Wednesday, June 28, 2017

نظرية الاضطرابات و الصياغة غير الاضطرابية او كيف تفضح الفيزياء الرياضيات..


أما النظرية الفيزيائية فهى اما ان تكون معرفة اضطرابيا وهو اغلب الحالات او معرفة غير اضطرابيا وهو هدف كبير يندر و يصعب تحقيقه لكن موجود..
أما الاضطراب فيعنى ان النظرية تحتوى على وسيط صغير جدا (او وسيط كبير جدا فنقلبه) ثم ننشر النظرية فى هذا الوسيط..
الذى يعرف نشر الدوال (نشر تايلور مثلا) فنشر النظرية حول وسيط صغير هو بالضبط نشر للمقادير الفيزيائية التى تهمنا حول الوسيط عند حسابها...
والذى لا يعرف نشر الدوال الرياضية نقول ان وجود وسيط صغير فى النظرية سيسمح لنا بكتابة اى مقدار فيزيائى نريد ان نحسبه كسلسلة من الحدود متناسبة مع الوسيط مرفوع لقوة معينة وكل حد فى هذه السلسلة هو اصغر من الحد الذى يسبقه..نسمى هذه السلسة بالسلسلة الاضطرابية...
نأخذ كمثال هنا أدق نظرية (من الناحية التحقق التجريبى) عرفها الانسان وهى نظرية الالكتروديناميك الكمومى quantum electrodynamics التى قال عنها فايمان Feynamn احد مؤسسيها جوهرة الفيزياء و هى النظرية الاساسية التى تصف التفاعل بين الالكترونات و المادة بصفة عامة مع الاشعاع الكهرومغناطيسيى اى مع الكهرباء و المغناطيسية و الضوء فى اطار الميكانيك الكمومى quantum mechanics اى التفاعلات بين تلك الاشياء على المستوى الاساسى الكمومى و ليس على المستوى الكلاسيكى النيوتونى..
وكل هذه التخصصات عندنا فى الجزائر التى تدرس "تفاعل المادة و الاشعاع" (وهذا هو اسمها فعلا) هى تريد ان تدرس ما تدرسه نظرية الالكتروديناميك الكمومى بالطرق البدائية غير النسبية للميكانيك الكمومى العادى وهذا محال فانت تحتاج النسبية و تحتاج الحقل والا فانك لن تحقق شيئا.. و ابقى محتار كعادتى فى هذا الذى يحدث حولنا من الغرائب و العجائب..
لكن حتى ارجع الى نقطتى اقول ان جوهرة الفيزياء وهى الالكتروديناميك الكمومى الذى هو ادق نظرية عرفها الانسان هى نظرية اضطرابية بالاساس بمعنى انها معرفة كسلسلة من الحدود جول وسيط هو ثابت اقتران (اى تفاعل) coupling constant يساوى بالضبط شدة التفاعلات الكهرومغناطيسية مع المادة و يسمى ثابت البنية الدقيقة fine structure constant و هو بعبارة مبسطة جدا لكن دقيقة الى حد كبير الشحنة الكهربائية للالكترون..
هذه السلسلة الاضطرابية للالكتروديناميك الكمومى هى معرفة كسلسلة مقاربة asymptotic series فقط و هذا يعنى ان النظرية لا يمكن ان تمدد اى تطبق فى محال طاقات عليا كيفى..
هذه المعضلة تسمى قطب لانداو Landau pole نسبة الى لانداو (وهو الفيزيائى الروسى العظيم الذى رتب غيره من الفيزيائين العباقرة فى سلم لاندو ووضع نفسه فى الصف الرابع!!!)...
من الناحية الفيزيائية نقول ان ثابت الاقتران الكهرومغناطيسي يتباعد diverges عند الطاقات العليا حيث تنهار السلسلة الاضطرابية و تصبح ليس ذات معنى فيزيائى..
أما من الناحية الرياضية نقول ان نصف قطر تقارب radius of convergence السلسلة الاضطرابية هو صفر... عندما نحسب فاننا نجد فعلا ان هناك قطب فى عبارة ثابت الاقتران الجارى running اى ثابت الاقتران الذى يتعلق بالطاقة ولهذا سميت هذه المعضلة او العلة بقطب لانداو..
اذن ادق نظرية فيزيائية او جوهرة الفيزياء لا يمكن تعريفها غير اضطرابيا اى بدون السلسلة التى حسبها فايمان Feynman و شوينغر Schwinger و توموناغا Tomonaga و غيرهم من العظماء...هذه السلسلة التى تحسب بالضبط باستخدام مخططات فايمان..
ومن اجل هذا السبب فان لانداو بعد اكتشافه لقطبه و لانه عظيم جدا (اى لانداو و ليس القطب و لو ان القطب ايضا عظيم) و متحكم تماما فى كل الفيزياء السوفياتية فى عصره فان رأيه كان ان هذا يعنى ان نظرية الالكتروديناميك الكمومى هى نظرية معلولة يجب رميها الى سلة المهملات وهذا بالضبط ما فعلته الفيزياء السوفياتية فى عهدة لمدة عشرين سنة تقربا حتى توفى لانداو ثم تم اكتشاف معادلات اعادة التنظيم renormalization group equation العظيمة التى فسرت لماذا يقع او بالاحرى لماذا يجب ان يقع مثل هكذا امور للسلسات الاضطرابية...
أما النظريات غير التبديلية المعيارية non abelian gauge theories (التى هى تعميم للكهرومغناطيسية و للاكتروديناميك الكمومى) فهى تؤسس اضطرابيا لكنها ايضا تقبل تعريف غير اضطرابى non perturbative على الشبكة lattice اى على فضاء -زمن منته و مقطع..وهذا عالم آخر لفرصة أخرى ان شاء الله...
اما الرسالة تحت الضوئية subliminal التى ارسلتها اعلاه فهى ان انهيار السلاسل الاضطرابية بتباعدها فى اللانهاية عندما تبلغ الطاقات المالانهاية من جهة و من جهة اخرى بناء النظريات بناءا كاملا غير اضطرابيا على الشبكات المنتهية يجعلنى اقول ان الفيزياء عكس الرياضيات متواضعة وواقعية و عقلانية وانها هى التى تفضح ضعف الرياضيات عند تطبيقها على الواقع المادى...فالفيزياء تود فعلا ان تتعامل مع اشياء مُعرفة رياضية تماما و هذه الامور لا تأتى الا بالبعد عن المالانهاية و جعل كل شيء منته ثم نقوم باستقراء extrapolation النتيجة فى الاخير الى المالانهاية ..بعبارة اخرى الفيزياء لا تحب المالانهاية الفعلية لكنها تقبلها كاستقراء للنهاية الكامنة فقط و هو توجه ارسطو الاول منذ 2500 سنة...
أرايتم كيف وصلت بكم مرة اخرى من الفيزياء النظرية البحتة الى شيء آخر غير فيزيائى بالمرة لكن فلسفى بامتياز...

