وبلاگ همه چیز

مشخصات بلاگ

وبسایت منتشر کننده: سایت علمی بیگ‌ بنگ

مترجم: رضا کاظمی

منبع: The Conversation


بیگ بنگ: ممکن است شنیده باشید که الگوریتم­ها دنیا را احاطه کرده­اند. اما این الگوریتم­­ها امروزه چگونه عمل می­کنند؟ در اینجا ما نگاهی به الگوریتم­های کار می­اندازیم.

به گزارش بیگ بنگ، الگوریتم ماشین­های یادگیری کورکورانه برای هدف ریاضی تعیین­ شده توسط طراحان آنها کار می­کنند. ضروری است که این کار، رفتار اخلاقی را در نظر بگیرد. چنین سیستم­هایی از محبوبیت بسیاری برخوردارند. شرکت­ها از آنها استفاده می­کنند تا تصمیم بگیرند که شما چه خبری را ببینید و یا با چه کسی به صورت آنلاین قرار بگذارید.

دولت ها شروع به گسترش تولید ماشین­های یادگیری برای کمک به ارائه خدمات دولتی و انتخاب افراد برای بازرسی نموده­اند. با این حال، الگوریتم­هایی که این سیستم­ها را اداره می کنند بسیار ساده­تر از آن می­باشند که شما ممکن است تصور کنید. آنها با یک ماشین حساب جیبی بیشتر از ربات علمی- تخیلی رمان آیزاک آسیموف وجه اشتراک دارند. به طور پیش فرض، آنها زمینۀ فعالیت و پیامدهای اخلاقی تصمیمات خود را درک نمی­کنند.

پیش­بینی­های الگوریتم ماشین یادگیری از کلیت بخشیدن به مثال داده می­شود، و نه دانش کارشناس. به عنوان مثال، یک الگوریتم ممکن است از وضعیت مالی شما برای پیش­بینی شانس شما به طور پیش فرض در وام استفاده کند. این الگوریتم در مورد امور مالی مشتریان تاریخی که پیش فرض را انجام داده یا نداده باشند، آموزش داده می­شود. به همین علت، سیستم اخلاقی یک ماشین یادگیری باید به عنوان یک فرمول ریاضی صریح ارائه شود و این مسئله، کار ساده­ای نیست.


یادگیری از داده­ها

جایی که من کار می­کنم، سیستم ماشین­های یادگیری را برای دولت و همچنین شرکت­های داخلی و خارجی طراحی و ساخته است که شامل چندین پروژه است که در آن رفتار محصول، دارای پیامدهای اخلاقی است. یک دانشگاه که تصمیم می­گیرد به رویکرد پیش رو برای ثبت نام دانش آموزان نظری بیاندازد را تصور کنید: به جای اینکه انتخاب خود را بر اساس نمرات قبلی انجام دهد، دانشگاه دانشجو را با پیش­بینی عملکرد خوبش، ثبت نام می­کند.

دانشگاه می­تواند برای این پیش­بینی از الگوریتم ماشین یادگیری و اطلاعات تاریخی در مورد متقاضیان قبلی و عملکرد آنها، استفاده کند. چنین آموزش­هایی به روش بسیار خاصی صورت می­گیرد. الگوریتم دارای پارامترهای بسیاری است که رفتارهای آن را کنترل می­کند و آموزش شامل بهینه­سازی پارامترها برای برآوردن اهداف خاص ریاضی مرتبط با داده­ها می­باشد. ساده­ترین و رایج­ترین هدف این است که (الگوریتم) قادر به پیش­بینی داده­های آموزشی ​​به طور دقیق باشد. برای دانشگاه، این هدف الگوریتمی دارد که می­تواند نمرات متقاضیان را به درست­ترین حد ممکن پیش­بینی کند.


اهداف اخلاقی

اما یک هدف پیش­بینی شده ساده مانند “ایجاد کوچک­ترین اشتباهات ممکن” می­تواند به طور غیرمستقیم تصمیم­گیری غیر اخلاقی ایجاد کند.

