Quantum Physics

❓چرا سرعت نور ثابت است؟ امواج مکانیکی مانند موجی که در طناب منتشر می‌شود یا مانند امواج صوتی یا امواج آب و ... همگی نیاز به محیطی برای انتشار دارند. برای نمونه، صوت بدون وجود مولکول های هوا توانایی منتشر شدن ندارد. همین موضوع باعث می‌شود تفاوتی میان ناظر ساکن نسبت به محیط انتشار موج و ناظر های دیگر وجود داشته باشد. ناظر ساکن نسبت به محیط انتشار، سرعت و معادله‌ای خاص برای موج و ناظران دیگر هرکدام سرعت‌ها و معادله‌های متفاوتی برای این امواج بدست می‌آورند. در واقع ناظران متحرک، خود را نسبت به محیط انتشار می‌سنجند و جملاتی را به معادلات خود اضافه می‌کنند. اما موضوع در مورد امواج الکترومغناطیس فرق می‌کند. این امواج نیازی به بستری برای انتشار ندارند. این یعنی چارچوبی خاص برای مشاهده این گونه امواج، برخلاف امواج مکانیکی، وجود ندارد. بنابراین مرجعی (محیط انتشار موج) نیست که ناظران بتوانند خود را نسبت به آن بسنجند و تفاوتی را در سرعت نور احساس کنند. به همین دلیل سرعت نور برای تمامی ناظران (لَخت) ثابت است. 🆔 @Physics3p

چند سال است در این کانال در مورد عجایب و زیبایی های مکانیک کوانتومی و نسبیت صحبت می‌کنیم. شاید برای تنوع خوب باشد که به یکی از مباحث زیبای مکانیک کلاسیک بپردازیم. یکی از روشهای هم ارز با معادلات نیوتن، معادلات لاگرانژ است. لاگرانژی یک سیستم به صورت L=T–V تعریف می‌شود. در این رابطه T انرژی جنبشی و V انرژی پتانسیل می‌باشد. با حل معادلات لاگرانژ برای یک سیستم می‌توان معادله حرکت آنرا بدست آورد. جذابیت مسئله از جایی شروع می‌شود که پایستگی ها نتیجه‌ی تقارن ها هستند. با استفاده از تعریف تابع لاگرانژی می‌توان ثابت کرد: ۱) تقارن تحت انتقال در مکان موجب پایستگی تکانه خطی می‌شود. به بیان دیگر طبق اصل همگنی فضا، تمامی نقاط فضا هم ارز با یکدیگر هستند و هیچ نقطه‌ی ارجحی وجود ندارد. با در نظر گرفتن این شرایط، از تعریف لاگرانژی سیستم نتیجه می‌شود که تکانه خطی پایسته است. ۲) تقارن تحت دوران موجب پایستگی تکانه زاویه‌ای می‌شود. این تقارن تحت دوران همان همسانگردی فضاست. و در آخر: ۳) همگنی زمان یا تقارن تحت انتقال در زمان، هامیلتونی را به عنوان ثابت حرکت یا همان کمیت پایسته نتیجه می‌دهد که در شرایط خاصی هامیلتونی با انرژی برابر است یعنی H=T+V=E. یعنی پایستگی انرژی ناشی از همگنی زمان است. 🆔 @Physics3p

طبق ایده دوبروی طول موج وابسته به ذرات مادی از نسبت ثابت پلانک به تکانه ذره بدست می‌آید. (λ=h/p) طبق یکی از اصول بور، مدار هایی در اتم هیدروژن مجاز هستند که تکانه زاویه‌ای آنها طبق رابطه L=nh/2π کوانتیده باشد. با استفاده از ایده دوبروی این رابطه را می‌توان اینطور توجیه کرد: اگر فرض کنیم در هر مدار مجاز، موج دوبروی وابسته به الکترون باید با خودش هم فاز باشد، یعنی موج الکترون محیط دایره‌ای شکل را بپوشاند، باید طول مدار مضرب صحیحی از طول موج باشد یعنی 2πr=nλ . ادامه محاسبات به شکل زیر انجام می‌شود: 2πr=nλ=nh/p => pr=L=nh/2π 🆔 @Physics3p

