برهم‌نهی کوانتومی (Quantum Superposition) یکی از مفاهیم بنیادین در فیزیک کوانتومی است که به این معناست که یک سیستم کوانتومی می‌تواند همزمان در چندین حالت مختلف وجود داشته باشد تا زمانی که وضعیت آن اندازه‌گیری یا مشاهده شود. به عبارت دیگر، در دنیای کوانتومی، ذرات (مثل الکترون‌ها، فوتون‌ها و غیره) می‌توانند به طور هم‌زمان در چندین حالت متفاوت وجود داشته باشند، و تنها زمانی که آن‌ها اندازه‌گیری می‌شوند، وضعیت قطعی (مثلاً «این ذره در این مکان است») برای آن‌ها به دست می‌آید.

برای توضیح بیشتر، تصور کنید که یک ذره می‌تواند در دو مکان مختلف قرار بگیرد، یا دو وضعیت مختلف (مثل اسپین بالا و اسپین پایین) را به طور همزمان داشته باشد. تا زمانی که شما اندازه‌گیری نکنید، این ذره در یک «ترکیب» از این حالت‌ها قرار دارد. وقتی اندازه‌گیری انجام می‌شود، این حالت‌ها «فرومی‌روند» و یکی از آن‌ها به عنوان وضعیت واقعی ذره مشخص می‌شود.

مثالی ساده برای برهم‌نهی، آزمایش دوشکاف (Double-slit experiment) است. وقتی ذرات (مثل الکترون‌ها یا فوتون‌ها) از یک شکاف دوگانه عبور می‌کنند، الگوی تداخل ایجاد می‌شود، که نشان می‌دهد هر ذره به‌طور همزمان از هر دو شکاف عبور کرده و در حالت برهم‌نهی قرار دارد. اما وقتی شما تلاش می‌کنید که کدام شکاف را انتخاب کند (مثلاً با اندازه‌گیری) الگوی تداخل ناپدید می‌شود و ذره فقط از یکی از شکاف‌ها عبور می‌کند.

این ویژگی‌ها باعث می‌شود که دنیای کوانتومی بسیار متفاوت از دنیای کلاسیک باشد و برای درک آن، به تفسیرهای مختلفی نیاز داریم.

#درک_کوانتوم_بدون_ریاضی
🏋️‍♂️ @einstein_chimige 🧠

موتور خودرو با حجم 1.6 لیتر، به 4 لیتر روغن برای محافظت نیاز داره.

اینو دو بار بخون چون من راجع به موتور خودرو صحبت نمی‌کنم.

#اختصاصی_ادمین_پنجشنبه_ها
🏋️‍♂️ @einstein_chimige 🧠

ورنر هایزنبرگ، فیزیکدان مشهور آلمانی و یکی از پیشگامان مکانیک کوانتومی، در دوران جنگ جهانی دوم به عنوان بخشی از برنامه هسته‌ای آلمان نازی (که به نام “برنامه بمب اتمی آلمان” یا Uranium Club شناخته می‌شود) مشغول به کار بود. اما او نتونست بمب اتمی برای آلمان بسازه و دلایل مختلفی برای این مسأله وجود داره:

1. عدم درک درست از فیزیک بمب اتمی:
   یکی از دلایل این بود که هایزنبرگ و تیمش دقیقاً درک درستی از نحوه کارکرد بمب اتمی نداشتند. برای ساخت بمب اتمی، باید شرایط خاصی برای واکنش زنجیره‌ای هسته‌ای مهیا می‌شد. هایزنبرگ و همکارانش نتونستند به درستی میزان غنای اورانیوم یا دیگر مواد هسته‌ای مورد نیاز رو تعیین کنن.
2. اختلافات نظری و سیاسی:
   برخی منابع اشاره دارند که هایزنبرگ عمداً تلاش نکرد تا بمب اتمی بسازه. بعضی از محققان معتقدند که او ممکنه از ساخت بمب اتمی برای آلمان نازی اجتناب کرده باشه. در واقع، برخی نظریه‌ها می‌گویند که او به دلیل مخالفت با رژیم نازی، عملاً نتونسته برنامه‌ها رو به طور جدی دنبال کنه.
3. مشکلات علمی و فناوری:
   علاوه بر مسائل نظری، به دلیل مشکلات عملی و کمبود منابع، برنامه هسته‌ای آلمان با مشکلات زیادی مواجه بود. در آن زمان، آلمان در زمینه ساخت و توسعه فناوری‌های مورد نیاز برای ایجاد بمب اتمی بسیار عقب‌تر از کشورهای دیگری مانند ایالات متحده و اتحاد جماهیر شوروی بود.
4. دشوار بودن فرایند تحقیقاتی:
   ساخت بمب اتمی به دانش پیشرفته‌ای در زمینه فیزیک هسته‌ای، فناوری مواد و مهندسی نیاز داشت. اگرچه آلمان در آن زمان متخصصان برجسته‌ای مانند هایزنبرگ داشت، اما به دلیل محدودیت‌های مالی، سیاسی و منابع، نتونستن به سرعت و به درستی پروژه بمب هسته‌ای رو پیش ببرن.

