✳️گرانش کوانتومی حلقه‌ای (LQG) :

💥یک نظریه در فیزیک است که تلاش می‌کند توضیح دهد گرانش در کوچک‌ترین مقیاس‌های فضا و زمان چگونه عمل می‌کند، جایی که اثرات مکانیک کوانتومی اهمیت پیدا می‌کند. این نظریه سعی دارد که نظریه نسبیت عام (که چگونگی عملکرد گرانش در سیستم‌های بزرگ‌مقیاس مانند سیاره‌ها و کهکشان‌ها را توضیح می‌دهد) را با مکانیک کوانتومی (که چگونگی رفتار ذرات بسیار کوچک را توضیح می‌دهد) ترکیب کند.

💫در اینجا یک توضیح ساده از نحوه عملکرد LQG را شرح میدهیم تا درک بهتری رانسبت به این تئوری داشته باشیم:

🍀فضا-زمان کمیت‌پذیر است:

در فیزیک کلاسیک، فضا-زمان به‌عنوان یک پارچه پیوسته تصور می‌شود، جایی که هر نقطه در فضا و هر لحظه در زمان می‌تواند به قطعات کوچک‌تر تقسیم شود. اما LQG پیشنهاد می‌کند که در کوچک‌ترین مقیاس (مقیاس پلانک ) فضا-زمان در واقع از قطعات ریز و گسسته تشکیل شده است، مانند یک مش یا شبکه از حلقه‌ها. این بدان معناست که در کوچک‌ترین مقیاس‌ها، فضا-زمان نرم و پیوسته نیست بلکه از این قطعات کوچک و غیرقابل تقسیم ساخته شده است.

🍀گرانش به‌عنوان یک نیروی کوانتومی:

در مکانیک کوانتومی استاندارد، ذراتی مانند الکترون‌ها و فوتون‌ها با استفاده از تابع موج توصیف می‌شوند که می‌توانند در حالت‌های مختلفی به‌طور هم‌زمان قرار داشته باشند. LQG این ایده را به فضا-زمان گسترش می‌دهد و فضا-زمان را نیز به‌صورت کمیت‌پذیر توصیف می‌کند. این بدان معناست که گرانش، که معمولاً به‌عنوان انحنای فضا-زمان در نظر گرفته می‌شود، می‌تواند به‌طور گسسته و کوانتومی رفتار کند.

🍀نیاز به پس‌زمینه (back Ground)ثابت ندارد:

برخلاف اکثر نظریه‌های گرانش، LQG فرض نمی‌کند که فضا-زمان یک ساختار ثابت و نرم داشته باشد که مستقل از اشیاء درون آن وجود داشته باشد. بلکه، این نظریه پیشنهاد می‌کند که فضا-زمان از این حلقه‌های کوانتومی "بافته" شده است و این ساختار خود پویا است و می‌تواند تغییر کند. هندسه فضا-زمان یک چیز ثابت نیست — بلکه بسته به انرژی و ماده درون آن تکامل می‌یابد.

🍀شبکه‌های چرخشی و فوم چرخشی:

در LQG، ساختار فضا-زمان توسط اشیائی به نام "شبکه‌های چرخشی" نمایان می‌شود — گراف‌هایی که از لبه‌ها و گره‌ها تشکیل شده‌اند و وضعیت‌های کوانتومی میدان گرانشی را نشان می‌دهند. این شبکه‌ها در طول زمان تکامل یافته و به چیزی به نام "فوم چرخشی" تبدیل می‌شوند که نمایانگر تغییرات فضا-زمان در گذر زمان است. این به ما این امکان را می‌دهد که رفتار گرانش را در مقیاس‌های کوانتومی محاسبه کنیم.

به‌طور خلاصه، LQG یک چارچوب است که می‌گوید فضا-زمان به‌طور بنیادی گسسته است، از حلقه‌های ریز ساخته شده و به‌طور کوانتومی رفتار می‌کند. این یکی از تلاش‌های اصلی برای ترکیب نسبیت عام (که در مقیاس‌های بزرگ خوب عمل می‌کند) با مکانیک کوانتومی (که در مقیاس‌های کوچک عمل می‌کند) است و برخلاف نظریه‌های دیگر مانند نظریه ریسمان، نیازی به ابعاد اضافی یا ذرات خاص ندارد.

