فضا – زمان: معمایی برای حل شدن

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

ظهور “ابر انسان‌ها” طی ۲۰ سال آینده

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

ما در یک شبیه سازی کامپیوتری زندگی نمی کنیم!

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

انرژی تاریک مرموزتر از همیشه

وبسایت منتشر کننده: وبسایت علمی بیگ‌بنگ

مترجم: مصطفی رحمانی

منبع: ScienceAlert

بیگ بنگ: برای بیش از ۲۰ سال فیزیک‌دانان در شگفت بودند که چرا سرعت انبساط کیهان در حال افزایش است. مطالعات جدید بینش عمیق‌تری از نیروی مرموز «انرژی تاریک» حاصل آورده است، نتایج محققان نشان می‌دهد “انرژی تاریک” هر چه که باشد تاثیر شبح‌وارش در طول زمان هرگز ثابت نبوده است.

به گزارش بیگ بنگ، در سال ۲۰۱۶ یک تیم بین‌المللی از محققان با دقت نوسانات در چگالی ماده قابل مشاهده در کیهان را از گذشته تاکنون اندازه گیری کردند. نوسانات صوتی بریون (که به اختصار BAO نامیده می‌شود) می‌تواند به عنوان معیاری برای مطالعه فاصلۀ نسبی کهکشان‌ها در طول زمان به کار رود. همانند ستاره‌شناسان که با استفاده از نور انفجار ابرنواخترها به نحوه انبساط کیهان پی بردند، کیهان‌شناسان (ستاره‌شناسان با وسعت نظر بیشتر) از اطلاعات BAO استفاده می‌کنند.

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.

بنابر گفته فیزیک‌دان باب نیکول: «از زمان کشف آن در پایان قرن گذشته، انرژی تاریک به معمایی تو در تو تبدیل شده و همگی ما از رسیدن به بینشی عمیق‌تر از خصوصیات و منشأ آن ناامید هستیم.» اما دانشمندان با اندازه‌گیری دقیق نوسانات ماده در طول زمان و اضافه کردن اطلاعات خود از BAO به مدل انرژی تاریک گونگ بو ژاو در نهایت به توصیف متغیری از این نیروی مرموز دست یافتند. بخشی از این نتیجه‌گیری بر اساس اختلافاتی است که بین اطلاعات حاصل از BAO و تفسیر تابش پس‌زمینه کیهانی، وجود دارند و یکی از راه‌حل‌های این اختلافات در نظر گرفتن “انرژی تاریک” نه به عنوان نیرویی ثابت بلکه به صورت نیرویی در حال تغییر در طول زمان می‌باشد و در صورت صحت این ادعا انرژی تاریک نمی‌تواند از تولید ذرات مجازی در خلأ سرچشمه گرفته باشد.

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

اسرار زمان

وبسایت منتشر کننده: وبلاگ نجوم، دنیای فراموش شده

وقتی تار و پود ساختار فضا- زمان در کیهان چنان پیچ و تاب بخورد که میانبُرهایی در انحنای فضا حاصل شود، تغییرات زمان را نیز باید بتوان یافت. آیا بشر روزگاری زمان را در مقام یکی از ابعاد طبیعت رام خواهد کرد تا بتواند به‌ گذشته و آینده سفر کند؟

از هر که بپرسید <ساعت چند است؟> او بی‌درنگ به‌وسیله‌ای که دورِ مُچِ دستش بسته - ‌و به‌آن ساعت مُچی می‌گوییم- نگاهی می‌اندازد و با دو عدد، مثلا‌ً ۱۵‌:‌۱۰، جواب شما را می‌دهد که نخستین عدد نشان‌دهندهِ ساعت و دومی دقیقه است. با این که دنیای متمدن عملا‌ً با همین دو عدد روزگار می‌گذراند، از نظر علمی آنها معنی مهمی ندارند بجز این که مشخص می‌کنند زمین از آخرین باری که فردی به‌ساعتش نگاهی انداخته است چقدر دورِ محورش چرخیده است.