چندین مورد مهم که اغلب توسط این هدف مورد استفاده قرار گرفته­اند را در نظر بگیرید:


۱- افراد مختلف، اشتباهات مختلف

از آنجا که الگوریتم به طور متوسط، تنها در مورد میزان اشتباهات خود ​​بر روی تمام داده­های آموزش توجه می­کند، ممکن است “دقیق بودن”ها در افراد مختلف، متفاوت باشد. این اثر اغلب برای اقلیت­ها به وجود می­آید: در داده­های آموزشی میزان کمتری از آنها وجود دارد، بنابراین الگوریتم برای تخمین ضعیفی از نمرات آنها، بدان صورت تاوان نمی­دهد.

به عنوان مثال، برای یک دانشگاه، ممکن است الگوریتم پیش­بینی نمرات در یک دوره مربوط به مردان ۹۰٪ دقیق باشد، اما برای زنان ۵۰٪. برای مقابله با این مسئله، دانشگاه باید الگوریتم دقت را به همان اندازه هم برای مردان و هم برای زنان تغییر دهد.


۲- الگوریتم قابل اطمینان نیست.

الگوریتم­های ماشین یادگیری ساده، “بهترین حدس” را پیش بینی می­کنند، اما الگوریتم­های پیچیده­تر قادر به ارزیابی میزان اطمینان خود در این پیش­بینی هستند. اطمینان از اعتماد دقیق نیز می­تواند بخش مهمی از هدف الگوریتم باشد. به عنوان مثال، دانشگاه ممکن است بخواهد یک اصل اخلاقی مانند «سود شک و تردید» را برای متقاضیان با علائم پیش­بینی نشده مشخص کند.


۳-تعصب تاریخی

الگوریتم دانشگاه یاد گرفته که به طور کامل از داده­های تاریخی، پیش­بینی خود را انجام دهد. اما اگر استادانی که نمرات این داده­ها را می­دهند، تعصب داشته باشند (مثلا در برابر یک اقلیت خاص)، پیش­بینی­های جدید نیز تعصب مشابهی خواهند داشت. دانشگاه باید برای جبران آن با تغییر هدف الگوریتم، این تعصب را در پذیرش آینده­اش حذف کند.


۴-اولویت های متضاد

سخت­ترین عامل ایجاد یک هدف ریاضی مناسب این است که ملاحظات اخلاقی اغلب در تضاد هستند. برای دانشگاه، افزایش دقت الگوریتم برای یک گروه اقلیت، دقت آن را برای دیگر گروه­ها کاهش می­دهد. هیچ سیستم پیش­بینی کامل نیست و محدودیت­های آنها همیشه بر برخی دانشجویان بیشتر از دیگران تأثیر می­گذارد. تعادل این عوامل رقابت کننده در یک هدف واحد ریاضی یک مسئله پیچیده و بدون پاسخ واحد است.


ساختمان الگوریتم­های اخلاقی

این تنها چند مورد از ملاحظات اخلاقی پیچیده برای یک مسئله به ظاهر ساده است. پس چگونه این دانشگاه، یا یک شرکت یا دولت، رفتار اخلاقی سیستم ماشین­های یادگیری خود را تضمین می­کنند؟ در اولین قدم، آنها می­توانند یک مهندس اخلاق برگزینند. وظیفه این مهندسین این است که الزامات اخلاقی سیستم را از طراحانش استنباط کنند سپس آنها را به یک هدف ریاضی تبدیل تبدیل کرده و توانایی الگوریتم را برای رسیدن به این هدف در هنگام تولید، کنترل کنند.

متأسفانه، این نقش در حال حاضر روی حوزه عمومی “دانشمند داده” (اگر اصلا وجود داشته باشد) متمرکز شده و مورد توجه قرار نگرفته است. تولید یک ماشین یادگیری اخلاقی کار ساده­ای نیست بلکه نیاز به تعادل اولویت­های رقابتی، درک انتظارات اجتماعی و حسابداری برای انواع معایب می­باشد. اما این تنها راه برای دولت­ها و شرکت­هاست تا مطمئن شوند استانداردهای اخلاقی جامعه انتظار حمایت دارند.


وبسایت منتشر کننده: سایت علمی بیگ‌ بنگ

مترجم: رضا کاظمی

منبع: The Conversation


۰ نظر موافقین ۰ مخالفین ۰ ۲۲ آبان ۹۶ ، ۱۰:۰۶
نجوم

وبسایت منتشر کننده: سایت علمی بیگ‌ بنگ

مترجم: زهرا عاملی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: ScienceAlert


بیگ بنگ: دانشمندان به تازگی مسأله‌ی مرکزی جهان را تایید کردند: کیهان نباید اصلاً وجود داشته باشد. زیرا هنگام تولد کیهان، حضور مقدار برابر ماده و پادماده باید موجب می‌شد اینها یکدیگر را خنثی کنند، به این معنا که شما قادر نمی‌بودید که این متن را حدود 13/8 میلیارد سال بعد بخوانید.

