (حرکت اسپینی)، میدان مغناطیسی تولید می‌شود و این میدان باعث تولید فوتون‌های مجازی می‌گردد. در اثر انتشار کوارک‌ها نیز گولوئون‌های مجازی تولید می‌شوند. بر خلاف فوتون‌ها، گلوئون‌ها به تنهایی دارای بار‌های رنگی هستند و توانایی کاهش انرژی به صورت جزئی را دارند. بهتر است به این شکل به موضوع فکر کنید: 👈کوارک‌های برهنه به شدت خجالتی هستند و به سرعت با پوشش گلوئونی خود را می‌پوشانند. انرژی تولید شده به اندازه کافی زیاد است، به طوری که نه تنها قادر به تولید ذرات مجازی بوده، بلکه امکان تولید ذرات بنیادی نیز وجود دارد. در تلاش برای پوشش بار رنگی ایجاد شده، یک پادکوارک تولید خواهد شد که با یک کوارک برهنه برای تشکیل ... @wittj2

🔮🎷ادامه ی جرم چیست؟ مزون (Meson) جفت می‌گردد. نکته مهم این است که یک کوارک هیچگاه به تنهایی دیده نمی‌شود. ⭐️برای پوشش کامل بار‌های رنگی، باید پادکوارک‌ها را در مکان و زمان مشابه، در کنار یک کوارک قرار دهیم، اما ✨اصل عدم قطعیت هایزنبرگ اجازه چنین عملی را به طبیعت نمی‌دهد: یک مکان دقیق دارای یک اندازه حرکت نامحدود است و همچنین سرعت تغییر مقدار معینی انرژی با زمان، نیازمند مقدار نامحدودی از انرژی خواهد بود. طبیعت هیچ راهی جز سازش ندارد. اگرچه امکان پوشش کامل بار‌های رنگی وجود ندارد،✨ ولی امکان پوشش یک پادکوارک توسط یک گلوئون‌ مجازی وجود دارد. با این عمل، انرژی به حد قابل کنترلی خواهد رسید. ⭐️رخدادهای مشابهی درون پروتون‌ها و نوترون‌ها نیز رخ می‌دهد. سه کوارک در محدوده ذرات میزبانشان، نسبتا آزادانه حرکت می‌کنند، اما همچنان، بار‌های رنگی منتشر شده باید پوشیده شوند یا حداقل، میزان انرژی آنها کاهش یابد. هر کوارک، محیط درهم و برهمی از گلوئون‌های مجازی ایجاد می‌کند که همراه با کوارک و پادکوارک‌ها، در آن، جلو و عقب می‌رود. فیزیکدان‌ها گاهی سه کوارکی که یک پروتون یا نوترون را تشکیل می دهند، کوارک‌های «ظرفیت» می‌نامند، زیرا انرژی کافی برای ایجاد دریایی از جفت‌های کوارک-پادکوارک، در داخل این ذرات وجود دارد. کوارک‌های ظرفیت، تنها موجودات درون این ذرات (پروتون‌ها و نوترون‌ها) نیستند. این بدان معنی است که جرم پروتون و نوترون تا حد زیادی می‌تواند به انرژی گلوئون‌ها و دریای جفت‌های کوارکی-پادکوارکی ناشی از میدان‌های رنگی، مربوط باشد. ادامه دارد… @wittj2

🔮🎷جرم چیست ؟ از یونان باستان تا میدان‌های کوانتومی! (قسمت سوم) ✍توسط سمیع صالحی در ۲۲ آذر ۱۳۹۶ تازه ترین اخبار کوانتومی در دو قسمت پیشین نوشتار جرم چیست به دنبال ردپای جرم از یونان باستان به نظریه میدان‌ کوانتومی و بارهای رنگی رسیدیم و به دنیایی وارد شدیم که در آن، نه فقط ذرات، بلکه نیروهای اسرارآمیزی حمکرانی می‌کردند. در این قسمت، سفر شگفت‌انگیز خود را ادامه داده و به نتایج بسیار هیجان‌انگیزی خواهیم رسید. احتمالا شما هم شوکه خواهید شد اگر متوجه شوید که واقعا ماده‌‌‌ای در کار نیست! 