مدل استاندارد فیزیک ذرات، چهار نیروی بنیادی طبیعت را به صورت میدان هایی که از قوانین نظریه‌ی پیمانه‌ای تبعیت می‌کنند، بیان می‌کند. نظریه‌ی پیمانه‌ای براساس تقارن های ریاضی ساخته شده است. از آنجا که این نیروها نظریه هایی کوانتومی هستند، میدانهای پیمانه ای به صورت واحدهای گسسته ظاهر می‌شوند و معلوم شده که این واحد ها در واقع ذراتی به نام بوزون های پیمانه‌ای هستند. نیروهایی که با نظریه پیمانه‌ای توصیف می‌شوند توسط این بوزون ها حمل شده، یا به عبارت دیگر بوزون ها ذرات واسطه‌ای آن هستند. هنگامی که گرانش به صورت یک نظریه پیمانه‌ای نوشته شود، بوزون پیمانه‌ای آن گراویتون نام دارد. یکی از بزرگترین موفقیت های نظریه ریسمان، کشف اجسامی در این نظریه بود که با ویژگی های گراویتون مطابقت داشت. این اجسام نوع خاصی از ریسمان های بسته اند که ذراتی بدون جرمند و دقیقاً اسپنی برابر با ۲ دارند. این ذرات در نظریه ریسمان با نوعی ریسمان بسته‌ی مرتعش نمایش داده می‌شوند. جالب اینکه، نظریه ریسمان برای داشتن گراویتون ها طراحی نشده بود بلکه آنها خود به خود نتیجه‌ی طبیعی نظریه هستند. 🆔 @Physics3p منبع: نظریه ریسمان، جونز و رابینز

|فهرستی از بهترین و معتبر ترین کانال و گروه های علمی در تلگرام👇🏼💯 جهت پیوستن به تبادل لیستی: @Kherkhah_A

🌐 این کانال در حوزه " علوم ریاضی " در سطوح دانشگاهی با محوریت آموزش و پژوهش فعالیت می کند. 🔹 موضوعات: • ریاضی محض • ریاضی کاربردی • آموزش ریاضیات • پژوهش در ریاضیات ° دانشگاه علم و صنعت ایران ° 🌐 t.me/mathematics_learn

‍ دو ناظر A و B که هرکدام داخل محفظه‌ای که هیچ ارتباطی با فضای بیرون ندارد را در نظر بگیرید. ناظر A روی زمین و تحت تاثیر جاذبه‌ی آن است و ناظر B در فضایی تهی به دور از هر منبع گرانشی قرار دارد. اگر اتاقک ناظر B با شتابی برابر با شتاب گرانشی زمین به سمت بالا کشیده شود، احساس هر دو ناظر یکی خواهد بود. یعنی نیرویی که هر دو ناظر بر پاهای خود حس می‌کنند یکسان و آزمایش های مکانیکی برای هردو، نتایج یکسانی خواهد داشت. این امر ناشی از برابری جرم لختی و جرم جاذب است. یعنی جرمی که در رابطه F=ma وجود دارد همان جرمی است که در رابطه GmM/r² نیز هست. اگر دقت کنید نقش m در قانون F=ma ، لختی و در قانون گرانش چشمه تولید جاذبه است. این ایده ما را به سمت نظریه نسبیت عام سوق می‌دهد. ما با استفاده از این ایده میتوانیم اثرات میدان گرانشی را مطالعه کنیم. اگر ما مسیر جریان فضازمان را برای یک پروسه‌ی طبیعی در چارچوب لَخت بدانیم با استفاده از محاسبات نظری می‌توانیم متوجه شویم که این پروسه در چارچوب شتابدار چگونه است. از طرفی چون در چارچوب شتابدار جاذبه وجود دارد (به دلیل شتاب چارچوب) از طریق محاسبات میتوانیم تأثیر جاذبه بر پروسه‌ی طبیعی مذکور را متوجه شویم. 📚 برگرفته از کتاب نظریه نسبیت خاص و عام نوشته‌ی آلبرت اینشتین 🆔 @Physics3p

