برچسب: کوانتومی

در سال جاری، جایزه‌ی نوبل فیزیک اختصاص یافته است به «آزمایشاتی با درهم‌تنیدگی فوتون‌ها» که هم‌قدم است بر قضیه‌ی بِل و روش جدیدِ نظریه‌ی اطلاعات کوانتومی.

برای درک این‌که تمام این‌ها به چه معنایی‌ است نیاز داریم به کندوکاو در این آزمایشات که به وقت طولانی در بین فیزیکدان‌ها گفت و گو شده است و البته چرایی با ارزش و مهم بودن اون. در دهه 60 مسیحی، بِل دریافت که چگونه سوال‌های فلسفی درباره‌ی وجود واقعیت را به سوال‌هایی درباره‌ی مسایل فیزیکی بکشاند! ــ این‌که چه‌چیزی را در باره‌یِ دنیا می‌دانیم، و به واقع امر، دنیا چگونه هست!ــ‌ نزد‌تر، پاسخ‌هایی که علم به‌مان داده، در کنار راه‌های دیگر همگی به بنبست رسیده بود.

زیادتر بخوانید: کشف یک اَبَر زمین زیست‌پذیر که تنها 37 سال نوری با ما فاصله دارد [+عکس]

درهم‌تنیدگی کوانتومی از فلسفه تا فیزیک

ما می‌دانیم که عینیات (اُبژه‌ها‌) کوانتومی ویژگی‌هایی دارند که به طور معمول ما به عینیات معمول زندگی منتسب نمی‌کنیم. چنان‌که روشنایی گاه موج است و گاه ذره. و در درک ما چنین نیست. زمانی‌که به تبیین این‌طور رفتارهای نامعمول می‌پردازیم، در این‌جا دو نوع توضیح قابل تصور است.

احتمال یکم: دنیا کوانتومی را آشکار آنطور که هست درک می‌کنیم؛ اون‌چنان‌که هست و به طور غیرمعمول چهره می‌دهد. و در احتمال دیگر دنیا کوانتومی فقط مانند دنیا معمول است که ما می‌شناسیم و دوست داریم امّا دید‌ ما از اون مغشوش است. بنابراین ما نمی‌توانیم واقعیت کوانتومی اون‌چنان‌که هست آشکار مشاهده کنیم!

در اوان دهه‌های قرن بیستم مسیحی، فیزیک‌دان‌ها به دو قسمت تقسیم شده بودند و هر دسته، یک توضیح را صحیح می‌فهمید. برخی از اون‌ها به سان، ورنر هایزنبرگ و نیلز بور دنیا کوانتومی را غیرمعمول می‌پنداشتند و برخی دیگر نیز به سان، آلبرت آینشتاین و اروین شرودینگر دنیا کوانتومی را مانند به دنیا معمول و درک ما را از اون، مه‌آلود و ساده‌انگارانه می‌پنداشتند.

در بطن این قسمت‌بندی، درک غیر ساده از نظریه‌ی کوانتومی وجود داشت. بر پایه این نظریه، سازگان‌‌‌های کوانتومی با ویژگی‌های قطعی، مستقل ازهم و درکنارهم به کنش و اندرکنش می‌پردازند؛ حتی زمانی‌که این سازگان‌ها به از بخشی به بخشی دیگر حرکت بزرگی انجام دهند. در همین سال 1935 بود که شرودینگر ایده‌ی آزمایش گربه و جعبه را مطرح کرده و این چیز تازه را «درهم‌تنیدگی» نامید. گفت و گو او این بود که درک ساز و کار دنیا از این راه بیهوده به نظر می‌رسد.

زیادتر بخوانید: رازها پیدایش زمین با مطالعه‌ی شهاب سنگ مریخی قدیمی‌سال آشکار شد!

مسئله‌ی درهم‌تنیدگی کوانتومی

اگر سازگان‌های کوانتومی درهم تنیده واقعاً در کنار یکدیگر متصل باشند. حتی زمانی‌که از هم با فاصله جدا باشند، طوری به نظر می‌آیند که گویی ارتباطات‌شان با یکدیگر بی‌صبر است. اما برخی از این ارتباطات بسته است.

