هل نشأت نظرية الكم كبحث خالص؟

هل نشأت نظرية الكم كبحث خالص؟

لقد قرأت مؤخرًا نقاشًا حول عدم جدوى المطالبة بـ "الفائدة" من المساعي البحثية ، نظرًا لأن النتيجة المحتملة لا يمكن التنبؤ بها. كدليل على هذا البيان ، تم اتباع قائمة من الأوراق العشوائية التي يبدو أنها عديمة الفائدة أو مجرد اهتمام أكاديمي. كان أحدها تطوير نظرية الكم في بداية القرن العشرين.

لا أريد أن أركز على موضوع النقاش نفسه. بدلاً من ذلك ، تساءلت عما إذا كان هذا الافتراض ، أن "نظرية الكم التي نشأت كعمل أكاديمي / فكري بحت" ، صحيحة بالفعل. إنه عالم ما بعد الثورة الصناعية بعد كل شيء ، وربما كانت براءات الاختراع التي تتعامل مع الحرارة / الكهرباء هي الدافع وراء حاجة المجتمع ... أو ربما لا. لم أجد أي دليل مؤيد أو ضده في أي مكان. سأنتقل إذن إلى أشخاص أكثر دراية مني.


بقدر ما أستطيع أن أقول من التاريخ ، سيكون من غير الدقيق الادعاء إما أن نظرية الكم نشأت تمامًا كبحث خالص أو أن أصولها في العلوم التطبيقية. لتهيئة المرحلة ، هناك ثلاث فترات زمنية متضمنة بشكل أساسي:

1900-1913: ورقة بلانك عن إشعاع الجسم الأسود (1900) ، ورقة أينشتاين عن التأثير الكهروضوئي (1905).

1913-1927: نظرية الكم القديمة ، نموذج بوهر ، نظرية BKS.

1927: في غضون عام تقريبًا ، تم إنتاج نظرية كمومية جديدة ، والتي هي أساسًا النظرية في شكلها الحديث.

كان بلانك يعمل تقريبًا بالكامل في عالمه النظري ، وكان عمله يُعتبر غامضًا للغاية في ذلك الوقت. صنع خبزه وزبده كمنظر في إحدى الجامعات. (يبدو أن الادعاءات القائلة بأن شركة بلانك تم تمويلها من قبل شركات المصابيح كانت خاطئة.) على الرغم من أن أينشتاين كان خبيرًا تجريبيًا ومخترعًا ومهندسًا مؤهلًا إلى حد ما ، وعمل لفترة في مكتب براءات الاختراع السويسري ، إلا أن عمله في الكوانتا كان متقدمًا على وقته. ، ويبدو أنه كان بحثًا خالصًا ، غير مدفوع بأي تطبيقات.

مع دخولنا عصر بوهر ، تبدأ نظرية الكم في حد ذاتها في التبلور ، ونرى تفاعلًا قويًا بين النظرية والتجربة ، غالبًا مع تطبيقات واضحة. كان التحليل الطيفي غنيًا بالتطبيقات قبل وأثناء وبعد هذه الفترة. على سبيل المثال ، كان الناس مهتمين بتحديد تكوين الغازات من أطيافها. تم تنفيذ عمل Moseley على أطياف الأشعة السينية والعدد الذري بالتعاون الوثيق مع Bohr ، وأسفر ، على سبيل المثال ، عن اكتشاف الهافنيوم. كل الكيمياء هي أحد التطبيقات الكبيرة لميكانيكا الكم ، والكيمياء غنية بالتطبيقات. من الواضح أن المجموعة التي تركزت على بوهر توقعت أن يكون لعملهم تطبيقات في الكيمياء والفيزياء الذرية والجزيئية ، وقد فعلت ذلك بالتأكيد.

مع ظهور نظرية الكم الحديثة في عام 1927 ، سرعان ما بدأنا في رؤية التطبيقات. لقد مرت 15 عامًا فقط من هذا الوقت حتى العام الذي تم فيه تشغيل أول كومة نووية (1942) ، وأجد صعوبة في تخيل تطوير الطاقة النووية بدون ميكانيكا الكم.

يبدو أن تاريخ الترانزستور يتزامن بشكل أو بآخر مع الفترة التي تم خلالها تطوير ميكانيكا الكم. أول براءة اختراع كانت من قبل Lilienfeld في عام 1925 ، ولكن يبدو أنه استغرق وقتًا طويلاً لإحراز تقدم ، ويرجع ذلك أساسًا إلى أن الناس لم يتمكنوا من تنقية أشباه الموصلات جيدًا. حصل ليلينفيلد على درجة الدكتوراه في الفيزياء وكان بلانك أحد مستشاري أطروحته. بدأ عمله كعالم فيزياء أكاديمي في لايبزيغ ثم انتقل للعمل في الصناعة في الولايات المتحدة.

تم تنفيذ بعض الأعمال المبكرة في فيزياء الكم بتمويل من الأفراد الأثرياء بدلاً من الحكومات أو الجامعات. تم تمويل مؤتمرات سولفاي من قبل الكيميائي والصناعي سولفاي ، ودفع المصرفي الأمريكي هنري جولدمان تجربة ستيرن جيرلاخ المهمة ، التي أجريت خلال الأوقات الصعبة في ألمانيا مع استمرار التضخم المفرط. أود أن أقول إن هذه الروابط هي دليل على ما يبدو أنه الموقف النموذجي فيما يتعلق بصلات ميكانيكا الكم بالتطبيقات. من المؤكد أن أشخاصًا مثل سولفاي ، وهو كيميائي ، يتوقعون أن تكون هناك تطبيقات ، لكن لم يكن من المتوقع أن تكون التطبيقات فورية ومربحة ، وهذا هو السبب في أن جولدمان وسولفاي لم يروا أنفسهم كمستثمرين بل كمانحين.


نشأت نظرية الكم مع ورقة بلانك عام 1900 عن إشعاع الجسم الأسود ، وورقة أينشتاين عام 1905 عن التأثير الكهروضوئي. -jamesqf محق في هذه الحقيقة. لكنه ليس محقًا بشأن تجريد هذه المشكلات. على العكس تماما:

حاول العديد من المخترعين في تلك الأيام ابتكار "أشعة" جديدة. تم البحث في كل من مشاكل إنتاج الأشعة والتأثيرات التي تسببها الأشعة. وكان الهدف حقيقيًا تمامًا - للعثور على شيء مفيد. كانت الأشعة السينية هي أفضل إخراج. لكن هذا لا يعني أن الباحثين الآخرين أرادوا عدم الحصول على نتائج عملية. ببساطة في بعض الأحيان كانوا محظوظين وأحيانًا (في أغلب الأحيان) لا. وكانت قوانين الطاقة الكهروضوئية مهمة جدًا بالنسبة لهم.

كانت قوانين إشعاع الجسم الأسود مفيدة بسبب المشاكل المذكورة في الفقرة السابقة ، ولكن ليس هذا فقط. كان الموضوع الأكثر أهمية في ذلك الوقت هو اختراع محركات جديدة. وأراد المخترعون معرفة قوانين الديناميكا الحرارية الخاصة بذلك. وكان هذا القانون أيضًا مهمًا ومفيدًا لهم ، لأنه ساعد على فهم الموضوع بشكل أفضل.

كانت المسافة بين "العلم المجرد" و "الاستخدام العملي" قريبة جدًا في الفيزياء تلك الأيام ، بحيث لم يكن هناك عمليًا علم مجرد في الفيزياء على الإطلاق. أكثر الأشياء العلمية المجردة في هذه الأيام - مشغلي Heavyside و quaternions في هاملتون جعلوا من الممكن بشكل مباشر إرسال الرسائل والراديو بدون خسارة. لكن وقت انفصال العلم "المجرد" كان قريبًا - فقد مات هيفيسايد ، بعد أن جلب المليارات لشركات الهاتف / التلغراف ، في فقر ، في عام 1920 في إنجلترا.


نظرية الكم

مع مطلع القرن العشرين ، خضع مجال الفيزياء لتحولين رئيسيين تقريبًا في نفس الوقت. الأولى كانت نظرية النسبية العامة لأينشتاين ، والتي تعاملت مع العالم الكوني للفيزياء. والثاني هو نظرية الكم ، التي اقترحت أن الطاقة توجد كحزم منفصلة - كل منها يُطلق عليه & quotantum. & quot ؛ مكّن هذا الفرع الجديد من الفيزياء العلماء من وصف التفاعل بين الطاقة والمادة من خلال العالم دون الذري.

رأى أينشتاين نظرية الكم كوسيلة لوصف الطبيعة على المستوى الذري ، لكنه شك في أنها تؤيد وتضع أساسًا مفيدًا لكل الفيزياء. لكن التفاعلات الكمومية الفردية لا يمكن ملاحظتها بشكل مباشر ، مما يترك لفيزيائيي الكم بلا خيار سوى توقع احتمالية وقوع الأحداث. في تحدٍ لأينشتاين ، دافع الفيزيائي نيلز بور عن نظرية الكم. جادل بأن مجرد فعل مراقبة العالم الذري بشكل غير مباشر يغير نتيجة التفاعلات الكمومية. وفقًا لبوهر ، فإن التنبؤات الكمية المبنية على الاحتمالية تصف الواقع بدقة.

