نمایش نتایج: از شماره 1 تا 5 , از مجموع 5

موضوع: جهان خود در حال پردازش است !

  1. #1
    کاربرسایت REZVANEH آواتار ها
    تاریخ عضویت
    ۸۶-۰۹-۰۶
    نوشته ها
    103
    سپاس ها
    0
    سپاس شده 0 در 0 پست

    جهان خود در حال پردازش است !

    مقدمه
    --------------
    كامپيوترهاي فيزيكي و كامپيوترهاي سياهچالهاي، از نظر محاسباتي به دو گونه متفاوت تفكيك ميشوند. يك كامپيوتر فيزيكي معادل يك سيستم محاسباتي موازي عمل ميكند، يعني سيستمي كه همه اجزاي آن مستقلاً و بهطور همزمان عمل ميكنند. از طرف ديگر، كامپيوترهاي سياهچالهاي همانند سيستمهاي سريال كار ميكنند. يعني سيستمهايي كه يك پردازنده دارند و دستورالعملهاي محاسباتي را يكي پس از ديگري بهنوبت انجام ميدهند.
    يك كامپيوتر فيزيكي، از مجموعه اي از ذرات تشكيل شده است كه عمل encoding و پردازش اطلاعات را بر عهده دارند. هر يك از ذرات تشكيل دهنده چنين سيستمي، قادرند كه يك عمل پردازشي را در زمان 10 به توان منفي 20 ثانيه انجام دهند. در چنين بازه زماني، يك سيگنال تنها ميتواند مسافتي برابر با 12-10*3 متر را بپيمايد. اين مسافت به تقريب، همان فاصله بين ذرات است. در چنين سيستمي، سرعت ارتباطات از سرعت پردازشها بسيار كندتر خواهد بود.
    نتيجتاً، زيربخشهاي (subregion) چنين سيستمي بهصورتي مستقل از يكديگر عمل مي كنند.
    كامپيوترهاي سياهچاله اي نيز از مجموعه اي از ذرات تشكيل شده اند. اما ذرات اين سيستم ها، به دليل گرانش شديد، تعداد بيت هاي كمتري را مي توانند در خود ذخيره كنند (با تخصيص يافتن انرژي بيشتري به هر بيت). هر يك از ذرات اين سيستم قادرند يك دستور العمل محاسباتي را در زمان 10 بهتوان منفي 35 ثانيه پردازش كنند. اين زمان، همان زماني است كه يك سيگنال براي طي كردن قطر سياهچاله بدان نياز دارد. در نتيجه، در چنين سيستمهايي، ارتباطات به اندازه عمليات پردازشي سريع هستند و كل مجموعه همانند يك كامپيوتر مستقل عمل ميكند.

    نهايت محاسبات
    كامپيوتر چيست؟ اين پرسش در عين سادگي، بسيار پيچيده است. اما پاسخ آن هرچه باشد، به همان اندازهاي كه به دستگاههايي كه همه بهنام كامپيوتر ميشناسيم، به هر جسم ديگري در عالم نيز قابل تسري است. اجسام فيزيكي موجود در عالم، اگرچه به مفهوم قابل درك براي انسانها داراي ورودي و خروجي نيستند، اما قابليت انجام بسياري از اعمال منطقي و محاسبات رياضي را دارند. كامپيوترهاي طبيعي (يعني ذرهاي يا مادهاي) بهشكل ذاتي ديجيتال هستند و اطلاعات و دادهها را بهصورت حالات كوانتومي گسسته ذخيره ميكنند(مانند اسپين ذرات بنيادي). مجموعه دستورالعملهاي چنين كامپيوترهايي قوانين فيزيك كوانتومي است.

    تفاوت يك كامپيوتر با يك سياهچاله در چيست؟ اگرچه اين پرسش همانند يك شوخي مايكروسافتي جلوه ميكند، اما حقيقت آن است كه اين پرسش يكي از اساسيترين مسايل فيزيك امروزي تلقي ميشود. اكثر كاربران، كامپيوترها را دستگاههاي ويژهاي ميدانند كه بهشكل سيستمهاي روميزي هر روز با آنها سرو كار دارند. اما از نگاه يك فيزيكدان امروزي، سيستمهاي فيزيكي همگي كامپيوتر هستند. در چنين نگاهي، سنگ و صخره، بمبها و كهكشانها و ديگر سيستمهاي فيزيكي، اگرچه سيستمعاملي همچون ويندوز يا لينوكس را اجرا نميكنند، اما دادههايي را ثبت ميكنند و توان پردازش اطلاعات را دارند. هر الكترون، فوتون و يا هر ذره بنيادي ديگر، ميتواند بيتهاي اطلاعاتي را ذخيره كند. ميدانيم كه ذرات بنيادي سازنده اجسام فيزيكي داراي مشخصههايي كوانتومي همچون اسپين (spin) هستند كه برحسب گروهبندي فيزيك نوين ميتواند مقادير مشخص و معلومي باشد. در نتيجه هر ذره فيزيكي ميتواند در اصل دادههايي را ذخيره كند. (اسپين يكي از مشخصههاي فيزيكي است كه در مفاهيم فيزيك جديد آن را به كميتي كه چرخش وضعي ذرهاي را توصيف ميكند، تشبيه ميكنند. اگر براي سهولت تجسم، ذرهاي مانند يك الكترون را به گوي كوچكي تشبيه كنيم، براساس مفاهيم فيزيك كوانتوم، چنين ذرهاي ميتواند از چپ به راست، و يا از راست به چپ، حول محور فرضي خود دَوَران كند و حالت ديگري نميتوان براي آن در نظر گرفت. در اين صورت، مثلاً بر حسب آن كه مشخصهاي همچون اسپين يك الكترون كداميك از دو حالت مجاز (مثبت يكدوم يا منفي يكدوم) باشد، چنين الكتروني ميتواند يك بيت داده را ذخيره كند).