بر پایه قضیه‌ی نسبیت آینشتاین، او این ایده را «کنش شبح‌وار» در یک فاصله. مجدد در همان سال 1935 آینشتاین با دو همکار خود یک ایده‌ی تجربی دیگر را مطرح ساحت که علامت می‌داد مکانیک کوانتومی، همه‌ی اتفاق را درباره‌ی درهم‌کنش به ما نمی‌گوید. اون‌ها پنداشتند که این‌جا چیزی زیادتر وجود دارد در جهانی که هنوز ما نمی‌توانیم اون را مشاهده نماییم.

تئوری بل و درهم‌تنیدگی

امّا با گذر تاریخ، پرسشی مطرح شد که ـ«چگونه دریافت ما از نظریه‌ی کوانتومی به یک علم پاورقی در محافل آکادمیک تبدیل شده است؟» سوال که به نظر می‌رسد فراوان فلسفی باشد و در دهه ۴۰ میلادی بسیاری از نوابغ در فیزیک کوانتومی مشغول استفاده از این نظریه برای برنامه‌های مشخص‌تری شدند، من‌جمله تولید بمب اتمی.

این مشکل تا 1960 ادامه داشت، تا همان زمانی‌ که جان بل فیزیکدان ایرلندی، نبوغش را برای حل مسئله‌ی درهم‌تنیدگی به کار بست که جامعه‌ی علمی دریافت که این سوال به ظاهر فلسفی می‌تواند پاسخی درخور داشته باشد.

بل با استفاده از سیستم علّی ساده‌ای که به آزمون فکری آینشتاین افزود، علامت داد که این‌جا راهی وجود ندارد تا زمانی که یک کنش کوانتومی ناکامل است توضیح کوانتومی داد. بنابراین، مادامی که «کنش شبح‌وار در یک فاصله» چهره نداده است نیز هم‌چنان بر احتمالات نظریه‌ی کوانتومی منطبق است.

این خبر خوبی برای آینشتاین نبود. این برای این است که چنین چیزی در دهه‌ی 60 مسیحی مشهود نبود که دریابیم به راستی احتمالات نظریه کوانتومی لزوماً صحیح بوده است یا خیر؟!

به واقع امر، برای اثبات گفته‌ی بل، کسی باید گفت و گو فلسفی‌ای را درباره‌ی واقعیت را مطرح می‌ساخت، تبدیل یک سازگان فیزیکی به یک آزمون تجربی. البته این امر، جایی است که دو نفر از برندگان جایزه نوبل درون این اتفاق می‌شوند. در وهله‌ی نخست، جان کلازر، و سپس آلن اسپکت، آزمایش‌ها را درباره‌ی سیستم پیشنهادی بل انجام دادند که در نهایت منجر شد به این‌که نزد‌بینی های مکانیک کوانتومی دقیق باشد.

در نتیجه، علی‌رغم اون‌که ما «کنش شبح‌وار در یک فاصله» را بپذیریم یا نه، هیچ شرح دیگری از سازگان‌های کوانتومی درهم تنیده که دنیا کوانتومی مشاهده شده را وصف کنند وجود ندارد.

بنابر این، آینشتاین در اشتباه بود؟

این شاید یک سورپرایز باشد، اما این پیشرفت‌هایی که در نظریه‌ کوانتومی پدیدار شده است علامت داده که آینشتاین در این نقطه اشتباه می‌کرد. این امر، برای این است که به نظر نمی‌رسد که در نقطه نظر ما دنیا کوانتومی مه‌آلود به نظر بیاید و فقط مانند اون‌چیزی‌ست که دنیا معمول ما هست.

اما ایده‌ی این که ما دریافت آشکار و بخصوصی از دنیا غیرمعمول کوانتومی داریم به نظر فراوان ساده‌انگارانه می‌آید و و این یکی از درس های مهم فلسفی را در قسمت فیزیک کوانتومی و درهم‌تنیدگی به نزد می‌کشد. در همین خصوص سومین برنده‌ی جایزه نوبل آنتون زیلینگر خاطر علامت ساخت:

تفاوت بین واقعیت و علم ما از واقعیت، در واقعیت امر، تفاوت واقعیت و اطلاعات است که نمی‌تواند ساخته شود. اینجا راهی برای ارجاع به واقعیت بدون استفاده از اطلاعاتی که ما در باره اون داریم، ممکن نیست.

زیادتر بخوانید:

شما دربارهٔ تاریخچه‌ی درهم‌تنیدگی کوانتومی چه فکر می کنید؟ نظرات خود را در قسمت کامنت‌ها با جونی در بین بگذارید.

منبع: phys.org