حصل كل من نيلز بور وماكس بلانك ، وهما اثنان من الآباء المؤسسين لنظرية الكم ، على جائزة نوبل في الفيزياء لعملهم على الكوانتا. يعتبر أينشتاين المؤسس الثالث لنظرية الكم لأنه وصف الضوء بالكميات في نظريته عن التأثير الكهروضوئي ، والتي فاز عنها بجائزة نوبل عام 1921.

15 مايو 1935: أ مراجعة البدنية تنشر ورقة أينشتاين ، وبودولسكي ، وروزين (EPR) التي تدعي دحض نظرية الكم.

سارعت الصحف إلى مشاركة شكوك أينشتاين في & quot؛ الفيزياء الجديدة & quot مع عامة الناس. بحث أينشتاين ، & quot؛ هل يمكن اعتبار الوصف الميكانيكي الكمومي للواقع المادي مكتملاً؟ & quot؛ دفعت نيلز بور لكتابة تفنيد. أيدت التجارب الحديثة نظرية الكم على الرغم من اعتراضات أينشتاين. ومع ذلك ، قدمت ورقة EPR موضوعات تشكل الأساس لكثير من أبحاث الفيزياء اليوم.

بدأ آينشتاين ونيلز بور معارضة نظرية الكم في مؤتمر سولفاي المرموق لعام 1927 ، الذي حضره كبار علماء الفيزياء في ذلك الوقت. وفقًا لمعظم روايات هذا النقاش العام ، كان بور هو المنتصر.


وقت مبكر من الحياة

كان ماكس كارل إرنست لودفيج بلانك الطفل السادس لقانوني بارز وأستاذ القانون في جامعة كيل. أصبح التقليد العائلي الطويل المتمثل في التفاني للكنيسة والدولة ، والتميز في المنح الدراسية ، وعدم الفساد ، والمحافظة ، والمثالية ، والموثوقية ، والكرم متأصلة بعمق في حياة بلانك وعمله. عندما كان بلانك يبلغ من العمر تسع سنوات ، حصل والده على موعد في جامعة ميونيخ ، ودخل بلانك صالة ماكسيميليان للألعاب الرياضية الشهيرة في المدينة ، حيث أثار المعلم ، هيرمان مولر ، اهتمامه بالفيزياء والرياضيات. لكن بلانك برع في جميع المواد ، وبعد التخرج في سن 17 واجه قرارًا مهنيًا صعبًا. لقد اختار الفيزياء في النهاية على فقه اللغة الكلاسيكي أو الموسيقى لأنه توصل دون عاطفة إلى نتيجة مفادها أن أعظم أصالته تكمن في الفيزياء. ومع ذلك ، ظلت الموسيقى جزءًا لا يتجزأ من حياته. كان يمتلك موهبة النغمة المطلقة وكان عازف بيانو ممتازًا وجد الصفاء والبهجة يوميًا على لوحة المفاتيح ، وكان يستمتع بشكل خاص بأعمال شوبرت وبرامز. كما أنه أحب الهواء الطلق ، حيث كان يمشي لمسافات طويلة كل يوم ويتنزه ويتسلق الجبال في الإجازات ، حتى في سن الشيخوخة.

التحق بلانك بجامعة ميونيخ في خريف عام 1874 لكنه لم يجد الكثير من التشجيع هناك من أستاذ الفيزياء فيليب فون جولي. خلال العام الذي أمضاه في جامعة برلين (1877-1878) ، لم يتأثر بمحاضرات هيرمان فون هيلمهولتز وجوستاف روبرت كيرشوف ، على الرغم من شهرتهما كعلماء أبحاث. ومع ذلك ، تم التركيز على قدراته الفكرية كنتيجة لدراسته المستقلة ، وخاصة كتابات رودولف كلاوزيوس عن الديناميكا الحرارية. بالعودة إلى ميونيخ ، حصل على درجة الدكتوراه في يوليو 1879 (عام ولادة أينشتاين) في سن مبكرة بشكل غير عادي تبلغ 21 عامًا. التأهيل (أطروحة مؤهلة) في ميونيخ وأصبح أ بريفاتدوزنت (محاضر). في عام 1885 ، تم تعيينه بمساعدة علاقات والده المهنية أستاذ ausserordentlicher (أستاذ مشارك) في جامعة كيل. في عام 1889 ، بعد وفاة كيرشوف ، تلقى بلانك موعدًا في جامعة برلين ، حيث جاء لتكريم هيلمهولتز كمرشد وزميل. في عام 1892 تمت ترقيته إلى أستاذ عادي (بروفيسور). كان لديه تسعة طلاب دكتوراه فقط إجمالاً ، لكن محاضراته في برلين حول جميع فروع الفيزياء النظرية مرت بالعديد من الطبعات وكان لها تأثير كبير. مكث في برلين لبقية حياته النشطة.

أشار بلانك إلى أن "قراره الأصلي بتكريس نفسي للعلم كان نتيجة مباشرة لاكتشاف ... أن قوانين التفكير البشري تتطابق مع القوانين التي تحكم تسلسل الانطباعات التي نتلقاها من العالم عنا والتي ، لذلك ، يمكن للتفكير الصافي أن تمكين الإنسان من اكتساب نظرة ثاقبة إلى آلية [العالم] ... " بعبارة أخرى ، قرر عمدا أن يصبح فيزيائيًا نظريًا في وقت لم يتم فيه الاعتراف بالفيزياء النظرية على أنها تخصص في حد ذاتها. لكنه ذهب إلى أبعد من ذلك: خلص إلى أن وجود قوانين فيزيائية يفترض مسبقًا أن "العالم الخارجي شيء مستقل عن الإنسان ، شيء مطلق ، وأن البحث عن القوانين التي تنطبق على هذا المطلق ظهر ... باعتباره أسمى مسعى علمي في الحياة. "

المثال الأول للطبيعة المطلقة التي أثارت إعجاب بلانك بعمق ، حتى لو كانت أ صالة للألعاب الرياضية طالب ، كان قانون الحفاظ على الطاقة ، القانون الأول للديناميكا الحرارية. في وقت لاحق ، خلال سنوات دراسته الجامعية ، أصبح مقتنعًا بنفس القدر بأن قانون الانتروبيا ، القانون الثاني للديناميكا الحرارية ، كان أيضًا قانونًا مطلقًا للطبيعة. أصبح القانون الثاني موضوع أطروحة الدكتوراه الخاصة به في ميونيخ ، وكان يقع في صميم الأبحاث التي دفعته إلى اكتشاف مقدار الفعل ، المعروف الآن باسم ثابت بلانك ح، في عام 1900.

في 1859-1860 كان كيرشوف قد عرّف الجسم الأسود كجسم يعيد إرسال كل الطاقة المشعة الواقعة عليه ، أي أنه باعث وامتصاص مثالي للإشعاع. لذلك ، كان هناك شيء مطلق حول إشعاع الجسم الأسود ، وبحلول تسعينيات القرن التاسع عشر ، تم إجراء العديد من المحاولات التجريبية والنظرية لتحديد توزيع الطاقة الطيفية - المنحنى الذي يعرض مقدار الطاقة المشعة المنبعثة عند ترددات مختلفة لدرجة حرارة معينة للجسم الأسود. انجذب بلانك بشكل خاص إلى الصيغة التي وجدها في عام 1896 زميله فيلهلم وين في Physikalisch-Technische Reichsanstalt (PTR) في برلين شارلوتنبورغ ، وقام بعد ذلك بسلسلة من المحاولات لاشتقاق "قانون فيينا" على أساس القانون الثاني الديناميكا الحرارية. بحلول أكتوبر 1900 ، وجد الزملاء الآخرون في PTR ، التجريبيون أوتو ريتشارد لومير ، وإرنست برينغشيم ، وهاينريش روبنز ، وفرديناند كورلبوم ، مؤشرات محددة على أن قانون فيينا ، على الرغم من صحته عند الترددات العالية ، انهار تمامًا عند الترددات المنخفضة.

علم بلانك بهذه النتائج قبل اجتماع الجمعية الفيزيائية الألمانية في 19 أكتوبر. كان يعرف كيف يجب أن تعتمد إنتروبيا الإشعاع رياضياً على طاقتها في منطقة التردد العالي إذا كان قانون فيينا ساري المفعول هناك. كما رأى أيضًا ما يجب أن يكون عليه هذا الاعتماد في منطقة التردد المنخفض من أجل إعادة إنتاج النتائج التجريبية هناك. لذلك خمن بلانك أنه يجب أن يحاول الجمع بين هذين التعبيرين بأبسط طريقة ممكنة ، وتحويل النتيجة إلى صيغة تربط طاقة الإشعاع بتردده.

