پارادوكس‌هاي كوانتومي –  مقدمه

نسبيت نظريه‌اي است كه به كار اطلاعات مي‌پردازد. معادلات اينشتين حد سرعت براي انتقال اطلاعات از ميان فضا را ديكته مي‌كنند:  سرعت نور.

اين معادلات همچنين توضيح مي‌دهند كه چرا ناظرين آنگاه كه سوال يكساني را مطرح مي‌كنند، ظاهراً پاسخ‌هاي متناقصي به دست مي‌آورند. نسبيت روش نگرش دانشمندان به عالم در چگونگي تعامل اجسام با يكديگر در طول فواصل بزرگ‌مقياس، سرعت‌هاي بسيار زياد و تحت شرايط گرانش فوق‌العاده قوي را تغيير داد. اين بزرگترين پيروزي و دستاورد اينشتين بود. اما جايزه‌ي نوبلي را برايش به ارمغان نياورد.

اينشتين موفق به دريافت جايزه‌ي نوبل شد، اما در حوزه‌اي آن را به دست آورد كه هيچ ربطي به نظريه‌ي نسبيت نداشت. او در آن زمان كه ديگر متفكرين هم‌عصرش وي را به شدت احاطه كرده بودند، توسط اعضاي كميته‌ي نوبل رد شد. با اين وجود، اينشتين در 1921 اين جايزه‌ را به خاطر يكي ديگر از بصيرت‌هايش به دست آورد: يعني نظريه‌ي كوانتومي نور يا به عبارت دقيق‌تر اثر فوتوالكتريك.

به نظر يك جور طعنه يا شوخي مي‌آيد كه اينشتين با وجود كسب جايزه‌ي نوبل، به مخالفت با نظريه‌اي پرداخت كه خود به خلقش كمك كرده بود. البته او دلايل خوبي داشت. چالش‌هاي مربوط به دستيابي به سرعت‌هاي بالاتر از نور كه نسبيت با آنها دست به گريبان بود، در مقايسه با آنهايي كه به طور مستقيم از قوانين مكانيك كوانتومي حاصل مي‌شدند، بازي كودكانه‌اي بيش نبودند.

مكانيك كوانتومي ذهن‌ها را مبارزه‌اي جانانه مي‌طلبيد.

خود اينشتين به يكي از همين چالش‌ها پي برد. شگردي در مكانيك كوانتومي كه به نظر مي‌رسيد حفره‌اي در نظريه‌ي دوست‌داشتني‌اش يعني نسبيت به وجود مي‌آورد. او از روي دلهره، دست روي چيزي گذاشت كه به مثابه نقطه‌ي ضعفي منطقي در مكانيك كوانتومي بود؛ در نگاه اول اينطور به نظر مي‌آمد كه فيزيك‌دانان مي‌توانند از آن نقطه ضعف براي ارسال اطلاعات با سرعتي بيشتر از سرعت نور بهره‌برداري كنند. اگر اينطور مي‌شد، مهندسين قادر مي‌بودند، معادلي براي ماشين زمان بسازند. به نظر  مي‌رسيد قوانين نظريه‌ي كوانتومي اين توانمندي را به دانشمندان خواهد داد تا گذشته را دستكاري كرده و آينده را تغيير دهند.

اينشتين انديشيد كه اين شكاف، اين سيستم پيام‌رسان كيهاني اسرارآميزي كه كشف كرده، ثابت مي‌كند نظريه‌ي كوانتومي، پوچ و باطل بوده و در نهايت به كنار گذارده شدن آن خواهد انجاميد. اما اشتباه مي‌كرد. فيزيك‌دانان به دفعات ديده‌اند كه عمل «« كنش از راه دور اسرارآميز»» كوانتومي اينشتين، دو ذره را به هم ربط مي‌دهد. اگر اين ذرات بتوانند به طريقي با هم ارتباط برقرار كنند، بايد اين‌كار را با سرعتي هزاران برابر سرعت نور انجام دهند.

كابوس اينشتين حقيقت داشت.

شيرين‌كاري‌هاي عجيبي كه طبيعت با اجسام كوانتومي مي‌كند، مشاهده‌ شده‌اند و خارق‌العاده‌ترين پيشگويي‌هاي نظريه‌ي كوانتومي مهر تأييد گرفته‌اند. پارادوكس‌هاي اطلاعاتي مكانيك كوانتومي، اينشتين را از نظريه‌ي كوانتومي فراري دادند و او هرگز حل‌شدن آن‌ها را نديد. اين پارادوكس‌ها هنوز هم دردسرسازترين ويژگي‌هاي نظريه‌ي كوانتومي به شمار مي‌روند و تنها اكنون است كه تقريباً يك قرن بعد، دانشمندان به بركت دانش اطلاعات در حال درك آنها هستند.

گرچه اينشتين عاشق نسبيت بود و از نظريه‌ي كوانتومي نفرت داشت، اما هر دوي آنها فرزندان او هستند. اين دو خواهر از يك‌جا سر برآوردند. هر دوي آنها به ترموديناميك و نظريه‌ي اطلاعات پيوند خورده‌اند و هر دو از دل نور متولد شدند.

ادامه دارد …

منبع: كتاب كشف رمز عالم، مقدمه‌اي بر نظريه‌ي اطلاعات كوانتومي، نوشته‌ي چارلز سيف، ترجمه‌ي دكتر ميثم تهراني