Knowing the mind of God: Seven theories of everything

ورود به ذهن خدا...


نظریۀ همه چیز یکی از شیرین ترین رویاهای علم است که اگر صحت آن اثبات شود، نحوۀ کار جهان در بنیادی ترین سطح را توضیح می دهد و در نتیجه کل شناخت ما از طبیعت را در بر می گیرد و به رازهای سر به مهری پاسخ می دهد که ماهیت مادۀ تاریک، علت اینکه چرا زمان تنها در یک جهت در جریان است و نحوۀ عمل جاذبه نمونه ای از آنهاست. بنابراین جای شگفتی نیست که استفان هاوکینگ در آن جملۀ مشهور خود بگوید چنین نظریه ای «چنین نظریه ای پیروزی نهایی عقل بشر است چراکه به یاری آن می توان پی برد هدف خدا [از آفرینش جهان] چه بوده است» با این حال نیازی نیست متخصصین الهیات آنقدرها نگران این مساله باشند چراکه علیرغم چند دهه کار و تلاش، پیشرفت اندکی در این مسیر صورت گرفته است. بسیاری از فیزیکدان ها خود را محدود به پرداختن نظریه های «جاذبۀ کوانتوم» کرده اند که هدف آن سازگار کردن مکانیک کوانتوم و نسبیت عام است و این یکی از لازمه های نظریۀ همه چیز است. نتیجۀ این تلاش ها آن بوده است که به جای دست یافتن به دو نظریۀ رقیب که بتوان مزایای هر یک را براساس شواهد و مدارک علمی سنجید، حجم سردرگم کننده ای از نظریه ها شکل گرفته است که هر یک به بخش های متفاوتی از این مساله می پردازد و شواهد دقیق اندکی در دست است که نشان دهد از این میان کدام نظریه درست از آب در می آید (البته اگر نظریۀ درستی در میان باشد).

 

خوانندگان عزیز میتواننــد متن کامل مقاله ترجمه شده فوق را از لینکی که  در ذیل قرار داده شده است، دانلود نمــایند. این کار صرفــا جهت احترام به قانون کپی رایت انجام شده است.!

لینک دانلــود

(متن مقاله ویرایش شد؛ لینک دانلــود به روز شـد)

Strange quark weighs in

A collaboration of particle physicists in Europe and North America have calculated the mass of strange quarks to an accuracy of better than 2%, beating previous results by a factor of 10. The result will help experimentalists to scrutinize the Standard Model of particle physics at accelerators such as CERN's Large Hadron Collider and Fermilab's Tevatron.

Quarks are elementary particles possessing familiar properties such as mass and charge, but they never exist as free particles. Instead they join together by the strong force into bound states called hadrons, which include the proton and the neutron. Theorists predict that a large portion of the hadron mass is accounted for by the strong force, mediated by particles known as gluons, and the exact nature of these interactions are still poorly understood.

Quark colour

To determine the mass of individual quarks, therefore, theorists have to combine experimental measurements of hadrons with calculations based on quantum chromodynamics (QCD) – the theory of the strong force. Refinements to this theory over the years have enabled experimentalists to calculate the mass of the heavier three quarks – the top, bottom and charm – to an accuracy of 1%. Unfortunately, however, it is has been much harder to make accurate predictions for the mass of the three lighter quarks – the up, down and strange – and reference tables still contain errors of up to 30%.

Christine Davies at the University of Glasgow and her colleagues in the High Precision QCD collaboration have now finally produced an accurate figure for the mass of the strange quark by taking a different, mathematical approach. They have used a technique known as "lattice QCD", where quarks are defined as the sites of a lattice and their interaction via gluons represented on the connecting links.

Lattice QCD, which requires the use of powerful supercomputers, enabled the researchers to measure the ratio of the charm quark to the strange quark to an accuracy of 1%. Since the mass of the charm quark is well defined, Davies calculates that the strange quark has a mass of 92.4 MeV/c2 plus or minus 2.5 MeV/c2.

