OMEGA TO ALPHA

OMEGA TO ALPHA

Modernizing the Great Cycle Worldview

     

نوترینو ها چه هستند؟

اگر يك شبح در فيزيك وجود داشته باشد، نوترونيو است. آتش‌هاي هسته‌اي ستاره‌ها تريليون ها ذره ريز اتمي را در هر ثانيه در فضا منتشر مي كند، و هنوز نوترونيونها در گيتي جاري هستند و حركتشان از ميان گيتي تقريباً با سرعت نور ادامه دارد. در حاليكه عبورشان از ميان سيارات و مردم تقريباً بطور كامل ناديد‌ه گرفته مي‌شود . در طي دهه گذشته، فيزيكدانان ذره اي، آزمايشهايي تدبير كرده‌اند كه معلوم مي‌كند كه نترونيو يك ذره بنيادي تر از گذشته است.

از طرف ديگر همان موقع، اختر شناسان فهميدند كه انبساط جهان با شتاب صورت مي‌گيرد و نيز اينكه قسمت بزرگ انرژي جهان، انرژي تاريك، از يك نوع نامعين است.

آيا همه اين چيزها مي‌توانند پيوند يابند؟ سه نفر از فيزيك‌دانان دانشگاه واشنگتن، فكر مي‌كنند آنها توانسته‌اند اين موضوعات را پيوند دهند. فيزيكدان، آن نيلسون و تيمش اعلام كرده‌اند كه قطعه گمشده اين پازل يك ذره ريز اتمي است كه هنوز اين ذره كشف نشده است آنها آن را Acceleron ناميده اند.

     

حتي بي ميل تر از نوترونيونها هستند و براي همين در فعل و انفعالات شركت نمي‌كنند بنابراين آنها آشكار نمي‌شوند. اما نيلسون حدس مي‌زند كه نوترونيو قبلاً يك عامل مهم در اطراف جهان بوده است كه مي توانسته اثر دقيق آنها آشكار شود. در سناريو اين تيم، فعل و انفعال Acceleron با اثر نوترونيونها در بين يك نيروي جديد است در انبساط جهان Acceleron متقابلاً اثر مي‌كنند و روي نوترونيونها به واسطه يك نيروي قوي تأثير مي‌گذارند. اين نيروي جديد باعث بوجود آمدن يك قوه انبساط مي‌شود  كه سوخت سريعتر انبساط جهان را تأمين مي‌كند. فيزيكدانان بحث مي‌كنند كه همه Acceleron و هم نروينون ها اجزاء انرژي تاريك هستند انرژي تاريك امروزه بيش از 65 درصد انرژي جهان را تشكيل مي‌دهد اما در روزهاي اخير گيتي اين انرژي با مشكل مواجه شده است (شايد منظور توجيه انرژي تاريك باشد) مدل هاي زيادي براي انرژي تاريك وجود دارد اما آزمايشات مربوط به اين انرژي اساساً محدود به اندازه‌گيري هاي ويژه سرعت انبساط جهان در كيهان شناسي است. زيرا اين مشاهدات اجسام خيلي دور را نيز دخيل مي‌كنند و اندازه‌گيري دقيق آنها مشكل مي‌باشد. نيلسون گفت: اين فقط يك مدل است كه به ما راه با معني براي انجام آزمايشات در زمين مي‌دهد تا بفهميم چه نيرويي انرژي تاريك را بالا مي‌برد.

نوع ديگري از حالت عجيب نوترونيو اين است كه جرم آن مي‌تواند بر اساس محيطي كه از آن گذشته است تغيير كند، بر طبق مشاهدات نيلسون، سرانجام نوترونيونها مي‌توانند از هم بسيار جدا شوند و خيلي پر جرم شده و انرژي سوخت جهان را تأمين كنند. نيلسون مي‌گويد: «جهان مي‌تواند به انبساطش ادامه دهد اما هميشه آهسته تر.»

 

با تشکر از :  خانم طاهره  اسدی

 

