تفسیر کپنهاگ و درک شهودی

برای این که تفسیر کپنهاگ خوب در ذهنمان جا بیفتد، و بعدا هم بتوانیم تفسیر جهان های موازی را خوب متوجه شویم،
آن را به یک صورت دیگر هم شرح می دهم. این 6 تصویر فوق را ملاحظه کنید👆

عقل سلیم و درک شهودی می گوید:
وقتی الکترونی درون یک جعبه ای است که از آنجا نمی تواند بیرون برود،
در هر لحظه یک جای مشخصی در داخل آن جعبه دارد، حتی اگر ما جای آن را ندانیم. مثل تصویر A.

تفسیر کپنهاگ می گوید:
الکترون در این جعبه به شکل موج است و در هر لحظه در یک نقطه مشخص نیست بلکه در هر نقطه از داخل آن جعبه هست، مثل تصویر B .
هنگامی که ما آن را در یک نقطه پیدا کنیم، ویو فانکش در تمام نقطه های دیگر متلاشی شده(کلاپس میکند) و فقط در آن نقطه متمرکز می شود؛
و در آن نقطه می شود صد درصد. مثل همان تصویر A.


عقل سلیم یا درک شهودی می گوید:
ما اگر بدون این که داخل آن جعبه نگاه کنیم، یک دیواره را درون آن بلغزانیم، به طوری که داخل جعبه را به دو قسمت مساوی تقسیم کند؛
آنگاه الکترون فقط در یکی از آن دو نیمه خواهد بود. مثل تصویر C .

اما تفسیر کپنهاک می گوید:
الکترون در هر دوی آنها خواهد بود.
یعنی، بدون این که تقسیم شود، هم در این نیمه خواهد بود هم در آن نیمه، مثل تصویر D.
این ویوفاکشن که در هر دوی آنها هست فقط آن موقع در یکی از آنها کلاپس میکند و در دیگری جمع می شود که ما بیاییم یکی از آنها را نگاه کنیم.
منظور از نگاه کردن هم این است که یک آزمایش خاص دریکی از آنها انجام دهیم تا ببینیم الکترون را آنجا می توانیم پیدا کنیم یا نه.
باری، وقتی یکی از آنها را نگاه کردیم دو حالت می تواند اتفاق بیافتد:
یکی این که الکترون در همان نیمه باشد که نگاهش کرده ایم. آن وقت ویو فانکشن نیمه دیگر متلاشی می شود. چون الکترون را دیده ایم و درون همان نیمه دیده ایم که نگاهش کردیم. پس الان دیگر در نیمه دیگر نمی تواند باشد.

حالت دیگر هم این که وقتی یکی از نیمه ها را نگاه کردیم، الکترون را داخل آن پیدا نمی کنیم. در این حالت، ویوفاکشنِ خود آن نیمه کلاپس می شود و در نیم ه دیگر جمع می شود. مثل تصویر C .
تا وقتی که ما هیچ کدام از این دوتا نیمه را نگاه نکرده ایم، حتی اگر آن دوتا نیمه را از هم دور کنیم، باز هم الکترون در هر دوتای آنها هست. مثل تصویر E. حتی اگر این دوتا نیمه را به اندازه میلیاردها سال نوری هم از هم دور کنیم، ویو فانکشن آنها مساوی است. یعنی الکترون هم در این نیمه هست هم در آن نیمه.
این ویو فانکش فقط وقتی در یکی از آنها متلاشی می شود که ما یکی از آنها را نگاه کنیم. مثل تصویر F .


⚛کانال تخصصی فیزیک هسته ای⚛

☢ @Nuclear_ph_ysics ☢

خفه شو و محاسبه بکن

در یکی از یادداشت های پیشین هم گفتیم. گفتیم در آزمایش هایی که روی ذرات اتمی صورت می گیرد، تا وقتی که قرار نیست آنها را ببینیم، آنها یک جور رفتار می کنند، اما وقتی قرار می شود آنها راببینیم، رفتارشان عوض می شود. مثلاً دیگر از آن مسیری نمی روند که قبلاً می رفتند. و گفتیم دانشمندان نمی توانند این را به زبان ریاضی توضیح دهند. یکی از نقص های تفسیر کپنهاگ همین است.