😳😳😳 ⭐️🎷چگونه می‌توان میزان انرژی ایجاد شده توسط گلوئون‌های مجازی را محاسبه کرد؟ در واقع، محاسبه انرژی آن‌ها با استفاده از محاسبات QCD بسیار پیچیده و دشوار خواهد بود. نیروهای رنگی میان این ذرات بسیار قوی بوده و باعث بالا بودن میزان انرژی برهمکنش آنها خواهد شد. از طرفی گلوئون‌ها، بارهای رنگی را نیز حمل می‌کنند، بنابراین امکان برهمکنش هر چیزی با چیز دیگر وجود دارد! تقریبا هر چیزی می تواند به طور مجازی اتفاق بیفتد و ردیابی تمام جایگشت‌های ممکن بین ذرات مجازی و بنیادی، لازم است. 👈بنابراین اگر چه می‌توان معادلات QCD را به روش نسبتا ساده‌ای بیان نمود، اما تحلیل آن‌ها روی کاغذ بسیار دشوار خواهد بود. از سوی دیگر، امکان استفاده از ریاضیات ساده، آنطور که در QED به طور موفقیت آمیزی مورد استفاده قرار گرفته نیز، وجود ندارد، زیرا انرژی برهمکنش‌ها بسیار زیاد است و این مسئله مانع استفاده از تکنیک‌های بازهنجارش (renormalization) معادلات خواهد شد. تنها راه پیش روی فیزیکدانان برای حل این معادلات، استفاده از کامپیوتر است. پیشرفت قابل توجهی در نسخه‌ی جدیدی از QCD به نام QCD-lite صورت گرفت. این نسخه فقط گلوئون‌های بی‌جرم و کوارک‌های بالا و پایین را در نظر گرفته و فرض بر این است که کوارک‌ها نیز بی‌جرم (یا به معنای واقعی کلمه، سبک) هستند. جرم پروتون محاسبه شده با استفاده از این تقریب‌ها، فقط ۱۰ درصد سبکتر از مقدار اندازه‌گیری شده بود. یک نسخه ساده از QCD که در آن فرض می‌کنیم در آغاز هیچ ذره‌ای دارای جرم نیست، در عین ناباوری جرم یک پروتون را ۹۰ درصد درست محاسبه نموده است! نتیجه‌ی بسیار شگفت‌آوری است. این بدان معناست که بیشتر جرم پروتون ناشی از انرژی برهمکنش‌های میان کوارک‌ها و گلوئون‌های تشکیل‌دهنده‌ی آن است. ⭐️جان ویلر از عبارت 👈جرمِ بدون جرم (mass without mass) برای توصیف اثرات برهم‌نهی  امواج گرانشی استفاده می‌کند که می‌توانند انرژی مورد نیاز برای تشکیل یک سیاهچاله را در خود جای دهند. اگر چنین چیزی صحیح باشد، آنگاه یک سیاهچاله، نه از ماده موجود در یک ستاره در حال فروپاشی، بلکه از افت و خیزهای فضا-زمان ایجاد شده است. آنچه که ویلر بیان نموده به زبان ساده این است که ایجاد یک سیاهچاله (یا جرم) را می‌توان ناشی از انرژی‌های گرانشی دانست. 👈فرانک ویلچک، یکی از طراحان QCD، از عبارت ویلر در تحلیل نتایج محاسبات QCD-lite استفاده کرده است. اگر مقدار جرم پروتون و نوترون ناشی از انرژی برهمکنش‌های درون این ذرات باشد، در واقع عبارت جرمِ بدون جرم صحیح است، یعنی به رفتاری برای توصیف ماده‌ی دارای جرم دست یافته‌ایم، بدون آنکه از ویژگی‌های یک ماده دارای جرم استفاده کرده باشیم! 👈این واقعیت برایتان آشنا نیست؟ کافی است معادله‌ای که از قانون نسبیت خاص اینشتین مشتق شده را به یاد بیاورید: ✨m=E/c2 . اینشتین با آگاهی و اطمینان کامل بیان داشت که: «جرم یک جسم در واقع اندازه گیری محتوای انرژی آن جسم است». این جمله کاملا درست است! در کتاب The Lightness of Being (مشاهده در دانلودکده) نوشته ویلچک می‌خوانیم: 👈اگر جسم مورد نظر، بدن یک انسان باشد که جرم آن ناشی از جرم پروتون‌ها و نوترون‌هاست، پاسخ روشن و قاطع است: لختی (اینرسی) آن جسم، با دقت ۹۵درصد، محتوای انرژی آن است. در فرایند شکافت هسته‌ی ۲۳۵U مقداری از انرژی رنگی موجود در پروتون‌ها و نوترون‌های آن، همراه با انفجار آزاد می‌گردد. در زنجیره‌ی پروتون-پروتونِ درگیر در فرایند گداخت ۴ پروتون، تبدیل ۲ کوراک بالا به ۲ کوراک پایین منجر به تشکیل ۲ نوترون می‌گردد که نتیجه‌ی آن، آزاد شدن مقداری از انرژی اضافی میدان‌های رنگی آن است. جرم به انرژی تبدیل نشده، بلکه انرژی از یک میدان کوانتومی به نوع دیگری از میدان کوانتومی تبدیل شده است. ⭐️فیزیک مدرن، درسی کاملا متفاوت و عمیقا مخالف با شهودمان به ما می‌آموزد. در گذر زمان و زندگی، ما همواره در حال تبدیل شدن از ماده به اتم، از اتم به ذرات زیراتمی، از ذرات زیراتمی به میدان‌ها و نیرو‌های کوانتومی بوده و در واقع ما در حال از دست دادن بخشی از جرم خود هستیم! حالا ماده، معنای گذشته‌ی خود را از دست داده و تبدیل به یک مفهوم ثانویه شده است! این امر، نتیجه‌ی برهمکنش بین میدان‌های کوانتومی نامحدود.... @wittj2

🔮🎷ادامه ی "جرم چیست؟"قسمت سوم است. یعنی چیزی که به عنوان ماده شناخته می‌شود، در واقع 👌رفتار این میدان‌ کوانتومی است و نه یک ویژگی خاص و یا لازم برای آن. 👈علی‌رغم اینکه دنیای ماکروسکوپی اطرافمان با اجسام سخت و سنگین پر شده، ولی آن‌ها چیزی جز🎷✨ انرژی میدان‌‌های کوانتومی نیستند! ⭐️ ماده، تنها یک ابزار فیزیکی برای بیان انرژی است و نه چیز دیگری! این مفهوم، کاملا تکان دهنده، اما در عین حال فوق العاده جذاب است: ویژگی اصلی این جهان، 👌انرژی میدان‌ کوانتومی است، نه اتم‌های سخت و غیر قابل نفوذ، واقعیتی که احتمالا با رویای فلاسفه‌ بسیار متفاوت است! @wittj2

🔮🔮🔮🔮🔮🎷🎷🎷🎷🎷 چرا جهان سه بعدی است؟ آیا پاسخ در لوله های شارش نهفته است؟ ✍توسط حسین یگانه در ۲ آبان ۱۳۹۶ تازه ترین اخبار کوانتومی فیزیک کوانتومی تا به حال فکر کرده‌اید چرا جهان سه بعدی است؟ در نگاه اول، سوال پیش پا‌‌افتاده‌ و احتمالا عجیبی به نظر می‌رسد، زیرا برای عموم تعجبی ندارد که جهان سه بعدی است، اما یافتن جواب این سوال ذهن بسیاری از فیزیکدانان را به خود مشغول کرده است. به تازگی پژوهشی برای یافتن پاسخ این سوال انجام شده که طبق آن، پاسخ به لوله های شارش مربوط است. نتایج این پژوهش در  European Physical Journal C  منتشر شده است. 