بیگ بنگ: قدمت این بحث به 100 سال می رسد: تابع موج (نکته اصلی مکانیک کوانتوم) به چه معناست؟ آیا گربه شرودینگر مرده است یا خیر؟ اریک کواالکتانی از دانشگاه سیدنی می گوید: در آزمایشی که در آزمایشگاه فناوری کوانتوم اندرو وایت دانشگاه کوئینزلند انجام شد، حضور داشتم. طی این آزمایش، شواهدی بسیار مهمی در خصوص سوال فوق بدست آمد. خبرهای بدست آمده برای گربه خوب نیست.

به گزارش بیگ بنگ، برای درک اهمیت این نتیجه باید تاریخچه آن را مورد بررسی قرار بدهیم. در بطن فیزیک کوانتومی، چیزی مثل بحران واقعیت وجود دارد. تفاسیر متعددی از این نظریه ارائه شده و طی آن تصاویر بسیار مختلفی از جهان کشیده شده است. یکی از مسائل اصلی پیرامون این می باشد که باید از تابع موج کوانتومی چه استنباطی داشته باشیم. بطور خلاصه می توان گفت که تابع موج به توصیف حالت کوانتومی سیستم فیزیکی می پردازد. اما برخلاف آن در فیزیک کلاسیک، خصوصیات کاملی از یک حالت تمامی ویژگی های آن را تعیین می کند(برای مثال، سرعت و موقعیت ذره). حالت کوانتومی فقط پیش بینی های احتمالی را ارائه می دهد.

در واقع، بنظر می رسد تابع موج حالات عجیب و غریب را توصیف می کند؛ مثل وجود داشتن سیستم های فیزیکی بطور همزمان در حالات مختلف و سرعت ها و موقعیت های مختلف. تابع موج به بررسی دقیق احتمالات در آزمایش ها می پردازد اما با تفسیر شهودی مقابله می کند. برخی از بنیانگزاران این نظریه مثل «نیلز بور» و «ورنر هایزنبرگ» پیشنهاد کردند: تا زمانی که مشاهده یک ویژگی به انجام نرسد، سوالاتی از قبیل «این ذره کجاست؟» منطقی نخواهد بود.

با توجه به این دیدگاه، اینطور نیست که ذره واقعا اینجا یا آنجا، و ما هم تا زمانی که نگاه نکنیم، نمی توانیم متوجه شویم. بلکه از نظر نیلز بور، مفهوم دقیق «موقعیت» به وجود یک اندازه گیری بستگی دارد که آن را کشف می کند. آزمایش فکری مشهور «اروین شرودینگر» برای نشان دادن این قضیه طراحی شده بود که آیا سیستم های ماکروسکوپی مثل گربه ها، در حالات برهم نهی قرار می گیرند یا خیر؛ یعنی گربه هم زنده باشد و هم مرده که گویا یک نتیجه گیری پوچ و احمقانه است.

واقعیت نامعلوم برای آلبرت اینشتین قابل قبول نبود. او این جمله مشهور را گفت: «آیا باور دارید که فقط وقتی به ماه نگاه می کنید، آن وجود دارد؟» به باور اینشتین، تابع موج باید اطلاعات محدود ما را نسبت به حالت واقعی سیستم های فیزیکی نشان بدهد. نخستین به دیدگاه انیشتین در سال 1964 ذکر شد که طی آن، «جان بل» نشان داد هر مدلی که یک واقعیت عینی را در مکانیک کوانتومی توصیف می کند باید نوعی ارتباط غیرموضعی میان سیستم های دور برقرار کند؛ این دیدگاه، نظریه نسبیت اینشتین را نقض می کند.

برخلاف خواسته های اینشتین، تابع موج یک شیء فیزیکی واقعی است (با این استثنا که تابع موج هیچ نقش ِ روشنی ایفا نمی کند، اما گربه در جهان های موازی هم زنده و هم مرده است). اما در سال 2007، «رابرت اسپکنز» از موسسه پریمتر مقاله ای منتشر کرد که نشان می داد امکان تکثیر چندین مورد از جنبه های دور از عقل نظریه کوانتومی با یک مدل وجود دارد که در اثر آن، تابع موج همان نقش شناختی را بازی می کند که انیشتین انتظارش را داشت. آیا رویای انیشتین در حال تحقق بود؟