Tuesday, June 27, 2017

بعض من الرياضيات بعد عطلة العيد..



ومن الخوارزميات الرياضية التى تُترجم الى طرق عددية للقيام بمهمات حاسوبية التى تعلمتها خلال عطلة العيد خوارزمية تعرف باسم خلط نوث Knuth's shuffle...وهى تستخدم خاصة فى علم الحاسوب النظري اكثر من استعمالها فى الفيزياء النظرية..لكننى كنت مضطرا اليها لا مختارا...
السؤال تصور انك تعطى قائمة مشكلة من n عنصر و انك تريد ان تستخرج منها بشكل عشوائى منتظم تبديلة permutation لهذا ال n عنصر..
بالنسبة لى القائمة هى مشكلة من n عدد:
1, 2, ....,n..
والمطلوب استخراج تبدلية عشوائية لهذه القائمة ...
كيف نقوم بذلك?
نوث مؤلف التاغ Tex يقول ابدأوا بأى تبديلة تريدونها مثلا الوحدة 1,2,....n...الآن من اجل اى عنصر من 1 الى غاية n-1 ولنسميه i نقوم بخلط shuffling هذا العنصر اى مبادلته بعنصر نختاره بصورة عشوائية منتظمة من بين العناصر المتبقية من i+1 الى غاية n..
هذا من المؤكد انه سيستخرج لك تبديلة من بين ال n! تبديلة للاعداد من 1 الى n و ان هذه التبديلات تستخرج باحتمال منتظم يساوى واحد على n!...
تنفيذ هذه الخوارزمية البسيطة جدا لكن الفعالة جدا على الفورترون فى الصورة..

Saturday, June 24, 2017

خرافة ان الجسيمات الافتراضية لا تحفظ الطاقة...