✳️در حالی که این نظریه هنوز در حال پیشرفت است، گرانش کوانتومی حلقه‌ای می‌تواند به ما کمک کند تا درک بهتری از نحوه عملکرد گرانش در مقیاس‌های کوانتومی پیدا کنیم و ممکن است روزی منجر به بینش‌های جدیدی در مورد ماهیت کیهان شود.

✳️چند دلیل قابل توجه برای زندگی و کولونایز ( استعمار) مریخ:

💥استعمار مریخ موضوعی است که علاقه و بحث‌های زیادی را به خود جلب کرده است. در اینجا برخی از دلایل مهم برای اینکه چرا باید به زندگی و استعمار مریخ فکر کنیم آورده شده است:

💫بقای گونه انسانی:

حضور انسان در مریخ می‌تواند به عنوان نوعی بیمه برای بقای بشریت عمل کند. در صورت وقوع یک رویداد فاجعه‌بار در زمین، مانند جنگ هسته‌ای، برخورد شهاب‌سنگ یا تغییرات شدید اقلیمی، یک مستعمره خودکفا در مریخ می‌تواند ادامه حیات بشر را تضمین کند.

💫کشفیات علمی:

مریخ محیط منحصر به فردی برای تحقیقات علمی فراهم می‌کند. مطالعه ژئولوژی، اقلیم و پتانسیل زندگی گذشته یا حال آن می‌تواند بینش‌های ارزشمندی درباره شکل‌گیری سیارات، تاریخ منظومه شمسی و پتانسیل زندگی در سایر نقاط جهان به ما بدهد.

💫پیشرفت تکنولوژیکی:

چالش‌های استعمار مریخ نوآوری در زمینه‌های مختلف، از جمله مهندسی هوافضا، رباتیک، سیستم‌های پشتیبانی از حیات و کشاورزی پایدار را به همراه خواهد داشت. این پیشرفت‌ها می‌توانند مزایای زیادی برای تکنولوژی و صنعت در زمین داشته باشند.

💫استفاده از منابع:

مریخ منابع طبیعی زیادی از جمله یخ آب، مواد معدنی واحتمالا فلزاتی با ارزش دارد. توسعه فناوری برای استخراج و استفاده از این منابع می‌تواند از مستعمره پشتیبانی کرده و هزینه‌های کاوش فضایی را کاهش دهد.

💫فرصت‌های اقتصادی:

استعمار مریخ می‌تواند فرصت‌های اقتصادی جدیدی ایجاد کند، از جمله گردشگری فضایی، معدن‌کاری و توسعه صنایع جدید. این می‌تواند رشد اقتصادی را تحریک کرده و بازارهای جدیدی ایجاد کند.

💫الهام‌بخشی و آموزش:

تلاش برای استعمار مریخ می‌تواند نسل‌های آینده را به دنبال‌کردن مشاغل در رشته‌های علمی، فناوری، مهندسی و ریاضیات (STEM) ترغیب کند. همچنین می‌تواند حس همکاری جهانی و هدف مشترک را تقویت کند.

💫گسترش تجربه انسانی:

استعمار مریخ نمایانگر گامی جسورانه در گسترش تجربه انسانی و کاوش مرزهای جدید است. این کار روح کنجکاوی، کاوش و تمایل به پیشروی در مرزهای ممکن را در بشر نشان می‌دهد.

💫همکاری جهانی:

تلاش برای استعمار مریخ احتمالاً نیاز به همکاری بین‌المللی خواهد داشت که کشورهای مختلف، سازمان‌ها و افراد از سراسر جهان را گرد هم می‌آورد. این همکاری می‌تواند صلح و وحدت را ترویج کند، زیرا بشریت در تلاش است تا به هدف مشترکی برسد.

💫حفظ محیط زیست:

توسعه شیوه‌های زندگی پایدار در مریخ می‌تواند درس‌های ارزشمندی برای مدیریت مؤثرتر محیط زیست زمین فراهم کند. فناوری‌ها و استراتژی‌های توسعه‌یافته برای مریخ می‌تواند برای حل چالش‌های زیست‌محیطی در سیاره خودمان به کار گرفته شود.