به گزارش بیگ بنگ، یک تفسیر این است که یک تفاوت اساسی بین ماده و پادماده از وقوع این فاجعه جلوگیری می‌کند، ولی جدیدترین تحقیقات سرن در سوئیس نشان می­دهد که سوای بارهای متفاوت، آنها از بقیه‌ی جنبه‌ها کاملاً مشابه‌اند. یکی از محققان به نام “کریستین اسمورا” می‌گوید: «تمامی بررسی‌های ما نشان‌دهنده‌ی یک تقارن کامل بین ماده و پادماده است و به همین علت کیهان نباید واقعاً وجود داشته باشد. یک جایی در این میان باید یک عدم تقارن وجود داشته باشد، ولی ما اصلاً نمی‌توانیم بفهمیم که تفاوت در کجاست. منبع شکست تقارن چیست؟»

اگر بخواهیم درست از نقطه‌ی آغاز شروع کنیم، تا جایی که دانش‌مان می‌گوید، بیگ بنگ مقدار برابر ماده و پادماده را تولید کرد یعنی هم تمامی مواد قابل دیدن در جهان و هم جفت آینه‌ای فرّار آن‌ها را. با توجه به اینکه وقتی ماده و پادماده به هم می‌رسند معمولاً با جرقه‌ای از انرژی ِ خالص نابود می‌شوند انرژی‌ای که برای تأمین نیروی سفینه‌ی فضایی کافی‌ است بنابراین باید چیزی که ما هنوز درباره‌ی آن اطلاعی نداریم وجود داشته باشد که وقوع این فرایند را در آغاز جهان متوقف کرده باشد.

خواص مغناطیسی آنتی‌پروتون‌ها، نسخه‌ی پادماده‌ای پروتون‌های رایج، یکی از آخرین امیدهای یافتن عدم توازن بین دو نوع ماده بودند. اما دانشمندان بعد از دقیق‌ترین اندازه‌گیری‌ها می‌گویند هنوز هم هیچ تفاوتی وجود ندارد. از آنجا که پادماده‌ها نمی‌توانند به صورت فیزیکی نگه داشته شوند، دانشمندان از دام پنینگ ذرات باردار استفاده کردند تا آنتی‌پروتون‌ها را در دماهای بسیار بسیار کم، در میدان‌های مغناطیسی و الکتریکی محصور کنند و آماده‌ی اندازه‌گیری شدن، نگه دارند.

افراد تیم در طی این تحقیق، با نگه داشتن پادماده برای ۴۰۵ روز، رکورد نگهداری پادماده را شکستند. قدرت میدان مغناطیسی تا نه رقم معنادار اندازه گیری شد، که ۳۵۰ مرتبه دقیق‌تر از مطالعات قبلی بود، اما با این وجود تفاوتی بین پروتون و آنتی‌پروتون (یا ماده و پادماده) مشاهده نگردید. اندازه‌ی قدرت مغناطیسی برای افراد علاقه‌مند، 2/۷۹۲۸۴۷۳۴۴۱- مگنتون هسته‌ای بود، که با اندازه‌ی مثبت پروتون برابر بود.

 

از اینجا به چه سو می‌رویم؟

اینطور دانشمندان سرن می‌گویند به سوی دقتی حتی بیشتر از این‌ها. باید علتی برای اینکه چرا همه‌ی ما داریم اینجا زندگی می‌کنیم و نفس می‌کشیم وجود داشته باشد. یا اینکه ما در یک شبیه‌سازی کامپیوتری عظیم هستیم! آزمایش‌های آتی برای مطالعه‌ی خواص مغناطیسی آنتی‌پروتون‌ها با جزئیات بیشتر برنامه‌ریزی شده‌اند، و این موضوع را بررسی می‌کنند که آیا گرانش می‌تواند تفاوت بین ماده و پادماده، باشد. اسمورا می‌گوید: «احساس می‌کنیم که با ارتقاء آزمایش‌ها توسط تکنیک‌های نوآورانه‌ی جدید، بهبود‌های بیشتری می‌تواند ایجاد شود، و در آینده، پیرو ارتقاء سرن که انتظار می‌رود تا ۲۰۲۱ تمام شود، قادر خواهیم بود به پیشرفت حداقل ده برابری نائل آییم.» جزئیات بیشتر این پژوهش در نشریۀ Nature منتشر شده است.



