میدان هیگز در سرتاسر عالم کشیده شده است. و این میدان عامل تعیین کننده جرم و تکانه و سرعت (به ترتیب mass, momentum, velocity) شناخته میشود.

فوتون را در نظر بگیرید، این ذره کمترین برهمکنش را با میدان هیگز دارد به همین دلیل فوتون حداکثر سرعت را به خود اختصاص داده است. میدان هیگز جرم ذرات را تعیین می‌کند. هر چه برهمکنش ذرات و میدان بیشتر باشد ذره دارای جرم بیشتری خواهد بود.

کانال علم فراتر از باور

خلاصه تئوری نسبیت به زبان ساده

کانال علم فراتر از باور

اصل عدم قطعیت هایزنبرگ، فیزیک رو دو قسمت کرد، دوران پیش از کوانتوم یا کلاسیک و دوران پست مدرنِ عجایب کوانتومی یا فیزیک مدرن.

فیزیک کلاسیک شامل تمام چیزاییه که قبل از مکانیک کوانتومی اومدن، از جمله نظریه های حرکت نیوتون، نظریه نور مکسول و دو نظریه نسبیت انیشتین.

فیزیک  کلاسیک جبرگراست، فیزیک کوانتوم پر از عدم قطعیت.

حرف هایزنبرگ از اصل عدم قطعیت این نبود که اگه کسی بخواد موقعیت یه جسم رو تعیین کنه، دقت اندازه گیریش حتما محدودیت داره.

مختصات نشون دهنده ی مکان یه ذره تو فضا رو میشه با هر درجه ای از دقت که دلمون بخواد تعیین کنیم. هایزنبرگ هیچ محدودیتی هم برای این که با چه دقتی میشه سرعت یه جسم رو اندازه گرفت، قائل نشد.

چیزی که هایزنبرگ ادعا کرد این بود که هیچ آزمایشی رو، هرچقدر پیچیده یا مبتکرانه، نمیشه طراحی کرد که مکان و سرعت رو همزمان با دقت یکسان اندازه بگیره.

چیزی که اصل عدم قطعیت میگه اینه:

هر تلاشی برای کم کردن عدم قطعیت مکانی، به ناچار عدم قطعیت سرعت رو اضافه میکنه و بالعکس.

به قول ریچارد فاینمن طبیعت اینطوری رفتار میکنه و همینه که هست.

کانال علم فراتر از باور

چه مدت زمان نیاز است تا سیاهچاله‌ای با جرم زمین با تابش_هاوکینگ تبخیر شده و برای همیشه از جهان ما محو شود؟

?اگر بتوانید کرهٔ زمین را تا شعاع ۹ میلیمتر متراکم کنید، زمین به یک سیاهچاله تبدیل خواهد شد.
حال طبق رابطه:
t=(M^3×5120πG^2)/ℏc^4
با داشتن جرم، زمان لازم برای اینکه زمین با تابش هاوکینگ از جهان محو شود، بر حسب سال به صورت زیر خواهد بود؛
t=5.7×10^50 Years

?اگر چه مدت زمان تبخیر سیاهچاله با تابش هاوکینگ عددی غیر قابل تصور و بسیار بیشتر از عمر جهان ماست، ولی همین عدد نشان می‌دهد که یک سیاهچاله عمری محدود دارد و بالاخره نابود خواهد بود.

کانال علم فراتر از باور

توضیح ساده و بسیار جذاب نظریه های فیزیک:

? مکانیک کلاسیک (نیوتونی) :

این فیزیک به ما میگوید؛ فضا مانند ظرفی است که ماده و انرژی بطور مستقل در آن عمل میکنند. زمان نیز مستقل از اینهاست و ذهن نیز مستقل از ماده بوده و در صحنه جهان، ذهن نقش ناظر را دارد نه فاعل. پس وجود(جهان) نیز مستقل از ذهن عمل میکند و در صورت نبود آن نیز بنا بر قوانین عمل خواهد کرد. در این فیزیک علیت حکمرانی میکند و منشأ اصلی علت ها خداست.
در این فیزیک علت پدیده ها(حرکت) بررسی میشود(نیرو) و چیستی یا ذات آن قابل بررسی نیست. کل در حقیقت مجموعه ای از اجزاست.

? نسبیت و مکانیک کوآنتومی :

در این فیزیک زمان و مکان مطلق معنا نداشته و ما شاهد فضا-زمان نامستقل از ماده و انرژی هستیم. در این فیزیک فضا-زمان تنها صحنه نمایش هستی نبوده و خود نیز نقش ایفا میکند. ذهن همان ماده است و بر ان اثر میگذارد و انرژی نیز حالت دیگری از ماده است.(هم ارزی ماده و انرژی) که هردوی اینها خود نیز بر فضا-زمان اثر میگذارند. در این فیزیک نسبیت حاکم است و اجزای مطلق وجود ندارد. در این فیزیک جزئ در حقیقت تصویری از کل است. از منظر مکانیک کوآنتومی هر معلولی میتواند علت خود باشد.

