‍ 🟣فیزیک کوانتومی بدون اعداد موهومی imaginary از هم می پاشد .
قسمت هفتم و پایانی

✦ آینده کوانتوم

اما اکنون می دانیم که نه نظریه کوانتومی کلاسیک و نه حقیقی نمی تواند پدیده های خاصی را توضیح دهد، پس چه چیزی در آینده رخ می دهد؟ اگر نسخه‌های آتی نظریه کوانتومی به عنوان جایگزینی برای نظریه استاندارد پیشنهاد شوند، می‌توانیم از تکنیک مشابهی برای حذف آنها نیز استفاده کنیم. آیا می‌توانیم یک قدم فراتر برویم و خود نظریه کوانتومی استاندارد را رد کنیم؟

اگر این کار را می‌کردیم، با توجه به اینکه در حال حاضر جایگزینی نداریم، هیچ نظریه‌ای برای دنیای میکروسکوپیک نداشتیم. اما فیزیکدانان متقاعد نشده اند که نظریه کوانتومی استاندارد درست باشد. یک دلیل این است که به نظر می رسد با یکی از نظریه های دیگر ما، نسبیت عام، که برای توصیف گرانش استفاده می شود، در تضاد است. دانشمندان به دنبال یک نظریه جدید و عمیق تر هستند که بتواند این دو را با هم آشتی دهد و شاید جایگزین نظریه کوانتومی استاندارد شود. اگر بتوانیم نظریه کوانتومی را رد کنیم، شاید بتوانیم راه را به سمت آن نظریه عمیق تر نشان دهیم.

به موازات آن، برخی از محققان در تلاشند تا ثابت کنند که هیچ نظریه ای به جز کوانتومی جواب نمی دهد. یکی از نویسندگان همکار ما، میرجام وایلنمن، با همکاری راجر کولبیک، اخیراً استدلال کرده است که ممکن است بتوان همه نظریه‌های فیزیکی جایگزین را از طریق آزمایش‌های مناسب شبیه بل  کنار گذاشت. اگر  درست باشد، آن آزمایش‌ها نشان خواهند داد که مکانیک کوانتومی در واقع تنها نظریه فیزیکی است که با مشاهدات تجربی سازگار است. این احتمال ما را به لرزه می‌اندازد: آیا واقعاً می‌توانیم امیدوار باشیم که نشان دهیم نظریه کوانتومی بسیار خاص Special است؟‌‌

This article was originally published with the noscript "Imaginary Universe" in Scientific American 328, 4, 62-67 (April 2023)
doi:10.1038/scientificamerican0423-62

🆔 @phys_Q

🟣 فیزیک کوانتومی بدون اعداد موهومی imaginary از هم می پاشد .

قسمت نخست
https://news.1rj.ru/str/phys_Q/9628
قسمت دوم
https://news.1rj.ru/str/phys_Q/9630
قسمت سوم
https://news.1rj.ru/str/phys_Q/9633
قسمت چهارم
https://news.1rj.ru/str/phys_Q/9636
قسمت پنجم
https://news.1rj.ru/str/phys_Q/9647
قسمت ششم
https://news.1rj.ru/str/phys_Q/9653
قسمت هفتم
https://news.1rj.ru/str/phys_Q/9659

Source:
https://www.scientificamerican.com/article/quantum-physics-falls-apart-without-imaginary-numbers/

‍ 🟣فضا-زمان واقعا از چه چیزی ساخته شده است؟

فضا-زمان ممکن است از یک واقعیت بنیادی تر ایمرج یافته باشد. پی بردن به اینکه چگونه می تواند حیاتی ترین مرحله در فیزیک، تئوری کوانتوم گراویتی را باز کرد.
نویسنده: آدام بکر
قسمت سوم

جالب اینجاست که فضای AdS در هم‌خوانی AdS/CFT یک بعد بیشتر از CFT کوانتومی دارد. اما فیزیکدانان از این عدم تطابق لذت بردند زیرا این یک نمونه کاملاً کار شده از نوع دیگری از هم‌خوانی بود که چند سال قبل از فیزیکدانان جرارد تی هوفت از دانشگاه اوترخت در هلند و لئونارد ساسکیند از دانشگاه استنفورد که به عنوان اصل هولوگرافیک شناخته می‌شود، تصور شد. بر اساس برخی از ویژگی های عجیب سیاهچاله ها، جرارد هوفت و ساسکیند مشکوک شدند که ویژگی های یک منطقه از فضا احتمالا به طور کامل نزدیک مرز آن "رمزگذاری" شود. به عبارت دیگر، سطح دو بعدی یک سیاهچاله حاوی تمام اطلاعات مورد نیاز برای دانستن آنچه در درون سه بعدی آنست ، می باشد - دقیقا مانند یک هولوگرام. ساسکیند می‌گوید: « در ابتدا تصور می‌کنم بسیاری از افراد فکر می‌کردند که ما دیوانه هستیم. "دو فیزیکدان خوب بد شده بودند."
به طور مشابه، در هم‌خوانی AdS/CFT  ، کانفورمال فیلد تئوری CFT چهار بعدی همه چیز را در مورد فضای AdS  پنج بعدی که با آن مرتبط است رمزگذاری می کند. در این سیستم، کل منطقه فضازمان از برهمکنش بین اجزای سیستم کوانتومی در نظریه میدان کانفورمال ساخته شده است. مالداسینا این روند را به خواندن یک رمان تشبیه می کند. و می‌گوید: «اگر در کتابی داستانی را تعریف می‌کنید، شخصیت‌هایی در کتاب هستند که در حال انجام کاری هستند. اما تمام چیزی که وجود دارد یک خط متن است، درست است؟ کاری که شخصیت ها انجام می دهند از این خط متن استنباط می شود. شخصیت‌های کتاب مانند نظریه bulk [AdS] خواهند بود. و خط متن [CFT] است."‌‌

اما فضای موجود در فضای AdS از کجا می آید؟ اگر این فضا ایمرجنت باشد ، از چه چیزی ایمرج می شود؟ پاسخ نوعی برهمکنش کوانتومی خاص و عجیب در CFT است: درهم تنیدگی، ارتباط از راه دور بین ابجکت ها ، یا ارتباط آنی رفتار آنها به روش های آماری نامحتمل. درهم تنیدگی، اینشتین را به دردسر انداخت و او آن را «عمل شبح‌وار از راه دور» نامید.