وبسایت منتشر کننده: سایت علمی بیگ‌ بنگ

مترجم: زهرا عاملی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: ScienceAlert




۰ نظر موافقین ۰ مخالفین ۰ ۱۴ آبان ۹۶ ، ۲۲:۴۲
نجوم

وبسایت منتشر کننده: سایت علمی بیگ‌ بنگ

نوشته: راجر بارلو/ استاد دانشگاه هادرزفیلد- محقق و مدیر مؤسسه بین‌المللی برنامه‌های شتاب‌دهنده

مترجم: رضا کاظمی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: thecoversation.com


بیگ بنگ: جان دالتونِ شیمی­دان، نظریه­ای بر این مضمون ارائه کرد که تمام مواد و اشیاء از ذراتی به نام اتم ساخته شده­­اند و این نظریه حتی تا بعد از دو قرن، توسط جامعه علمی مورد قبول می­­باشد. اتم­ها از هسته­­ای بسیار کوچک و الکترون­هایی به مراتب کوچکتر تشکیل شده­­اند که این الکترون­ها با فاصله­­ای زیاد به دور هسته در حال گردش­­اند.

به گزارش بیگ بنگ، میزی را تصور کنید که میلیاردها بار بزرگتر از اندازۀ معمولی خود است؛ در این حالت اتم­های این میز به اندازه هندوانه خواهند بود. اما با این وجود، هسته واقع در مرکز و الکترون­های در حال گردش به دور آن، هنوز قابل مشاهده نخواهند بود. پس چرا هنوز انگشتان ما و حتی نوری از میان فواصل موجود در این اتم­ ها عبور نمی­­کند؟

برای فهمیدن آن، ما باید به الکترون­ها توجه کنیم. متأسفانه بیشتر آنچه که ما در مدارس آموخته­­ایم بسیار برای ما ساده­سازی شده­­اند. بر خلاف آنچه که ممکن است در مدارس به شما آموخته باشند، در واقع حرکت الکترون­­ها به دور هسته اتم، به شکل حرکت زمین به دور خورشید نیست. به جای آن، الکترون­­ها را مانند دسته­­ای از زنبورها یا پرندگان تصور کنید که حرکت جداگانه این موجودات قابل مشاهده نمی­باشد اما با این وجود شما حرکت کلی آنها را در دسته، مشاهده می­کنید.


الکترون­ها می ­رقصند!

در حقیقت، الکترون­­ها می­­رقصند. کلمۀ بهتری برای توصیف آن وجود ندارد. اما الگوی این رقص تصادفی نیست. بلکه چیزی شبیه به سالن رقص که در آن الگوی مشخصی برای حرکت زوجین وجود دارد و این الگو با معادله­­ای به نام معادله شرودینگر مشخص شده است. این الگوها انواع مختلفی دارند. برخی از آنها کند و ملایم مانند حرکات رقص والتز و برخی از آنها سریع و پرانرژی مانند حرکات رقص چارلستون می­­باشند.

هر الکترون الگوی خاص به خود را دنبال می­کند اما گاهی اوقات این الگو تغییر پیدا می­کند و این تغییر زمانی اتفاق می­افتد که الکترونی دیگر در حال استفاده از الگوی حرکتی جدید مورد نظر نباشد. هیچ دو الکترونی در یک اتم از الگوی حرکتی یکسانی تابعیت نمی­­کنند. این قانون با نام اصل طرد پاولی شناخته می­شود. با اینکه الکترون­ها هیچ وقت خسته نمی­شوند، تغییر الگوی حرکت به یکی از انواع سریع­تر آن، مصرف انرژی را به دنبال دارد و زمانی که الکترونی الگوی حرکتی کندتری را انتخاب می­­کند، انرژی از دست می­­دهد.