گذر زمان در کائنات

دانشمندان بر این باورند که کائنات در 15 بیلیون سال پیش در پی پدیده ای عظیم، به نام بیگ بنگ (انفجار بزرگ) به وجود آمده است. تمامی فضا، زمان، انرژی و موادی که امروزه جهان ما را تشکیل می دهند در پس این انفجار بزرگ ایجاد شده اند. دنیای پیش از بیگ بنگ یک دنیای بینهایت کوچک، فشرده و داغ بوده است. در نخستین کسرهای ثانیه اول فقط انرﮋی وجود داشت. هنگامی که دنیا شروع به بزرگ شدن و سرد شدن نمود، چهار نیروی اولیه (گرانش، الکترو مغناطیس، نیروی ضعیف و نیروی قوی پیوندهای هسته ای) ظاهر شدند. کوارک ها و سپس ذرات اتمی و ذرات ضد آنها (ضد مواد) به عرصه پیوستند. ماده و ضد ماده در مجاورت یکدیگر همدیگر را خنثی کرده(با برتری جزئی ماده نسبت به ضد ماده) و تولید انرﮋی و ماده اولیه یعنی هیدروﮋن و هلیوم نمودند. پس مانده ضعیف گرمای ناشی از بیگ بیگ همچنان در سراسر آسمان دیده می شود. کهکشانها در ابتدا توزیع انرﮋی و ذرات در کل جهان یکسان نبود. این ناهمگونی ها این امکان را به انواع نیروها داد تا بتوانند ذرات را گردآوری و متمرکز کنند. این توده سازی و متمرکزسازی آغاز شد تا ساختارهای پیچیده تر به وجود آیند. تمرکز ذرات منجر به پدیدار شدن غبارها در آسمان گردید و سپس غبارهای فشرده و متمرکز تبدیل به ستاره ها و مجموعه های ستارگان شدند. مجموعه هایی که به آنها کهکشان می گوییم. از حرکت و گردش کهکشانها پیداست که ستارگان و گازهای پراکنده و غبارها یی که در یک کهکشان قابل مشاهده هستند تنها یک دهم جرم کل یک کهکشان را تشکیل می دهند و بیشتر جرم یک کهکشان مربوط به بخش غیر قابل مشاهده ایست که اصطلاحا جرم پنهان خوانده می شود. این بخش نامرئی راز سرنوشت کائنات را در بر گرفته است. آیا کائنات تا ابد به انبساط خود ادامه خواهد داد یا اینکه در اثر نیروهای گرانشی که مقدار آن تا به امروز در جرم پنهان مخفی مانده پس از دوره انبساط دوران انقباض را آغاز خواهد نمود. از دیدگاه توسعه و بسط حیات، آنچه اهمیت دارد این است که هر کهکشان یک کارخانه ستاره سازیست که ستاره ها ی خود را از غبارها و ابرهای عظیم تولید می کند. هر ستاره یک کارخانه شیمیاییست که در آن عناصر سبک به عناصرسنگین تر و پیچیده تر تبدیل می شوند و حیات نیز مجموعه ایست از همین عناصرو مولکول های پیچیده. نوع کهکشانها با محاسبه چگونگی توزیع ستارگان و درخشش یا تاریکی آن مشخص می شود. ابرهای عظیم مولکولی بیشترین ساکنین کهکشانها ابرهای عظیم مولکولی هستند که مواد اولیه برای تشکیل ستاره ها و سیارات را در بردارند. ابری با ضخامت 300 سال نوری (هر سال نوری برابراست با حدود 10 تریلیون کیلومتر) جرم کافی برای ساخت ده هزار تا یک میلیون ستاره، هر یک به اندازه جرم خورشید ما را دارد. 10 درصد از این ابر چگالی کافی برای تشکیل چند صد تا چند هزار ستاره را دارد.عمر این ابرها بین 10 تا 100 میلیون سال است و بعد از آن از هم می پاشند. تشکیل عناصر در ستارگان غبارها و تولد ستارگان گرانش بر ذرات خاصی اثر می گذارد تا مجموعه ای از ذرات را ایجاد نماید که آنها خود جذب کننده ذرات دیگرند.

    