🆔 @phys_Q

🟣 سوراخ های بینی فوک در زیر آب و بیرون آب دو حالت متفاوت دارند .

🆔 @phys_Q

🟣  اگر لحظه بیگ بنگ مشاهده نشده  چرا وجود این رخداد را قبول کنیم؟
پاسخ برایان کاکس
🆔 @phys_Q

‌🎥دانلود فیلم " برادران لیلا"
📤 کیفیت 360p
🆔 @phys_Q

معمولا تولیدات داخلی را دنبال نمی کنیم زیرا بسیاری از کارگردانان و بازیگران و محتواهای تولیدی داخل ، چیزی جز نکبت نیستند . اما این اثر فاخر است و پیشنهاد می شود.

‍ 🟣فضا-زمان واقعا از چه چیزی ساخته شده است؟

فضا-زمان ممکن است از یک واقعیت بنیادی تر ایمرج یافته باشد. پی بردن به اینکه چگونه می تواند حیاتی ترین مرحله در فیزیک، تئوری کوانتوم گراویتی را باز کرد.
نویسنده: آدام بکر
قسمت چهارم

✦ آیا ما در نهایت ، ماهیت واقعی فضازمان را خواهیم شناخت؟

با این حال، علیرغم شبح‌وار بودن، درهم تنیدگی Entanglement یکی از ویژگی های اصلی فیزیک کوانتومی است. هنگامی که دو آبجکت در مکانیک کوانتومی برهم کنش می‌کنند، معمولاً در هم می‌تنند و تا زمانی که از بقیه جهان ایزوله بمانند، درهم تنیده باقی می‌مانند - مهم نیست چقدر از هم دور باشند. در آزمایشات، فیزیکدانان درهم تنیدگی را بین ذرات با فاصله بیش از 1000 کیلومتر از هم و حتی بین ذرات روی زمین و سایر ذرات ارسال شده به ماهواره های در مدار حفظ کرده اند. در اصل، دو ذره درهم‌تنیده می‌توانند کانکشن خود را در طرف‌های مخالف کهکشان یا یونیورس حفظ کنند. به نظر نمی رسد که فاصله برای درهم تنیدگی مهم باشد، معمایی که چندین دهه است که بسیاری از فیزیکدانان را به دردسر انداخته است.

اما اگر فضا ایمرجنتال باشد، توانایی درهم تنیدگی برای تداوم در فواصل زیاد احتمالا چندان معمای مرموزی نباشد – در نهایت، فاصله یک ساختار construct است. بر اساس مطالعات مربوط به هم‌خوانی AdS/CFT توسط فیزیکدانان شاینزی رایو از دانشگاه پرینستون و تاداشی تاکایانگی از دانشگاه کیوتو، درهم تنیدگی چیزی است که در وهله اول باعث تولید فاصله در فضای AdS می شود. هر دو ناحیه مجاور فضا در سمت AdS ِ دوگانگی با دو جزء Component کوانتومی با درجه بالای درهم تنیده CFT پیوند دارد. هر چه آنها بیشتر در هم تنیده باشند، مناطق فضا به هم نزدیکتر هستند.
در سال های اخیر، فیزیکدانان به این گمان رسیده اند که این رابطه ممکن است در یونیورس ما نیز صدق کند. «چه چیزی فضا را کنار هم نگه می دارد و از تجزیه شدن آن به زیر نواحی subregion فرعی جداگانه جلوگیری می کند؟ ساسکیند می‌گوید که پاسخ، درهم تنیدگی بین دو ناحیه فضا است.
وی درین باره می گوید:

پیوستگی contintuity و اتصال یافتگی connectivity فضا مرهون درهم تنیدگی مکانیکی کوانتومی است. بنابراین، درهم تنیدگی ممکن است زیر ساختار sub structure خود فضا قرار گیرد و تار و پودی را تشکیل دهد که هندسه geometry یونیورس را به وجود می آورد.
ساسکیند می‌گوید: «اگر می‌توانستید به نحوی درهم تنیدگی بین دو بخش [فضا] را از بین ببرید، فضا از هم می‌پاشید. این امر خلاف ایمرجنت عمل می کند و dis-emerge تلقی می شود.»

اگر فضا از درهم تنیدگی ساخته شده باشد، حل معمای گرانش کوانتومی بسیار ساده تر به نظر می رسد: به جای تلاش برای توضیح تاب برداشتن فضا به روش کوانتومی، خود فضا از یک پدیده اساسا کوانتومی بیرون می آید. ساسکیند مشکوک است که به همین دلیل است که یافتن نظریه گرانش کوانتومی در وهله اول بسیار دشوار بوده است. او می‌گوید: «من فکر می‌کنم دلیل اینکه چندان خوب کار نکردیم این است که با تصویری از دو چیز متفاوت، [نسبیت عام] و مکانیک کوانتومی شروع کردیم و آنها را کنار هم گذاشتیم. و تصور می‌کنم نکته واقعاً این است که آن‌ها خیلی نزدیک به هم مرتبط هستند و نمی‌توانند از هم جدا شوند و دوباره کنار هم قرار گیرند. چیزی به نام گرانش بدون مکانیک کوانتومی وجود ندارد."‌‌

🆔 @phys_Q

🟣 Arguably, the most influential result for today's consensus, that quantum theory is not a deterministic theory, is the Heisenberg Uncertainty Principle. In 1927, Heisenberg proved that an attempt to measure position of a particle introduces uncertainty in its momentum and vice versa.