گذشت زمان احساسی است که از آغاز پیدایش جزئی از وجود ما بوده و با آگاهی از این که همه ما قطعاً روزی به‌لحظه مرگ می‌رسیم قوت گرفته است. همچنین مفهوم فضا را ذاتاً از دریچه چشمانمان، وقتی خیلی ساده به‌اطرافمان می‌نگریم، درک می کنیم. البته ماهیت و منشأ آنها، به‌ویژه ماهیت زمان، هرگز به‌دقت تعیین نشده است. به‌نظر دِموکریتوس(Democritus) ، فیلسوف بزرگ یونانی (۴۶۰-۳۷۰ پ.م) <زمان و فضا قراردادی هستند>. نظر او به‌خوبی نشان‌دهندهِ تعاریف ساده‌اِنگارانه فلا‌سفه و متفکران دوران باستان از مفهوم زمان و فضاست. البته حدود ۱۷۰۰ سال پیش آگوستین فیلسوف مشهور آن زمان تفکری را دربارهِ ماهیت زمان و فضا ارائه کرد که در زمان خودش بسیار پیشرفته و منحصر به فرد محسوب می‌شد. نظر مشهور او این بود که <آنها زاده هستی و کیهان‌اند که با آن به‌وجود آمده‌اند، و پایه‌های دائمی از ابدیت نیستند>.

این دقیقاً همان چیزی است که آلبرت اینشتین در نظریه نسبیت عام بر پایهِ روابط ریاضی نتیجه گرفت؛ زمانی که در سال ۱۹۱۵ فضا-‌زمان را به‌صورت موجودیتی واحد تعریف کرد که در حضور جرم انحِنا پیدا می‌کند و اثری را خلق می‌کند که ما به‌نام گرانش می‌شناسیم.ماهیت زمان برای یک فرد عامی ممکن است به‌سادگی در <به‌طول انجامیدن یک واقعه> خلا‌صه شود. اما فیزیکدانان واقعاً از ارائه حتی یک تعریف علمی از زمان درمانده‌اند. بنابراین زمان در ارتباط با برخی از پُردردسرترین سؤالات فیزیک، مثلا‌ً این که روابط علیت و همچنین فلسفه چیستند، یا این که چرا ما گذشته را به‌خاطر می‌آوریم اما آینده را خیر، در هاله‌ای از ابهام پوشیده شده است. برخی نظریه‌پردازان بر این باورند که این عدم قطعیت باید تغییر کند. درست همچون صد سال پیش دیدگاه جدیدی نسبت به‌زمان فراتر از تعاریفش در نظریه‌های نسبیت لازم است تا برخی مسائل مشکل‌آفرین حل نشده را -‌همچون این که در لحظه آغاز عالم چه اتفاقی افتاد، در مرکز یک سیاهچاله چه رخ می‌دهد، یا چطور می‌توان نظریه نسبیت و فیزیک کوانتوم را یک‌جا در <نظریه همه چیز> (نظریه وحدت میدان) جمع کرد- حل کند. صد سال پیش هم لازم بود که اینشتین تعریف تازه‌ای از زمان۲ در نظریه نسبیت خاص خود مطرح کند تا بتواند رفتارهای غیرنسبیتی نور را با رفتارهای نسبیتی مشاهده شده تطبیق دهد، همچنین باید تعریف تازه‌ای از فضا-‌زمان در نظریه نسبیت عام خود ارائه می‌داد تا ماهیت گرانش را توضیح دهد. بنابراین برخی نظریه‌پردازان براین باورند که مفهوم اینشتینی فضا-‌زمان بیشتر به‌یک <تخمین> می‌ماند که باید با مفهومی بنیادی‌تر که هنوز کشف نشده است جایگزین شود.

وبسایت منتشر کننده: وبلاگ نجوم، دنیای فراموش شده

ماهیت علمی و شکل زمان

وبسایت منتشر کننده: وبسایت علمی بیگ‌بنگ

ماهیت زمان و شکل آن: زمان چیست؟ آیا همچنان که یک سرود کهن می‌گوید، جویباری جاودانه غلتان است که همه رویاهای ما را با خود می‌برد؟ یا همچون راه آهن است؟ شاید پیچ‌ها و شاخه‌هایی داشته باشد و از این رو بتوان جلو رفت و در عین حال به ایستگاه قبلی روی خط بازگشت.