تم الترحيب بالنتيجة ، المعروفة باسم قانون بلانك للإشعاع ، على أنها صحيحة بلا منازع. لكن بالنسبة إلى بلانك ، كان مجرد تخمين ، "حدس محظوظ". إذا كان يجب أن يؤخذ على محمل الجد ، كان لا بد من اشتقاقه بطريقة ما من المبادئ الأولى. كانت تلك هي المهمة التي وجه بلانك طاقاته إليها على الفور ، وبحلول 14 ديسمبر 1900 ، كان قد نجح - ولكن بتكلفة باهظة. لتحقيق هدفه ، وجد بلانك أنه كان عليه أن يتخلى عن أحد أكثر معتقداته العزيزة ، وهو أن القانون الثاني للديناميكا الحرارية كان قانونًا مطلقًا للطبيعة. وبدلاً من ذلك ، كان عليه أن يتبنى تفسير لودفيج بولتزمان ، بأن القانون الثاني كان قانونًا إحصائيًا. بالإضافة إلى ذلك ، كان على بلانك أن يفترض أن المذبذبات التي تتألف من الجسم الأسود وتعيد إصدار الطاقة المشعة الواقعة عليها لا يمكن أن تمتص هذه الطاقة بشكل مستمر ولكن فقط بكميات منفصلة ، في كمية الطاقة فقط عن طريق التوزيع الإحصائي لهذه الكميات ، كل منها يحتوي على كمية من الطاقة حν متناسبًا مع تردده ، على جميع المذبذبات الموجودة في الجسم الأسود يمكن أن يشتق بلانك الصيغة التي ضربها قبل شهرين. وقدم أدلة إضافية على أهمية صيغته باستخدامها لتقييم الثابت ح (كانت قيمته 6.55 × 10 27 erg-second ، قريبة من القيمة الحديثة البالغة 6.626 × 10 −27 erg-second) ، وكذلك ما يسمى بثابت بولتزمان (الثابت الأساسي في النظرية الحركية والميكانيكا الإحصائية) ، رقم أفوجادرو وشحنة الإلكترون. مع مرور الوقت ، أدرك الفيزيائيون بشكل أكثر وضوحًا أنه - نظرًا لأن ثابت بلانك لم يكن صفريًا ولكن له قيمة صغيرة ولكنها محدودة - لا يمكن من حيث المبدأ وصف العالم الفيزيائي الميكروي ، عالم الأبعاد الذرية ، بواسطة الميكانيكا الكلاسيكية العادية. كانت هناك ثورة عميقة في النظرية الفيزيائية في طور التكوين.

بعبارة أخرى ، يتعارض مفهوم بلانك عن كوانتا الطاقة بشكل أساسي مع كل النظريات الفيزيائية السابقة. لقد كان مدفوعًا إلى تقديمه بدقة من خلال قوة منطقه ، فقد كان ، كما وصفه أحد المؤرخين ، ثوريًا مترددًا. في الواقع ، لقد مرت سنوات قبل أن يتم الاعتراف بشكل عام بالعواقب بعيدة المدى لإنجاز بلانك ، وفي هذا لعب أينشتاين دورًا مركزيًا. في عام 1905 ، بصرف النظر عن عمل بلانك ، جادل أينشتاين بأنه في ظل ظروف معينة يبدو أن الطاقة الإشعاعية نفسها تتكون من كوانتا (الكميات الضوئية ، التي سميت فيما بعد بالفوتونات) ، وفي عام 1907 أظهر عمومية فرضية الكم باستخدامها لتفسير الاعتماد على درجة الحرارة للحرارة النوعية للمواد الصلبة. في عام 1909 قدم أينشتاين ثنائية الموجة والجسيم في الفيزياء. في أكتوبر 1911 كان بلانك وآينشتاين من بين مجموعة علماء الفيزياء البارزين الذين حضروا مؤتمر سولفاي الأول في بروكسل. حفزت المناقشات هناك هنري بوانكاريه لتقديم دليل رياضي على أن قانون إشعاع بلانك يتطلب بالضرورة إدخال الكميات - وهو دليل حول جيمس جينز وآخرين إلى مؤيدين لنظرية الكم. في عام 1913 ، ساهم نيلز بور أيضًا بشكل كبير في إنشائها من خلال نظريته الكمومية لذرة الهيدروجين. ومن المفارقات أن بلانك نفسه كان من آخر من ناضل من أجل العودة إلى النظرية الكلاسيكية ، وهو الموقف الذي اعتبره لاحقًا ليس مع الأسف ولكن كوسيلة أقنع بها نفسه تمامًا بضرورة نظرية الكم. استمرت معارضة فرضية آينشتاين الراديكالية للضوء الكمي لعام 1905 حتى بعد اكتشاف تأثير كومبتون في عام 1922.


ماكس بلانك ومشكلة إشعاع الجسم الأسود

الإشعاع الحراري

أول دليل على أن الإشعاع قد يكون له أيضًا خصائص شبيهة بالجسيمات جاء في عام 1900. وقد جاء في عمل غير ضار على ما يبدو على الإشعاع الحراري. هذا النوع من الإشعاع مألوف لدى الجميع. إن الإشعاع هو الذي يدفئ أيدينا أمام النار ، والذي يحرق الخبز المحمص والذي يوفر وهجًا شديدًا للفرن. كان الفيزيائيون يقيسون مقدار الطاقة الموجودة في كل من الترددات المختلفة (أي الألوان) التي تتكون منها الإشعاع الحراري. يختلف هذا التوزيع باختلاف درجة حرارة الإشعاع. نظرًا لأن الجسم الذي يصدر إشعاعًا يمر من اللون الأحمر إلى البرتقالي إلى الحرارة البيضاء ، فإن الترددات ذات الطاقة الأكبر تتغير في المقابل.

/> />
صورة المجال العام من http://www.public-domain-image.com/full-image/miscellaneous-public-domain-images-pictures/fire-flames-pictures/fire-close-up-texture.jpg-royalty- free-stock-image.html

في عام 1900 ، مع ظهور أحدث وأحدث البيانات ، كان ماكس بلانك في برلين يعمل على فهم العمليات الفيزيائية التي أدت إلى توزيعات الطاقة هذه. كان يدرك جيدًا النتائج الأخيرة لزملائه في برلين ، لومير وبرينغشيم ، وأنه لا توجد نظرية حالية متوافقة مع أحدث بياناتهم التجريبية. لقد ابتكر حسابًا جديدًا يناسب جيدًا. في حسابه ، يعتبر الإشعاع الحراري خليطًا من العديد من ترددات الموجات الكهرومغناطيسية التي وصلت إلى حالة توازن في تجويف. يتم امتصاص الأمواج وانبعاثها عن طريق الشحنات المتذبذبة في جدران التجويف. بهذه الطريقة ، يمكن نقل درجة حرارة الجدران إلى الإشعاع نفسه. التجويف هو مجرد فرن ويملأ الفراغ بالداخل بالإشعاع الحراري. هذا الإشعاع داخل التجويف كان يُعرف باسم "إشعاع التجويف".

إذا تم فتح نافذة صغيرة في جدران التجويف ، فإن الإشعاع المنطلق سيكون له أيضًا درجة حرارة التجويف. أظهرت بعض الحجج الديناميكية الحرارية الذكية أن لها نفس التركيب تمامًا مثل الإشعاع المعاد إرساله من قبل الجسم عند نفس درجة الحرارة إذا كان لهذا الجسم خاصية خاصة أنه يمتص تمامًا كل الإشعاع الذي وقع عليه ، قبل إعادة إشعاعه. تسمى هذه الأجسام "السوداء" لذلك يُعرف هذا الشكل من الإشعاع باسم "إشعاع الجسم الأسود".

تحليل بلانك لعام 1900

وجد بلانك معادلة بسيطة للغاية تناسب أحدث النتائج التجريبية بشكل جيد للغاية. كانت مشكلته هي سرد ​​قصة نظرية حول كيفية ظهور هذه الصيغة. بعد بعض التردد ، وجد مثل هذه القصة. ومع ذلك ، فإن الحساب الأساسي في قصته يعتمد على افتراض غريب للغاية. (يستمر الجدل اليوم حول ما إذا كان بلانك قد أدرك بالفعل مدى جذرية هذا الافتراض ومدى أهميته بالنسبة إلى حسابه.) قام بلانك بنمذجة الإشعاع الحراري على أنه يأتي من الرنانات الكهربائية النشطة.

الرنانات العادية للفيزياء الكلاسيكية هي مجرد كتل تهتز على الينابيع ، كما هو موضح في الشكل. يمكنهم أن يأخذوا مجموعة مستمرة من الطاقات.

تتطلب قصة بلانك عدم تنشيط هذه الرنانات على مدى مستمر من الطاقات. بدلاً من ذلك ، قد يأخذون طاقات ، على سبيل المثال ، 0 ، 1 ، 2 ، 3 ،. وحدات ، لكن ولا شيء ما بين أثنين . تم حظر طاقات من 1.2 وحدة أو 3.7 وحدة.

تحديد تلك الوحدات التي ثبت أنها مهمة. تم ربط وحدات الطاقة بتردد الرنان. تم إعطاؤهم من خلال صيغة بلانك:

هذا يعني أن الطاقات المسموح بها هي (تردد h x) ، ومرتين (تردد h x) ، وثلاث مرات (تردد h x) ، وما إلى ذلك.