Precision programme

This result is part of a programme of precision calculations in lattice QCD that will help experimentalists at accelerators like the LHC to make sense of the collisions they observe. They are of particular interest to researchers at the LHCb experiment who, by studying mesons made of bottom quarks, are trying to understand whether current physics can describe how our universe developed,

Indeed, many particle physicists believe that once the LHC is ramped up to 14 TeV it will be in a position to either confirm or destroy the Standard Model of particle physics. "This is all part of pinning down the Standard Model and asking how nature can tell the difference between matter and antimatter," says Christine Davies. In the short term, the High Precision QCD team intends to develop its research by using the same method for bottom quarks, to get accurate results for its mass and the decay rates of its hadrons needed by LHCb.

David Evans, a researcher at the University of Birmingham and a member of the ALICE experiment at CERN, says that it is important to know quark masses for the pursuit of new physics. "If you want to predict new particles in higher energy states, it is very important to know the mass of its constituent parts," he says. "As far as I know, this is the only group to pin down the mass of light quarks to such high accuracy".

 

This research is published in Physical Review Letters.

حیات در جهان

آخرین سخنرانی از پرفسور استیفن هاوگینک که در زمینه پیدایش حیات در گیتی است.

لینک دانلــود

جهان موازی اثبات شـد!!!

فیزیکدانان کوانتمی دانشگاه کالیفرنیا کشف عجیبی کرده اند که به گونه ای نشان می دهد جسمی که در مقابل یک فرد قرار گرفته و دیده می شود می تواند به صورت همزمان در جهانی موازی نیز وجود داشته باشد.

این کشف به واسطه ذره ای کوچک و فلزی انجام گرفته است؛ براده ای به قطر یک تار مو، جسمی که بسیار ریز است اما در عین حال می توان آن را با چشم غیر مسلح نیز مشاهده کرد.

دانشمندان این ذره را در کاسه ای مخروطی و تاریک سرد کرده و تمامی هوای اطراف آن را به منظور حذف ارتعاش خارج کردند. سپس محققان ذره را مانند یک دیاپازون حرکت داده و مشاهده کردند ذره در زمانی واحد حرکت کرده و متوقف می شود.

چگونه این پدیده را درک کنیم؟

برای درک این پدیده که کاملا غیر ممکن به نظر می رسد، باید بسیار بسیار کوچک اندیشید، حتی کوچکتر از اتمها، الکترونهایی که به دور هسته اتم در گردشند، در آن واحد در حالتهای چند گانه حرکت می کنند که ثابت کردن آنها تقریبا غیر ممکن است. به بیان ساده تر می توان گفت زمانی که فردی در شهر اکلاهاما به دیدن مادر خود می رود در جهان موازی که ذرات اتمی وی در آن حضور دارند همان فرد در خانه مشغول تماشای تلویزیون است.

به گفته دانشمندان شاید این پدیده کاملا غیر واقعی به نظر آید اما بر پایه علم حقیقی رخ می دهد. بر اساس یکی از نظریه های فیزیکی زمانی که پدیده ای در یک حالت مشاهده می شود این پدیده جهان را به دو بخش تقسیم می کند. نظریه چند حالتی بر این پایه استوار است که جهان فعلی طی مشاهده انسان متوقف شده و انسان تنها یکی از واقعیات در حال وقوع را مشاهده می کند. برای مثال می تواند توپ فوتبال را ببیند که در هوا در پرواز است، اما شاید در جهان موازی این توپ در همان لحظه سقوط کرده باشد و یا شاید اصلا فردی در آن لحظه مشغول بازی فوتبال نباشد.

بسیاری از فیزیکدانان بزرگ پایه های علمی جهان چند حالتی را حتی اگر نتوان آن را به اثبات رساند قبول دارند. "شان کرول" از موسسه تکنولوژی کالیفرنیا یکی از این فیزیکدانان بوده و معتقد است تا زمانی که نتوان تمدنهای فوق پیشرفته بیگانه را تصور کرد که پی به واقعیت این نظریه برده اند، انسانها تحت تاثیر امکان وجود جهانهای دیگر قرار نخواهند گرفت. وی در عین حال معتقد است هرگز فردی قادر به ابداع دستگاهی نخواهد بود که با استفاده از آن بتوان میان این جهانها ارتباط برقرار کرد.