    تا اينجا حاصل بهكارگيري مفاهيم تئوري اطلاعات (Information Theory) در مفاهيم فيزيكي منجر به تعبير ظرفيت دادهاي ذرات فيزيكي ميشود. اما بازهم ميدانيم كه ذرات بنيادي ميتوانند تحت شرايط گوناگوني با يكديگر اصطلاحاً برهمكنش (Interaction) داشته باشند و طي چنين اندركنشهايي، مشخصههاي كوانتومي طرفين برهمكنش، ضمن پيروي از اصول بقاي فيزيكي، تغيير ميكنند. در چنين شرايطي نگاه جديد به فيزيك بيان كننده اين حقيقت است كه ذرات فيزيكي توان محاسباتي (Computation) دارند. (بر اساس تعاريف، هرگاه يك بيت داده از مقداري مانند يك به مقداري ديگري مانند صفر تغيير كند، گفته ميشود كه يك عمل محاسباتي انجام گرفته است. بدين ترتيب هرگاه در يك برهمكنش فيزيكي كميت فيزيكي مشخصي مانند اسپين ذرهاي از مقداري به مقدار ديگري تغيير كند، آن ذره يك عمل محاسباتي انجام داده است).

    بر اين اساس علاوه بر قوانين بقاي ماده و انرژي در فيزيك نوين، از اين پس شاهد نوعي قوانين بقاي اطلاعات
    (Information) نيز هستيم. به عبارت ديگر در نگاه جديد به طبيعت، بين موجوديت فيزيكي (Physical Existence) و محتواي اطلاعاتي (Information Content) پيوندي ناگسستني وجود دارد.
    در بين اجسام فيزيكي، بهنظر ميرسد كه سياهچالهها از اين نگاه كه كليه اجسام فيزيكي قابليت پردازش اطلاعات را دارند، يك استثنا باشند. در گذشته تصور ميشد كه بر اساس نظريه نسبيت خاص انشتين، هيچ چيزي نميتواند از ميدان جاذبه سياهچالهها فرار كند. به اين ترتيب اگرچه ميتوان بهدرون سياهچاله اطلاعات را وارد كرد، اما چيزي نميتوان از آنها دريافت كرد كه بگوييم، محاسبهاي انجام شده است. در دهه هفتاد ميلادي، فيزيكدان مشهور انگليسي، استفان هاوكينگ بيان كرد كه بر اساس تئوري مكانيك كوانتومي، سياهچالهها تشعشعاتي صادر ميكنند (مانند يك قطعه ذغال داغ و فروزان) و اينگونه نيست كه اين اجرام هيچ گونه خروجي نداشته باشند. اما باز بر اساس همين نظريه، خروجي سياهچالهها، تشعشع تصادفي (random) است. به اين ترتيب اگر در يك آزمايش فرضي، يك صندلي به درون سياهچاله انداخته شود، دادهها و اطلاعات خروجي سياهچاله بهگونهاي نيست كه بتوان بر اساس آن، آن صندلي را بازسازي كرد.
    يعني در آزمايش فوق، اطلاعات ناپديد ميشوند. اما موضوع بقاي اطلاعات در فيزيك كوانتومي اين مسأله را غيرممكن ميداند و به همين دليل اين موضوع تبديل به يكي از مهمترين مشكلات فيزيك نظري در سالهاي اخير شده بود.

    دانشمندان ديگري مانند Leonard Susskind و ديگران برهمين اساس بيان كردند كه تشعشعات سياهچاله نميتواند بهصورت random باشد و بر اساس اصل <بقاي اطلاعات>، چنين تشعشعاتي بايد حاوي اطلاعاتي از مواد ورودي به سياهچالهها باشند. اين پارادكس آنقدر ناشناخته باقي ماند تا نهايتاً خود استفان هاوكينگ در تابستان گذشته مجدداً در نقش يك فيزيكدان پيشرو ظاهر گشت و ضمن اعتراف به اشتباه گذشته خود، بيان داشت كه سياهچالهها نيز ميتوانند محاسبه كنند.
    سياهچالهها نمونه اي از عجيبترين اجسام در عالم هستند. كه در عين حال از اين اصل عمومي كه كيهان قابليت ذخيرهسازي داده و پردازش اطلاعات را دارد، تبعيت ميكنند. البته اين اصل بهخودي خود چندان موضوع جديدي در فيزيك مدرن تلقي نميشود و در قرن نوزدهم، بنيانگذاران مكانيك آماري آن را براي تفسير قوانين ترموديناميك مطرح كردند و از آنجا پايههاي تئوري اطلاعات (Information Theory) وضع گرديد (بر خلاف انتظار بسياري از ما كه تصور ميكنيم تئوري اطلاعات دانشي است كه در علوم ارتباطات بهكار گرفته شده است)، واقعيت آن است كه كميت ترموديناميكي بهنام آنتروپي (Entropy) با ظرفيت ذخيرهسازي اطلاعات توسط مولكولهاي يك ماده (تعداد بيتهايي كه مكانها و سرعتهاي مولكولهاي ماده ميتوانند ذخيره كنند) تناسب مستقيم دارد. به اين ترتيب پايههاي دانش اطلاعات كوانتومي (Quantum Information) بربنيان كّمي مستحكمي در قرن بيستم پيريزي شد. براساس
    دانش اطلاعات كوانتومي، بيتهاي سازنده عالم، بيتهاي كوانتومي يا Qubits نام گرفتند.