پس زمانی که انرژی بصورت تابش نور بر یک الکترون می­تابد، الکترون انرژی جذب کرده و الگوی حرکتی سریع­تری را انتخاب می­کند. از آنجایی که الکترون­­ها مشتاق جذب انرژی و تغییر الگوی حرکتی خود می­­باشند، باریکۀ نور قادر به عبور از میان اتم­­های اشیاء (میز) نمی­باشد. بعد از مدت زمان بسیار کوتاهی، الکترون­­ها این انرژی جذب شده را، احتمالا به شکل نور، از دست می­­دهند. تغییرات در الگوی حرکتی الکترون­ها و از دست دادن دوباره انرژی بصورت نور باعث بازتاب نور و رنگ­­ها شده و ما میز را بصورت جامد مشاهده می­­کنیم.


مقاومت در زمان لمس

پس چرا وقتی ما میز را لمس می­کنیم، محکم به نظر می­رسد؟ احتمالا پاسخ بسیاری از پایگاه­های اینترنتی این است که دلیل این اتفاق، دافعه می­­باشد و دو ذره با بار منفی، یکدیگر را دفع می­کنند. اما این پاسخ نادرست می­باشد و نشان می­دهد نباید به دنیای اینترنت اعتماد کرد. دلیل سختی میز، رقص الکترون­­ها می­­باشد. اگر شما میز را لمس کنید، الکترون­های موجود در اتم­­های دستانتان به الکترون­­های میز نزدیک می­شوند. با نزدیک شدن الکترون­های یک اتم به هسته اتمی دیگر، الگوی رقص آن دچار تغییر می­شود.

دلیل این اتفاق این است که الکترونی در سطح انرژی پایین اتمی، قادر به انجام الگوی حرکتی قبلی در نزدیکی اتم جدید نیست. زیرا آن فضا توسط الکترونی از هسته مقابل گرفته شده است. الکترون تازه وارد باید در نقشی جدید و پرانرژی ظاهر شود. این انرژی توسط نور تأمین نمی­شود بلکه توسط نیروی وارده توسط انگشتان شما در زمان لمس میز تامین می­­شود.

بنابراین در نزدیک کردن دو اتم به یکدیگر انرژی مصرف می­شود زیرا که تمام الکترون­های دو اتم ناچار به تغییر الگوی حرکتی خود به سطحی بالاتر و پرانرژی­تر می­باشند. نزدیک کردن تمام اتم­های انگشت و میز به یکدیگر مقادیر بسیار بالایی از انرژی را می­طلبد که این مقدار بیش از توان ماهیچه­ای شما می­باشد. به این دلیل شما میز را در زمان لمس آن محکم حس می­کنید.


وبسایت منتشر کننده: سایت علمی بیگ‌ بنگ

نوشته: راجر بارلو/ استاد دانشگاه هادرزفیلد- محقق و مدیر مؤسسه بین‌المللی برنامه‌های شتاب‌دهنده

مترجم: رضا کاظمی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: thecoversation.com

۰ نظر موافقین ۰ مخالفین ۰ ۰۵ آبان ۹۶ ، ۱۱:۱۰
نجوم

وبسایت منتشر کننده: وبسایت علمی بیگ‌ بنگ

مترجم: منصور نقی‌لو

منبع: ScienceAlert



بیگ بنگ: شاید هیچگاه این مسئله به ذهن­تان خطور نکرده باشد که چرا جهان فقط سه بعد فضایی دارد، اما این سوال از خیلی وقت پیش فیزیکدانان را به چالشی جدی کشیده است. ایده­ای که فیزیک ذرات را با چیزی به نام «نظریه گره» ترکیب می­کند نه تنها می­تواند توضیحی قابل­ قبول عرضه کند، بلکه بینش ما را نسبت به عواملی که جهان چند لحظه پس از پیدایش آنها را تجربه کرد، گسترش بدهد. حجم­های ساکن فضا که دارای سه درجه آزادی به نام­های عرض، عمق و طول هستند، به نظر خیلی اساسی می­رسند، اما تصور جهانی به صورت دیگر خیلی دشوار است.