درک واقعیت جهان موازی بستگی شدیدی به درک انسان از زمان دارد. به گفته "کرول" ما زمان را به صورت واقعی احساس نمی کنیم، تنها شاهد گذشت آن هستیم. برای مثال گذشت زمان در هنگام یک مسابقه هیجان انگیز بسیار سریع و در سر کلاس یک درس کسل کننده کاملا کند است. یا هنگامی که فردی تلاش دارد با تاخیر در دفتر کارش حاضر نشود، دقایق برای وی با سرعتی باور نکردنی می گذرند اما چند دقیقه باقی مانده از ساعت کار به راحتی با چندین ساعت برابری می کنند.

بازگشت به آینده

"فرد آلن ولف" از دانشمندان فیزیک کوانتم نیز معتقد است زمان به شکل یک خیابان یک طرفه به نظر می آید که از گذشته به سوی حال در حرکت است، اما با در نظر گرفتن نظریه های قابل ملاحظه ای که در سطح کوانتمی ارائه شده اند، ذرات در آن واحد به سمت عقب و جلو در حرکتند. در صورتی که بتوانیم از بخش "جلو و عقب رفتن در آن واحد" صرف نظر کنیم، شانس درک بخشی از فیزیک را از خود گرفته ایم.

به گفته "ولف" زمان در ماشینهای کوانتمی به صورت مستقیم حرکت نمی کند بلکه حرکتی زیگزاگ داشته و به همین دلیل وی معتقد است امکان ساختن ماشینی که بتواند زمان را منحرف کند، وجود دارد.

به گفته "ریچارد گات" فیزیکدان دانشگاه پرینستون "سرگئی کریکالو" فضانورد روسی که در 6 ماموریت فضایی حضور داشته است نسبت به بقیه انسانهای روی زمین 48/1 ثانیه جوانتر است زیرا وی در سرعتی بسیار بالا در مدار حرکت کرده است و کم سن تر بودن نسبت به بقیه به معنی جهش به آینده و تجربه نکردن زمان حال مشابه با دیگران است. به گفته وی از جهتی می توان گفت این فضانورد به سوی آینده سفر کرده و دوباره بازگشته است!

"گات" می گوید نیوتن باور داشت زمان پدیده ای جهانی است و تمامی ساعتهای جهان به صورت یکسان حرکت می کنند. اکنون با توجه به نظریه نسبیت خصوصی اینشتین می توان گفت سفر به آینده امکان پذیر است. با در نظر گرفتن نظریه گرانش اینشتین، قوانین فیزیک از منظری که امروز آنها را درک می کنیم نشان می دهند حتی سفر در زمان به سوی گذشته نیز امکانپذیر است اما برای مشاهده امکان این سفر باید قوانین جدید فیزیکی در سطح کوانتمی فراگرفته شوند.

درک این قوانین نیز با استفاده از ذره ای فلزی و بسیار کوچک و کاسه ای مخروطی شکل آغاز شده است. در واقع فیزیکدانان دانشگاه کالیفرنیا با ابداع خود مقیاس ماشینهای کوانتمی را به ابعاد بزرگتری تغییر دادند.

بر اساس گزارش فاکس نیوز، مسئله بعدی فراگرفتن چگونگی کنترل ماشینهای کوانتمی و استفاده از آنها برای اجسام بزرگتر است. در این صورت شاید بتوان با دستکاری تنها چند الکترون کوچک به جهان موازی دست پیدا کرد.

جهان متقارن

شاید یکی از بحث انگیز ترین مسائل در دنیای پیرامون ما تقارن باشد. آنچه که به طور عام از این مساله می دانیم آن است که در جهانی که می شناسیم می توانیم موجودات بسیاری را ببینیم که برای شکل گیری آن ها الگوی منظمی مرتباْ تکرار شده است. این مساله از ساختار اتمی جامدات گرفته تا یک خانه که در آن زندگی می کنیم بسط پیدا می کند. حتی زمان نیز از این تقارن بی نصیب نمی ماند و به راحتی می توان با تکرار یک المان از آن یک فضای وابسته به زمان پیوسته به وجود آورد. آن گونه که از بسط یک ثانیه می توان مفهوم سال یا قرن و یا ... را به وجود آورد.  