 در شرایط مناسب، گرانش، قدرت غلبه بر نیروهای مخالف خود را پیدا می کند و توده ای از غبار را تولید می کند که به اندازه کافی، برای آفرینش یک ستاره، فشرده است. اما این ستاره جوان احتمالا هنوز در نور مرئی آشکار نیست. این ستاره در میان پوششی از غبار غلیظ و مات احاطه شده است. زمانیکه ستاره غبار اطرافش را پراکنده می کند، توسط دوربین های مادون قرمز به صورت نقطه ای سوزان در بین یک ابر غلیظ مولکولی قابل رویت می شود. در نهایت بادهای ستاره ای پس مانده غبارها و ابرها ی مولکولی را کنار می زنند و در این زمان با تلسکوپ های اپتیکال نیزقابل رویت خواهد بود. ستارگان بالغ و ترکیبات هسته ای ستارگان جوان در عرصه تلاش برای حفظ تعادل بین نیروی گرانش، که سعی در فرو کشیدن ستاره دارد و فشارهای ناشی از فعل و انفعالات هسته ای درون خود، که سعی در از هم پاشیدن ستاره دارد قرار می گیرند. ستاره ها ی بالغ به آن تعادل دست پیدا کرده اند و تقریبا همه عمر خود را در تعادل سپری می کنند. اندازه ستاره، رنگ آن، درخشش آن و حتی طول عمر آن ارتباط مستقیم با جرم ستاره دارد. ستاره ها یی با جرم کمتراز خورشید ما کوتوله ها ی قرمزی می شوند که تا چندین بیلیون سال زنده اند. ستاره ای به اندازه خورشید 10 بیلیون سال زندگی می کند و ستاره ها ی غول پیکر همه سوخت هسته ای خود را در ظرف چند میلیون سال با شدت تمام می سوزانند. ستاره ها همه عمر در هسته خود هیدروﮋن را سوزانده و به هلیم تبدیل می کنند. در ادامه هلیم نیز به قدری فشرده و داغ می شود که به عناصر سنگینتر تبدیل می گردد. این چرخه تبدیل ادامه دارد. چرخه ای که هر لایه آن انرﮋی و گرمای بیشتر و بیشتری می طلبد. این انرﮋی از انفجارهای ناشی از فعل و انفعالات لایه های زیرین تامین و منجر به تشکیل عناصر سنگین و سنگین تر می شود. گرمای زیادی که در ستاره ایجاد می شود آن را متورم می کند. مرگ ستاره در نهایت سوخت هسته ای همه ستارگان روزی تمام می شود. آنها تعادل خود را از دست می دهند طوریکه نیروی گرانش غالب می شود. تفاوت جرم ستارگان باعث تفاوت در مرگ آنها نیزمی شود. ستاره های کم جرم به آرامی باقیمانده سوخت خود را سوزانده و می میرند. ستاره هایی به اندازه خورشید، به سرعت به یک کوتوله سفید به اندازه زمین تبدیل می شوند. لایه بیرونی ستاره که از اتمهایی تشکیل شده که در فرایند تبادلات هسته ای به وجود آمده اند، از آن جدا شده و به شکل ذرات در عرصه بی انتهای آسمان رها می شوند. هسته یک ستاره غول پیکر تقریبا به شکل آنی منفجر می شود. هسته به سمت بیرون پخش میشود و با ذراتی برخورد میکند که به سمت درون ستاره کشیده شده اند. این برخورد با تولید انرژی انبوهی همراه است که هم عناصر سنگین موجود در کائنات را پدیدار می نماید و هم منجر به تکه تکه شدن ستاره می شود. این انفجار ابر نواختر، منشا اولیه همه عناصر سنگین یافت شده در اجرام، ستاره ها، سیاره ها و فضاهای میان کهکشانهاست. در اعماق سرد فضا، عناصری مانند کربن، اکسیﮊن و نیتروژن می توانند با عنصر اولیه یعنی هیدروژن ترکیب شده و مولکولهای پیچیده ای را بسازند مخصوصا در فضاهای با چگالی و غلظت بالاتر که امکان برخورد ذرات به یکدیگر بیشتر است. تعداد بسیار زیادی از انواع مولکولهای پیشرفته، به خصوص مولکولهایی که اتم کربن در ترکیب آنها حضور دارد، در فضای میان ستارگان یافت شده است. شکل گیری سیارات صفحات سیاره ای مرحله شکل گیری یک سیاره ممکن است که به صورت یک صفحه درخشنده و یا تاریک در مقابل یک جرم آسمانی درخشان به چشم آید. برخی از این صفحات در انبوه گاز و غبار مخفی و تنها در نور مادون قرمز نمایان می شوند. صفحات سیاره ای دیگر به صورت گرده های ذراتی شبیه به ستاره های دنباله دار دیده می شوند که در اثر وزش بادهای ستاره ای شکل گرفته اند. وسعت هر یک از این مناطق سیاره خیز بیش از 20 برابر منظومه شمسی ما است. همه ذرات و مواد موجود در صفحات سیاره ای در یک جهت در حال چرخش به دور یک ستاره می باشند. محتویات صفحات سیاره ای، شامل مولکول های پیچیده ای است که برخی از آنها تنها در شرایط موجود دراین گونه صفحات به وجود می آیند و برخی مولکولهایی هستند که در فضاهای میان ستاره ها و کهکشانها نیز یافت شده اند. تشکیل اجرام ضمن گردش صفحات به دور ستاره، گرانش به انبوه این ذرات اجازه تشکیل اجرام کوچک را می دهد. فلزات سنگین و سیلیکاتها در معرکه داغ محدوده نزدیک به ستاره نیز دوام می آورند اما ذرات سبک تر و مولکول های فرار از جمله آب و گاز هیدروﮋن در قسمتهایی از صفحه که از ستاره دورتر است امکان ادامه حیات دارند. توده ها ی ذرات سنگین پس از اینکه جرم کافی به دست آوردند شروع به سخت شدن می نمایند و در اثر برخورد و تصادم ذرات با آنها رفته رفته اجرام بزرگی می شوند. سرانجام این توده ها و اجرام با یکپارجه شدن و جذب گازها و غبار اطراف بر فضای خود مسلط می شوند. شکل گیری سیاراتی چون زمین و مشتری اختلافات ماهرانه در توزیع ذرات بین قسمتهای مختلف یک صفحه سیاره ای تعین کننده مکان و بزرگی سیارات در آن صفحه است. اجرام کوچک صخره ای و فلزی درمنظومه شمسی سیاره ای همچون زمین را به شکل گدازان پدید آورده اند. در پی سرد شدن این سیارات لایه های سخت آنها تشکیل می شود. احتمال می رود که با گذشت زمان همه بخشهای این سیارات منجمد گردد. این سیارات تحت بمباران های اجرام کوچک صخره ای قرار می گیرند که حامل عناصر و مولکولهایی از جمله مهمترین عنصر شناخته شده حیات یعنی آب می باشند. اجرام سرد و یخی که در فاصله بیشتری از خورشید قرار داشتند سیاره ای چون مشتری را به وجود آورده اند. این سیارات ممکن است دارای هسته های فلزی و سخت باشند ولی سطح خارجی آنها به شکل مایع و پوشیده از لایه های گازاست. ساختار سیاره ای چون مشتری بسیار شبیه ستاره ایست که گرد آن در گردش است. این سیارات نیز مدام تحت آماج برخوردهای اجرام کوچک قرار می گیرند. کیمیای حیات در ساختار کائنات و بالطبع سیارات، مولکولهای پیچیده کربن و اسیدهای آمینه، دورکن اصلی تشکیل حیات، وجود دارند. با انتشار دقیق و ترکیب این اجزا و ذرات اولیه، طبیعت قادر به ساخت DNA شالوده اساسی حیات و زندگی در کره زمین گردیده است. چگونگی و شرایط ترکیب این اجزا هنوز در حال بررسی است. اما این حقیقت که این ترکیب در حال حاضر صورت گرفته و منجر به ایجاد حیات در کره زمین شده است و با در نظر گرفتن زنجیره ذرات در کائنات، رخ دادن این گونه ترکیبات و در نتیجه وجود حیات در قسمتهای دیگری از کائنات همواره امکان پذیر می باشد.

 

 

  

ترجمه : لنــا سجادیفر

 

                                Time Lime Of the Universe   

 

Gamma-Ray Burst Challenges Theory

In a series of landmark observations gathered over a period of four months, NASA's Swift satellite has challenged some of astronomers' fundamental ideas about gamma-ray bursts (GRBs), which are among the most extreme events in our universe. GRBs are the explosive deaths of very massive stars, some of which eject jets that can release in a matter of seconds the same amount of energy that the sun will radiate over its 10-billion-year lifetime.

The core of a massive star in a distant galaxy collapses, ending its life though there is little effect visible at the surface. Deep inside, twin beams of matter and energy begin to blast their way outward.

When GRB jets slam into nearby interstellar gas, the resulting collision generates an intense afterglow that can radiate brightly in X-rays and other wavelengths for several weeks. Swift, however, has monitored a GRB whose afterglow remained visible for more than 125 days in the satellite's X-ray Telescope (XRT).