مسلماً، تأثیرگذارترین نتیجه برای اجماع امروزی، برای این که نظریه کوانتومی یک نظریه تعیین‌گرا نیست، اصل عدم قطعیت هایزنبرگ هست . در سال 1927، هایزنبرگ ثابت کرد که تلاش برای اندازه گیری پوزیشن یک پارتیکل باعث ایجاد عدم قطعیت در مومنتوم آن می شود و بالعکس.


https://link.springer.com/article/10.1007/s40509-014-0008-4

🆔 @phys_Q

‍ 🟣فضا-زمان واقعا از چه چیزی ساخته شده است؟

فضا-زمان ممکن است از یک واقعیت بنیادی تر ایمرج یافته باشد. پی بردن به اینکه چگونه می تواند حیاتی ترین مرحله در فیزیک، تئوری کوانتوم گراویتی را باز کرد.
نویسنده: آدام بکر
قسمت پنجم


با این حال، کار مطالعاتی برای فضای ایمرجنتالی تنها نیمی از کار است. از آنجایی که فضا و زمان در نسبیت بسیار به هم مرتبط هستند، هر توضیحی در مورد چگونگی ایمرج فضا باید زمان را نیز توضیح دهد. مارک ون رامسدونک، فیزیکدان دانشگاه بریتیش کلمبیا و پیشگام در ارتباط بین درهم تنیدگی و فضازمان، می گوید: «زمان نیز باید به نحوی ایمرجنتال  شود. "اما این به خوبی درک نشده است و یک حوزه فعال تحقیقاتی است."
اوی می‌گوید یکی دیگر از حوزه‌های فعال، استفاده از مدل‌های فضازمان ایمرجنتال برای درک کرم‌چاله‌ها است. پیش از این، بسیاری از فیزیکدانان معتقد بودند که ارسال آبجکت ها از طریق کرم چاله، حتی در تئوری، غیرممکن است. اما در چند سال گذشته، فیزیکدانانی که بر روی هم‌خوانی AdS/CFT و مدل‌های مشابه کار می‌کردند، راه‌های جدیدی برای ساختن کرم‌چاله‌ها پیدا کرده‌اند. ون رامسدونک می‌گوید: ما نمی‌دانیم می‌توانیم این کار را در یونیورس خود انجام دهیم یا خیر.

اما چیزی که اکنون می دانیم این است که انواع خاصی از کرم چاله های قابل عبور از نظر تئوری امکان پذیر هستند. دو مقاله - یکی در سال 2016 و دیگری در سال 2018 - منجر به هجوم مداوم کار در این حوزه شد. اما حتی اگر بتوان کرم‌چاله‌های قابل عبور ساخت، کاربرد چندانی برای سفرهای فضایی نخواهد داشت. همانطور که ساسکیند اشاره می‌کند: شما نمی‌توانید سریع‌تر از آنچه  برای [نور] طول می‌کشد از آن کرم‌چاله عبور کنید.‌‌"

🆔 @phys_Q

🟣 طبیعت بی رحمانه زیباست . لک‌لک والد بنا بر دلیلی ضعیف ترین جوجه ی خود را از لانه بیرون می اندازد . با این کار شانس زندگی دو جوجه دیگر افزایش می یابد.

🆔 @phys_Q

‍ 🟣 پرده برداری از ویژگی های کوانتومی تابش radiation - برهمکنش 2D محققان را سورپرایز کرد
قسمت نخست

یک تک الکترون آزاد در بالای ساختار لایه‌ای (تنها چند ده نانومتر بالاتر) ویژه‌ای که محققان مهندسی کرده‌اند، (تابش) گسیل propagate می کند. الکترون در طی جنبش خود بسته های گسسته ای از تابش به نام "فوتون" از خود ساطع می کند. بین الکترون و فوتون‌هایی که گسیل می‌کند، پیوندی از "درهم تنیدگی کوانتومی" شکل می‌گیرد.
اعتبار: استودیو الا مارو

محققان تکنیون اولین مشاهده پدیده تابش چرنکوف را در فضایی دو بعدی ارائه کردند.

محققان دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر اندرو و ارنا ویتربی در انستیتوی فناوری Technion - اسرائیل اولین مشاهده آزمایشی تابش چرنکوف cherenkov را در فضایی دو بعدی ارائه کردند. نتایج شگفت‌انگیز بود، زیرا آنها رکورد جدیدی را برای قدرت کوپلینگ تابش الکترون به ثبت رساندند و ویژگی های کوانتومی تابش را آشکار کردند.
تابش چرنکوف یک پدیده فیزیکی منحصر به فرد unique است که برای چندین سال در تصویربرداری پزشکی، تشخیص ذرات و شتاب دهنده های الکترونی لیزری مورد استفاده قرار گرفته است. محققان تکنیون این پدیده را با کاربردهای بالقوه آینده در محاسبات کوانتومی فوتونیک و منابع نور کوانتومی الکترون آزاد لینک کردند.
این مطالعه که در Physical Review X منتشر شد، توسط Ph.D. دانشجویان یووال آدیو و شای تسهس از تکنیون، همراه با هائو هو از دانشگاه فناوری نانیانگ در سنگاپور (اکنون استاد دانشگاه نانجینگ در چین است). تحت نظارت پروفسور ایدو کامینر و پروفسور گای بارتال از تکنیون، با همکاری همکارانی از چین: پروفسور هونگ شنگ چن و پروفسور شیائو لین از دانشگاه ژجیانگ بود.