? تئوری ریسمان ها:

میدانیم جهان از اجزای بسیار کوچکی ساخته شده که آن را اتم مینامیم. همچنین اتم ها نیز از ذرات کوچکتری مانند الکترون، پروتون، نوترون، نوترینو، میون، گلوئون و... ساخته شده اند که هر یک جزئ کوچکتری از اجزای بزرگتر هستند که بر این مبنأ، ذرات در دو دسته بنیادی(لپتون) و غیر بنیادی(هادرون) قرار میگیرند.

اما با گذر از کنار همه‌ی این تقسیم بندی های کسل کننده، تئوری ریسمان به ما میگوید تمام ذرات در کوچکترین جز سازنده خود از ریسمان هایی ساخته شده اند که در فرکانس معینی ارتعاش میکنند. نه در یک یا سه بعد، بلکه در چند بعد این ارتعاش ها صورت میگیرد!

همچنین بدلیل این ارتعاش های چند بعدیست که ما این ریسمان های ریز مرتعش را همچون ذره میبینیم و تنها تفاوت ذرات از یکدیگر، فقط در نوع ارتعاش یا فرکانس آنهاست!

کانال علم فراتر از باور

یک الکترون!

یکی از یافته های مکانیک کوانتوم این است که ذرات بنیادی، مثل الکترون؛
و ذرات دیگری همچون پروتون و نوترون و... ، جای مشخصی ندارند.

در آنِ واحد می توانند در چندین جا باشند!

علاوه بر این، هر کدام از این ذرات را که در نظر بگیری، انگار همه نمونه هایش عین هم هستند. مثلا این که این الکترون با آن الکترون فرقی ندارد، جز این که مدارهایشان فرق می کند.

یکی در مداری است که به هسته نزدیک تر است، آن یکی در مداری بالاتر. یا یکی از آنها در یکی از مدارهای فلان اتم می چرخد، آن یکی در یکی از مدهارهای یک اتم دیگر.
به این خاطر است که جا و انرژی آنها می تواند با هم فرق کند. وگرنه از لحاظ جرم و بار الکتریکی هیچ فرقی با هم ندارند. جا و انرژی عارضی هستند، اما جرم و بار الکتریکی ذاتی هستند.

ریچارد فاینمن در سخنرانی اش در آکادمی نوبل گفت یک روز که در پرینستون بودم، پروفسور ویلر به من تلفن کرد. ضمن صحبت گفت:
«فاینمن،
من می دانم چرا همه الکترونها بار و جرم یکسان دارند!»
بعد در توضیحش گفت:
«برای این که همه آنها یک الکترون هستند!»
یعنی یک الکترون است که در آنِ واحد دارد در همه جای جهان می چرخد...

… I received a telephone call one day at the graduate college at Princeton from Professor Wheeler, in which he said, “Feynman, I know why all electrons have the same charge and the same mass” “Why?” “Because, they are all the same electron!”

کانال علم فراتر از باور

‍
?انتروپی entropy

برای درک بهتر انتروپی معمولا از آنالوژی آن با انرژی سخن بمیان می آید اما انتروپی از جنس انرژی نیست.
در واقع انتروپی شاخصی برای اندازه‌گیری تمایل انرژی به انتشار است؛ این واقعیت را طور دیگری هم می‌توان بیان کرد:

انتروپی، فعالیت‌های تصادفی Random در یک سیستم را اندازه‌گیری می‌کند. در اینجا، منظور از تصادفی، وحشی بودن انرژی است که خود به خود مهار نشده و به کار فیزیکی تبدیل نمی‌شود. در واقع، انتروپی به عنوان معیاری برای اندازه‌گیری انرژی تلف شده در موتور های بخار طرح شد ! اندازه‌گیری بخشی از انرژی که به کار تبدیل نمی‌شود.

اما بعد ها از انتروپی برای توصیف چگونگی توزیع و انتشار انرژی در یونیورس استفاده شد.

مقدار انرژی یونیورس بدون هیچ کم و زیاد شدنی، ثابت است؛ اما مسیرهایی که این انرژی آزاد می‌شود، در حال تغییر است. آزاد شدن انرژی‌های انباشته معادل افزایش انتروپی خواهد بود.

در یونیورس، انرژی‌های انباشته‌ی زیادی وجود دارد که هنوز دست بشر به آن‌ها نرسیده است. در کنار سوخت‌های فسیلی که جزو انرژی‌های تجدیدناپذیر طبیعت هستند، منابع انرژی عظیمی در کیهان وجود دارد که هنوز آن‌ها را به کار نگرفته‌ایم و امکان استفاده از آن‌ها وجود دارد. جدا از تمایل انرژی به آزاد شدن، گذر زمان با آزاد شدن حجم بالاتری از انرژی‌ همراه خواهد بود که باعث روند رو به افزایش انتروپی خواهد شد. بنا بر این گزاره " انتروپی یونیورس رو به افزایش است".

کانال علم فراتر از باور