    بايد توجه داشت كه اگرچه تجزيه و تحليل كيهان به كمك مفاهيمي مانند بيت و بايت، نميتواند جايگزين بررسيهايي بر اساس مفاهيم معمول مانند نيرو يا انرژي باشد، اما استفاده از مفاهيم اطلاعات كوانتومي ميتوانند روشنگر حقايق جديدي در فيزيك باشد. به عنوان مثال، تا كمي قبل موضوعي معروف به شيطانك ماكسول (Maxwell demon) در حوزه ترموديناميك حل نشده باقي مانده بود و از آن به عنوان يك پارادكس ياد ميشد. در واقع قبل از آنكه تئوري اطلاعات كوانتومي اين موضوع را تفسير كند، پارادكس شيطانك ماكسول منجر به شكل گيري نوعي <حركت ابدي>(Perpetual motion) ميشد.
    اين گونه بود كه در سالهاي اخير تعدادي از فيزيكدانان ديدگاههاي مشابهي را در حوزههاي گوناگوني از كيهانشناسي و فيزيك ذرات بنيادي همچون، سياهچالهها، ريزساختار فضازمان (Fine scale spacetime structure) ، رفتارشناسي انرژي تاريك كيهاني و موارد ديگري از قوانين بنيادين طبيعت، بهكار گرفتند. در نگاه اين گروه از فيزيكدانان، عالم يك كامپيوتر غولآسا نيست، بلكه يك كامپيوتر كوانتومي غولآسا است.

  2. #2
    کاربرسایت REZVANEH آواتار ها
    تاریخ عضویت
    ۸۶-۰۹-۰۶
    نوشته ها
    103
    سپاس ها
    0
    سپاس شده 0 در 0 پست

    پاسخ : جهان خود در حال پردازش است !

    زماني كه گيگاهرتز، بسيار كم است

    در اصول، سرچشمه فيزيك مدرن و تئوري اطلاعات از يك اصل مركزي مكانيك كوانتومي نشات ميگيرند كه بر گسستهبودن طبيعت دلالت دارد. از مفاهيم فيزيكي ميدانيم كه هر سيستم فيزيكي را ميتوان توسط تعداد محدودي از بيتها، تفسير و تبيين نمود و از طرف ديگر، ميتوان هر ذره از يك سيستمفيزيكي را مانند يك مدار الكتريكي منطقي (logic Gate) در كامپيوترها در نظر گرفت كه محور اسپين آن ميتواند از يك جهت به جهت ديگر چرخش كند و در نتيجه يك عمل محاسباتي انجام دهد.
    علاوه بر گسستگي سيستمهاي فيزيكي در بعد مكان (space)، سيستمهاي فيزيكي در بعد زمان نيز گسسته هستند. بر اساس نظريههاي جديد، انجام كوچكترين واحد عملياتي محاسباتي (مانند تغيير اسپين يك ذره فيزيكي) به زمان مشخصي نياز دارد. مقدار چنين بازه زماني كوچكي توسط تئوري معروفي بهنام MargolusLevitin قابل محاسبه است. بر اساس اين تئوري، مقدار كوچكترين واحد زماني براي تغيير دادن يك بيت (در يك ذره فيزيكي)، به مقدار انرژي بهكار رفته وابسته است. به عبارت ديگر يكبار ديگر از مسيري غير از اصل عدم قطعيت هايزنبرگ به وابستگي انرژي و زمان ميرسيم.
    از تئوري فوق نتايج بسياري گرفته ميشود. براي شروع، از توان محاسباتي يك كيلوگرم ماده آغاز ميكنيم و فرض ميكنيم كه اين مقدار ماده، فضايي معادل يك ليتر اشغال ميكند. در ديدگاه فيزيكي جديد، به چنين مادهاي، يك (ultimate Laptop) و يا يك لپتاپ فيزيكي گفته ميشود. باتري چنين رايانهاي بهطور طبيعي مقدار مادهاي است كه آن را تشكيل داده است. بر اساس فرمول انشتين (2 E = mc) باتري رايانه فيزيكي ميتواند تمام انرژي خود صرف انجام10 بهتوان 51 محاسبه در ثانيه كند كه بهتدريج با كاهش انرژي باتري، از سرعت پردازش رايانه فيزيكي نيز كاسته ميشود. بهكمك قوانين ترموديناميك ميتوانيم ظرفيت حافظه رايانه فيزيكي را نيز محاسبه كنيم. زماني كه يك كيلوگرم ماده در حجم يك ليتر، به انرژي تبديل ميشود، دماي آن به يك ميليارد درجه كلوين ميرسد و آنتروپي آن كه معادل مقدار انرژي تقسيم بر درجه حرارت است، برابر خواهد بود با 10 بهتوان 31 بيت اطلاعات.
    همانطور كه قبلاً اشاره شد، ذرات مادي در برخورد با يكديگر، اطلاعات يكديگر را تغيير ميدهند. چنين فرايندي را ميتوان بهكمك اصطلاحات زبانهاي برنامهنويسي مانند زبان برنامهنويسي C يا جاوا تفسير كرد. در اين صورت، ميتوان فرض كرد كه ذرات، نقش متغيرها را در زبانهاي برنامهنويسي ايفا ميكنند و برهمكنش ذرات با يكديگر در نقش عملياتي نظير جمع (Addition) ظاهر ميشود. در يك رايانه فيزيكي، بيتها ميتوانند حداكثر با سرعتي معادل با 10 بهتوان 20 بار در ثانيه تغيير كنند كه اين سرعت معادل با سرعت كلاك 100 گيگاهرتز است. البته واقعيت آن است كه چنين رايانهاي سريعتر از آن است كه توسط مكانيسم يك كِلاك مركزي كنترل شود. زمان تغيير دادن يك بيت در چنين رايانهاي، تقريباً برابر است با زماني كه انتقال يك سيگنال از يك بيت به بيت همسايه نياز دارد. نتيجتاً چنين رايانهاي شديداً موازي (parallel) عمل ميكند. يعني آنكه چنين سيستمي، بهجاي استفاده از يك پردازنده، از مجموعه عظيمي از پردازندههايي بهره ميبرد كه هر يك مستقلاً كار ميكنند و اطلاعات را نسبتاً بهكندي به يكديگر منتقل ميكنند.
    با در نظر گرفتن قابليتهاي كامپيوترهاي امروزي و همچنين قانون مور، نسلهاي آينده ما احتمالاً در قرن 23 ميلادي قادر خواهند بود كه از لپتاپهاي فيزيكي استفاده كنند. البته در آن زمان، مهندسان بايد فناوريهايي بهوجود آورند كه بتوان توسط آن كنترل دقيقي بر برهمكنشهاي ذرات در محيطي با دمايي مانند پلاسماي هسته خورشيد، داشته باشند. در چنين شرايطي حجم قابل توجهي از پهناي باند نيز توسط مكانيسمهاي كنترلي و رفع خطا (Error handling) اشغال خواهد شد.