يرمز الحرف h إلى ثابت جديد للطبيعة قدمه بلانك ويسمى الآن "ثابت بلانك". يلعب هذا الثابت الجديد نفس الدور في نظرية الكم الذي تلعبه سرعة الضوء في نظرية النسبية ، فهو يخبرنا متى ستكون التأثيرات الكمية مهمة. الرقم صغير جدًا ، مما يشير إلى أنه من المتوقع أن تكون التأثيرات الكمية في الحجم الصغير على سبيل المثال ، بالنسبة للترددات العادية ، ستكون وحدات الطاقة التي توفرها صيغة بلانك صغيرة جدًا ، لذلك لن نلاحظ الدقة التي تتطلبها عندما ننظر إلى طاقات أكبر للأنظمة تجربة عادية. (ع = 6.62 × 10 -27 إرج ثانية.)

طبقت صيغة بلانك الأصلية على طاقة الرنانات. لقد حاول جاهدًا حصر الانقطاع الذي اقترحه على هذه الرنانات وحتى مجرد التفاعل بين الإشعاع والرنانات. على مدى العقد التالي ، بدأ فيزيائيون آخرون يرون أن الانقطاع لا يمكن حصره. يمكن تطبيق حسابات مماثلة لتلك الخاصة بلانك من عام 1900 على الإشعاع الحراري مباشرة. لقد توصلوا إلى استنتاج مفاده أن صيغة بلانك تنطبق مباشرة على الإشعاع الحراري أيضًا. في كل تردد ، يجب أن تأتي طاقة الإشعاع الحراري بوحدات كاملة من التردد h x. يصعب التوفيق بين هذا الاستنتاج مع فكرة أن الإشعاع الحراري هو ظاهرة موجية بحتة.


4 إجابات 4

"الحالة الصافية هي الحالة الكمومية حيث لدينا معلومات دقيقة عن النظام الكمومي. والحالة المختلطة هي مزيج من احتمالات المعلومات حول الحالة الكمية. يمكن أن تولد التوزيعات المختلفة للحالات النقية حالات مختلطة مكافئة. لم أفهم كيف يمكن لمزيج من المعلومات الدقيقة أن ينتج عنه مزيج من الاحتمالات ".

على كرة بلوخ ، يتم تمثيل الحالات النقية بنقطة على سطح الكرة ، في حين يتم تمثيل الحالات المختلطة بنقطة داخلية. الحالة المختلطة تمامًا للكيوبت الواحد $ << frac <1> <2>> I_ <2> ،> $ يمثلها مركز الكرة ، عن طريق التناظر. يمكن تصور نقاء الحالة على أنها الدرجة التي تكون بها قريبة من سطح الكرة.

في ميكانيكا الكم ، يتم تمثيل حالة النظام الكمي بواسطة ناقل الحالة (أو ket) $ | psi rangle $. نظام كمي مع متجه حالة $ | psi rangle $ يسمى الحالة الصافية. ومع ذلك ، من الممكن أيضًا أن يكون النظام في مجموعة إحصائية لمتجهات الحالة المختلفة: على سبيل المثال ، قد يكون هناك احتمال بنسبة 50٪ أن يكون متجه الحالة هو $ | psi_1 rangle $ واحتمال 50٪ أن يكون متجه الحالة $ | psi_2 rangle $.

سيكون هذا النظام في حالة مختلطة. تعتبر مصفوفة الكثافة مفيدة بشكل خاص للحالات المختلطة ، لأن أي حالة ، نقية أو مختلطة ، يمكن تمييزها بمصفوفة كثافة واحدة.

يحدد متجه الحالة $ | psi rangle $ للحالة الصافية تمامًا السلوك الإحصائي للقياس. من أجل الدقة ، خذ كمية يمكن ملاحظتها ، واجعل A هو العامل المرتبط الذي يمكن ملاحظته والذي له تمثيل في مساحة هيلبرت $ < mathcal > دولار للنظام الكمي. لأي دالة تحليلية ذات قيمة حقيقية ، $ F $ محددة على الأرقام الحقيقية ، افترض أن $ F (A) $ هو نتيجة تطبيق $ F $ على نتيجة القياس. القيمة المتوقعة $ F (A) $ هي

$ langle psi | و (أ) | psi rangle ،. $

فكر الآن في حالة مختلطة تم إعدادها من خلال الجمع الإحصائي بين حالتين نقيتين مختلفتين $ | psi rangle $ و $ | phi rangle $ مع الاحتماليتين المصاحبتين $ p $ و $ 1 - p $ على التوالي. تعني الاحتمالات المصاحبة أن عملية التحضير للنظام الكمومي تنتهي بالحالة $ | psi rangle $ مع الاحتمال $ p $ وفي الحالة $ | phi rangle $ مع الاحتمال $ 1 - p $.


هل تقلبات الكم خلقت الكون؟

بالنظر إلى المناقشة التي أثارها كتاب ستيفن هوكينج الأخير ، قد يجد بعض قرائنا هذا الرد ، الذي نشره البروفيسور إدغار أندروز في سلسلة مناقشة Amazon.co.uk ، مفيدًا:

& # 8220 لا أحد صنع التطور. ينشأ كنتيجة طبيعية لا مفر منها لقوانين الطبيعة في الكون الذي نجد أنفسنا فيه ، والتي هي في حد ذاتها نتيجة طبيعية لا مفر منها للتقلب الكمي العشوائي تمامًا الذي تسبب في الانفجار الكبير ، وعند هذه النقطة & # 8220 law & # 8221 من السببية تنهار فلا معنى للاستفسار من أو ما سبب ذلك. & # 8221

& # 8220 لكن هذا لا يغسل حقًا ، أليس كذلك؟ في نفس الوقت تقول إن الانفجار الأعظم نتج عن التقلبات الكمية ثم تدعي أنه لا معنى للاستفسار عن سبب الانفجار العظيم. قد يكون هذا ما بعد الحداثة ولكنه بالتأكيد ليس منطقًا (أو فيزياء لهذا الأمر). لكن هناك مغالطات أعمق في تفسيراتك ، على النحو التالي:

1) إن قوانين الطبيعة ، كما تقول ، هي & # 8220inescapable النتائج & # 8221 & # 8220 تقلبات كمومية عشوائية تمامًا & # 8221. بأي منطق يمكن أن تنشأ العواقب التي لا مفر منها من الأحداث العشوائية؟ يمكن أن تؤدي الأحداث العشوائية فقط إلى عواقب طارئة ولكن لتكون & # 8220inescapable & # 8221 لا يمكن أن تكون العواقب عرضية ولكن يجب تحديدها (ضروري).

2) لكي تكون قوانين الطبيعة & # 8220 نتيجة & # 8221 من أي شيء ، يجب أن يعمل مبدأ السببية. بدون علاقة سببية لا يمكن أن تكون هناك أسباب ولا عواقب. لكنك تخبرنا بعد ذلك أنه بالعودة إلى ما بعد الانفجار العظيم ، فإن قوانين السببية تنهار. أنت حقا لا يمكن أن يكون في كلا الاتجاهين.

3) تقول إن الانفجار الكبير كان & # 8220 سببًا & # 8221 & # 8220 تقلبات كمية عشوائية & # 8221. بصرف النظر عن تعزيز نقطتي الأخيرة من خلال استدعاء السببية قبل وجود الكون ، عليك أن تجيب على سؤال مختلف & # 8230 تقلبات في ماذا؟ قبل الانفجار الأعظم ، لم يكن هناك أي مادة أو طاقة أو مكان أو وقت ، لذلك بحكم التعريف لا يمكن أن تكون هناك تقلبات في أي من هذه الكيانات. (إذا كنت تدعي أن هناك شيئًا ما ذي طبيعة مادية & # 8220 هناك & # 8221 قبل الانفجار الكبير ، فنحن لم نعد نتحدث عن الأصل النهائي للكون).

3) يأتي بعد ذلك سؤال آخر. أليست التقلبات الكمومية نفسها مظهرًا من مظاهر القانون الطبيعي (مثل قوانين ميكانيكا الكم)؟ كيف إذن يمكن أن تكون التقلبات الكمومية هي السبب النهائي للقانون الطبيعي كما تدعي؟ هل القوانين التي تحكم التقلب الكمومي اخترعت نفسها؟ ولا حتى ستيفن هوكينج يعتقد ذلك. & # 8221 [/ pk_box]

إدغار أندروز هو أستاذ فخري للمواد بجامعة لندن ومؤلف الكتاب الممتاز ، من صنع الله؟ البحث عن نظرية كل شيء. من صنع الله؟ متاح من متاجر الكتب في أمازون ونيوزيلندا (Grace & amp Truth Publications لها نسخ متاحة مقابل 24 دولارًا نيوزيلنديًا).