🔸 طبق نسبیت خاص، هندسه فضازمان، هندسه‌ی هذلولی است. در این هندسه، هذلولی ها نقش دایره ها در هندسه اقلیدسی را دارند. در هندسه اقلیدسی، دایره مکان هندسی نقاطی است که از یک نقطه مشخص فاصله‌ی ثابتی دارند. اگر از دو بعد فضا صرف نظر کنیم، فضا زمان را میتوانیم به شکل دو محور x و ct که برهم عمودند، رسم کنیم. طبق اصل ثابت بودن سرعت نور ، کمیت ds²=c²dt²–dx² تحت تبدیلات لورنتس ناورداست. بنابراین یک سری از رویداد که فاصله‌ی فضازمانی ثابتی از ناظر در مبدأ فضازمان را دارند، از لحاظ هندسی روی ds²=constant=(ct)²–x² واقع هستند.  این معادله نشان دهنده‌ی یک هذلولی می‌باشد. بنابراین رویداد هایی که فاصله فضازمانی ثابتی از یک نقطه دارند روی هذلولی قرار می‌گیرند. به این هندسه، هندسه هذلولی یا مینکوفسکی می‌گویند. 🆔 @Physics3p

مسئله اساسی مکانیک کلاسیک حل معادله حرکت جسم و بدست آوردن معادله مکان زمان r(t) است. تابع برداری r(t) در فضای سه بعدی تعریف می‌شود و در هر لحظه بردار مکان جسم را نشان می‌دهد. مشتقات این تابع، سرعت و شتاب جسم را در هر لحظه مشخص می‌کند. بنابراین با بدست آوردن r(t) حرکت جسم تماماً مشخص می‌شود. در مکانیک کوانتومی، مسئله اساسی حل یک معادله ویژه مقدار است که نقشی شبیه به معادله حرکت در مکانیک کلاسیک دارد. حاصل این معادله، بردار حالت است که عنصری از فضای هیلبرت می‌باشد. با بدست آمدن بردار حالت اطلاعات لازم در مورد سیستم کوانتومی بدست می‌آید. 🆔 @physics3p

مطالب این کانال تأیید یا رد نمی‌شود.

🔹آیا "خویشتن" حقیقت دارد ؟ 🔹ماتریکس(شبیه سازی) چیست؟ 🔹آیا جهان درون و جهان بیرون یکیست؟ 🔹نظریه آگاهی بزرگترین فریب است 🔹ابعاد پنهان جهان 🔹آیا حقیقت و واقعیت , یکسان هستند؟ 🔹آیا انتهای جهان همان انتهای ذهن است؟ 🔹آیا واقعیت صرفا یک باور است؟ همه در کانال زیر 👇👇 https://t.me/joinchat/AAAAAEMC3sEn0SZ4IugWnw گروه ماتریکس 👇👇 https://t.me/+YuISoMKlsSswZDQ0

🔹آیا "خویشتن" حقیقت دارد ؟ 🔹ماتریکس(شبیه سازی) چیست؟ 🔹آیا جهان درون و جهان بیرون یکیست؟ 🔹نظریه آگاهی بزرگترین فریب است 🔹ابعاد پنهان جهان 🔹آیا حقیقت و واقعیت , یکسان هستند؟ 🔹آیا انتهای جهان همان انتهای ذهن است؟ 🔹آیا واقعیت صرفا یک باور است؟ همه در کانال زیر 👇👇 https://t.me/joinchat/AAAAAEMC3sEn0SZ4IugWnw گروه ماتریکس 👇👇 https://t.me/+YuISoMKlsSswZDQ0