  3. #3
    کاربرسایت REZVANEH آواتار ها
    تاریخ عضویت
    ۸۶-۰۹-۰۶
    نوشته ها
    103
    سپاس ها
    0
    سپاس شده 0 در 0 پست

    پاسخ : جهان خود در حال پردازش است !

    از نانوتكنولوژي تا زنوتكنولوژي
    اگر تا اينجا فرض كردهايم كه هر تودهاي از ماده معادل يك كامپيوتر است، ميتوان چنين نيز فرض كرد كه يك سياهچاله هم كامپيوتري است كه تا كوچكترين اندازه ممكن فشرده شده است. با فشرده شدن يك سيستم كامپيوتر فيزيكي، بهتدريج نيروهاي گرانشي اجزاي دروني آنچنان نيرويي به يكديگر وارد ميكنند كه نهايتاً اين رايانه چنان فشرده ميشود كه ديگر هيچ ذرهاي نخواهد توانست از آن بگريزد. اندازه يك سياهچاله كه به شعاع شوارتزشيلد معروف است، با مقدار ماده موجود در يك سياهچاله نسبت مستقيم دارد.
    يك سياهچاله يك كيلوگرمي، داراي اندازهاي برابر با 10 بهتوان منفي 27 متر است (اين مقدار را با شعاع ذره پروتون كه برابر اندازه شعاع 10 بهتوان منفي 15 متر است مقايسه كنيد). همانطور كه ميدانيد، فشردن يك كامپيوتر، بر محتواي انرژي آن تأثيري ندارد. در نتيجه يك كامپيوتر فشرده نيز ميتواند همچنان 10 بهتوان 51 عمليات محاسباتي در هر ثانيه انجام دهد. تنها موردي كه با فشرده شدن يك كامپيوتر تغيير ميكند، ظرفيت حافظه آن است. زماني كه نيروي گرانشي يا جاذبه چندان مطرح نباشد، ظرفيت كل حافظه با تعداد ذرات تناسب دارد و در نتيجه متناسب با حجم يك كامپيوتر فيزيكي است. اما با فشرده شدن يك كامپيوتر و افزايش نيروي گرانشي بين ذرات تشكيل دهنده، بهتدريج ذرات بهيكديگر نزديكتر و در نهايتاً به هم متصل ميشوند. در نتيجه تحت گرانش زياد، قابليت ذخيرهسازي اطلاعات ذرات كاهش مييابد. ظرفيت كل ذخيره اطلاعات در يك سياهچاله با مساحت سطح آن تناسب مستقيم دارد. در سال 1970 هاوكينگ و همكارش نشان دادند كه يك كيلوگرم سياهچاله قابليت ذخيرهسازي 10 بهتوان 16 بيت داده را دارد. مقداري كه خيلي از مقدار ظرفيت يك كامپيوتر قبل از فشرده شدن، كمتر است.
    البته از طرف ديگر، يك كامپيوتر فشرده شده در برابر كاهش ظرفيت ذخيرهسازي اطلاعات، از سرعت پردازش بسيار بالاتري برخوردار است. در يك سياهچاله زمان لازم براي تغيير دادن يك بيت داده برابر با 10 بهتوان منفي 35 ثانيه است. اين زمان برابر با زماني است كه يك سيگنال نوري براي طي كردن قطر يك سياهچاله (از يك سمت سياهچاله به سمت مقابل آن) نياز دارد. در نتيجه، بر خلاف يك كامپيوتر فيزيكي معمولي، يك كامپيوتر سياهچاله، سيستمي سريال است و همانند يك سيستم تك پردازنده عمل ميكند.
    اما يك كامپيوتر سياهچاله در عمل چگونه كار ميكند؟ در چنين سيستمي، ساختن ورودي مشكلي نخواهد داشت. كافي خواهد بود تا اطلاعات ورودي مورد نظر را بهصورت تودهاي از ماده، encode كرده و آن را بهدرون سياهچاله پرتاب كنيم. بدين ترتيب يك برنامهنويس ميتواند با آمادهسازي مناسب مواد ورودي يك سياهچاله، سياهچاله را براي انجام عمليات محاسباتي مورد نظر خود برنامهريزي كند.
    با فرو رفتن مواد بهدرون يك سياهچاله، ذرات مواد با يكديگر برهمكنش كرده و در نتيجه عمليات پردازشي صورت ميگيرد. اين عمل تا جايي ادامه مييابد كه مواد ورودي به فاصلهاي از مركز سياهچاله ميرسند كه نقطه بيبازگشت و يا اصطلاحاً افقرويداد (Event horizon) نام دارد. اينكه زماني كه مواد ورودي به مركز يا نقطه تكينگي(Singularity) سياهچاله ميرسند و ناپديد ميشوند، چه شرايطي دارد، موضوعي است كه به جزئيات گرانش كوانتومي ارتباط مييابد و هنوز ناشناخته است.
    مطالعات هاوكينگ در مورد سياهچاله نشان داده است كه نرخ تشعشع سياهچالهها با شعاع آنها نسبت عكس دارد. به اين ترتيب سياهچالههاي مركز كهكشانها با سرعت بسيار كمتري از آنچه مواد را بهدرون خود ميكشند، تشعشع ميكنند. در آينده شايد آزمايشگران فيزيك ذرات هستهاي موفق شوند، در درون شتابدهندههاي ذرات بنيادي، سوراخهاي سياه كوچكي ايجاد كنند كه در يك لحظه، با تشعشع انرژي لحظهاي ناپديد ميشوند. در نتيجه ميتوان بهجاي آنكه يك سياهچاله را بهصورت يك شيء تجسم كنيم، آن را همانند تجمع فشردهاي از ماده فرض كنيم كه با حداكثر سرعت ممكن در طبيعت، عمليات پردازشي را اجرا ميكند.

