اندیشیدن تنها راه نجات

چرا #معادله_ی شرودینگر ناقص است؟
زبان کلیپ انگلیسی با زیرنویس پارسی

در سال ۱۹۲۶، #اروین #شرودینگر ، معادله معروف شرودینگر را ارائه داد که قلب مکانیک کوانتومی را می‌سازد. این معادله، رفتار ذرات را به صورت تحول توابع موج توصیف می‌کند. اما، این معادله نواقصی دارد. از جمله این‌که، ذرات را بسیار ساده در نظر می‌گیرد، صرفا مکان احتمالی حضور ذره را بیان می‌کند و ویژگی‌های پیچیده‌تر ذرات را در خود ندارد. بطور مثال، ما می‌دانیم که ذرات دارای اسپین هستند و معادله شرودینگر، جایی برای وارد کردن آن ندارد. مشکل دیگرِ معادله شرودینگر، ناسازگاری کامل آن با نظریه نسبیت اینشتین بود. این معادله، تنها برای ذرات سرعت پایین کار می‌کند. در حالی که می‌دانیم ذرات اغلب با سرعت‌های نزدیک به سرعت نور حرکت می‌کنند. اما، در سال ۱۹۲۸، یک فیزیکدان تیزهوش دیگر به نام #پائول #دیراک ، با ایده‌ای نبوغ‌آمیز ، مشکل معادله شرودینگر را حل می‌کند و مکانیک کوانتومی را وارد مرزهایی جدیدی می‌کند. در این ویدئو، با مشکلات معادله شرودینگر و نحوه حل آن‌ها توسط دیراک و پیش‌بینی حیرت‌انگیز دیراک آشنا می‌شویم.




⚛ @AndisheKonim

سخنرانی #دیراک در سال ۱۹۷۵ پیرامون تاریخچه کشف #پوزیترون
زبان اصلی بدون زیرنویس

دیراک در سال ۱۹۲۸ طی مقاله ای وجود پاد ماده را پیشبینی کرد و در سال ۱۹۳۳ جایزه نوبل را برد.




⚛ @AndisheKonim

به مناسبت ۸ آگوست، زادروز #پاول #دیراک
زبان کلیپ انگلیسی بدون زیرنویس

در سال ۱۹۲۸، پاول دیراک فیزیکدان بزرگ انگلیسی موفق شد با ارائه آنچه امروزه به معادله دیراک موسوم است، نسبیت خاص انیشتن را با تابع موج الکترون سازگار کند.
با استفاده از معادله خود، دیراک پیش‌بینی کرد که علاوه بر الکترون باید ذرات دیگری با بار مثبت ولی مشابه الکترون وجود داشته باشد. این ذرات به پوزیترون موسوم هستند و در سال ۱۹۳۳ کشف شدند.
معادله دیراک اولین شواهد را برای وجود ضد ماده پی‌ریزی کرد.
دیراک از مهمترین فیزیک‌دانان قرن بیستم است و به خاطر همین کشف خود موفق به دریافت جایزه نوبل شد.

فیلم در مورد ضد ماده و خواص آن توضیح می‌دهد. ضد ماده در جهان ماده نمی‌تواند مدت زیادی باقی بماند و پس از مدت کوتاهی با معادل ماده خود واکنش نشان داده و مضمحل میشود.
اینکه چرا جهان قابل مشاهده به طور تقریبا انحصاری از ماده تشکیل شده است نه ضد ماده از مسائل حل نشده فیزیک است.



⚛ @AndisheKonim

نفر سمت چپ فیزیکدان #پل #دیراک هست که یک معادله نوشت و گفت الکترون بر گرد محورش دوران میکنه در نتیجه اسپین و میدان مغناطیسی دارد.

نفر سمت راست فیزیکدان #ریچارد #فاینمن هست که توانست شدت میدان مغناطیسی الکترون را محاسبه کند.