💫رشد فرهنگی و فلسفی:

تجربه زندگی در یک سیاره دیگر می‌تواند منجر به تحولات عمیق فرهنگی و فلسفی شود. این تجربه ممکن است درک ما از جایگاه‌مان در جهان را به چالش بکشد و الهام‌بخش شیوه‌های جدید تفکر درباره زندگی، جامعه و مسئولیت‌های ما به عنوان یک گونه باشد.

🍀اگرچه چالش‌ها و ریسک‌های زیادی برای استعمار مریخ وجود دارد، این دلایل مثبت فرصت‌ها و مزایایی را که چنین تلاشی می‌تواند به همراه داشته باشد، نشان می‌دهد.

✳️افشای پدیده‌های کیهان اولیه

یکی از عوامل مهم در اندازه بزرگ نمونه LRDها، استفاده تیم از داده‌های عمومی موجود از تلسکوپ وب بود. این تیم ابتدا به جستجو برای این منابع قرمز در پیمایش علوم اولیه تکامل کیهانی (CEERS) پرداخت و سپس دامنه تحقیقات خود را به دیگر حوزه‌های میراث برون‌کهکشان گسترش داد، از جمله پیمایش پیشرفته برون‌کهکشان جیمز وب (JADES) و پیمایش عمومی اکتشافی برون‌کهکشان نسل بعد (NGDEEP).

💥روش‌شناسی استفاده شده برای شناسایی این اشیاء نیز با مطالعات قبلی متفاوت بود که منجر به تهیه فهرستی با دامنه وسیعی از قرمز‌ گرایی ها شد. توزیع کشف شده توسط تیم جالب است: LRDها در حدود 600 میلیون سال پس از انفجار بزرگ به تعداد زیادی ظاهر می‌شوند و حدود 1.5 میلیارد سال پس از انفجار بزرگ، کاهش سریع در تعداد آن‌ها مشاهده می‌شود.

💥تیم به داده‌های طیف‌سنجی از پیمایش "مجهولات قرمز: پیمایش برون‌کهکشان مادون‌قرمز روشن" (RUBIES) نگاه کرد تا اطلاعات طیفی از برخی از LRDها در نمونه خود بدست آورد. آنها دریافتند که حدود 70 درصد از اهداف نشان‌دهنده شواهدی از گاز در حال چرخش سریع با سرعت 2 میلیون مایل در ساعت (1000 کیلومتر بر ثانیه) بودند که نشانه‌ای از دیسک جذب دور یک سیاه‌چاله فوق‌سنگین است. این نشان می‌دهد که بسیاری از LRDها سیاه‌چاله‌های در حال جذب ماده هستند که به آنها هسته‌های کهکشانی فعال (AGN) نیز گفته می‌شود.

?Nail Turok، کیهان شناسی مشهور دانشگاه ادینبرگ، پیشنهادی از یک کیهان آینه ای دارد که قبل از بیگ بنگ وجود داشته که در جهت مخالف زمانی کیهان ما رو به عقب حرکت می‌کند. این کانسپت متهورانه می‌تواند عجایب ماده تاريک را توضیح دهد. ز

Mehdi Basiratnia has shared a file with you https://acrobat.adobe.com/id/urn:aaid:sc:US:401cb20d-554d-4fd3-85ff-7d014804b157

Edit, Sign and Share PDF files on the go. Download the Acrobat Reader app: https://adobeacrobat.app.link/Mhhs4GmNsxb

✳️نظریه جهان فراکتالی چیست و درباره چه چیزی صحبت میکند؟

?نظریه جهان فراکتالی (Fractal Universe Theory) به بررسی این موضوع می‌پردازد که آیا جهان در سطوح بزرگ و کوچک به‌طور خودهمانند (self-similar) ساختاری تکراری دارد. در مدل جهان فراکتالی، که اولین بار توسط ریاضیدان بنوا مندلبرو مطرح شد، به جای تصور یک جهان یکنواخت و همگن، فرض بر این است که در مقیاس‌های مختلف ساختارهای تکراری مشاهده می‌شود. این دیدگاه به توصیف ساختارهای تکرارشونده‌ای مانند کهکشان‌ها، خوشه‌های کهکشانی و شبکه‌های عظیم کیهانی پرداخته و از آن‌ها به عنوان «شبکه کیهانی» یاد می‌شود. این ساختارهای شبکه‌ای از خوشه‌های کهکشانی به‌هم‌پیوسته، دیوارهای کهکشانی و فضاهای خالی میان آن‌ها تشکیل شده‌اند که ظاهراً در مقیاس‌های مختلف الگوی یکسانی را نشان می‌دهند.