👌ایده اصلی این پژوهش استفاده از نظریه گره است. ترکیب این نظریه با فیزیک ذرات  نه تنها می‌تواند پاسخی برای چرایی سه بعدی بودن جهان ارائه دهد، بلکه حتی می‌تواند در پاسخ به سوالات مربوط به تشکیل جهان و اتفاقات بعد از آن نیز به کار گرفته شود. مطالعه گره‌های ریاضی در توپولوژی را نظریه گره می‌نامند. به زبان ریاضی، گره، دایره خوابیده‌ای در فضای سه بعدی اقلیدسی است که همواره تغییر شکل می‌دهد. این واقعیت که فضای ما از سه بعد طول، عرض و ارتفاع تشکیل شده، یک مسئله بنیادی بوده و به همین خاطر تصور جهان با ابعاد بالاتر بسیار مشکل است. ⭐️برای درک مسئله ابعاد بالا سعی کنید یک اَبَرمکعب چهار بعدی را تصور کنید. طبیعی است که گیج شوید، زیرا ما موجوداتی سه بعدی هستیم و اشیا را تنها در جهان سه بعدی می‌توانیم تصور کنیم. با این حال نمی‌توانیم، احتمال وجود ابعاد دیگر فضا را صفر در نظر بگیریم، چرا که در حال حاضر قادر به آزمایش عملی چنین فرضی نیستیم.⭐️ از طرفی برای اثبات مدل هایی همچون نظریه ریسمان به فضایی با ۹ بعد یا بیشتر احتیاج است. به هر حال تا زمانی که شواهد قانع‌کننده‌ای از وجود آنها پیدا نکنیم، باید در مقیاس بزرگ، نگران سه مسئله باشیم: انسانها، سیارات و کهکشان‌ها. یک تیم بین المللی از فیزیک‌دانان برای یافتن دلیل سه بعدی بودن فضا تشکیل شده است. آنان می‌خواهند بدانند چه رازی پشت عدد جادویی سه نهفته است و⭐️ بدین منظور یک مدل به نام تورم گره خورده (knotty inflation) را ارائه داده‌اند. محققان با استفاده از فیزیک لوله‌ های شارش (flux tubes)، این مدل را ساخته‌اند، فیزیک لوله های شارش از قوانین الکترومغناطیس ماکسول سرچشمه می‌گیرد. لوله های شارش، کم و بیش برای توصیف کانال‌هایی که برای عبور خطوط فرضی نیروی الکترومغناطیسی در نطر گرفته می‌شوند، بکار می‌روند. ما بامفهوم بارهای الکتریکی مثبت و منفی و قطب شمال وجنوب مغناطیسی آشنا هستیم. این مفاهیم سنگ بنای بسیاری از پدیده های فیزیکی هستند.⭐️ دنیای کوانتومی نیز سیستمی مشابه با لوله های شارش کلاسیکی دارد که طبق آن با استفاده از لوله های شارش در مقیاس کوانتومی، می‌توان ارتباط بین کوارک‌ها را توضیح داد.⭐️ کوارک یک ذره بنیادی است که پروتون و نوترون از آن تشکیل شده‌اند. بدین ترتیب می‌توان اطلاعات مفیدی از ذرات زیر اتمی بدست آورد. ⭐️اگر یک آهنریا بشکنید، باز یک آهنربا با قطب های شمال و جنوب در اختیار خواهید داشت؛ این یک مثال ساده از کارکرد لوله‌های شارش است. کوانتوم پاسخ اینکه چرا با شکستن آهنربا یک آهنربای دیگر ایجاد می‌شود را تنها با یک پیچش می‌دهد.