  4. #4
    کاربرسایت REZVANEH آواتار ها
    تاریخ عضویت
    ۸۶-۰۹-۰۶
    نوشته ها
    103
    سپاس ها
    0
    سپاس شده 0 در 0 پست

    پاسخ : جهان خود در حال پردازش است !

    شرح تکامل نظریه سیاه چاله ها :



    <سياهچاله ها اجرامي چنان متراكم هستند كه هيچ چيزي (حتي نور) نمي تواند از ميدان گرانش آن خارج شود.> تعريف فوق از سياهچاله، تا اواسط دهه 70 تكيه كلام مقالات اختر فيزيكي و سخنراني هاي علمي بوده است. اما فيزيكدانان از آن زمان به اين سو بحث هاي متعددي مطرح كرده اند و معتقدند كه انرژي و در نتيجه اطلاعات (كه توصيف كننده شكل انرژي هستند) مي توانند از سياهچاله به خارج نشت كنند. اشكال زير، نگاهي فرضي به سياهچالهها هستند، آنچنان كه از مكاني در خارج از فضا زمان مي توان تصور كرد.

    طرح گريز
    پرسش واقعي آن است كه آيا تشعشع هاوكينگ پاسخ محاسبات سياهچاله را بازميگرداند و يا آنكه اين تشعشع فقط اطلاعات تصادفي را حمل ميكند. اگرچه اين موضوع هنوز جاي كار بسياري دارد، اما اكثر فيزيكدانان و خود هاوكينگ بر اين عقيدهاند كه تشعشع سياهچالهها، نسخه شديداً پردازش شده همان اطلاعاتي است كه در زمان شكلگيري سياهچاله بهدرون آن كشيده شدهاند. به اين ترتيب اعتقاد عمومي دانشمندان چنين است كه اگرچه ماده نميتواند از سياهچاله خارج شود، اما اطلاعات موجود در مواد ميتوانند از سياهچالهها خارج شوند. شناخت دقيقتر چنين فرايندي، يكي از داغترين سوژههاي فعاليت حالحاضر فيزيكدانان بهشمار ميرود.
    سال گذشته، Gary Horowitz و همكارانش، مكانيسمي را به عنوان راهحل مسأله فوق مطرح ساختند. براساس تئوري اين گروه كه به تئوري <گير افتادن (entanglement)> معروف شده است، خواص دو سيستم در بازه فضا زمان مشخصي، به يكديگر ارتباط مييابند. تفسير بيشتر اين تئوري منجر به آن ميشود كه بپذيريم كه در بازه فضا زماني مشخصي، ميتوان چنان با دقت، اطلاعات و خواص مواد را انتقال داد كه تفاوتي با حالت انتقال واقعي چنان موادي در آن بازه فضا زماني نداشته باشد. چنين برداشتي ميتواند در سياهچاله نيز روي دهد. بر اين اساس، مادهاي كه به فاصله افقرويداد سياهچاله ميرسد، ميتواند زوج فوتوني توليد كند كه يكي از آنها به همراه ماده ورودي به سفر خود بهدرون سياهچاله ادامه ميدهد و ديگري بهصورت تشعشع هاوكينگ از سياهچاله به خارج تابش ميكند و اطلاعات ماده ورودي را باز ميگرداند.
    مكانيسمهاي فرار ديگري هم معرفي شدهاند كه در پديدههاي عجيب كوانتومي ريشه دارند. در سال 1996 كامران وفا و همكارش ساختار متفاوتي براي سياهچاله پيشنهاد كردند. در پيشنهاد اين گروه، فرض شده است كه سياهچالهها از ساختارهاي چندبعدي بهنام brane تشكيل شدهاند كه از نظريه ريسمان (String theory) بهدست آمده است. بر اساس چنين تصويري، اطلاعات ورودي به سياهچاله بهشكل موجي در braneها ذخيره ميشوند و امكان نشت كردن به خارج از سياهچاله را نيز مييابند.
    هاوكينگ در تئوري اخير خود نشان داده است كه نوسانات كوانتومي مانع از شكلگيري افق رويداد خوشتعريف(Welldefined) در اطراف سياهچالهها خواهد بود.