به اولی میگن معادله دیراک الکترون و به دومی میگن نظریه الکترودینامیک کوانتومی فاینمن و شرکا(شوینگر و تونونگا)




⚛ @AndisheKonim

✅ #معادله #دیراک :

پیش بینی پاد ذرات و کشف آنها
تولید و نابودی الکترون-پوزیترون

دیراک در سال ۱۹۲۸ موفق به کشف یک معادله ی موج نسبیتی برای ذره ای با اسپین ½ شد که امروزه به معادله دیراک معروف است. او نشان داد که این معادله توصیف خوبی از الکترون به دست می دهد. به عنوان مثال ساختار زیر طیف اتم هیدروژن اگر با استفاده از معادله دیراک حساب شود با نتایج آزمایش به خوبی در توافق است.

اما مشکلاتی هم وجود دارد. معادله دیراک دارای جواب هایی با انرژی منفی است. برای یک ذره آزاد جواب هایی با انرژی های زیر وجود دارند:

E= ±c√(p²+M²c²)

معادله ی بالا از نقطه نظر کلاسیک هم صادق است اما از نظر کلاسیک مشکلی را ایجاد نمی کند، زیرا انرژی ها به طور پیوسته تغییر می کنند و بدین ترتیب E نمی تواند از مقداری مثبت به مقداری منفی به علت گسستگی که بین Mc²+ و Mc²- وجود دارد تغییر یابد ولی در مکانیک کوانتومی انتقال بین حالاتی با انرژی مثبت به حالاتی با انرژی منفی می تواند صورت گیرد و بنابراین گذار از حالتی با انرژی مثبت به حالتی با انرژی منفی کاملا امکان پذیر است.
دیراک به منظور اینکه از انتقال الکترون با انرژی مثبت به حالت هایی با انرژی منفی جلوگیری کند، فرض کرد که تمام حالت ها با انرژی منفی، بنابر اصل طرد پاولی با داشتن یک الکترون در هر حالت، پر شده اند. او همچنین فرض کرد که حالت های پر با انرژی منفی را نمی توان مشاهده کرد. بنابراین از آنجا که تمام حالت های انرژی منفی پر شده است، الکترون با انرژی مثبت نمی تواند به حالتی با انرژی منفی انتقال یابد و بنابر اصل طرد پاولی در هر حالت حداکثر یک الکترون می تواند وجود داشته باشد. اما یک الکترون که حالتی با انرژی منفی را اشغال کرده است می تواند به حالتی با انرژی مثبت انتقال یابد مشروط بر اینکه انرژی کافی برای این تحول مثلا توسط فوتونی پر انرژی تامین شود. حالا اگر الکترونی با انرژی منفی به حالتی با انرژی مثبت انتقال یابد، حالت انرژی منفی اشغال نشده‌ی این الکترون می تواند به صورت حفره ای در دریای الکترون های انرژی منفی عمل کند. این حفره شبیه ذره باردار مثبتی با همان جرم الکترون و با انرژی مثبت عمل می کند. این ذره پوزیترون نامیده می شود. چون در این توصیف، پوزیترون متناظر با عدم وجود یک الکترون است، پاد الکترون نامیده می شود.


در سال ۱۹۳۱ اندرسون موفق به کشف پوزیترون شد.

پس از جذب فوتون توسط الکترون در حالتی با انرژی منفی و انتقال به حالتی با انرژی مثبت، یک الکترون با انرژی مثبت و یک پوزیترون با انرژی مثبت تولید می شود، که پوزیترون تولید شده متناظر با حالت اشغال نشده‌ی الکترون با انرژی منفی است. بدین ترتیب یک فوتون به یک جفت الکترون پوزیترون تبدیل شده است. برای تحقق پذیرفتن این عمل، فوتون باید حداقل انرژی کافی برای تهیه انرژی در حال سکون الکترون و پوزیترون را داشته باشد یعنی:

2Mc²= 1.022 MeV (مگا الکترون ولت)

البته تولید زوج نمی تواند در فضای خالی انجام گیرد چون نمی تواند هم زمان پایستگی انرژی و تکانه را با هم حفظ کند. بنابراین ذرات دیگری هم باید حضور داشته باشند تا بتوانند آن مقدار تکانه و انرژی را که برای حفظ پایستگی انرژی و تکانه لازم است با خود حمل کنند.

اگر یکی از حالت های انرژی منفی الکترون پر نشده باشد، این امر متناظر با وجود یک پوزیترون می شود که، در این صورت یک الکترون با انرژی مثبت با گسیل تابش الکترومغناطیس به شکل فوتون می تواند به حالت با انرژی منفی انتقال یابد. بدین ترتیب یک الکترون و یک پوزیترون دارای انرژی مثبت ناپدید و به جای آنها فوتون هایی تولید می شود. انتقال یک الکترون با انرژی مثبت به حالتی با انرژی منفی نمایشگر نابودی یک زوج الکترون پوزیترون است. نابودی این زوج با تولید فوتون همراه است.

معادله دیراک یک الکترون تنها را توصیف می کند، اما برای تفسیر انرژی منفی معادله دیراک، یک دریای غیرقابل مشاهده از تعداد بیشماری الکترون های انرژی منفی معرفی شده است.

چون پروتون ها و نوترون ها هم اسپین ½ دارند و توسط معادله دیراک توصیف می شوند پس می توان انتظار داشت که پاد پروتون و پاد نوترون هم وجود داشته باشد. که این پاد نوترون و پاد پروتون در سال ۱۹۵۵ کشف شد.


#فیزیک #ذرات #بنیادی
ال.جی.تاسی


⚛ @AndisheKonim

فیزیک‌دان و ریاضی‌دان برجسته‌ی بریتانیایی

من نمی‌دانم چرا همه اینجا دارند در مورد خدا بحث می‌کنند. یک دانشمند صادق باید باشد. و اگر ما صادق باشیم باید قبول کنیم که دین و مذهب یک مشت اظهارات واهی هستند که هیچ پایه و اعتباری در جهان واقعی ندارند. مفهوم خدا اساساً زاییده تخیلات بشری‌ست. وجود خدا برای انسان‌های بدوی که از قدرت‌های طبیعت وحشت و هراس داشتند قابل فهم است. اما برای ما که امروزه فهم خوبی از پدیده‌های جهان هستی را داریم وجود چنین راه حلی دیگر نیازی نیست. وجود خدا پای پرسش‌هایی را به میان می‌کشد که هیچ دردی را هرگز دوا نمی‌کند. مثلاً اگر خدا واقعاً وجود دارد پس چرا این همه بی‌عدالتی و نابرابری در جهان وجود دارد؟ چرا دنیا طوری‌ست که همیشه قشر مرفه در حال استثمار قشر فقیر است؟ او چرا جلوی این همه فاجعه را نمی‌گیرد؟ اگر امروزه در جهان در این زمانه دارند دین و مذهب را هنوز تبلیغ و گسترش می‌دهند نه بخاطر این است که دلایل قانع کننده و موجهی دارد، بلکه به این سبب است که دین یک ابزار قدرت برای کنترل جوامع است. مردم مطیع و مومن قابل کنترل‌تر از مردم پر سروصدا و پرسش‌گر هستند. چپاول و بهره‌برداری از یک ناراضی به مراتب مشکل‌تر است تا یک فرد راضی که سوال نمی‌کند و دستور بالاترها را می‌پذیرد. دین و مذهب افیونی‌ست که باعث می‌شود یک ملت به خواب رفته و ظلم و جفایی که (توسط صاحبان قدرت) بر آنها روا شده را به کلی نادیده بگیرند. صاحبان قدرتی که همیشه با دین و مذهب رابطه تنگاتنگی داشته‌اند. دین و قدرت، هر دو احتیاج به خدایی دارند که در آینده وعدهٔ پاداش مطیعان و فرمانبردارانش را می‌دهد. و از این روست که انکار وجود خدا را گناه نابخشودنی حساب می‌کنند.

👤 #پل #دیراک

خاستگاه :

Physics and Philosophy.
The Revolution in Modern Science.