در نهایت، پروژه هسته‌ای آلمان هیچ‌گاه به بمب اتمی منتهی نشد، و ایالات متحده با پروژه منهتن موفق به ساخت اولین بمب اتمی در تاریخ شد.

ساختار فضا-زمان انرژی ای که باعث چرخش سیارات یا سیاهچاله ها به دور خودشون میشه رو جذب میکنه و این انرژی جذب شده هم باعث انحنای ساختار فضا-زمان میشه.

پس نه تنها جرم کره زمین یا اجرام دیگه باعث انحنای فضا-زمان میشه بلکه چرخش اون ها هم باعث انحنای فضا-زمان میشه.

البته انحنای ناشی از چرخش بسیار بسیار کم هستش و اندازه گیریش کار خیلی دشواری هستش.

به این اثر Frame Dragging Effect گفته میشه.

#نسبیت #فضا_زمان
?‍♂ @einstein_chimige ?

مثل بیشتر کارای اینشتین نسبیت عام هم سخت و نامحسوس بود، ولی از دل مشاهدات خیلی ساده در اومده بود در واقع اونها خیلی ابتدایی تر از این بودن که کسی سر همشون کنه ولی هیچ کس این کارو نکرده بود.

روش اینشتین این بود که از ساده ترین آزمایشهای فکری، دست نیافتنی ترین نتیجه ها رو بگیره.

در مورد نظریه ی عام، آزمایش فکری شامل یه مشاهده گر توی یه آسانسور بود. کتاب ها معمولا اینو به روز میکنن و به جای آسانسور مینویسن کشتی فضایی، ولی زمان اینشتین آسانسور تکنولوژی هیجان انگیز مد روز بود. اون اول تصور کرد که آسانسور آزادانه توی فضای بیرونی دور از هر چیزی که گرانش داره، شناور باشه. همه ی آدمای توی آسانسور توی این حالت بی وزنی کامل رو تجربه می کنن.

و پرتابه ها روی مسیر کاملاً مستقیم با سرعت یکنواخت حرکت میکنن. پرتوهای نور هم به همین ترتیب، البته با سرعت نور.

اینشتین بعدش تصور کرد که چی میشه اگه آسانسور به سمت بالا شتاب بگیره، شاید با کمک کابلی که اون دورا به یه لنگر وصله یا به کمک موشکی که آتیشش به طرف پایینه.

مسافرا هل داده میشن به کف آسانسور، و مسیر پرتابه ها با چرخشای سهمیوار خم میشه به طرف پایین همه چیز مثل وقتی میشه که تحت تاثیر گرانشه.

همه از زمان گالیله اینو میدونستن ولی همین جوری روی زمین بود تا اینشتین بیاد و این حقیقت ساده رو به یه اصل تازه و قدرتمند فیزیکی تبدیل کنه. اصل هم ارزی ادعا میکنه که مطلقا هیچ تفاوتی بین اثر گرانش و اثر شتاب وجود نداره. هیچ آزمایشی رو نمیشه توی آسانسور انجام داد که بشه فهمید آسانسور توی یه میدان گرانشی ایستاده یا داره توی فضا شتاب می گیره.

#نسبیت
?️‍♂️ @einstein_chimige ?

ایده ی اساسی سیاهچاله به کشف قوانین گرانش نیوتون بر می گردد. کتاب اصول نیوتون تصویر ساده ای به ما می دهد اگر گلوله ی توپی را با انرژی کافی شلیک کنیم، این گلوله دایره ی کاملی را به دور زمین می زند و سرجای اول اش بر می گردد.

حال اگر این گلوله ی توپ را مستقیما رو به بالا شلیک کنیم، چه اتفاق می افتد؟ نیوتون پی برد که گلوله ی توپ سرانجام به ارتفاع بیشینه ای می رسد و آنگاه دوباره به زمین باز می گردد. حال اگر گلوله ی توپ انرژی کافی داشته باشد، سرعت اش به سرعت فرار می رسد یعنی سرعتی که کافی است تا از گرانش زمین گریخت و به سوی فضا رهسپار شد و دیگر برنگشت.

با استفاده از قوانین نیوتون می توان به آسانی سرعت فرار از زمین را حساب کرد که در حدود 40200 کیلومتر بر ساعت می شود. در سال 1969 فضانوردان ما می بایست به این سرعت می رسیدند تا می توانستند در کره ی ماه قدم بگذارند. اگر به این سرعت نرسیم آنگاه یا وارد مداری به گرد زمین می شویم و یا به زمین سقوط می کنیم.

