مِهبانگ ، دکتر علی نیری Mehbang pinned «چرا زمان فقط رو به جلو می‌رود؟ یکی از پرسش‌های عمیق کیهان‌ش…

تصویر دیپلم اینشتین از دانشگاه پلی‌تکنیک زوریخ در ۲۷ جولای ۱۹۰۰.

مِهبانگ ، دکتر علی نیری Mehbang pinned «۱۲۶ سال در چنین روزی، آلبرت اینشتین موفق به دریافت دیپلم تدریس (چیزی معادل کارشناسی ارشد در علوم پایه) شد. ترجمهٔ فارسی گزارش دیپلم آلبرت اینشتین زوریخ، ۲۷ ژوئیهٔ ۱۹۰۰ به ریاست محترم شورای مدرسه، جناب آقای ک. بلویلر (K. Bleuler) جناب رئیس محترم، امروز آزمون…»

۱۲۶ سال در چنین روزی، آلبرت اینشتین موفق به دریافت دیپلم تدریس (چیزی معادل کارشناسی ارشد در علوم پایه) شد. ترجمهٔ فارسی گزارش دیپلم آلبرت اینشتینزوریخ، ۲۷ ژوئیهٔ ۱۹۰۰به ریاست محترم شورای مدرسه، جناب آقای ک. بلویلر (K. Bleuler)جناب رئیس محترم،امروز آزمون نهایی دریافت دیپلم در بخش ششم (ریاضیات و فیزیک) برگزار شد و نتایج داوطلبان به شرح جدول زیر است. ⸻ داوطلبانEhratGrossmannKolrosEinsteinMarie ⸻ نمرات آلبرت اینشتیندرسنمرهفیزیک تجربی۱۰فیزیک نظری۱۰روش تدریس (یا مهارت‌های آموزشی)۱۱نجوم۵پروژه یا پایان‌نامهٔ دیپلم۱۸مجموع امتیازات۵۴معدل نهایی۴٫۹۱ از ۶در سیستم آموزشی سوئیس در آن زمان، نمرات از ۱ تا ۶ بودند و ۶ بالاترین نمره محسوب می‌شد. بنابراین معدل ۴٫۹۱، نمره‌ای خوب و کاملاً قبولی بود، هرچند بهترین معدل کلاس نبود.دانشجوی هم‌دورهٔ او، مارسل گروسمان (Marcel Grossmann)، معدل ۵٫۲۳ کسب کرد و نفر اول این گروه شد. ⸻ نتیجهٔ کمیسیون امتحاندر پایان گزارش آمده است:«بر اساس این نتایج و با موافقت کمیسیون امتحانات، پیشنهاد می‌کنم به آقایان Ehrat، Grossmann، Kolros و Einstein دیپلم اعطا شود؛ اما خانم Marie موفق به دریافت دیپلم نشود.» ⸻ امضااین گزارش توسطپروفسور هاینریش فریدریش وبر (Heinrich Friedrich Weber)امضا شده است.وبر استاد فیزیک اینشتین در پلی‌تکنیک زوریخ بود. نکتهٔ جالب آن است که اگرچه همین استاد امضای اعطای دیپلم اینشتین را انجام داد، اما روابط میان آن دو بعدها تیره شد و وبر دیگر حاضر نشد برای اینشتین توصیه‌نامهٔ قوی بنویسد. بسیاری از تاریخ‌نگاران این موضوع را یکی از دلایل دشواری اینشتین در یافتن نخستین شغل دانشگاهی خود می‌دانند. ⸻ یک نکتهٔ تاریخی مهماین سند یکی از مهم‌ترین اسناد تاریخی دربارهٔ دوران دانشجویی اینشتین است و افسانهٔ مشهور «اینشتین در ریاضی مردود شد» را کاملاً رد می‌کند.واقعیت این است که:او در ریاضیات و فیزیک دانشجویی بسیار توانمند بود.با موفقیت از آزمون نهایی فارغ‌التحصیل شد.دیپلم رسمی تدریس ریاضیات و فیزیک را دریافت کرد.هرچند شاگرد اول کلاس نبود، اما در میان بهترین دانشجویان قرار داشت.جالب‌تر اینکه مارسل گروسمان، که بالاترین معدل کلاس را کسب کرد، سال‌ها بعد نقش بسیار مهمی در شکل‌گیری نظریهٔ نسبیت عام ایفا کرد. هنگامی که اینشتین برای بیان ریاضی نظریهٔ خود به هندسهٔ دیفرانسیل و حساب تانسوری نیاز داشت، گروسمان او را با آثار ریمان، ریچی و لوی-چیویتا آشنا کرد؛ همکاری‌ای که به تولد نظریهٔ نسبیت عام انجامید.