زمان فضا بعد چهارم و شکل کیهان:

ما خود را موجودی سه‌بعدی می‌دانیم موجودی که دارای ارتفاع، عرض و عمق است.
ممکن است به وسیله‌ی فن‌آوری فضایی توانایی آن را داشته باشیم که میلیون‌ها کیلومتر در فضای سه‌بعدی سفر کنیم ولی باید دانست که ما در سفری همیشگی در طول بعد چهارم یعنی زمان هستیم.

شکل فضا:

دانشمندان اصطلاح فضا – زمان را برای توضیح دادن بعد چهارم فضا به کار می‌برند. کار دانشمند بزرگ آلبرت اینشتین برای درک مفهوم فضا – زمان بسیار مهم است.

طبق نظریه اینشتین هر چیزی که دارای جرم باشد از ذرات غبار گرفته تا ستاره‌ای عظیم، فضا و زمان پیرامونش را خم می‌کند. این پدیده نسبت نیروی جاذبه می‌شود. این موضوع عده‌ی زیادی را درباره‌ی شکل کلی کیهان به شگفتی واداشته است. آیا کیهان منحنی شکل است؟ اگر ما در طول یکی از ابعاد آن شروع به حرکت کنیم در انتها به نقطه‌ای که از آنجا حرکت خود را آغاز کرده ایم می‌رسیم؟ آیا شکل آن در طول زمان تغییر کرده است؟

جهان هستی در حال انبساط:

اغلب دانشمندان موافق این هستند که جهان در حال منبسط شدن می‌باشد. این انبساط با Big bang بیگ‌بنگ آغاز شد.
اکنون در جهان هستی هر چیزی دائماً از هر چیز دیگر دور می‌شود و خود فضا هم در حال گسترش است. اکنون بعضی دانشمندان تصور می‌کنند که تنها به خاطر این انبساط است که زمان فقط رو به جلو حرکت می‌کند. هیچ کس نمی‌داند انبساط جهان تا ابد ادامه پیدا خواهد کرد یا نه؟ بعضی از مردم فکر می‌کنند اگر جهان هستی دوباره شروع به انقباض کند ممکن است جهت زمان هم عوض شود و به سمت عقب برود [١].

توضیح نسبیت بر ماهیت فیزیکی و علمی زمان:

اینشتین می‌گوید گاهی اوقات ممکن است زمان را آن طور که پیش می‌رود حس نکنیم. مثلاً وقتی با سرعت نور حرکت می‌کنیم و داخل فضایی سه‌بعدی قرار داریم، زمان برایمان کش می‌آید. و مثلاً اگر دو ساعت دیواری را در نظر بگیریم و یکی ثابت و دیگری با سرعت خاصی در حرکت باشد، زمان ساعت متحرک، به چشم ما دیرتر پیش می‌رود [٢].

خمیدگی زمان:

نسبیت عام، بعد زمان را با سه بعد فضا در می‌آمیزد تا فضا-زمان را شکل دهد و می‌گوید توزیع ماده و انرژی در جهان، فضا-زمان را دچار خمیدگی و تابیدگی می‌سازد و بدین‌سان، تاثیر گرانش را جزئی از اجزای نظریه می‌کند. چیزها در این فضا-زمان می‌کوشند تا روی خط راست حرکت کنند، اما از آنجا که فضا زمان خمیده است سیر آنها خمیده به نظر می‌رسد. آنان چنان حرکت می‌کنند که گویا تحت تأثیر یک میدان گرانشی هستند. یک رویه یا صفحه لاستیکی، می‌تواند همانندی و قیاسی تقریبی به دست دهد، توپ بزرگی به نشانه خورشید برآن می‌نهیم. سنگینی توپ بر رویه لاستیکی فشار آورده، آن را نزدیک خورشید خمیده می‌سازد. اکنون اگر توپ‌های کوچکی را بر رویه بغلتانیم، آنها مستقیما به سوی دیگر نخواهند غلتید و در عوض پیرامون توپ سنگین خواهند چرخید، مانند سیاره‌ها به گرد خورشید.