‍🔹جهان‌های درهم‌تنیده 🆔 @Physics3p 🔻در رهیافت جهان‌های متعدّد اِورت، گیتی در حالت‌های موازیِ متعدّدی قرار می‌گیرد که همگی با یک تابع‌موج اصلی موسوم به «تابع‌موج گیتی» تعریف می‌شوند. در کیهان‌شناسی کوانتومی، فیزیک‌دان‌ها با معادلۀ شرودینگر شروع می‌کنند که تابع‌موج الکترون‌ها و اتم‌ها را تعریف می‌کند. با این وجود فیزیک‌دان‌ها از معادلۀ دِویت ـ ویلر برای کلّ گیتی، موسوم به تابع‌موج گیتی استفاده می‌کنند که بر روی تمام گیتی‌های ممکن تعریف می‌شود. چنان‌چه تابع‌موج گیتی برای یک گیتیِ خاص تعریف شده و بزرگ از آب درآید، این بدان معنا است که شانس خوبی هست که گیتی مذکور در آن حالت خاص قرار داشته باشد. از زاویه‌ای دیگر، در کیهان‌شناسی کوانتومی ـ و همچنین تورّمی ـ گیتی به صورت افت و خیزهای کوانتومی خلأ سر برآورده است: یعنی به صورت حبابی کوچک در کفِ جوشان فضا ـ زمان. استیفن هاوکینگ در گسترش ایدۀ تابع‌موج گیتی تلاش نمود. وی ادّعا کرد که در بین گیتی‌ها، گیتی‌ِ ما ویژه است. تابع‌موج گیتی برای گیتیِ ما در واقع خیلی بزرگ است و تقریباً برای بیش‌تر گیتی‌ها برابر صفر می‌باشد. بدین ترتیب احتمالی اندک و متناهی هست که سایر گیتی‌ها (مینی ـ گیتی‌ها) بتوانند در بس ـ گیتی وجود داشته باشند. در واقع هاوکینگ می‌کوشد به این شیوه تورّم را استنتاج کند. در این تصویر، هر گیتی‌ای که متورّم می‌شود به سادگی از آنی که متورّم نمی‌شود محتمل‌تر است. بنابراین گیتیِ ما تورّم یافته است. 🆔 @Physics3p 🔻در سال 2011 پروفسور ساسکیند و رافائل بوزو پیشنهاد جالبی را عرضه کردند. این پیشنهاد برای اتّحاد نظریۀ جهان‌های موازی در تورّم ابدی و تعبیر جهان‌های متعدّد مکانیک کوانتومی طرّاحی شده است. آن‌ها در ایجاد این اتّحاد، هم‌ارز دیگری از تعبیر کپنهاگی به نام «واهمدوسی» را نیز مطرح کردند. هدف آن دو عرضۀ تصویر سازگاری از گذارهای کوانتومی بود. گذارهایی که از ایدۀ فروپاشی صرف نظر کنند، با وجود این‌که در بحث احتمالات و دیگر نتایج مربوط به این ایده همچنان سازگارند. ساسکیند و بوزو واهمدوسی را برای حالت کوانتومی کلّ عالم ـ یا همان تابع‌موج گیتی ـ در نظر گرفتند. به نوعی، اگر واهمدوسی نتواند رخ بدهد، عالم برای همیشه در برهم‌نهیِ یکسانی از حالت‌ها باقی خواهد ماند. جهانِ بدون مشاهده‌ گر یا مشارکت‌کننده، به تابع‌موجی شبح‌وار می‌ماند. شبیه گربۀ شرودینگر که برای همیشه در حالت دوگانۀ مرگ و زندگی باقی می‌ماند. جهان بدون مشارکت‌کننده تا ابد محکوم به «همدوس» ماندن است، یعنی کاملاً در حال برهم‌نهی باقی می‌ماند. 🔻چیزی که شخص بنده توانستم از ادغام جهان‌های حبابیِ ناشی از تورّم و جهان‌های متعدّدِ اِورتی برداشت کنم آن‌که است گیتی ما بخشی از فضایی در بس ـ گیتی است که به نوعی با گیتی‌های دیگر درهم‌تنیده شده است. به عبارتی، وقتی دانشمندی دیوانه‌ در حال انجام آزمایش گربۀ شرودینگر است، هنگام بازکردن جعبه باعث انشعاب عالم به دو عالم نخواهد شد، بلکه باعث فرواُفتِ درهم‌تنیدگی عالم ما با عالم دیگر ـ که درست نسخه‌ای دیگر از ما است ـ می‌شود. به عبارتی، عالم‌های حبابیِ حاصل از تورّمِ ابدی که در حالت درهم‌تنیدگی به سر می‌برند، نسخه‌هایی از عالم ما هستند. اگر گربه را در این عالم زنده یافتید، در عالم بغل‌دستی نسخۀ دیگر شما با گربۀ مرده گربه مواجه می‌شود. این ادغام تنها برای رفع ابهام انشعاب عالم کاربرد دارد: دیگر عالم منشعب نمی‌شود بلکه درهم‌تنیدگی خود را با عالم‌های دیگر به هم ‌می‌زند (عالم‌هایی که هر لحظه به واسطۀ تورّم ابدی در حال تولّد هستن) «نویسنده سعید گراوندی (زاحل)» 🆔 @Physics3p

