نظریه ی جدیــدی که توضیح میدهـد کوانتوم چگونه فضا-زمان را می سازد

12

تا قبل از نظریه ی نسبیت عام، شاید هیچ کس تصور نمیکرد فضا و زمان به هم مربوط باشند. اما حالا فضا و زمان به مفاهیم درهم تنیده ای تبدیل شده اند. با دیپ لوک همراه باشید…سال هاست که یکی از چالش های بزرگ علم، متحد کردن دو نظریه ی انقلابی قرن بیستم، یعنی نسبیت عام و مکانیک کوانتوم است. اکنون فیزیکدانان با همکاری ریاضیدانان گام مهمی در رسیدن به این اتحاد برداشتند. این پژوهش جدید که توسط Hirosi Ooguri از دانشگاه Kavli IPMU توکیو  و Matilde Marcolli، ریاضیدانی از دانشگاه کلتک انجام شد، در ژورنال Physical Review Letters و به عنوان مقاله ی پیشنهاد سردبیر چاپ شد.

نظریه ی جدیدی که توضیح میدهد کوانتوم چگونه فضا-زمان را می سازد

فیزیکدانان و ریاضیدانان مدت زیادی است که به دنبال نظریه ی همه چیز (ToE) هستند. نظریه ای که نسبیت عام و مکانیک کوانتوم را با هم متحد می کند. نسبیت عام، گرانش و اتفاقات بزرگترین اجرام کائنات، مانند دینامیک ستارگان و کهکشان را توضیح می دهد، در حالیکه مکانیک کوانتوم به قلب ریزترین ذرات هستی سرک میکشد.

نظریه هولوگرافیک

اصل هولوگرافیک، یکی از ویژگی های ضروری نظریه ی موفق همه چیز است. اما اصل هولوگرافیک چیست؟ این اصل می گوید جهان در واقع دوبعد دارد! و گرانش سه بعدی را می توان از طریق کوانتوم روی یک سطح دوبعدی توصیف کرد. یعنی یک حجم سه بعدی باید از سطحی دوبعدی به وجود آید. چگونگی چنین فرآیندی هنوز روشن نیست. اما حالا Ooguri و همکارانش دریافته اند که درهم تنیدگی کوانتومی، کلید حل این معماست! احتمالاً باز هم برایتان این سوال پیش آمده که درهم تنیدگی کوانتومی (Quantum entanglement) چیست؟ در واقع این پدیده ی عجیب کوانتومی زمانی اتفاق می افتد که گروهی از ذارت طوری رفتار کنند که ما نتوانیم حالت هر ذره را به تنهایی و مستقل از ذرات دیگر اندازه بگیریم و بناربراین مجبور شویم حالت کوانتومی را برای کل سیستم در نظر بگیریم. درواقع به نظر می رسد ذرات و حالت هایشان در هم تنیده شده اند!

 

با استفاده از نظریه ی کوانتومی (که گرانش را شامل نمی شود)، آنها چگونگی محاسبه ی دانسیته ی انرژی را با استفاده از داده های درهم تنیده ی کوانتومی در یک سطح نشان دادند. این دانسیته ی انرژی، منبع برهمکنش های گرانشی در سه بعد است. این کار شبیه به تشخیص بیماری درون بدن از طریق دیدن تصویر اشعه ی ایکس روی صفحه ی کاغذ است! این یافته به آنها اجازه می دهد تا ویژگی های کلی درهم تنیدگی را بهخوبی تفسیر کنند. اگرچه اهمیت درهم تنیدگی کوانتومی از قبل هم شناخته شده، اما نقش دقت آن در ایجاد فضا-زمان، توسط Ooguri و همکارانش تشریح شد.

