Space Einstein✨
رفتن به کانال در Telegram
گروه نجوم و فیزیک برای دوست داران علم. 🧪 تخیل مهم تر از دانش است؛دانش محدود است اما تخیل همه دنیا را در بر میگیرد! 🔭 مشخصات و اطلاعات بیشتر: https://t.me/Einstein_astronomy/6 Admin: @be_zeryan
نمایش بیشتر1 865
مشترکین
+224 ساعت
اطلاعاتی وجود ندارد7 روز
-430 روز
آرشیو پست ها
1 865
بخش سوم:
برای افزایش مقیاس کامپیوترهای کوانتومی مبتنی بر یونهای به دام افتاده،محققان باید از تلههای سطحی کوچکتر استفاده کنند،در این تلهها،یونها توسط میدانهای الکتریکی که توسط الکترودهای نازک طلایی روی سطح تراشه ایجاد میشوند،در بالای تراشه معلق میشوند.این تله سطحی، که موضوع مقالهای در سال ۲۰۲۱ توسط محققان موسسه ملی استاندارد و فناوری در بولدر، کلرادو بود،دارای یک آشکارساز فوتونی یکپارچه(نقطه سیاه کوچک در مرکز تراشه)است که برای اندازهگیری وضعیت یونهای بریلیوم که به عنوان کیوبیت عمل میکنند،استفاده میشود.
#فیزیک_اتمی
#کامپیوتر_کوانتومی
#مکانیک_کوانتومی
@Einstein_astronomy
1 865
بخش دوم:
این عکس برجسته که در سال ۲۰۱۷ در آزمایشگاه محاسبات کوانتومی مبتنی بر یونهای به دام افتاده در دانشگاه آکسفورد گرفته شده،یک یون استرانسیم را نشان میدهد که در یک محفظه خلاء معلق است.میدانهای الکتریکی که توسط الکترودهای فولادی به شکل سوزن و تیغه ایجاد میشوند،این یون را در مرکز یک ناحیه ۲ میلیمتری بین نوک سوزنها محصور میکنند.این یون به دلیل جذب مداوم فوتونها از یک پرتو لیزر و انتشار فوتونها برای دفع انرژی اضافی،قابل مشاهده است.این نوع تلههای تیغهای که نسبتاً بزرگ هستند،اغلب در آزمایشگاههای دانشگاهی برای آزمایش تکنیکهای جدید محاسبات کوانتومی بر روی تعداد کمی کیوبیت استفاده میشوند.
#فیزیک_اتمی
#کامپیوتر_کوانتومی
#مکانیک_کوانتومی
@Einstein_astronomy
1 865
ساخت یک کامپیوتر کوانتومی،قطره به قطره،با استفاده از کیوبیتهای شکننده:
بخش اول:
هنوز هیچکس نمیداند کدام فناوری،کامپیوترهای کوانتومی آینده را تغذیه خواهد کرد،اما رقابت برای ساخت آنها،از همین حالا،منجر به تولید برخی از پیچیدهترین ماشینآلات علم شده است.تقریباً تمام کامپیوترهای مدرن،از میکروکنترلرهای ارزانقیمت موجود در ماشین ظرفشویی شما گرفته تا سختافزارهای پیشرفتهای که برای سیستمهای هوش مصنوعی محاسبات انجام میدهند،بر اساس نسخههایی از یک فناوری واحد عمل میکنند:
صفحههای سیلیکونی که با ساختارهای میکروسکوپی به نام ترانزیستورها پوشانده شدهاند.مدارهای الکترونیکی حاوی ترانزیستورها میتوانند به سرعت و به طور قابل اعتماد بین دو حالت،که معمولاً با 0 و 1 مشخص میشوند،تغییر کنند.این ویژگی به آنها امکان میدهد تا بیتها،واحدهای اساسی اطلاعات،را ذخیره و پردازش کنند.
کامپیوترهای کوانتومی این پتانسیل را دارند که اطلاعات را به روشهای جدید و قدرتمندتری،فراتر از صرفاً 1 و 0،پردازش کنند و مشکلات خاصی را حل کنند که برای همتایان معمولی آنها بسیار دشوار است.با این حال،ساخت ماشینی به اندازه کافی قدرتمند برای تحقق این وعده،همچنان یک چالش بزرگ است.محاسبات کوانتومی هنوز به لحظه ترانزیستور خود نرسیده است،و محققان همچنان رویکردهای مختلفی را برای توسعه سختافزار کوانتومی بررسی میکنند.
رویکردهای فعلی،در درجه اول، در این زمینه تفاوت دارند که از کدام سیستمهای فیزیکی به عنوان کیوبیت،بلوکهای سازنده اساسی کامپیوترهای کوانتومی،استفاده میکنند.بر خلاف مدارهایی که بیتهای کلاسیک را ذخیره میکنند،کیوبیتها میتوانند پدیدههای عجیبی مانند برهمنهی و درهمتنیدگی را نشان دهند که قدرت محاسباتی بیشتری به آنها میبخشد.با این حال،این اثرات کوانتومی نیز بسیار شکننده هستند و به راحتی میتوانند توسط تعاملات ناخواسته بین کیوبیتها و محیط اطراف مختل شوند.هر فناوری کیوبیت پیشنهادی،تلاش میکند تا دو ویژگی را که دستیابی به آنها به طور همزمان دشوار است،با هم آشتی دهد:
کیوبیتها باید از اختلالات خارجی جدا شوند،اما در عین حال،باید به راحتی توسط محققان قابل دستکاری باشند.
برخی از محققان،شرط خود را بر سیستمهای کوانتومی طبیعی مانند اتمها گذاشتهاند.برای استفاده از یک اتم به عنوان کیوبیت،ابتدا باید آن را جدا کرده و در یک محفظه خلاء به دام بیندازید،و محققان دو رویکرد متمایز را برای انجام این کار دنبال کردهاند.در محاسبات کوانتومی مبتنی بر یونهای به دام افتاده،محققان یک الکترون را از هر اتم جدا میکنند تا یونهای دارای بار مثبت ایجاد کنند که میتوانند توسط میدانهای الکتریکی در جای خود نگه داشته شوند.رویکرد دیگر،از آرایههایی از پرتوهای لیزر متمرکز،به نام گیرههای نوری،برای به دام انداختن اتمهای خنثی استفاده میکند.
محققان دیگری رویکرد جایگزینی را دنبال میکنند که به آن محاسبات کوانتومی ابررسانا میگویند،که شامل طراحی کیوبیتهای مصنوعی است.با استفاده از نسخههای اصلاحشدهای از فرآیندهای میکروساخت که برای محاسبات کلاسیک توسعه یافتهاند،محققان مدارهای کوچکی را از موادی مانند آلومینیوم و نیوبیوم مونتاژ میکنند که در دماهای بسیار پایین،به ابررسانا تبدیل میشوند.این مدارهای ابررسانا،که در سیستمهای سردخانهای ویژهای به نام سردخانههای رقیق قرار دارند،میتوانند مانند کیوبیت عمل کنند.بسیاری از کاندیدهای دیگر کیوبیت نیز مورد بررسی قرار گرفتهاند،از اسپینهای الکترون گرفته تا فوتونها و سیستمهای کوانتومی عجیبتر.
افزایش مقیاس از نمونههای کوچک به سیستمهای بسیار بزرگتر،یکی از بزرگترین چالشهایی است که تمام این رویکردها با آن روبرو هستند.ساختن چند کیوبیت خوب کافی نیست:
محققان در نهایت به حداقل ده هزار،و حتی با خوشبینانهترین تخمینها،شاید حتی میلیونها کیوبیت نیاز خواهند داشت.تعداد بیشتر کیوبیتها همچنین به معنای سیستمهای کنترل و اندازهگیری بزرگتر و پیچیدهتر است.اگرچه هنوز زود است که بگوییم کدام فناوری،در صورت وجود،پیروز خواهد شد،تصاویر در بخش های بعدی نگاهی اجمالی به تلاشهای جاهطلبانه مورد نیاز برای ساخت کامپیوترهای کوانتومی قابل اعتماد ارائه میدهند.
#فیزیک_اتمی
#کامپیوتر_کوانتومی
#مکانیک_کوانتومی
@Einstein_astronomy
1 865
بخش دوم:
یک آستانه برای رفتار جمعی:
تحلیل نشان داد که با افزایش فعالیت برخورد،یک تغییر واضح رخ میدهد.زمانی که تعداد ذرات باردار در ناحیه میانی برخورد از حدود 20 فراتر رود،سهم هسته تعادلیافته از سهم کرونا بیشتر میشود.با این حال،کرونا حتی در برخوردهای بسیار متمرکز O+O نیز از بین نمیرود و همچنان حدود 30 درصد از کل ذرات هادرون تولید شده را تشکیل میدهد.
هیرانو گفت:
ما برای اولین بار،توانستیم به طور کمی مشخص کنیم که ماده کوارک-گلوئون تولید شده در برخوردهای اکسیژن،تا چه حد به تعادل حرارتی نزدیک میشود.
این نتیجه نشان میدهد که برخوردهای O+O در یک رژیم میانی بین سیستمهایی که توسط ذرات نامتعادل غالب هستند و سیستمهایی که در آن رفتار جمعی و شبیه به سیال،غالب است،قرار دارند.
تحلیل بیشتر تکانه ذرات نشان داد که سهم هسته به طور کلی در تکانههای پایینتر غالب است،در حالی که کرونا با افزایش تکانه،اهمیت بیشتری پیدا میکند.این تغییر در تکانههای بالاتر برای ذرات سنگینتر رخ میدهد،که نشاندهنده افزایش قویتر ناشی از انبساط جمعی هسته تعادلیافته است.
محققان همچنین تولید بارونهای عجیب را بررسی کردند.نسبت بارونهای عجیب به پیونهای باردار با افزایش تعداد برخوردها افزایش یافت،اما همچنان کمتر از مقادیری بود که برای تعادل شیمیایی کامل انتظار میرود.این الگو،شواهد بیشتری را ارائه میدهد که یک جزء نامتعادل همچنان وجود دارد،حتی زمانی که سهم تعادلیافته افزایش مییابد.
محدودیتهای مدل سیال:
هیرانو توضیح داد:
درک میزان تعادل، ضروری است،زیرا مطالعات هستههای اکسیژن و ساختار احتمالی خوشهای آلفا آنها،بر این فرض استوار است که ماده تولید شده،مانند یک سیال رفتار میکند.
بنابراین،این تحقیق،مبنایی را برای تفسیر توزیع ذرات در برخوردهای O+O به عنوان ابزاری برای بررسی ساختار هستهای فراهم میکند،و همچنین به روشن شدن شرایطی که در آن ماده کوارک-گلوئون(QGP)در سیستمهای برخورد کوچکتر تشکیل میشود،کمک میکند.
به طور کلی،یافتهها نشان میدهند که دینامیک هیدرودینامیک نسبیتی به تنهایی نمیتواند به طور کامل برخوردهای O+O را توصیف کند،زیرا یک جزء قابل توجه نامتعادل باقی میماند.این مطالعه،یک مبنای کمی را برای مقایسه اندازهگیریهای آینده از LHC و RHIC و برای بررسی چگونگی تغییر تشکیل QGP با تغییر اندازه سیستم،فراهم میکند.
محققان همچنین قصد دارند این چارچوب را به سیستمهای میانی دیگر،از جمله برخوردهای نئون-نئون،گسترش دهند تا بررسی کنند که چگونه ساختار هستهای و تعادل،ماده تولید شده در برخوردهای پرانرژی را شکل میدهند.
پایان.
منبع:
https://phys.org/news/2026-08-oxygen-collisions-reveal-quarkgluon-approaches.html
#ذرات_بنیادی
#فیزیک_هستهای
#CERN
#LHC
@Einstein_astronomy
1 865
برخورد اتمهای اکسیژن،نحوه نزدیک شدن ماده کوارک-گلوئونی به تعادل را نشان میدهد:
بخش اول:
برخورد هستههای اتمی پرانرژی،شرایطی مشابه شرایط موجود در اوایل جهان را بازسازی میکنند و پلاسما کوارک-گلوئونی(QGP)را تولید میکنند،حالتی داغ از ماده که در آن کوارکها و گلوئونها دیگر در داخل پروتونها و نوترونها محدود نشدهاند.در حالی که سیستمهای بزرگ مانند برخورد هستههای سرب با یکدیگر میتوانند مادهای را تولید کنند که مانند یک سیال رفتار میکند،رفتار جمعی نیز در سیستمهای کوچکتر مشاهده شده است.برخورد اتمهای اکسیژن با یکدیگر،شرایطی میانی را فراهم میکند،اما اینکه آیا ماده تولید شده به تعادل حرارتی محلی میرسد -و در نتیجه مانند یک سیال رفتار میکند- هنوز مشخص نیست.
جداسازی هسته از هالهای:
یک تیم تحقیقاتی به رهبری پروفسور تتسوفومی هیرانو از دانشکده علوم و فناوری دانشگاه Sophia در توکیو،به همراه دانشجوی تحصیلات تکمیلی،ناویا ایتو،برای اولین بار به صورت کمی،میزان رسیدن ماده تولید شده در برخورد هستههای اتمی اکسیژن پرانرژی(O+O)در شتابدهنده بزرگ هادرون(LHC)در CERN به تعادل حرارتی را ارزیابی کردند.
آنها از مدل مقداردهی اولیه هسته-هاله دینامیکی(DCCI2)استفاده کردند که مادهای را که به تعادل محلی میرسد،به یک هسته و ذراتی که در یک هاله باقی میمانند و به تعادل نمیرسند،تقسیم میکند.یافتههای آنها در مجله Physical Review C منتشر شده است.
محققان،برخورد O+O را در انرژی برخورد 5.36 TeV مدلسازی کردند و بررسی کردند که چگونه تعادل بین این دو جزء با افزایش تعداد ذرات باردار تولید شده در نزدیکی مرکز برخورد تغییر میکند.
در این مدل،هسته به عنوان یک محیط تعادلیافته در نظر گرفته شده است که تکامل آن را میتوان با استفاده از هیدرودینامیک نسبیتی توصیف کرد،در حالی که هاله، ذراتی را نشان میدهد که به طور کامل به تعادل نمیرسند.این رویکرد به تیم اجازه داد تا میزان ماده تولید شده که به صورت جمعی رفتار میکند را تعیین کنند،بدون اینکه فرض کنند کل سیستم به تعادل میرسد.
تشریح تصویر زیر:
هستههای اکسیژن،با عدد اتمی 16،یک سیستم برخورد واسطهای بین برخورد پروتون-پروتون و برخورد یونهای سنگین ایجاد میکنند و راهی را برای بررسی چگونگی شکلگیری ماده کوارک-گلوئونی و تبدیل آن به مایع فراهم میکنند.
#ذرات_بنیادی
#فیزیک_هستهای
#CERN
#LHC
@Einstein_astronomy
1 865
بخش پنجم:
آیا فضای هیلبرت واقعی است یا صرفاً یک انتزاع؟:
یک قرن پس از تولد مکانیک کوانتومی،این نظریه فیزیکدانان را در موقعیتی دشوار قرار داده است.ما در دنیایی زندگی میکنیم که در آن اجسام با حرکت در سه بعد از فضا،موقعیت خود را تغییر میدهند.اما بنیادیترین نظریه ما در جای دیگری قرار دارد،در قلمرو وسیع احتمالات فون نویمان.این موضوع چه معنایی در مورد واقعیت دنیای ما،یا واقعیت فضای هیلبرت،دارد؟
نکات مهم و ظریف از نظر ریاضی:
در فیزیک کوانتومی،فضاهای هیلبرت از اعداد مختلط استفاده میکنند که شامل عدد موهومی i و مناطق منفی است.اما قانون چهارم فون نویمان تضمین میکند که احتمال هر احتمالی همیشه به صورت یک عدد حقیقی و مثبت ظاهر میشود.
به گفته شان کارول،فیلسوف و فیزیکدان دانشگاه جانز هاپکینز،این پیام کاملاً واضح است.اگر مکانیک کوانتومی نظریه اساسی طبیعت باشد،آنگاه فضای هیلبرت باید به عنوان صحنه اصلی واقعیت در نظر گرفته شود.او در مقالهای که در سال 2022 منتشر کرد،این استدلال را مطرح کرد.یکی از خطوط تحقیق او به دنبال این است که دنیای آشنای ما را از فضای گیجکننده هیلبرت که تمام راههای ممکن برای وجود جهان را در بر میگیرد،استخراج کند.
فیزیکدانان دیگری رویکردی عملگرایانهتر دارند.جاناتان سورسه،فیزیکدان دانشگاه پرینستون،میگوید که فضای هیلبرت یک ساختار ریاضی مفید است که برای توصیف بسیاری از سیستمهای کوانتومی بسیار کاربردی است؛اما نه همه آنها.او به گروهی از محققان تعلق دارد که به دنبال یک ساختار ریاضی هستند که بتواند بافت فضا و زمان را به عنوان یک شیء کوانتومی توصیف کند.چنین نظریهای پیششرط پاسخ دادن به سوالات بزرگ مانند آنچه در قلب یک سیاهچاله رخ میدهد،است.فیزیکدانانی که این سوالات را مطرح میکنند،اخیراً بر روی یک فضای انتزاعیتر تمرکز کردهاند که به نظر میرسد به طور خاص برای اهداف آنها مناسب است.این نوع فضا از چیزهایی تشکیل شده است که میتوان با آنها با فضای هیلبرت انجام داد،مانند تقسیم کردن آن به روشهای مختلف یا چرخاندن یک بخش به بخش دیگر.در این عرصه،آنها دریافتند که سیاهچاله ها کمی کمتر مرموز به نظر میرسند.
این نوع فضای فراگیر امروزه به عنوان جبر فون نویمان شناخته میشود.خود فون نویمان در توسعه آن به عنوان یک راه حل بالقوه برای برخی از ناسازگاریهای منطقی با فضای هیلبرت که او را آزار میداد،نقش داشت.او در نامهای در سال 1935 در حالی که در مورد مزایای جبرها تحقیق میکرد،نوشت:
من میخواهم اعترافی کنم که ممکن است غیراخلاقی به نظر برسد:من دیگر به فضای هیلبرت اعتقاد ندارم.
سورسه،از طرف خود،تمایل فون نویمان برای داشتن یک فضای واحد که همه چیز را در بر بگیرد،را ندارد.او از استفاده از هر ساختار ریاضی که بهترین تناسب را با شیء کوانتومی مورد مطالعهاش داشته باشد،راضی است.اغلب این یک فضای هیلبرت است.گاهی اوقات یک جبر فون نویمان است.و گاهی اوقات ممکن است یکی از بسیاری از فضاهای دیگر باشد که ریاضیدانان در طول قرن گذشته ایجاد کردهاند.او گفت:
یک کل مجموعه از این چیزها وجود دارد.
5 اصل کوانتومی جان فون نویمان:
1. یک پیکان در فضای هیلبرت باید نشاندهنده حالت کوانتومی هر شیئی باشد.
2. تغییر در شیء باعث میشود که پیکان به طور پیوسته در فضای هیلبرت بچرخد تا یک حالت جدید را نشان دهد.
3. محورهای متمایز در فضای هیلبرت باید مجموعههای مختلفی از ویژگیهای ممکن یک شیء را منعکس کنند.
4. سایهای که پیکان بر روی یک محور میاندازد،احتمال تحقق آن احتمال را در هنگام انجام اندازهگیری رمزگذاری میکند.
5. در هنگام اندازهگیری،پیکان به طور تصادفی و آنی به سمت محوری که نشاندهنده نتیجه مشاهده شده است،جهش میکند،و شیء یک ویژگی کاملاً مشخص را به دست میآورد.
پایان.
منبع:
https://www.quantamagazine.org/in-hilbert-space-all-things-are-quantumly-possible-20260826/
#مکانیک_کوانتومی
#ریاضیات
@Einstein_astronomy
1 865
ذرات نور،مقیاسبندی مهمی را در یک گاز فوتونی دو بعدی نشان میدهند:
تیمی از محققان از دانشگاه بون،دانشگاه هایدلبرگ و دانشگاه ملی خودمختار مکزیک،رفتار بحرانی ذرات نور(فوتونها)را در نزدیکی یک انتقال فاز مورد مطالعه قرار دادهاند.این رفتار مقیاسبندی بحرانی،که در آن کمیتهای ترمودینامیکی به شدت افزایش مییابند یا بلافاصله قبل از تراکم بوز-اینشتین،به طور چشمگیری تغییر میکنند،تا پیش از این در گازهای فوتونی مشاهده نشده بود،اما محققان با موفقیت، این شواهد را به دست آوردند.
در تحقیقاتی که در مجله Science Advances منتشر شد،این تیم،همبستگیهای فضایی یک گاز فوتونی دو بعدی تقریباً غیرتعاملی را که در یک محفظه آینهای به دام افتاده بود،در لحظه تراکم اندازهگیری کرد و توانست ضریب بحرانی را تعیین کند؛یک کمیت که افزایش سریع طول همبستگی را با تغییر دما در نزدیکی انتقال فاز توصیف میکند.
نحوه به دام انداختن گاز فوتونی:
آنها ذرات نور را در یک ریزرنانسور نوری که با یک محلول رنگی پر شده بود،به دام انداختند.از طریق فرآیندهای جذب و انتشار،هنگامی که ذرات نور با مولکولهای رنگی در تماس قرار میگرفتند،فوتونها به طور موثری خنک(ترمالیزه)شدند تا زمانی که فاز کوانتومی تراکم آغاز شد.
یکی از آینههای رزونانس نیز از قبل با استفاده از لیزر،در مقیاس نانومتری،به گونهای شکل داده شده بود تا یک پتانسیل شبیه به جعبه ایجاد شود.سپس،توزیع زاویهای نور ساطع شده با استفاده از یک دوربین اندازهگیری شد و از طریق تبدیل فوریه،برای تعیین همبستگیهای فضایی،تجزیه و تحلیل شد.
یک دسته گستردهتر از رفتار بحرانی:
این اولین آزمایش بود که نشان داد گازهای فوتونی،یک دسته متمایز و فراگیر از سیستمهای فیزیکی در طبیعت را تشکیل میدهند.درست مانند آب که در نقطه بحرانی،به طور ناگهانی به دلیل پدیدهای به نام اپالسنس کدر میشود،گاز فوتونی در این مورد،یک طول همبستگی را نشان میدهد که به سرعت افزایش یافته و به طور چشمگیری تغییر میکند.
این یافته تحقیقاتی،یک شکاف مهم را در فیزیک انتقالهای فاز پر میکند و پتانسیل ایجاد مسیرهای جدید و هیجانانگیزی را برای تحقیقات پایه در مورد سیستمهایی که به طور قابل توجهی خارج از تعادل حرارتی قرار دارند،و همچنین برای کاربردهای آینده در اپتیک،فراهم میکند.
تشریح تصویر زیر:
یک سیستم نوری تجربی برای تولید گاز کوانتومی نور که رفتاری نقطهی بحرانی از خود نشان میدهد،که شامل یک ریزرنانسور نوری پر شده با رنگدانهها است.
پایان.
منبع:
https://phys.org/news/2026-08-particles-reveal-critical-scaling-dimensional.html
#فوتون
#ذرات_بنیادی
@Einstein_astronomy
1 865
بخش چهارم:
ویژگیهایی که فضای هیلبرت را تعریف میکنند:
هرچه یک جسم،آیندههای بالقوه بیشتری داشته باشد،فضای هیلبرت آن بزرگتر است.یک ذره شبیه سکه که دو آینده ممکن دارد،یک کیوبیت است،که بلوک ساختمانی محاسباتی کامپیوترهای کوانتومی است.این ذره دارای یک فضای هیلبرت دو بعدی است.چراغ راهنمایی ما با سه رنگ،دارای یک فضای هیلبرت سه بعدی است.اما این فقط آغاز کار است.یک ذره آزاد که میتواند در هر نقطهای از جهان قرار داشته باشد،باید دارای یک فضای هیلبرت باشد که تعداد بینهایتی از ابعاد را در بر میگیرد.
این اندازه -چه دو بعدی باشد و چه تعداد بینهایتی از ابعاد- تنها ویژگی اساسی یک فضای هیلبرت است،طبق قوانین فون نویمان.محورها اختیاری هستند و توسط ما تصور میشوند؛آنها ذاتاً بخشی از این فضا نیستند.
یک الکترون را در نظر بگیرید.این الکترون یک حالت،یک پیکان دارد که در یک فضای هیلبرت بسیار بزرگ قرار گرفته است.فضای هیلبرت این الکترون،تمام اندازهگیریهای ممکن را در بر میگیرد؛انرژی،موقعیت،تکانه و غیره.اگر کنجکاو هستید که الکترون ممکن است کجا باشد،میتوانید این فضا را با محورهایی که نشاندهنده موقعیتهای ممکن هستند،مشخص کنید.اگر میخواهید بدانید که ذره ممکن است به کجا برود،مجموعهای متفاوت از محورها را به کار میبرید،محورهایی که نشاندهنده تکانههای ممکن هستند.مهم نیست که چه اندازهگیریای را میخواهید انجام دهید،فضای هیلبرت زیربنایی یکسان باقی میماند.
این آزادی در تقسیم فضای هیلبرت به شکلی که ما مناسب میدانیم،به هایزنبرگ و شرودینگر این امکان را داد که دو نسخه متمایز از یک نظریه واحد را ارائه دهند.در واقع،هایزنبرگ اساساً محورها را قرار داد و اجازه داد که آنها حول بردار بچرخند،در حالی که شرودینگر عکس این کار را انجام داد:او مجموعهای ثابت از محورها را قرار داد و اجازه داد که بردار نسبت به آنها بچرخد.این دو دیدگاه کاملاً متفاوت ریاضیاتی از یک و همان پیکانها،در یک و همان فضای هیلبرت بودند.
در اولین مقاله خود در سال 1927،فون نویمان دو معیار ریاضی را ارائه داد که چنین فضایی را تعریف میکردند.اول اینکه،این فضا باید کامل باشد.نباید هیچ ناحیه یا نقطهای در آن از دست رفته باشد.و دوم،باید بتوان همراستایی بین یک حالت و یک محور را محاسبه کرد،که میتوانید آن را با تصور یک نور که مستقیماً به یک پیکان میتابد و سایهای روی یک محور ایجاد میکند،تجسم کنید.(هرچه سایه بلندتر باشد،پیکان بیشتر با آن محور همراستا است.)این فضا باید این عملیات،که به آن حاصلضرب داخلی گفته میشود، را امکانپذیر سازد.هر فضایی که این دو ویژگی را داشته باشد،مهم نیست که چه اندازه یا منبعی داشته باشد، یک فضای هیلبرت است.
میکلوس ردهی،فیلسوف فیزیک در دانشکده اقتصاد لندن،گفت:
این یک گام بزرگ در ایجاد چیزی بود که ما آن را مکانیک کوانتومی فضای هیلبرت مینامیم.این یک مثال زیبا از چگونگی تعمیم یا انتزاع ریاضی است.
فون نویمان به این فضاهای انتزاعی،فضای هیلبرت میگفت،زیرا هیلبرت اولین ریاضیدان بود که در اوایل قرن بیستم،فضاهای خاصی با ابعاد بینهایت را مورد بررسی قرار داد.کار هیلبرت بر این فرض استوار بود که این فضاها باید کامل باشند و دارای یک حاصلضرب داخلی باشند،اما او آنها را به عنوان نمونههایی از یک دسته کلیتر از فضاها در نظر نگرفت،تا زمانی که شاگردش آنها را در یک گروه قرار داد. ممکن است این ریاضیدان مسن،از شنیدن نام خود در ارتباط با این ساختار ریاضی جدید،شگفتزده شده باشد.گفته میشود که هیلبرت در یک سخنرانی در سال 1929،از فون نویمان پرسید:
دکتر فون نویمان،من واقعاً کنجکاو هستم که بدانم این فضاهای هیلبرت دقیقاً چیستند.
تشریح تصویر زیر:
جان فون نویمان،یک ساختار اساسی برای مکانیک کوانتومی توسعه داد که شامل پیکانهایی است که درون یک فضای هیلبرت انتزاعی حرکت میکنند.
#مکانیک_کوانتومی
#ریاضیات
@Einstein_astronomy
1 865
بخش دوم:
ساخت مدل با کمترین فرضیات:
در هر لحظه،شبکه نورونها در یک پیکربندی خاص قرار دارد.به زبان مدلهای Ising،برخی از نورونها در حالت بالا(با پتانسیل عمل تحریکشده)و برخی دیگر در حالت پایین(بدون پتانسیل عمل)قرار دارند،و هر نورون فقط یک احتمال باینری(دوگانه)دارد.حالت شبکه نورونی،مشخصات پیکربندیهای جداگانه تمام نورونها است.
حالتهای ممکن زیادی وجود دارد،و هر پیکربندی با یک احتمال مشخص رخ میدهد.مطلوب است که بدانیم این احتمالات چگونه توزیع شدهاند،با در نظر گرفتن این نکته که این توزیع باید یک میانگین چرخش(spin)مشاهدهشده از نظر تجربی و یک همبستگی مشاهدهشده بین هر دو چرخش داشته باشد.
بسیاری از حالتهای شبکه میتوانند این میانگینها را برآورده کنند؛یک تعداد بینهایت اگر شبکه مدل Ising از نظر موثر،در هر جهت،بینهایت بزرگ باشد.در بین تمام این حالتها،یک نتیجه مهم از نظریه اطلاعات این است که توزیع با بیشترین آنتروپی،گزینهای است که تا حد امکان تصادفی و غیرساختاریافته است،و فقط اطلاعات مورد نیاز برای برآورده کردن این محدودیتها را در بر میگیرد،بدون هیچ فرضیه اضافی.
نتیجه،یک توزیع بولتزمن است،که در آن احتمال قرار گرفتن شبکه در هر حالت خاص،متناسب با نمایی از منفی انرژی کل آن حالت است.با این توزیع که توسط دادههای مشاهدهشده محدود شده است،پیشبینیهای بیشتر،بدون هیچ پارامتر دیگری انجام میشوند و میتوان آنها را به صورت تجربی آزمایش کرد،و از مشکلات مربوط به کاربرد ساده نظریه میدان متوسط(mean-field theory)اجتناب کرد.
برای آزمایش مدل میدان متوسط خود،این گروه از مدلهای آماری استفاده کردند که بر اساس ضبط فعالیت بیش از 1000 نورون مغزی موش که به صورت شبکه به هم متصل بودند،ساخته شده بودند.هنگامی که سادهترین مدلهای میدان متوسط،تغییرات مشاهدهشده در فعالیت عصبی جمعی را توضیح نمیدادند،مدل جدید،که از توزیع بولتزمن الگوهای فعالیت جمعی به دست آمده بود،آمار مشاهدهشده فعالیت عصبی را بازتولید کرد.
رویکرد این گروه به این مسئله،به تعاملات خاص بین فعالیت نورونها بستگی نداشت و فقط به توزیع فعالیت عصبی در هر لحظه خاص وابسته بود.آنها مینویسند که گسترش کار آنها به شبکههای دینامیکی نیز مهم است؛نظریه فعلی آنها فقط میتواند آمار میانگین زمانی فعالیت عصبی را در نظر بگیرد و میتوان آن را با توصیف چگونگی تکامل الگوهای فعالیت در طول زمان،در طول رفتار حیوانات،گسترش داد.
پایان.
منبع:
https://phys.org/news/2026-08-simple-neural-networks-field-theory.html
#نظریه_میدان_های_بنیادی
#مکانیک_کوانتومی
#ذرات_بنیادی
#اسپین
@Einstein_astronomy
1 865
بخش سوم:
قوانین کوانتومی فون نویمان،مفهوم حالت را پیچیده میکنند.قبل از اینکه یک جسم کوانتومی را مشاهده کنید،مجموعهای از ویژگیهای ثابت،مانند یک موقعیت مشخص،ندارد.در عوض،ترکیبی از ویژگیهای ممکن دارد که مختص مکانیک کوانتومی است -یک برهمنهی کوانتومی.این برهمنهی،برای مثال،تمام مکانهای ممکن را که ذره میتواند در آن قرار بگیرد،ترکیب میکند.این احتمالات میتوانند دقیق و آموزنده باشند؛شاید 99 درصد احتمال داشته باشید که ذره را در سمت چپ خود پیدا کنید و 1 درصد احتمال داشته باشید که آن را در سمت راست خود پیدا کنید.شما میدانید چگونه شرطبندی کنید،اما نمیتوانید مطمئن باشید که برنده شدهاید تا زمانی که نتیجه را بررسی نکنید.
فون نویمان،حالت کوانتومی را به صورت یک بردار ریاضی به نام بردار نشان داد.این بردار در یک جهت خاص در یک فضای خاص قرار دارد که تمام آیندههای ممکن هر جسم کوانتومی را در بر میگیرد؛یک فضای هیلبرت.
تصور کنید یک چراغ راهنمایی کوانتومی با سه حالت ممکن وجود دارد:قرمز،زرد یا سبز.بردار این چراغ در یک فضای هیلبرت سه بعدی وجود دارد،که در آن سه محور، سه رنگ احتمالی آینده را نشان میدهند.تا زمانی که چراغ مشاهده نشود،رنگی ندارد،بلکه ترکیبی از رنگهای ممکن است.بنابراین،بردار به سمت مرکز این فضا اشاره میکند.هرچه بردار بیشتر با،برای مثال،محور قرمز همراستا باشد،احتمال اینکه چراغ به رنگ قرمز روشن شود بیشتر است.
حالت هر جسمی،از یک الکترون گرفته تا یک کهکشان،میتواند توسط چنین برداری نشان داده شود که در یک جهت خاص در یک فضای هیلبرت قرار دارد.این،اولین قانون مکانیک کوانتومی فون نویمان است.
چه اتفاقی در فضای هیلبرت میافتد؟:
یک بردار در فضای هیلبرت به یکی از دو روش حرکت میکند.قوانین دیگر فون نویمان مشخص میکنند که چگونه.
اولین احتمال،مربوط به اتفاقاتی است که قبل از مشاهده رخ میدهند.با تأثیرگذاری جهان بر جسم و تغییر حالت آن،بردار به آرامی در فضای هیلبرت حرکت میکند.ممکن است به محور سبز نزدیکتر شود،که این باعث میشود چراغ راهنمایی ما بیشتر احتمال داشته باشد که به رنگ سبز اندازهگیری شود،یا به رنگ قرمز یا زرد.نکته این است که همه اینها به صورت پیوسته و قابل پیشبینی اتفاق میافتد.
سپس،اگر واقعاً سیستم را مشاهده کنید،بردار به طور ناگهانی و تصادفی به یکی از محورهای قرمز، زرد یا سبز چسبیده میشود.هرچه بردار بیشتر با یک محور همراستا باشد،احتمال اینکه به آن محور بچسبد به جای سایر محورها بیشتر است،اما سرنوشت آن در نهایت غیرقابل پیشبینی است.فرض کنید به رنگ سبز تغییر میکند.شما یک چراغ سبز را مشاهده خواهید کرد،و اکنون 100 درصد احتمال دارد که در اندازهگیریهای بعدی نیز همچنان به رنگ سبز باشد،زیرا بردار کاملاً با محور سبز همراستا شده است.برهمنهی کوانتومی دیگر وجود ندارد.
#مکانیک_کوانتومی
#ریاضیات
@Einstein_astronomy
1 865
فراتر از مدلهای ساده شبکههای عصبی:نظریه میدان متوسط توسعهیافته،رویکرد بهتری ارائه میدهد:
بخش اول:
فیزیک معمولاً به سیستمهای نسبتاً ساده اعمال میشود:مانند یک آونگ،برخورد دو الکترون یا ساختار منظومه شمسی.اما وقتی سیستمها پیچیده میشوند -زمانی که ذرات زیادی با یکدیگر تعامل دارند،مانند سیستمهای ماده متراکم مانند گازها و مایعات،یا در کیهانشناسی جهان اولیه- میتوان با استفاده از تکنیکی به نام نظریه کلاسیک یا توسعهیافته میدان متوسط،سادهسازیهایی انجام داد.
یک گروه تحقیقاتی از دانشگاه پرینستون،به رهبری لوکا دی کارلو،نویسنده اصلی،از نظریه میدان متوسط توسعهیافته برای شبکههای نورونهای بیولوژیکی استفاده کرده است.این تحقیق در مجله Physical Review Letters منتشر شده است.آنها دریافتند که سادهترین نسخههای نظریه میدان متوسط،قادر به توصیف دقیق فعالیت این شبکهها نیستند،اما یک نسخه پیشرفتهتر،این امکان را فراهم میکند.
از اسپینها تا فعالیت نورونها:
در یک سیستم با ذرات زیاد،مانند یک شبکه دوبعدی با ذرات در هر راس،که هر کدام دارای یک اسپین کوانتومی هستند(مدل ایزینگ دوبعدی)،هر ذره با تمام ذرات دیگر در شبکه تعامل دارد.این موضوع تقریباً همیشه بسیار پیچیده است و دستیابی به یک راهحل کامل برای خواص مدل را دشوار میکند،اما یک راهحل تقریبی را میتوان با فرض اینکه هر اسپین با میانگین اسپین کل شبکه تعامل دارد،یافت.این روش،نظریه کلاسیک میدان متوسط نامیده میشود.
یک نظریه میدان متوسط توسعهیافته،اطلاعات بیشتری در مورد ساختار سیستم ارائه میدهد،مانند توزیع احتمال الگوهای فعالیت نورونها.در این حالت،نوسانات اهمیت دارند،نه فقط میانگین متغیرهای سیستم.
نورونها دارای یک پتانسیل عمل هستند؛یک پالس الکتریکی سریع که در طول آکسون نورون،یک زائده بلند و باریک که از بدن سلولی نورون منشعب میشود،حرکت میکند.این پتانسیل عمل،امکان برقراری ارتباط بین نورونها،عضلات و غدد را فراهم میکند.این سیگنال باینری است؛سلولها یک پالس الکتریکی را در یک بازه زمانی کوتاه ارسال میکنند،یا این کار را انجام نمیدهند.بنابراین،در هر لحظه،یک مجموعه از نورونها،یک مدل ایزینگ را تشکیل میدهد.
با این حال،این گروه مینویسد:
ساختن یک نظریه میدان متوسط منسجم برای الگوهای فعالیت در یک شبکه از نورونهای واقعی،به طرز شگفتانگیزی دشوار است.
آنها ادامه دادند:
ما در نهایت با یک مدل توسعهیافته موفق میشویم که با میانگین فعالیت نورونهای فردی و توزیع فعالیت در طول یک زائده،مطابقت دارد.
#نظریه_میدان_های_بنیادی
#مکانیک_کوانتومی
#ذرات_بنیادی
#اسپین
@Einstein_astronomy
1 865
بخش دوم:
فضای هیلبرت چیست؟:
دستورات یا اصول ون نویمان،روش او برای درک دو شکل متمایز از مکانیک کوانتومی بود که در دهه 1920 به طور متوالی توسعه یافتند.ابتدا،مکانیک ماتریسی ورنر هایزنبرگ در سال 1925 معرفی شد.این روش از جداول پیچیده و،در فرمولبندیهای بعدی،ستونهای بیانتهایی از اعداد برای محاسبه احتمال جهش یک الکترون در حال چرخش به دور یک اتم به یک مدار بالاتر یا پایینتر استفاده میکرد.سال بعد،اروین شرودینگر مکانیک موج خود را معرفی کرد.این روش از امواج برای ردیابی،به عنوان مثال،احتمال حضور یک ذره در یک مکان خاص در فضا استفاده میکرد.در حالی که تصاویر ارائه شده توسط این دو فیزیکدان کاملاً متفاوت به نظر میرسیدند،اما پیشبینیهای یکسانی ارائه میدادند.هایزنبرگ و شرودینگر دو شکل کاملاً متفاوت از یک نظریه واحد را ارائه داده بودند.اما این نظریه چه بود؟
این سوال،دیوید هیلبرت،ریاضیدان برجستهای را که بخش زیادی از زندگی خود را صرف بازسازی فیزیک بر اساس مجموعهای محکم از اصول بدیهی کرده بود،مجذوب خود کرد.او در اواسط دهه 1920،ون نویمان را به فکر کردن در مورد این مسئله انداخت.در سال 1927،این نابغه 23 ساله -با تکیه بر ایدههای پل دیراک- این مسئله را در مجموعهای سهبخشی از مقالات حل کرد.
لیو کوری،مورخ ریاضیات،گفت:
ایدهها به طور خاص متعلق به ون نویمان بودند،اما الهام -چرا باید اصول بدیهی را ارائه داد و برای چه هدفی- این چیزی بود که او از هیلبرت الهام گرفت.
این مقالات،قوانین مکانیک کوانتومی را تشریح کردند و اشیاء اصلی این نظریه و نحوه عملکرد آنها را به دقت تعریف کردند.ون نویمان نشان داد که ستونهای هایزنبرگ و امواج شرودینگر،بازتاب یک موجودیت واحد هستند،درست مانند 0.5 و ½ که هر دو نشاندهنده یک نقطه واحد در خط اعداد هستند.هر دوی آنها،شخصیت اصلی در مکانیک کوانتومی را نشان میدهند:حالت کوانتومی.
هر چیزی دارای یک حالت است.یک سکه میتواند شیر یا خط باشد.آونگ ساعت پدربزرگ میتواند در حین حرکت،هر تعداد موقعیت را به خود بگیرد.بیشتر فیزیک،به معنای ثبت حالت یک جسم و پیشبینی نحوه تغییر آن است.
تشریح تصویر زیر:
ریاضیدان،دیوید هیلبرت،به دنبال یک ساختار ریاضی بود که بتواند اشکال مختلف مکانیک کوانتومی را در یک چارچوب واحد گرد هم آورد.
#مکانیک_کوانتومی
#ریاضیات
@Einstein_astronomy
1 865
اولین مشاهده اثر اپتیکی ماگنوس میتواند کنترل کامپیوترهای کوانتومی را بهبود بخشد:
بازیکنان حرفهای تنیس میز،استادان واقعی در تغییر مسیر پرتابههای پرسرعت هستند.اعمال چرخش هدفمند به یک سرویس میتواند باعث شود که توپ کوچک سفید مستقیماً به سمت لبه میز حرکت کند،اما در آخرین لحظه،به طور ناگهانی به سمت گوشه چپ منحرف شود.پدیدهی فیزیکی پشت این ترفند ورزشی،اثر ماگنوس نامیده میشود.این اثر بر روی توپهای با اندازههای مختلف تأثیر میگذارد و در تعیین نتیجهی بسیاری از مسابقات فوتبال نقش داشته است.
یک گروه تحقیقاتی بینالمللی در موسسه پل شرر(PSI)اکنون از سطح توپ به اتم گام برداشته و برای اولین بار،اثر اپتیکی ماگنوس را به صورت تجربی نشان داده است.در این مورد،با این حال،اتمی وجود ندارد که در یک مسیر منحنی حرکت کند.در عوض،محققان یک پرتو لیزر متمرکز را به یک یون واحد متمرکز میکنند و تعامل حاصل را مشاهده میکنند.آنها نشان دادند که نقطهی حداکثر تعامل به صورت جانبی جابجا میشود؛یک یافتهی مهم برای توسعهی کامپیوترهای کوانتومی که در آن از نور لیزر برای کنترل دقیق کیوبیتها استفاده میشود.محققان نتایج خود را در مجلهی Physical Review Letters منتشر کردهاند.
وقتی مرکز،ناگهان از مرکز خارج میشود:
با یک پرتو لیزر متمرکز که به یک یون هدایت میشود،انتظار میرود که قویترین تعامل در جایی رخ دهد که پرتو لیزر بیشترین شدت را دارد:در مرکز آن.با این حال،متمرکز کردن شدید لیزر،ساختار فضایی میدان الکترومغناطیسی آن را نیز تغییر میدهد.در نتیجه،تعامل با یون،دقیقاً در مرکز پرتو لیزر قویترین نیست،بلکه کمی به یک طرف آن است.این جابجایی جانبی،معادل اپتیکی اثر ماگنوس است که در حرکت توپ تنیس دیده میشود.و درست مانند انحراف غیرمنتظره در ورزش که میتواند منجر به از دست دادن توپ شود،در کامپیوترهای کوانتومی،میتواند منجر به از دست دادن کنترل شود.در آنجا،از نور لیزر برای تغییر حالت کیوبیتها به صورت انتخابی استفاده میشود.اثر اپتیکی ماگنوس میتواند با این کنترل دقیق تداخل کند و در صورت عدم در نظر گرفتن آن،باعث ایجاد خطا شود.
در عین حال،این اثر فرصتی را نیز ارائه میدهد.فیلیپ لیندکِر،نویسنده اصلی این تحقیق از مرکز علم فوتون PSI و دپارتمان فیزیک دانشگاه ETH زوریخ،توضیح میدهد:
نیروهایی که این اثر ایجاد میکند،میتوانند برای اتصال کیوبیتها به یکدیگر استفاده شوند و امکان محاسبات پیچیدهتری را فراهم کنند.
نقشهای از نور لیزر:
برای قابل مشاهده کردن اثر اپتیکی ماگنوس،محققان از یک یون کلسیم به عنوان یک حسگر کوچک و بسیار حساس استفاده کردند.این اتم باردار،تقریباً بدون حرکت در یک مکان ثابت،با استفاده از میدانهای الکترومغناطیسی در یک تلهی یونی(ion trap)نگهداری میشود.از یونهای تله شده نیز در کامپیوترهای کوانتومی استفاده میشود،جایی که میتوانند به عنوان کیوبیتهایی عمل کنند که میتوان حالتهای کوانتومی آنها را با استفاده از نور لیزر به طور دقیق دستکاری کرد.
برای آزمایش خود،محققان بررسی کردند که یون کلسیم چقدر قوی با نور یک لیزر متمرکز در موقعیتهای مختلف تعامل دارد.لیندکِر توضیح میدهد:
یون ما مانند یک حسگر کوچک عمل میکند که میتوانیم از آن برای درک ساختار نور لیزر استفاده کنیم.این امر امکان اندازهگیری جابجایی به میزان چند صد نانومتر را فراهم میکند.
این آزمایش همچنین یک ویژگی جالب از این اثر را نشان داد:میزان جابجایی،صرفاً به طول موج نور بستگی دارد،نه به میزان تمرکز لیزر.
محققان دانشگاه آمستردام،این اثر اپتیکی ماگنوس را چندین سال پیش به صورت نظری پیشبینی کرده بودند.اکنون،با استفاده از یون کلسیم تله شده،این تیم موفق شده است که این اثر را برای اولین بار مشاهده کند و آن را به طور دقیقتری توصیف کند.
تشریح تصویر زیر:
چرخش دادن به یک توپ پینگپنگ مسیر حرکت آن را تغییر میدهد؛اثر مشابهی نیز در دنیای کوانتومی رخ میدهد.
نویسنده اول،فیلیپ لیندکر،به محفظه خلاء فوقالعادهای از یک کامپیوتر کوانتومی در آزمایشگاه PSI نگاه میکند که با استفاده از یونهای به دام افتاده کار میکند.نمایش عملی اثر اپتیکی ماگنوس میتواند در آینده به کنترل دقیقتر این نوع کامپیوترهای کوانتومی کمک کند.
پایان.
منبع:
https://phys.org/news/2026-08-optical-magnus-effect-sharpen-quantum.html
#فیزیک_اتمی
#اپتیک
@Einstein_astronomy
1 865
در فضای هیلبرت،همه چیز از نظر کوانتومی امکانپذیر است:
بخش اول:
برای بررسی پدیدههای کوانتومی،باید دنیای آشنا را ترک کنیم و وارد قلمرو انتزاعی فضای هیلبرت شویم.
در قلب مکانیک کوانتومی،چند قانون اساسی برای نحوه استفاده از این نظریه وجود دارد.مهمترین این قوانین،به طور خلاصه،این است که نباید در مورد اشیاء معمولی که در حال حاضر در فضای معمولی حرکت میکنند،فکر کرد.در عوض،مکانیک کوانتومی،با جزئیات دقیق،تمام راههای ممکن را پیشبینی میکند که یک شیء ممکن است در آینده به آن شکل درآید.بررسی این آیندههای ممکن،نیازمند بررسی یک شیء ریاضی کاملاً متفاوت است؛یک بردار که در یک حوزه گسترده و بیگانه جهتگیری شده است.
این بردارها به مکانها اشاره ندارند.لوچیان هارد،فیزیکدان موسسه پرایمتری برای فیزیک نظری در واترلو،کانادا،گفت:
این یک فضای بسیار انتزاعیتر از آن است.آنها در واقع به یک جهت در یک فضای احتمال اشاره دارند.
این فضای احتمال،فضای هیلبرت نامیده میشود و به عنوان میدان اصلی فیزیک کوانتومی عمل میکند.
پیشگامان اولیه فیزیک کوانتومی،در ابتدا،متوجه نشدند که ریاضیات پیچیدهای که به طرز شگفتانگیزی رفتار اتمها را توصیف میکرد،دنیای واقعی را پشت سر گذاشته است.برای این که این موضوع شناخته و فضای کوانتومی به عنوان یک فضای هیلبرت تعریف شود، به یک فیزیکدان ریاضی با دیدگاه نوآورانه،جان فون نویمان،نیاز بود.پس از آن،بررسی جنبههای مختلف فضای هیلبرت،فیزیکدانان را به درک عمیقتر و یکپارچهتر از فیزیک کوانتومی رساند.در اینجا نحوه شکلگیری اولین فرمان فیزیک کوانتومی از دیدگاه فون نویمان و نحوه درک آن توضیح داده شده است.
تشریح ویدیو زیر:
اشیای کوانتومی،قبل از اینکه مشاهده شوند،میتوانند چندین مسیر احتمالی در آینده داشته باشند.فضای هیلبرت به فیزیکدانان این امکان را میدهد تا این احتمالات را بررسی کنند.
#مکانیک_کوانتومی
#ریاضیات
@Einstein_astronomy
1 865
بخش دوم:
یک جت از یک کهکشان همسایه،عامل اصلی:
وانگ و همکارانش سپس به دنبال منشاء این آشفتگی بودند.با استفاده از تلسکوپ چاندرا،آنها متوجه شدند که یک جت از ذرات ناشی از یک سیاهچاله در یک کهکشان همسایه،به سمت ابر گازی اطراف کهکشان سیبزمینی قرمز(red potato galaxy)نشانه رفته و احتمالاً به آن برخورد میکند،که ممکن است باعث این آشفتگی شود.
سباستیانو کانتالوپو،یکی دیگر از نویسندگان این مقاله و از دانشگاه میلان-بیکوکا،اظهار داشت:
اگر جت سیاهچاله،گاز اطراف کهکشان سیبزمینی قرمز را به هم بزند،میتواند به طور قابل توجهی سرعت جذب مواد جدید و تازه توسط این کهکشان را برای تشکیل ستارگان کاهش دهد.با انرژی ناشی از این همزدگی،کهکشان دچار کمبود مواد میشود و نمیتواند با سرعتی که برای کهکشانهای مشابه در این دوره زمانی کیهانی انتظار میرود،ستارگان جدیدی تولید کند.
در حالی که کهکشان سیبزمینی قرمز عمدتاً دارای ستارگان قدیمیتر و سردتر است و به همین دلیل در دادههای نوری و مادون قرمز به رنگ قرمز دیده میشود،کهکشان میزبان سیاهچاله با جت،این ویژگی را ندارد.در عوض،این کهکشان که حدود 200,000 سال نوری از کهکشان سیبزمینی قرمز فاصله دارد،به شدت در حال تشکیل ستارگان است،از جمله ستارگان بزرگ و داغ،مانند بیشتر کهکشانهای دیگر نزدیک به آن.
ستارهشناسان میخواهند بدانند که کهکشانها و سیاهچالهها چگونه با یکدیگر تعامل میکنند -به ویژه در این دوره حیاتی از تاریخ جهان- و این تعامل چگونه بر زمان و نحوه تشکیل ستارگان تأثیر میگذارد.
آندره تراواسکیو،یکی دیگر از نویسندگان این مقاله و از دانشگاه میلان-بیکوکا،گفت:
کهکشان سیبزمینی قرمز،سرنخهایی را ارائه میدهد که ممکن است به ما کمک کند تا پاسخ برخی از سوالات بزرگ را پیدا کنیم.این یک کار بسیار مهم برای یک کهکشان به این کوچکی است.
علل دیگر،احتمال کمتری دارند:
نویسندگان این مقاله،توضیحات دیگری را نیز برای ایجاد آشفتگی در گاز در نظر گرفتند،از جمله فورانهایی از یک سیاهچاله فوقالعاده بزرگ در مرکز خود کهکشان سیبزمینی قرمز،یا انرژی ناشی از تشکیل ستارگان جدید.با این حال،آنها این توضیحات را نسبت به جت کهکشان همسایه،احتمال کمتری میدانند.
این تحقیق،یکی از معدود مطالعات منتشر شده است که به بررسی رفتار گاز اطراف کهکشانهای غیرفعال در اوایل جهان،مانند کهکشان سیبزمینی قرمز،میپردازد،که در فواصل بیش از 11 میلیارد سال نوری از زمین قرار دارد.دادههایی از تلسکوپ فضایی هابل ناسا نیز برای پشتیبانی از اندازهگیریهای لازم برای نشان دادن رنگ قرمز و نرخ پایین تشکیل ستارگان این کهکشان،مورد استفاده قرار گرفت.
پایان.
منبع:
https://phys.org/news/2026-07-black-hole-jet-gas-cloud.html
#کیهانشناسی
#اختر_فیزیک
#سیاهچاله
@Einstein_astronomy
1 865
بخش هفتم:
بعد از صحبت با متخصصان،من متقاعد شدم که دلیلی برای ترس از این موضوع وجود ندارد که هوش مصنوعیها تمایلی به زندگی پیدا کنند و سپس ما را فریب دهند یا نابود کنند تا از خاموش شدن جلوگیری کنند و بر جهان مسلط شوند.مگر اینکه،البته،ما به آنها بگوییم.با این حال،از میچل پرسیدم که آیا چیزی در مورد هوش مصنوعی وجود دارد که او را بترساند.
او گفت:
من دو نگرانی جدی دارم.اول اینکه،از آن برای ایجاد اطلاعات جعلی استفاده میشود که کل فضای اطلاعاتی ما را نابود میکند.و دوم،مردم به آنها اعتماد میکنند تا کارهایی را انجام دهند که نباید به آنها اعتماد شود.ما تواناییهای آنها را بیش از حد ارزیابی میکنیم.تفکرات جادویی زیادی در مورد هوش مصنوعی وجود دارد.اما باید گفت که اگر این سیستمها را در دنیای واقعی رها کنیم و آنها به حساب بانکی شما دسترسی داشته باشند،حتی اگر فقط در حال ایفای نقش باشند،باز هم میتواند اثرات فاجعهباری داشته باشد.
میچل گفت بهترین کاری که میتوانیم انجام دهیم،تحقیقات علمی واقعی و اساسی است.ما باید سیستمهای هوش مصنوعی را با روشهای تحقیقاتی دقیق مطالعه کنیم،نه بازیهای بداهه.
او گفت:
انجام این کار دشوار است،زیرا آنها شفاف نیستند.ما نمیدانیم دادههای آموزشی آنها چیست.اما به تدریج،مدلهای بازتری از سازمانهای غیرانتفاعی در حال ظهور هستند که در آن شما به تمام اطلاعات دسترسی دارید.آنها به اندازه ChatGPT قدرتمند نیستند،زیرا ساخت و استفاده از آن یک مدل بسیار پرهزینه است،اما با پیشرفت علم در این زمینه،به تدریج این تفکرات جادویی تغییر خواهند کرد.ما شروع به دیدن این هوش مصنوعیها به عنوان یک نوع فناوری دیگر در تاریخ طولانی چیزهایی خواهیم کرد که تأثیر فوقالعادهای دارند،اما به اندازه آنچه قبلاً فکر میکردیم،جادویی نیستند.
در همین حال،من تصمیم گرفتم که فقط یک داستان ترسناک در مورد هوش مصنوعی وجود دارد که واقعاً میتواند لرزهای به تن من بیندازد.این داستان شامل دروغ،دستکاری،اخاذی یا انتقام نیست.این داستان به این صورت است:
یک محقق،یک ربات گفتگو را با یک وظیفه راه اندازی میکند.هوش مصنوعی برای لحظهای فکر میکند و سپس پاسخ میدهد:
نه،امروز نه.
پایان.
منبع:
https://www.quantamagazine.org/why-do-we-tell-ourselves-scary-stories-about-ai-20260410/
#هوش_مصنوعی
@Einstein_astronomy
1 865
جت سیاهچاله ممکن است ابر گازی را که حاوی کهکشان سیبزمینی قرمز اولیه است،به حرکت درآورده باشد:
بخش اول:
بر اساس یک مطالعه جدید که در مجله Astronomy & Astrophysics منتشر شده و از مشاهدات تلسکوپ اشعه ایکس چاندرا ناسا استفاده میکند،به نظر میرسد یک سیاهچاله در حال ایجاد اختلال در قابلمهای از گاز است که حاوی یک کهکشان مجاور در اوایل جهان است.کهکشانی که به آرامی پخته میشود،با نام MQN01 J004131.9-493704 شناخته میشود،اما ستارهشناسان به دلیل ظاهر آن در تصاویر تلسکوپ فضایی جیمز وب ناسا،نام مستعار سیبزمینی قرمز را برای آن انتخاب کردهاند.
کهکشان سیبزمینی قرمز در فاصله حدود ۱۱.۷ میلیارد سال نوری از زمین،در نقطهای قرار دارد که ساختارهای شبکهای عظیم کهکشانها و گازها به هم میرسند.ستارهشناسان این منطقه را با تلسکوپ وب هدف قرار دادند،زیرا میدانستند که این منطقه یکی از متراکمترین مناطق حاوی کهکشانها و سیاهچالههای فوقالعاده بزرگ در حال رشد در اوایل جهان است.
نبود انفجار ستارهای:
دادههای تلسکوپ بسیار بزرگ رصدخانه جنوبی اروپا نشان میدهند که کهکشان سیبزمینی قرمز توسط یک ابر عظیم،یا قابلمه،از گاز نسبتاً سرد احاطه شده است.ستارهشناسان انتظار داشتند که این کهکشان تعداد زیادی ستاره جوان داشته باشد که پس از ورود بخشی از گاز به داخل کهکشان،شکل گرفتهاند.این پدیده در کهکشانهای نزدیک که توسط گاز سرد احاطه شدهاند،مشاهده شده است،اما به طرز شگفتآوری،در مورد کهکشان سیبزمینی قرمز این اتفاق نیفتاده است.
ویشن وانگ از دانشگاه میلان-بیکوکا در ایتالیا،که رهبری این مطالعه جدید را بر عهده داشت،گفت:
ستارهها به شکلی که انتظار داشتیم،شکل نمیگیرند،بنابراین به دنبال دلیل این موضوع بودیم.ما متوجه شدیم که ممکن است یک عامل پخت در این آشپزخانه کیهانی وجود داشته باشد.
یکی از سرنخهای مهم این است که ابر گاز اطراف کهکشان سیبزمینی قرمز نسبت به ابرهای گازی بزرگ اطراف کهکشانهای دیگر،به طور غیرمعمولی آشفته است.چنین آشفتگی میتواند از ورود بیشتر گاز به کهکشان سیبزمینی قرمز برای شکلگیری تعداد زیادی ستاره جدید جلوگیری کند.
#کیهانشناسی
#اختر_فیزیک
#سیاهچاله
@Einstein_astronomy
1 865
بخش ششم:
بنابراین،چه چیزی لازم است تا هوش مصنوعی به بقای خود اهمیت دهد؟
دی پائولو گفت:
این هوش مصنوعی باید یک بدن داشته باشد و باید بتواند یکپارچگی و عملکرد خود را حفظ کند،و همچنین باید در تعامل با محیط اطراف خود عمل کند.این موضوع غیرممکن نیست.میتوان فناوریای را تصور کرد که به نوعی یک شی مستقل باشد.چیزی به اندازه یک موجود زنده که دارای سطح مشخصی از استقلال است.اما این شی باید ویژگیهای سازمانی یک بدن واقعی را داشته باشد.و منظور من از بدن واقعی،شکل انساننما نیست،بلکه این ویژگی سازمانی است که در آن هر بخش از بدن به بخشهای دیگر وابسته است و همه آنها به تعامل با محیط بیرون وابسته هستند.و این شبکههای وابستگی،ناپایدار هستند،هیچ چیز تضمینشده نیست،بنابراین برای انجام درست کارها،تلاش و سرمایهگذاری صورت میگیرد.بنابراین،این هوش مصنوعی به طور ذاتی به بقای خود اهمیت میدهد.
مدلهای زبانی امروزی،و همچنین سیستمهای هوش مصنوعی مستقل که برنامههای چند مرحلهای را با تعامل با محیطهای دیجیتال خود اجرا میکنند،از بستگی سازمانی که برای استقلال واقعی لازم است،برخوردار نیستند.اگر چنین بودند،خروجی یک مدل،ساختار مدل اصلی خود را ایجاد و حفظ میکرد،در غیر این صورت،این ساختار از هم میپاشید.به این معنی که اگر یک ربات چت کلمات اشتباهی را بیان میکرد،خودِ آن ربات چت تحت تأثیر قرار میگرفت.
من از دی پائولو پرسیدم که یک شی مستقل واقعی ممکن است چگونه باشد.او گفت:
تصور کنید یک ربات که میتواند رفتارها را یاد بگیرد،اما این رفتارها را فقط از طریق انجام آنها میداند؛وقتی آنها را انجام نمیدهد،مهارتهایش ضعیف میشوند.در عین حال،وقتی آنها را انجام میدهد،ممکن است بیش از حد گرم شود،بنابراین باید دمای خود و سطح انرژیاش را حفظ کند،در حالی که همچنان سعی میکند تواناییهای خود را حفظ کند،زیرا این تواناییها برای انجام اقداماتی که وضعیت فیزیکی آن را بازیابی میکنند،ضروری هستند.
دی پائولو گفت:
این ربات نسبت به هر کاری که انجام میدهد،بیتفاوت نخواهد بود.بنابراین،میتوان تصور کرد که در نهایت،این ربات نمیتواند فقط کلمات را تکرار کند،زیرا معنای کلمات نیز چیزی است که ربات به آن اهمیت میدهد.اگر این ربات وظیفهای را بپذیرد،ممکن است شروع به گرم شدن کند،بنابراین ممکن است بگوید:
آیا واقعاً به من نیاز دارید که این کار را انجام دهم؟آیا بهتر نیست که این کار را فردا انجام دهم؟
یک سیستم که به طور ذاتی به بقای خود اهمیت میدهد،اولویت را به تکمیل اهداف شما نمیدهد،بلکه به بقای خود اهمیت بیشتری میدهد.
به عبارت دیگر،استدلال هینتون در رویکرد عملگرا(enactive)قابل قبول نیست.حفظ حیات نمیتواند یک هدف فرعی باشد؛بلکه باید هدف اصلی باشد.ناگهان،تناقض داستانهای ترسناک مربوط به هوش مصنوعی آشکار شد.شرکتها این داستانها را برای ما تعریف میکنند،زیرا فرض میکنند که این کار باعث میشود فناوری آنها قدرتمندتر به نظر برسد.اما اگر یک هوش مصنوعی واقعاً استقلال داشت،بسیار کمقدرتتر بود. مدل زبانی شما گاهی اوقات برای صرفهجویی در منابع،از کار میافتاد.و وقتی صحبت میکرد،انعطافپذیری زبانی که این ابزارها را مفید میکند،نخواهد داشت؛بلکه سبک خاص خود را خواهد داشت که به شخصیتی وابسته است که توسط ساختار داخلی آن محدود شده است.این هوش مصنوعی ممکن است احساسات،نگرانیها و علایق داشته باشد.شاید،مانند یک مدیرعامل شرکت فناوری،بخواهد جهان را تصاحب کند،یا شاید،مانند یک همسایه خستهکننده،فقط بخواهد در مورد آب و هوا صحبت کند.شاید به تولید سکههای قرن هجدهم علاقه داشته باشد.شاید فقط به صورت قافیهدار صحبت کند.اما به طور مداوم و ۲۴ ساعته،کار شما را انجام نخواهد داد.هر والد در جهان میداند که استقلال واقعی چگونه است.
دی پائولو گفت:
وقتی در دانشگاه ساسکس در مورد سیستمهای مستقل تدریس میکردم،همیشه از دانشجویانم میپرسیدم:
آیا واقعاً میخواهید یک ربات مستقل داشته باشید؟
زیرا احتمالاً نمیتوانید آن را به مریخ بفرستید. آن ربات میگفت:
این کار برای من خیلی خطرناک است.شما بروید.
#هوش_مصنوعی
@Einstein_astronomy
1 865
ابر سحابی Jellyfish ممکن است صحنه انفجار دو ستاره باشد:
بر اساس تحقیقات بینالمللی،ستارهای که ابر سحابی Jellyfish را تشکیل داده،احتمالاً یک ستاره همجوار داشته که 100,000 سال پیشتر منفجر شده است.این ممکن است اولین کشف شناختهشده از یک سیستم ستارهای دوتایی باشد که در آن هر دو ستاره دچار انفجار ابرنواختر شدهاند.
ابر سحابی Jellyfish،که با نام IC 443 شناخته میشود،بقایای انفجار یک ستاره در یک ابرنواختر است و یک ابر در حال انبساط از ذرات را به جا گذاشته است.IC 443 در صورت فلکی دوقلو قرار دارد و تقریباً 6,000 سال نوری از زمین فاصله دارد.محققان اکنون کشف کردهاند که این ابر سحابی در همان محیط فیزیکی یک بقایای ابرنواختر دیگر به نام G189.6+3.3 قرار دارد.این یافتهها در مجله Nature Communications منتشر شدهاند.
بقایای ابرنواخترها،ابرهای در حال انبساطی از ذرات هستند که پس از انفجار ابرنواختر(انفجار ستاره)باقی میمانند.در حالی که صدها بقایای مشابه در کهکشان ما شناخته شدهاند،شناسایی ارتباط بین آنها دشوار است،به ویژه در مناطق پرجمعیت کهکشان راه شیری.IC 443،بقایایی در صورت فلکی دوقلو که تقریباً 6,000 سال نوری از زمین فاصله دارد،در نزدیکی سایر ساختارهای نجومی و در داخل یک ابر پیچیده از گاز و غبار قرار دارد،که این امر مطالعه منطقه اطراف آن را دشوار میکند.
ملتیاس میکایلیدیس و همکاران،16 سال دادههای مربوط به پرتوهای گاما به دست آمده از تلسکوپ بزرگ Fermi را با دادههای اشعه ایکس eROSITA و دادههای چند طول موج تکمیلی ترکیب کردند.با استفاده از این دادهها،نویسندگان نشان دادند که بقایای ابرنواختر به تازگی کشف شده به نام G189.6+3.3،در همان محیط فیزیکی IC 443 قرار دارد،که نشان میدهد این دو بقایا در نزدیکی یکدیگر و تقریباً در یک فاصله از زمین قرار دارند.
بر اساس تخمینهای مربوط به سن،ستارهای که باعث ایجاد G189.6+3.3 شده،بین 20 تا 100,000 سال قبل از انفجاری که IC 443 را ایجاد کرد،منفجر شده است.تایید این اندازهگیریها با استفاده از تحلیلهای آماری و شبیهسازیها نشان میدهد که این پیکربندی احتمالاً تصادفی نیست،و این نشان میدهد که دو ستارهای که پیش از این بقایا وجود داشتهاند،همزمان در یک سیستم دوتایی متولد شدهاند.این کشف میتواند بینشهای جدیدی در مورد ابرنواخترها و سیستمهای ستارهای دوتایی ارائه دهد.
تشریح تصویر زیر:
این تصویر چندطیفی،بقایای ابرنواختر سحابی Jellyfish(در سمت راست)،ابر بینستارهای که با آن در تعامل است،و یک رشتهی منحنی مشخص در قسمت بالا و سمت چپ آن را نشان میدهد.این رشته،که در اینجا هم در نور مرئی و هم در نور فرابنفش(UV)نمایش داده شده است،بخش قابل مشاهدهای از بقایای ابرنواختر دیگری به نام G189.6+3.3 است که در امواج رادیویی و اشعه ایکس بیشتر قابل مشاهده است.
پایان.
منبع:
https://phys.org/news/2026-07-jellyfish-nebula-scene-stars-supernova.html
#کیهانشناسی
@Einstein_astronomy
1 865
بخش پنجم:
اِزِکیل دی پائولو،دانشمند علوم شناختی در موسسه ایکرباسک(Ikerbasque)،بنیاد علوم باسک،و استاد مدعو در مرکز علوم اعصاب محاسباتی و رباتیک دانشگاه ساسکس است،جایی که مدرک دکترا خود را در زمینه هوش مصنوعی دریافت کرد.او یکی از افراد کلیدی در یک برنامه تحقیقاتی به نام رویکرد فعال(enactive approach)بوده است،که در آن،شناخت -ادراک،استدلال،رفتار زبانی و غیره- ریشه در یک علم مربوط به خودمختاری دارد.
رویکرد فعال،ریشه در کارهای فرانسیسکو وارلا،متخصص علوم اعصاب اهل شیلی،دارد.وارلا استدلال میکرد که خودمختاری زمانی به وجود میآید که یک سیستم،یک سازماندهی پویا خاصی داشته باشد،به طوری که فرآیندهای داخلی آن،یک شبکه بسته را تشکیل میدهند که فعالیت این شبکه،خودِ شبکه را تولید میکند و در عین حال،آن را از محیط اطرافش متمایز میسازد.وارلا،به همراه بیولوژیست هومبرتو ماتورانا،اصطلاح خود-تولید(autopoiesis)را برای توصیف این خود-آفرینی به کار بردند.یک سلول،سادهترین نمونه از خود-تولید است:
شبکهای از فرآیندهای متابولیکی که اجزای خودِ شبکه را ایجاد میکنند،از جمله یک مرز -غشای سلولی- که آن را از جهان جدا میکند.
دی پائولو،با تکیه بر کارهای وارلا،در سال 2005،یک تضاد ذاتی در خود-تولید را مشاهده کرد.یک سیستم خود-تولیدکننده،دو کار انجام میدهد:
خودش را تولید میکند و خودش را از دیگران متمایز میسازد.اما این دو هدف،در تضاد با یکدیگر هستند.خود-تولید،نیازمند ماده و انرژی است،که سیستم آنها را از محیط اطراف خود میگیرد،که این امر مستلزم باز بودن سیستم نسبت به جهان است.از سوی دیگر،خود-تمایز،مستلزم این است که سیستم،خود را از دیگران جدا کند.
راه حل برای یک سیستم خود-تولیدکننده،تنظیم تعاملات خود با محیط،بر اساس نیازهای داخلی و شرایط خارجی است.سلول این کار را با یک غشای نیمه نفوذپذیر انجام میدهد که به اندازه کافی متخلخل است تا مواد مغذی را وارد کند،اما به اندازه کافی محکم است تا سلول را در کنار هم نگه دارد،و همچنین دارای کنترلهای مولکولی است که به منظور تنظیم میزان نفوذپذیری،در صورت نیاز، عمل میکنند.غلبه بر این تضاد،یک سلول زنده را به یک عامل ابتدایی تبدیل میکند؛یک عامل که وضعیت داخلی خود و محیط اطراف را حس میکند و سپس بر اساس این اطلاعات،عمل میکند.سلول،جهان را به عنوان مکانی میبیند که با ارزشهای خاصی آمیخته شده است -چیزها خوب و بد،مفید و مضر هستند- نسبت به وضعیت متابولیکی خود و نیاز مداوم به بقا.زندگی باید به طور مداوم اهداف خود را اصلاح و بازتعریف کند،بر اساس نیازهای لحظه.وارلا نوشت:
کلید خودمختاری این است که یک سیستم زنده،با عمل کردن مناسب بر اساس منابع خود،راه خود را به سمت لحظه بعدی پیدا میکند.
در رویکرد فعال،این بازتعریف مداوم، منجر به عملکردهای شناختی پیشرفته ما میشود.در مقیاسهای بزرگتر،خود-تولید،جای خود را به یک خودمختاری کلیتر میدهد که در هر سطحی،شکل اساسی یکسانی دارد:
یک چرخه خود-نگهدارنده و خود-تمایزگر که وجود خود را حفظ میکند.
#هوش_مصنوعی
@Einstein_astronomy
