منبع: سایت فیزیک
مترجم: سوران زوراسنا
عنوان لاتین مقاله: Hubble and Spitzer team up to find magnified and stretched out image of distant galaxy
در این مقاله که توسط آژانس فضایی آمریکا (ناسا) تهیه گردیده است، به تلاش ستاره‌شناسان در استفاده از پدیده لنز گرانشی برای کشف کهکشان‌های دوردست پرداخته شده است.
برای کسب درآمد از اینترنت همین حالا و بدون هیچ هزینه‌ای در وبسایت زیر ثبت‌نام کنید.
با ثبت‌نام در وبسایت Faucet Game مقداری ساتوشی به‌صورت رایگان در اختیار شما قرار خواهد گرفت و پس از آن می‌توانید با انجام بازیهای مختلف شاتوشی‌های خود را افزایش دهید.
همین حالا ثبت‌نام کنید
برای عضویت کافیست برروی لینک زیر کلیک نمایید
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
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
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
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
وبسایت منتشر کننده: وبسایت علمی بیگ بنگ
مترجم: سمیر الله وردی
منبع: the Daily Galaxy
بیگ بنگ: به گفتۀ پیتر هوراوا، فضا–زمان، 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 فضا–زمان 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 فضا–زمان 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. فضا–زمان بر اساس نظریۀ کوانتوم یک پسزمینۀ ایستا است که ذرات در درون آن حرکت میکنند، اما در مقابل، نظریات اینشتین، نه تنها فضا–زمان 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
وبسایت منتشر کننده: وبسایت علمی بیگ بنگ
بیگ بنگ: نانو ربات‌های هوش مصنوعی که در بدن کاشته میشوند میتوانند ظرف ۲۰ سال آتی موجب ایجاد ابر انسانها شوند. هوش مصنوعی در آینده نزدیک بسیار پیشرفت خواهد کرد. نانوربات‌هایی که به داخل بدن وارد میشوند، ممکن است انسانها را دارای قدرت‌های ابر انسانی کند.
به گزارش بیگ بنگ به نقل از ایسنا، این تکنولوژی همچنین میتواند انسانها را قادر به کنترل اشیای محیط اطراف خود تنها با استفاده از مغز کند. یک مخترع ارشد در مرکز نوآوری “IBM Hursley” پیشبینی کرد که نانوماشین‌های هوش مصنوعی به زودی طی دو دهه آینده به منظور تعمیر و تقویت سلول‌ها، استخوان‌ها و عضلات بدن وارد بدن انسان میشوند. نانو ربات‌ها ماشینهای بسیار کوچک هستند. هزاران نانو ربات میتواند به اندازه قطر موهای یک انسان باشد.
محققان مطالعاتی در مورد پتانسیل این ربات‌های کوچک در بهبود سلامت انسان انجام داده‌اند. آنها در یک مطالعه که در مجله Nature در ۳۰ اوت منتشر شده است، دریافتند که نانو ربات‌هایی که در مناطق تحت تاثیر سرطان کار گذاشته میشوند، میتوانند سلول‌های سرطانی را تنها در یک دقیقه از بین ببرند. “ویکتور گارسیا لوپز”، پژوهشگر موسسه شیمی دانشگاه “رایس” در هیوستون تگزاس آمریکا و همکارانش در مطالعه خود نوشتند: ما نشان می‌دهیم که ماشینهای مولکولی میتوانند از طریق دولایه‌های سلولی با استفاده از عملکردهای مقیاس مولکولی خود، بویژه اقدام نانومکانیکی، وارد بدن شوند.
در حال حاضر آزمایش‌هایی در حال انجام است که در نهایت میتواند به آزمایشات بالینی مربوط به انسان منجر شود و ممکن است راه را برای نجات جان بیماران مبتلا به سرطان هموار کند. نانو ربات‌ها در بدن انسان کار گذاشته میشوند و ممکن است حتی قدرت ابر انسانی و توانایی کنترل اشیا با ذهن را در آینده به ارمغان آورند.
“جان مک‌نامارا” از مرکز نوآوری “IBM Hursley” گفت که فناوری هوش مصنوعی ممکن است ظرف ۲۰ سال آینده تا حدی پیشرفت کند که انسانها و ماشین‌ها بتوانند به طور موثر به صورت ترکیبی با هم عمل کنند. مک‌نامارا گفت که این نانوماشین‌های هوش مصنوعی وارد بدن انسان میشوند و مزایای پزشکی فراوانی را شامل میشوند که میتوانند سلول‌ها و اندام‌های آسیب دیده را بهبود بخشند و احتمالا حتی آنها را تقویت کنند.