Swift's Burst Alert Telescope (BAT) detected the GRB in the constellation Pictor on July 29, 2006. The XRT picked up GRB 060729 (named for its date of detection) 124 seconds after BAT's detection. Normally, the XRT monitors an afterglow for a week or two until it fades to near invisibility. But for the July 29 burst, the afterglow started off so bright and faded so slowly that the XRT could regularly monitor it for months, and the instrument was still able to detect it in late November. The burst's distance from Earth (it was much closer than many GRBs) was also a factor in XRT's ability to monitor the afterglow for such an extended period.

The slow fading of the X-ray afterglow has several important ramifications for our understanding of GRBs. 'It requires a larger energy injection than what we normally see in bursts, and may require continuous energy input from the central engine,' says astronomer Dirk Grupe of Penn State University, University Park, Penn., and lead author of an international team that reports these results in an upcoming issue of the Astrophysical Journal.

One possibility is that the GRB's central engine was a magnetar — a neutron star with an ultra-powerful magnetic field. The magnetar's magnetic field acts like a brake, forcing the star's rotation rate to spin-down rapidly. The energy of this spin-down can be converted into magnetic energy that is continuously injected into the initial blast wave that triggered the GRB. Calculations by paper coauthor Xiang-Yu Wang of Penn State show that this energy could power the observed X-ray afterglow and keep it shining for months.

A burst observed on January 10, 2007, also suggests that magnetars power some GRBs. GRB 070110's X-ray afterglow remained nearly constant in brightness for 5 hours, then faded rapidly more than tenfold. In another paper submitted to the Astrophysical Journal, an international group led by Eleonora Troja of the INAF—IASF of Palermo, Italy, proposes that a magnetar best explains these observations.

'People have thought for a long time that GRBs are black holes being born, but scientists are now thinking of other possibilities,' says Swift principal investigator Neil Gehrels of NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Md., a co-author on both studies.

Deep at the heart of this event, the core has shrunk into a fantastically dense magnetar, a neutron star possessing a magnetic field trillions or even quadrillions of times stronger than Earth's.
  

Another surprising result from GRB 060729 is that the X-ray afterglow displayed no sharp decrease in brightness over the 125-day period that it was detected by the XRT. Using widely accepted theory, Grupe and his colleagues conclude that the angle of the GRB's jet must have been at least 28 degrees wide. In contrast, most GRB jets are thought to have very narrow opening angles of only about 5 degrees. 'The much wider opening angle seen in GRB 060729 suggests a much larger energy release than we typically see in GRBs,' says Grupe.

New form of matter-antimatter transformation observed for first time

Whilst science fiction toys effortlessly with anti-matter, in reality it can be very hard to produce, so researchers around the world are celebrating a new break through in this area. For the first time, scientists using the BaBar experiment at the Stanford Linear Accelerator Center (SLAC) have observed the transition of one type of particle, the neutral D-meson, into its antimatter particle - a process known as 'mixing'. The new observation will be used as a test of the Standard Model, the current theory that best describes the entire universe's luminous matter and its associated forces.

UK BaBar spokesman, Fergus Wilson of the Rutherford Appleton Lab said 'D-meson mixing was first predicted over three decades ago but it is such an elusive phenomenon that it has taken until today to see it. The observation of D-meson mixing is yet another outstanding achievement for the BaBar experiment. The BaBar collaboration continues to make ground-breaking measurements that challenge our understanding of how elementary particles behave.'

'Achieving the large number of collisions needed to observe D-meson mixing is a testament to the tremendous capabilities of the laboratory's accelerator team,' said SLAC Director Jonathan Dorfan. 'The discovery of this long-sought-after process is yet another step along the way to a better understanding of the Standard Model and the physics beyond.'

The PEP-II accelerator complex at SLAC, also known as the B Factory, allows the BaBar collaboration to study not only B-mesons but also several other types of particles including the D-meson. Mesons, of which there are about 140 types, are made up of fundamental particles called quarks, which can be produced when particles collide at high energy. A flurry of particles in a variety of combinations is produced when electrons and positrons smash together at high energy in the PEP-II collider facility. One of the most elusive results of this flurry is the transformation of one particle into its anti-particle in a process physicists call 'mixing'. Neutral K-mesons, observed more than 50 years ago, were the first elementary particles to demonstrate this phenomenon. About 20 years ago, scientists observed mixing with the B-meson. Now, for the first time, the BaBar experimenters have seen the D-meson transform into its anti-particle, and vice versa.

Silicon Vertex Tracker.

The SVT is the heart of the BABAR experiment at SLAC-in the photo,

physicists are putting the finishing touches on improvements to the detector.

'This is a very exciting moment for us, having found the missing puzzle piece for particle-antiparticle mixing,' said BaBar Spokesman Hassan Jawahery, a physics professor at the University of Maryland.

D-meson mixing is remarkably rare. Of the BaBar experiment's several billion recorded collisions, this study focuses on about a million events containing a D-meson decay that are candidates for this effect. The experimenters found about 500 events in which a D-meson had changed into an anti-D-meson before decaying.

By observing the rare process of D-meson mixing, BaBar collaborators can test the intricacies of the Standard Model. To switch from matter to antimatter, the D-meson must interact with 'virtual particles,' which through quantum fluctuations pop into existence for a brief moment before disappearing again. Their momentary existence is enough to spark the D-meson's transformation into an anti-D-meson. Although the BaBar detector cannot directly see these virtual particles, researchers can identify their effect by measuring the frequency of the D-meson to anti-D-meson transformation. Knowing that quantity will help determine whether the Standard Model is sufficient or whether it must be expanded to incorporate new physics processes.

