چهارشنبه ی گذشته، سمیناری با موضوع رویکرد ریاضی بر مکانیک کوانتومی نسبیتی در پژوهشگاه دانش های بنیادی (IPM) برگزار شد که در آن ادغام مکانیک کوانتومی و نسبیت (عام و خاص) از نقطه نظر ریاضی، اما به زبانی ساده مورد بحث قرار گرفت. در ادامه با دیپ لوک همراه باشید…
مکانیک کوانتومی و نسبیت: دو غول سرسخت و جدایی طلب!
مکانیک کوانتومی و نسبیت را می توان به جرات دو نظریه ی انقلابی قرن بیستم دانست. نظریاتی که نگرش بشر را نسبت به کائنات تغییر داده و در واقع، باعث یک انقلاب در فیزیک شدند. در حالیکه مکانیک کوانتومی توسط لشکری از دانشمندان صاحب نام، پایه گذاری و توسعه داده شد، آلبرت اینشتین، یک تنه، نظریه نسبیت (عام و خاص) را بناگذاشت. مکانیک کوانتومی بر دنیای ذرات زیر اتمی حکمرانی می کند و موضوع اصلی تمام مقالات منتشر شده در دیپ لوک است. اما اجازه دهید کمی بیشتر در مورد نسبیت صحبت کنیم: همانطور که میدانید نسبیت دارای دو نظریه ی خاص و عام است. نسبیت خاص به سرعت های نزدیک به نور مربوط می شود، در حالیکه نسبیت عام، در مورد اثرات گرانش و فضا-زمان صحبت می کند. در واقع، نسبیت خاص و تمام نتایج آن از یک اصل ساده بدست می آید: “سرعت نور در تمام چارچوب های مرجع، ثابت است و تمام ریاضیات در بستر یک هندسه ی ساده، انجام می شوند”. مشهورترین رابطه ی ریاضی تمام ادوارد تاریخی، یعنی E=mc2 از نسبیت خاص، بدست می آید. در مقابل، نسبیت عام، از یک اصل بنیادی ناشی می شود: “شتاب همان چارچوب گرانشی است و گرانش تنها یک حالت خاص از یک فضا-زمان خمیده است”. جمله ی مشهور جان ویلر در مورد نسبیت عام، به درک بهتر آن، کمک می کند:
Matter tells space how to curve
Space tells matter how to moveماده می گوید فضا چگونه خمیده می شود و فضا می گوید ماده چگونه حرکت می کند!
چند جمله ی بالا، به هیچ عنوان برای درک نظریه های دوگانه ی نسبیت، کافی نیستند. کتاب ها و فیلم های زیادی برای درک بهتر نسبیت وجود دارد که در صورت نیاز مخاطبان در دانلودکده قرار داده خواهند شد. با این اوصاف، حالا فرض کنید بخواهیم مکانیک کوانتومی و نسبیت را در یکدیگر ادغام کنیم. قطعا پیچیدگی ها دوبرابر و شاید چندبرابر خواهند شد! نظریه ی نسبیت خاص با موفقیت در مکانیک کوانتومی، ادغام شده که بنیان گذار اصلی آن، پائول دیراک بزرگ بود. اما نظریه ی نسبت عام، کمی بدقلق تر است و به این راحتی با مکانیک کوانتومی در یک قاب نمی گنجد. اگر گرانش به طور کامل با نسخه ی تکامل یافته ی مکانیک کوانتومی ادغام شود، شاید بتوان ادعا کرد که به یک نظریه ی کامل برای توضیف طبیعت دست یافته ایم. چیزی که اینشتین، ۲۰ سال پایانی عمرش را صرف آن کرد.هیچ کس نمیداند این راه منجر به نظریه ی همه چیز خواهد شد یا نه، تنها باید صبر کنیم تا زمان همه چیز را مشخص کند.
چهارشنبه ی هفته ی پیش، در پژوهشگاه دانش های بنیادی (IPM)، سمیناری با موضوع رویکرد ریاضی بر مکانیک کوانتومی نسبیتی برگزار شد که سخنران آن دکتر عبدالرضا شادی تحویلدارزاده (ریاضیدان) از دانشگاه نیوجرسی بود. (عنوان اصلی سمینار، نگرش یک ریاضیدان در مورد مکانیک کوانتوم نسبیت عامی بود). زمینه ی تحقیقاتی او، تلاش برای همین ادغام بزرگ بود و در چند مقاله ی خود توانسته بود راه هایی برای ترکیب نسبیت عام با مکانیک کوانتومی ارائه دهد. هرچند این راه ها، کامل و جامع نیستند و تنها بخشی از واقعیت را توضیح می دهند. من از حضور در این سمینار و از تسلط و نگاه یک ریاضیدان به دنیای مکانیک کوانتومی نسبیتی لذت بردم. با گذاشتن فایل پادکست سخنرانی و ارائه، این لذت را با شما به اشتراک می گذارم.
توجه: سخنرانی تا اسلاید ۱۸ انجام شد و به علت اتمام وقت سمینار، سایر اسلایدها توضیح داده نشدند، بنابراین پادکست سخنرانی نیز تا پایان اسلاید ۱۸ را می باشد.
برخی مقالات دکتر تحویلدارزاده:
۱- حد گرانش صفر فضا-زمان های کر-نیومن و میدان های الکترومغناطیسی آنها
۲- الکترون نقطه ای دیراک در گرانش صفر فضا-زمان کر-نیومن
۳- تفسیر کوانتومی تازه ای از معادله ی دیراک
۴- فضا-زمان ایستای یک بار نقطه
۵- تز دانشجوی دکترای دکتر تحویلدارزاده: میدان های اسکالر و میدان های اسپین ۱/۲ در فضا-زمان های تکین