وی افزود که این فناوری زمانی که در انسان و در محیط اطرافش جاسازی شود، انسانها را قادر خواهد ساخت تا تنها با فکر و حرکات خود همه چیز را کنترل کنند. مک‌نامارا گفت: ما شاهد ایجاد یک فناوری هستیم که میتواند با تکنولوژی بیولوژیکی ادغام شود و بنابراین بتواند توانایی شناختی انسان را به طور مستقیم افزایش دهد. با این حال برخی از مسئولین در مورد پیامدهای ناخواسته هوش مصنوعی نگران هستند. برای مثال یک انسان ممکن است تصمیمات ماشین را بیشتر از خودش بپذیرد. فیزیکدان نظریه پرداز، “استیون هاوکینگ” هشدار داده است که توسعه بیش از حد هوش مصنوعی ممکن است منجر به نابودی نژاد بشر شود.
وبسایت منتشر کننده: وبسایت علمی بیگ بنگ
وبسایت منتشر کننده: وبسایت علمی بیگ بنگ
مترجم: سحر الله وردی
منبع: ScienceAlert
بیگ بنگ: سوالاتی در مورد اینکه آیا حقیقت ما یک شبیهسازی از چیز عمیقتری است، فیلسوفان و اندیشمندان را از زمان افلاطون به فکر فرو برده است. تعدادی از فیزیکدانان نشان دادند که عجایب کوانتوم از جمله پیچ و تاب در فضا-زمان قابل شبیهسازی نیست و این مسئله را مطرح کردند که «ماتریس» هیچ پاسخی ندارد.
به گزارش بیگ بنگ، فیزیکدانان نظری مثل زوهار رینگل و دمیتری کووریژین از دانشگاه آکسفورد یک بلوک جامد را برای حل الگوریتمهای شبیهسازیهای کوانتومی “مونت کارلو” کشف کردند. توضیحش این است که اساسأ ما نمیتوانیم فیزیکی که حتی دربارۀ بزرگترین کامپیوتر میدانیم را شبیهسازی کنیم. میتوان گفت احتمالا شما در یک شبیهسازی کامپیوتری نیستید. شبیهسازیهای “مونت کارلو” در واقع محاسباتی مبتنی بر نمونههای تصادفی یک سیستم هستند. آنها مختص فیزیک کوانتومی نیستند، اما برای تبدیل دنیای فازیِ شایدها به چیزی کمی قابل پیشبینیتر سودمندند. همچنین آنها میتوانند مسائل خاصی را حل کنند – سیستم هایی که شامل چند شی کوانتومی در حال حرکت میباشند.
هرچند، شبیهسازیهای “مونت کارلو” به هیچ وجه بی نقص نیستند. در این سیستم خنثی کردن مثبتها و منفیها میتواند رخ دهد که آن را «مسئله نشانه» مینامند. نمایشِ بدون نشانه میتواند به حل این مسئله کمک کند، اما طریقۀ انجام آن برای بسیاری از مسائل فیزیک، هنوز نامشخص است. در واقع، برای برخی از مسائل غیرممکن است.
این سئوالی است که رینگل و کووریژین به دنبال پاسخ آن بودند؛ آیا نوعی مانع در کشف یک روش “بدون نشانه” برای کاربرد شبیهسازیهای “مونت کارلو” در سیستمهای کوانتومی خاص وجود دارد؟ اگر این چنین نیست، آنگاه شاید در یک حمام پر از ژل دراز کشیدهاید، لولههایی در سرتان وجود دارد و یک کامپیوتر غولپیکر برای تولید الکتریسیته در ناکارآمدترین باتری دنیا، شیرۀ شما را میکشد! (درست مثل ِ فیلم ماتریکس)
اما اگر در آنجا مانعی وجود داشته باشد به این معنا است که کامپیوترهای کلاسیک هرگز نمیتوانند ریاضیات ضمنی را حل کنند تا نشان دهند ما چه چیزی در مکانیک کوانتومی میبینیم. بقیه تضمین میکنند که استیک ۱۰۰% از ماهیچه گاو درست شده، نه فقط کد دوتایی. در فیزیک ماده چگال پدیدهای به نام اثر هال حرارتی وجود دارد که در آن، قرار دادن شیئی جامد با یک انتهای داغ و یک انتهای سرد درون میدان مغناطیسی، یک گرادیان حرارتی در طول آن تولید میکند.
اگر یک فیزیکدان هستید، می توانید همین چیز را بصورت یک ناهنجاری گرانشی توصیف کنید که به سادهترین شکل کمی شبیه تار و پود فضا-زمانِ متمایل یا پیچ و تاب خورده است. نظریه پردازان اعداد را در مدلهای شبیهسازی مونت کارلو، خرد کردند تا ناهنجاری گرانشی را حل کنند؛ آنها ثابت کردند که مشکلی در آنجا وجود دارد.
رینگل گفت: «کار ما پیوند جذابی بین دو موضوعِ به نظر غیرمرتبط برقرار میکند: ناهنجاریهای گرانشی و پیچیدگی کامپیوتری. این کار نشان میدهد که رسانایی هال حرارتی یک اثر مطلقأ کوانتومی است: اثری که هیچ مشابه ِ کلاسیک محلی، برای آن وجود ندارد.» هالیوود این سئوال را مطرح میکند که آیا جهان – چه این جهان، چه جهانِ ساخته شده به دست خودمان – میتواند از طریق نوعی کامپیوتر شبیهسازی شود؛ این سوال در دایرۀ فلسفی جدی گرفته شده است.
فیلسوف بریتانیایی نیک بوستروم استدلال کرد که این امر بر اساس وعدههایی برای پیشرفتهای تکنولوژیکی و زمانی، امکانپذیر میباشد. فیزیکدانان اشاره کردند که فیزیک کوانتومی این امر را به طرز شگفت آوری غیرمحتمل میداند، زیرا الکترونها و اتمها، توپهای کوچکی نیستند که به طور قابل پیشبینی در طول فضا بچرخند. رینگل و کووریژین نشان دادند که ما در یک نسخۀ بیگانه مافوق بُعدی از ویندوز ۱۱ قرار نداریم و این یک سیستم کامپیوتری نیست که به آسانی بخواهیم تصورش کنیم. در واقع اینطور به نظر می رسد که در یک واقعیت گیر افتادیم، باید شروع کنیم بهترین استفاده را از آن ببریم. جزئیات بیشتر این پژوهش در نشریۀ Science Advances منتشر شده است.
وبسایت منتشر کننده: وبسایت علمی بیگ بنگ
مترجم: سحر الله وردی
منبع: ScienceAlert
وبسایت منتشر کننده: وبسایت علمی بیگ‌بنگ
مترجم: مصطفی رحمانی
منبع: ScienceAlert
با استفاده از هر یک از دو روش فوق این طور به نظر میرسد که کیهان در طول عمر ۱۳/۸۲ میلیارد ساله اش باعث گسترش و پراکندگی مواد درونش به اطراف شده است و عجیب تر اینکه سرعت این گسترش از زمان خاصی افزایش یافته است. دانشمندان برای توصیف گسترش و انبساط کیهان از واحدی به نام ثابت هابل استفاده میکنند که تصور میشود میزان آن برابر با برآیند جاذبه که مواد را به سمت خود میکشد و در مقابل تورم فضای بین این مواد، باشد.
حال سوال پیش میآید که چرا فضا گسترش مییابد؟ هیچکس به درستی پاسخ این سوال را نمی‌داند اما اختر فیزیکدانان به فضای خالی به این صورت نگاه میکنند که دارای خصوصیاتی است و فقط مکانی خالی برای ذرات و میدان‌ها، نمیباشد. مدلی که در حال حاضر بیشترین مقبولیت را دارد مدل “ماده تاریک سرد لامبدا” نام دارد که در این مدل انرژی تاریک نیرویی فشارنده و ثابت از فضای خالی بین مواد موجود در فضا میباشد که احتمالا از تولید و از بین رفتن ذرات مجازی در این فضای خالی ناشی شده است. اما این مدل بر اساس یک سری پیش‌فرض‌ها بنا شده است که باعث به وجود آمدن سوالاتی می‌گردد. آیا انرژی تاریک حتما باید همانند یک خصیصه پایۀ فضا در طول زمان، ثابت باشد؟ و یا اینکه میتواند همراه با تغییر کیهان از اطراف خود تاثیر پذیرفته و تغییر کند.
هر چند اختلاف بین نتایج این مطالعه و نتایج ناشی از مدل ماده تاریک سرد لامبدا به قدر کافی متمایزکننده نیست تا بتواند بر شواهد به نفع انرژی تاریک ثابت براساس مدل ِ ماده تاریک سرد لامبدا، غلبه کند. اما با اطلاعاتی که از ابزاری جدید که سال آینده قرار است فعالیت خود را شروع کند به دست میآید، این وضعیت ممکن است تغییر کند. به گفته ژاو: «ما همگی برای رصد تغییرات در این حد در میزان انرژی تاریک بر اساس مشاهدات فعلی هیجان زده هستیم و امیدواریم مشاهدات آینده تأیید کننده، مشاهدات فعلی باشد.» اما نتیجه هر چه باشد ارزشش را دارد چرا که سرنوشت ِ آینده کیهان در گرو آن است. جزئیات بیشتر این پژوهش در نشریۀ Nature Astronomy منتشر شده است.
وبسایت منتشر کننده: وبسایت علمی بیگ‌بنگ
مترجم: مصطفی رحمانی
منبع: ScienceAlert