    فضا زمان سايبر (Cyberspacetime)
    مشخصههاي سياهچاله بهطور تنگاتنگي به مشخصههاي فضا - زمان گره خورده است. در نتيجه اگر بهتوان به سياهچاله همچون يك كامپيوتر نگريست، فضا-زمان نيز چنين جلوهاي خواهد داشت. مكانيك كوانتومي پيشبيني ميكند كه فضا - زمان نيز همانند ديگر سيستمهاي فيزيكي داراي طبيعتي گسسته است. بدينمعني كه فواصل و زمانها را نميتوان بهصورت همزمان با دقت بسيار بسيار زياد اندازهگيري كرد. در مقياسهاي كوچك، فضا - زمان ساختاري حبابگونه و كفي شكل از خود نشان ميدهد و حداكثر اطلاعاتي را ميتوان در يك ناحيه مشخص از فضا - زمان قرار داد، به مقدار بزرگي بيتها (و يا همان حبابهاي فضا - زمان) بستگي مييابد. به تعبير ديگر، نميتوان در ناحيهاي از فضا - زمان اجسامي قرار داد كه از ساختار حبابي فضا - زمان در آن ناحيه ريزتر باشند.
    فيزيكدانان از سالها قبل نشان داده بودهاند كه كوچكترين سلولهاي فضا - زمان توسط واحدي بهنام طول پلانك (Planck length) بيان ميشود و معادل با 10 بهتوان منفي 35 متر بر آورد ميشوند. چنين ابعادي، فواصلي را مشخص ميكند كه اعوجاجات (Fluctuation) كوانتومي و همچنين اثرات گرانشي اهميت مييابند. معني چنين اندازههايي آن خواهد بود كه طبيعت فضا - زمان همواره كوچكتر از حدودي است كه انسانها بتوانند شاهد آن باشند. اما همانطور كه نويسندگان اين مقاله نشان دادهاند، سلولهاي ساختار حبابي فضازمان بسيار بزرگتر از اندازههايي است كه قبلاً تصور ميشد و در حقيقت، اصولاً نميتوان اندازه ثابت و مشخصي براي سلولهاي فضا زمان در نظر گرفت.
    فرايند نگاشت هندسي فضا - زمان نوعي عمل محاسباتي است كه در آن، فواصل توسط ارسال و پردازش اطلاعات سنجيده ميشوند. يك روش انجام اين عمل آن است كه ناحيهاي از فضا زمان را به تعدادي ماهواره
    Global positioning system) GPS) مجهز سازيم كه در هر يك از آنها يك ساعت و همچنين يك دستگاه فرستنده راديويي كار گذاشته شده است. برايناساس براي سنجش فاصله مشخصي، يكي از ماهوارهها سيگنالي ارسال ميكند و زمان رسيدن آن را ميسنجد. دقت چنين اندازهگيرياي به سرعت تيكهاي ساعت بستگي خواهد داشت. فرايند موسوم به تيكهاي ساعت خود يك عمل محاسباتي محسوب ميشود و در نتيجه حداكثر آن توسط تئوري Margolus-Levitin تعيين شده است (يعني فاصله دو تيك متوالي سريعترين ساعت به انرژي اعمال شده بستگي مستقيم دارد).

    از سوي ديگر، انرژي، خود كميتي محدود است و در صورتيكه به ماهوارههاي مثال فرضي فوق انرژي زيادي نسبت دهيم و يا آنكه آرايش مجموعهاي از ماهوارهها بيش از حد به يكديگر نزديك چيده شده باشند، آنگاه آن مجموعه ماهواره تشكيل يك سياهچاله خواهند داد و ديگر نميتوان از آنها براي عمل نگاشت يا نقشهبرداري فضا زمان بهره گرفت. (البته سياهچال تشكيل شده همچنان به تابش تشعشع هاوكينگ ادامه خواهد داد، اما فركانس و طولموج چنين پرتويي مناسب نقشهبرداري از ساختار فضا زمان نخواهد بود). براساس محاسبات فيزيك مدرن، حداكثر انرژي كل قابل استفاده براي مجموعه از ماهوارههاي نقشهبرداري فضا زمان، بايد متناسب با شعاع ناحيه مورد نظر در عمل نگاشت باشد.