به گزارش بیگ بنگ، مکعبی چهاربعدی را به عنوان یک جسم واقعی فرض کنید و حالا سریع احساس خواهید کرد که مغرتان الگویی را دنبال می­کند. ما نمی­توانیم این احتمال را رد کنیم که ابعاد دیگری از فضا وجود دارد اما به سادگی نمی­توانیم آنها را تجربه کنیم. مدل­هایی مثل نظریه ریسمان راه را برای وجود نه بعد و حتی بیشتر باز می­کنند. اما تا زمانی که شواهدی قوی از وجود آن ابعاد پیدا نکنیم، باید توجه خود را معطوف مقیاسی بزرگ از انسان­ها، سیاره­ها و کهکشان­ها کنیم.


تیمی بین­المللی از فیزیکدانان به دنبال دلایل پیرامون این تعداد جادویی بوده و در حال یافتن راه­حلی قوی در مدلی موسوم به تورم گره هستند. محققان با یک اصول مشخصی به نام “لوله­های شار” کار تحقیقی خود را آغاز کردند. این اصل ریشه در مدل سازی الکترومغناطیس جیمز کلارک ماکسول در قرن نوزدهم میلادی دارد. لوله­های شار (جریان) کمابیش راهی برای توصیف کانال­های خطوط نیروی فرضی تولید شده در اثر مغناطیس هستند. ما با بارهای الکتریکی مثبت و منفی و قطب­های شمال و جنوب آهنرباها آشنا هستیم.


دنیای کوانتومی از نوع مشابهی از سیستم چسبندگی بهره می­برد. از اینرو، لوله­های شار می­توانند در مقیاس کوانتومی برای توضیح اینکه چرا ذراتی به نام کوارک­ها به هم می­چسبند تا ذراتی مثل پروتون و نوترون به وجود آورند، مورد استفاده قرار بگیرند. دنیای کوانتومی پاسخ مخصوص خود را به آن دارد. اگر یک جفت کوارک چسبیده را از همدیگر جدا کنید، لوله شار تا زمان گسلیدن و بسته شدن بسط می­یابد. انرژی موجود در آن میدان به تولید یک پاد کوارک و کوارک دیگری منجر می­شود. گاهی اوقات این جفت در تماس با یکدیگر قرار گرفته و اثر مخالفی به وجود می­آورند. برخی اوقات نیز هر کوارک به نصف مجزایی از جفت اصلی متصل می­شود تا شریک جدیدی به وجود بیاورد. وقتی جهان فقط چند میکروثانیه سن داشت، کوارک­ها وجود داشتند. پس می­توان به این دلیل تکیه زد که لوله­های شار احتمالا نقش بزرگی داشتند. این نقطه شروع برای گمانه­زنی­های پیچیده فیزیکدانان بود.


«توماس کفارت» محققی از دانشگاه واندربیلت خاطر نشان کرد: «ما پدیده مشهور لوله شار را مد نظر قرار داده و آن را به سطح انرژی بالاتری برده­ایم» گسلیدن یک لوله شار و تولید یک کوارک و پادکوارک باید پایان داستان باشد به ویژه اگر کوارک و پادکوارک دوباره یکدیگر را از بین برده باشند. اما یک استثنای عجیب وجود دارد؛ این لوله­ها به یک خط مستقیم تک­بعدی محدود هستند. آرایش­های پیچیده لوله­های شار می­تواند پایایی مختلفی داشته باشد. آنها پایدارترین نمونه در سه بعد هستند و سریعاً راهی برای تفکیک و جدایی پیدا می­کنند. وقتی جهان به قدر کافی انبساط پیدا کرد و کوارک­ها به یکدیگر متصل شدند، می­بایست فضای خالی با مجموعه­ای از این گره­های لوله شار پر شده باشد.


کیهان­شناسان این ایده را در سر دارند که جهان خیلی زود پس از پیدایش دستخوش پدیده­ای به نام انبساط قرار گرفت و در کسری از ثانیه اندازه آن از یک پروتون به اندازه یک گریپ فروت افزایش پیدا کرد. محققان به موارد فیزیکی عجیب و جدیدی در آزمایش­های خود دست پیدا می­کنند که پلاسمای کوارک­ها و ذرات آنها به نام گلوان­ها را تکرار می­کند. شاید به زودی شواهدی قوی مبنی بر تاریخچه پیچ­خورده جهان پیدا کنیم. جزئیات بیشتر این پژوهش در نشریۀ European Physical Journal C منتشر شده است.