اینشتین می خواست باور کند که واقعیت اساسی بیشتری در پس ِ مکانیک کوانتومی نهفته است. برای اینکه درک کنید این چه مدلی است، فرض کنید دو دسته کارت در دستان من است. یکی حاوی کارت های قرمز و دیگری فقط تک خال (آس). من از شما می خواهم تا یک کارت از یکی از دسته ها بردارید. از منظر تفسیر شناختی، تابع موج نقش دسته ای را بازی می کند که شما از آن کارت بر می دارید، چرا که به شما اطلاعاتی درباره کارت می دهد، اما این اطلاعات خودش یک ویژگی مربوط به کارت نیست. در حقیقت، این احتمال هست که یک آس از قلب ها برداشته باشید که با هر دو دسته مطابقت دارد. اما «متیو پوسی، جاناتان برت و تری رادولف» در سال 2012 نشان دادند که در مدلی عینی از نظریه کوانتومی، تابع موج باید یک ویژگی واقعی از سیستم های منفرد باشد، برخلاف دسته های کارت. اما قضیه آنها یک فرضیه اضافی داشت که آن را به زیر سوال می برد.

یک سری قضایای منتشر شده در طی سال گذشته که یکی از آنها کارهای خود من و همکارانم بود، قید و بندهای محکمی بر امکان پذیری مدل های شناختی(epistemic) ایجاد می کند، حتی بدون آن فرضیه های اضافی. در این قضیه ها به این حقیقت پرداخته می شود که چند جفت از حالات کوانتومی نمی توانند در یک آزمایش تفکیک شوند. قضیه ها نشان می دهند که توضیح های فوق در مورد کارت ها نمی تواند موثر واقع شود. برخی از پیش بینی ها در اثر آزمایشی که من به همراه «مارتین رینگبور» و تیم بریسبین به رهبری «آلساندرو فدریزی» انجام دادم، تایید شدند.

در این آزمایش، فوتون ها در حالات مخصوص قرار گرفته و در معرض یک سری اندازه گیری های اضافه قرار گرفتند. لذا از زمانی که قضیه بل در دهه 1980 میلادی آزمایش شد، نخستین دسته بزرگ از مدل های کوانتومی می بایست حذف میشد. اگر آزمایش های بعدی معانی و پیامدهای قضیه ها را تایید کنند، مدل های شناختی الزاما حذف و منسوخ خواهند شد. اما گزینه هایی وجود دارد. برای مثال، تجدید نظر دربارۀ فرضیه های چارچوب استفاده شده برای حصول قضیه ها با معرفی جهان های موازی و غیره می تواند یکی از این گزینه های اضافه باشد. با تمامی این اتفاقات، همچنان از میزان عجیب بودن مکانیک کوانتومی کاسته نمی شود.

ترجمه: منصور نقی لو/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: theconversation.com

دیدگاهتان را بنویسید

این سایت از اکیسمت برای کاهش هرزنامه استفاده می کند. بیاموزید که چگونه اطلاعات دیدگاه های شما پردازش می‌شوند.

4 دیدگاه

    1. سلام ببخشد واسه من یک سوال پیش اومده میدونم شاید ربطی زیادی با این مقاله نداشته باشه ولی در فیسبوک برای صفحه تان مسیج کدم جواب ندادین
      چطور وقتی یک موجود زنده به یک ماده میبنه ماده مکان و شکل میدا می کنه یا مربوط به مغز انسان میشه یا چیز دیگری ؟

  1. سلام واقعا خسته نباشين ممنون بابته مطالب خوبتون ميشه به من در يه موردي كمك كنين ؟ من ميخوام از اول شروع كنم به مطالعه كتاب ها ولي يه چند تا مطلبو كه خوندم زياد سر در نياوردم كتابي سراغ دارين مه الف باي كيهاني باشه و من با خوندن اون شروع كنم ??

    1. سلام. شما میتونی با سرچ کلمات ساده در همین سایت مطالب اونو بخونید
      توی بیشتر مطالب سایت هم بعضی کلمات که نیاز به توضیح دارند لینک شده (کلمات آبی)
      در ضمن اگر هم خیلی چیزی براتون عجیب بود و اصلا نتونستید سردربیارید wikipadia گزینه خوبیه چون مطالبش معمولا با زبان ساده و مختصر گفته شده