این همانندی ناقص است زیرا تنها مقطع دوبعدی از فضا (سطح یک رویه لاستیکی) خمیده است و زمان نیز مانند زمان نظریه نیوتنی بدون تغییر مانده است. با این همه در نظریه نسبیت که با شمار زیادی از آزمون‌ها جور در می‌آید، زمان و فضا به گونه‌ای جدایی‌ناپذیر به یکدیگر گره خورده‌اند. نمی‌توان بدون درگیر شدن با زمان، فضا را دچار خمیدگی کرد. از این رو زمان دارای ریخت و شکل است. نسبیت عام با خمیدن فضا و زمان، آنان را از زمینه‌ای منفصل که در آن رویدادها رخ می‌دهند، به بازیگران فعال صحنه رویدادها تبدیل می‌کند.

کم و بیش همه پاسخ‌هایی که می‌توانست نمایانگر جهان باشد از داشتن تکینگی با چگالی بی‌نهایت اجتناب می‌ورزیدند: پیش از دوران گسترش و انبساط جهان، می‌بایست دوران انقباضی وجود داشته باشد که طی آن ماده بر روی خود فرو می‌پاشید، اما برخوردی روی نداد و اجزای ماده باز از یکدیگر دور شدند و مرحله گسترش کنونی تشکیل گردید. اگر چنین چیزی درست باشد، زمان جاودانه خواهد پایید؛ از گذشته بیکران تا آینده بی‌پایان.

آیا زمان ، دارای آغاز و پایان است یا از بی نهایت شروع شده تا بی نهایت ادامه دارد؟

پنروز و هاوینگ رویکرد دیگری را برگزیدند که نه بر مطالعه دقیق پاسخ‌های معادلات، بلکه بر ساختار کلی فضا-زمان بنیان داشت. در نسبیت عام، نه تنها چیزهای توده‌ای درون فضا-زمان، بلکه انرژی درون آن نیز، فضا-زمان را دچار خمیدگی می‌کند. انرژی همواره کمیتی مثبت است، از این رو فضا-زمان را پیچ و تاب می‌دهد و پرتوهای نور را به سوی یکدیگر خم می‌کند.

پنروز و من (پروفسور هاوکینگ) توانستیم ثابت کنیم که در مدل ریاضی نسبیت عام، زمان باید در آنچه انفجار بزرگ نامیده می‌شود، آغازی داشته باشد. به همین سان می‌توان برهان آورد که زمان، هنگامی‌ که ستارگان و کهکشان‌ها تحت اثر گرانش خودشان فرو می‌پاشند و سیاهچاله‌ها را می‌سازند، پایانی خواهد داشت.

ریخت زمان: زمان چه شکلی است؟ زمان به شکل گلابی است!

اگر مخروط نوری گذشته‌مان را در طول زمان دنبال کنیم، می‌بینیم که در جهان نخستین، ماده آن را خمیده کرده بود. همه جهانی را که مشاهده می‌کنیم در ناحیه‌ای قرار دارد که کرانه‌ی آن در انفجار بزرگ به صفر می‌رسد. این یک تکینگی است، جایی که چگالی ماده بی‌نهایت است و نسبیت عام کلاسیک در آن در هم می‌شکند [٣].

منابع :

١. کتاب سفرهای فضایی
٢. برداشتی از مقاله نسبیت اینشتین
٣. کتاب جهان در پوست گردو

وبسایت منتشر کننده: وبسایت علمی بیگ‌بنگ

تعریف شکل‌پذیری در سازه‌ها

به قابلیت جذب و اتلاف انرژی در محدوده رفتارهای غیرخطی تحت اثر بارهای رفت و برگشتی زلزله را اصطلاحا شکل‌پذیری می‌گویند.

اتلاف انرژی در رفتارهای غیرخطی با تغییرشکل‌ها و دوران‌های ماندگار و دائمی همراه است. هر چقدر اتلاف انرژی بیشتر، نیروی زلزله کمتر است.