الخطوط الداخلية فى أى مخطط فايمان Feyman (الذى يصف تفاعل معين للجسيمات الأولية) يعبر عن انتشار جسيمات نسميها افتراضية virtual particles...
هذه الجسيمات الافتراضية هى تمثيلات للحقل تتميز بجميع الاعداد الكمومية التى تتميز بها الجسيمات الحرة الا انها لا تحقق العلاقة النسبية للطاقة...
فمثلا لو رأيتم خط داخلى يعبر عن الكترون او فوتون او كوارك او غليون داخل مخطط فايمان فذلك الخط يعبر عن الكترون او فوتون او كوارك او غليون افتراضى أى لا يحقق
p**2=-m**2
نقول من الناحية التقنية ان الجسيم الافتراضى يقع خارج القشرة off-shell اما الجسيم الحقيقى فهو دائما يقع على القشرة on-shell...اذن القشرة هى السطح (فضاء دى سيتر de Sitter) الذى يعطى بالمعادلة اعلاه فى فضاء كميات الحركة الرباعية....
البعض يمكن ان يقول لكم ان الجسيم الافتراضى لا يحفظ الطاقة...هذا غير صحيح...الصحيح هو الذى ذكرته..اذا كان الجسيم الافتراضى لا يحفظ شيء فهو لا يحفظ العلاقة النسبية للطاقة اعلاه و هو على كل حال لا يفعل ذلك الا خلال ازمان قصيرة جدا جدا يمكن تقييمها من مبدأ الارتياب (وليس الريبة!!!!) لهايزنبرغ...
أما مبدأ انحفاظ الطاقة فهو مبدأ مطلق و فى مخططات فايمان فان التفاعلات بين الجسيمات تحدث عند العقد وعند كل عقدة من تلك العقد فان كميات الحركة الرباعية الداخلة الى و الخارجة من العقدة تحقق مبدأ انحفاظ الطاقة تماما..
و هذا مما لا شك فيه...


Tuesday, June 13, 2017

وموعدكم الاستدراك أليس الاستدراك بقريب

الامتحان التعويضى و تصحيحه بخط يدى و هو من ابشع الخطوط التى خلقها الله سبحانه و تعالى..لكن هذا ما عندى..اذن الموعد الاخير هو الاستدراك...






Sunday, June 11, 2017

الميكانيك الكمومى حسب التفسير الارثوذكسى (السنى)...


