قومی غمگین و خود مدان غم ز کجاست
قومی شادان و بیخبر کان ز چه جاست
چندین چپ و راست بیخبر از چپ و راست
چنین من و ماست بیخبر از من و ماست
مولانای جان🌻
@wittj2
هدایت شده از حدیث ولایت
🌀 کوانتوم و عرفان ناب اسلامی/ کوانتوم وتعالیم عرفانی، دلنوشته ها و اشعارم وسخنان و اشعار بزرگان اهل علم و ادب
🌀 @wittj2
🔮🎷تئوری همه چیز ماده چیست؟
فروردین 27, 1397
در تمام هستی قرار گرفتن دو الکترون یا بیشتر در یک وضعیت کوانتومی، ممنوع است و به آن «اصل طرد پاولی» گفته میشود.
ماده همه جا هست، آن را میخوریم، تنفس میکنیم مینوشیم، ماده ماهیت ماست. اما ماده چیست؟ اساسیترین تعریف فیزیک ذرات از ماده در یک قانون شگفت انگیز خلاصه میشود. اصل طرد پاولی میگوید الکترونها ذاتا از یکسان بودن نفرت دارند. برای فهمیدن علت آن، باید این حقیقت را بیاد بیاوریم که الکترونها همه، دقیقا به یک شکل هستند نه «تاحدی شبیه» بلکه دقیقا یکسان هستند. درست مثل این که شما هر زمان و هر جایی به طور طبیعی عدد سه را بنویسید که مفهوم آن دقیقا و کاملا «سه» است. همان طور که اگر نفوذ فراگیر ۳ در همه جا وجود میداشت، همیشه این امکان میبود که هر وقت دلمان خواست یک «سه» تولید کنیم.
در مورد الکترون هم همین گونه است. یک نفوذ فراگیر «الکترونی» به نام «میدان کوانتومی» وجود دارد و همه الکترونهای موجود، از آن میدان فراخوانده میشوند، و همهی آنها، دقیقا، «الکترون» هستند. پس وقتی که کسی میگوید «هرگاه شما نفس میکشید، مقداری از همان الکترونهایی که قبلا در موتزارت یا مسیح بوده را استشمام میکنید» درستی این سخن تقریبا به این اندازه است که بگوییم، هر زمان که شما چیزی را محاسبه میکنید، دقیقا همان عدد سه را استفاده میکنید که زمانی ارشمیدس استفاده میکرد.
از این گذشته، درست همان طور که میتوانید از «ویژگی سه» فراخوانی «منفی سه» را مطالبه کنید که دقیقا همه خصوصیات سه را داراست به جز این که قرینه آن است و اگر با در مجاورت سه قرار بگیرد آن را خنثی میکند، میتوان «آنتی الکترون» را نیز از میدان الکترون فراخواند که آن هم اگر به الکترون برخورد کند آن را خنثی میکنند. پس با این فرض که الکترونها دقیقا شبیه هم هستند. ممکن است عجیب به نظر برسد که الکترونها در واقع از اینکه شبیه به یکدیگر باشند نفرت دارند. در واقع، الکترونها آن قدر از این شبیه هم بودن بدشان میآید ، که در تمام هستی قرار گرفتن دو الکترون یا بیشتر در یک وضعیت کوانتومی، ممنوع است و به آن «اصل طرد پاولی» گفته میشود، و در عمل به این معنی است که شما نمیتوانید مقدار زیادی ماده را در یک محل فشرده کنید. مثلا شهری که در آن ساختمانهایی بلندتر از یک طبقه ممنوع است. به جای آسمان خراشها، مجموعهها در همه جا گسترده میشوند.
پس در بنیادیترین سطح، ماده هر میدانی (مثل الکترون، کوارک، یا نوترینو) است که بتوانید از آن ذره و ضد ذره را فرابخوانید، اما فقط از یک نوع در هر نقطه. به این معنی که، به هر چیزی که فضا اشغال میکند ماده میگوییم.