اما تفاسیر مکانیک کوآنتومی چگونه ظاهر میشوند؟ چیزی که این احتمال را به قطعیت تبدیل میکند عملِ فعالِ اندازه گیری است. برای مثال شما تا زمانی که وضعیت گربه درون جعبه را مورد سنجش قرار ندهید نمیتوانید بگویید مُرده است یا زنده پس چیزی که احتمال ۵۰ درصدِ مُرده بودن و ۵۰ درصدِ زنده بودنِ گربه را از نظر شما به ۱۰۰ درصد زنده یا ۱۰۰ درصد مرده تبدیل میکند، عمل اندازه گیری است. اما چه اتفاقی میافتد که تابع موج که تنها احتمالِ هر حالتِ مجاز را بیان میکرد با مشاهده و اندازه گیری به قطعیت تبدیل میشود؟ این موضوع که در مکانیک کوآنتومی از آن بعنوان مشکلِ اندازه گیری یاد میشود، در حقیقت از اینجاست که پای تفاسیر و فلسفه را به این علم باز میکند برای توجیه این موضوع تفاسیر گوناگونی مطرح شده اند که از معروف ترین آنها تفسیرِ کپنهاگی که رُمبش تابع موج را مطرح میکند و تفسیرِ جهانهای چندگانه(موازی) هستند که عمل برهم نهی و ناهمدوسی برای توجیه پویایی موضوع اندازه گیری مطرح هستند. 🆔 @Physics3p

شاید بتوان گفت چیزی که بیشتر از هر چیزی مکانیک کوآنتومی را برایمان مبهم و غیرقابل درک با بهره گیری از ذهنیت کلاسیک میکند، تفاسیر مطرح شده در مکانیک کوآنتومی هستند اما چرا در مکانیک کوآنتومی نیاز به تفسیر داریم و چگونه است که علم در اینجا محتاج فلسفه میشود؟ اگر بخواهیم مکانیک کوآنتومی را خلاصه کنیم، میتوانیم بگوییم ما برای هرچیزی در جهان میتوانیم یک معادله ریاضی توصیفگر آن را بنویسیم. این معادله ریاضی در زبان کلاسیکیِ فیزیک، همان معادله حرکتِ معروف نیوتن است اما به زبان مکانیک کوآنتومی، این معادله همان معادله شرودینگر نام دارد، که برای سیستم مورد بررسی یک تابع موج میدهد که این به سبب خاصیت دوگانگی مواد است هر سیستم کوآنتومی تنها میتواند یک حالت خاص را اختیار کند، برای مثال، یک شخص میتواند یا بخندد یا گریه کند و ممکن نیست که همزمان هم بخندد و هم بگریَد در مکانیک کوآنتومی، هر یک ازین حالتهای خاصی که سیستمِ مورد بررسی میتواند اختیار کند را یک حالتِ مجاز مینامیم کاری که تابع موج انجام میدهد این است که احتمالِ حضور سیستم مورد بررسی را در یکی از این حالتهای مجاز نشان دهد 🆔 @Physics3p ادامه👇👇