نأخذ قطعة نقدية..لها وجه و لها عقب...
نفترض انها كمومية بمعنى انها تخضع لقواعد الميكانيك الكمومى..
عندما نرمى هذه القطعة فى حالة لو كانت كلاسيكية فاننا نحصل اما على وجه او على عقب..
الحالتان "وجه" و "عقب" هما الحالتان الوحيدتان الممكنتان كلاسيكا وهما الحالتان الموجودتان فعلا فى الواقع بداهة..
لكن فى الميكانيك الكمومى عندما نرمى القطعة فانه يمكننا نحصل على "الوجه" و على "العقب"..لكن مجموعة الحالات التى يمكن ان تكون فيها القطعة فى الميكانيك الكمومى هى مجموعة غير منتهية تسمى فضاء هيلبرت تحتوى على حالة "الوجه" و على حالة "العقب" و على اى تركيب خطى لهاتين الحالتين..
التركيب الحطى هو خليط من الشكل
ص1. الوجه+ص2.العقب
ص1 هو عدد مركب يعطى مربع طويلته احتمال ان تكون القطعة النقدية فى الحالة "وجه"
و ص2 بالمثل مرفق بالحالة "عقب"..
الآن بالنسبة للميكانيك الكمومى التركيب الخطى اعلاه من اجل اى ص1 و ص2 موجود كحالة ممكنة للقطعة النقدية فى فضاء هليبرت مثله مثل الحالات الكلاسكية "وجه" و "عقب"..
لكن هل هذه التراكيب الخطية موجودة فعلا فى الواقع مثلما ان "وجه" و "عقب" موجودان?
هذه بعبارة اخرى معضلة القياس او الملاحظة او الرصد الكمومية...
اذن حتى يكون تصوركم سليم فان التركيب الخطى اعلاه يعنى ان الواقع-حسب الميكانيك الكمومى- يحتوى على قطعة نقدية موجودة فى "وجه" و "عقب" فى نفس الوقت..هذا فهم معين..
الفهم الادق ان نقول ان القطعة النقدية الكمومية فى حالة التركيب الخطى اعلاه غير موجودة حتى نجرى عملية القياس عليها عندها و عندها فقط تخرج القطعة النقدية الى الوجود..(مبرهنة بال)
وحتى يكون الفهم اسلم فان حالة التركيب الخطى اعلاه هى فى الواقع ما يسمى حالة نقية ..اذن رغم انها تعطى خليط بين "وجه" و "عقب" الا انها ليست خليط احصائى..ولهذا فاننا نسميها تركيب خطى و ليس خليط احصائى ...وهذه عبارة اخرى لمعضلة الرصد الكمومى?
اذن عندما نقول ان قط شرودينغر حى او ميت فنحن فعلا نقصد انه غير موجود حتى نجرى عليه القياس..وهذه هى الكوبنهاغن فى اصفى صورها او الكوبنهاغن على مذهب الخاصة..
ويمكن ان تقول ان القط حى و ميت فى نفس الوقت و هذه هى الكوبنهاغن على مذهب العوام اذا صح التعبير..
فكون القط غير موجود حتى نُجرى عليه القياس اصعب على العقل -لكنه الاقرب الى الحقيقة-من كونه حى و ميت فى نفس الوقت...
أما الذى يظن-وهم اغلبية حتى من بين الفيزيائيين العاملين- ان حالة القطعة النقدية فى التركيب الخطى اعلاه او حالة القط فى التركيب الخطى الذى يحتوي حالته حيا و حالته ميتا هى حالة عدم تعين فهو لم يفهم المعضلة بعد..
ومن يرفض هذه الاقوال ويريد شيئا آخر فعليه اذن ان يذهب و يسعى الى عديد العوالم او عديد العقول او بوم او التاريخ المنسجم أو التفسير العابر للاسباب او غيرها من التفاسير...
و كلها فى رأيى اسوء حالا رياضيا و فيزيائيا رغم ادعاءهم او ادعاء بعضهم انهم احسن حالا ميتافيزيقيا وهذه ايضا مشكوك فيها...
فالذى يفترض عدد غير منته من العوالم او العقول اسوء من عدم وجود الشيء حتى نقيسه ومن يخرق الاسباب اسوء منهم كلهم اما بوم فهو معتدل جدا و اما التاريخ المنسجم فهو كوبنهاغن لا يريد ان يواجه الواقع المر!!!...

Saturday, June 10, 2017

تجربة صديق فيغنر-ترجمة بتصرف قليل لكلام صاحبها-



الجزء الثانى
لنشرح وصفى لعملية القياس التى يُجريها صديقى بقليل من التفصيل..
لنفترض ان الجسم الذى يخضع للقياس يمكن ان يكون فى حالتين فقط نرمز لهما ب f1 و f2 ..
هذا الجسم قد يكون خروج وميض من منبع مثلا...
بعد التفاعل بين الصديق و الجسم خلال القياس تصبح حالة الجملة المشتركة صديق+جسم تعطى بالحالتين f1xg1 و f2xg2 حيث g1 و g2 هما حالتى الذاكرة المرفقة برؤية صديقى للجسم فى الحالتين f1 و f2 على التوالى..
يعنى انه اذا رصد صديقى الحالة f1 للجسم فان حالته العقلية الخاصة بذلك الوضع يرمز لها ب g1 اى الحالة التى يجيب فيها الصديق على السؤال: هل رأيت ومضة? ب "نعم"...
ونفس الشيء بالنسبة للحالة الاخرى g2...التى ترفق بالجواب "لا"...
لنفترض الآن ان الحالة الابتدائية للجسم هى التركيب الخطى
a1*f1+b1*f2
الاعداد المركبة a1 و a2 تعطى بالضبط طويلات احتمال الحصول على الوميض (f1) او عدم الحصول على وميض (f2) ..
مباشرة باستعمال خطية معادلة شرودينغر..حالة الجملة المشتركة الصديق + الجسم بعد تفاعلهما تعطى بالتركيب الخطى
a1*f1xg1+b1*f2xg2
اذا سألنا الصديق فيما اذا كان رأى وميض ام لا فانه سيجيب "نعم" باحتمال
|a1|^2
وسيجيب "لا" باحتمال
|b1|^2
لا يوجد احتمال آخر..
الآن بعد ان نُكمل التجربة يمكننى -فيغنر يتكلم- ان اسأل الصديق فيما اذا كان قد رأى ومضة -اذا كان هناك فعلا ومضة قد خرجت-قبل ان أسألك..من المؤكد ان الصديق سيجيب "نعم لقد قلت لك مسبقا اننى رأيت ومضة"..
نفس الشيء اذا لم تخرج ومضة عندما اسأل صديقى هل فعلا لم ترى ومضة قبل ان أسألك...الصديق سيجيب "لقد قلت لك مسبقا اننى لم ارى شيئا"...
اذن الجواب نعم او لا كان مقررا فى ذهنه قبل ان أسأله...
والنتيجة الوحيدة التى يمكن ان نستخلصها ان حالته بعد القياس كانت فعلا f1xg1 او f2xg2 وليس كما يقول الميكانيك الكمومى انها يجب ان تكون التركيب الخطى اعلاه الذى لا يساوى مركباته..
لكن الميكانيك الكمومى صحيح تجريبيا الى اقصى الحدود...
فمثلا لو عوضنا مكان الصديق ذرة هى التى تجرى القياس فانه يقينا لا شك فيه حالة الجملة بعد القياس ستكونت هى التركيب الخطى اعلاه و ليست الحالات الذاتية f1xg1 او f2xg2..
اذا رجع الصديق العاقل مكان الذرة فان حالة التركيب الخطى تصبح لا معقولة absurd لانها تعنى بكل بساطة ان الصديق قبل السؤال كان فى خالة انعاش معلق suspended animation ...

