This media is not supported in your browser
VIEW IN TELEGRAM
#ویدیو_علمی #اسپین #الکترون #کوانتوم #مکانیک_کوانتومی #اشترن_گرلاخ
🎞 اسپین کوانتومی (آزمایش اشترن گرلاخ)
🔗 لینک ویدیو:
https://youtu.be/rg4Fnag4V-E?si=3BUpO1sRYeoD96qE
⚛️ کانال تکامل فیزیکی
@physical_evolution
🎞 اسپین کوانتومی (آزمایش اشترن گرلاخ)
🔗 لینک ویدیو:
https://youtu.be/rg4Fnag4V-E?si=3BUpO1sRYeoD96qE
⚛️ کانال تکامل فیزیکی
@physical_evolution
#ویدیو_علمی #اسپین #الکترون #کوانتوم #مکانیک_کوانتومی #اشترن_گرلاخ
🎥 توضیح ویدیوی بالا👆
🔸 آزمایش اشترن-گرلاخ
❇️ در قسمت اول حالت کلاسیکی را بررسی می‌کنیم و از آهنرباهای کلاسیک استفاده می‌کنیم.
این دستگاه با قطب شمال و جنوب، میدان مغناطیسی ایجاد می‌کند که این میدان در نزدیکی قطب شمال بزرگتر است.
یک آهنربا با قطب شمال بالا و قطب جنوب پایین فرستاده می‌شود.
دستگاه نیرویی ایجاد می‌کند که آهنربا را به سمت بالا منحرف می‌کند.
و وقتی قطب ها معکوس می‌شوند، آهنربا به سمت پایین منحرف می‌شود. بنابراین این انحراف به جهت قطب ها بستگی دارد.
هنگامی که تعداد زیادی از آهنربا ها با جهت گیری تصادفی ارسال می‌شوند، به هر نقطه ای عمود می‌رسند.
❇️ حالا وارد بخش کوانتومی می‌شویم و میخواهیم اسپین های کوانتومی را در این میدان بررسی کنیم.
وقتی الکترون‌های کوانتومی از طریق این مجموعه مغناطیسی فرستاده می‌شوند منحرف می‌شوند. اما آنها فقط به سمت بالا یا پایین صفحه نمایش می‌روند و هرگز در وسط آن قرار نمی‌گیرند.
در واقع در اینجا هر الکترون مانند یک آهنربا عمل می‌کند اما با دو جهت عمودی احتمالی: شمال به جنوب یا جنوب به شمال.
این ویژگی کوانتومی اسپین نامیده می‌شود.
در آزمایش اشترن-گرلاخ از اتم نقره استفاده می کنند. اتم نقره ۴۷ الکترون دارد که جهت قرارگیری ۴۶ تا از الکترون‌های آن مشخص است و برای تشخیص جهت الکترون ۴۷ ام از این آزمایش استفاده می‌کنند و به کمک میدان مغناطیسی غیریکنواختی که ایجاد می‌کنند اسپین ۴۷ امین الکترون نقره مشخص می‌شود.
و این همان چیزی است که در قسمت دوم این کلیپ مشاهده کردیم.
🖋 نویسنده: نرگس رسولی
⚛️ کانال تکامل فیزیکی
@physical_evolution
🎥 توضیح ویدیوی بالا👆
🔸 آزمایش اشترن-گرلاخ
❇️ در قسمت اول حالت کلاسیکی را بررسی می‌کنیم و از آهنرباهای کلاسیک استفاده می‌کنیم.
این دستگاه با قطب شمال و جنوب، میدان مغناطیسی ایجاد می‌کند که این میدان در نزدیکی قطب شمال بزرگتر است.
یک آهنربا با قطب شمال بالا و قطب جنوب پایین فرستاده می‌شود.
دستگاه نیرویی ایجاد می‌کند که آهنربا را به سمت بالا منحرف می‌کند.
و وقتی قطب ها معکوس می‌شوند، آهنربا به سمت پایین منحرف می‌شود. بنابراین این انحراف به جهت قطب ها بستگی دارد.
هنگامی که تعداد زیادی از آهنربا ها با جهت گیری تصادفی ارسال می‌شوند، به هر نقطه ای عمود می‌رسند.
❇️ حالا وارد بخش کوانتومی می‌شویم و میخواهیم اسپین های کوانتومی را در این میدان بررسی کنیم.
وقتی الکترون‌های کوانتومی از طریق این مجموعه مغناطیسی فرستاده می‌شوند منحرف می‌شوند. اما آنها فقط به سمت بالا یا پایین صفحه نمایش می‌روند و هرگز در وسط آن قرار نمی‌گیرند.
در واقع در اینجا هر الکترون مانند یک آهنربا عمل می‌کند اما با دو جهت عمودی احتمالی: شمال به جنوب یا جنوب به شمال.
این ویژگی کوانتومی اسپین نامیده می‌شود.
در آزمایش اشترن-گرلاخ از اتم نقره استفاده می کنند. اتم نقره ۴۷ الکترون دارد که جهت قرارگیری ۴۶ تا از الکترون‌های آن مشخص است و برای تشخیص جهت الکترون ۴۷ ام از این آزمایش استفاده می‌کنند و به کمک میدان مغناطیسی غیریکنواختی که ایجاد می‌کنند اسپین ۴۷ امین الکترون نقره مشخص می‌شود.
و این همان چیزی است که در قسمت دوم این کلیپ مشاهده کردیم.
🖋 نویسنده: نرگس رسولی
⚛️ کانال تکامل فیزیکی
@physical_evolution
👍3
تکامل فیزیکی
#کنکور #کنکور_ارشد #فیزیک ❇️ دوره مرور و رفع اشکال کنکور ارشد فیزیک: در این سلسله جلسات، که به مدت چهار ماه برگزار می‌گردد، مباحث مربوط به دروس ریاضی‌فیزیک از بخش عمومی و دروس مکانیک تحلیلی، الکترومغناطیس و مکانیک کوانتومی از بخش تخصصی، مرور و رفع اشکال خواهند…
#کنکور #کنکور_ارشد #فیزیک
❌ مهلت ثبت نام تمدید شد. ❌
به دلیل استقبال پرشور دانشجویان ، مهلت ثبت نام دوره مرور و رفع اشکال ارشد تا چهارشنبه 17 آبان تمدید و سلسله جلسات دوره برای شرکت کنندگان از پنج شنبه 18 آبان ماه آغاز می گردد.
📝 جهت ثبت‌نام به آیدی روابط عمومی کانال تکامل فیزیکی در تلگرام، پیام دهید.
@physical_evolution_PubRelat
⚛کانال تکامل فیزیکی
@physical_evolution
❌ مهلت ثبت نام تمدید شد. ❌
به دلیل استقبال پرشور دانشجویان ، مهلت ثبت نام دوره مرور و رفع اشکال ارشد تا چهارشنبه 17 آبان تمدید و سلسله جلسات دوره برای شرکت کنندگان از پنج شنبه 18 آبان ماه آغاز می گردد.
📝 جهت ثبت‌نام به آیدی روابط عمومی کانال تکامل فیزیکی در تلگرام، پیام دهید.
@physical_evolution_PubRelat
⚛کانال تکامل فیزیکی
@physical_evolution
❤3👍2
#انقلاب_علمی #میدان #خطوط_نیرو #میدان_الکتریکی #میدان_مغناطیسی #فارادی #ماکسول
🟡 انقلاب‌های فیزیک (قسمت ۷):
🟢 دست‌های نامرئی طبیعت:
چه نیروی گرانشی را در نظر بگیریم چه نیروی الکتریکی را، چیزی عجیب درباره‌ی این نیروها وجود دارد. چطور می‌شود که خورشید نیروی گرانش خود را در خلال فضایی خالی، در این فاصله‌ی دور، به زمین یا هر جسم دیگری در اطراف خود وارد می‌آورد؟ مشابه این سوال برای بارهای الکتریکی هم وجود دارد. این معضلی بود که ذهن نیوتون نیز با آن درگیر بود، و او تا آخر عمر خود نتوانست آن را حل کند. سرنوشت حل این مسئله به شخصی دیگر در تاریخ سپرده شده بود.
کودکی در فقر، در حومه‌ی لندن به دنیا آمد. هیچ کس فکر نمی‌کرد که او روزی تبدیل شود که یکی از بزرگترین نوابغ تاریخ علم. «مایکل فارادی» به زودی با پدیده‌های الکتریکی آشنا شد. او مجذوب این پدیده‌ها بود. تا اینکه توانست در آزمایشگاه «هامفری دیوی» مشغول به کار حرفه‌ای در این حوزه شود.
بارهای الکتریکی ساکن، و نیرویی که به هم وارد می‌کردند کاملاً معلوم و مشخص بود. این نیرو با قانون کولن داده می‌شد. اما بارهای الکتریکی متحرک، خاصیت دیگری نیز ایجاد می‌کردند. این خاصیت از چشم دانشمندان پنهان بود تا اینکه به صورت کاملاً تصادفی، این خاصیت خود را به «اورستد» نشان داد.
او که در حال کار با سیمی حامل جریان الکتریکی بود، متوجه شد که با قطع و وصل کردن جریان، جهت قطب‌نمایی که به صورت تصادفی در نزدیکی سیم قرار داشت را تغییر می‌دهد. بنابراین، بارهای الکتریکی متحرک به نوعی، خاصیت «مغناطیسی» به وجود می‌آورند. الکتریسیته و مغناطیس، به نظر بی‌ربط می‌رسند، ولی این مشاهده خبر از چیزی بنیادی‌تر می‌دهد.
این خبر به آزمایشگاه دیوی هم رسید. او فارادی را معطوف به این مسئله کرد. فارادی توانست، با استفاده از این پدیده اولین موتور الکتریکی تاریخ را بسازد. می‌توانید تصور کنید که این کشف چقدر در آینده‌ی فناوری تأثیرگذار بوده است. کمتر وسیله‌ای در اطرافتان وجود دارد که در آن از موتور الکتریکی استفاده نشده باشد. این اختراع، فارادی را بسیار معروف کرد...
اما فارادی به دنبال کشف اسرار طبیعت بود. فارادی می‌توانست در زمانه‌ی خود به یکی از بزرگترین و ثروتمندترین مخترعان تبدیل شود، اما او علم را برگزید.
او توانست پدیده‌ی مهمی را کشف کند، که به نوعی برعکس پدیده‌ی اورستد بود. فارادی کشف کرد که اگر یک آهنربا را در درون یک سیم‌پیچ، با سرعت عبور دهیم، در درون سیم جریان الکتریکی ایجاد خواهد شد. یعنی یک اثر مغناطیسی می‌تواند یک اثر الکتریکی ایجاد کند. باز هم شاهدی بر اینکه الکتریسیته و مغناطیس، ارتباطی بسیار نزدیک به هم دارند. از این پدیده، در صنعت، برای تولید برق استفاده می‌شود. امروزه، نیروگاه‌های تولید برق در اطراف شهرها، از همین پدیده استفاده می‌کنند. باز هم کشفی دیگر و دگرگونی‌ای دیگر در زندگی بشریت...