برهمکنش الکترون های آزاد با نور زمینه ساز بسیاری از پدیده های تابشی شناخته شده است و به کاربردهای متعددی در علم و صنعت منجر شده است. یکی از مهمترین این اثرات هم‌کنشی، تابش چرنکوف است - تابش الکترومغناطیسی که وقتی یک ذره باردار، مانند یک الکترون، با سرعتی بیشتر از فاز سرعت نور در آن رسانه medium خاص، در یک رسانه حرکت می کند، گسیل می شود.
این معادل نوری ِ یک بوم مافوق صوت super sonic boom است که برای مثال زمانی اتفاق می افتد که یک جت سریعتر از سرعت صوت حرکت کند. در نتیجه، تابش چرنکوف گاهی اوقات "موج شوک اوپتیکال" optical shock wave نامیده می شود. این پدیده در سال 1934 کشف شد. در سال 1958، دانشمندانی که آن را کشف کردند، جایزه نوبل فیزیک را دریافت کردند.
از آن زمان، طی بیش از 80 سال تحقیق، بررسی تابش چرنکوف منجر به توسعه انبوهی از کاربردها شد که بیشتر آنها برای دیتکتور های شناسایی ذرات و تصویربرداری پزشکی بودند. با این حال، با وجود مشغولیت شدید با این پدیده، بخش عمده ای از تحقیقات نظری و تمام مانیفستیشن های تجربی مربوط به تابش چرنکوف در فضای سه بعدی و توصیف آن بر اساس الکترومغناطیس کلاسیک است.
اکنون، محققان تکنیون اولین مشاهدات تجربی تابش دوبعدی چرنکوف را ارائه می‌کنند و نشان می‌دهند که در فضای دو بعدی، تابش به شیوه‌ای کاملاً متفاوت رفتار می‌کند – برای اولین بار، توصیف کوانتومی نور برای توضیح نتایج تجربی ضروری است.
محققان ساختار چندلایه خاصی را مهندسی کردند که تعامل بین الکترون‌های آزاد و امواج نوری را که در امتداد یک سطح حرکت می‌کنند، ممکن می‌سازد. مهندسی هوشمند سازه امکان اولین اندازه گیری تابش دوبعدی چرنکوف را فراهم کرد. ابعاد کم اثر اجازه می دهد نگاهی اجمالی به ماهیت کوانتومی فرآیند گسیل تابش از الکترون های آزاد داشته باشیم: شمارش تعداد فوتون های (ذرات کوانتومی نور) گسیل شده از یک تک الکترون و شواهد غیرمستقیم از درهم تنیدگی الکترون ها با امواج نوری که گسیل می کنند.‌‌

🆔 @phys_Q

🟣 پرده برداری از ویژگی های کوانتومی تابش radiation - برهمکنش 2D محققان را سورپرایز کرد

محققان ساختار چندلایه خاصی را مهندسی کردند که تعامل بین الکترون‌های آزاد و امواج نوری را که در امتداد یک سطح حرکت می‌کنند، ممکن می‌سازد. مهندسی هوشمند سازه امکان اولین اندازه گیری تابش دوبعدی چرنکوف را فراهم کرد. ابعاد کم اثر اجازه می دهد نگاهی اجمالی به ماهیت کوانتومی فرآیند گسیل تابش از الکترون های آزاد داشته باشیم: شمارش تعداد فوتون های (ذرات کوانتومی نور) گسیل شده از یک تک الکترون  و شواهد غیرمستقیم از درهم تنیدگی الکترون ها با امواج نوری که گسیل می کنند.‌‌

قسمت نخست
https://news.1rj.ru/str/phys_Q/9669
قسمت دوم
https://news.1rj.ru/str/phys_Q/9671

🆔 @phys_Q

‍ 🟣 پرده برداری از ویژگی های کوانتومی تابش radiation - برهمکنش 2D محققان را سورپرایز کرد
قسمت دوم

در این کانتکست، "درهم تنیدگی" entanglement به مفهوم "همبستگی" correlation بین خواص الکترون و خواص نور ساطع شده است، به طوری که اندازه گیری یکی اطلاعاتی در مورد دیگری ارائه می دهد. شایان ذکر است که جایزه نوبل فیزیک 2022 برای انجام مجموعه ای از آزمایشات نشان دهنده اثرات درهم تنیدگی کوانتومی (در سیستم های متفاوت از آنچه در تحقیق حاضر نشان داده شده است) اعطا شد.
به گفته یووال آدیو: «نتیجه مطالعه ای که بیش از همه ما را شگفت زده کرد، مربوط به کارایی گسیل تابش الکترون در آزمایش است: در حالی که پیشرفته ترین آزمایش هایی که قبل از آزمایش حاضر بودند رژیمی را به دست آوردند که اغلب تابش گسیل شده یک الکترون از صد الکترون انجام شد. در اینجا، ما موفق به دستیابی به یک رژیم هم‌کنشی شدیم که در آن هر الکترون تابش گسیل می کرد. به عبارت دیگر، ما توانستیم بهبودی بیش از دو مرتبه در بازده برهمکنشی (که «قدرت کوپلینگ» نیز نامیده می‌شود) را نشان دهیم. این نتیجه به پیشرفت پیشرفت‌های مدرن منابع تابشی کارآمد الکترونی کمک می‌کند.»
پروفسور کمینر اظهار داشت: "تابش گسیل شده از الکترون ها یک پدیده قدیمی است که برای بیش از صد سال مورد تحقیق قرار گرفته است و مدت ها پیش در فناوری بکار گرفته شده است، به عنوان مثال می توان به اجاق مایکروویو خانگی اشاره کرد. برای سال‌های متمادی، به نظر می‌رسید که همه چیزها را درباره تابش الکترونی می‌دانیم ، بنابراین، این ایده که این نوع تابش قبلاً به طور کامل توسط فیزیک کلاسیک توصیف شده ، مورد اعتنا بود. در تضاد قابل توجه با این مفهوم، دستگاه تجربی ما اجازه می دهد تا ماهیت کوانتومی تابش الکترونی آشکار شود. آزمایش جدیدی که اکنون منتشر شده است ماهیت فوتونیک کوانتومی تابش الکترونی را بررسی می کند.
او ادامه می‌دهد: «این آزمایش بخشی از یک تغییر الگو در نحوه درک ما از این تابش و به طور گسترده‌تر، رابطه بین الکترون‌ها و تابشی است که گسیل می‌کنند. به عنوان مثال، اکنون می‌دانیم که الکترون‌های آزاد می‌توانند با فوتون‌هایی که ساطع می‌کنند درهم‌تنیده شوند. دیدن نشانه هایی از این پدیده در آزمایش هم شگفت انگیز و هم هیجان انگیز است.»

به گفته شای تسهس، «در آزمایش جدید یووال آدیو، ما الکترون ها را مجبور کردیم که در مجاورت یک سطح فوتونیک-پلاسمونیک که من بر اساس تکنیکی که در آزمایشگاه پروفسور گای بارتال توسعه داده بودم، حرکت کنند. سرعت الکترون به طور دقیق تنظیم شد تا قدرت کوپلینگ ، بیشتر از آنچه در شرایط معمول به دست می آید، بدست آید. چیزی که کوپلینگ تابش سه بعدی نام دارد. در قلب فرآیند، ماهیت کوانتومی گسیل خودبخودی تابش را مشاهده می کنیم که در بسته های مجزای انرژی به نام فوتون ها به دست می آید. به این ترتیب، این آزمایش نگاه جدیدی به ماهیت کوانتومی فوتون ها ست.