بهترین شکل‌پذیری را باید در دتایل‌های اجرایی تامین نمود. در سازه فلزی چشمه اتصال و در سازه بتنی نحوه‌ی آرایش میلگردها میزان شکل‌پذیری را مشخص می کنند. در سازه بتنی هر چقدر محصوریت هسته مرکزی بتن بیشتر باشد شکل‌پذیری بیشتر است.

Mars study yields clues to possible cradle of life

October 6, 2017 by Guy Webster

Source: PHYS.ORG

This view of a portion of the Eridania region of Mars shows blocks of deep-basin deposits that have been surrounded and partially buried by younger volcanic deposits. Credit: NASA/JPL-Caltech/MSSS

The discovery of evidence for ancient sea-floor hydrothermal deposits on Mars identifies an area on the planet that may offer clues about the origin of life on Earth.

A recent international report examines observations by NASA's Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) of massive deposits in a basin on southern Mars. The authors interpret the data as evidence that these deposits were formed by heated water from a volcanically active part of the planet's crust entering the bottom of a large sea long ago.

"Even if we never find evidence that there's been life on Mars, this site can tell us about the type of environment where life may have begun on Earth," said Paul Niles of NASA's Johnson Space Center, Houston. "Volcanic activity combined with standing water provided conditions that were likely similar to conditions that existed on Earth at about the same time—when early life was evolving here."

Mars today has neither standing water nor volcanic activity. Researchers estimate an age of about 3.7 billion years for the Martian deposits attributed to seafloor hydrothermal activity. Undersea hydrothermal conditions on Earth at about that same time are a strong candidate for where and when life on Earth began. Earth still has such conditions, where many forms of life thrive on chemical energy extracted from rocks, without sunlight. But due to Earth's active crust, our planet holds little direct geological evidence preserved from the time when life began. The possibility of undersea hydrothermal activity inside icy moons such as Europa at Jupiter and Enceladus at Saturn feeds interest in them as destinations in the quest to find extraterrestrial life.

The Eridania basin of southern Mars is believed to have held a sea about 3.7 billion years ago, with seafloor deposits likely resulting from underwater hydrothermal activity. Credit: NASA

Observations by MRO's Compact Reconnaissance Spectrometer for Mars (CRISM) provided the data for identifying minerals in massive deposits within Mars' Eridania basin, which lies in a region with some of the Red Planet's most ancient exposed crust.

"This site gives us a compelling story for a deep, long-lived sea and a deep-sea hydrothermal environment," Niles said. "It is evocative of the deep-sea hydrothermal environments on Earth, similar to environments where life might be found on other worlds—life that doesn't need a nice atmosphere or temperate surface, but just rocks, heat and water."

Niles co-authored the recent report in the journal Nature Communications with lead author Joseph Michalski, who began the analysis while at the Natural History Museum, London, andco-authors at the Planetary Science Institute in Tucson, Arizona, and the Natural History Museum.

This diagram illustrates an interpretation for the origin of some deposits in the Eridania basin of southern Mars as resulting from seafloor hydrothermal activity more than 3 billion years ago. Credit: NASA

The researchers estimate the ancient Eridania sea held about 50,000 cubic miles (210,000 cubic kilometers) of water. That is as much as all other lakes and seas on ancient Mars combined and about nine times more than the combined volume of all of North America's Great Lakes. The mix of minerals identified from the spectrometer data, including serpentine, talc and carbonate, and the shape and texture of the thick bedrock layers, led to identifying possible seafloor hydrothermal deposits. The area has lava flows that post-date the disappearance of the sea. The researchers cite these as evidence that this is an area of Mars' crust with a volcanic susceptibility that also could have produced effects earlier, when the sea was present.

The new work adds to the diversity of types of wet environments for which evidence exists on Mars, including rivers, lakes, deltas, seas, hot springs, groundwater, and volcanic eruptions beneath ice.

"Ancient, deep-water hydrothermal deposits in Eridania basin represent a new category of astrobiological target on Mars," the report states. It also says, "Eridania seafloor deposits are not only of interest for Mars exploration, they represent a window into early Earth." That is because the earliest evidence of life on Earth comes from seafloor deposits of similar origin and age, but the geological record of those early-Earth environments is poorly preserved.

        
Source: PHYS.ORG

دیکتاتوری به نام اردوغان