اما هنوز مسئله‌ای ذهن فارادی را درگیر کرده بود. مسئله‌ای که سال‌ها پیش نابغه‌ای دیگر را مشغول به خود کرده بود. اینکه، چطور دو جسم از فاصله‌ای دور، بدون تماس با یکدیگر، به هم نیرو وارد می‌کنند؟ نیوتون، نتوانست تا پایان عمرش پاسخ این سوال را بیابد، اما فارادی پیشنهادی ارائه کرد.
فارادی، خطوطی در اطراف اجسام باردار تصور کرد. این خطوط، از اجسام باردار به راه می‌افتادند، فضا را پر می‌کردند و در راه به هر جسم بارداری که می‌رسیدند، به آن نیرو وارد می‌کردند. دیگر ذرات باردار نبودند که به هم نیرو وارد می‌کردند، بلکه این خطوط عامل وارد کردن این نیروها بودند. به نوعی، این خطوط همان «دستان نامرئی» ذرات باردار هستند که نیروی این ذرات را منتقل می‌کنند. او نام این خطوط را «خطوط نیرو» گذاشت.
این ایده از شهود خارق‌العاده‌ی فارادی نشئت می‌گرفت. او به نوعی این خطوط را می‌دید! اما کشف درونی یک داستان است و انتقال چنین کشفیاتی به دیگران، داستانی دیگر.
فارادی به سبب فقری که در کودکی درگیرش بود، هیچ‌گاه نتوانست تحصیلات آکادمیک داشته باشد، و به همین دلیل دانش ریاضی‌اش ناقص بود. او بی شک یکی از نوابغ تاریخ است و در کشفیات آزمایشگاهی بی‌نظیر، اما نتوانست ایده‌ی خطوط نیرو را به زبان ریاضی و دقیق بیان کند. به همین دلیل هم در ارائه‌ی این ایده به دیگران به مشکل خورد. برخی فکر کردند که او دیوانه شده است!
اینجا قهرمان بعدی وارد می‌شود، قهرمانی از دنیایی کاملاً متفاوت. جیمز کلارک ماکسول، تک بچه‌ی پدر و مادری کاملاً مرفه بود. او توانست از امکانات خانوادگی خود بهره بگیرد و در جوانی به یکی از بزرگترین ریاضی‌دانان زمان خودش تبدیل شود. درست در همین زمان بود که ایده‌های خطوط نیروی فارادی به دستش رسید.
⚛️ کانال تکامل فیزیکی
@physical_evolution
ادامه 👇
🟡 انقلاب‌های فیزیک (قسمت ۷):
🟢 دست‌های نامرئی طبیعت:
چه نیروی گرانشی را در نظر بگیریم چه نیروی الکتریکی را، چیزی عجیب درباره‌ی این نیروها وجود دارد. چطور می‌شود که خورشید نیروی گرانش خود را در خلال فضایی خالی، در این فاصله‌ی دور، به زمین یا هر جسم دیگری در اطراف خود وارد می‌آورد؟ مشابه این سوال برای بارهای الکتریکی هم وجود دارد. این معضلی بود که ذهن نیوتون نیز با آن درگیر بود، و او تا آخر عمر خود نتوانست آن را حل کند. سرنوشت حل این مسئله به شخصی دیگر در تاریخ سپرده شده بود.
کودکی در فقر، در حومه‌ی لندن به دنیا آمد. هیچ کس فکر نمی‌کرد که او روزی تبدیل شود که یکی از بزرگترین نوابغ تاریخ علم. «مایکل فارادی» به زودی با پدیده‌های الکتریکی آشنا شد. او مجذوب این پدیده‌ها بود. تا اینکه توانست در آزمایشگاه «هامفری دیوی» مشغول به کار حرفه‌ای در این حوزه شود.
بارهای الکتریکی ساکن، و نیرویی که به هم وارد می‌کردند کاملاً معلوم و مشخص بود. این نیرو با قانون کولن داده می‌شد. اما بارهای الکتریکی متحرک، خاصیت دیگری نیز ایجاد می‌کردند. این خاصیت از چشم دانشمندان پنهان بود تا اینکه به صورت کاملاً تصادفی، این خاصیت خود را به «اورستد» نشان داد.
او که در حال کار با سیمی حامل جریان الکتریکی بود، متوجه شد که با قطع و وصل کردن جریان، جهت قطب‌نمایی که به صورت تصادفی در نزدیکی سیم قرار داشت را تغییر می‌دهد. بنابراین، بارهای الکتریکی متحرک به نوعی، خاصیت «مغناطیسی» به وجود می‌آورند. الکتریسیته و مغناطیس، به نظر بی‌ربط می‌رسند، ولی این مشاهده خبر از چیزی بنیادی‌تر می‌دهد.
این خبر به آزمایشگاه دیوی هم رسید. او فارادی را معطوف به این مسئله کرد. فارادی توانست، با استفاده از این پدیده اولین موتور الکتریکی تاریخ را بسازد. می‌توانید تصور کنید که این کشف چقدر در آینده‌ی فناوری تأثیرگذار بوده است. کمتر وسیله‌ای در اطرافتان وجود دارد که در آن از موتور الکتریکی استفاده نشده باشد. این اختراع، فارادی را بسیار معروف کرد...
اما فارادی به دنبال کشف اسرار طبیعت بود. فارادی می‌توانست در زمانه‌ی خود به یکی از بزرگترین و ثروتمندترین مخترعان تبدیل شود، اما او علم را برگزید.
او توانست پدیده‌ی مهمی را کشف کند، که به نوعی برعکس پدیده‌ی اورستد بود. فارادی کشف کرد که اگر یک آهنربا را در درون یک سیم‌پیچ، با سرعت عبور دهیم، در درون سیم جریان الکتریکی ایجاد خواهد شد. یعنی یک اثر مغناطیسی می‌تواند یک اثر الکتریکی ایجاد کند. باز هم شاهدی بر اینکه الکتریسیته و مغناطیس، ارتباطی بسیار نزدیک به هم دارند. از این پدیده، در صنعت، برای تولید برق استفاده می‌شود. امروزه، نیروگاه‌های تولید برق در اطراف شهرها، از همین پدیده استفاده می‌کنند. باز هم کشفی دیگر و دگرگونی‌ای دیگر در زندگی بشریت...
اما هنوز مسئله‌ای ذهن فارادی را درگیر کرده بود. مسئله‌ای که سال‌ها پیش نابغه‌ای دیگر را مشغول به خود کرده بود. اینکه، چطور دو جسم از فاصله‌ای دور، بدون تماس با یکدیگر، به هم نیرو وارد می‌کنند؟ نیوتون، نتوانست تا پایان عمرش پاسخ این سوال را بیابد، اما فارادی پیشنهادی ارائه کرد.
فارادی، خطوطی در اطراف اجسام باردار تصور کرد. این خطوط، از اجسام باردار به راه می‌افتادند، فضا را پر می‌کردند و در راه به هر جسم بارداری که می‌رسیدند، به آن نیرو وارد می‌کردند. دیگر ذرات باردار نبودند که به هم نیرو وارد می‌کردند، بلکه این خطوط عامل وارد کردن این نیروها بودند. به نوعی، این خطوط همان «دستان نامرئی» ذرات باردار هستند که نیروی این ذرات را منتقل می‌کنند. او نام این خطوط را «خطوط نیرو» گذاشت.
این ایده از شهود خارق‌العاده‌ی فارادی نشئت می‌گرفت. او به نوعی این خطوط را می‌دید! اما کشف درونی یک داستان است و انتقال چنین کشفیاتی به دیگران، داستانی دیگر.
فارادی به سبب فقری که در کودکی درگیرش بود، هیچ‌گاه نتوانست تحصیلات آکادمیک داشته باشد، و به همین دلیل دانش ریاضی‌اش ناقص بود. او بی شک یکی از نوابغ تاریخ است و در کشفیات آزمایشگاهی بی‌نظیر، اما نتوانست ایده‌ی خطوط نیرو را به زبان ریاضی و دقیق بیان کند. به همین دلیل هم در ارائه‌ی این ایده به دیگران به مشکل خورد. برخی فکر کردند که او دیوانه شده است!
اینجا قهرمان بعدی وارد می‌شود، قهرمانی از دنیایی کاملاً متفاوت. جیمز کلارک ماکسول، تک بچه‌ی پدر و مادری کاملاً مرفه بود. او توانست از امکانات خانوادگی خود بهره بگیرد و در جوانی به یکی از بزرگترین ریاضی‌دانان زمان خودش تبدیل شود. درست در همین زمان بود که ایده‌های خطوط نیروی فارادی به دستش رسید.
⚛️ کانال تکامل فیزیکی
@physical_evolution
ادامه 👇
❤2
تکامل فیزیکی
#انقلاب_علمی #میدان #خطوط_نیرو #میدان_الکتریکی #میدان_مغناطیسی #فارادی #ماکسول 🟡 انقلاب‌های فیزیک (قسمت ۷): 🟢 دست‌های نامرئی طبیعت: چه نیروی گرانشی را در نظر بگیریم چه نیروی الکتریکی را، چیزی عجیب درباره‌ی این نیروها وجود دارد. چطور می‌شود که خورشید نیروی…
او نوشته‌های فارادی در این باره را خواند. شواهد آزمایشی فراوانی که فارادی بر وجود چنین نیروهایی بیان کرده بود، برای ماکسول منطقی و درست به نظر رسید. به همین دلیل، او از دانش ریاضی خارق‌العاده‌ی خود استفاده کرد و این ایده‌ها را به زبان ریاضی درآورد. بعدها، متوجه شد که کشفیات فارادی چیزی کم دارد. این کمبود در معادلات ریاضی خود را نشان داده بود ولی فارادی در آزمایشگاهش آن را ندیده بود. او این کمبود را به معادلات اضافه کرد و حاصل این کار عظیم محاسباتی، شد نظریه‌ای که امروز «الکترومغناطیس» می‌نامیم.
پس از آن ماکسول این نظریه را تکمیل‌تر کرد و حاصلش شد کتابی بسیار ارزشمند که یکی از منابع اصلی این رشته به حساب می‌آید.
البته قهرمان‌های فراوان دیگری در کشفیات الکترومغناطیس دخیل بودند. قهرمان‌هایی که نامی از آنها در این متن نیامده، اما هرگز ارزششان را فراموش نخواهیم کرد. حاصل این کار عظیم چند صد ساله را ماکسول تکمیل کرد.
اما مسئله‌ای به وجود آمد. معادلات ماکسول، پیش‌بینی‌های عجیبی داشت که ظاهراً با مکانیک نیوتونی در تعارض بودند. چطور ممکن است دو نظریه‌ی درست ولی متعارض از طبیعت داشته باشیم. یکی باید به نفع دیگری کنار می‌رفت. در همین هیجانات علمی بود که نابغه‌ای دیگر سربرآورد. نابغه‌ای که همه او را می‌شناسید.
