چگونه جهان ها می توانند متورم و برخورد کنند – واقعیت ها بسیار عاشقانه هستند


با اجازه از کوانتومی وبلاگ انتزاع مجله.

از آنجا که در یک تورم چند فرضی با یکدیگر تورم و برخورد نمی کنند ، نمی توانند باعث ایجاد جهان واقعی شوند ، فیزیکدانان آنالوگ های دیجیتالی و فیزیکی فرآیند را مطالعه می کنند.فیل دژینگر / منبع علمی

دبلیوکلاه روی همه چیزهایی که می توانیم ببینیم نهفته است؟ سوال ممکن است بی پاسخ به نظر برسد. با این حال ، برخی از کیهان شناسان پاسخی دارند: جهان ما یک حباب است. فراتر از آن ، هنوز جهان حباب وجود دارد ، همه غرق در دریایی همیشه در حال انبساط و انرژی دهنده – مولتی ورس.

ایده قطبی است. برخی از فیزیکدانان برای اینکه چرا حباب ما بسیار خاص به نظر می رسد (فقط برخی از حباب ها می توانند زندگی را از بین ببرند) با استفاده از چند منظوره ، برخی دیگر نظریه عدم پیش بینی قابل پیش بینی را رد می کنند (زیرا این پیش بینی همه جهان ممکن است). اما برخی از محققان انتظار دارند که آنها هنوز آنقدر هوشمند نبوده اند که بتوانند عواقب دقیق این تئوری را درک کنند.

در حال حاضر تیم های مختلف در حال ایجاد روش های جدید برای نتیجه گیری دقیقاً چگونگی حباب های چند وجهی هستند و هنگام برخورد این جهان حباب چه اتفاقی می افتد.

جاناتان بردن ، کیهان شناس از دانشگاه تورنتو که درگیر این تلاش است ، گفت: “این شلیک طولانی است.”

فیزیکدانان برای پیش بینی نحوه برخورد حباب های خلا hard سخت می جنگند.

فرضیه چندرسانه ای ناشی از تلاش برای درک تولد جهان خودمان است. در ساختار مقیاس بزرگ جهان ، نظریه پردازان علائمی از رشد انفجاری در هنگام تولد فضا می بینند. در اوایل دهه 1980 ، همزمان با بررسی فیزیكدانان در مورد چگونگی شروع فضا و متوقف كردن تورم ، تصویر نگران کننده ای پدید آمد. محققان متوجه شده اند که اگرچه ممکن است فضا در اینجا (در جهان حباب ما) و در آنجا (در حباب های دیگر) متوقف شود ، اما اثرات کوانتومی باید بیشتر فضا را باد کند ، ایده ای که به عنوان تورم دائمی شناخته می شود.

تفاوت بین جهان بالون و محیط آنها به انرژی فضا برمی گردد. وقتی فضا تا حد ممکن خالی است و نمی تواند انرژی بیشتری را از دست بدهد ، در فضایی وجود دارد که فیزیکدانان آن را خلا state “واقعی” می نامند. به یک توپ روی زمین افتاده فکر کنید – دیگر نمی تواند بیفتد. اما سیستم ها همچنین می توانند حالت خلا false “کاذب” داشته باشند. یک توپ را در یک کاسه روی میز تصور کنید. توپ می تواند کمی بپیچد در حالی که کم و بیش در جای خود می ماند. اما یک فشار کافی به اندازه کافی او را روی زمین می کشد – در یک خلا واقعی.

در زمینه کیهان شناسی ، فضا می تواند به همین ترتیب در یک حالت خلا false کاذب فرو رود. ذره ای از خلا false کاذب گهگاه در خلا واقعی رها می شود (احتمالاً با یک واقعه کوانتومی تصادفی) و این خلا real واقعی مانند حباب تورم به بیرون متورم می شود ، و در فرآیندی به نام انرژی اضافی خلا کاذب ، در فرآیندی به نام پوسیدگی خلا کاذب . این روند ممکن است فضای ما را با یک صدا شروع کرده باشد. هیرانیا پیریس ، کیهان شناس در دانشگاه کالج لندن گفت: “حباب خلا ممکن است اولین واقعه در تاریخ جهان ما باشد.”

اما فیزیکدانان در تلاشند تا نحوه رفتار حباب های خلا را پیش بینی کنند. آینده بالون به جزئیات بی شماری که جمع آوری می شود بستگی دارد. حباب ها نیز به سرعت تغییر می کنند – دیواره های ارثی وقتی به بیرون پرواز می کنند به سرعت نور نزدیک می شوند – و با تصادفی مکانیکی کوانتومی و موج دار شدن مشخص می شوند. پیش فرض های مختلف در مورد این فرایندها پیش بینی های متناقضی را ارائه می دهند ، بدون اینکه بگوییم کدام یک شبیه واقعیت هستند. برادن گفت: انگار چیزهای زیادی را برداشته اید که فیزیکدانان با آن روبرو هستند و آنها را با هم مخلوط می کنید و می گویید: “برو و بفهم که چه خبر است”.