⚛ @AndisheKonim

#فیزیک #کوانتوم

#دیراک عقیده داشت که نظریۀ میدان او(الکترودینامیک کوانتمی)، معضل دوگانگی موج- ذره را حل نموده است ولی بعدها نشان داده شد که این دوگانگی کماکان در سطح دیگری در نظریۀ میدان وجود دارد
دیراک:
«به‌جای کار کردن با فوتون به‌عنوان یک ذره، می‌توان مؤلفه‌های میدان الکترومغناطیسی را مورد استفاده قرار داد؛ بنابراین یک هماهنگی کامل بین نظریه‌های موجی و ذره‌ای نور وجود دارد. از یک‌طرف می‌توان نور را به‌عنوان ترکیبی از امواج الکترومغناطیسی که هریک مانند یک نوسانگر عمل می‌کند در نظر گرفت و از طرف دیگر می‌توان نور را به‌عنوان ترکیبی از فوتون‌ها در نظر گرفت. فوتون‌ها بوزون بوده و هر فوتون متناظر با یک نوسانگر میدان الکترومغناطیسی است؛ بنابراین نظریۀ موجی و ذره‌ای با یکدیگر مطابقت دارند. آن‌ها فقط دو توصیف ریاضی از یک واقعیت فیزیکی هستند.


⚛ @AndisheKonim

‍ #داروینیسم_کوانتومی

ایده ای برای توضیح واقعیت ، وارد فاز آزمون تجربی شد

جای تعجب نیست که علیرغم وجود #فیزیک_کوانتومی ، در زندگی مکانیک کوانتومی را حس نمی کنیم. تا قرن بیستم همه تصور می کردند که قوانین #فیزیک_کلاسیک که توسط #نیوتن و دیگران ارائه شده بود کار می کنند. با توجه به اینکه اشیا دارای موقعیت ها و زمان های مشخص هستند.اما در نهایت #ماکس_پلانک ، #البرت_اینشتین ، #نیلز_بور و معاصرانشان ( #شرودینگر ، #هایزنبرگ ، #دیراک و...) کشف کردند که در سطح ذرات #زیر_اتمی ، این دقیق بودن به یک عدم دقت تبدیل می شود.

برای مثال موقعیت قطعی یک اتم را نمی توانیم تعیین کنیم و ما تنها می توانیم احتمال پیدا کردن آن را در مکان های مختلف محاسبه کنیم.

در حالی که اشیاء در مقیاس بزرگ ، هرچیزی از یک دانهٔ شن گرفته تا یک کهکشان ، بر اساس یک مجموعه قوانین فیزیک کلاسیک کار می کنند، اشیاء کوچک ، مانند #اتم_ها و #ذرات_بنیادی بر اساس مجموعه قوانین کاملا متفاوتی کار می کنند؛ یعنی فیزیک کوانتومی

سوالی که در اینجا مطرح می شود این است که چرا دنیای احتمالاتی کوانتومی در مقیاس ریز ، تبدیل به دنیای دقیق کلاسیک در مقیاس بزرگ می شود؟

فیزیکدانان از این تغییر بعنوان انتقال کوانتومی کلاسیک نام می برند ولی در واقع هیچ دلیلی وجود ندارد که قوانین در سطح کوچک و بزرگ اساسا متفاوت و تغییر ناگهانی بین آنها وجود داشته باشد.
طی چند دههٔ گذشته فیزیکدانان بدنبال درک این اختلاف بوده اند.

یکی از ایده های قابل توجه در این چارچوب نظری "داروینیسم کوانتومی " است. این ایده اولین بار توسط ووجیچ زورک Wojciech Zurek(فیزیکدان نظری لهستانی) در 2003 ارائه شد. به زبان ساده این ایده می گوید خواص اشیائی که ما آن را با فیزیک کلاسیک مرتبط می دانیم (مثل موقعیت و سرعت آنها) از یک فهرست از امکان های کوانتومی در فرایندی مشابه #انتخاب_طبیعی در #تکامل گزینش می شوند. یعنی ویژگی هایی که بقا یافته اند ، به نوعی مناسب ترین ها هستند. همانطور که در انتخاب طبیعی ، بازماندگان کسانی هستند که بیشترین کپی خود را دارند.

به عبارت ساده تر در دنیای کوانتومی همواره احتمالات متعددی وجود دارد ، اما داروینیسم کوانتومی می گوید در میان این احتمالات، ذرات کوانتومی مناسب ترین حالت را انتخاب می کند ، همانطور که انتخاب طبیعی در زیست شناسی چنین است .
#فیزیک

مطالعه ادامه مطلب در سایت ؛
https://gourl.page.link/Z2JH


⚛ @AndisheKonim