‍ تولید انرژی‌ در ستارگان: 🆔 @Physics3p فرایند گداخت هسته‌ای در ستارگان به دو دسته تقسیم می‌شوند. زنجیره پروتون-پروتون یا (p-p) که در ستارگان با جرم پایین که دمای هسته‌ی آنها به ۱۶ میلیون کلوین نمیرسد و چرخه کربن نیتروژن اکسیژن (CNO) که در ستارگان پرجرم تر اتفاق می‌افتد. زنجیره p-p مرحله اول: دو پروتون با هم جوش می‌خورد و ایزوتوپ هیدروژن (دوتریوم)، یک پوزیترون و یک نوترینو تولید می‌کنند. که نوترینو به دلیل برهمکنش بسیار ضعیفی که با ماده دارد طی چند ثانیه از هسته خورشید خارج می‌شود و پوزیترون (پاد الکترون) با یک الکترون آزاد برخورد کرده و پرتو گاما تولید می‌کنند. مرحله دوم: پروتون سوم با هسته‌ی دوتریوم جوش خورده و ایزوتوپ هلیم ۳ تولید می‌کند. انرژی آزاد شده در این حالت توسط پرتو گاما حمل می‌شود. مرحله سوم: در این مرحله آخر دو هلیم ۳ بهم جوش خورده و هلیم معمولی و دو پروتون تولید میشود. چرخه CNO مرحله اول: یک اتم کربن و یک پروتون با یکدیگر جوش می‌خورند ایزوتوپ نیتروژن (۱۳) و پرتو گاما تولید می‌کنند. مرحله دوم: ایزوتوپ نیتروژن تولید شده در مرحله قبل به ایزوتوپ کربن واپاشیده می‌شود و پوزیترون و نوترینو تولید می‌کند. مرحله سوم: ایزوتوپ کربن با پروتون جوش میخورد و نیتروژن پایدار و پرتو گاما تولید می‌کنند. مرحله چهارم: نیتروژن با یک پروتون جوش میخورد و ایزوتوپ اکسیژن (۱۵) به همراه پرتو گاما تولید می‌کنند. مرحله پنجم: ایزوتوپ اکسیژن واپاشیده شده و ایزوتوپ نیتروژن و یک پوزیترون و نوترینو تولید می‌کند. مرحله ششم: در نهایت هسته هلیم زمانی که نیتروژن و پروتون باهم جوش میخورد تولید می‌شود و کربن که در این فرایند نقش کاتالیزور را داشته تولید میشود. 🆔 @Physics3p منبع: اخترفیزیک ستاره ای جلد۳ اریکا بوم-ویتنس

📚آن روی دیگر حقیقت 🖋 کارل روولی 🆔 @Physics3p

🔍حالت دوم: دو سیم با جریانهای خلاف جهت هم از دیدگاه ناظری که نسبت به بار مثبتی در سیم (یک) ساکن است تمامی بار های منفی که در سیم (دو )هستند نیز نسبت به این ناظر ساکن اند چرا که سرعت حرکت انها یکسان و جهت سوق بار منفی به سوی بار مثبت با جهت حرکت ناظر یکسان است اما جهت سوق بار های مثبت به سمت بارهای منفی در سیم (دو) در خلاف جهت حرکت ناظر است پس ناظر برای بار های مثبت مجاور انقباض فضایی مشاهده میکند و در واحد طول سیم (دو) تعداد بارهای مثبت از بارهای منفی در همین سیم بیشتر میشود و در نهایت بار مثبتی که در نظر داشتیم سیم (دو ) را با بار خالص مثبت دفع میکند. 3⃣ 🆔 @Physics3p

🔎حالت اول: دو سیم با جریانهای هم جهت از دید ناظری که نسبت به بار مثبتی در سیم (یک) ساکن است تمامی بار های مثبتی که در سیم (دو ) هستند هم نسبت به ناظر ساکن اند چرا که جهت سوق بار مثبت به بار منفی یکسان با جهت حرکت ناظر و سرعت حرکت ذرات مثبت و منفی برابر است اما جهت سوق بارهای منفی به سمت بار های مثبت در سیم (دو) بر خلاف جهت حرکت ناظر است پس ناظر برای بار های منفی انقباض فضایی را مشاهده میکند و در واحد طول سیم(دو) تعداد بار های منفی از بار های مثبت در همین سیم بیشتر میشود و درنهایت بار مثبتی که در نظر داشتیم جذب سیم (دو) با بار خالص منفی میشود. 3️⃣ 🆔 @Physics3p

🔍حالت دوم: دو سیم با جریانهای خلاف جهت هم از دیدگاه ناظری که نسبت به بار مثبتی در سیم (یک) ساکن است تمامی بار های منفی که در سیم (دو )هستند نیز نسبت به این ناظر ساکن اند چرا که سرعت حرکت انها یکسان و جهت سوق بار منفی به سوی بار مثبت با جهت حرکت ناظر یکسان است اما جهت سوق بار های مثبت به سمت بارهای منفی در سیم (دو) در خلاف جهت حرکت ناظر است پس ناظر برای بار های مثبت مجاور انقباض فضایی مشاهده میکند و در واحد طول سیم (دو) تعداد بارهای مثبت از بارهای منفی در همین سیم بیشتر میشود و در نهایت بار مثبتی که در نظر داشتیم سیم (دو ) را با بار خالص مثبت دفع میکند. 2️⃣ 🆔 @Physics3p