از آنجا که آنها نمی توانند حباب های خلاuum واقعی را در چند منظوره ایجاد کنند ، فیزیکدانان به دنبال آنالوگ های دیجیتال و فیزیکی هستند.

یک گروه اخیراً از یک شبیه سازی ساده رفتاری شبیه حباب خلاuum را مجبور کرده اند. محققان ، از جمله جان پرسکیل ، فیزیکدان برجسته نظری در انستیتوی فناوری کالیفرنیا ، با ” [most] همانطور که اشلی میلستد ، همکار نویسنده آن ، گفت: یک نسخه کودک از این مشکل است که می توانید به آن فکر کنید. مکانی که یک رشته پیکان عمدتا به سمت بالا با یک رشته پیکان به طور عمده رو به پایین روبرو می شود ، یک دیوار بادکنک را نشان می دهد و با چرخاندن فلش ، محققان می توانند دیوارهای بالون را حرکت داده و با هم برخورد کنند. تحت شرایط خاص ، این مدل رفتار سیستمهای پیچیده تر در طبیعت را کاملاً تقلید می کند. محققان امیدوار بودند که از آن برای شبیه سازی پوسیدگی خلا vac جعلی و برخورد حباب استفاده کنند.

در ابتدا ، نصب ساده واقعاً عمل نکرد. هنگامی که دیواره های حباب به هم می شکستند ، کاملاً باز می گشتند ، بدون اینکه هیچ گونه پژواک پیچیده یا نشتی ذرات (به صورت فلش های معکوس در امتداد خط به هم بخورد). اما پس از افزودن رونق ریاضی ، تیم شاهد برخورد دیوارهایی بود که از آنها ذرات انرژی ساطع می شود – با شدت گرفتن برخوردها ، ذرات بیشتری به نظر می رسند.

مجله کوانتا؛ منبع: SM Freeney et. al ، نامه های معاینه فیزیکی

اما نتایج ، که در پیش چاپ در دسامبر سال 2020 نشان داده شد ، برای محاسبات سنتی به بن بست رسیدن این مشکل منجر می شود. محققان دریافتند که ذرات حاصل با مخلوط شدن ، “درهم” می شوند و وارد حالت کوانتومی مشترک می شوند. حالت آنها با هر ذره اضافی به طور تصاعدی پیچیده تر می شود ، حتی در قوی ترین ابر رایانه ها شبیه سازی را خفه می کند.

به همین دلیل ، محققان می گویند که اکتشافات بیشتر در مورد رفتار بالن ها ممکن است منتظر رایانه های کوانتومی بالغ باشد – دستگاههایی که عناصر محاسباتی آنها (کیوبیت) می توانند از عهده گره خوردن کوانتوم برآیند زیرا آن را از نزدیک تجربه می کنند.

در همین حال ، محققان دیگر امیدوارند که بتوانند طبیعت را برای آنها حساب کنند.

مایکل اسپانوسکی و استفان ابل ، فیزیکدانان دانشگاه دورهام انگلستان معتقدند که می توانند با استفاده از دستگاهی که با همان قوانین کوانتومی خلا a بازی می کند ، محاسبات پیچیده را دور بزنند. اسپانوسکی گفت: “اگر می توانید سیستم خود را بر روی دستگاهی رمزگذاری کنید که در طبیعت اجرا شده باشد ، نیازی به محاسبه آن نیست.” “این یک آزمایش است تا یک پیش بینی نظری.”

این دستگاه به عنوان اواپراتور کوانتومی شناخته می شود. یک کامپیوتر کوانتومی محدود ، این متخصص در حل مشکلات بهینه سازی با اجازه دادن به کیوبیت ها برای پیکربندی با کمترین انرژی موجود – فرآیندی غیر از فروپاشی خلاake جعلی ، تخصص دارد.

بگیر ناوتیلوس بولتن

جدیدترین و محبوب ترین مقالات در صندوق ورودی شما تحویل داده می شوند!

Abel و Spanowski با استفاده از چربی گیر کوانتومی تجاری به نام D-Wave ، رشته ای حدود 200 کیوبیت را برای شبیه سازی یک میدان کوانتومی با انرژی بالاتر و پایین ، شبیه خلا vac کاذب و خلا a واقعی برنامه ریزی کردند. سپس آنها سیستم را آزاد کردند و مشاهده کردند که اولین مورد به دوم متلاشی شده است – که منجر به تولد یک حباب خلاuum می شود.