در سال 1783 اخترشناسی به نام جان میچل پیش خود این پرسش به ظاهر ساده را مطرح کرد که اگر سرعت فرار با سرعت نور برابر باشد، آنگاه چه اتفاق می افتد؟ اگر باریکه ی نوری از ستاره ی غول پیکر چنان سنگینی گسیل شود که سرعت فرار از آن برابر با سرعت نور باشد، آنگاه چه بسا نور نیز نتواند از این ستاره بگریزد. همه ی نوری که از چنین ستاره ای گسیل می شود، دست آخر در خود این ستاره سقوط می کند جان میچل این ستارگان را ستارگان سیاه نامید.

#نیوتون #نیوتن #سیاهچاله
?️‍♂️ @einstein_chimige ?

ذهن همواره تصور می‌کند که ماده عالم در دل مکانی از پیش موجود انبساط می‌یابد اما این تصور نادرست است زیرا مکان از پیش موجود نیست بلکه بخاطر انبساط عالم این فضای جدید بوجود می‌آید و کهکشان‌ها در آن فضای جدید از یکدیگر دور می‌شوند.

#نسبیت #انبساط_عالم
?️‍♂️ @einstein_chimige ?

نیوتون اسپانسر جذب می کرد وقتی مد نبود!

در سال 1682 رویدادی به یاد ماندنی رخ داد که مسیر تاریخ را عوض کرد.
دنباله دار درخشانی آسمان لندن را در نوردید. همگان از پادشاهان و ملکه ها گرفته تا گدایان، از این دنباله دار می گفتند. از کجا آمده بود؟ به کجا می رفت؟ چه پیامی داشت؟

کسی که به این دنباله دار علاقه مند شد، ادموند هالی اخترشناس بود. وی به کمبریج سفر کرد تا آیزاک نیوتون معروف را‌ ملاقات کند که برای نظریه نورش همه او را می شناختند.

آنگاه که هالی نظر نیوتون را درباره ی این دنباله دار جویا شد که بر سر زبان ها افتاده بود، شوکه شد از این که شنید، نیوتون می تواند ثابت کند که دنباله دارها در مدارهای بیضی شکل به گرد خورشید می گردند‌ و با نظریه ی گرانش اش حتی می تواند مسیر آن ها را پیش بینی کند.

در واقع، نیوتون با تلسکوپی که اختراع کرده بود آن ها را رصد می کرد و دنباله دارها درست آن گونه که او پیشگویی کرده بود حرکت می کردند.

هالی پشم هایش ریخت.

هالی در آنی پی برد که شاهد نقطه عطفی در تاریخ علم است و داوطلب شد تا مخارج چاپ کتاب پرینکیپیا نیوتون را بپردازد که سرانجام بزرگترین شاهکار همه ی علوم شد.

و این گونه نیلزبور آب پاکی را رو دست فیزیکدان ها ریخت:

نه ذره و نه موج، هیچ‌کدام ویژگی‌های طبیعت نیستند. آن‌ها چیزی بیش از ایده هایی درون ذهن ما نیستند، که بر جهان طبیعی اعمال می کنیم. آن‌ها به عنوان تصویری شهودی مفید هستند که ما از مشاهده اشیای بزرگ همچون مهره‌ها و امواج آب می‌سازیم. الکترون‌ها موجودیت‌هایی هستند که به طور مستقیم قابل مشاهده نیستند، در نتیجه ما شهودی درباره آن‌ها نداریم. برای مشاهده الکترون‌ها باید تجهیزات آزمایشگاهی بزرگی بسازیم تا با آن‌ها تعامل داشته باشیم. آن‌چه مشاهده می‌کنیم هرگز خود الکترون نیست، بلکه تنها عکس‌العمل تجهیزات بزرگ آزمایشگاهی ما به الکترون‌های کوچک و نامرئی است.

به این فلسفه بور میگن مکملیت(Complementarity)

#درک_کوانتوم_بدون_ریاضی
?️‍♀️ @einstein_chimige ?

اگه با کل انرژی و‌ ماده داخل جهان قابل مشاهده، بخوایم یه سیاهچاله بسازیم باید محاسبه کنیم ببینیم اندازه سیاهچاله چقدر میشه.

همچین سیاهچاله‌ای،اندازش، دقیقا اندازه جهان قابل مشاهده ما هستش.

تازه، اگه روند انبساط جهان رو‌ تو‌ زمان برعکس‌ طی کنیم به نقطه‌ای به نام انفجار بزرگ می‌رسیم که در اون انرژی ،چگالی و دما خیلی زیاده و از لحاظ ریاضی مشابه تکینگی سیاهچاله هست که دیگه قوانین فیزیک در اون نقطه کار نمیکنه.

تازشم، ما‌ در جهان قابل مشاهده، افق کیهانی داریم که‌‌ فراسوی اون نوری به ما نمیرسه که مشابه افق رویداد سیاهچالس که نوری از مرز اون به بیرون راه پیدا نمیکنه.

اینجاس این ایده که‌ ما داخل سیاهچاله زندگی می‌کنیم مطرح میشه هرچند فعلا قابل راستی ازمایی نیست.

#سیاهچاله
?️‍♂️ @einstein_chimige ?