'It's too soon to know if the Standard Model is capable of fully accounting for this effect, or if new physics is required to explain the observation,' said Jawahery. 'But in the coming weeks and months we are likely to see an abundance of new theoretical work to interpret what we've observed.'

Some 600 scientists and engineers from 77 institutions in Canada, France, Germany, Italy, the Netherlands, Norway, Russia, Spain, the United Kingdom and the United States work on BaBar. SLAC is funded by the US Department of Energy's Office of Science. UK involvement is funded by PPARC.

 

حاشیه ای فلسفی بر مکانیک کوانتومی (قسمت دوم)

ديدگاههاي منطق وجوه علي رودلف كارناپ Rudolf Carnap)) در اين زمينه اشاره به اين دارد كه اين امكان وجود دارد تلازم دائمي دو پديده كاملاً تصادفي و هيچ زنجيره علي نيز بر آن مترتب نباشد.] براي مطالعه بيشتر به كتاب "مقدمه اي بر فلسفه علم"(مباني فلسفي فيزيك) رجوع كنيد[. كارناپ مي گويد : من نيز مانند هيوم معتقدم  در يك رابطة علّي هيچ ضرورت باطني وجود ندارد. اما نمي خواهم امكان به كار گرفتن نوعي مقولة ضرورت را رد بكنم، به شرطي كه اين مقوله متافيزيكي نبوده و متعلق به منطق وجوه باشد. منطق وجهي منطق ارزش راستي را با به كار گرفتن مقولاتي همچون ضرورت امكان و عدم امكان تكميل مي نمايد. بايد به دقت بين وجوه منطقي(منطقاً ضروري و منطقاً ممكن) و وجوه علّي(از نظر علّي ضروري، از نظر علّي ممكن) تفاوتي قائل بود. از ديدگاه كارناپ " در زندگي روزمره، هيچ تفاوتي ميان فيزيك كلاسيك با جبريت و فيزيك كوانتومي با معلولهاي بي قاعده و محتمل، موجود نيست.

عدم حتميّت در نظرية كوانتوم بسيار بسيار كمتر از عدم حتميّت ناشي از محدوديت دانش در زندگي روزمره است. در اينجا انسان در جهاني زيست مي كند كه توسط فيزيك كلاسيك توصيف مي شود، و در حالت اول انسان در جهاني زندگي مي كند كه توسط فيزيك مدرن وصف مي شود. بين اين دو نوع توصيف تفاوتي موجود نيست كه تأثير قابل ملاحظه اي در مسئله انتخاب آزاد و رفتار اخلاقي بگذارد. در هر دو حالت انسان نتايج اعمالش را نه با حتميّت، بلكه با درجه اي از احتمال پيش بيني مي كند، عدم تعيّن در مكانيك كوانتومي, هيچ تأثير قابل مشاهده اي بر سنگي كه انسان پرتاب مي كند، ندارد. چون سنگ مجتمع عظيمي است از ميلياردها ذره. در جهاني كه انسان زندگي مي كند عدم تعيّن مكانيك كوانتومي نقشي ايفا نمي كند. به همين دليل اين پندار را كه عدم تعيّن در سطح زير اتمي ربطي به مسئله اراده آزاد دارد، مي توان باطل دانست." ديويد هيوم در نقد خود به مسئله عليت استدلال مي كند كه هيچ دليلي وجود ندارد كه فرض كنيم ضرورتي دروني, در وقايع متواتر علت و معلول وجود دارد. واقعه اي را مشاهده مي كنيد و سپس واقعه ديگري را. آنچه كه مشاهده كرده ايد چيزي نيست جز تواتر زماني وقايع يكي پس از ديگري و هيچ ضرورتي در اينجا مشاهده نشده است. بهتر است بگوييم عليت در مكانيك كوانتومي به مفهوم اصيل آن حذف نمي شود بلكه اين تعبير سنتي جبرگرايانه آن است كه حذف ميشود.

عليت در تعريف، براين اصل استواراست كه يك واقعيتفيزيكي, بستگي به ديگري دارد و پژوهش فيزيكدانان كشف اين وابستگي مي باشد و مشاهده مي كنيم كه اين مسئله هنوز هم درمكانيك كوانتومي صادق است. اگرچه اشيا مورد مشاهده كه براي آنها اين وابستگي ادعا ميشود متفاوتند، اينها احتمالات رخدادهاي بنيادي مطرح هستند و نه خود رخدادها.هايزنبرگ نيز به اين مسئله اذعان داشت كه در اصل عدم قطعيت آنچه كه سبب ناسازگاري با عليت مي گردد در حقيقت نقص تعيين(under determinate) در مقدمه استنتاج است. به طوري كه ما نمي توانيم از وضع كنوني سيستم به طور كامل مطلع بشويم. بنابراين طبيعي است كه نتيجه به صورت محتمل درآيد. اگر عليت را به تمام و كمال به معناي قابليت پيش بيني پذيري بدانيم آنگاه مكانيك كوانتومي ناقض عليت خواهد بود. اما پيش بيني پذيري علاوه بر اعتبار عليت عامه به دانش ما در باره طبيعت و شرايط اوليه هم نياز دارد. هيوم و بيكن و برنارد و ميل هيچكدام بر اساس عليت خدشه اي وارد نكردند. بحث آنها بيشتر تمايز ميان ضرورت منطقي و ضرورت تجربي است. در ثاني حتي در فيزيك كلاسيك نيز كه باور عمومي بر اين است كه موجبيتي است و رفتار آينده هر سيستم منزوي را مي توان از حالت فعلي آن تعيين نمود, در موار بسياري برخورد آماري با سيستم صورت مي گيرد. مانند ديناميك گازها يا سيستمهاي هنگردي(ensemble) در مكانيك آماري. اگرچه كه در آنجا فرض را بر اين مي گذارند كه با محاسبه تك تك ذرات سيستم مي توان اطلاعات كاملي از وضع كلي سيستم بدست آورد اما بدليل دشواري محاسبه, برايند خواص اجزاي سيستم را بصورت آماري تحليل مي كنيم. ارسطو تحقق چهار علت فاعلي ,مادي, صوري و غايي را براي وقوع رويدادها ذكر كرده است.