    نتيجتاً، انرژي با نرخ آهستهتري از نرخ كاهش حجم ناحيه مورد نقشهبرداري، كاهش مييابد. در صورتيكه ناحيه مورد نظر عمل نقشهبرداري بزرگ شود، دو حالت انتخاب پيشروي ما قرار خواهد گرفت. يا بايد چگالي ماهوارههاي نقشهبرداري را كاهش دهيم (كه به معني دور كردن آنها از يكديگر است) و يا آنكه در هر يك از آنها از انرژي كمتري استفاده كنيم (كه معني آن كاهش دادن سرعت تيكهاي ساعت آنها است). در هر صورت، دقت اندازهگيري كاهش خواهد يافت. مدلسازي رياضي نشان ميدهد كه كل زمان لازم براي نقشهبرداري از ناحيهاي به شعاع R، كه معادل با كل تعداد تيكهاي محموعه ماهوارههاي نقشهبرداري است، برابر خواهد بود با R2//P2، اگر فرض كنيم هر ماهواره دقيقاً يكبار در طول فرايند نقشهبرداري تيك بزند، آنگاه فاصله ميانگين ماهوارهها از يكديگر برابر خواهد بود با R1/2/p2/3 در تئوري، تنها زماني ميتوان فواصل كوتاهتري بين ماهوارههاي اندازهگيري كرد، كه در زيرمجموعه ديگري از همان ناحيه فضا زمان دقت اندازهگيري كاهش داده شده باشد. چنين استدلالي، حتي در وضعيت فضا زمان منبسط شونده نيز صادق خواهد بود.

    از نگاه نظريهپردازان فيزيكدان، نتيجه حاصل، روش ديگري براي تبيين سياهچالهها فراهم ميآورد. نويسندگان اين مقاله ثابت كردهاند كه اعوجاجات عجيب در مقياس فضا زمان، با ريشه سوم فواصل متناسب خواهد بود و بدين ترتيب يك روش ميانبر براي بهدست آوردن فرمول ظرفيت حافظه سياهچاله هاوكينگ بهدست ميدهد. به همين ترتيب مشخص ميشود كه تعداد كل بيتهاي حافظه يك سياهچاله با مربع توان محاسباتي آن نسبت مستقيم خواهد داشت. در اين مورد ضريب تناسب برابر است با. 5 Gh/c كه در آن نسبيت عام با قرار گرفتن G ثابت گرانشي،h فيزيك كوانتوم با استفاده از h ثابت پلانك توسط پارامتر c (سرعت نور) بهيكديگر پيوند ميخورند.
    يكي از برجستهترين نتايجي كه از رابطه فوق بهدست ميآيد آن است كه حداكثر اطلاعاتي كه هر ناحيهاي فضا زمان قادر است در خود جاي دهد، بهجاي آنكه متناسب با حجم ناحيه از فضا زمان باشد، متناسب با مساحت سطحي آن است. چنين برداشتي به اصل هولوگرافيك (Holographic principle) مشهور است. نتيجهگيري فيزيكدانان از فرضيه فوق به اين ترتيب است كه جهان سهبعدي ما از جهاتي جلوههاي دو بعدي از خود بهنمايش ميگذارد كه اين موضوع خود ميتواند نتيجه مفروضات ما از گرانش كوانتومي باشد.

    10 به توان 123
    اصل محاسبه (computation) تنها مختص كامپيوترهاي فشرده كيهاني (سياهچالهها) و يا كوچكترين كامپيوترهاي عالم (يعني ريز بافت فضا - زمان) نيست، بلكه ميتوان آن را به كل عالم نيز تسري داد. اگرچه عالم ممكن است در بعد فضايي، نامحدود باشد، اما عمر آن محدود بوده است. تا اين لحظه، ناحيه قابل مشاهده عالم چندين ده ميليارد سالنوري وسعت دارد. با در نظر گرفتن اين موضوع كه كل تعداد محاسباتي كه عالم تا كنون انجام داده است، بايد در چنين وسعتي محاسبه شود، عدد 10 بهتوان 123 محاسبه بهدست ميآيد. مقايسه اين حد با رفتار ماده اطراف ما، يعني ماده آشكار، ماده تاريك و انرژي تاريك (Dark energy) كه عامل انبساط شتابدار كيهان است، ميتواند مفيد باشد. چگالي انرژي كيهاني مشاهده شده، چيزي در حدود 10 بهتوان منفي 9 ژول برمترمكعب است. در نتيجه، كل عالم 10 بهتوان 72 ژول انرژي دارد. با در نظر گرفتن تئوري MargolusLevitin، عالم قادر خواهد بود تا 10 بهتوان 106 عمل محاسباتي در ثانيه انجام دهد كه ضرب كردن اين عدد در طول عمر كيهان، عدد 10 بهتوان 123 محاسبه بهدست ميآيد. ( تعداد محاسباتي كه كيهان تا اين لحظه انجام داده است). در واقع عالم حداكثر مقدار مجاز محاسباتي كه قوانين فيزيكي اجازه دادهاند، را تا اين لحظه انجام داده است.
    براي محاسبه ظرفيت حافظه ماده معمولي مانند اتمها، ميتوان از روشهاي استاندارد مكانيك آماري و كيهانشناسي بهره گرفت. زماني ماده ميتواند بيشترين ظرفيت اطلاعاتي را داشته باشد كه بهشكل ماده پر انرژي (مانند ذرات نوترينو يا فوتون) در نظر گرفته شود. در اين حالت چگالي آنتروپي، متناسب با مكعب دما و چگالي انرژي متناسب با توان چهارم دما خواهد بود. در نتيجه كل تعداد بيتهاي اطلاعاتي برابر خواهند بود با تعداد عمليات محاسباتي انجام شده بهتوان سه چهارم. اين عدد براي ماده معمولي كيهان برابر با 10 بهتوان 92 خواهد بود.
    واقعيت آن است كه فيزيكدانان هنوز انرژي تاريك را بهطور كامل نميشناسند و در نتيجه نميتوان محاسبه فوق را براي اين بخش از ماده عالم انجام داد. اما اصل هولوگرافيك بيان ميكند كه كل كيهان قادر به ذخيرهسازي 10 بهتوان 123 بيت اطلاعات است. عددي كه تقريباً برابر با كل تعداد عمليات محاسباتي كيهان است. اين برابري تصادفي نيست و بيانگر اين حقيقت است كه چگالي عالم ما نزديك عدد بحراني است. اگر عالم كمي چگالتر بود، به احتمال زياد دچار رُمبِش (يا انقباض) گرانشي ميگرديد. به همين دليل است كه گفته ميشود عالم حداكثر ظرفيت محاسباتي مجاز را بهكار بسته است.