وبسایت منتشر کننده: وبسایت علمی بیگ‌ بنگ

مترجم: منصور نقی‌لو

منبع: ScienceAlert


۰ نظر موافقین ۰ مخالفین ۰ ۰۳ آبان ۹۶ ، ۲۲:۱۰
نجوم

وبسایت منتشر کننده: وبسایت علمی بیگ‌ بنگ

مترجم: سمیر الله وردی

منبع: the Daily Galaxy



بیگ بنگ: به گفتۀ پیتر هوراوا، فضازمان، تار و پودی که هندسۀ آن با گرانش ِ ستارگان، سیارات و ماده قابل تغییر است ممکن است چیزی بیش از یک سراب نباشد. هوراوا که در دانشگاه کالیفرنیا- برکلی مشغول به کار است قصد دارد این تار و پود را بشکافد و فضازمان را از یکدیگر خالی کند تا به یک نظریۀ یکپارچه دست یابد و در نهایت دو دنیای عجیب ِ مکانیک کوانتوم و گرانش را با یکدیگر تلفیق کند.


به گزارش بیگ بنگ، جامعۀ جهانی فیزیک شروع به استفاده از نوآوری جدید هوراوا کرده تا اسرارِ کیهان شناختیِ مادۀ تاریک و انرژی تاریک که همزاد یکدیگر هستند را توضیح دهد. محققان دریافتند که ممکن است سیاهچاله­ها آنگونه که انتظار داریم رفتار نکنند. اگر ایده “هوراوا” درست باشد، می­تواند برداشت ما از فضازمان را برای همیشه تغییر دهد و منجر به دستیابی «نظریۀ همه چیز» شود. به مدت چندین دهه، فیزیکدانان در تلاش خود برای انطباقِ نظریۀ نسبیت عامِ اینشتین که گرانش را توصیف می­کند و مکانیک کوانتومی که جهان ذرات اتمی و نیروهایی با کوچکترین مقیاس را شرح می­دهد، با موانعی روبرو بوده اند. فضازمان بر اساس نظریۀ کوانتوم یک پس­زمینۀ ایستا است که ذرات در درون آن حرکت می­کنند، اما در مقابل، نظریات اینشتین، نه تنها فضازمان را به طور جدایی­ناپذیری به یکدیگر متصل می­کند، بلکه فضا-زمانِ و مادۀ درون آن را نیز قابل توصیف کرده است.


بیشترِ انگیزۀ تحقیق روی نظریه کوانتوم و نسبیت برای ایجاد نظریۀ گرانش کوانتومی؛ در واقع نیاز به درکِ رویدادی است که فورأ پس از بیگ بنگ رخ داد یا رویدادی که در نزدیکی افق رویدادِ سیاهچاله­ها رخ می­دهد و این یعنی میدان­های گرانشی گسترده هستند. “هوراوا” راه حل خود را در فیزیکِ مادۀ فشرده پیدا کرده است، به ویژه در اتم کربن به ضخامت یک اتم که گرافین نامیده می­شود و الکترون­هایش در اطرافِ سطح همانند توپ­هایی در ماشینِ پین بال می­چرخند. از آنجایی که اتم­های گرافین فقط در کسری از سرعت نور حرکت می­کنند، هیچ نیازی به در نظر گرفتنِ “نسبیت” نیست. اما اگر این گرافین را تا صفر مطلق خنک کنید، مشاهده خواهید کرد که چیز خارق­العاده­ای رخ می­دهد: سرعت الکترون­ها به طور چشمگیری افزایش می­یابد. اکنون، نظریات نسبیت برای توصیفِ صحیحِ آنها لازم هستند.


این تغییر بود که تصورِ هوراوا را برانگیخت. نظر هوراوا در مورد گرافین این است که تقارنِ لورنتس همیشه در آن واضح نیست. (تقارن لورنتس در دانش فیزیک، که نام آن برگرفته از نام هندریک لورنتس می­باشد، عبارت است از “ویژگی طبیعت که می­گوید نتایج آزمایش­ها مستقل از جهت­گیری و سرعت آزمایشگاه در میان فضا هستند) او تصور کرد که آیا همین مسئله برای جهان ما نیز صدق می­کند. چیزی که امروزه در اطراف مشاهده می­کنیم، کیهانی سرد است که در آن فضا و زمان به نظر با تقارنِ لورنتس به یکدیگر متصلند حقیقتی که نشان می­دهد آزمایشات با دقتِ حیرت­آوری انجام شده­اند، اما مواد و ذرات در لحظات اولیه بسیار متفاوت بودند. چه می­شود اگر تقارنی که امروزه واضح است برای طبیعت بنیادی نباشد، اما با سرد شدنِ جهان از گلولۀ انفجاری بیگ بنگ چیزی ظاهر شود، درست همانطور که با سرد شدنِ گرافین در آن ظاهر شد؟


