صيغ π لرامانوجان القديمة بقرن ترتبط بالفيزياء الحديثة

ربط باحثون في المعهد الهندي للعلوم في بنغالور صيغ سرينيفاسا رامانوجان لـ π التي تعود لأكثر من قرن بالفيزياء المعاصرة، بما في ذلك السوائل المتلاطمة وتوسع الكون. عملهم، المنشور في Physical Review Letters، يكشف جسورًا غير متوقعة بين الرياضيات الحدسية لرامانوجان ونظريات الحقول المطابقة. هذا الاكتشاف يبرز كيف يمكن للرياضيات النقية أن تعكس الظواهر الفيزيائية في العالم الحقيقي.

في أوائل هذا الشهر، نشر أنيندا سينها، أستاذ في المعهد الهندي للعلوم في بنغالور، وطالبه الدكتوري السابق فايزان بات، ورقة بحثية في Physical Review Letters تربط الرياضيات الغامضة لسرينيفاسا رامانوجان بفيزياء السوائل المتلاطمة وتوسع الكون. الرابط الرئيسي هو π، الرقم غير المنطقي التقريبي 3.14159265، الذي يشكل مركزًا للهندسة والحسابات.

قبل أكثر من قرن، اكتشف رامانوجان، الذي كان آنذاك محاسبًا في تشيناي، 17 سلسلة لا نهائية متميزة على الأقل لـ 1/π. تتقارب هذه الصيغ بسرعة، حيث يحسن كل حد إضافي الدقة بشكل كبير. بعضها يدعم خوارزمية Chudnovsky، التي تمكن من حساب π إلى أكثر من 200 تريليون خانة عشرية على الحواسيب الخارقة.

شرح سينها: «كنا مهتمين بالرياضيات وراء تفكير رامانوجان». بدأ تحقيقهم في نظرية الأوتار، إطار يفترض أن الجسيمات الأساسية تنشأ من اهتزازات أوتار طاقة صغيرة. أثناء مراجعة حسابات نظرية الأوتار، حددوا نتائج أدبية غير مكتملة واشتقوا عددًا لا نهائيًا من صيغ π الجديدة.

أشار سينها إلى أن الأوتار، مثل أشرطة المطاط، يمكن تمديدها بطرق مختلفة، مما يدمج π في تمثيلات متعددة. أدى ذلك إلى التعرف على تشابهات بين معادلات رامانوجان المعيارية والتكاملات إهليلجية والدوال الخاصة والهياكل في نظريات الحقول المطابقة (CFTs). تصف CFTs الظواهر الحرجة، مثل النقطة التي يصبح فيها الماء عند 374 درجة مئوية و221 أتموسفيرة سائلًا فائقًا، غير قابل للتمييز كسائل أو غاز.

«عند النقطة الحرجة، لا يمكنك فعليًا القول أيها السائل وأيها البخار»، قال سينها. تطابق معادلات رامانوجان دوال الارتباط في CFTs لوغاريتمية، مما يشكل جسرًا بين نظرية الأعداد والفيزياء.

قال بات في بيان صحفي: «[في] أي قطعة من الرياضيات الجميلة، تجد دائمًا تقريبًا أن هناك نظامًا فيزيائيًا يعكس الرياضيات فعليًا. قد يكون دافع رامانوجان رياضيًا جدًا، لكنه دون علمه كان يدرس أيضًا الثقوب السوداء والتدفق المتلاطم والترشيح، وكل أنواع الأشياء».

هناك سابقات تاريخية وفيرة: هندسة ريمانية من القرن التاسع عشر أصبحت لاحقًا أساسًا للنسبية العامة لأينشتاين، المستخدمة في GPS اليوم. تحويلات فورييه، التي طُورت لتحليل تدفق الحرارة، تمكن الآن من الضغط الرقمي.

حاليًا، يلهم هذا الارتباط استفسارات جديدة في مجموعة سينها، تظهر في نماذج الكون المتوسع. كما يشير إلى تمثيلات فعالة لأرقام متعالية أخرى متجذرة في الفيزياء، على الرغم من أنه لا يحل بعد التكهنات الكبرى في نظرية الأعداد أو علم الكونيات.

مقالات ذات صلة

في عام 2025، حلّ فريق بقيادة زاهر هاني في جامعة ميشيغان أحد المشكلات الطويلة الأمد لديفيد هيلبرت، رابطًا بسلاسة الوصفات الرياضية للسوائل عبر مقاييس مختلفة. يربط هذا الاختراق سلوك الجسيمات المجهري بالتدفقات الكبيرة الحجم مثل الماء في حوض الغسيل. يعتمد الإنجاز على تقنيات من نظرية مجال الكم ويعد بآراء حول ديناميكيات الغلاف الجوي والمحيطات.

من إعداد الذكاء الاصطناعي

في منتصف القرن التاسع عشر، طور الرياضياتي برنارد ريمان فكرة ثورية لفهم الفضاءات الرياضية. هذا المفهوم، المعروف باسم المتشعب، وضع الأساس للتطورات في الهندسة الحديثة والفيزياء. القصة نشأت من Quanta Magazine وظهرت في Wired.

طوّر الباحثون أكثر المحاكاة تفصيلاً حتى الآن لكيفية اكتناز المادة حول الثقوب السوداء، مع دمج النسبية العامة الكاملة وتأثيرات الإشعاع. بقيادة ليجونغ جانغ من معهد الدراسات المتقدمة ومعهد فلاتيرون، يتوافق الدراسة مع الملاحظات الفلكية الحقيقية. نُشر في The Astrophysical Journal، ويركز على الثقوب السوداء ذات الكتلة النجمية ويستخدم حواسيب فائقة قوية.

من إعداد الذكاء الاصطناعي

طور باحثون من جامعة إلينوي أوربانا-شامبين وجامعة شيكاغو نهجًا جديدًا لحساب ثابت هابل باستخدام الموجات الثقالية الناتجة عن تصادم الثقوب السوداء. هذه التقنية، المعروفة باسم طريقة السيرين العشوائي، تحلل همهمة الخلفية من الاندماجات الخافتة للحل المحتمل لتوتر هابل. النتائج، التي تم قبولها للنشر في Physical Review Letters، تقدم دقة محسنة باستخدام البيانات الحالية.

 

 

 

يستخدم هذا الموقع ملفات تعريف الارتباط

نستخدم ملفات تعريف الارتباط للتحليلات لتحسين موقعنا. اقرأ سياسة الخصوصية الخاصة بنا سياسة الخصوصية لمزيد من المعلومات.
رفض