📃 جهان فیزیک در یک نگاه

#نسبیت_عام

#کوانتوم

#اصل_هولوگرافی

✏️ لئونارد ساسکیند از بنیان گذاران ریاضیاتی اصل هولوگرافی توضیح میدهد که چگونه اطلاعات در یک سیاهچاله از بین نمیروند و حتی این جهان، ممکن است در داخل یک سیاهچاله غول پیکر باشد.

@khod2

‍ ‍ ✅سیاهچاله ها در واقع اصلا بزرگ نیستند، بلکه بسیار سنگین و فشرده هستند به طوریکه طبق #نسبیت دارای چگالی بی نهایت و حجم صفر بوده و طبق مکانیک کوانتوم دارای حجمی بسیار ناچیز (شاید کوچکتر از یک اتم ) باشند.

✅محدوده تاریکی که ما مشاهده میکنیم در واقع یک سطح فیزیکی از سیاهچاله نیست که قابل لمس باشد، بلکه تمامی محدوده ای است که تحت تاثیر گرانش پر قدرت تکینگی، و به دلیل به دام انداختن نور، به صورت یک کره تاریک دیده میشوند. (افق رویداد)

✅هر چیزی که به درون افق_رویداد سیاهچاله سقوط کند، دیگر راه بازگشتی نخواهد داشت.

✅طبق تئوری ریسمان، موادی که به درون این محدوده سقوط میکنند بصورت ساختارهای پایه ای ماده در می آیند (ریسمان ها)

✅سیاهچاله ها نیز طبق پدیده ای به نام تابش_هاوکینگ و در طول زمان، جرم از دست میدهند.

✅بصورتی که در لبه افق رویداد، ذره دارای انرژی_منفی جذب شده و با جرم مثبت سیاهچاله جمع میشود. در نتیجه سیاهچاله جرم از دست می‌دهد و از طرفی ذره دارای انرژی مثبت به فضا فرار کرده و تبدیل به ذره واقعی میشود.

✅روند این پدیده حتی بدون درنظر گرفتن تغذیه یک سیاهچاله از دید ناظر خارجی بسیار کند است.

✅بطوریکه یک سیاهچاله با جرم خورشید، بیش از 10⁶⁷ × 1/15 سال زمان برای تبخیر نیاز خواهد داشت.

✅این زمان بسیار طولانی تر از سن هستی می‌باشد (13/77 میلیارد سال طبق مدل لامبدا سی دی ام)

✅زمانی خواهد رسید که تنها سیاهچاله ها در هستی باقی مانده اند و تمامی فضای خلأ به پایین ترین سطح از انرژی کوانتومی رسیده اند.

@khod2

🔺 فیزیک‌دانان ممکن است راز درون سیاه‌چاله‌ها را کشف کرده باشند!

🔹 برای دهه‌ها، سیاه‌چاله‌ها یکی از بزرگ‌ترین معماهای فیزیک بوده‌اند. اما حالا، با استفاده از محاسبات کوانتومی و یادگیری ماشین، فیزیک‌دانان موفق شده‌اند یک شبیه‌سازی ریاضی از هسته‌ی سیاه‌چاله ایجاد کنند. این تحقیق نشان می‌دهد که سیاه‌چاله‌ها ممکن است آن‌طور که قبلاً فکر می‌کردیم، تکینگی‌های ساده نباشند، بلکه حالت‌های کوانتومی بسیار ساختاریافته‌ای باشند که از قوانین کاملاً جدید فیزیک پیروی می‌کنند.

🔹 این مطالعه، که توسط فیزیک‌دانان دانشگاه میشیگان انجام شده، از اصل هولوگرافیک استفاده کرده است. این اصل می‌گوید که گرانش و مکانیک کوانتومی از نظر ریاضی معادل هستند، اما در ابعاد مختلف عمل می‌کنند. با استفاده از این ایده، محققان موفق شدند مدل‌های ریاضی ایجاد کنند که ساختار سیاه‌چاله‌ها را شبیه‌سازی می‌کنند.