⭐️ اگر یک جفت کوارک را از هم جدا کنید، لوله‌های شارش همراه آنها گسترده می‌شود. انرژی ایجاد شده در میدان بین کوارک ها باعث ایجاد یک کوارک و آنتی کوارک جدید می‌شود. گاهی اوقات جفت کوارک ها فورا باهم ترکیب شده و تشکیل کوارک های جدید منتفی می‌شود. در برخی موارد یک کوارک به دو نیم می‌شکند تا جفت های تازه‌ای تشکیل شوند. کوارک ها در لحظات اولیه شکل جهان به فور وجود داشته‌اند. بنابراین به نظر می‌رسد لوله‌های شارش به احتمال زیاد آنجا نقش بزرگی داشته‌اند. این گمانه زنی‌ها نقطه شروع کار محققان بود. توماس کافارت از دانشگاه وندربیلت می‌گوید: ما با شناخت پدیده لوله های شارش و تعمیم آن به سطح انرژی‌های بالا مسئله سه بعدی بودن فضا را بررسی می‌کنیم. تغییر یک لوله شارش و خارج شدن یک کوارک و آنتی کوارک از آن باید پایان داستان باشد، به ویژه اگر کوارک و آنتی کوارک یکدیگر را از بین ببرند، اما یک استثنای خاص وجود دارد: این لوله‌ها از لحاظ فنی به یک خط مستقیم یک بعدی محدود نمی‌شوند. ترکیب‌های پیچیده‌‌ی لوله های شارش می‌توانند پایداری‌های متفاوتی داشته باشند که بعضی از آنها قادرند کوارک و آنتی کوارک را تولید کرده و آنها را درون یک گره محبوس کنند. ⭐️حال سوال این است که بهترین پیکربندی برای گره ها کدام است؟ تعجب می‌کنید اگر بشنوید که این گره‌ها در فضای سه بعدی بیشترین پایداری را دارند. در سایر فضا‌ها با ابعاد بیشتر یا کمتر از سه، گره‌ها به سرعت می‌شکنند. با این اوصاف، جهان باید سه بعدی باشد. @wittj2

ادامه مبحث 🔮🎷 چرا جهان سه بعدی است؟ در جهان اوليه، کیهان به قدر کافی گسترده شده بود تا کوارک ها بتوانند به هم متصل شوند، همچنین فضای خالی می‌توانست با یک پیچ خوردگ ی، گره هایی ایجاد کند که با لوله های شارش پر شوند. محققان با بررسی ریاضی انرژی لوله های شارش دریافتند این انرژی به اندازه کافی مناسب است تا بتوان از آن برای پدیدآمدن دوره‌ای که به نام تورم شناخته می‌شود، بهره برد. به نظر می‌رسد کیهان در تمامی جهت ها یکسان است. این امر باعث می‌شود تا کیهانشناسان بر این عقیده باشند که جهان از انفجار بزرگ تشکیل شده باشد. یعنی ابتدا به اندازه یک پروتون بوده و در کسری از ثانیه به اندازه یک گریب فروت رسیده است. کافهارت در این باره می‌گوید: نه تنها شبکه‌ی لوله‌ های شارش  انرژی لازم برای استخراج تورم را فراهم می‌کند، بلکه توضیح می‌دهد چرا  انفجار بزرگ به طور ناگهانی متوقف شد همانطور که جهان شروع به گسترش کرد، شبکه لوله‌های شارش شروع به تجزیه شدن  و در نهایت جدا شدن کردند. با این اتفاق، منبع تولید انرژی از بین رفت و انفجار بزرگ متوقف شد. با توجه به اینکه لوله های پایدار در سه بعد، گره خورده بودند، سایر درجات آزادی فضایی به دلیل ناپایداری از بین رفتند. محققان قبلا در حال انجام یک آزمایش فیزیکی عجیب و غریب برای بازآفرینی پلاسمای کوارک ها با ذراتی به نام گلوئون ها مواجه شده بودند. با اینکه این تحقیق یک مدل شسته و رفته بود، اما نمی‌تواند برای مدت طولانی کارایی داشته باشد، چرا که باید شواهد جامع و کاملی از تاریخچه جهان بدست آید. بیشتر بخوانید: دانلود PDF مقاله منبع: sciencealert.com @wittj2