شارك هذا:

شارك هذا الإدخال

أنا & # 8217v دائمًا شككت في نظرية الانفجار الكبير. بالنسبة لي ، الكون لانهائي لأن الطاقة لانهائية والكون طاقة بحتة ، كل ما يتشكل من الطاقة والطاقة لا يمكن أن يضيع فقط المعلومات الموجودة في الطاقة ، انظر التطورات الأخيرة في أبحاث الثقب الأسود حيث أثبتت أنها عادلة هذا ، لذلك الأمر بسيط حقًا ، كان الكون دائمًا ليس كما نعرفه. إن الاعتقاد بأنه لم يكن هناك شيء ثم فجأة ينفجر الكون أمر سخيف مثل فكرة المسيحيين عن الخلق. فكر في الأمر بهذه الطريقة ، تمتص الثقوب السوداء الطاقة من الكون والشمس أو الثقوب البيضاء ، وهو ما هو عكس الثقب الأسود تمامًا ، ينفث الطاقة مرة أخرى في الكون ويتم تغيير معلومات الطاقة في هذه العملية . يمكنك & # 8217t خلق المزيد من الطاقة أو استنفاد الطاقة يمكنك فقط تحويل الطاقة & # 8230 .. اللانهاية الحقيقية.

الطاقة ليست لانهائية. حيث اكتشفت أنه لا يمكن أن يكون مصدرًا حسن السمعة. من المحتمل أنك أساءت فهم ما كنت تقرأه. بدأت الطاقة ، إلى جانب الكون ، في الوجود وفقًا لتنبؤات نموذج الانفجار العظيم القياسي.

أنت تقول ، & # 8220 التفكير في أنه لم يكن هناك شيء وفجأة ينفجر الكون أمر مثير للسخرية مثل فكرة المسيحيين عن الخلق. & # 8221
حسنًا ، لا شيء إذن BANG ، الكون ، مثير للسخرية ، أتفق معك. لا شيء يأتي من العدم ، كما يقول الفلاسفة. لكن هذا ليس سخيفًا مثل الفكرة المسيحية عن الخلق. تنسب الفكرة المسيحية عن الخلق سبب الكون إلى الله. تتفق وجهة النظر المسيحية مع المبدأ الفلسفي ، لأنه وفقًا لهذه الرؤية ، جاء شيء (الكون) من شيء (الله) ، وليس أن شيئًا ما جاء من لا شيء.

هل & # 8217t يقول قانون حفظ الطاقة في الفيزياء أن الطاقة & # 8217t يمكن إنشاؤها أو تدميرها ، فقط تغييرها إلى أشكال مختلفة من الطاقة ، مثل مبدأ تحويل الكتلة / المادة مع المادة؟ إذا كان كل من الطاقة والمادة في نظام مغلق (سيكون الكون مؤهلًا ليكون نظامًا مغلقًا ، مثل ما هو خارج الأفق الكوني للانفجار العظيم؟) لا يمكن إنشاؤه أو تدميره ، ببساطة تغيرت إلى أشكال مختلفة من المادة والطاقة ، إذا تظل ثابتة في هذا النظام المغلق للكون الذي نعيش فيه ، كما تملي قوانين الفيزياء ، ألن يكون من المنطقي الاعتقاد بأن كل هذه الكتلة والطاقة التي يتألف منها كوننا موجودة دائمًا؟

ينص الانفجار العظيم على أن الكون كان في يوم من الأيام حالة فردية ، حيث أن هذا & # 8217s بقدر ما يمكننا الذهاب إليه بسبب قوانين الفيزياء كما نعرفها تتفكك تمامًا ، ثم تتوسع من هناك. ربما كانت كل المادة والطاقة في الكون موجودة في هذا التفرد ، وكانت موجودة دائمًا ، ولا حاجة إلى خالق أو إله؟ ربما يتعين على قوانين الفيزياء أن تنام قليلاً مثلما نعتقد أنها تفعل في حالة التفرد لتقلبات الكم لتقوم بعملها؟

جون ، تأكيدك فيه العديد من الصعوبات التي لا يمكن التغلب عليها. أولاً ، لا يمكنك تفسير السؤال الأصلي الذي ابتلي به هوكينج وغيره من علماء الفيزياء النظرية لعقود: لماذا شيء بدلاً من لا شيء؟ بغض النظر عن & # 8220size & # 8221 من التفرد الخاص بك (نسبي بأي معنى) يجب أن يتم حسابه. ثانيًا ، ضع في اعتبارك الظروف التي أدت إلى & # 8220instability & # 8221 من التفرد الذي تسبب في النمو الأولي (التضخم المفرط). لماذا الجلوس في سبات إلى الأبد ، ثم تغيير جذري. من أين الدافع؟ التغيير في الشرط يستلزم السببية. أيضًا ، تتناسب احتمالات الأحداث الكمية بشكل مباشر مع الفترات الزمنية. مع انخفاض الوقت ، تقل الاحتمالية. بالنسبة لحدث التفرد للحظة & # 8220creation & # 8221 ، الوقت = صفر ، وبالتالي فإن الاحتمال = صفر. لا يوجد أي مبرر لإنكار قانون السبب والنتيجة لمجرد أنه مزعج لاهوتيًا أو فلسفيًا. Additionally the existence of information and intelligence mandates a prior intelligence to the formation of the universe, it is inescapable. If we were to approach any other discipline, such as forensics or engineering, with the same degree of closed-mindedness of pure naturalism, we would of necessity arrive at ludicrous and illogical conclusions.

The laws of thermodynamics (and specifically, the first law you mentioned that states energy cannot be created or destroyed) only applies once the universe is created – not before there is a universe. It only aplies within the universe – not on the universe. So there’s no contradiction here with the science of thermodynamics and the idea that the universe began to exist.

You make some interesting points of course. However, The Big Bang as a cosmological Theory is still relatively incomplete. I was simply postulating a possibility, that matter and energy, and by necessity our universe, in one state or another is eternal. I will say it truthfully, I can’t account for what caused hyper inflation to begin with, there are a couple of ideas out there, like i said with quantum fluctuations being a possible source, but of course modern science cant push our theoretical framework passed the Planck scale, because once you go passed that, everything breaks down, including the laws of thermodynamics I believe, Stuart.

However Ktisis, you then go on to say that information and intelligence existing as part of this universe must necessitate a prior intelligence. You are making this claim on what grounds? Why is it mandated that intelligence needs a source? Why isn’t it a by-product of evolution? No where in science does it say we know how the universe started, because we dont know, we have theories, ideas of how it might have happened, based on measurable phenomenon we are currently able to observe, but no concrete ” Yeah, this is how it went down”. When you say God did it, the burden of proof is on you.

Apply Occam’s Razor then – What is simplest? God did it, which of course brings to mind all kinds of stuff like, if God created the universe, who created God?

Or the universe has always existed, in one state or another? We can see the universe, we can test the universe. Theres all kinds of matter and energy, abundunt everywhere, but no proof, no testable effect, of God having done it.

I’d like to ask before hand you guys disregard the general anti-religious flavor of the above video, as it is hosted by Richard Dawkins. It’s a presentation by Lawrence Krauss (also an atheist, forgive him his Religious snide commentary) on the possibility of the beggining of the universe. It’s interesting to watch, if you love science.

I’d also like to say that I myself am not an atheist, i honestly couldn’t categorize, as I neither believe in any of the dominant religions of our day and age, nor hold any particular atheistic views, I guess I’m agnostic. However, I find some of the anti-religious rhetoric that comes from people like Dawkins a tad distasteful, so I simply ask for a little forgiveness.

Actually you can test Theism as a hypothesis. For instance, If God (as concieved by Christians) exists, then the universe had a beginning.

Your theory that matter and energy are eternal will not work. Two philosophical proofs, (1) from the impossibilty of an acutal infinite, and (2) from the impossibilty of reaching an actual infinite by a series of equal successions, rule this out. Otherwise, there are scientific proofs that the universe is not eternal in the past. (3) The second law of Thermodynamics, the law of energy conservation indicates that the universe is not eternal in the past, and (4) the predictions of the Standard Big Bang Model. Here you say the theoretical framework cannot be extended beyong the planck time. Thats wrong. It is observation that cannot be extended beyond the planck time, not the theory. Only the breifest glance at the history of 20th century cosmogonies is enough to show this. However, due to the lengthy procession of failed theories that have sought to divert the absolute beginning of the universe predicted by the Standard Model and extend its life into the infinite past, we have good reason to think that future attempts will also be unsuccessful. Secondly, the Bord Guth Vilenkin theorum (c. 2004) positively proves that the universe had a beginning, by showing that any universe that has been in a state of cosmic inflation cannot be extended into the infinite past, but had an absolute beginning.

So given the universe had a beginning (premise 2, KCA), and that nothing can come from nothing (premise 1, KCA), applying Occam’s Razoris not detrimental to the conclusion of the KCA, nor Theism since we are ‘not positing anything beyond necessity.’ Thats Occam’s Razor. Occam’s Razor is not whatever explanation is simplest. And for whatever its worth, God as the cause of the universe is an advance in simplicity anyway, since God is simple compared to the effect – the complex material universe. God is an immaterial mind – tremendously simple entity (even if God did have a cause).