فرانوسان یعنی چه؟ سه مثال سادهدر ادامه‌ی معرفی مقاله‌ی دکتر نیری، شاید بپرسید «فرانوسان» دقیقاً یعنی چه؟ سه تصویر ساده کمک می‌کند:۱. گروه کر خواننده‌های بمتصور کنید گروه کری که همه‌ی خواننده‌هایش فقط می‌توانند نت‌های بم بخوانند — هیچ‌کس نمی‌تواند بالاتر از «دو»ی وسط پیانو برود. عقل سلیم می‌گوید صدای مجموع این گروه هرگز نمی‌تواند نت زیری در خود داشته باشد. اما اگر بلندی صدا و زمان‌بندی تک‌تک خواننده‌ها را با دقت بسیار تنظیم کنیم، امواج صوتی‌شان طوری با هم تداخل می‌کنند که برای لحظه‌ای کوتاه، صدای کل مثل نتی چند اکتاو بالاتر از توان هر خواننده نوسان می‌کند. اما نکته‌ای در کار است: در آن لحظه صدا به‌شدت ضعیف است. فرانوسان همین است — نوسانی تندتر از تندترین جزء سازنده، به بهای دامنه‌ای بسیار کوچک. این مثال محبوب یاکیر آهارونوف، فیزیک‌دان نامدار و کاشف این پدیده است.۲. عقربه‌های ساعت (چرا این اتفاق می‌افتد؟)چند پیکان را در نظر بگیرید که هر کدام با سرعتی آهسته و ثابت می‌چرخند. جمعِ آن‌ها هم یک پیکان است. بیشترِ وقت‌ها این پیکانِ برایند با سرعتی متوسط و آرام می‌چرخد. اما وقتی پیکان‌ها تقریباً همدیگر را خنثی می‌کنند و پیکان برایند خیلی کوتاه می‌شود، جهتش می‌تواند به‌سرعتِ برق بچرخد — یک پیکان کوتاه می‌تواند دیوانه‌وار تاب بخورد، در حالی که تک‌تک اجزایش آهسته می‌چرخند. نوسان تند دقیقاً همان‌جایی ظاهر می‌شود که سیگنال تقریباً صفر است. سازوکار واقعی فرانوسان در واقع همین است.۳. تداخل ویرانگرجایی که دو موج تقریباً به‌طور کامل همدیگر را خنثی می‌کنند، باقی‌مانده‌ی ناچیزشان لزوماً نرم و آرام نیست — می‌تواند بسیار تندتر از هر دو موج اصلی سوسو بزند. تداخل ویرانگر فقط سکوت نمی‌سازد؛ گاهی آن گوشه‌ی ساکت را به‌طرز عجیبی پرجنب‌وجوش می‌کند.جان کلام: طبیعت اجازه می‌دهد یک موج برای لحظه‌ای از حد سرعت خودش جلو بزند، اما فقط به شرط آنکه نجوا کند — هر چه فرانوسان تندتر، دامنه‌اش به‌طور نمایی ضعیف‌تر. و همین بده‌بستان است که در مقاله‌ی دکتر نیری تعیین می‌کند امضای کوانتومی لحظه‌های آغازین کیهان چقدر ظریف — و در عین حال چقدر مشخص و قابل شناسایی — باشد.

خبری خواندنی از دنیای کیهان‌شناسی: مقاله‌ی تازه‌ی دکتر علی نیّری، فیزیک‌دان ایرانی، در مجله‌ی معتبر Physical Review D منتشر شد. این پژوهش به یکی از عمیق‌ترین پرسش‌های علم می‌پردازد: کیهان در نخستین کسرهای ثانیه‌ی پیدایش خود در چه حالتی بود؟بر اساس نظریه‌ی «تورم کیهانی»، جهانِ نوزاد در لحظه‌های آغازین با آهنگی سرسام‌آور منبسط شد و افت‌وخیزهای کوانتومی ریزی که در آن دوران وجود داشتند، بذر شکل‌گیری همه‌ی ساختارهای امروزی، از کهکشان‌ها تا خوشه‌های کهکشانی، شدند. فرض رایج این است که این افت‌وخیزها از ساده‌ترین حالت کوانتومی ممکن، یعنی حالت خلأ، آغاز شده‌اند. اما دکتر نیّری در این مقاله سناریوی متفاوتی را بررسی کرده است: اینکه حالت آغازین کیهان ساختاری ظریف‌تر و غنی‌تر داشته باشد.ایده‌ی اصلی این پژوهش از پدیده‌ای به نام «ابرنوسان» یا superoscillation الهام گرفته است؛ پدیده‌ای شگفت‌انگیز در فیزیک کوانتومی که در کارها و سخنرانی‌های «یاکیر آهارونوف» و «سِر مایکل بِر‌ی» نقش مهمی داشته است. در ابرنوسان، یک موج می‌تواند در ناحیه‌ای کوچک، تندتر از تندترین مؤلفه‌ی سازنده‌ی خود نوسان کند؛ چیزی که در نگاه اول خلاف شهود به نظر می‌رسد، اما کاملاً واقعی است و در اپتیک نیز بررسی شده است.نوآوری این مقاله آن است که چنین حالت‌هایی را به‌صورت دقیق و از پایه، نه به‌شکل یک فرض دلبخواهی، در نظریه‌ی تورم کیهانی ساخته و پیامدهای رصدی آن‌ها را محاسبه کرده است. اگر کیهان با چنین حالتی آغاز شده باشد، می‌تواند اثر انگشت مشخصی به‌جا بگذارد: نقش‌ونگاری نوسانی در طیف تابش زمینه‌ی کیهانی، همان نور باستانی‌ای که از دوران نوزادی جهان به ما رسیده است.جالب اینجاست که محاسبات نشان می‌دهد تابش زمینه‌ی کیهانی این نقش را تا حد زیادی «تار» می‌کند، اما نقشه‌برداری سه‌بعدی از توزیع کهکشان‌ها، که نسل تازه‌ی رصدخانه‌ها و پیمایش‌هایی مانند DESI در حال انجام آن هستند، می‌تواند این امضای کوانتومی را با وضوح بهتری حفظ کند. به بیان ساده، شاید بتوان با شمردن و نقشه‌کردن کهکشان‌های امروز، خاطره‌ای از حالت کوانتومی بسیار آغازین جهان را بازخواند.این مقاله با عنوان «حالت‌های آغازین ابرنوسانی در دوران تورم» در Physical Review D، جلد ۱۱۴، شماره‌ی مقاله‌ی ۰۲۳۵۰۸، منتشر شده است.لینک مقاله: doi.org/10.1103/b4yl-qlxn