فيغنر فى ملاحظات حول معضلة العقل و الجسيم
من فهم الشبهة -هذه مثل العقيدة عليكم فهم الشبهات اولا قبل الاعتقاد الصحيح- فانه سيكون قد فهم بضربة واحدة مبدأ التركيب الخطى و مسألة التشابك الكمومى و بدأ يفهم معضلة القياس و سيكون اسهل عليه كثيرا فهم التجربة الاخرى لقط شرودينغر-لاننى متيقن ان 99,99 بالمائة لا يفهمونها فعلا-..
اذن صديق فيغنر هو انسان عاقل متكلم يمكننا ان نسأله و يجيب و هذه هى القوة الحاسمة لهذه التجربة...

Friday, June 9, 2017

عملية تقييم الفيزيائى بالدليل h او بالكلام الطويل المنمق الذى لا وزن له


الدليل h هو مقياس اقترحه هورش Hirsch لقياس جودة مختلف الفيزيائين وهو يساوى عدد المقالات التى عدد الرجوعات citations اليها اكبر او يساوى من h ...اذن فيزيائى عنده قيمة معينة ل h يعنى انه لديه h مقال عدد الرجوعات اليها اكبر او يساوى من h..
امثلة...
مثلا ويتن Witten لديه h=164 وهو اعلى دليل موجود الآن فى الفيزياء...
واينبرغ Weinberg لديه h=102
هاوكينج Hawking لديه h=83
توفت 't Hooft لديه h=54
مالداسينا Maldacena لديه h=90
ويلسون Wilson لديه h=50
بال شاندران Balachandran (استاذى فى الدكتوراة) لديه h=39
اوكونور O'Connor (استاذى فى مابعد الدكتوراة) لديه h=26
شخصيا لن استحى واقول انه لدى h=13 فقط و يبدو ان هذا افضل ما استطيع...
وهذا المقياس هو افضل مقياس للمقارنة العلمية الموضوعية الموجود حاليا و هو الذى يستخدم فى ال arXiv و ال hep-inspire ...
اذن اذا كان هناك فيزيائيان لهما نفس ال h فهما متساويان علميا بغض النظر عن عدد الابحاث او عدد الرجوعات او غيرها من الاحصائيات..
فمثلا اذا كان هناك فيزيائيان لهما نفس عدد الابحاث أو نفس عدد الرجوعات لكن لهما قيم مختلفة ل h فالذى لديه قيمة اعلى ل h هو افضل علميا...
ومن لم يرضخ لل h فهو لن يرضخ لأى شيء وهو حر فى الاخير الحرية التى لا معنى لها ويمكنه ان يجادل فى هذه ايضا و يذهب و يقيم نفسه بالكلام الطويل المنمق الذى لا وزن له...

AI as the Hardworking and Perfect PhD Student

  Some people seem very defensive, and sometimes openly hostile, about the use of AI in scientific work. Others go even further and become j...