Sure you can hypothesize with theism to your heart’s content, but there is no empirical data, no measurable effect to prove your hypothesis. What do you use as empirical data to prove God? I’m not even referring to any particular one, for sake of argument, we will list God as the being who created the universe, hypothetically

Also, you say you cant get something from nothing, which is of course correct. The problem is, there is no such thing as “Nothing” The Quantum Vacuum as shown in the Casimir Effect shows this. Even in Vacuum there are quantum fluctuations, with virtual particles popping in and out of existence.

Also, you keep mentioning the law of thermal dynamics, but physical laws as we know them break down at the singularity and no longer apply, hence why observation doesn’t extend past the Planck scale of the cosmological singularity predicted in the Standard Model, because the laws and rules of the universe that we use for most science dont apply at the singularity, they don’t do what they are supposed to.

The thing is, we have no clue what happened prior to the Big Bang. The difference is, you claim that at the beggining it was God that set the ball rolling. Where is the Proof? There isn’t any. I was just theorizing, and of course, as you pointed out, there are many reasons for my theory to not be correct. The theistic Idea however, has no evidence to support it whatsoever, It’s totally in the domain of philosophy.

Saying the universe has a begining is not the same as saying it came from nothing.. It simply suggests that there is something external. It doesn’t have to be a God.

the fact is nobody knows. Saying God did it explains nothing.

Hey what happened to my previous post

Censorship isn’t fair in a debate guys

Also, The BGV theorem has this to say, quoted directly from the paper

Many inflating spacetimes are likely to violate the weak energy condition, a key assumption of singularity theorems. Here we offer a simple kinematical argument, requiring no energy condition, that a cosmological model which is inflating — or just expanding sufficiently fast — must be incomplete in null and timelike past directions. Specifically, we obtain a bound on the integral of the Hubble parameter over a past-directed timelike or null geodesic. Thus inflationary models require physics other than inflation to describe the past boundary of the inflating region of spacetime.
……
and later

Whatever the possibilities for the boundary, it is clear
that unless the averaged expansion condition can somehow
be avoided for all past-directed geodesics, inflation
alone is not sufficient to provide a complete description of
the Universe, and some new physics is necessary in order
to determine the correct conditions at the boundary

“inflation alone is not sufficient to provide a complete description of
the Universe, and some new physics is necessary in order
to determine the correct conditions at the boundary”

It doesn’t say anything about God, Just that there is some kind of new physics that we are not aware of that would be responsible.
Your twisting that paper to suit your preconceptions Stuart. You’re inserting “God” As the new physics. Youre combining philosophy and science., not a very logical thing to do.

You also make some other wild assumptions that have no basis in fact.
“God is an immaterial Mind” What do you base this off? Where is your empirical evidence of this?
“God is Simple ” Once again, evidence? Where is your evidence?
The existence of God as the cause immediatley leads to infinite regression, as if God is the cause of the universe what is the cause of god? Thats complex, not simple.

John, it doesn’t really reflect well on you when you jump to the conclusion that your comment wasn’t immediately published because of “censorship”.

Our comment filter is fairly stringent to avoid spam, which we get a lot of. So most comments have to be manually approved. And believe it or not, we don’t sit in the WordPress dashboard all day hitting the Refresh button P

There is a major philosophical problem with your above comments. I will freely admit there is no purely empirical evidence for God. However, empirical evidence can be used to support a premise, which when combined with philosophical notions in other premises can lead toward a logical conclusion. You say comining philosophy and science is illogical? No. This method describes the process of forming every other reasonable belief, including scientific beliefs formed by responsible empirical enquiry.

For instance, one could say, there is a creature out there with certain attributes, say for instance it has wings, can swim as well as a fish, the male sits on the eggs to keep it warm, it can grow as tall as 100cm. We can be skeptical about it, because its doesn’t sound like anything we’ve ever seen or experienced. But when we hear about the emperor penguin, (perhaps you saw it for yourself, perhaps you read about it, or heard it described on the BBC by David Attinborough) you say to youself, ‘Hey, this fits the description.’ Then we combine this empirical evidence a philosophical assumption (hidden premise), i.e. “The report I am recieving from my senses is trustworthy,” and/or “This creature is not logically impossible,” and/or ” Likewise, Attinborough would not make this up, but he and his crew would have a direct and immediate sensory impression.” We then can conclude justifiably ‘My hypothesis [of such a creture with certain attributes] was right after all.’ Likewise, we have a concept of God as having certain attributes, we know from the KCA that the universe has a cause, and then when we consider what it would mean for something to be a cause of the universe, then we can say, ‘Hey, this fits the description of such a being.’

This is like Aquinas saying, ‘And this being, everyone calls God.’ What properties does the “something external [to the universe]” have, do you think? Now doesn’t such a description fit the concept of God quite nicely? And what are you going to call it? This being/cause/whatever, afterall, created the universe.

I agree there is no such THING as nothing. After all, thats the meaning of nothing – No-thing. Some people call the vacuum “nothing” but it is clearly not nothing. It is something, endowed and governed by physical laws. The universe however began from nothing in the sense of creatio ex nihilo, No-thing.

This is the prediction of the Standard Big Bang Model. Other models that have tried to extend the universe into the infinite past have continually failed to recommend themselves to the scietific community, and because of the Bord Guth Vilenkin theorem, cannot be infinite in the past since the theorem is independant of a physical description of the past universe. It was Alan Guth, I believe, who said, “With the proof now in, cosmologists must now face the problem of an absolute beginning.”

I’m not inserting God here as the new physics! I’m using the Bord Guth Vilenkin theorem as support for the beginning of the universe.

“God is an immaterial mind.” I base this off the revealed and traditional concept of God. But is there another reason why the creator or cause of the universe would be an immaterial mind. Since the universe is all that is material, the cause of the universe must be immaterial. Since the only immaterial things that philsophers are aware of are minds and abstract objects, and since abstract objects cannot cause anything, then the cause of the unvierse must be a mind. Thus, the cause of the universe must be an immaterial mind. God is an immaterial mind. And an immaterial mind is tremendously simple. It cannot be divided since it has not physical parts – it has no components to put together.

“The existence of God as the cause immediatley leads to infinite regression, as if God is the cause of the universe what is the cause of god? Thats complex, not simple.”

If God had a cause that wouldn’t mean he was complex. But what is your problem with infinite regressions anyway? Its an eternal universe that يكون an infinite regression, which based on your above comments above, you don’t have a problem with. A major inconsistancy in your arguments here.

And why would you think that a being that bought time into existence with the universe, itself began to exist? This is your burden if you’re to advance this argument. It is unfortunately for those who advance the argument immediately apparent the very question is ridiculous. The cause of the universe (all space and time) must be timeless, thus be beginningless and unchanging. That which is beginningless and unchanging is necessary: the universe is contingent (it didn’t have to exist) – the cause of the unverse must be not-contingent, i.e. necessary (it had to exitst). So the question “Who made God?” is therefore exactly “What was the cause of an uncaused cause?” Analogously, it is like the question “What is the name of the bachelor’s wife?” or like saying “The area of the circle is the square of both its sides.” It’s idiotic. هل حقا! Why people think its profound is beyond me.

Refer to the website address at http://en.wikipedia.org/wiki/Dark_energy pertaining to dark energy.

The following is the extract of the second paragraph under the sub-title of “Negative Pressure” for the main subject of the ‘Nature Of Dark Energy’:

According to General Relativity, the pressure within a substance contributes to its gravitational attraction for other things just as its mass density does. This happens because the physical quantity that causes matter to generate gravitational effects is the Stress-energy tensor, which contains both the energy (or matter) density of a substance and its pressure and viscosity.

As the phrase, the physical quantity that causes matter to generate gravitational effects is mentioned in the extracted paragraph, it gives the implication that physical quantity of matter has to exist prior to the generation of gravitational effects. Or in other words, it opposes the principality that gravitational effects could occur at the absence of matter. As it is described pertaining to Dark Energy, it implies that Dark Energy could only be derived from the existence of the physical quantity of matter. This certainly rejects Stephen Hawking’s theory in which dark energy could exist prior to the formation of the universe as if that dark energy could exist the support or influence from the physical quantity of matter.

The following is the extract of the third paragraph under the sub-title of ‘Cosmological Constant’ for the main subject of the ‘Nature of Dark Energy’:

The simplest explanation for dark energy is that it is simply the “cost of having space”: that is, a volume of space has some intrinsic, fundamental energy. This is the cosmological constant, sometimes called Lambda (hence Lambda-CDM model) after the Greek letter ?, the symbol used to mathematically represent this quantity. Since energy and mass are related by E = mc2, Einstein’s theory of general relativity predicts that it will have a gravitational effect..

E = mc2 has been used to be related to Dark Energy. As energy and mass are related in according to General Relativity and if m = 0, no matter how big the number that c could be, E (the dark energy) would turn up to be 0 since 0 is multiplied by c2 always equal to 0. Or in other words, E (the dark energy) should be equal to 0 at the absence of substance. Stephen Hawking’s theory certainly contradicts Eistein’s theory in the sense that he supports that dark energy could exist even though there could not be any matter existed prior to the formation of the universe. As E (the dark energy should be equal to 0) when m=0, it provides the proof that there would not be at dark energy prior to the formation of the universe. As there would not be any dark energy prior to the formation of the universe, how could Stephen Hawking uses quantum theory to support that gravity or the so-called, dark energy, could create something out of nothing. Thus, Stephen Hawking has twisted Eistein’s theory to support his own theory.