❕اهمیت این کشف: سیاه‌چاله‌ها اجرامی هستند که گرانش آن‌ها آن‌قدر قوی است که حتی نور هم نمی‌تواند از آن‌ها فرار کند. تا به حال، تصور می‌شد که در مرکز سیاه‌چاله‌ها یک تکینگی وجود دارد؛ نقطه‌ای با چگالی بی‌نهایت که قوانین فیزیک در آن از کار می‌افتند. اما این تحقیق جدید نشان می‌دهد که ممکن است درون سیاه‌چاله‌ها ساختارهای کوانتومی پیچیده‌ای وجود داشته باشد که از قوانین جدیدی پیروی می‌کنند.

🔹 این کشف می‌تواند به حل یکی از بزرگ‌ترین مشکلات فیزیک کمک کند: اتحاد مکانیک کوانتومی و نسبیت عام. نسبیت عام، نظریه‌ی اینشتین، گرانش و خمش فضا-زمان را توصیف می‌کند، اما در مقیاس‌های بسیار کوچک (مثل داخل سیاه‌چاله‌ها) کارایی ندارد. از طرفی، مکانیک کوانتومی رفتار ذرات زیراتمی را توضیح می‌دهد، اما نمی‌تواند گرانش را در خود جای دهد. این تحقیق جدید نشان می‌دهد که چگونه سیستم‌های کوانتومی می‌توانند رفتار گرانشی را تقلید کنند و به ما در درک بهتر این دو نظریه کمک کنند.

❕ اصل هولوگرافیک چیست؟ این اصل یکی از ایده‌های انقلابی در فیزیک است که می‌گوید اطلاعات مربوط به یک فضای سه‌بعدی (مثل گرانش در سیاه‌چاله‌ها) می‌تواند روی یک سطح دو‌بعدی (مثل افق رویداد سیاه‌چاله) ذخیره شود. به عبارت ساده، ممکن است کل اطلاعات درون یک سیاه‌چاله روی سطح آن (افق رویداد) کدگذاری شده باشد. این ایده به فیزیک‌دانان کمک می‌کند تا بفهمند چگونه اطلاعات در سیاه‌چاله‌ها حفظ می‌شوند و حتی ممکن است بتوانند آن‌ها را بازسازی کنند.

🔹 این تحقیق با استفاده از مدل‌های ماتریسی کوانتومی انجام شده است. این مدل‌ها به فیزیک‌دانان کمک می‌کنند تا حالت پایه‌ی یک سیستم کوانتومی (کمترین سطح انرژی) را شبیه‌سازی کنند. با استفاده از کامپیوترهای کوانتومی و الگوریتم‌های یادگیری عمیق، محققان توانستند این مدل‌ها را حل کنند و اطلاعات جدیدی درباره‌ی ساختار سیاه‌چاله‌ها به دست آورند.

❕ آینده‌ی این تحقیق: این مطالعه فقط آغاز راه است. فیزیک‌دانان قصد دارند مدل‌های خود را گسترش دهند تا سیاه‌چاله‌های بزرگ‌تر و پیچیده‌تر را شبیه‌سازی کنند. همچنین، آن‌ها امیدوارند با استفاده از کامپیوترهای کوانتومی قدرتمندتر، محاسبات خود را بهبود بخشند و به درک بهتری از پدیده‌های کیهانی مانند ستاره‌های نوترونی و کرم‌چاله‌ها برسند.

🔹 این تحقیق نه تنها به ما کمک می‌کند تا بفهمیم درون سیاه‌چاله‌ها چه می‌گذرد، بلکه می‌تواند درک ما از فضا، زمان و ذات واقعیت را نیز دگرگون کند.

[منبع]
🆔 @Science_Focus
#سیاه‌چاله #فیزیک #کوانتوم #نسبیت #کیهان‌شناسی