?این نظریه با اصول کیهان‌شناسی استاندارد، که جهان را به‌طور همگن و یکنواخت در نظر می‌گیرد، تضاد دارد. اگر فرض فراکتال بودن جهان درست باشد، انتظار می‌رود که در سطوح بزرگ‌تر، شبکه‌های کیهانی داخل شبکه‌های بزرگ‌تر تکرار شوند. اما یافته‌های کیهان‌شناسی جدید نشان داده‌اند که جهان فقط تا حدودی این الگو را رعایت می‌کند و در مقیاس‌هایی در حدود 300 میلیون سال نوری، جهان همگن به نظر می‌رسد و دیگر ویژگی‌های خودهمانندی را نشان نمی‌دهد.

?نظریه جهان فراکتالی با داده‌های حاصل از مطالعات عظیمی مانند "نقشه‌برداری دیجیتالی آسمان اسلون" (Sloan Digital Sky Survey) و دیگر پژوهش‌های کیهانی در سال‌های اخیر بررسی شده است، و هرچند که جهان به‌طور کلی فراکتالی نیست، اما بخش‌هایی از ساختار کیهانی مانند "هاله‌های ماده تاریک" که میزبان کهکشان‌ها هستند، دارای ویژگی‌های فراکتالی و ساختارهای لایه‌لایه‌اند که از این لحاظ شبیه به الگوهای فراکتالی محسوب می‌شوند.

✳️نویسنده: مهدی بصیرت نیا

✳️اصل هولوگرافیک چیست؟

?اصل هولوگرافیک یا اصل هولوگرام یک نظریه بنیادین در فیزیک است که ایده آن اولین بار توسط جرارد توفت و سپس توسط لئونارد ساسکیند در دهه ۱۹۹۰ مطرح شد. این اصل می‌گوید تمام اطلاعات موجود در یک حجم فضایی می‌تواند به طور کامل بر روی سطح دو‌بعدی آن، که به صورت یک "هولوگرام" عمل می‌کند، رمزگذاری شود. به بیان ساده‌تر، جهان سه‌بعدی ما ممکن است در واقع سایه یا تصویر دو‌بعدی از اطلاعاتی باشد که در سطح آن ذخیره شده است.

?این نظریه در تلاش است تا تناقض‌های میان نظریه نسبیت عام اینشتین و مکانیک کوانتومی را رفع کند. از دیدگاه هولوگرافیک، اطلاعاتی که به نظر می‌رسد در فضای سه‌بعدی و درون سیاه‌چاله‌ها گم می‌شود، ممکن است بر سطح سیاه‌چاله یا مرز آن باقی بماند و از دست نرود.

?کاربردهای این اصل در فیزیک جدید عمدتاً در زمینه‌های سیاه‌چاله‌ها، کیهان‌شناسی و نظریه‌های ریسمان مشاهده می‌شود. اصل هولوگرافیک همچنین مبنای یک پیشرفت کلیدی به نام هم‌ارزی AdS/CFT (ضد دوسیته/نظریه همدوسی هم‌چگال) است که توسط خوان مالداسنا مطرح شد. این هم‌ارزی نشان می‌دهد که برخی نظریات کوانتومی میدان در فضاهای دو‌بعدی با نظریات گرانشی در فضاهای سه‌بعدی مرتبط هستند و حتی ممکن است معادلات پیچیده فیزیک را در دو بعد ساده‌تر بیان کنند.

?تحقیقات اخیر، مانند پروژه "It From Qubit" که توسط بنیاد سیمونز تأمین مالی شده، نشان داده است که اگر بتوان این اصل را اثبات کرد، یک گام بزرگ به سوی یک نظریه متحد کننده که تمام قوانین طبیعت را توصیف کند برداشته می‌شود. این اصل به فیزیکدانان کمک می‌کند تا به یک مدل ریاضی دست یابند که دگرگونی اطلاعات کوانتومی (واحدهای اطلاعاتی به نام "کیوبیت") را به اطلاعات کلاسیک (به نام "بیت") و نظریه نسبیت توضیح دهد و امکان همگرایی این دو حوزه فیزیک را فراهم کند.