 از منظر ارسطويي هرگاه اين چهار علت فراهم آيند وجود معلول بالضروره تحقق مي يابد. از اين رو قواعد مكانيك و رياضيات را مي توان به نوعي علت غايي پديده ها پنداشت. تحليل ابعادي در مكانيك كلاسيك به گونه اي است كه در ابتدا پارامترهاي موثر در يك پديده تعيين و مطابق با نظريه پي بوكينگهام ارتباط ميان پارامترهاي مستقل و وابسته مشخص مي گردد. در اين روش ابتدا تمام پارامترهايي كه گمان مي كنيم بر پديده موثرند را فهرست مي كنيم. در صورتي كه نسبت به تاثير يك پارامتر در وقوع پديده ترديد وجود داشته باشد باز هم آن پارامتر را وارد مي كنيم. اگر پارامتر به پدبده مربوط نباشد پارامتر اضافي Π ظاهر مي گردد. اين پارامتر كه در نهايت مشخص مي گردد هيچ تاثيري روي پديده فيزيكي ندارد در رابطه نهايي كه مي خواهيم بدست آوريم وارد نميشوند. يا اينكه در نهايت يك گروه بي بعد بيشتر به دست مي آيد كه آزمايش نشان مي دهد آنها اضافي هستند. در هر صورت آنچه مسلم است امكان دارد متغيرهاي نهان در پديده ها موثر باشند و از نظر ما مغفول مانده باشند. ديويد بوهم كه از منتقدين تعبير كپنهاگي است همواره به دنبال نظريه كوانتومي بديلي بود كه فاقد عدم قطعيت باشد. او براي رد عدم قطعيت, يك جمله به معادله شرودينگرErwin Schrödinger كه تعبيري بالنسبه جبرگراترازمكانيك كوانتومي بود اضافه نمود.

−h² [∂² ψ (x,t)] / 2m∂x² + V(x,t) ψ (x,t) = ih ∂ψ (x,t)/∂t    

اگر مقادير مجموعه كامل كميتهاي يك حالت براي زمان t داده شده باشد،آنگاه تابع موج كوانتومي دستگاه براي زمان t به طور منحصر به فرد تعيين مي گردد. اين تابع موج، در مكانيك كوانتومي نقشي شبيه به توصيف حالت در مكانيك كلاسيك بازي مي كنند. فرم رياضي معادله شرودينگر شبيه به يك قانون جبري است. از اين رو اگر تابع موج كوانتومي را نمايش كامل حالت آني بدانيم،بايد بگوييم  جبريت درمكانيك كوانتومي نيز حفظ ميشود. اضافه كردن يك جمله به معادله شرودينگر توسط بوهم اگرچه عدم قطعيت در مكان و اندازه حركت را از ميان مي برد اما اين كار مستلزم در نظر گرفتن متغيرهايي است كه قابل آشكارسازي نيستند. بوهم اين جمله اضافه شده به معادله شرودينگر را " پتانسيل كوانتومي" مي نامد. البته نه اينشتين و نه خود بوهم اين اصلاحيه بوهم بر مكانيك كوانتومي را كه فقط به جهت خلاصي از عدم قطعيت صورت مي گرفت جدي تلقي نكردند. في الواقع نظريه بوهم هيچ برتري خاصي نسبت به فرم پيشين مكانيك كوانتومي ندارد وتنها از اين جهت مورد توجه برخي قرار گرفته كه چالشي براي تابوي عليت وناخرسندي براي اذهان عليت باور,ايجاد نمي نمايد. تعابير جديدتر از مكانيك كوانتومي نسبت به مسائل مطروحه در چند سال اول ارائه آن به مراتب پيچيده تر است. تعابير يوجين ويگنر(eygene wigner) و نيز مبحث جهان هاي موازي اورت(Everett) بنيادهاي فلسفي ذهن بشر را دگرگون كرده اند. آيا ميتوان تصور كرد كه روزي انسان به دانشي بلاواسطه ازحقيقت مطلق دست يابد و به دغدغه فلسفي كهني چون پرسش از چندي و چوني مثل افلاطوني, گوهر اسپينوزايي و ذات و نومن كانتي خاتمه دهد؟ هنوز هيچكس پاسخ اين پرسش را نمي داند.

 

نهیه و تنظیم : عرفان کسرایی

 

حاشیه ای فلسفی بر مکانیک کوانتومی (قسمت اول)

در باب تعابير فلسفي مكانيك كوانتومي سخن بسيار مي توان گفت و هيچ متني را نمي توان يافت كه دربرگيرنده همه تفكرات پيرامون آن باشد. در اين نوشتار نيز بنا به اصل گزينشي(selective) بودن  مباحثي اينچنين ، تنها به جنبه هاي محدودي از استنتاجات فلسفي مكانيك كوانتومي خواهيم پرداخت. با وجود آنكه غالب فيزيكدانان بر سر اين مساله اتفاق نظر دارند كه تئوري كوانتومي پاسخگوي امور است و نتايجي را پيشگويي مي كند كه مطابقت خوبي با تجربه دارند, اما همواره مباحثات فزاينده اي پيرامون بنيادهاي فلسفي آن در جريان بوده است. يكي از رايج ترين تعابير فلسفي مكانيك كوانتومي به تعبير كپنهاگي (Copenhagen interpretation) شهرت دارد كه از سوي مبدعان اصلي و پيشگامان مكانيك كوانتومي , بوهر(Bohr) و هايزنبرگ Heisenberg)) ارائه شده است.