حال بگذارید کمی عمیق تر فکر کنیم و این قدر ساده به بررسی موضوع نپردازیم. ممکن است بگویید در طبیعتی که می شناسیم چیزی های زیادی وجود دارد که از عدم تقارن واضحی رنج می برند. شاید با نگاه به یک کوه؛ بسیار راحت و با اطمینان بگویید که این توده ی نامنظم به هیچ وجه بویی از تقارن نبرده است. همچنین با نگاه به بسیاری از اجزا جهان پیرامون می توانید به جرات نظر دهید که جهان حول و حوش چندان هم متقارن نیست. از تغییرات بدون دلیل و ساختار در یک برگ گرفته تا ناهمواری های سطح یک کویر.  

نخستین بار در سال 1694 لایپنیتز فیزیکدان ریاضی دان و فیلسوف فرانسوی که هم عصر با نیوتون بنیانگذار مکانیک کلاسیک زیست می کرد؛ این سوال عجیب را مطرح کرد که آیا می توان مشتق۲/۱ را برای تابعی محاسبه کرد؟ همان طور که می دانیم از نظر هندسی مشتق اول یک حجم نشان گر سطح و مشتق اول یک سطح نشان کرد یک خط است. یعنی مشتق گیری از یک تابع می تواند بعد تابع را یک درجه کاهش دهد. اما سوال لایپنیتز چه مفهومی می توانست داشته باشد؟  آیا لایپنیتز بعد 2/1 را می شناخت؟ محاسبه ی مشتق 2/1 یک تابع یعنی کاهیدن بعد تابع به اندازه 2/1 و این با چیزی که ما از هندسه می شناسیم غیر قابل تعریف است. ما تنها می توانیم ابعاد صحیح ان هم حداکثر تا 3 را تصور کنیم.  این سوال لایپنیز از نظر ریاضیاتی همان روزها توسط خود او به جواب رسید. او توانست مشتق 2/1 یک تابع را با تعریف عملگری که به طور عام دربرگیرنده ی مفهوم مشتق بود محاسبه کند. اما مفهوم فیزیکی این پدیده تا نزدیک به 300 سال بعد ناشناخته ماند.  

در حوالی سال 1984 شخصی به نام مندلبرت شروع به پرداختن مفهوم جدیدی در هندسه و پس از آن در فیزیک نمود. این مفهوم شاید ریشه در همان سوال لایپنیتز داشت. مندلبرت با تعریف موجودات جدیدی به نام فرکتال ها تحولی را در علم آغازگر شد. این مفهوم به اشکال و یا توابعی می پرداخت که دارای بعد مشابهت کسری بودند. یک شکل متقارن بودند اما نه آن تقارنی که ما تا به حال شناخته ایم. اگر برای یک خط بعد مشابهت 1 در نظر بگیریم و برای یک مربع این بعد مشابهت به 2 افزایش پیدا کند فرکتال موجودی است که بعد مشابهتی بین یک و دو و یا هر عدد غیر صحیح دیگری دارد. او هندسه ی این موجودات را فرمول بندی کرد و همچنین توانست با استفاده از توابع وایراشتراس یک تابع ریاضیاتی را نیز به این موجودات نسبت دهد. با کار وی تقارن پنهانی که در کوه ها و ابرها و زمین های پر فراز و نشیب کویر وجود داشت کشف شد. در واقع مندلبرت توانست نشان دهد که چرا طبیعت در عین بی نظمی منظم رفتار می کند.  

امروزه از فرکتال ها در علوم مختلفی نظیر فیزیک، کامپیوتر، زمین شناسی، زیست شناسی، پزشکی و ... استفاده می کنند. به عنوان مثال در فیزیک برای توضیح مسائلی همچون حرکت براونی ذرات و یا مساله ی آشوب با به کارگیری توابع وایراشتراس و مفهوم گام های تصادفی از فرکتال ها استفاده می شود و یا در پزشکی برای آنالیز روی نوار مغز می توان از فرکتال ها اسفاده کرد.  

در مجموع فرکتال ها با ارائه ی یک تابع دائماً پیوسته و مشتق ناپذیر در حیطه ی علوم غیرخطی مشتاقان زیادی را برای تحقیق و پژوهش به خود جلب کرده است. در کشور ما نیز پروژه های زیادی در مقاطع کارشناسی ارشد و دکتری در حیطه تعریف گردیده و می شود.

 

به نقل از: مرجع مقالات و مطالب دانشهای بنیــادی

لحظه ترکیدن یک حباب