Reference: “Observation of 2D Cherenkov Radiation” by Yuval Adiv, Hao Hu, Shai Tsesses, Raphael Dahan, Kangpeng Wang, Yaniv Kurman, Alexey Gorlach, Hongsheng Chen, Xiao Lin, Guy Bartal and Ido Kaminer, 6 January 2023, Physical Review X.

DOI: 10.1103/PhysRevX.13.011002‌‌

🆔 @phys_Q

‍ 🟣 نسبیت علّی Causal Relativity

در کانتکست نسبیّتی ، علیّت به این پرسش لینک می شود که کدام رویدادها باعث کدام رویدادهای دیگر می شوند (لاتین causa، دلیل، علت) یا به طور کلی تر، می توانند بر آنها تأثیر بگذارند. در نسبیت خاص، هیچ چیز، هیچ آبجکت متحرکی و هیچ اطلاعاتی ، و هیچ افکت یا اثری نمی تواند سریعتر از نور حرکت کند. بنابراین، در اصل، یک رویداد تنها زمانی می تواند روی رویداد دیگری تأثیر بگذارد ، که داخل مخروط نوری Light cone قرار بگیرد.

و همچنین اثر یا افکت فرضی (مانند یک سیگنال یا یک نیرو) نباید سریعتر از نور منتقل شود. به عبارت دیگر، انتشار نور ساختار علّی فضازمان را تعیین می‌کند (رجوع.کنید.به.مخروط نور).

مدل‌ها و نظریه‌هایی که این ساختار را در نظر می‌گیرند، علّی Causal نامیده می‌شوند - به عنوان مثال، نظریه‌های میدان کوانتومی نسبیتی در نسبیت عام، محدودیت سرعت کیهانی، سرعت نور فقط به صورت لوکال تعریف می‌شود: در یک رقابت کنار هم، هیچ آبجکت و هیچ افکتی نمی‌تواند از سیگنال نوری سبقت بگیرد. همچنین از این موضوع می توان یک ساختار علّی استخراج کرد، و تعیین کرد(دترمین) که کدام رویدادها می‌توانند بر کدام رویدادهای دیگر تأثیر بگذارند. بدآنسان که گرانش سیگنال‌های نوری را تحریف می‌کند و به اتساع می اندازد ، موضوع در نسبیت عام پیچیده‌تر از نسبیت خاص میگردد. اگرچه این امر تحلیل را تا حدودی پیچیده‌تر می‌کند و این یعنی طرح و پیگیری علیّت ، حتی در نسبیت عام به سادگی طرح آن در نسبیت خاص نیست .

علیّت اصلی فلسفی است و فلسفه ، سابجکت ذهنی ما پیرامون آبجکت های موجود در دنیای ماست .‌ علیّت از طرح در دوره افلاتون و ارسطو تا تئوریزه شدن توسط توماس قدیس و تا تئوریزاسیون مجدد آن توسط هیوم و از ابراز بدبینی به آن توسط فلاسفه برجسته مانند راسل و ..‌. در تغییر بوده است . اما برای اینکه تئوری نسبیت را علّی بدانیم لازم نیست علیّت را بعنوان اصل فلسفی یا برهان علیّت الهیات بپذیریم و منظور از آن تنها به ترتیب رویداد ها در یک فریم ساکن یا لخت است .


🆔 @phys_Q

🟣 این انیمیشن جالب نحوه تشکیل جوش بر روی صورت و بدن انسان را نمایش می‌دهد.


🆔 @phys_Q

‍ 🟣فضا-زمان واقعا از چه چیزی ساخته شده است؟

فضا-زمان ممکن است از یک واقعیت بنیادی تر ایمرج یافته باشد. پی بردن به اینکه چگونه می تواند حیاتی ترین مرحله در فیزیک، تئوری کوانتوم گراویتی را باز کرد.
نویسنده: آدام بکر
قسمت ششم
✦ فضایی برای فکر کردن