💭 این داستان ادامه دارد...
🖋 نویسنده: مهدی فراهانی
⚛️ کانال تکامل فیزیکی
@physical_evolution
پس از آن ماکسول این نظریه را تکمیل‌تر کرد و حاصلش شد کتابی بسیار ارزشمند که یکی از منابع اصلی این رشته به حساب می‌آید.
البته قهرمان‌های فراوان دیگری در کشفیات الکترومغناطیس دخیل بودند. قهرمان‌هایی که نامی از آنها در این متن نیامده، اما هرگز ارزششان را فراموش نخواهیم کرد. حاصل این کار عظیم چند صد ساله را ماکسول تکمیل کرد.
اما مسئله‌ای به وجود آمد. معادلات ماکسول، پیش‌بینی‌های عجیبی داشت که ظاهراً با مکانیک نیوتونی در تعارض بودند. چطور ممکن است دو نظریه‌ی درست ولی متعارض از طبیعت داشته باشیم. یکی باید به نفع دیگری کنار می‌رفت. در همین هیجانات علمی بود که نابغه‌ای دیگر سربرآورد. نابغه‌ای که همه او را می‌شناسید.
💭 این داستان ادامه دارد...
🖋 نویسنده: مهدی فراهانی
⚛️ کانال تکامل فیزیکی
@physical_evolution
👍5👏2
#تعاریف_ریاضیات #ریاضی #ریاضی_فیزیک #قضیه #قضیه_ریاضی
🟡 گزاره:
تا کنون جمع مستقیم دو زیرفضا را مطالعه و بررسی کردیم. حال سوالی که پیش می‌آید این است که آیا بین دو فضای برداری هم می‌توان جمع مستقیم تعریف کرد؟
در این گزاره به اثبات می‌رسد که ضرب دکارتی دو فضای برداری تحت شرایط خاصی که در صورت قضیه است، درست مانند جمع مستقیم این دو فضای برداری خواهد بود.
⚛️ کانال تکامل فیزیکی
@physical_evolution
🟡 گزاره:
تا کنون جمع مستقیم دو زیرفضا را مطالعه و بررسی کردیم. حال سوالی که پیش می‌آید این است که آیا بین دو فضای برداری هم می‌توان جمع مستقیم تعریف کرد؟
در این گزاره به اثبات می‌رسد که ضرب دکارتی دو فضای برداری تحت شرایط خاصی که در صورت قضیه است، درست مانند جمع مستقیم این دو فضای برداری خواهد بود.
⚛️ کانال تکامل فیزیکی
@physical_evolution
👍1
#ترجمه_مقاله #امواج_گرانشی #نسبیت_عام #گرانش
📄 ترجمه مقاله
🔴 To Make the Perfect Mirror, Physicists Confront the Mystery of Glass
🟠 برای ساختن آینه کامل، فیزیکدانان با رمز و راز شیشه روبرو می شوند.
قسمت‌های مختلف ترجمه‌ی این مقاله‌ی جذاب در ادامه خواهد خواهد آمد.👇
🖋 مترجم: نرگس رسولی
⚛️ کانال تکامل فیزیکی
@physical_evolution
📄 ترجمه مقاله
🔴 To Make the Perfect Mirror, Physicists Confront the Mystery of Glass
🟠 برای ساختن آینه کامل، فیزیکدانان با رمز و راز شیشه روبرو می شوند.
قسمت‌های مختلف ترجمه‌ی این مقاله‌ی جذاب در ادامه خواهد خواهد آمد.👇
🖋 مترجم: نرگس رسولی
⚛️ کانال تکامل فیزیکی
@physical_evolution
#ترجمه_مقاله #امواج_گرانشی #نسبیت_عام #گرانش
📄 ترجمه مقاله
🔴 To Make the Perfect Mirror, Physicists Confront the Mystery of Glass
🟠 برای ساختن آینه کامل، فیزیکدانان با رمز و راز شیشه روبرو می شوند.
🟢 قسمت ۱:
رصد خانه امواج گرانشی تداخل سنج لیزری (لایگو) به دلیل آینه های تقریبا کامل دستگاه می¬تواند حرکاتی را هزاران بار کوچکتر از عرض یک اتم حس کند. آینه ها پرتوهای لیزر را به سمت بازوهای آشکارسازهای L شکل لایگو به جلو و عقب می تابند. تغییرات در طول نسبی بازوها نشان می دهد که یک موج گرانشی از کنار زمین می گذرد و فضا-زمان را کشیده و فشرده می کند.
آنها اصلا شبیه به آینه های معمولی نیستند. مثلا در آینه¬های حمام نور از فلزاتی منعکس می‌شود که در مقابل آن¬ها و صرفا برا محافظت قرار گرفته است. اما لیزر قدرتمند LIGO هر فلزی را سرخ می‌کند. در عوض، آینه‌های آن کاملا از شیشه ساخته شده اند.
به طور معمول، شیشه منعکس کننده نیست. فلز منعکس می‌شود زیرا امواج نور، الکترون‌های آزاد آن را تکان می‌دهند که در این فرآیند فوتون‌ها را جذب کرده و دوباره ساطع می‌کنند. در مقابل، شیشه به بیشتر نور اجازه عبور می‌دهد، زیرا الکترون‌های آن در اتم‌های خود می‌مانند و برهمکنش زیادی با نور ندارند. اما LIGO با استفاده از ترفندی که برای اولین بار در سال 1939 اختراع شد، آینه ها را از شیشه می سازد. این آینه ها از 36 لایه شیشه تشکیل شده اند که به طور متناوب بین شیشه اکسید سیلیکون (یا "سیلیکا، ماده اکثر شیشه ها)" و پنتوکسید تانتالیوم ("تانتالا") قرار می گیرند. هر لایه بخش کوچکی از نور را منعکس می کند. ضخامت هر لایه با دقت بسیار بالایی انتخاب شده است به طوری که برای طول موج دقیق لیزر لایگو، تمام بازتاب‌ها به طور سازنده تداخل ایجاد می‌کنند و به آینه‌ای اضافه می‌شود که 99.9999 درصد بازتابنده است.
🖋 مترجم: نرگس رسولی
⚛️ کانال تکامل فیزیکی
@physical_evolution
📄 ترجمه مقاله
🔴 To Make the Perfect Mirror, Physicists Confront the Mystery of Glass
🟠 برای ساختن آینه کامل، فیزیکدانان با رمز و راز شیشه روبرو می شوند.
🟢 قسمت ۱:
رصد خانه امواج گرانشی تداخل سنج لیزری (لایگو) به دلیل آینه های تقریبا کامل دستگاه می¬تواند حرکاتی را هزاران بار کوچکتر از عرض یک اتم حس کند. آینه ها پرتوهای لیزر را به سمت بازوهای آشکارسازهای L شکل لایگو به جلو و عقب می تابند. تغییرات در طول نسبی بازوها نشان می دهد که یک موج گرانشی از کنار زمین می گذرد و فضا-زمان را کشیده و فشرده می کند.
آنها اصلا شبیه به آینه های معمولی نیستند. مثلا در آینه¬های حمام نور از فلزاتی منعکس می‌شود که در مقابل آن¬ها و صرفا برا محافظت قرار گرفته است. اما لیزر قدرتمند LIGO هر فلزی را سرخ می‌کند. در عوض، آینه‌های آن کاملا از شیشه ساخته شده اند.
به طور معمول، شیشه منعکس کننده نیست. فلز منعکس می‌شود زیرا امواج نور، الکترون‌های آزاد آن را تکان می‌دهند که در این فرآیند فوتون‌ها را جذب کرده و دوباره ساطع می‌کنند. در مقابل، شیشه به بیشتر نور اجازه عبور می‌دهد، زیرا الکترون‌های آن در اتم‌های خود می‌مانند و برهمکنش زیادی با نور ندارند. اما LIGO با استفاده از ترفندی که برای اولین بار در سال 1939 اختراع شد، آینه ها را از شیشه می سازد. این آینه ها از 36 لایه شیشه تشکیل شده اند که به طور متناوب بین شیشه اکسید سیلیکون (یا "سیلیکا، ماده اکثر شیشه ها)" و پنتوکسید تانتالیوم ("تانتالا") قرار می گیرند. هر لایه بخش کوچکی از نور را منعکس می کند. ضخامت هر لایه با دقت بسیار بالایی انتخاب شده است به طوری که برای طول موج دقیق لیزر لایگو، تمام بازتاب‌ها به طور سازنده تداخل ایجاد می‌کنند و به آینه‌ای اضافه می‌شود که 99.9999 درصد بازتابنده است.
🖋 مترجم: نرگس رسولی
⚛️ کانال تکامل فیزیکی
@physical_evolution
Quanta Magazine
To Make the Perfect Mirror, Physicists Confront the Mystery of Glass
Sometimes a mirror that reflects 99.9999% of light isn’t good enough.
#ترجمه_مقاله #امواج_گرانشی #نسبیت_عام #گرانش
📄 ترجمه مقاله
🔴 To Make the Perfect Mirror, Physicists Confront the Mystery of Glass
🟠 برای ساختن آینه کامل، فیزیکدانان با رمز و راز شیشه روبرو می شوند.
🟢 قسمت ۲:
شیشه متشکل از اتم ها یا مولکول هایی است که به طور تصادفی مانند اتم های موجود در یک مایع قرار گرفته اند، اما به نوعی گیر کرده و قادر به جریان نیستند. فیزیکدانان بر این باورند که نویز ذاتی شیشه از خوشه‌های کوچک اتم‌هایی است که بین دو پیکربندی مختلف سوئیچ می‌کنند. این «سیستم‌های دو سطحی» فاصله‌ای که نور لیزر بین آینه‌های LIGO طی می‌کند را به مقدار بسیار اندکی تغییر می‌دهد، زیرا سطح هر لایه شیشه‌ای به اندازه عرض یک اتم جابه¬جا می‌شود.
فرانسیس هلمن، متخصص ساختارهای شیشه‌ای در دانشگاه کالیفرنیا، برکلی و یکی از اعضای تیم علمی 1000 نفری لایگو، می‌گوید: «لایگو در این نقطه به معنای واقعی کلمه محدود شده است.» هلمن گفت، علیرغم «ایزوله‌ی شگفت انگیز ارتعاش، میرایی، همه نوع چیزهایی که منجر به حساسیت فوق‌العاده شده است» آشکارسازها، «تنها چیزی که آنها نتوانسته‌اند از آن خلاص شوند، این حرکات اتمی خنده‌دار در پوشش‌های آینه است.» با توجه به دامنه هزارم یک اتم امواج گرانشی که LIGO به دنبال آن است، حرکات اتمی یک مشکل بزرگ است.