هايزنبرگ و بوهر با شور و حرارت از اين تعبير دفاع مي كردند و سعي ميكردند آن را به قلمروهايي جز فيزيك نيز تعميم بدهند و از آن يك فلسفه تمام عيار براي حل و يا دست كم براي بيان درست همه مسائل و مشكلات فكري بسازند. مباحثات بوهر و اينشتين كه از منتقدان اصلي اين تعبير بود بخش گيرايي از تاريخ فيزيك را تشكيل مي دهد. اگرچه اينشتين سرانجام سازگاري منطقي نظريه و توافق آن با حقايق تجربي را پذيرفت اما هرگز قانع نشد كه نظريه كوانتومي حقيقت غايي را نشان مي دهد. جمله مشهور اينشتين كه "خداوند در خلقت جهان طاس نمي ريزد" به وضوح به ناخشنودي وي از كنار گذاردن عليت(causality) و رويدادهاي منفرد به سود يك تعبير صرفاً آماري اشاره دارد. در اين نوشتار, برخي ازاستدلالات مخالفان در رد تعبير كپنهاگي را تحليل خواهيم كرد. مهمترين دستاورد فلسفي تعبير كپنهاگي را مي توان طرد موجبيت دانست. به بيان ديگر غالب جستجوها براي يافتن نظريه اي بديل, به علت ايراد به عدم موجبيت فلسفي آن صورت گرفته است تا ملاحظات ديگر. بنا بر نظر اينشتين "اعتقاد به دنياي خارجي مستقل از موضوع مورد درك, پايه تمامي علوم طبيعي است".

ولي مكانيك كوانتومي بر هم كنشهاي شيء و ناظر را بعنوان واقعيت غايي در نظر مي گيرد و زبان روابط فرايندهاي فيزيكي را به جاي زبان كيفيت ها و خواص فيزيكي به كار مي برد. مكانيك كوانتومي اين برداشت را نيز مردود مي كند كه در پس جهان ادراك ما دنياي عيني نهفته اي وجود دارد كه عليت(causality) بر آن حاكم است, و در عوض خود را به تشريح بين روابط بين ادراكات محدود ميكند. گروهي از فيزيكدانان از اينكه خواص عيني(objective) به ذرات بنيادي نسبت داده نشود و تنها به جنبه هاي ذهنيت گرايانه (subjectivity)ناظر پديده اكتفا شود اكراه دارند.

هايزنبرگ در اين باره مي گويد: ما فرض نكرده ايم كه نظريه كوانتومي بر خلاف نظريه كلاسيك اساساً يك نظريه آماري است, بدين معنا كه كه از داده هاي دقيق فقط مي توان نتايج آماري بدست آورد... در فرمول بندي قانون علّى (causal law) , اگر حال را دقيقاً بدانيم آينده را نيزدقيقاً مي توانيم پيشگويي كنيم, اين استنتاج اشتباه نيست. بلكه صغري و كبري مسئله غلط است. بعنوان يك اصل ما نميتوانيم از حال با تمام جزئيات آن مطلع باشيم. به واقع اصل عدم قطعيت (uncertainly principle) بوضوح اشاره به اين مسئله دارد كه در فراين مشاهده پديده ها اخلال ناخواسته اي دخيل خواهد شد كه به هيچ روي قابل حذف نيست. دوبروي كه بهمراه ديويد بوهم از منتقدين تعبير طرد موجبيت هايزنبرگ و بوهر مي باشد در مقدمه كتاب "از عليت وشانس در فيزيك مدرن"  (from causality and chance in  modern physics) چنين مي گويد:
"با توجه به سطح پژوهشهاي ميكروفيزيكي كنوني روشهاي اندازه گيري يقيناً تعين همزمان كليه مقادير لازم براي بدست آوردن تصوير ذرات نوع كلاسيك را مجاز نمي شمارند. و نيز اختلالهاي ناشي از اندازه گيري كه حذفشان غير ممكن است, عموماً پيشگويي دقيق نتيجه حاصل از اين اندازه گيري را مانع مي شوند و تنها پيشگوييهاي آماري را مجاز مي دارند. بدين ترتيب بنا نهادن فرمولهاي صرفاً احتمالاتي كاملاً موجه بود. ولي اكثريت آنان اغلب تحت تاثير مفاهيم از پيش شكل گرفته اي كه از آيين اثبات گرايانه (positivistic doctrine) ناشي مي شد, تصور كرده اند كه مي توان از اين نيز فراتر رفته و بيان داشت كه خصلت غير قطعي و نارساي دانشي كه تجربه در مرحله امروزي اش درباره آنچه كه در دنياي فيزيك ميكروسكوپي واقعا روي مي دهد در اختيار ما ميگذارد نتيجه عدم موجبيت واقعي در حاتهاي فيزيك و تحول آنهاست.

چنين تعميمي به هيچ وجه قابل توجيه به نظر نمي رسد. در آينده با درك عميق تري از واقعيتهاي فيزيكي شايد بتوان قوانين احتمال و فيزيك كوانتومي را به صورت نتايج آماري تكوين مقادير كاملاً تعيين شده اي تعبير كرد كه در حال حاضراز نظر ما پنهانند. ممكن است وسايل پرقدرتي كه اينك در شكستن ساختار هسته و آشكار ساختن ذرات جديد مورد استفاده قرار مي دهيم روزي دانش بلاواسطه اي در اختيارمان قرار دهد كه درحال حاضر در آن سطح عميق تر فاقد آنيم." اما بايد بگوييم اين خطاي اندازه گيري كه دوبروي به نقص ابزار مشاهده منتسب مي كند جزء قوانين اساسي نظريه كوانتومي است. محدوديتهاي قيد شده در اصل عدم قطعيت را نبايد به معناي نقص دستگاه هاي اندازه گيري تلقي كرد و اينگونه استنتاج نمود كه اين محدوديت روزي با پيشرفت ابزار اندازه گيري تقليل مي يابد.