چرا زمان فقط رو به جلو می‌رود؟یکی از پرسش‌های عمیق کیهان‌شناسی این است: جهان چگونه از یک حالت کاملا کوانتومی، مبهم و پر از امکان‌های هم‌زمان، به جهانی کلاسیکی و مشخص تبدیل شد؛ جهانی که در آن گذشته را به یاد می‌آوریم، نه آینده را؟در مکانیک کوانتومی، یک سامانه می‌تواند هم‌زمان در چند حالت ممکن باشد. اگر این ایده را به کل جهان اولیه تعمیم دهیم، جهان می‌توانست به‌صورت هم‌زمان شامل «شاخه‌های» مختلفی باشد: شاخه‌ای که در حال انبساط است، شاخه‌ای که در حال انقباض است، و ترکیبی از این امکان‌ها. اما جهان امروز چنین ابهامی ندارد. ما جهانی مشخص و در حال انبساط می‌بینیم.نکته‌ی اصلی مقاله‌ی اخیر علی نیّری این است که تورم کیهانی، یعنی دوره‌ی انبساط بسیار سریع آغازین، به‌تنهایی کافی نیست تا جهان را کاملا کلاسیکی کند. تورم نوسان‌های کوانتومی را بسیار کش می‌دهد و آن‌ها را شبیه امواج کلاسیکی می‌کند، اما هنوز باید توضیح داد چرا شاخه‌های مختلف کوانتومی دیگر با هم تداخل نمی‌کنند.اینجاست که مفهوم واپاشی همدوسی وارد می‌شود. منظور این نیست که جهان به‌وسیله‌ی یک ناظر آگاه «دیده» شده است. بلکه میدان‌ها و درجات آزادی پنهان در خود جهان، نقش محیط را بازی می‌کنند. این محیط با شاخه‌های مختلف جهان برهم‌کنش می‌کند و از آن‌ها «ردپا» یا «رکورد» به جا می‌گذارد. وقتی این رکوردها به‌اندازه‌ی کافی قوی شوند، شاخه‌های مختلف دیگر نمی‌توانند با هم تداخل کنند. در نتیجه، جهان برای ناظران درون آن مانند یک تاریخ کلاسیکی مشخص ظاهر می‌شود.تصویر ساده این است: جهان اولیه مانند مهی کوانتومی از امکان‌ها بود. تورم این مه را کشید و ساختارهای بزرگ را از دل آن بیرون آورد. اما محیط کیهانی، با ثبت ردپاهای شاخه‌های مختلف، باعث شد فقط یک تاریخ مؤثر و پایدار باقی بماند: تاریخی که در آن جهان در حال انبساط است.این فرایند همچنین به مسئله‌ی پیکان زمان مربوط می‌شود. قوانین بنیادی فیزیک اغلب میان گذشته و آینده تقارن دارند، اما تجربه‌ی ما چنین نیست. مقاله نشان می‌دهد که در جهان تورمی، شاخه‌ی انبساطی رکوردهای پایدارتری در محیط ایجاد می‌کند. این رکوردها به‌طور برگشت‌ناپذیر تقویت می‌شوند و جهت مؤثری برای زمان می‌سازند: جهتِ انباشته شدن رکوردها، افزایش تمایز تاریخ‌ها، و ظهور جهان کلاسیکی.بنابراین، پیام اصلی مقاله این است: زمان از بیرون به جهان تحمیل نمی‌شود. پیکان زمان می‌تواند از درون خود فیزیک جهان اولیه پدیدار شود، وقتی تورم کیهانی و واپاشی همدوسی با هم باعث می‌شوند یک تاریخ مشخص و کلاسیکی از میان امکان‌های کوانتومی سر برآورد.به زبان کوتاه‌تر: جهان «واقعی» شد، چون خودش ردپای تاریخش را در محیط کیهانی ثبت کرد.منبع: [Gist.Science summary of arXiv:2602.21263](gist.science/paper/2602.21263#gist)