هر چند که گروه هلمن و دیگران با بینش‌های نظری اخیر در مورد ماهیت شیشه در حال رقابت برای یافتن شیشه‌های کامل‌تری برای استفاده در آینه‌های LIGO هستند. بنابراین LIGO Plus پیشرفته، تکرار بعدی آزمایش، که قرار است در سال 2024 آغاز شود، به آینه هایی نیاز دارد که نویز آنها کمتر از نیمی از نویز آینه‌های فعلی باشند. در ارتقاهای بعدی ، تقریبا هر چند ساعت یکبار، آشکارسازی امواج گرانشی حدودا هفت برابر بیشتر خواهد بود.
در حال حاضر، محققان انواعی از شیشه را پیدا کرده‌اند که ممکن است الزامات طراحی را برآورده کند، اما آنها همچنان امیدوارند که از بین آن ها بهترینشان را کشف کنند. آیِن مارتین، فیزیکدان ساختار های شیشه ای در دانشگاه گلاسکو که همچنین در بخشی از پروژه لایگو حضور دارد، گفت: "این رویکرد برای مدت زمان طولانی کمی تصادفی بود "اکنون ما در موقعیتی هستیم که در جستجوی خود بسیار هدایت شده ایم." گروه هلمن به دنبال چیزی است که به "شیشه ایده آل" نزدیک می شود، در واقع همان مرحله فرضی ماده که دهه های گذشته پیش بینی شده بود.
مولکول‌های شیشه ایده‌آل از نظر تئوری در چیدمان تصادفی متراکم‌ترین حالت ممکن در کنار هم قرار می‌گیرند، حالتی کاملاً پایدار که اصلاً سیستم دو سطحی ندارد. شیشه ایده آل، اگر وجود داشته باشد، توضیح می دهد که در تمام شیشه ها چه اتفاقی می افتد. این حالتی است که مولکول ها در شیشه معمولی سعی دارند به آن برسند.
در سال 2007، در پی جست‌وجوی بهترین ساختارشیشه، فیزیکدان مارک ادیگر را به اختراع تکنیک ساختار جدیدی از شیشه( یا ساختار جدیدی از ساختن شیشه یا شیشه سازی) سوق داد که شیشه‌های بسیار پایدارتری نسبت به قبل تولید می‌کند.
ادیگر و تیمش به جای خنک کردن یک مایع تا زمانی که سخت شود، کاری که دمنده‌های شیشه برای 4000 سال انجام داده‌اند، یکی یکی مولکول‌ها را مانند تکه‌های بازی تتریس روی سطح زمین انداختند و به آنها اجازه دادند تا جاهای محکمی پیدا کنند. آزمایشی در سال 2014 توسط تیم هلمن و برکلی نشان داد که شیشه سیلیکونی "فوق العاده پایدار" ایجاد شده به این روش دارای سیستم های دو سطحی بسیار کمتری نسبت به شیشه های معمولی است.
🖋 مترجم: نرگس رسولی
⚛️ کانال تکامل فیزیکی
@physical_evolution
📄 ترجمه مقاله
🔴 To Make the Perfect Mirror, Physicists Confront the Mystery of Glass
🟠 برای ساختن آینه کامل، فیزیکدانان با رمز و راز شیشه روبرو می شوند.
🟢 قسمت ۲:
شیشه متشکل از اتم ها یا مولکول هایی است که به طور تصادفی مانند اتم های موجود در یک مایع قرار گرفته اند، اما به نوعی گیر کرده و قادر به جریان نیستند. فیزیکدانان بر این باورند که نویز ذاتی شیشه از خوشه‌های کوچک اتم‌هایی است که بین دو پیکربندی مختلف سوئیچ می‌کنند. این «سیستم‌های دو سطحی» فاصله‌ای که نور لیزر بین آینه‌های LIGO طی می‌کند را به مقدار بسیار اندکی تغییر می‌دهد، زیرا سطح هر لایه شیشه‌ای به اندازه عرض یک اتم جابه¬جا می‌شود.
فرانسیس هلمن، متخصص ساختارهای شیشه‌ای در دانشگاه کالیفرنیا، برکلی و یکی از اعضای تیم علمی 1000 نفری لایگو، می‌گوید: «لایگو در این نقطه به معنای واقعی کلمه محدود شده است.» هلمن گفت، علیرغم «ایزوله‌ی شگفت انگیز ارتعاش، میرایی، همه نوع چیزهایی که منجر به حساسیت فوق‌العاده شده است» آشکارسازها، «تنها چیزی که آنها نتوانسته‌اند از آن خلاص شوند، این حرکات اتمی خنده‌دار در پوشش‌های آینه است.» با توجه به دامنه هزارم یک اتم امواج گرانشی که LIGO به دنبال آن است، حرکات اتمی یک مشکل بزرگ است.
هر چند که گروه هلمن و دیگران با بینش‌های نظری اخیر در مورد ماهیت شیشه در حال رقابت برای یافتن شیشه‌های کامل‌تری برای استفاده در آینه‌های LIGO هستند. بنابراین LIGO Plus پیشرفته، تکرار بعدی آزمایش، که قرار است در سال 2024 آغاز شود، به آینه هایی نیاز دارد که نویز آنها کمتر از نیمی از نویز آینه‌های فعلی باشند. در ارتقاهای بعدی ، تقریبا هر چند ساعت یکبار، آشکارسازی امواج گرانشی حدودا هفت برابر بیشتر خواهد بود.
در حال حاضر، محققان انواعی از شیشه را پیدا کرده‌اند که ممکن است الزامات طراحی را برآورده کند، اما آنها همچنان امیدوارند که از بین آن ها بهترینشان را کشف کنند. آیِن مارتین، فیزیکدان ساختار های شیشه ای در دانشگاه گلاسکو که همچنین در بخشی از پروژه لایگو حضور دارد، گفت: "این رویکرد برای مدت زمان طولانی کمی تصادفی بود "اکنون ما در موقعیتی هستیم که در جستجوی خود بسیار هدایت شده ایم." گروه هلمن به دنبال چیزی است که به "شیشه ایده آل" نزدیک می شود، در واقع همان مرحله فرضی ماده که دهه های گذشته پیش بینی شده بود.
مولکول‌های شیشه ایده‌آل از نظر تئوری در چیدمان تصادفی متراکم‌ترین حالت ممکن در کنار هم قرار می‌گیرند، حالتی کاملاً پایدار که اصلاً سیستم دو سطحی ندارد. شیشه ایده آل، اگر وجود داشته باشد، توضیح می دهد که در تمام شیشه ها چه اتفاقی می افتد. این حالتی است که مولکول ها در شیشه معمولی سعی دارند به آن برسند.
در سال 2007، در پی جست‌وجوی بهترین ساختارشیشه، فیزیکدان مارک ادیگر را به اختراع تکنیک ساختار جدیدی از شیشه( یا ساختار جدیدی از ساختن شیشه یا شیشه سازی) سوق داد که شیشه‌های بسیار پایدارتری نسبت به قبل تولید می‌کند.
ادیگر و تیمش به جای خنک کردن یک مایع تا زمانی که سخت شود، کاری که دمنده‌های شیشه برای 4000 سال انجام داده‌اند، یکی یکی مولکول‌ها را مانند تکه‌های بازی تتریس روی سطح زمین انداختند و به آنها اجازه دادند تا جاهای محکمی پیدا کنند. آزمایشی در سال 2014 توسط تیم هلمن و برکلی نشان داد که شیشه سیلیکونی "فوق العاده پایدار" ایجاد شده به این روش دارای سیستم های دو سطحی بسیار کمتری نسبت به شیشه های معمولی است.
🖋 مترجم: نرگس رسولی
⚛️ کانال تکامل فیزیکی
@physical_evolution
#ترجمه_مقاله #امواج_گرانشی #نسبیت_عام #گرانش
📄 ترجمه مقاله
🔴 To Make the Perfect Mirror, Physicists Confront the Mystery of Glass
🟠 برای ساختن آینه کامل، فیزیکدانان با رمز و راز شیشه روبرو می شوند.
🟢 قسمت ۳ (پایانی):
چند سال پیش، هلمن متوجه شد که شیشه‌های فوق‌پایدار ممکن است برای آینه‌های LIGO نیز به خوبی کار کنند، زیرا کمتر از نویزی را که در حال حاضر به آنها آسیب می‌زند، متحمل می‌شوند. سیلیکون فوق پایدار کار نخواهد کرد، زیرا نور زیادی را با طول موج 1 میکرون، که طول موج لیزر LIGO است، جذب می کند. بنابراین در دو سال گذشته، گروه هلمن با خواص سیلیس، اکسید تلوریوم (تلوریا)، اکسید سلنیوم (سلنیا) و اکسید ژرمانیوم (ژرمانیا) آزمایشاتی را انجام داده است.
مارتین و گروهش در گلاسکو، جست‌وجوی خود را بر روی شیشه‌ای متمرکز کرده‌اند که فاقد ساختار مولکولی خاصی متشکل از آرایش هرم مانندی از چهار مولکول است که در آن دو مولکول نیز بخشی از چهار وجه دیگر هستند. کار در سال گذشته با همکاری محققان دانشگاه استنفورد نشان داد که این ترتیبات منجر به نویز بیشتر - احتمالاً به این دلیل است که سیستم‌های دو سطحی بیشتری ایجاد می‌کنند - نسبت به ساختارهایی که در آن چهار وجهی‌های همسایه در شیشه تنها یک مولکول مشترک دارند می‌شود. مارتین شیشه‌های ژرمانیا را که از این چیدمان های کم نویز حمایت می کند، به عنوان جایگزینی امیدوارکننده برای لایه های تانتالا در آینه های LIGO می بیند. ژرمانیا به خودی خود نور بسیار کمی را منعکس می کند، اما دوپ کردن( وارد کردن عمدی ناخالصی‌ها به یک نیم‌رسانای ذاتی به منظور تغییر در ویژگی‌های الکتریکی، نوری و ساختاری آن است ) آن با تیتانیوم می تواند به این امر کمک کند. (لایه های دیگر همچنان مانند آینه های جاری سیلیس هستند.)
به گفته مارتین، گزینه دیگری که تاکنون شناسایی شده، استفاده از سیلیکون فوق‌پایدار هلمن در برخی از لایه‌ها است. او و همکارانش راه هایی برای کاهش جذب نور سیلیکون در طول موج عملیاتی LIGO پیدا کرده اند. او گفت: «ما فکر می‌کنیم این جذب به اندازه‌ای کم است که بتوان از آن استفاده کرد. مارتین گفت: «حتی ممکن است با ژرمانیا ترکیب شود و ژرمانیا و سیلیس در قسمت بالایی [آینه] و سیلیکون و سیلیس در قسمت پایین وجود داشته باشد.»
آخرین مهلت اولیه برای انتخاب 30 می بود، اما تیم LIGO در حال بررسی تمدید 6 تا 18 ماهه به دلیل همه گیری ویروس کرونا بود. مارتین گفت: "هنوز کارهای زیادی باید انجام شود تا اینکه مطمئن شویم چه پوششی کار می کند."