هوراوا معادلات اینشتین را بهینه­سازی کرد، بصورتی که تقارنِ لورنتس حذف شد؛ خاصیتی که سرعت نور را برای تمام مشاهده­گران به طور ثابت حفظ می­کند؛ بطوری که مهم نیست با چه سرعتی حرکت می­کنند، در واقع زمان در خلاف درجه کاملأ یکسان کُند سپری می­شود. این امر یک مجموعه از معادلات را برای هوراوا مطرح کرد که گرانش را در چارچوب یکسانِ کوانتوم همانند دیگر نیروهای بنیادیِ طبیعت توصیف کند: گرانش به علت ذرات کوانتومی که گراویتون نامیده می­شوند بصورت یک نیروی جاذب ظاهر می­شود، درست به همان صورتی که نیروی الکترومغناطیسی با فوتون­ها حمل می­شود. او همچنین نسبیت عام را اصلاح کرد تا مسیرِ بهتری را از گذشته تا آینده برای “زمان” متصور شود، تکاملی کیهانی درست همان­گونه که مشاهده می­کنیم.


هوراوا گفت: «به طور ناگهانی عناصر جدیدی برای اصلاح رفتارِ گرانش در فواصل بسیار کوتاه دارید.» نظریۀ هوراوا با دو نیم کردنِ تقارن بین فضا-زمان در واقع فیزیکِ سیاهچاله­ها را تغییر می­دهد به ویژه سیاهچاله­های میکروسکوپی را که ممکن است بالاترین انرژی­ها را تشکیل دهند، یعنی تشکیلِ این سیاهچاله­ها و این مسئله که آیا همانگونه هستند که در نسبیت عام به نظر می­رسند «یک پرسش بسیار بزرگ است. گرانشِ هوراوا همچنین به حلِ یکی از بزرگترین اسرارِ حل نشدۀ کیهان شناسیِ مدرن کمک می­کند: پازلِ مادۀ تاریک، اگر از معادلات حرکت ناشی از نسبیت عام کمی خارج باشند، می­توان سرعت­های مشاهده شدۀ ستارگان و کهکشان­ها را بدون نقشِ مادۀ تاریک توضیح داد. هوراوا می­گوید: «این امکان وجود دارد که کسری از تصویرِ مادۀ تاریکِ جهان ناشی از اصلاحاتِ معادلات اینشتین باشد.»


انرژی تاریک نیز به این شرح می­باشد: نظریاتِ فیزیک ذره­ای قدرتِ انرژی تاریک را حدودِ ۱۲۰ مرتبه بزرگتر از چیزی می­داند که مشاهده شده است، همچنین نسبیت عام نمی­تواند این اختلافِ زیاد را توضیح دهد. اما نظریۀ “هوراوا” شامل پارامترهایی است که می­توان آنها را به گونه­ای تنظیم کرد که انرژی خلأ که با فیزیکِ ذرات پیش بینی شده را تا یک مقدار مثبتِ کوچک کاهش داد، که این مقدار هم با حرکاتِ مشاهده شدۀ ستارگان و کهکشان­ها منطبق است. پاسخ­های نهایی در این زمینه می­تواند با مشاهداتِ ارتقا یافتۀ سیاهچاله­های پرجرم بدست آیند که شامل مناطقی با گرانش شدید است که می­توانند اصلاحاتِ لازم، برای نسبیت عام را نشان دهند و نظریۀ گرانش کوانتومیِ هوراوا را اثبات کنند، درست به همان صورتی که اندازه­گیری­های توضیح داده نشده مدار عطارد نشان داد که قوانین نیوتن ناقص است و دری را برای نظریات اینشتین گشود.


وبسایت منتشر کننده: وبسایت علمی بیگ‌ بنگ

مترجم: سمیر الله وردی

منبع: the Daily Galaxy




۱ نظر موافقین ۰ مخالفین ۰ ۳۰ مهر ۹۶ ، ۲۳:۰۰
نجوم