ترجمهی زیرنویس : میثم امیدواری
Created by: MinutePhysics
@wittj2
🔮🎷افت و خیز کوانتومی ، دنیایی از هیچ؟!
✍توسط ناهید سادات ریاحی در۱ آذر ۱۳۹۶فیزیک کوانتومی
افت و خیز کوانتومی یکی از مفاهیم عجیبی که البته لایههای پنهان فلسفی عمیقی در خود جای داده، چرا که بر اساس این مفهوم، دیدگاههای تازهای در مورد خلق جهان به وجود میآید که میگوید جهان میتواند بدون نیاز به خالق و از هیچ به وجود آید. در این مقاله، جزییات و ریزهکاریهای علمی افت و خیز کوانتومی را خواهیم شکافت و نتیجهگیری فلسفی را به شما واگذار میکنیم.
افت و خیز کوانتومی را در پنج پرده، بررسی خواهیم کرد. در سه پرده اول، دربارهی مفاهیم بنیادی و در دو بخش بعدی در مورد کاربردهای افت و خیز کوانتومی صحبت خواهیم کرد.
⭐️پرده اول: افت و خیز کوانتومی ، خلا کوانتومی ، هیچ یا عدم؟!
برای شناخت بهتر افت وخیز کوانتومی یا نوسان کوانتومی، قبل از هر چیز بهتر است ابتدا تکلیف خودمان را با فضا مشخص کنیم. در نوشتار سه قسمتی «فضا چیست» به تفصیل در این باره صحبت کردیم و امکانهای مختلف برای ماهیت فضا را برشمردیم. با فرض درنظر گرفتن فضا به صورت کلاسیکی آن، شهودتان در مورد خلا چه میگوید؟ لطفا همین حالا، خلا را برای خودتان تعریف کنید. قاعدتا تمام ما، خلا را به عنوان فضایی خالی از ماده تعریف میکنیم.
در فیزیک کلاسیکی (قابل کاربرد در پدیدههای ماکروسکوپی)، فضا-زمان خالی، خلا نامیده میشود. خلا کلاسیکی همان چیزی است که با شهودمان میشناسیم، یعنی فضای کاملا خالی از ماده (که گاهی آن را با واژه «عدم» توصیف میکنیم)، اما در مکانیک کوانتومی (قابل کاربرد در پدیدههای میکروسکوپی)، خلا یک موجود بسیار پیچیدهتر است. خلا کوانتومی، کاملا بدون خصوصیت نبوده و در واقع عدم نیست، بلکه فقط یک حالت کوانتومی خاص از میدان کوانتومی است. اجازه دهید کمی واضحتر صحبت کنیم: در نظریه میدان کوانتومی، یک حالت میدان پایهی کوانتومی وجود دارد که دارای کمترین انرژی است و به آن خلا میگویند. حالتهای برانگیختهی این میدان، ذرات را میسازند. پس خلا کوانتومی جایی است که هیچ میدان کوانتومی، برانگیخته نیست، یعنی هیچ ذرهای وجود ندارد.
@wittj2
⭐️پرده دوم: افت و خیز کوانتومی
افت وخیز کوانتومی به ظهور موقت ذرات پرانرژی از دل خلا یا هیچ گفته میشود که طبق اصل عدم قطعیت هایزنبرگ امکانپذیر است. به افت و خیز کوانتومی ، افت و خیزهای خلا هم گفته میشود. اصل عدم قطعیت میگوید نمیتوان مقدار دقیق متغیرهای مزدوج مانند اندازه حرکت-مکان (یا زمان-انرژی) را به طور همزمان تعیین کرد. وقتی جرم، بسیار بزرگ باشد (مانند یک شی ماکروسکوپی)، عدم قطعیت و بنابراین اثر کوانتومی، بسیار کوچک میشود و در نتیجه میتوان از فیزیک کلاسیکی استفاده کرد.
فرض کنید دستگاهی برای اندازه گیری یک فوتون داشته باشیم و بخواهیم انرژی و مدت زمانی که فوتون از دستگاه اندازهگیری میگذرد را اندازه بگیریم. از آنجایی که هر ذرهای از اصل عدم قطعیت هایزنبرگ تبعیت میکند، هر چه انرژی ذره را با دقت بیشتری اندازه بگیریم، در تعیین مدت زمان، عدم قطعیت یا بیدقتی بیشتری مشاهده خواهد شد. حال اگر این عدم قطعیت را به خلا اعمال کنیم، چه اتفاقی خواهد افتاد؟ از نظر کلاسیکی، خلا به یک فضای خالی، یعنی جایی که ذره ای وجود ندارد، اطلاق می شود و بنابراین دارای انرژی صفر است، اما اصل عدم قطعیت زمان-انرژی می گوید همیشه مقداری عدم قطعیت در مقدار انرژی وجود دارد و ما هیچگاه نمی توانیم مقدار انرژی را به صورت کاملا دقیق بدست آوریم. با تفاسیر بالا نمی توانیم ادعا کنیم انرژی خلا، دقیقا صفر است و این بدان معناست که در یک بازه ی زمانی بسیار کوتاه، خلا دارای یک انرژی غیرصفر است. این انحراف از انرژی واقعی خلا (یعنی صفر) را افت و خیز خلا یا افت و خیز کوانتومی خلا مینامیم...
@wittj2
⭐️پرده سوم: افت و خیز کوانتومی و ذرات مجازی
اکنون یک سوال مهم پیش میآید: انرژی افت و خیزهای خلا کجا استفاده میشود؟ پاسخ این است که با استفاده از این انرژی، ذرات مجازی ساخته میشوند. ذرات مجازی حاصل افت و خیزهای خلا، ذراتی هستند که به طور همزمان در هر جایی از کائنات ساخته میشوند و معمولا در یک بازهی زمانی بسیار کوتاه وجود دارند. در واقع، این ذرات مجازی به صورت جفت های ذره-پادذره خلق شده و پس از مدت بسیار کوتاهی، نابود می شوند. هر چه عدم قطعیت زمان بیشتر باشد، عدم قطعیت انرژی کمتر خواهد. بود. این بدان معناست که انرژی بیشترِ یک ذرهی مجازی باعث میشود جفت ذره-پادذره، سریع تر نابود شود. وقتی این جفت نابود شوند، هیچ مقدار انرژی آزاد نمیشود، زیرا طبق قانون پایستگی انرژی، انرژی نمی تواند از هیچ به وجود آید؛ پس قانون پایستگی نقض نمیشود.
به طور کلی، ذره و پادذرهی مجازی، مقداری انرژی قرض گرفته و در کوتاهترین زمان ممکن، آن را پس میدهند. ویژگی ذرات مجازی، مانند ویژگیهای همتایان واقعی و کلاسیکشان نیست، مثلا یک الکترون مجازی، جرمی برابر جرم الکترون واقعی ندارد. از طرفی این ذرات مجازی را نمیتوان به طور مستقیم مشاهده کرد، بلکه فقط میتوان اثر آنها را روی محیط اطرافشان دید. نکتهی شگفت انگیز آن است که این ذرات مجازی تحت شرایط خاصی میتوانند به ذرات واقعی یا کلاسیکی تبدیل شوند.
@wittj2
⭐️پرده چهارم: افت و خیز کوانتومی و تابش هاوکینگ
هر کسی تا حدودی با گرانش،آشنایی دارد. گرانش، یک نیروی جاذبهای و همه جا حاضر است که ما را در زمین نگه می دارد. گرانش نیرویی است که زمین را در مدار خورشید؛ و منظومهی شمسی را در سکونتگاه همیشگی ما یعنی کهکشان راه شیری نگه میدارد. مردم سالها به اشتباه تصور میکردند گرانش فقط روی ذرات ملموس و مشهود، عمل میکند، اما بعدها معلوم شد، حتی ذرات با جرم سکون صفر، یعنی فوتونها هم تحت تاثیر این نیروی جادویی قرار میگیرند. نور یا همان موجودی که بالاترین سرعت گیتی را در اختیار دارد، در اکثر موارد، گرانش را خیلی حس نمیکند، اما این همهی ماجرا نیست! اشیای بسیار شگفت انگیزی با جرم فوق العاده و نیروی گرانشی حیرتانگیز وجود دارند که حتی نور نمیتواند از آنها بگریزد! این موجودات شگفت انگیز را بسیاری از ما می شناسیم: سیاهچاله ها!
همانطور که میدانید هر چه یک شی به میدان گرانشی نزدیک تر باشد، جاذبه ی بیشتری روی آن اعمال میشود، بنابراین یک فضای کرهمانند اطراف سیاه چاله وجود دارد که جاذبهی درون آن، به قدری قدرتمند است که حتی نور نمی تواند از آن بگریزد. این ناحیه، افق رویداد نام دارد. داستان تابش هاوکینگ به سال ۱۹۷۲ بازمیگردد که فیزیکدان اسراییلی ژاکوب بکشتایندر پیشنهاد کرد سیاه چاله ها باید یک انتروپی خوش تعریف داشته باشند و این سرآغاز توسعه ترمودینامیک سیاه چالهها بود. استیون هاوکینگ (فیزیکدان انگلیسی که به نابغهی قرن مشهور شده)، با کار کردن روی ترمودینامیک سیاهچالهها، در سال ۱۹۷۴ نشان داد هر سیاهچالهای میتواند طی یک فرایند کوانتومی، تابش الکترومغناطیسی از خود ساطع کند! این تابش به افتخار وی، تابش هاوکینگ نامیده شده است.
بیایید یک جفت فوتون مجازی را تصور کنیم که نزدیک افق رویداد ساخته میشوند، به طوری که یکی از آنها درون افق رویداد و دیگری بیرون آن ساخته شدهاند. با این اوصاف، فوتون اول به درون سیاه چاله جذب شده و فوتون دوم از آن میگریزد. هاوکینگ پیشبینی کرد افت و خیز کوانتومی خلا باعث تولید جفتهای ذره-پادذره یا همان ذرات مجازی در نزدیک افق رویداد سیاه چاله میشود. درست قبل از نابود شدن، یکی از ذرات به درون سیاه چاله میافتد در حالیکه ذرهی دیگر فرار میکند. در نتیجه از نظر کسی که سیاه چاله را میببیند، یک ذره از آن، تابش شده است.
چون ذرهی تابششده دارای انرژی مثبت است، ذرهای که توسط سیاه چاله جذب میشود، نسبت به جهان خارجی، انرژی منفی دارد. این تابش باعث از دست رفتن انرژی سیاه چاله و در نتیجه از بین رفتن جرم آن میشود (طبق رابطه مشهور E=mc۲). سیاه چالههای کوچک قدیمیتر، نسبت تابش به جذب بیشتری داشته و به طور کلی، جرم نهایی آنها کاهش مییابد؛ در مقابل، سیاه چالههای بزرگتر (مانند آنهایی که دارای یک جرم خورشیدی هستند)، نسبت تابش به جذب کمتری دارند.
تابش هاوکینگ یکی از نخستین پیشبینیهای نظری دربارهی چگونگی ارتباط گرانش به شکلهای دیگر انرژی بود، مشخصهای که برای هر نظریه گرانش کوانتومی ضروری است. با وجود آنکه تابش هاوکینگ مورد پذیریش فیزیکدانان واقع شده، اما هنوز جنجالهایی در موردش وجود دارد؛ مثلا مسئله از دست رفتن اطلاعات، فیزیکدانان را آشفته میکند.
@wittj2