اين اصل قانون مهمي است كه تا زماني كه قوانين نظرية كوانتوم به شكل كنونيشان پابرجا هستند، صادق خواهد بود.مشاهده نموديم كه دليل اصلي مخالفت با تعبير كپنهاگي به مسئله عليت و موجبيت (determinism) بازميگردد. هميشه اين سوال مطرح بوده كه به راستي اعتبار درستي مسائل چيست؟ مطابق كدام منطق, تعبيري معقول و منطقي به نظر مي رسد و ديگري دور از ذهن و مغاير با عقل سليم؟ پاسخ به اين سوال تا حدودي واضح است. منطق درستي مسائل بي ترديد به معرفت ما نسبت به برهان عليت عمومي باز مي گردد. عليت در ذهن انسان يك قانون عام و فراگير است و حاصل تجربيات او از همه حوادث و وقايع زندگي. هر مساله منطق درستي براي ادراك دارد از اين رو كه با عقيده ما راجع به عليت همخواني و انطباق دارد. به عبارتي هر چيزي كه با عليت سازگاري داشته باشد منطقي به نظر مي رسد و بالعكس. در واقع عقيده و استدلال ما در باب برهان عليت, اعتبار خود را از تجربه ما در دنياي ماكروسكوپي وام ميگيرد. اين مبحث اصالتا يك جدل معرفت شناختي (epistemology)است.

زماني كه ناظر به مشاهده پديده ميپردازد و قواي معرفتي او فعال مي شوند جهان خود را مي نماياند و در اينجاست كه معرفت ناظراز جهان شكل مي گيرد. كانت به طرح اين پرسش پرداخت كه اساس رابطه اي كه آن را تصور (representation) ميناميم چيست و چگونه ميان صورتي كه من در ذهن دارم و واقعيتي كه بيرون ازمن است امكان پذير مي شود؟ ايمانوئل كانت در آنتينومي هاي كتاب نقد خرد محض(critic of pure reason) اشاره به اين مطلب ميكند كه چگونه اطلاق مفاهيم و صور عقلي زماني كه محتواي تجربي براي آنها متصور نيست مانند حيطه امور متناهي به تناقض مي انجامد و از اين روست كه چارچوب مشروع اطلاق مفاهيم تعيين مي گردند. به اعتقاد كانت نمي توانيم براي اموري همچون عليت خصلتي در خود قائل شويم و آن را صفتي عيني از صفات ابژه ها بدانيم.

علم به رابطه عليت نمي تواند علمي فطري باشد كه عقل انساني با آن سرشته شده و بر اساس آن در صدد تشخيص علت و معلولهاي خاص برمي‏آيد. بايد گفت فطري بودن هيچ علم حصولي قابل اثبات نيست و بفرض ثبوت هم هيچ ضمانتي براي مطابقت با جهان واقع نخواهد داشت. برخي ازعلوم, قريب به بداهت هستند و مي‏توان آنها را فطري ناميد (مانند علم به وجود واقعيات مادي) كه در واقع از يك استدلال خفي و نيمه آگاهانه سرچشمه مي‏گيرد. پايه اعتقاد به وجود رابطه عليت, علم حضوري  (intuitive  reasoning) است و ادراك شهودي مصاديق علت و معلول, مبناي اصلي براي انتزاع مفاهيم كلي علت و معلول محسوب ميگردد و درادامه به يك بديهي اوليه بي نياز از تحليل مي انجامد. اما مصاديق مادي علت و معلول قابل شناخت‏ حضوري و شهودي نيستند ونوعي استدلال واضح و منطقي در اين زمينه لازم است. "گاهي تصور مي‏شود كه براي شناختن علتهاي مادي مي‏توان چنين استدلال كرد اين پديده‏ها همواره متعاقب يكديگر بوجود مي آيند و هر دو پديده‏اي كه به اين صورت تحقق يابند اولي علت دومي مي‏باشد ولي اين استدلال تمام نيست زيرا تعاقب و تقارن اعم از عليت است و به اصطلاح كبراي قياس بصورت قضيه كليه يقيني نيست" .

ادامه دارد .......

 

OMEGA TO ALPHA

با عرض سلام و وقت بخیر خدمت شما

از تاخیرم به جهت به روز رساندن مطالب وبلاگ از تمامی بازدیدکنندگـان گرامی پوزش می طلبم

با آرزوی داشتن تابستانی آرام و تعطیلاتی پربار ؛ مدیریت این وبلاگ در نظر دارد در طول ایام تابستان از علاقه مندان و بازدید کنندگان عزیز دعوت به عمل آورد تا به ترجمه متنی با نام

Omega To Alpha
Modernizing the Great Cycle Worldview

 

همت گمارند. موضوع و تم اصلی این متن در باره فیزیک متــــا ذرات است.

علاقه مندان و مترجمان می توانند تا پایان تابستان ترجمه این متن را به همراه بیوگرافی از کارهــا و فعالیت های خود را به آدرس پست الکترونیکی مدیریت این وبلاگ ارسال نمایند تا در این وبلاگ قرار داده شود.

 

همچنین بازدید کنندگان عزیزی که علاقه مند هستند تا این کتاب (Metaparticle)  را به صورت کامل و فایل Pdf  دریافت نمایند میتوانند با گذاشتن آدرس پست الکترونیکی خود در بخش نظرات همین پست و آگـاه ساختن مدیریت وبلاگ ، فایل Pdf این کتاب را( جدیدترین ویرایش ) از طریق پست الکترونیکی دریافت نمایند.