اگر نظریه پردازان ریسمان درست بگویند، فضا از درهم تنیدگی کوانتومی ساخته شده است و زمان نیز احتمالا همینطور باشد. اما واقعاً چه معنایی خواهد داشت؟ چگونه می توان فضا را از درهم تنیدگی بین آبجکت ها «ساخته» کرد، مگر اینکه آن آبجکت ها خودشان در جایی باشند؟ چگونه آن آبجکت ها می توانند در هم تنیده شوند بدون اینکه زمان و تغییر را تجربه کنند؟ و آبجکت ها بدون سکونت در یک مکان و زمان حقیقی چه نوع وجودی می توانند داشته باشند؟
اینها سؤالاتی هستند که در مورد فلسفه هستند - و در واقع، فیلسوفان فیزیک آنها را جدی می گیرند. " فضازمانی که می تواند ایمرج یابد چه کوفتی هست دیگه؟" از النور ناکس، فیلسوف فیزیک در کالج کینگ لندن همین سوال را پرسیدیم . او می گوید که از نظر شهودی، این غیرممکن به نظر می رسد. اما ناکس تصور نمی کند که این چندان مشکلی باشد. او می گوید: «شهود ما گاهی وحشتناک اند. آنها "در ساوانای آفریقا در تعامل با آبجکت های ماکرو و سیالات کلان و حیوانات بیولوژیکی تکامل یافته اند" و تمایل ندارند به دنیای مکانیک کوانتومی منتقل شوند. وقتی صحبت از گرانش کوانتومی به میان می‌آید، ناکس نتیجه می‌گیرد: «موضوع چیست؟» و «کجا وجود دارد؟» سؤال‌های درستی نیستند.
مطمئناً درست است که آبجکت ها در زندگی روزمره در مکان هایی حضور دارند. اما همانطور که ناکس و بسیاری دیگر اشاره می کنند، این بدان معنا نیست که فضا و زمان باید فاندامنتال باشند - فقط باید به طور قابل اعتماد از هر چیزی که بنیادین است ایمرج شوند. کریستین وتریچ، فیلسوف فیزیک در دانشگاه ژنو، می گوید یک مایع را در نظر بگیرید. در نهایت متشکل از ذرات بنیادی ، مانند الکترون‌ها و پروتون‌ها و نوترون‌ها یا حتی بنیادی‌تر، کوارک‌ها و لپتون‌هاست. آیا کوارک ها و لپتون ها ویژگی مایع دارند؟ این منطقی نیست، درست است؟... با این وجود، وقتی این ذرات بنیادی به تعداد کافی کنار هم جمع شوند و رفتار خاصی را با هم نشان دهند، رفتار جمعی، آنگاه به گونه‌ای عمل می‌کنند که شبیه مایع است.»
وتریچ می‌گوید فضا و زمان می‌توانند در نظریه ریسمان و دیگر نظریه‌های گرانش کوانتومی به همین شکل عمل کنند. به طور خاص، فضا-زمان احتمالا از موادی که ما معمولاً در زندگی در جهان ماده و انرژی می نامیم- ایمرج یابند ، وتریچ می‌گوید: « چنین نیست که ما ابتدا فضا و زمان داشته باشیم و سپس مواردی را اضافه کنیم. بلکه چیز احتمالی مادی (ماده یا انرژی) شرط لازم برای وجود فضا زمان است. این هنوز یک ارتباط بسیار نزدیک است، اما درست خلاف آنچه که احتمالا در ابتدا فکر می کردید.»
اما راه های دیگری برای تفسیر آخرین یافته ها وجود دارد. به گفته آلیسا نی، فیلسوف فیزیک در دانشگاه کالیفرنیا، دیویس، هم‌خوانی AdS/CFT اغلب به عنوان نمونه ای از چگونگی ایمرج فضازمان از یک سیستم کوانتومی در نظر گرفته می شود، اما احتمالا در واقع آن چیزی نباشد که نشان می دهد. نی می‌گوید: «AdS/CFT این توانایی را به شما می‌دهد تا یک کتابچه راهنمای ترجمه بین فکت های مربوط به فضازمان و فکت های نظریه کوانتومی ارائه دهید. این با این ادعا که فضازمان ایمرجنتال است و برخی از نظریه‌های کوانتومی بنیادی سازگار است.» او می گوید، اما برعکس آن نیز صادق است. این هم‌خوانی می‌تواند به این معنا باشد که نظریه کوانتومی ایمرجنتال و فضا-زمان بنیادی است - یا اینکه هیچ کدام بنیادی نیستند و نظریه بنیادی حتی عمیق‌تری وجود دارد. نی می گوید که ایمرج ادعای قوی ای است که می توان آن را مطرح کرد، و او به این احتمال که درست باشد خوشبین است. "اما دستکم تنها با نگاه کردن به AdS/CFT، من هنوز استدلال روشنی برای ایمرج نمی بینم."‌‌

🆔 @phys_Q

🟣What Is Spacetime Really Made Of?
✦ فضا-زمان واقعا از چه چیزی ساخته شده است؟
مقاله ای قدیمی از آدام بکر

قسمت نخست
https://news.1rj.ru/str/phys_Q/9651
قسمت دوم
https://news.1rj.ru/str/phys_Q/9654
قسمت سوم
https://news.1rj.ru/str/phys_Q/9661
قسمت چهارم
https://news.1rj.ru/str/phys_Q/9665
قسمت پنجم
https://news.1rj.ru/str/phys_Q/9667
قسمت ششم
https://news.1rj.ru/str/phys_Q/9674


Source:
https://www.scientificamerican.com/article/what-is-spacetime-really-made-of/

🆔 @phys_Q

‍ 🟣فضا-زمان واقعا از چه چیزی ساخته شده است؟

فضا-زمان ممکن است از یک واقعیت بنیادی تر ایمرج یافته باشد. پی بردن به اینکه چگونه می تواند حیاتی ترین مرحله در فیزیک، تئوری کوانتوم گراویتی را باز کرد.
نویسنده: آدام بکر
قسمت هفتم
✦ فضایی برای فکر کردن

یک چالش مسلماً بزرگتر برای تصویر نظریه ریسمان از ایمرجنت  فضازمان ،  در  هم‌خوانی AdS/CFT، پنهان است. ساسکیند می‌گوید:

"ما در فضای آنتی دی سیتر AdS زندگی نمی‌کنیم. ما در چیزی بسیار نزدیکتر به فضای دی سیتر dS زندگی می کنیم. فضای دی سیتر یک یونیورس در حال شتاب و انبساط accelerating  and expanding  بسیار شبیه یونیورس ما را توصیف می کند. "

ساسکیند نتیجه می گیرد:

" ما ابهامی در چگونگی اعمال [هولوگرافی] در یونیورس نداریم ، کشف چگونگی تنظیم این نوع هم‌خوانی برای فضایی که شباهت بیشتری به یونیورس واقعی دارد، یکی از مهم‌ترین مسائل نظریه‌پردازان ریسمان است. "

ون رامسدونک می‌گوید:

" تصور می‌کنم اکنون می‌توانیم بهتر بفهمیم که چگونه می‌توان به یک ورژن کاسمولوژیکال از این موضوع دست یافت."
در نهایت،  خبر تایید کننده – یا فقدان آن – از آخرین شتاب‌دهنده‌های ذرات است، که هیچ مدرکی برای ذرات اضافی پیش‌بینی‌شده توسط ابرتقارن supersymmetry پیدا نکرده‌اند، ایده‌ای که نظریه ریسمان بر آن تکیه دارد. ابرتقارن حکم می کند که همه ذرات شناخته شده " super partners" خود را داشته باشند که تعداد ذرات بنیادی را دو برابر می کند. اما برخورد دهنده بزرگ هادرونی سرن در نزدیکی ژنو که تا حدی برای جستجوی سوپر پارتنر طراحی شده است، هیچ نشانه ای از آنها ندیده است. ساسکیند می‌گوید:

«همه ورژن های واقعاً دقیق [فضا زمان ایمرجنت] که ما داریم در تئوری‌های ابر تقارنی هستند. هنگامی که ابرتقارن ندارید، توانایی پیگیری ریاضی ِ معادلات از دستان شما خارج می شود.‌‌

🆔 @phys_Q

‍ 🟣فضا-زمان واقعا از چه چیزی ساخته شده است؟

فضا-زمان ممکن است از یک واقعیت بنیادی تر ایمرج یافته باشد. پی بردن به اینکه چگونه می تواند حیاتی ترین مرحله در فیزیک، تئوری کوانتوم گراویتی را باز کرد.
نویسنده: آدام بکر
قسمت هشتم


✦ اتم های فضازمان

نظریه ریسمان تنها ایده ای نیست که نشان می دهد فضا-زمان ایمرجنتال است. اَبی اشتکار ، فیزیکدان دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا، می گوید که نظریه ریسمان " به عمل به وعده های خود به عنوان راهی برای متحد کردن گرانش و مکانیک کوانتومی ناکام مانده است." قدرت نظریه ریسمان در حال حاضر در ارائه مجموعه ای بسیار غنی از ابزارها است که به طور گسترده در سراسر طیف فیزیک مورد استفاده قرار گرفته است. اشتکار یکی از پیشگامان اصلی محبوب ترین جایگزین برای نظریه ریسمان است که به عنوان گرانش کوانتومی حلقه شناخته می شود. در گرانش کوانتومی حلقه، فضا و زمان مانند نسبیت عام صاف و پیوسته نیستند – در عوض از اجزای گسسته ساخته شده اند، چیزی که اشتکار آن را «تکه ها chunks یا اتم های فضازمان» می نامد.

این اتم‌های فضازمان در شبکه ای network به هم کانکت شده‌اند و سطوح یک‌بعدی و دو بعدی آن‌ها را در کنار هم دیگر گذاشته تا متخصصان گرانش کوانتومی حلقه‌، آن را فوم اسپین spin foam بنامند. و علیرغم اینکه فوم مذکور به دو بعد 2D محدود می شود، یونیورس چهار بعدی ما را با سه بعد فضا و یکی بعد زمان به وجود می آورد. اشتکار آن را به لباس تشبیه می کند. او می گوید:

«اگر به پیراهن خود نگاه کنید، مانند یک سطح دو بعدی به نظر می رسد. اگر فقط یک ذره بین بردارید، بلافاصله خواهید دید که تمام آن نخ های یک بعدی است. آن نخ ها به قدری متراکم هستند که برای تمام اهداف عملی، می توانید پیراهن را به عنوان یک سطح دو بعدی تصور کنید. بنابراین، به طور مشابه، فضای اطراف ما مانند یک پیوستار سه بعدی به نظر می رسد. اما واقعاً یک تلاقی بین این [اتم‌های فضازمان] وجود دارد.»

اگرچه نظریه ریسمان و گرانش کوانتومی حلقه هر دو نشان می‌دهند که فضازمان ایمرجنتال است، اما نوع ایمرج در این دو نظریه متفاوت است. نظریه ریسمان پیشنهاد می کند که فضازمان (یا حداقل فضا) از رفتار یک سیستم به ظاهر بی ربط به درهم تنیدگی ایمرج می یابد. به این فکر کنید که چگونه ترافیک از تصمیمات جمعی رانندگان ایمرج می یابد. اتومبیل‌ها از ترافیک ساخته نشده‌اند، اتومبیل‌ها ترافیک را ایجاد می‌کنند. از سوی دیگر، در گرانش کوانتومی حلقه، ایمرج فضازمان بیشتر شبیه تپه‌های ماسه‌ای شیب‌دار است که از حرکت جمعی دانه‌های شن در باد ایمرج می‌یابند . فضازمان آشنای منعطف از رفتار جمعی «دانه‌های» کوچک فضازمان ناشی می‌شود. مانند تپه های شنی، دانه ها هنوز ماسه هستند، حتی اگر دانه های کریستالین از نزدیک مانند تپه های شنی موج دار به نظر نمی رسند یا رفتار نمی کنند.

علی‌رغم این تفاوت‌ها، هم گرانش کوانتومی حلقه و هم نظریه ریسمان نشان می‌دهند که فضازمان از یک رئالیتی زیرین ایمرج می یابد. فقط تئوری های پیشنهادی گرانش کوانتومی نیستند که به این سو اشاره می کنند. تئوری تنظیمات علّی causal set theory ، یکی دیگر از رقبای نظریه گرانش کوانتومی، معتقد است که فضا و زمان از اجزای components فاندامنتال تری ساخته شده اند. ناکس knox می‌گوید:

"واقعاً شگفت‌انگیز است که پیرامون اکثر نظریه‌های قابل قبول گرانش کوانتومی که ما داریم، به نوعی پیام آنها این است که بله، فضازمان نسبیت عام در سطح بنیادی وجود ندارد. وقتی تئوری های مختلف گرانش کوانتومی حداقل بر سر چیزی توافق دارند، افراد بسیار هیجان زده می شوند.‌‌"

🆔 @phys_Q

🟣 کهکشان راه شیری ، کهکشانی کوچک با قطر تقریبی 100 هزار سال نوری ست . از اینجا که کره زمین است تا شعاع 46 میلیارد سال نوری ، یونیورس قابل مشاهده قرار دارد .
گستردگی یونیورس  مشاهده پذیر 93 میلیارد سال نوری است و شامل دو تریلیون کهکشان است که هر کدام میلیاردها ستاره را شامل می شوند.
جهان غیرقابل مشاهده در آن سوی مرز ها و محدودیت های مشاهداتی ما ، دست کم 250 برابر بزرگ تر از یونیورس مشاهده پذیر است .
یونیورس ما گسترده است و مقیاس ها از ساب اتمیک و حتی کوچکتر ، طول پلانک تا کل یونیورس مشاهده پذیر و مشاهده ناپذیر گسترده شده اند . اما شگفتی واقعی وجود خود یونیورس با قوانینی که منجر به پیدایش حیات و آگاهی ست ، هست .
↫ یونیورس ِ خارج از افق کیهانشناسی ، به چه دلیلی غیر قابل مشاهده است؟ محدودیت ها کدامند؟

🆔 @phys_Q

🟣انرژی کلّی در کیهان چقدر است؟
نوشته ناتالی وولکوور

با توجه به مقدار انرژی تعبیه شده pack در هسته یک اتم اورانیوم، یا انرژی ای که به طور مداوم از خورشید برای میلیاردها سال تابش می کند، یا این فکت که 10^80 ذره particle در یونیورس قابل مشاهده observable universe وجود دارد، به نظر می رسد که کل انرژی در یونیورس باید یک کمیّت غیر قابل تصور باشد. اما اینطور نیست و احتمالا صفر است‌.

