مرا به کائنات بفرست: دور فرستی کوانتومی – قسمت اول

اروین شرودینگر تنها فیزکدانی نبود که پذیرفتن جنبه های نامعمول مکانیک کوانتومی برایش مشکل بود. آلبرت اینشتین، که شاید بزرگترین فیزیکدان قرن بیستم باشد، نشان داد که مکانیک کوانتومی از بعضی لحاظ نظریه ی نا مطلوبی است. او، همراه با دو همکارش، بوریس پودولسکی و ناتان روزن، آزمایش تخیلی را مطرح کرد که فکر می کرد عیب این نظریه را نشان می دهد. ولی مانند آزمایش تخیلی شرودینگر، تمام کاری که اینشتین انجام داد برجسته کردن شگفتی این نظریه بود و مبنای ممکنی برای دورفرستی فراهم آورد، که « باریکه های » بکار رفته برای انتقال افراد و اشیا در فضا در مجموعه داستان علمی – تخیلی استار ترک شبیه بود.
این آزمایش تخیلی مستلزم مفهومی بود بنام درگیری. در مکانیک کوانتومی، درگیری به وضعیتی اطلاق می شود که در آن حالت های دو یا چند ذره، با آنکه ذرات ممکن است از هم دور باشند، به شدت به یکدیگر مربوط اند. این وضعیت ها رخ می دهند چون حالت ها نامعین ممکن است بیش از یک ذره را در بر گیرند، به گونه ای که بین حالت ها یا مسیرهای تک تک آنها پیوند بر قرار کند. مثلا، هر یک جفت ممکن است از شکاف های متفاوت آزمایش دو، شکاف توصیف شده ی قبلی عبور کند. اگرچه مکانیک کوانتومی نمی تواند پیشاپیش بگوید که کدام الکترون، E1 یا E2، از کدام شکاف می گذرد، اگر اندازه گیری نشان دهد E1 از شکاف A می گذرد، آنگاه E2 باید از شکاف B بگذرد.

url
درگیری به کامپیوترهای کوانتومی راهی برای ربط دادن حالت های منطقی اجزاء آن به یکدیگر ارائه می دهد که کار کردن آنها با یکدیگر را ممکن می سازد. اما آنچه اینشتین را نگران می کرد این است که درگیری در هر فاصله ای عمل می کند. حتی اگر ذرات مایل ها از هم فاصله داشته باشند، یا حتی اگر آنها در منظومه های شمسی متفاوتی باشند، وقتی که اندازه گیری در مورد یکی انجام شود حالت دیگری خود به خود تعیین می شود. فرض کنید یک واکنش شیمیایی یا هسته ای دو الکترون ایجاد می کند که از یکدیگر دور می شودند، و ماهیت واکنش تولید الکترونهای با اسپین های نخالف است- یک الکترون اسپین بالا و دیگری اسپین پایین دارد. مکانیک کوانتومی واکنش را فقط بعنوان تصادفی توصیف می کند. دو الکترون و حالت هایشان مشخص اند، ولی پیشاپیش نمی توان تعیین کرد که کدام الکترون اسپین بالا، و کدام الکترون اسپین پایین دارد. اگر فیزیکدانی آزمایشی را روی یک الکترون اجرا، و اسپین بالا تعیین کند، آنگاه حالت اسپین معین تبدیل می شود. یعنی حالت اسپین الکترون دیگر، که قبلا نامعین بود، اکنون، با آنکه ممکن است خیلی دور باشد، اما معین است.
این مطلب اینشتین را گیج و سردرگم کرده بود زیرا افکار و نظریه های او نشان داد که هیچ اطلاعاتی نمی تواند سریعتر از نور حرکت کند. ولی دانشمندی می تونست حالت اسپین یکی از الکترونها را با اندازه گیری تعیین کند که ممکن بود در سیاره ی دیگر یا حتی در کهکشان دوری انجام شده باشد.
با وجود بد گمانی های اینشتین، آزمایشهای مشابه داستان جفت الکترون پیشگفته ثابت می کند که این حادثه رخ می دهد. ولی نتایج نظریه های اینشتین را نقض نمی کندد زیرا این پدیده اطلاعات را منتقل نمی کند. اندازه گیری الکترون حالت اول حالت دوم را تعیین می کند، اما راهی وجود ندارد که ناظر الکترون دوم بتواند از اندازه گیری رخ داده آگاه شود مگر اینکه از شخصی که آزمایش را انجام داده پیامی را که به وسیله ی متداولی مانند رادیو منتقل شده باشد، دریافت کند. حالت الکترون برای ناظر دوم هنوز نامعلوم است تا اینکه یک اندازه گیری انجام گیرد یا پیامی از ناظر اول دریافت شود.
اینکه درگیری هیچ قانونی را نقض نمی کند، باز هم یکی از نتایج عجیب تر مکانیک کوانتومی به شمار می رود. اگر حالت اسپین الکترون دوم، همانطور که نظریه می طلبد، تا وقتی که مشاهده شود نامعین باشد، آنگاه به طریقی پی می برد که بعد از آنکه کسی حالت الکترون اول را تعیین کرد حالت اسپین مناسب را اتخاذ می کند. این اساس استدلال اینشتین بود، که مطلب شرودینگر درباره ی گربه را شبیه سازی می کند. اگر حالت الکترون دوم آمیزه ای از اسپین بالا و پایین باشد که تا زمان مشاهده معین نیست. آنگاه اندازه گیری ناظر اول به طریقی بر حالت دوم تاثیر می گذارد. اینشتین برای این مطلب توضیحی نداشت. هیچ کس دیگر هم درگیری را به وسیله ی فیزیک کلاسیک توضیح نداد. با این وجود، این فرایند می تواند مفید باشد. اگرچه اطلاعات نمی تواند منتقل شود، از آن می توان نسخه برداری و آن را با روشی بنام دورفرستی، از طریق فضا منتقل کرد.

ادامه دارد »»»»»

image_pdfimage_print
(12 نفر , میانگین : 4٫17 از 5)
لینک کوتاه مقاله : http://bigbangpage.com/?p=505

سمیر الله وردی

کارشناس عمران، علاقمند به نجوم، کیهان شناسی، فیزیک و تکنولوژی های جدید می باشد و بعنوان نویسنده علمی- نجومی در وب سایت بیگ بنگ فعالیت می کند.

شما ممکن است این را هم بپسندید

۴ پاسخ‌ها

  1. ortakand گفت:

    aayaa baraay e shomaa mohemm hast ke khaanandeh maghaaleye shomaa raa befahmad. khodetaan raa begozaarid be jaaye yek khaanndeye alaghmand ke zahmat e khaandan e matlab e shomaa ra paziraa shodeh. aayaa fekr mikonid ke mifahad che neveshte eed? man ke baa tahsilaat e daaneshgaahi nafahmidam!!
    baa arezooye movafghyt

  2. فهمیدن این مسائل نیاز به مطالعه زمینه ای و داشتن اطلاعات پایه ای در حدی جزئی در مورد فیزیک کلاسیک و نوینه و مهمتر از همه داشتن علاقه!
    زیاد هم پیچیده نیست… با اینکه اونایی که این نظریات رو دادن خودشون هم در برخی موارد شگفت زده می شن اما ملموس و قابل درکه!

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *