پی‌آمد

پی‌آمدِ آنچه بر من می‌گذرد

پی‌آمد

پی‌آمدِ آنچه بر من می‌گذرد

طبقه بندی موضوعی
بایگانی

۱۵ مطلب با موضوع «فیزیک» ثبت شده است

دو شهود متفاوت در باره انبساط جهان در کیهان‌شناسی وجود دارد: طبق شهودی نسبتا معروف انبساط جهان و دور شدن کهکشان‌ها از هم محصول کش آمدن فضا است. این شهود مستقیما به متریک فریدمان در کیهان شناسی برمی‌گردد که به نظر کاملا با آن سازگار است. اما شهود دیگری هم وجود دارد: مواد داخل کیهان به خاطر سرعت اولیه از هم دور می‌شوند و هیچ کش آمدنی در کار نیست. راستش من همیشه با شهود اول علی‌رغم زیبایی و سادگی‌اش مشکل داشتم. حالا در یادداشتی کوتاه سعی کرده‌ام نشان دهم که شهود دومی خیلی چیزها را خیلی بهتر از شهود اولی توضیح می‌دهد:

 

انبساط جهان: کش آمدن فضا یا سرعت اولیه؟

 

اگر قدری نسبیت خاص و قدری کیهان شناسی بلد باشید و این سوال برای شما هم مطرح باشد احتمالا لذت وافری خواهید برد. اگر نبردید ببخشید.

۴ نظر موافقین ۳ مخالفین ۰ ۲۹ اسفند ۹۸ ، ۱۲:۲۷
احسان ابراهیمیان

من برنامه‌ای در ذهن داشتم (دارم) برای این که کوانتم را بفهمم: درون فضای هیلبرت (که جهان مکانیک کوانتمی است) مکانیک کلاسیک را پیاده کنم تا بعد ببینم چه اتفاقی می‌افتد که از مکانیک کلاسیک به مکانیک کوانتم می‌رسیم. به عبارتی فرق دقیق مکانیک کلاسیک و کوانتم چیست؟ امید داشتم که اگر بتوانم مکانیک کلاسک را به زبان فضای هیلبرت بنویسم، بتوانم پیدا کنم که چه مکانیزمی باعث ترکیب تکانه و مکان شده و اثرات کوانتمی را ایجاد می‌کند.

 امروز در دانشگاه (در انتظار آمدن مسئول آموزش!) کمی به این موضوع جدی‌تر فکر کردم، راستش فکر کنم نشدنی است، قصه اینجاست که در مکانیک کلاسیک، حالت ذره در فضای فاز با مقدار مکان و تکانه اش داده می‌شود و این دو از هم مستقل هستند، اما در مکانیک کوانتمی حالت ذره فقط با تابع موج داده می‌شود و دانستن توزیع مکان ذره برای دانستن توزیع تکانه ذره کافی است، به عبارتی مکان و تکانه کمیت مستقل از هم نیستند و روی هم تصویر دارند (تنها با پایه مکان می‌توان تمام فضای هیلبرت را پوشاند) بنا بر این فضای هیلبرتی که مکانیک کلاسیک لازم دارد بزرگتر از فضای هیلبرتی است که مکانیک کوانتمی نیاز دارد. بنا بر این ترجمه مکانیک کلاسیک به مکانیک کوانتمی تقریبا ممکن نیست مگر این که فضای هیلبرت بزرگتری در نظر بگیریم که در گذر به مکانیک کوانتمی باید قسمتی از این فضای هیلبرت را دور بریزیم یا فرض کنیم از گذر از کلاسیک به کوانتم فضای هیلبرت عوض می شود که خُب، فرض عجیبی است.

از طرفی حین بحث با بچه‌ها در اتاق داشتم فکر می‌کردم این اصرار ما بر این که ذره واقعا تکانه و مکان دارد تنها دلیل این است که ما عدم قطعیت کوانتم را نمی‌فهمیم، اگر نگاه نظریه میدان داشته باشیم هم گسسته بودن طیف انرژی میدان به دست می‌آید (که به یک معنی ذره است) هم اندازه گیری مکان ذره ترجمه می‌شود به محدود کردن میدان در یک فضای مشخص، که این محدود کردن باعث گسترده شدن تبدیل فوریه می‌شود که به مولد انتقال (یعنی تکانه) مربوط است و بنا بر این چیزی مثل عدم قطعیت هیچ چیز عجیبی نیست. اما دو چیز عجیب هنوز باقی می‌ماند: یکی در هم تندیگی است که مربوط به فضای هیلبرت است و ارتباطی با فیزیک درون فضای هیلبرت ندارد، دومی که به اولی هم مربوط است رمبش تابع موج است که هر دو در نظریه میدان کوانتمی هم حضور دارند. گذشته از این نظریه میدان کوانتمی ریاضیات مریضی دارد و بحث عدم قطعیت هنوز در مورد مقدار میدان و سرعت میدان برقرار است و معنی میدان کوانتمی دقیقا مشخص نیست.

نمی دانم!

۰ نظر موافقین ۲ مخالفین ۰ ۲۵ آذر ۹۸ ، ۱۸:۳۸
احسان ابراهیمیان

همیشه سوالی که در کیهان شناسی ذهنم را مشغول می کرد این بود که چرا ربطی بین جمله انحنای جهان و تنظیم بودن سرعت و ماده وجود دارد، چرا عدم تنظیم این دو باعث به وجود آمدن انحنای فضایی می شود؟ چند وقت پیش مسئله ای حل کردم که نوید راه حل را میداد: اگر به یک جهان بدون ماده (چگالی=0) دارای ثابت هابل نگاه کنید چیز مزخرفی خواهید دید: یک جهان خالی اما دارای انحنا و در حال انبساط! اما می توان نشان داد با تبدیل مختصات این متریک همان متریک جهان تخت مینکوفسکی است. بنا بر این شاید بتوان منشا انحنا را در انتخاب سطوح زمان-ثابت جست و جو کرد طوری که چگالی را همیشه یک نواخت نگه دارد.

 

خُب شروع به ضرب و تقسیم کردم، انتظار داشتم در یک جهان نیوتونی که سرعت ها در یک لحظه به صورت هابلی تنظیم شده اند، اگر جمله انرژی وجود داشته باشد چگالی یکنواخت باقی نمی ماند بنا بر این برای یکنواخت باقی ماندن چگالی مجبوریم مختصات را جوری تغییر دهیم که سطوح چگالی-ثابت روی خطوط زمان ثابت قرار بگیرند و این به صورت مصنوعی برای قسمت فضایی انحنا ایجاد می‌کند.  اما چیزی که دیدم این بود: در یک جهان کاملا نیوتونی، حتی با وجود جمله انرژی (ناشی از عدم تنظیم سرعت و ماده) باز هم چگالی یکنواخت باقی می‌ماند و نیازی به انحنای فضایی نیست. شِت!

 

تمام این سوال و جوابها برای من در راستای یافتن این نکته است که انبساط هابلی چگونه کار می‌کند، به نظر انبساط فضا-زمان است اما نیست، دقیقا انبساط ماده است و خُب سوال اینجاست که انبساط ماده چطور باعث می شود مدهای کوانتمی از درون افق به بیرون افق کشیده شوند. الله اعلم!

۰ نظر موافقین ۲ مخالفین ۰ ۲۸ مهر ۹۸ ، ۱۱:۴۲
احسان ابراهیمیان
یکی از مهمترین مشاهدات کیهانشناسی این است که تابع زمینه کیهان با تقریب خوبی گوسی است. چندین بار ضرب و تقسیم کرده‌ایم که ناگوسی بودن یا انحراف از گوسی‌یت چگونه به وجود می‌آید و نتیجه آن تابع همبستگی سه نقطه‌ای غیرصفر است. ما همیشه در ضرب و تقسیم این سوال را داشتیم که این گوسی بودن چه ربطی به توزیع گوسی تک متغیری که در آمار و احتمال خوانده‌ایم دارد؟ و تقریبا هیچ ربطی پیدا نمی کردیم!