نور، ماده و پادماده light , matter and anti matter همان چیزی است که فیزیکدانان آن را «انرژی مثبت» می نامند. و بله، مقدار زیادی از آن وجود دارد (اگرچه هیچ کس مطمئن نیست که چقدر است). با این حال، اکثر فیزیکدانان فکر می کنند که مقدار مساوی از "انرژی منفی" در ربایش گرانشی gravitational attraction که بین تمام ذرات انرژی مثبت وجود دارد ذخیره می شود. مثبت کاملا منفی را بالانس می کند، بنابراین، در نهایت، هیچ انرژی در یونیورس وجود ندارد.

✦ انرژی منفی؟

استیون هاوکینگ مفهوم انرژی منفی را در کتاب تئوری همه چیز (هزاره جدید 2002) توضیح می‌دهد: " دو قطعه ماده که به هم نزدیک هستند، انرژی [مثبت] کمتری نسبت به همان دو قطعه که فاصله زیادی از هم قرار گرفته اند، دارند، زیرا شما باید انرژی صرف کنید تا آنها را در تقابل با نیروی گرانشی که آنها را به سوی هم می‌کشد ، جدا کنید."

از آنجایی که برای جدا کردن دو قطعه ماده انرژی مثبت نیاز است، گرانش باید از انرژی منفی استفاده کند تا آنها را به هم نزدیک کند. بنابراین، "میدان گرانشی دارای انرژی منفی است. در کیس یونیورسی که فضای آن تقریبا یونیفرم است، می توان نشان داد که این انرژی گرانشی منفی دقیقاً انرژی مثبت ارائه شده توسط ماده را خنثی می کند. بنابراین انرژی کل یونیورس صفر است. "

اخترفیزیکدانان الکسی فیلیپنکو در دانشگاه کالیفرنیا، برکلی و جی پاساکوف در کالج ویلیامز، انرژی منفی گرانش را به عنوان مثالی در مقاله خود، "جهانی از هیچ" a universe from nothing توضیح می دهند: "اگر توپی را از حالت سکون رها کنید (تعریف شده به عنوان حالتی از انرژی صفر)، با سقوط انرژی حرکتی (انرژی جنبشی) kinetic energy به دست می‌آورد. اما این افزایش با نزدیک‌تر شدن به مرکز زمین دقیقاً با یک انرژی گرانشی منفی بزرگ‌تر بالانس می‌شود، بنابراین مجموع این دو انرژی صفر می‌ماند."

به عبارت دیگر انرژی مثبت توپ افزایش می یابد اما در همان زمان انرژی منفی به میدان گرانشی زمین اضافه می شود. چیزی که یک توپ با انرژی صفر در حال سکون در فضا بود، بعداً تبدیل به یک توپ با انرژی صفر می شود که در امتداد فضا سقوط می کند .

کل یونیورس را می توان با این توپ مقایسه کرد. در ابتدا، قبل از مهبانگ ، توپ یونیورس ساکن بود. اکنون، پس از مهبانگ ، در حال سقوط است: نور و ماده وجود دارند و در حال حرکت هستند. و با این حال، به دلیل انرژی منفی ایجاد شده در میدان گرانش ایجاد شده توسط این ذرات، انرژی کل یونیورس صفر باقی می ماند.

✦ ناهار رایگان نهایی

پس سوال اینجاست که چرا توپ از ابتدا شروع به سقوط کرد. چگونه چیزی - متشکل از دو بخش مساوی مثبت و منفی - از هیچ به وجود آمده است؟

فیزیکدانان کاملا مطمئن نیستند، اما بهترین حدس آنها این است که مقادیر زیاد انرژی مثبت و منفی به طور رندوم در حال نوسان هستند. فیلیپنکو و پاساکوف می نویسند: " نظریه کوانتومی، و به طور خاص اصل عدم قطعیت هایزنبرگ، توضیحی طبیعی برای اینکه چگونه آن انرژی ممکن است از هیچ به وجود آمده باشد، ارائه می دهد."

آنها ادامه دادند، "در سرتاسر یونیورس، ذرات و پادذرات به طور خود به خودی تشکیل می شوند و به سرعت یکدیگر را بدون نقض قانون پایستگی انرژی نابود می کنند. این تولدها و مرگ های خود به خودی جفت های به اصطلاح "ذره مجازی" virtual particles به عنوان "نوسانات کوانتومی" Quantum fluctuations شناخته می شوند. در واقع، آزمون های آزمایشگاهی ثابت کرده‌اند که نوسانات کوانتومی در همه جا و همیشه اتفاق می‌افتند.»‌‌
کیهان‌شناسان نظریه‌ای به نام تورم inflation ایجاد کرده‌اند که نشان‌دهنده راهی است که در آن حجم کمی از فضای اشغال شده توسط یک جفت ذره مجازی می‌تواند به یونیورس وسیعی تبدیل شود که امروز می‌بینیم. آلن گوث، یکی از مغزهای اصلی کیهان‌شناسی تورمی، کیهان را به‌عنوان «نهار مجانی نهایی» توصیف کرد.
در یک سخنرانی، کیهان شناس Caltech، شان کارول، آن را این گونه بیان کرد: "شما می توانید یک یونیورس فشرده compact  و مستقل بدون نیاز به هیچ انرژی ایجاد کنید."‌‌
Source:
http://www.livescience.com/amp/33129-total-energy-universe-zero.html

🆔 @phys_Q