البته، اگر شیشه کامل، فوق‌العاده پایدار و بدون جذب پس از مهلت مقرر کشف شود، می‌تواند برنامه LIGO را تغییر دهد. هلمن گفت: «اگر می‌توانستیم نویز را با درجه بزرگی کاهش دهیم، آنها برای تعطیلی دیگری برنامه‌ریزی می‌کردند.»
تصحیح 17 آوریل 2020: نسخه اصلی این مقاله بیان می کرد که آینه های LIGO دارای 70 لایه هستند و لیزر آن در طول موج 1.5 میکرون عمل می کند. اینها اعدادی برای طراحی احتمالی آینده هستند. در پیکربندی فعلی، آینه های LIGO دارای 36 لایه هستند و از لیزر 1 میکرونی استفاده می کنند.
🖋 مترجم: نرگس رسولی
⚛️ کانال تکامل فیزیکی
@physical_evolution
📄 ترجمه مقاله
🔴 To Make the Perfect Mirror, Physicists Confront the Mystery of Glass
🟠 برای ساختن آینه کامل، فیزیکدانان با رمز و راز شیشه روبرو می شوند.
🟢 قسمت ۳ (پایانی):
چند سال پیش، هلمن متوجه شد که شیشه‌های فوق‌پایدار ممکن است برای آینه‌های LIGO نیز به خوبی کار کنند، زیرا کمتر از نویزی را که در حال حاضر به آنها آسیب می‌زند، متحمل می‌شوند. سیلیکون فوق پایدار کار نخواهد کرد، زیرا نور زیادی را با طول موج 1 میکرون، که طول موج لیزر LIGO است، جذب می کند. بنابراین در دو سال گذشته، گروه هلمن با خواص سیلیس، اکسید تلوریوم (تلوریا)، اکسید سلنیوم (سلنیا) و اکسید ژرمانیوم (ژرمانیا) آزمایشاتی را انجام داده است.
مارتین و گروهش در گلاسکو، جست‌وجوی خود را بر روی شیشه‌ای متمرکز کرده‌اند که فاقد ساختار مولکولی خاصی متشکل از آرایش هرم مانندی از چهار مولکول است که در آن دو مولکول نیز بخشی از چهار وجه دیگر هستند. کار در سال گذشته با همکاری محققان دانشگاه استنفورد نشان داد که این ترتیبات منجر به نویز بیشتر - احتمالاً به این دلیل است که سیستم‌های دو سطحی بیشتری ایجاد می‌کنند - نسبت به ساختارهایی که در آن چهار وجهی‌های همسایه در شیشه تنها یک مولکول مشترک دارند می‌شود. مارتین شیشه‌های ژرمانیا را که از این چیدمان های کم نویز حمایت می کند، به عنوان جایگزینی امیدوارکننده برای لایه های تانتالا در آینه های LIGO می بیند. ژرمانیا به خودی خود نور بسیار کمی را منعکس می کند، اما دوپ کردن( وارد کردن عمدی ناخالصی‌ها به یک نیم‌رسانای ذاتی به منظور تغییر در ویژگی‌های الکتریکی، نوری و ساختاری آن است ) آن با تیتانیوم می تواند به این امر کمک کند. (لایه های دیگر همچنان مانند آینه های جاری سیلیس هستند.)
به گفته مارتین، گزینه دیگری که تاکنون شناسایی شده، استفاده از سیلیکون فوق‌پایدار هلمن در برخی از لایه‌ها است. او و همکارانش راه هایی برای کاهش جذب نور سیلیکون در طول موج عملیاتی LIGO پیدا کرده اند. او گفت: «ما فکر می‌کنیم این جذب به اندازه‌ای کم است که بتوان از آن استفاده کرد. مارتین گفت: «حتی ممکن است با ژرمانیا ترکیب شود و ژرمانیا و سیلیس در قسمت بالایی [آینه] و سیلیکون و سیلیس در قسمت پایین وجود داشته باشد.»
آخرین مهلت اولیه برای انتخاب 30 می بود، اما تیم LIGO در حال بررسی تمدید 6 تا 18 ماهه به دلیل همه گیری ویروس کرونا بود. مارتین گفت: "هنوز کارهای زیادی باید انجام شود تا اینکه مطمئن شویم چه پوششی کار می کند."
البته، اگر شیشه کامل، فوق‌العاده پایدار و بدون جذب پس از مهلت مقرر کشف شود، می‌تواند برنامه LIGO را تغییر دهد. هلمن گفت: «اگر می‌توانستیم نویز را با درجه بزرگی کاهش دهیم، آنها برای تعطیلی دیگری برنامه‌ریزی می‌کردند.»
تصحیح 17 آوریل 2020: نسخه اصلی این مقاله بیان می کرد که آینه های LIGO دارای 70 لایه هستند و لیزر آن در طول موج 1.5 میکرون عمل می کند. اینها اعدادی برای طراحی احتمالی آینده هستند. در پیکربندی فعلی، آینه های LIGO دارای 36 لایه هستند و از لیزر 1 میکرونی استفاده می کنند.
🖋 مترجم: نرگس رسولی
⚛️ کانال تکامل فیزیکی
@physical_evolution
Quanta Magazine
To Make the Perfect Mirror, Physicists Confront the Mystery of Glass
Sometimes a mirror that reflects 99.9999% of light isn’t good enough.
👍1
#انقلاب_علمی #الکترومغناطیس #اتر #لورنتس #مکانیک_کلاسیک
🟡 انقلاب‌های فیزیک (قسمت ۸) - بخش ۱:
🟢 عمیق‌ترین ناسازگاری فیزیک:
در سیر تاریخی خود به اواخر قرن نوزدهم رسیده‌ایم. جایی که بیشتر فیزیکدانان معتقدند که علم فیزیک به آخر خط رسیده است! بیشتر سوالات فیزیک حل شده است و ما به توصیف کاملی از طبیعت رسیده‌ایم. تنها تعدادی مسئله‌ی حل‌نشده باقی‌مانده است. معروف است که شخصی فرزندش را به نزد فیزیکدانی برد و از او درخواست کرد که او را آموزش دهد. آن فیزیکدان توصیه کرد که فرزندت را به این حوزه از علم نیاور، چرا که فیزیک علم مرده‌ای است. دیگر جایی برای پیشرفت ندارد و بسیاری از مسائلش حل شده است.
آن «چند مسئله‌ی حل نشده»، چه بودند؟ بیشتر فیزیکدانان فکر می‌کردند که این مسائل نیز به زودی حل می‌شوند، اما در اشتباه بودند! واقعیت این بود که هر کدام از این مسائل دری بود به دنیایی کاملاً جدید! دنیایی فراتر از فیزیک کلاسیک... در این قسمت با یکی از این مسائل کار داریم.
در قسمت قبل (قسمت ۷)، فرآیند کشف نظریه‌ی الکترومغناطیس ماکسول و ۴ معادله‌ی معروفش را از نظر گذراندیم. این معادلات، توصیف‌کننده‌ی تمام پدیده‌های الکترومغناطیسی، به خصوص امواج الکترومغناطیسی بودند. اما معضلی وجود داشت. معضلی بسیار بنیادی. معادلات ماکسول با نظریه‌ی مکانیک نیوتونی سازگار نبود. به بیان دقیق‌تر، معادلات مکانیک نیوتونی تحت تبدیلات گالیله، ناوردا بودند، ولی معادلات ماکسول تحت این تبدیلات ناوردا نبودند. اجازه دهید کمی ساده‌تر توضیح دهیم...
طبق مکانیک نیوتونی، سرعت یک جسم، که در دستگاهی متحرک قرار دارد، نسبت به ناظر بیرونی، برابر است با سرعت جسم در آن دستگاه به اضافه‌ی سرعت دستگاه. به طور مثال، فرض کنید سوار بر یک اتوبوس هستید و این اتوبوس در حال حرکت با سرعتی ثابت در یک خیابان می‌باشد. حال شما در اتوبوس شروع به حرکت می‌کنید (در جهت حرکت اتوبوس). اگر دوستتان از بیرون (در خیابان) به شما نگاه کند، شما را در حال حرکت با سرعت زیادی می‌بیند. علت اینکه سرعتتان زیادتر شده این است که شما سوار بر اتوبوس متحرک هستید و سرعت اتوبوس به سرعت شما اضافه می‌شود.
به نظر منطقی و عقلانی می‌رسد که همه‌ی اجسام طبیعت اینگونه باشند. ولی معادلات ماکسول، شیئی را در طبیعت پیش‌بینی می‌کنند که از این قاعده مستثنا است. طبق معادلات ماکسول، امواج الکترومغناطیسی‌ای که در دستگاهی متحرک هستند، نسبت به ناظر بیرونی همان سرعتی را دارند که اگر در دستگاهی متحرک نبودند. یعنی سرعت دستگاه، به سرعت این امواج نمی‌افزاید!
این یکی از همان مسائلی بود که پیش آمد و تا سال‌ها ذهن فیزیکدانان مشغول آن بود.
در چنین موقعیتی شما چند راه دارید. یا باید معادلات ماکسول را اصلاح کنید. یا باید مکانیک نیوتونی را اصلاح کنید. یا به نوعی توضیحی بیابید که بتواند این دو نظریه را با هم آشتی دهد. اما، آنقدر شواهد آزمایشگاهی این دو نظریه قوی بود که کمتر کسی جرئت این را به خود می‌داد که سعی در اصلاح این نظریه‌ها داشته باشد.
از طرفی، مسئله‌ی دیگری نیز پیش آمد. از مکانیک نیوتونی می‌دانیم که امواج در واقع وجود خارجی ندارند و همان نوسانات محیط هستند که منتشر می‌شوند. در واقع جابه‌جایی ذرات یک محیط مادی، که به صورت نوسانی و منظم منتشر شود را ما به عنوان موج می‌بینیم. مثلاً موج صوتی، از این دسته است. یا موجی که در یک طناب ایجاد می‌شود. بنابراین ممکن است فکر کنیم که نوسانات چه محیطی باعث ایجاد امواج الکترومغناطیسی می‌شود.
خود ماکسول به نوعی، پاسخ این سوال را با فرضیه‌ای داد. فرضیه‌ی «اتر». از نظر ماکسول، محیطی مادی به نام اتر تمام فضا را پر کرده است و امواج الکترومغناطیسی، نوسانات اتر هستند. حال باید ببینیم که این محیط چه ویژگی‌هایی را باید داشته باشد؟ اولاً چون امواج الکترومغناطیسی عرضی هستند (راستای نوسان‌شان عمود بر راستای انتشارشان است) اتر باید جامد باشد! از طرفی دیگر، چون سرعت امواج الکترومغناطیسی بسیار زیاد است، چگالی اتر باید بسیار بالا باشد. حال سوال این است، این محیط جامد بسیار چگال، چرا هیچ برهم‌کنشی با ما ندارد. چرا ما به راحتی در چنین محیطی حرکت می‌کنیم و آن را حس نمی‌کنیم. این مسئله‌ی دوم بود.
فیزیکدانان بسیاری سعی کردند تا با صلح‌دادن مکانیک نیوتونی و الکترومغناطیس ماکسول، پاسخ این سوالات را بدهند. یکی از معروف‌ترین آنها، «هنریک لورنتس» بود. او سعی کرد تبدیلاتی که معادلات ماکسول تحت آنها ناوردا هستند را بیابد. سپس تلاش کرد با ذکر این نکته که زمین در حرکتش درون اتر، اتر را با خودش می‌کشد، توضیح دهد که چرا سرعت امواج الکترومغناطیسی در دستگاه مختصات متحرک تغییر نمی‌کند.
💭 این داستان ادامه دارد...
🖋 نویسنده: مهدی فراهانی
⚛️ کانال تکامل فیزیکی
@physical_evolution
🟡 انقلاب‌های فیزیک (قسمت ۸) - بخش ۱:
🟢 عمیق‌ترین ناسازگاری فیزیک:
در سیر تاریخی خود به اواخر قرن نوزدهم رسیده‌ایم. جایی که بیشتر فیزیکدانان معتقدند که علم فیزیک به آخر خط رسیده است! بیشتر سوالات فیزیک حل شده است و ما به توصیف کاملی از طبیعت رسیده‌ایم. تنها تعدادی مسئله‌ی حل‌نشده باقی‌مانده است. معروف است که شخصی فرزندش را به نزد فیزیکدانی برد و از او درخواست کرد که او را آموزش دهد. آن فیزیکدان توصیه کرد که فرزندت را به این حوزه از علم نیاور، چرا که فیزیک علم مرده‌ای است. دیگر جایی برای پیشرفت ندارد و بسیاری از مسائلش حل شده است.
آن «چند مسئله‌ی حل نشده»، چه بودند؟ بیشتر فیزیکدانان فکر می‌کردند که این مسائل نیز به زودی حل می‌شوند، اما در اشتباه بودند! واقعیت این بود که هر کدام از این مسائل دری بود به دنیایی کاملاً جدید! دنیایی فراتر از فیزیک کلاسیک... در این قسمت با یکی از این مسائل کار داریم.
در قسمت قبل (قسمت ۷)، فرآیند کشف نظریه‌ی الکترومغناطیس ماکسول و ۴ معادله‌ی معروفش را از نظر گذراندیم. این معادلات، توصیف‌کننده‌ی تمام پدیده‌های الکترومغناطیسی، به خصوص امواج الکترومغناطیسی بودند. اما معضلی وجود داشت. معضلی بسیار بنیادی. معادلات ماکسول با نظریه‌ی مکانیک نیوتونی سازگار نبود. به بیان دقیق‌تر، معادلات مکانیک نیوتونی تحت تبدیلات گالیله، ناوردا بودند، ولی معادلات ماکسول تحت این تبدیلات ناوردا نبودند. اجازه دهید کمی ساده‌تر توضیح دهیم...
طبق مکانیک نیوتونی، سرعت یک جسم، که در دستگاهی متحرک قرار دارد، نسبت به ناظر بیرونی، برابر است با سرعت جسم در آن دستگاه به اضافه‌ی سرعت دستگاه. به طور مثال، فرض کنید سوار بر یک اتوبوس هستید و این اتوبوس در حال حرکت با سرعتی ثابت در یک خیابان می‌باشد. حال شما در اتوبوس شروع به حرکت می‌کنید (در جهت حرکت اتوبوس). اگر دوستتان از بیرون (در خیابان) به شما نگاه کند، شما را در حال حرکت با سرعت زیادی می‌بیند. علت اینکه سرعتتان زیادتر شده این است که شما سوار بر اتوبوس متحرک هستید و سرعت اتوبوس به سرعت شما اضافه می‌شود.
به نظر منطقی و عقلانی می‌رسد که همه‌ی اجسام طبیعت اینگونه باشند. ولی معادلات ماکسول، شیئی را در طبیعت پیش‌بینی می‌کنند که از این قاعده مستثنا است. طبق معادلات ماکسول، امواج الکترومغناطیسی‌ای که در دستگاهی متحرک هستند، نسبت به ناظر بیرونی همان سرعتی را دارند که اگر در دستگاهی متحرک نبودند. یعنی سرعت دستگاه، به سرعت این امواج نمی‌افزاید!
این یکی از همان مسائلی بود که پیش آمد و تا سال‌ها ذهن فیزیکدانان مشغول آن بود.
در چنین موقعیتی شما چند راه دارید. یا باید معادلات ماکسول را اصلاح کنید. یا باید مکانیک نیوتونی را اصلاح کنید. یا به نوعی توضیحی بیابید که بتواند این دو نظریه را با هم آشتی دهد. اما، آنقدر شواهد آزمایشگاهی این دو نظریه قوی بود که کمتر کسی جرئت این را به خود می‌داد که سعی در اصلاح این نظریه‌ها داشته باشد.
از طرفی، مسئله‌ی دیگری نیز پیش آمد. از مکانیک نیوتونی می‌دانیم که امواج در واقع وجود خارجی ندارند و همان نوسانات محیط هستند که منتشر می‌شوند. در واقع جابه‌جایی ذرات یک محیط مادی، که به صورت نوسانی و منظم منتشر شود را ما به عنوان موج می‌بینیم. مثلاً موج صوتی، از این دسته است. یا موجی که در یک طناب ایجاد می‌شود. بنابراین ممکن است فکر کنیم که نوسانات چه محیطی باعث ایجاد امواج الکترومغناطیسی می‌شود.
خود ماکسول به نوعی، پاسخ این سوال را با فرضیه‌ای داد. فرضیه‌ی «اتر». از نظر ماکسول، محیطی مادی به نام اتر تمام فضا را پر کرده است و امواج الکترومغناطیسی، نوسانات اتر هستند. حال باید ببینیم که این محیط چه ویژگی‌هایی را باید داشته باشد؟ اولاً چون امواج الکترومغناطیسی عرضی هستند (راستای نوسان‌شان عمود بر راستای انتشارشان است) اتر باید جامد باشد! از طرفی دیگر، چون سرعت امواج الکترومغناطیسی بسیار زیاد است، چگالی اتر باید بسیار بالا باشد. حال سوال این است، این محیط جامد بسیار چگال، چرا هیچ برهم‌کنشی با ما ندارد. چرا ما به راحتی در چنین محیطی حرکت می‌کنیم و آن را حس نمی‌کنیم. این مسئله‌ی دوم بود.
فیزیکدانان بسیاری سعی کردند تا با صلح‌دادن مکانیک نیوتونی و الکترومغناطیس ماکسول، پاسخ این سوالات را بدهند. یکی از معروف‌ترین آنها، «هنریک لورنتس» بود. او سعی کرد تبدیلاتی که معادلات ماکسول تحت آنها ناوردا هستند را بیابد. سپس تلاش کرد با ذکر این نکته که زمین در حرکتش درون اتر، اتر را با خودش می‌کشد، توضیح دهد که چرا سرعت امواج الکترومغناطیسی در دستگاه مختصات متحرک تغییر نمی‌کند.
💭 این داستان ادامه دارد...
🖋 نویسنده: مهدی فراهانی
⚛️ کانال تکامل فیزیکی
@physical_evolution
❤6👍1
#تعاریف_ریاضیات #ریاضی #ریاضی_فیزیک #قضیه #قضیه_ریاضی
🟡 قضیه:
در گزاره‌ی قبل فهمیدیم که چطور جمع مستقیم دو فضای برداری را بسازیم. در این قضیه نشان می‌دهیم که پایه‌های این فضای جمع مستقیم چه خواهد بود.
⚛️ کانال تکامل فیزیکی
@physical_evolution
🟡 قضیه:
در گزاره‌ی قبل فهمیدیم که چطور جمع مستقیم دو فضای برداری را بسازیم. در این قضیه نشان می‌دهیم که پایه‌های این فضای جمع مستقیم چه خواهد بود.
⚛️ کانال تکامل فیزیکی
@physical_evolution
#انقلاب_علمی #فضا #زمان #فضازمان #نسبیت_عام #نسبیت #نسبیت_خاص #انیشتین
🟡 انقلاب‌های فیزیک (قسمت ۸) - بخش ۲:
🟢 فضا و زمان یا فضازمان؟
این سردرگمی ادامه داشت، تا اینکه یکی از قهرمانان اصلی این داستان خودش را نشان داد. آلبرت انیشتین جوان، در ابتدا فرضیه‌ی اتر را کنار گذاشت. او استدلال‌های زیادی برای کنار گذاشتن اتر اقامه کرد. در مرحله‌ی بعد، انیشتین برای حل ناسازگاری بین مکانیک نیوتونی و معادلات ماکسول، سعی در مصالحه بین این دو نظریه نکرد. بلکه او سعی کرد تا مکانیک نیوتونی را اصلاح کند. این کار جرئت زیادی را در جوامع علمی می‌طلبید و البته انیشتین از چنین جرئتی برخوردار بود. او در سال ۱۹۰۵ مقاله‌ای نوشت و در آن نظریه‌ی «نسبیت خاص» را معرفی کرد. نظریه‌ای که در حد سرعت‌های پایین به مکانیک نیوتونی می‌رسید. به این ترتیب انیشتین توانست کار خود را در حل این سوالات کامل کند.
اما این نظریه برای فیزیکدانانی که عادت کرده بودند کلاسیکی به جهان فکر کنند بسیار عجیب بود. مفهوم «همزمانی» دیگر یک مفهوم مطلق نبود. بلکه اگر دو پدیده از دید یک ناظر همزمان رخ می‌داد ممکن بود از دید ناظر دیگری همزمان رخ ندهد. این بسیار عجیب بود، چرا که همه‌ی ما عادت کرده‌ایم زمان را یک موجودیت مطلق فرض کنیم و این نظریه به ما می‌گفت که زمان وابسته به ناظر است. نسبیت خاص پا را فراتر می‌گذارد و حکمی مشابه حتی به «مکان» هم می‌دهد. به بیان دقیق‌تر، متحرکی که در حال حرکت با سرعتی است، طول‌ها و زمان‌ها را متفاوت از متحرک ساکن می‌بیند. یعنی اگر شخصی بسیار سریع (نزدیک به سرعت نور) حرکت کند، از شخصی که ساکن است، جوان‌تر می‌ماند. اینها بیشتر شبیه به یک داستان علمی‌تخیلی است تا واقعیتی علمی.
به همین دلیل بود که بسیاری از دانشمندان، نتوانستند این نظریه را باور کنند. لورنتس، که پیشتر درباره‌ی او صحبت کردیم، تا آخر عمر خود نتوانست نظریه‌ی نسبیت خاص را قبول کند.
البته امروز، آزمایش‌های زیادی در تأیید این نظریه انجام شده است. به عنوان نمونه، دو ساعت اتمی، که آنقدر دقیق هستند که می‌توانند اختلاف زمانی بسیار کوچک در حد نانوثانیه را نیز اندازه‌گیری کنند، همزمان شدند. سپس یکی از این ساعت‌ها را بر یک جت سوار کردند و دیگری را بر روی زمین قرار دادند. سپس این جت به پرواز درآمد و با سرعت زیادی مسافتی را طی کرد و به زمین برگشت. نتیجه بسیار حیرت آور بود، ساعت‌ها اختلاف داشتند. این اختلاف درست به همان اندازه‌ای بود نظریه‌ی نسبیت پیش‌بینی می‌کرد.
اما علت اینکه ما این اختلاف زمان یا طول را حس نمی‌کنیم این است که در حد سرعت‌های روزمره، واقعاً این اختلاف‌ها بسیار اندک است. برای اینکه این اختلاف قابل دیدن شود، باید سرعتی نزدیک به سرعت نور پیدا کنیم. درست مانند ذرات «میون» که آنقدر سریع حرکت می‌کنند که بسیار بیشتر از حد معمولشان، عمر می‌کنند!
در سال‌های بعد، استاد ریاضی انیشتین، «هرمان مینکوفسکی» ساختار ریاضیاتی نظریه‌ی نسبیت خاص را شکل داد. او ساختار هندسی بر این نظریه سوار کرد که در آن، فضا به شکل معمولی روزمره وجود نداشت. مینکوفسکی ایده‌ی بسیار جالبی را مطرح کرد، که البته مورد توجه انیشتین هم قرار گرفت، و آن ایده‌ی یک فضازمان چهاربُعدی بود. مینکوفسکی استدلال‌های فراوانی مطرح کرد بر اینکه فضا و زمان دو جنبه‌ی یک چیز واحد است و آن فضازمانی چهاربُعدی است.
به این ترتیب توصیف و درک ما از طبیعت دستخوش تغییری اساسی شد. از آن پس، ما تمام پدیده‌های طبیعت را در این ساختار هندسی مطالعه می‌کنیم.
هندسه‌ی ۴ بُعدی مینکوفسکی، هندسه‌ی عجیبی است که قبلاً فیزیکدانان از آن استفاده نکرده بودند. «قضیه‌ی حمار» که بیان می‌دارد:«مجموع دو ضلع مثلث همواره از ضلع دیگر بزرگتر است» در این هندسه لزوماً برقرار نیست. در این هندسه ما می‌توانیم طول منفی داشته باشیم! در واقع، این یک هندسه‌ی نااقلیدسی است.
از همین‌جا بود که هندسه، به شکلی بسیار جدی، پای خود را به فیزیک باز کرد. جهش علمی بعدی انیشتین نیز بسیار به هندسه گره خورده. در ادامه، انیشتین درگیر مسئله‌ی بسیار مهمی است. او می‌خواهد گرانش را نیز وارد نظریه‌اش کند، ولی به شکل بسیار عجیبی نسبیت خاص نمی‌تواند به شکلی مناسب گرانش را نیز توصیف کند. بنابراین انیشتین سخت به دنبال ساختاری جدید بود...
💭 این داستان ادامه دارد...
🖋 نویسنده: مهدی فراهانی
⚛️ کانال تکامل فیزیکی
@physical_evolution
🟡 انقلاب‌های فیزیک (قسمت ۸) - بخش ۲:
🟢 فضا و زمان یا فضازمان؟
این سردرگمی ادامه داشت، تا اینکه یکی از قهرمانان اصلی این داستان خودش را نشان داد. آلبرت انیشتین جوان، در ابتدا فرضیه‌ی اتر را کنار گذاشت. او استدلال‌های زیادی برای کنار گذاشتن اتر اقامه کرد. در مرحله‌ی بعد، انیشتین برای حل ناسازگاری بین مکانیک نیوتونی و معادلات ماکسول، سعی در مصالحه بین این دو نظریه نکرد. بلکه او سعی کرد تا مکانیک نیوتونی را اصلاح کند. این کار جرئت زیادی را در جوامع علمی می‌طلبید و البته انیشتین از چنین جرئتی برخوردار بود. او در سال ۱۹۰۵ مقاله‌ای نوشت و در آن نظریه‌ی «نسبیت خاص» را معرفی کرد. نظریه‌ای که در حد سرعت‌های پایین به مکانیک نیوتونی می‌رسید. به این ترتیب انیشتین توانست کار خود را در حل این سوالات کامل کند.
اما این نظریه برای فیزیکدانانی که عادت کرده بودند کلاسیکی به جهان فکر کنند بسیار عجیب بود. مفهوم «همزمانی» دیگر یک مفهوم مطلق نبود. بلکه اگر دو پدیده از دید یک ناظر همزمان رخ می‌داد ممکن بود از دید ناظر دیگری همزمان رخ ندهد. این بسیار عجیب بود، چرا که همه‌ی ما عادت کرده‌ایم زمان را یک موجودیت مطلق فرض کنیم و این نظریه به ما می‌گفت که زمان وابسته به ناظر است. نسبیت خاص پا را فراتر می‌گذارد و حکمی مشابه حتی به «مکان» هم می‌دهد. به بیان دقیق‌تر، متحرکی که در حال حرکت با سرعتی است، طول‌ها و زمان‌ها را متفاوت از متحرک ساکن می‌بیند. یعنی اگر شخصی بسیار سریع (نزدیک به سرعت نور) حرکت کند، از شخصی که ساکن است، جوان‌تر می‌ماند. اینها بیشتر شبیه به یک داستان علمی‌تخیلی است تا واقعیتی علمی.
به همین دلیل بود که بسیاری از دانشمندان، نتوانستند این نظریه را باور کنند. لورنتس، که پیشتر درباره‌ی او صحبت کردیم، تا آخر عمر خود نتوانست نظریه‌ی نسبیت خاص را قبول کند.
البته امروز، آزمایش‌های زیادی در تأیید این نظریه انجام شده است. به عنوان نمونه، دو ساعت اتمی، که آنقدر دقیق هستند که می‌توانند اختلاف زمانی بسیار کوچک در حد نانوثانیه را نیز اندازه‌گیری کنند، همزمان شدند. سپس یکی از این ساعت‌ها را بر یک جت سوار کردند و دیگری را بر روی زمین قرار دادند. سپس این جت به پرواز درآمد و با سرعت زیادی مسافتی را طی کرد و به زمین برگشت. نتیجه بسیار حیرت آور بود، ساعت‌ها اختلاف داشتند. این اختلاف درست به همان اندازه‌ای بود نظریه‌ی نسبیت پیش‌بینی می‌کرد.
اما علت اینکه ما این اختلاف زمان یا طول را حس نمی‌کنیم این است که در حد سرعت‌های روزمره، واقعاً این اختلاف‌ها بسیار اندک است. برای اینکه این اختلاف قابل دیدن شود، باید سرعتی نزدیک به سرعت نور پیدا کنیم. درست مانند ذرات «میون» که آنقدر سریع حرکت می‌کنند که بسیار بیشتر از حد معمولشان، عمر می‌کنند!
در سال‌های بعد، استاد ریاضی انیشتین، «هرمان مینکوفسکی» ساختار ریاضیاتی نظریه‌ی نسبیت خاص را شکل داد. او ساختار هندسی بر این نظریه سوار کرد که در آن، فضا به شکل معمولی روزمره وجود نداشت. مینکوفسکی ایده‌ی بسیار جالبی را مطرح کرد، که البته مورد توجه انیشتین هم قرار گرفت، و آن ایده‌ی یک فضازمان چهاربُعدی بود. مینکوفسکی استدلال‌های فراوانی مطرح کرد بر اینکه فضا و زمان دو جنبه‌ی یک چیز واحد است و آن فضازمانی چهاربُعدی است.
به این ترتیب توصیف و درک ما از طبیعت دستخوش تغییری اساسی شد. از آن پس، ما تمام پدیده‌های طبیعت را در این ساختار هندسی مطالعه می‌کنیم.
هندسه‌ی ۴ بُعدی مینکوفسکی، هندسه‌ی عجیبی است که قبلاً فیزیکدانان از آن استفاده نکرده بودند. «قضیه‌ی حمار» که بیان می‌دارد:«مجموع دو ضلع مثلث همواره از ضلع دیگر بزرگتر است» در این هندسه لزوماً برقرار نیست. در این هندسه ما می‌توانیم طول منفی داشته باشیم! در واقع، این یک هندسه‌ی نااقلیدسی است.
از همین‌جا بود که هندسه، به شکلی بسیار جدی، پای خود را به فیزیک باز کرد. جهش علمی بعدی انیشتین نیز بسیار به هندسه گره خورده. در ادامه، انیشتین درگیر مسئله‌ی بسیار مهمی است. او می‌خواهد گرانش را نیز وارد نظریه‌اش کند، ولی به شکل بسیار عجیبی نسبیت خاص نمی‌تواند به شکلی مناسب گرانش را نیز توصیف کند. بنابراین انیشتین سخت به دنبال ساختاری جدید بود...
💭 این داستان ادامه دارد...
🖋 نویسنده: مهدی فراهانی
⚛️ کانال تکامل فیزیکی
@physical_evolution
👍1
#ترجمه_مقاله #سیاه_چاله #نسبیت_عام #گرانش #انیشتین
📄 ترجمه مقاله
🟠 ریاضی دانان در ابعاد بالاتر به بی نهایت شکل برای سیاهچاله ها دست یافتند!
🟢 قسمت ۱:
در فضای سه بعدی سطح سیاهچاله ها باید کروی باشد اما در ابعاد بالاتر نتایج نشان داده‌اند که بی نهایت ساختار متفاوت برای سیاهچاله ها امکان دارد!
اگر بتوان سیاهچاله های غیرکروی پیدا کرد، این موضوع نشان دهنده این است که جهان ما از ابعاد بالاتری تشکیل شده است.
در کیهان به نظرمی رسد همه چیز همواره در چرخش است. ستاره ها و سیارات کروی هستند به این دلیل که گرانش، ابری از گاز و غبار را به سمت مرکز جرم می کشد. همین رویداد برای سیاهچاله ها نیز صادق است یا به طور دقیق‌تر برای افق رویداد سیاهچاله ها برقرار است. بر اساس این نظریه، کروی شکل، نشان‌دهنده‌ی سه بعدی بودن فضا و یک بعدی بودن زمان است. اما اگر جهان ما از ابعاد بالاتری تشکیل شده باشد چه؟ ابعادی که قابل مشاهده نیستند اما اثرات آن هنوز قابل لمس هستند؟ بر این اساس آیا وجود سیاهچاله هایی با شکل‌های دیگر امکان‌پذیر است؟
به عنوان پاسخ این سؤال ریاضیات به ما می‌گوید بله. در طول دودهه گذشته محققان توانستند گاهی اوقات استثناء هایی از قاعده ای که سیاهچاله ها را به شکل کروی محدود می کرد، پیدا کنند.
در مقاله‌ای جدید، در اثباتی ریاضی نشان داده شده است که بی نهایت شکل برای سیاهچاله ها در بعد پنجم و ابعاد بالاتر امکان‌پذیر است. در این مقاله نشان داده شده است که معادلات نسبیت عام انشتین می‌تواند انواع مختلفی از سیاهچاله هایی با ابعاد بالاتر و با ظاهری عجیب و غریب تولید کند.
این موضوع جدید مطرح شده صرفاً نظری است و نمی‌دانیم که آیا چنین سیاهچاله هایی در طبیعت وجود دارد یا خیر. مارکوس خوری، هندسه شناس دانشگاه استونی بروک می گوید:«اگر به نحوی بتوان این سیاهچاله های عجیب و غریب را مشاهده کرد، خود به خود نشان دهنده این است که جهان ما از ابعاد بالاتری تشکیل شده است». به هر حال اکنون موضوع این است که صبر کنیم تا ببینیم آیا در آزمایش‌ها چیزی مشاهده خواهد شد یا خیر.»
🖋 مترجم: شقایق اعلایی
⚛️ کانال تکامل فیزیکی
@physical_evolution
📄 ترجمه مقاله
🟠 ریاضی دانان در ابعاد بالاتر به بی نهایت شکل برای سیاهچاله ها دست یافتند!
🟢 قسمت ۱:
در فضای سه بعدی سطح سیاهچاله ها باید کروی باشد اما در ابعاد بالاتر نتایج نشان داده‌اند که بی نهایت ساختار متفاوت برای سیاهچاله ها امکان دارد!
اگر بتوان سیاهچاله های غیرکروی پیدا کرد، این موضوع نشان دهنده این است که جهان ما از ابعاد بالاتری تشکیل شده است.
در کیهان به نظرمی رسد همه چیز همواره در چرخش است. ستاره ها و سیارات کروی هستند به این دلیل که گرانش، ابری از گاز و غبار را به سمت مرکز جرم می کشد. همین رویداد برای سیاهچاله ها نیز صادق است یا به طور دقیق‌تر برای افق رویداد سیاهچاله ها برقرار است. بر اساس این نظریه، کروی شکل، نشان‌دهنده‌ی سه بعدی بودن فضا و یک بعدی بودن زمان است. اما اگر جهان ما از ابعاد بالاتری تشکیل شده باشد چه؟ ابعادی که قابل مشاهده نیستند اما اثرات آن هنوز قابل لمس هستند؟ بر این اساس آیا وجود سیاهچاله هایی با شکل‌های دیگر امکان‌پذیر است؟
به عنوان پاسخ این سؤال ریاضیات به ما می‌گوید بله. در طول دودهه گذشته محققان توانستند گاهی اوقات استثناء هایی از قاعده ای که سیاهچاله ها را به شکل کروی محدود می کرد، پیدا کنند.
در مقاله‌ای جدید، در اثباتی ریاضی نشان داده شده است که بی نهایت شکل برای سیاهچاله ها در بعد پنجم و ابعاد بالاتر امکان‌پذیر است. در این مقاله نشان داده شده است که معادلات نسبیت عام انشتین می‌تواند انواع مختلفی از سیاهچاله هایی با ابعاد بالاتر و با ظاهری عجیب و غریب تولید کند.
این موضوع جدید مطرح شده صرفاً نظری است و نمی‌دانیم که آیا چنین سیاهچاله هایی در طبیعت وجود دارد یا خیر. مارکوس خوری، هندسه شناس دانشگاه استونی بروک می گوید:«اگر به نحوی بتوان این سیاهچاله های عجیب و غریب را مشاهده کرد، خود به خود نشان دهنده این است که جهان ما از ابعاد بالاتری تشکیل شده است». به هر حال اکنون موضوع این است که صبر کنیم تا ببینیم آیا در آزمایش‌ها چیزی مشاهده خواهد شد یا خیر.»
🖋 مترجم: شقایق اعلایی
⚛️ کانال تکامل فیزیکی
@physical_evolution
Quanta Magazine
Mathematicians Find an Infinity of Possible Black Hole Shapes
In three-dimensional space, the surface of a black hole must be a sphere. But a new result shows that in higher dimensions, an infinite number of configurations are possible.
#ترجمه_مقاله #سیاه_چاله #نسبیت_عام #گرانش #انیشتین
📄 ترجمه مقاله
🟠 ریاضی دانان در ابعاد بالاتر به بی نهایت شکل برای سیاهچاله ها دست یافتند!
🟢 قسمت ۲ (سیاهچاله به شکل دونات):
داستان‌های مختلفی درباره سیاهچاله ها بیان شده است. یک سناریو با اثبات استیون هاوکینگ در سال ۱۹۷۲ شروع شد که شکل سیاهچاله ها در یک لحظه ثابت از زمان، باید کره دو بعدی باشد.(درحالی که سیاهچاله یک شی سه بعدی است، سطح آن تنها دو بعدی فضایی است.)
تا دهه های ۱۹۸۰ و ۱۹۹۰ اشتیاق برای بسط قضیه هاوکینگ برای نظریه ریسمان رشد کرد. با توجه به اینکه این ایده، نیاز به ابعاد بالاتر در حدود ۱۰ تا ۱۱ بعد دارد، فیزیکدانان و ریاضی دانان به صورت جدی بررسی کردند که ابعاد بالاتر چه توپولوژی را به سیاهچاله ها اعمال خواهد کرد.
سیاهچاله ها یکی از گیج‌کننده ترین پیش‌بینی های معادلات اینشتین هستند. ۱۰ معادله دیفرانسیل غیرخطی که به یکدیگر مرتبط هستند و حل آنها بسیار چالش برانگیز خواهد بود. درحالت کلی آنها را تنها می‌توان تحت شرایط بسیار متقارن و ساده شده حل کرد.
در سال ۲۰۰۲، حدود سه دهه بعد از نتایج هاوکینگ، روبرتو امپران و هاروی ریل یک سیاهچاله ابر متقارن به عنوان راه حل معادلات اینشتین در پنج بعد پیدا کردند (چهار بعد فضا و یک بعد زمان). امپران و ریل این شی را حلقه سیاه نامیدند (یک سطح سه بعدی با خطوط کلی دونات).
به تصویر کشیدن یک سطح سه بعدی در فضای پنج بعدی، فرآیند دشواری است. به جای آن یک دایره معمولی را تصور می کنیم. به ازای هر نقطه‌ای روی این دایره یک کره دو بعدی جایگرین می کنیم. نتیجه ترکیب این کره‌ها و دایره، یک جسم سه بعدی است که به عنوان یک دونات جامد و توده‌ای در نظر گرفته می شود. در اصل این سیاهچاله های دونات مانند اگر با سرعت مناسب بچرخند می‌توانند شکل بگیرند. اگر با سرعت خیلی زیاد بچرخند از یکدیگر می پاشند و اگر سرعت آنها از حد کافی کمتر باشند به شکل توپ دیده می شوند. رین وان می گوید:«امپران و ریل کشف جالبی انجام دادند که آنها با سرعت کافی می چرخند که به شکل دونات باقی بمانند.»
این نتایج راینون که یک توپولوژیست است را امیدوار کرد و گفت:« اگر هر سیاره، ستاره و سیاهچاله شبیه یک توپ باشد، جهان ما مکانی خسته کننده خواهد بود.»
🖋 مترجم: شقایق اعلایی
⚛️ کانال تکامل فیزیکی
@physical_evolution
📄 ترجمه مقاله
🟠 ریاضی دانان در ابعاد بالاتر به بی نهایت شکل برای سیاهچاله ها دست یافتند!
🟢 قسمت ۲ (سیاهچاله به شکل دونات):
داستان‌های مختلفی درباره سیاهچاله ها بیان شده است. یک سناریو با اثبات استیون هاوکینگ در سال ۱۹۷۲ شروع شد که شکل سیاهچاله ها در یک لحظه ثابت از زمان، باید کره دو بعدی باشد.(درحالی که سیاهچاله یک شی سه بعدی است، سطح آن تنها دو بعدی فضایی است.)
تا دهه های ۱۹۸۰ و ۱۹۹۰ اشتیاق برای بسط قضیه هاوکینگ برای نظریه ریسمان رشد کرد. با توجه به اینکه این ایده، نیاز به ابعاد بالاتر در حدود ۱۰ تا ۱۱ بعد دارد، فیزیکدانان و ریاضی دانان به صورت جدی بررسی کردند که ابعاد بالاتر چه توپولوژی را به سیاهچاله ها اعمال خواهد کرد.
سیاهچاله ها یکی از گیج‌کننده ترین پیش‌بینی های معادلات اینشتین هستند. ۱۰ معادله دیفرانسیل غیرخطی که به یکدیگر مرتبط هستند و حل آنها بسیار چالش برانگیز خواهد بود. درحالت کلی آنها را تنها می‌توان تحت شرایط بسیار متقارن و ساده شده حل کرد.
در سال ۲۰۰۲، حدود سه دهه بعد از نتایج هاوکینگ، روبرتو امپران و هاروی ریل یک سیاهچاله ابر متقارن به عنوان راه حل معادلات اینشتین در پنج بعد پیدا کردند (چهار بعد فضا و یک بعد زمان). امپران و ریل این شی را حلقه سیاه نامیدند (یک سطح سه بعدی با خطوط کلی دونات).
به تصویر کشیدن یک سطح سه بعدی در فضای پنج بعدی، فرآیند دشواری است. به جای آن یک دایره معمولی را تصور می کنیم. به ازای هر نقطه‌ای روی این دایره یک کره دو بعدی جایگرین می کنیم. نتیجه ترکیب این کره‌ها و دایره، یک جسم سه بعدی است که به عنوان یک دونات جامد و توده‌ای در نظر گرفته می شود. در اصل این سیاهچاله های دونات مانند اگر با سرعت مناسب بچرخند می‌توانند شکل بگیرند. اگر با سرعت خیلی زیاد بچرخند از یکدیگر می پاشند و اگر سرعت آنها از حد کافی کمتر باشند به شکل توپ دیده می شوند. رین وان می گوید:«امپران و ریل کشف جالبی انجام دادند که آنها با سرعت کافی می چرخند که به شکل دونات باقی بمانند.»
این نتایج راینون که یک توپولوژیست است را امیدوار کرد و گفت:« اگر هر سیاره، ستاره و سیاهچاله شبیه یک توپ باشد، جهان ما مکانی خسته کننده خواهد بود.»
🖋 مترجم: شقایق اعلایی
⚛️ کانال تکامل فیزیکی
@physical_evolution
Quanta Magazine
Mathematicians Find an Infinity of Possible Black Hole Shapes
In three-dimensional space, the surface of a black hole must be a sphere. But a new result shows that in higher dimensions, an infinite number of configurations are possible.
👍7