نظریه هولوگرافیک2

همانطور که در بالا هم توضیح دادم، درهم تنیدگی کوانتومی پدیده ای است که به موجب آن، حالات کوانتومی مانند اسپین یا قطبش ذرات را نمی توان به صورت مستقل از هم توصیف کرد و اندازه گیری یک ذره، روی ذره ی دیگر هم تاثیر میگذارد. این پدیده ی جالب را اینشتین، به حرکتی شبه مانند توصیف کرد. کار Ooguri و همکارانش نشان می دهد که این درهم تنیدگی کوانتومی؛ ابعاد اضافه ای از نظریه ی گرانشی را تولید می کند. قبلاً معلوم شده بود که درهم تنیدگی به مسائل عمیق متحدسازی نسبیت عام و مکانیک کوانتوم  مانند پارادوکس اطلاعات سیاه چاله و پارادوکس دیوارآتشین مربوط است، اما این مقاله درهای تازه ای از ارتباط درهم تنیدگی کوانتومی و ساختار میکروسکوپی فضا-زمان باز کرد.

منبع:phys.org

نظر شما در مورد نظریه ی هولوگرافیک و ساختار واقعی فضا-زمان چیست؟ آیا ما واقعا در جهانی دوبعدی زندگی می کنیم؟
نگاه عمیق تر!

می خواهید تازه ترین مقالات دیپ لوک را به محض انتشار، در ایمیل خود ببینید؟ کافیست ایمیل خود را در فیلد زیر وارد کنید: [wysija_form id=”1″]

زاده ی اردیبهشت ۶۹ و دانشجوی دکترای شیمی کوانتوم محاسباتی در دانشگاه شهید بهشتی است.او علاقمند به دنیای کوانتوم، تکنولوژی، فوتبال و موسیقی (رپ/راک) بوده و علاوه بر سردبیری دیپ لوک، به طراحی وب و نویسندگی در گجت نیوز، بیگ تم و ماهنامه GB جی اس ام مشغول است.

گفتگو۱۲ دیدگاه

  1. علیرضا تقی پور

    سلام. خانم ریاحی خیلی ممنون ازمقالات زیبا و بیان شیواتون. نظریه ی هولوگرافیک خیلی جالبه و آدم رو واقعا به فکر فرو می بره.

  2. باسلام خدمت دکتر ریاحی
    من د انشجو ارشد کامپیوتر هستم و باید پایانامه مو تموم کنم خواستم بدونم اگر بخوام روهمین موضوع کامپیوتر کواتنوم کارکنم به نظر شما چطور؟ایا شما موضوعی دراین رابطه دارید که من به عنوان پایانامه روش کارکنم ؟

    • ناهید سادات ریاحی

      دوست عزیزم، کامپیوتر کوانتومی موضوع بسیار جالب و تاپیه، اما به شرطی که استاد راهنماتون هم کمی در این زمینه آشنایی داشته باشه تا شما رو راهنمایی کنه، چون در غیر اینصورت یه مقدار کار براتون سخت میشه. منم موضوع خاصی مد نظرم نیست که شما بتونید روش کار کنید، اما مقالات و کتب زیادی (توی دانلودکده ی دیپ لوک هم وجود داره) در این مورد وجود داره که می تونید مطالعه بفرمایید و ازشون ایده بگیرین. موفق باشید

  3. سلام باتشکر از سایت غنی و بروزتون…در مورد گرانش و نسبیت عام مطلبی می خواستم بگم اونم اینکه چون این نظریه نسبیت پایه و اساس هندسی داره هیچگاه نظریه های برخواسته از نسبیت کار نخواهند کرد….خوده فرض قرار دادن گرانش بصورت هندسه از اساس غلط بوده…مرسی