حالا فکر کنم ربطش را پیدا کرده‌ام. می‌گذارم اینجا تا اگر کسی هم خواست ربطش را بداند، بداند (قسمت اول متن تقریبا ساده و مقدماتی است و برای کسی که آمار واحتمال خوانده چیز جدیدی ندارد، قسمت دوم آن فقط مکانیک کوانتمی 1 است و قسمت سوم آن تقریبا هیچ ریاضی ندارد اما برای کسی قابل فهم است که دست کم یک بار ضرب و تقسیمِ نظریه اختلال کیهان شناسی را انجام داده)



۰ نظر موافقین ۰ مخالفین ۰ ۱۰ مرداد ۹۷ ، ۱۸:۱۴
احسان ابراهیمیان

یادم می‌آید تقریبا پارسال (یا شاید پیارسال) بود که با مسئله شمردن درجات آزادی دینامیکی رو به رو شدم، راستش اولش کاملا با این کار ناراحت بودم، اصلا درجات آزادی دینامیکی یعنی چه؟ فقط درجات آزادی دینامیکی معنی دارند یا غیر دینامیکی‌ها هم مهم‌اند؟ و کلی سوالِ دیگر، یادم می‌آید که برایم نامعلوم بود، نحوه شمردن برایم عجیب بود، این که اصلا به چه دلیل یک سری درجات آزادی غیر دینامیک می‌شوند، دلیلش آزادی پیمانه‌ای است یا از معادلات حرکت به تنهایی می‌توان درجات آزادی دینامیک را شمرد و ...

این یکی دو روز که مسئله گرانش و تجزیه ADM متریک فکر می‌کردم و این که درجات آزادی دینامیک کدام اند، دوباره سعی کردم معنی درجات آزادی دینامیک و نقش فیزیکی درجات آزادی غیر دینامیک را بهتر بفهمم که حاصلش در یک مدل اسباب بازی ساده (یعنی الکترومغناطیس) شد نوشتار زیر

فیزیک و درجات آزادی منتشر شونده (دینامیکی)

نتیجه خلاصه این که درجات آزادی غیر دینامیک هم مهم‌اند و فیزیک دارند (نشان به آن نشان که بیشتر حل های نسبیت عام که ما آن علاقه‌مندیم اصلا هیچ نشانی از درجات آزادی دینامیکی ندارند و تماما حاصل شده از درجات آزادی غیر دینامیک هستند) و در این نوشتار نشان دادم که دست کم در مورد الکترومغناطیس به طور دقیق می‌توان دید که درجات آزادی دینامیکی به طور کامل از روی تحلیل و ترکیب معادلات حرکت (بدون دانشی از آزادی پیمانه‌ای) قابل استخراج است و با آزادی پیمانه‌ای می‌توان آن را صریح‌تر دید. این را نوشتم که دوباره از یادم نرود و اگر کسی همین سوال را داشت شاید کمکش بشود.

پ.ن1: درجات آزادی دینامیک در کوانتمی کردن مهم اند اما هنوز مطمئن نیستم که آیا در نظریه میدان کوانتمی می‌توان از روی درجات آزادی دینامیکی نتایج درجه آزادی غیر دینامیک تئوری کلاسیک را اسختراج کرد یا نه. گرانش کوانتمی به فرم ADM را باید اگر وقت کنم یاد بگیرم

پ.ن2: می‌توانم روحیه‌ی الانم را با آن موقعی که فیزیک نمی‌خواندم مقایسه کنم، تفاوت از زمین تا آسمان است. امیدوارم آن طور که می‌گویند دکتری در ایران این روحیه را نابود نکند.

پ.ن3: یک کارِ برقی باقی مانده دوران باستانی برقم هنوز باقی است، واقعا در مقایسه با فیزیک هیچ علاقه‌ای به آن ندارم (مخصوصا که کارفرمای عزیز علایق خاصی دارد که من اصلا ندارم) و وقتم را میگیرد و از فیزیک دورترم می‌کند که باعث می‌شود حسم نسبت به این کار بدتر شود، با وجودِ این که شاید پولش زندگی‌ام را عوض کند. انشالله تا آخر این تابستان تکلیفش مشخص می‌شود.

۰ نظر موافقین ۲ مخالفین ۰ ۲۴ فروردين ۹۷ ، ۱۲:۴۴
احسان ابراهیمیان