    بر اساس شناختههاي فعلي فيزيك، رفتار انرژي تاريك با رفتار ماده معمولي كيهان تفاوت بسيار دارد. در صورتيكه انرژي تاريك، بر اساس اصل هولوگرافيك، حداكثر تعداد محاسبات را انجام دهد، آنگاه اكثريت بيتهاي موجود در آن فرصت پردازش شدن بيش از يكبار را در كل طول تاريخ عمر كيهان نمييابند. تا اينجا نتيجه گرفته ميشود كه انرژي تاريك هرچه باشد، سهم قابل توجهي در انجام عمليات محاسباتي ندارد.
    اما در نهايت، محاسبه كيهاني (Universe computing) چيست؟ تا آنجايي كه ميتوان به اين پرسش پاسخ داد، چنين محاسبهاي قرار نيست كه پاسخي به يك پرسش مشخص باشد (آنگونه كه ابركامپيوتر DeepBlue محاسبه ميكند). در واقع عالم در حال محاسبه خود است. محاسبهاي كه توسط مدل نرمافزاري استاندارد انجام ميشود. عالم در حال محاسبه ميدانهاي كوانتومي، مواد شيميايي، باكتريها و انسانها و همهچيز است و در طول چنين محاسباتي، عالم هندسه فضا زمان ويژه خود را با دقت هرچه تمامتر، ترسيم ميكند.
    تمام نتايج بهدست آمده از بهكارگيري قوانين فيزيك نوين در مورد كامپيوترهاي متداول امروزي، سياهچالهها، ريزساختار فضا زمان و ديگر پديدههاي كيهاني، نمايش دهنده انديشه پيوندهاي دروني فيزيك بنيادي هستند. اگر فيزيكدانان تا اين زمان درك كاملي از تئوري گرانش كوانتومي ندارند، با اين حال به اين حقيقت آگاه هستند كه اين تئوري هرچه باشد، به شكل اعجابانگيزي به موضوع اطلاعات كوانتومي (Quantum Information) ارتباط مييابد.

  5. #5
    کاربرسایت REZVANEH آواتار ها
    تاریخ عضویت
    ۸۶-۰۹-۰۶
    نوشته ها
    103
    سپاس ها
    0
    سپاس شده 0 در 0 پست

    پاسخ : جهان خود در حال پردازش است !

    كيهان در حال پردازش است
    بر اساس تئوريهاي جديد، كيهان از دو گونه ماده تشكيل شده است. مادهاي كه به همان مفهومي كه ميشناسيم داراي طبيعتي ديناميك است و مانند يك كامپيوتر پارالل عمل ميكند. گونه دوم ماده يا همان انرژي تاريك (Dark energy) كه فضاي اطراف ماده نوع نخست را پر كرده است، طبيعتي استاتيك دارد و مانند كامپيوترهاي سريال عمل ميكند. در مجموع هر دو گونه ماده موجود در عالم، تا كنون حداكثر تعداد عمليات محاسباتي مجاز بر اساس قوانين فيزيك را انجام دادهاند.

اطلاعات موضوع

کاربرانی که در حال مشاهده این موضوع هستند

در حال حاضر 1 کاربر در حال مشاهده این موضوع است. (0 کاربران و 1 مهمان ها)

موضوعات مشابه

  1. پاسخ ها: 0
    آخرين نوشته: پنجشنبه ۱۸ شهریور ۸۹, ۱۶:۲۳
  2. پاسخ ها: 0
    آخرين نوشته: یکشنبه ۱۷ مرداد ۸۹, ۱۶:۱۰
  3. وقتی که دست مردان خسته شد ... پای ترازوها شکست
    توسط HRG در انجمن گفتار پراکنده
    پاسخ ها: 0
    آخرين نوشته: سه شنبه ۱۳ بهمن ۸۸, ۲۰:۰۲
  4. جويباري: بازيكني درخواست رضايتنامه نكرده است
    توسط PARI در انجمن بایگانی اخبار فوتبال ایران
    پاسخ ها: 0
    آخرين نوشته: چهارشنبه ۲۰ آذر ۸۷, ۱۹:۰۳
  5. پاسخ ها: 0
    آخرين نوشته: چهارشنبه ۱۰ مهر ۸۷, ۰۲:۱۱

مجوز های ارسال و ویرایش

  • شما نمیتوانید موضوع جدیدی ارسال کنید
  • شما امکان ارسال پاسخ را ندارید
  • شما نمیتوانید فایل پیوست کنید.
  • شما نمیتوانید پست های خود را ویرایش کنید
  •