    • ناهید سادات ریاحی

      سپاسگزارم دوست خوبم. در مورد نسبیت عام متوجه نشدم شما اساسش رو چی میدونید؟

      • سیطره نزدیک به صد ساله نسبیت عام بر بخشهایی از فیزیک و کتب درسی و دانشگاهی باعث در جا زدن فیزیک در این صد ساله شده ….گشتن به دنبال زمان و تغییر در زمان از خطاهای اصلی بوده که دانشمندان طی چندین دهه به دنبال آن بودن مفاهیم ابعادی زمان و فضا فقط در فیزیک بصورت متریک جوابگو هست..اما اینکه هندسه رو کوانتایز کرد خنده داره….نظریه هایی نظیر ریسمان هم همین طور چون از دل نسبیت بیرون اومدن هیچگاه جوابگو و قانع کننده نسل بشر نخواهندبود و نخواهند شد..و بیشتر دور خود گشتن و در جا زدن خواهد بود…اینها به فلسفه سوق پیدا خواهند کرد….گرانش و مباحثی نظیر آن فقط با کوانتایز کردن به جایی خواهند رسید اما نه اینکه با فضا زمان آمیخت….قبول این چنین مسائلی بسیار سخت خواهد بود چون انصافاَ صد سال روی مغز بشریت جا انداخته و کنار گذاشتن نسبیت کار شاقی خواهد بود….اما روزی این کار محقق خواهد شد…ببخشید پر حرفی کردم

        • ناهید سادات ریاحی

          ممنون از توضیحات خوبتون دوست خوبم، اما نظریه ای مثل نسبیت عام رو نمیشه به این راحتی کنار گذاشت، فقط به یه دلیل محکم: مشاهدات تجربی! همون طور که چندهفته ی پیش هم به دنبال مشاهده ی امواج گرانشی توسط لایگو، این نظریه محکم تر هم شد. بشر در طول تاریخ علم، همیشه مدل ها و نظریه هاش رو با شواهد تجربی محک زده و اگرچه معلوم نیست در آینده، نظریه ی دیگه ای جایگزین نسبیت بشه، اما چیزی که در حال حاضر واضحه اینه که نسبیت و شواهد تجربی، سازگاری دارن

          • در کل نسبیت عام نمیتونه منشاَ و ماهیت گرانش رو و عامیانه تر بگم جنس و ساختار گرانش رو توضیح بده….و چون از زیر بار جواب دادن به این سوال بر نمیاد پناه برده به اعوجاج و خمش و تاب خوردن انحنا و از این دست مسائل….اما اینها جواب نیست….در درستی امواج گرانشی هم شکی نیست….و در صحتش … اما بحث ساختاری امواجه…نه اینکه فضا زمان انحنا درش ایجاد بشه و بصورت موج گسیل بشه….یک زمانی همون اوایل ایجاد این نظریه این نظریه نسبیت یکی از بخشهای و بحثهای ریاضی بود..اما بعداَ به فیزیک اضافه کردن…..در نسبیت بیشتر وزنه هم روی ریاضی هست….و محور اصلی بر روی ریاضیات می چرخه…این برای مباحث فیزیکی مضره…که یک علم دیگر از مرزهای خودش پا فراتر بذاره و در علمی دیگر دخالت و تسلط داشته باشه…قصه نسبیت این چنین قصه ای هست….باز مرسی از شما و سایتتون…ببخشید

          • در مورد سازگاری مشاهدات هم توضیح خواهم داد که چرا مشاهدات با نسبیت سازگاری داره…اما این دلیل نمیشه بر صحت نسبیت….

  4. سلام دکتر و ممنون از توضیحات خوبتون والبته مقالات عالی سایت باید گفت درسته که نسبیت زمان زیادی ازش گذشته اما بنظر من نمیشه اونو کنار گذاشت به اسونی باید قبولکرد که نسبیت تا الان به خیلی از سوالات جواب درست داده و با مشاهدات همخوانی داشته پس نمیشه ازش چشم پوشی کرد کاری که بنظر میرسه باید انجام داد اینه که از طریق کوانتوم بفهمیم چی شد که نسبیت داره درست پیشبینی میکنه درواقع ما باید برای دلیل وجود نیروها در سطح بزرگ هستی و خیلی مسائل دیگه که نسبیت پاسخهای خوبی بهش داده از طریق کوانتوم دنبالش بگردیم درواقع نسبیت اومد کمی جلوتر حرکت کرد و به پشت سرش کاری نداشت و این یک کم کاری برای نسبیت بود اما این مفهوم باعث نمیشه ما نسبیتوو کنار بذاریم مثل قوانین نیوتن که در فیزیک کلاسیک هنوزهم درسته وما ازش استفاده میکنیم ببخشید زیاد حرف زدم

ارسال نظر


*