Refer to the website address at: http://csep10.phys.utk.edu/astr161/lect/history/newtongrav.html pertaining to the law of universal gravitation. The following is the extract of the definition of law of universal gravitation:

Every object in the universe attracts every other object with a force directed along the time of centers for the two objects that is proportional to the product of their masses and inversely separation between the two objects. Fg = G(m1 m2)//r2. (Fg is the gravitational force m1 & m2 are the masses of the two objects r is the separation between the objects and G is the universal gravitational constant. From the formula, we note that Fg (the gravitational force or in replacement of dark energy) has a direct influence from two masses (m1 & m2). If either of the m is equal to 0, Fg would turn up to be 0. Isaac Newton’s theory certainly opposes Stephen Hawking in which gravity or the so-called, dark energy, could exist at the absence of matter prior to the formation of this universe in this energy or gravity could create something out of nothing.

From the above analyses, it would come to the conclusion that Stephen Hawking has twisted both Newton’s theory as well as Eistein to support his quantum theory in which gravity, or the so-called, dark energy, could create something out of nothing.

As Stephen Hawking has twisted both Newton’s gravitational theory and Eistein to support his theory that quantum fluctuation could create the universe, this gives us the idea that his theory contradicts sicence in realtiy and that put his theory to be in doubts about its reliability and acceptability.

Stephen Hawking might mention that both Newton’s gravitational theory and Eistein are wrong. As he was not born at the time of the formation of the universe to observe its creation, his theory is simply not tested and ithrough his wild imagination by twisting scientific theories to suit his concept.

Could we have some rebuttal from John for Stuart? The debate was going very nicely, and I would love to see how John would come back, and I’m sure Stuart would too!


The real history of quantum biology

Credit: CC0 Public Domain

Quantum biology, a young and increasingly popular science genre, isn't as new as many believe, with a complicated and somewhat dark history, explain the founders of the world's first quantum biology doctoral training centre.

In a paper published by the Royal Society journal, Proceedings of the Royal Society A, Professors Johnjoe McFadden and Jim Al-Khalili from the University of Surrey trace the origins of quantum biology as far back as the late 1920s when the Danish physicist, Niels Bohr, delivered an influential lecture on whether the then new 'atomic theory' could help solve the mystery of life.

In their paper, The origins of quantum biology, McFadden and Al-Khalili examine nearly 100 years of pioneering and improbable questions about the relationship between the fuzzy and almost magical world of quantum physics and the rigid and organised field of biology.

Quantum biology seeks to understand whether quantum mechanics plays a role in biological processes. Recent research has already shown phenomena such as photosynthesis, respiration, bird navigation and even the way we think are all influenced by quantum mechanics.

Earlier this year, Professors McFadden and Al-Khalili opened the doors to their new Doctoral Training Centre for Quantum Biology. The centre, which is supported by the Leverhulme Trust, trains a new generation of scientists who can operate across the boundaries of biology, chemistry and quantum physics to pioneer research in quantum biology.

Johnjoe McFadden, Professor of Molecular Genetics and Co-Director of the Centre for Quantum Biology at the University of Surrey, said: "Quantum biology is wrongly regarded as a very new scientific discipline, when it actually began before the Second World War. Back then, a few quantum physicists tried to understand what was special about life itself and whether quantum mechanics might shed any light on the matter. In this paper we tell the story of how it all began and why it is only now making a comeback."

Jim Al-Khalili, Professor of Physics and Co-Director of the Centre for Quantum Biology at the University of Surrey, said: "With the University of Surrey now hosting the world's first doctoral training centre in quantum biology and training Ph.D. students in this interdisciplinary field, we felt it was a good time tell the world something about its origins.

"We had wanted to lay out the history of quantum biology as far back as 2015, when Johnjoe and I wrote our popular science book,Life on the Edge, which has already been translated into 16 languages and was shortlisted for the Royal Society Winton Book Prize."


Plum Pudding Model and Rutherford Model

JESPER KLAUSEN / SCIENCE PHOTO LIBRARY / Getty Images

Up to this point, atoms were believed to be the smallest units of matter. In 1897, J.J. Thomson discovered the electron. He believed atoms could be divided. Because the electron carried a negative charge, he proposed a plum pudding model of the atom, in which electrons were embedded in a mass of positive charge to yield an electrically neutral atom.

Ernest Rutherford, one of Thomson's students, disproved the plum pudding model in 1909. Rutherford found that the positive charge of an atom and most of its mass were at the center, or nucleus, of an atom. He described a planetary model in which electrons orbited a small, positive-charged nucleus.


محتويات

Origin and education Edit

Louis de Broglie belonged to the famous aristocratic family of Broglie, whose representatives for several centuries occupied important military and political posts in France. The father of the future physicist, Louis-Alphonse-Victor, 5th duc de Broglie, was married to Pauline d’Armaille, the granddaughter of the Napoleonic General Philippe Paul, comte de Ségur. They had five children in addition to Louis, these are: Albertina (1872–1946), subsequently the Marquise de Luppé Maurice (1875–1960), subsequently a famous experimental physicist Philip (1881–1890), who died two years before the birth of Louis, and Pauline, Comtesse de Pange (1888–1972), subsequently a famous writer. [13] Louis was born in Dieppe, Seine-Maritime. As the youngest child in the family, Louis grew up in relative loneliness, read a lot, was fond of history, especially political. From early childhood, he had a good memory and could accurately read an excerpt from a theatrical production or give a complete list of ministers of the Third Republic of France. For him was predicted a great future as a statesman. [14]

De Broglie had intended a career in humanities, and received his first degree in history. Afterwards he turned his attention toward mathematics and physics and received a degree in physics. With the outbreak of the First World War in 1914, he offered his services to the army in the development of radio communications.

Military service Edit

After graduation, Louis de Broglie as a simple sapper joined the engineering forces to undergo compulsory service. It began at Fort Mont Valérien, but soon, on the initiative of his brother, he was seconded to the Wireless Communications Service and worked on the Eiffel Tower, where the radio transmitter was located. Louis de Broglie remained in military service throughout the First World War, dealing with purely technical issues. In particular, together with Léon Brillouin and brother Maurice, he participated in establishing wireless communications with submarines. Prince Louis was demobilized in August 1919 with the rank of adjudant. Later, the scientist regretted that he had to spend about six years away from the fundamental problems of science that interested him. [14] [15]

Scientific and pedagogical career Edit

His 1924 thesis Recherches sur la théorie des quanta [16] (Research on the Theory of the Quanta) introduced his theory of electron waves. This included the wave–particle duality theory of matter, based on the work of Max Planck and Albert Einstein on light. This research culminated in the de Broglie hypothesis stating that any moving particle or object had an associated wave. De Broglie thus created a new field in physics, the mécanique ondulatoire, or wave mechanics, uniting the physics of energy (wave) and matter (particle). For this he won the Nobel Prize in Physics in 1929.

In his later career, de Broglie worked to develop a causal explanation of wave mechanics, in opposition to the wholly probabilistic models which dominate quantum mechanical theory it was refined by David Bohm in the 1950s. The theory has since been known as the De Broglie–Bohm theory.

In addition to strictly scientific work, de Broglie thought and wrote about the philosophy of science, including the value of modern scientific discoveries.

De Broglie became a member of the Académie des sciences in 1933, and was the academy's perpetual secretary from 1942. He was asked to join Le Conseil de l'Union Catholique des Scientifiques Francais, but declined because he was non-religious. [17] [18] On 12 October 1944, he was elected to the Académie Française, replacing mathematician Émile Picard. Because of the deaths and imprisonments of Académie members during the occupation and other effects of the war, the Académie was unable to meet the quorum of twenty members for his election due to the exceptional circumstances, however, his unanimous election by the seventeen members present was accepted. In an event unique in the history of the Académie, he was received as a member by his own brother Maurice, who had been elected in 1934. UNESCO awarded him the first Kalinga Prize in 1952 for his work in popularizing scientific knowledge, and he was elected a Foreign Member of the Royal Society on 23 April 1953.

Louis became the 7th duc de Broglie in 1960 upon the death without heir of his elder brother, Maurice, 6th duc de Broglie, also a physicist.

In 1961, he received the title of Knight of the Grand Cross in the Légion d'honneur. De Broglie was awarded a post as counselor to the French High Commission of Atomic Energy in 1945 for his efforts to bring industry and science closer together. He established a center for applied mechanics at the Henri Poincaré Institute, where research into optics, cybernetics, and atomic energy were carried out. He inspired the formation of the International Academy of Quantum Molecular Science and was an early member. [19] His funeral was held 23 March 1987 at the Church of Saint-Pierre-de-Neuilly. [20]

Louis never married. When he died in Louveciennes, [6] he was succeeded as duke by a distant cousin, Victor-François, 8th duc de Broglie.