این آزمایش ، که در پیش چاپ در ژوئن 2020 شرح داده شد ، به سادگی برخی از اثرات کوانتومی را تأیید می کند و هیچ چیز جدیدی در مورد پوسیدگی خلاuum نشان نمی دهد. اما محققان امیدوارند که سرانجام از D-Wave استفاده کنند تا انگشتان خود را روی پیش بینی های نظری فعلی متقابل نگه دارند.

رویکرد سوم با هدف پشت گذاشتن رایانه ها و دمیدن مستقیم بالون ها است.

یافتن حبابهای کوانتوم که تقریباً با سرعت نور متورم می شوند ، یافتن آنها آسان نیست ، اما در سال 2014 ، فیزیکدانان استرالیا و نیوزیلند راهی را برای ساخت برخی از آنها در آزمایشگاه با استفاده از حالت مواد عجیب و غریب معروف به میعانات بوز پیشنهاد کردند. انیشتین (BEC) ) وقتی خنک شود و تقریباً به صفر مطلق برسد ، یک ابر نازک از گاز می تواند در BEC متراکم شود ، که از ویژگی های مکانیکی کوانتومی غیرمعمول آن می توان به توانایی دخالت در BEC دیگر اشاره کرد ، زیرا دو لیزر می تواند تداخل ایجاد کند. گروه پیش بینی کرده است که اگر دو میعانات دقیقاً به روش صحیح تداخل داشته باشد ، آزمایشگران باید بتوانند تصاویر مستقیمی از حباب های تشکیل شده در میعانات را بگیرند – آنهایی که شبیه حباب های چند منظوره هستند.

پیریس گفت: “از آنجا که این یک آزمایش است ، بنابراین طبق تعریف شامل تمام فیزیک هایی است که طبیعت می خواهد وارد کند ، از جمله جلوه های کوانتومی و جلوه های کلاسیک.”

Peiris تیمی از فیزیکدانان را هدایت می کند که در حال مطالعه چگونگی تقویت مخلوط میعانات در برابر فروپاشی اثرات غیرمرتبط هستند. پس از سالها کار ، او و همکارانش سرانجام آماده سازماندهی یک آزمایش نمونه اولیه هستند و امیدوارند که طی چند سال آینده حبابهای میعانات را منفجر کنند.

اگر همه چیز خوب پیش برود ، آنها به دو سوال پاسخ می دهند: میزان تشکیل حباب ها و اینکه چگونه باد کردن یک بالون احتمال تورم یک بالون دیگر را در این نزدیکی تغییر می دهد. برادن ، که به مبانی نظری آزمایش کمک می کند ، گفت: این پرسش ها حتی با ریاضیات فعلی نمی توانند فرموله شوند.

این اطلاعات به کیهان شناسانی مانند برادن و پیرس کمک خواهد کرد تا دقیقاً محاسبه کنند که چگونه ضربه ای از یک جهان بالون همسایه در گذشته های دور باعث لرزش فضای ما شده است. نشانه احتمالی چنین برخوردی می تواند یک نقطه سرد گرد در آسمان باشد که پیریس و دیگران آن را جستجو کردند و آن را پیدا نکردند. اما سایر جزئیات – از جمله اینکه این برخورد باعث ایجاد امواج گرانشی نیز می شود – به مشخصات ناشناخته بالون بستگی دارد.

اگر مولتی ورس فقط یک سراب باشد ، فیزیک هنوز هم می تواند از وفور ابزاری که برای کشف آن تولید شده بهره ببرد. درک مالتی ورس به معنای درک فیزیک فضا است که در همه جا وجود دارد.

پیریس گفت ، پوسیدگی خلا dec کاذب “به نظر می رسد یک ویژگی همه گیر در فیزیک باشد ،” من شخصاً اعتقاد ندارم که محاسبات تئوری مداد و کاغذ ما را به آنجا برساند. “

چارلی وود روزنامه نگاری است که به توسعه علوم فیزیکی چه در داخل و چه در خارج از کره زمین می پردازد. کارهای او در آمریکایی علمی، مانیتور علم مسیحی و LiveScience ، در میان سایر نشریات. وی پیش از این در موزامبیک و ژاپن فیزیک و انگلیسی تدریس می کرد و دارای مدرک لیسانس فیزیک از دانشگاه براون است.




منبع: khabar-shoma.ir

دیدگاهتان را بنویسید

Comment
Name*
Mail*
Website*