?به طور کلی، اصل هولوگرافیک در مرکز تلاش‌های نظریه‌پردازان قرار دارد تا با یکی کردن دو دیدگاه مختلف کوانتومی و نسبیتی، یک تفسیر واحد و کامل از واقعیت پیدا کنند.

✳️نویسنده: مهدی بصیرت نیا

✳️پیوند‌های تازه‌ای میان گرانش، کوانتوم، و انبساط کیهانی :

فرضیه‌ای که بیان می‌کند جهان ما ممکن است درون یک سیاهچاله عظیم کیهانی قرار داشته باشد، می‌تواند به پیوندهای تازه‌ای میان سه مفهوم بنیادین در فیزیک منجر شود: گرانش، کوانتوم، و انبساط کیهانی. هر یک از این مفاهیم نقش اساسی در درک ما از کیهان و ساختار آن دارند، اما تلفیق آن‌ها در یک نظریه جامع همواره یکی از بزرگ‌ترین چالش‌های علم فیزیک بوده است.

?گرانش و سیاهچاله‌ها: گرانش، نیرویی است که رفتارهای فضا و زمان را در مقیاس‌های بزرگ مانند کهکشان‌ها و سیاهچاله‌ها کنترل می‌کند. سیاهچاله‌ها که شدیدترین جلوه گرانش را نشان می‌دهند، باعث پیچ‌وتاب و خمیدگی شدید فضا-زمان می‌شوند. اگر کیهان ما درون یک سیاهچاله قرار داشته باشد، می‌تواند ارتباطی میان ویژگی‌های فیزیکی درون سیاهچاله و ساختار کلی جهان آشکار کند و نشان دهد که چگونه گرانش می‌تواند درون یک محیط فشرده و عظیم مانند سیاهچاله به گسترش و شکل‌گیری جهان منجر شود.

?کوانتوم و اطلاعات: نظریه کوانتوم به بررسی رفتار ذرات در مقیاس بسیار کوچک می‌پردازد و اصولی مانند هولوگرافی و اطلاعات کوانتومی را مطرح می‌کند. اگر تمامی اطلاعات موجود در کیهان ما بر روی سطح مرزی آن (افق کیهانی) ذخیره شود، همان‌طور که اطلاعات در یک سیاهچاله روی افق رویداد ذخیره می‌شوند، این شباهت می‌تواند به توسعه مفاهیمی در نظریه کوانتومی بیانجامد. همچنین، این اصل هولوگرافی به ما می‌آموزد که ممکن است کیهان در قالب یک تصویر سه‌بعدی که از اطلاعات سطحی ناشی می‌شود، قابل فهم باشد.

?انبساط کیهانی و افق کیهانی: انبساط کیهانی به پدیده‌ای اشاره دارد که بر اساس آن کهکشان‌ها به دلیل نیروی ناشی از انرژی تاریک به‌سرعت از یکدیگر دور می‌شوند. این پدیده، به وجود یک افق کیهانی منجر شده است؛ مرزی که از آن فراتر، اطلاعات برای ما قابل دسترس نیست. این مرز شباهت بسیاری با افق رویداد سیاهچاله‌ها دارد و می‌تواند نشان دهد که انبساط کیهانی ما در واقع بخشی از فرآیندی درون یک سیاهچاله عظیم باشد که ما را از مشاهده نواحی بیرونی منع می‌کند.

✳️در مجموع، این فرضیه که جهان ما درون یک سیاهچاله است، می‌تواند ما را به سوی یک چارچوب نظری هدایت کند که گرانش، کوانتوم و انبساط کیهانی را در قالبی یکپارچه تلفیق کند. این دیدگاه، به دنبال پاسخ به سوالات بنیادی‌تری است؛ سوالاتی که در نهایت به ما کمک می‌کنند تا پیوندهای عمیق‌تری میان اجزای کیهان و نیروهای طبیعت درک کنیم و به سوی دستیابی به نظریه‌ای جامع در زمینه فیزیک جهان گام برداریم.

✳️نویسنده: مهدی بصیرت نیا