Physics of X-ray and photoelectric effect Edit

The first works of Louis de Broglie (early 1920s) were performed in the laboratory of his older brother Maurice and dealt with the features of the photoelectric effect and the properties of x-rays. These publications examined the absorption of X-rays and described this phenomenon using the Bohr theory, applied quantum principles to the interpretation of photoelectron spectra, and gave a systematic classification of X-ray spectra. [14] The studies of X-ray spectra were important for elucidating the structure of the internal electron shells of atoms (optical spectra are determined by the outer shells). Thus, the results of experiments conducted together with Alexandre Dauvillier, revealed the shortcomings of the existing schemes for the distribution of electrons in atoms these difficulties were eliminated by Edmund Stoner. [21] Another result was the elucidation of the insufficiency of the Sommerfeld formula for determining the position of lines in X-ray spectra this discrepancy was eliminated after the discovery of the electron spin. In 1925 and 1926, Leningrad physicist Orest Khvolson nominated the de Broglie brothers for the Nobel Prize for their work in the field of X-rays. [13]

Matter and wave–particle duality Edit

Studying the nature of X-ray radiation and discussing its properties with his brother Maurice, who considered these rays to be some kind of combination of waves and particles, contributed to Louis de Broglie's awareness of the need to build a theory linking particle and wave representations. In addition, he was familiar with the works (1919–1922) of Marcel Brillouin, which proposed a hydrodynamic model of an atom and attempted to relate it to the results of Bohr's theory. The starting point in the work of Louis de Broglie was the idea of A. Einstein about the quanta of light. In his first article on this subject, published in 1922, the French scientist considered blackbody radiation as a gas of light quanta and, using classical statistical mechanics, derived the Wien radiation law in the framework of such a representation. In his next publication, he tried to reconcile the concept of light quanta with the phenomena of interference and diffraction and came to the conclusion that it was necessary to associate a certain periodicity with quanta. In this case, light quanta were interpreted by him as relativistic particles of very small mass. [22]

It remained to extend the wave considerations to any massive particles, and in the summer of 1923 a decisive breakthrough occurred. De Broglie outlined his ideas in a short note "Waves and quanta" (French: Ondes et quanta, presented at a meeting of the Paris Academy of Sciences on September 10, 1923), which marked the beginning of the creation of wave mechanics. In this paper, the scientist suggested that a moving particle with energy ه and velocity الخامس is characterized by some internal periodic process with a frequency E / h , where h is Planck's constant. To reconcile these considerations, based on the quantum principle, with the ideas of special relativity, de Broglie was forced to associate a "fictitious wave" with a moving body, which propagates with the velocity c 2 / v /v> . Such a wave, which later received the name phase, or de Broglie wave, in the process of body movement remains in phase with the internal periodic process. Having then examined the motion of an electron in a closed orbit, the scientist showed that the requirement for phase matching directly leads to the quantum Bohr-Sommerfeld condition, that is, to quantize the angular momentum. In the next two notes (reported at the meetings on September 24 and October 8, respectively), de Broglie came to the conclusion that the particle velocity is equal to the group velocity of phase waves, and the particle moves along the normal to surfaces of equal phase. In the general case, the trajectory of a particle can be determined using Fermat's principle (for waves) or the principle of least action (for particles), which indicates a connection between geometric optics and classical mechanics. [23]

This theory set the basis of wave mechanics. It was supported by Einstein, confirmed by the electron diffraction experiments of G P Thomson and Davisson and Germer, and generalized by the work of Schrödinger.

However, this generalization was statistical and was not approved of by de Broglie, who said "that the particle must be the seat of an internal periodic movement and that it must move in a wave in order to remain in phase with it was ignored by the actual physicists [who are] wrong to consider a wave propagation without localization of the particle, which was quite contrary to my original ideas."

From a philosophical viewpoint, this theory of matter-waves has contributed greatly to the ruin of the atomism of the past. Originally, de Broglie thought that real wave (i.e., having a direct physical interpretation) was associated with particles. In fact, the wave aspect of matter was formalized by a wavefunction defined by the Schrödinger equation, which is a pure mathematical entity having a probabilistic interpretation, without the support of real physical elements. This wavefunction gives an appearance of wave behavior to matter, without making real physical waves appear. However, until the end of his life de Broglie returned to a direct and real physical interpretation of matter-waves, following the work of David Bohm. The de Broglie–Bohm theory is today the only interpretation giving real status to matter-waves and representing the predictions of quantum theory.

Conjecture of an internal clock of the electron Edit

In his 1924 thesis, de Broglie conjectured that the electron has an internal clock that constitutes part of the mechanism by which a pilot wave guides a particle. [24] Subsequently, David Hestenes has proposed a link to the zitterbewegung that was suggested by Erwin Schrödinger. [25]

While attempts at verifying the internal clock hypothesis and measuring clock frequency are so far not conclusive, [26] recent experimental data is at least compatible with de Broglie's conjecture. [27]

Non-nullity and variability of mass Edit

According to de Broglie, the neutrino and the photon have rest masses that are non-zero, though very low. That a photon is not quite massless is imposed by the coherence of his theory. Incidentally, this rejection of the hypothesis of a massless photon enabled him to doubt the hypothesis of the expansion of the universe.

In addition, he believed that the true mass of particles is not constant, but variable, and that each particle can be represented as a thermodynamic machine equivalent to a cyclic integral of action.

Generalization of the principle of least action Edit

In the second part of his 1924 thesis, de Broglie used the equivalence of the mechanical principle of least action with Fermat's optical principle: "Fermat's principle applied to phase waves is identical to Maupertuis' principle applied to the moving body the possible dynamic trajectories of the moving body are identical to the possible rays of the wave." This equivalence had been pointed out by Hamilton a century earlier, and published by him around 1830, in an era where no experience gave proof of the fundamental principles of physics being involved in the description of atomic phenomena.

Up to his final work, he appeared to be the physicist who most sought that dimension of action which Max Planck, at the beginning of the 20th century, had shown to be the only universal unity (with his dimension of entropy).

Duality of the laws of nature Edit

Far from claiming to make "the contradiction disappear" which Max Born thought could be achieved with a statistical approach, de Broglie extended wave–particle duality to all particles (and to crystals which revealed the effects of diffraction) and extended the principle of duality to the laws of nature.

His last work made a single system of laws from the two large systems of thermodynamics and of mechanics:

When Boltzmann and his continuators developed their statistical interpretation of Thermodynamics, one could have considered Thermodynamics to be a complicated branch of Dynamics. But, with my actual ideas, it's Dynamics that appear to be a simplified branch of Thermodynamics. I think that, of all the ideas that I've introduced in quantum theory in these past years, it's that idea that is, by far, the most important and the most profound.

That idea seems to match the continuous–discontinuous duality, since its dynamics could be the limit of its thermodynamics when transitions to continuous limits are postulated. It is also close to that of Leibniz, who posited the necessity of "architectonic principles" to complete the system of mechanical laws.

However, according to him, there is less duality, in the sense of opposition, than synthesis (one is the limit of the other) and the effort of synthesis is constant according to him, like in his first formula, in which the first member pertains to mechanics and the second to optics:

Neutrino theory of light Edit

This theory, which dates from 1934, introduces the idea that the photon is equivalent to the fusion of two Dirac neutrinos.

It shows that the movement of the center of gravity of these two particles obeys the Maxwell equations—that implies that the neutrino and the photon both have rest masses that are non-zero, though very low.

Hidden thermodynamics Edit

De Broglie's final idea was the hidden thermodynamics of isolated particles. It is an attempt to bring together the three furthest principles of physics: the principles of Fermat, Maupertuis, and Carnot.

In this work, action becomes a sort of opposite to entropy, through an equation that relates the only two universal dimensions of the form:

As a consequence of its great impact, this theory brings back the uncertainty principle to distances around extrema of action, distances corresponding to reductions in entropy.


Later career and writings

After receiving his doctorate, de Broglie remained at the Sorbonne, becoming in 1928 professor of theoretical physics at the newly founded Henri Poincaré Institute, where he taught until his retirement in 1962. He also acted, after 1945, as an adviser to the French Atomic Energy Commissariat.

In addition to winning the Nobel Prize for Physics, de Broglie received, in 1952, the Kalinga Prize, awarded by the United Nations Economic and Social Council, in recognition of his writings on science for the general public. He was a foreign member of the British Royal Society, a member of the French Academy of Sciences, and, like several of his forebears, a member of the Académie Française.

De Broglie’s keen interest in the philosophical implications of modern physics found expression in addresses, articles, and books. The central question for him was whether the statistical considerations that are fundamental to atomic physics reflect an ignorance of underlying causes or whether they express all that there is to be known the latter would be the case if, as some believe, the act of measuring affects, and is inseparable from, what is measured. For about three decades after his work of 1923, de Broglie held the view that underlying causes could not be delineated in a final sense, but, with the passing of time, he returned to his earlier belief that the statistical theories hide “a completely determined and ascertainable reality behind variables which elude our experimental techniques.”


شاهد الفيديو: نظرية الكم Quantum نظرية بور Bohr