نقص دیگرش هم مربوط به همان چیزی می شود که می گوید ذرات اتمی فقط وقتی واقعیت پیدا می کنند که ما آنها را می بینیم. پیش از آن که آنها را ببینیم نمی شود از واقعیت آنها حرف زد. مثلاً اگر بخواهیم این را با مثالی از دنیای قابل مشاهده توضیح دهیم، چنین چیزی خواهد بود: درختی در جنگلی می افتد. تا وقتی که ما آن را ندیده¬ایم، آن درخت مثل گربۀ شرودینگر است. هم افتاده است هم نیفتاده است. افتادنش وقتی واقعیت پیدا می کند که ما آن را ببینیم. پیش از آن که ما آن را ببینیم هیچ واقعیتی ندارد. یوگن ویگنر، فیزیکدان مجارستانی و برندۀ جایزۀ نوبل این تفسیر را به این صورت رد کرد. گفت فرض کنیم درختی در جنگلی هست که ما نمی دانیم افتاده است یا نیفتاده است. طبق تفسیر کپنهاگ، ویو فانکشن یا تابع موج  آن درخت در یک حالت سوپرپوزیشن است. یعنی تابع موجی¬اش ترکیبی از دو حالت است. هم افتاده هم نیفتاده. آن وقت یکی از دوستان ما آن را می بیند که افتاده. مثلاً یک ساعت بعد هم ما را می بیند و به ما می گوید درخت افتاده بود. حالا، باید بگوییم ویو فانکشن آن درخت برای ما کی کلاپس کرد و از حالت سوپرپوزیشن در آمد؟ در لحظه¬ای که دوست ما آن را دید؟ یا در لحظه¬ای که آن را به ما گزارش کرد؟ و در فاصلۀ این دوتا لحظه، آن درخت واقعیت دارد یا ندارد؟

آشکار است که ادعای تفسیر کپنهاگ در مورد این که واقعیت وقتی واقعیت می شود که ما آن را ببینیم یا حس کنیم، با درک شهودی همحوانی ندارد. اما بعضی فیزکدانها می گویند این چیزها ربطی به ما ندارد. آزمایش های فیزیکی نشان می دهد که دنیای اتم ساز دیگری برای خود می زند. ذرات اتمی از آن قوانینی که در دنیای قابل مشاهده هست پیروی نمی کنند. درک ما هم درک شهودی است. این درک بر مبنای آن چیزهایی برای ما ایجاد شده است که در دنیای قابل مشاهده دیده¬ایم یا حس کرده¬ایم. این درک نمی تواند همۀ آن چیزهایی را که در دنیای اتم دیده می شود توجیه کند. اصلاً کار ما توجیه این چیزها نیست. ریچارد فاینمن در مورد این جور مسائل گفته بود:

Shut up and calculate! 
خفه شو و محاسبه بکن

البته فاینمن بد هم نگفته است. فیریکدانها همان قدر که پیش بینی ها و کشف هایشان را از طریق محاسبات ریاضی صورت دهند کار خودشان را انجام داده¬اند. حقیقت این است که باید گفت بر مبنای همین شناخت هایی که از دنیای اتم صورت گرفته است، اکنون اختراعات محیرالعقولی صورت می گیرد. همین ها برای درستی آن شناخت ها کفایت می کند. حتی اگر آنها برای درک شهودی ما عجیب و غریب باشد و حتی متناقض جلوه کند. همین قدر که اینها توضیح ریاضی داشته باشد، و آزمایش ها یا تجربه ها هم آنها را تأیید کنند، کفایت می کند. دست کم برای علم کفایت می کند. در نظر بگیریم مثلاً موجود هوشمندی هست که فقط دو بُعد دارد. یعنی فقط دو بُعد را می تواند حس کند. فقط نقطه و خط و سطح را می تواند حس کند. یعنی یک چیزی که دنیایش فقط از یک سطح صاف تشکیل می شود. فرض کنیم این موجود هوشمندِ دو بُعدی در جایی در کف اتاق ما زندگی می کند. او آن سایه هایی را که هر شب لامپ اتاق ما روی دنیای او می اندازد می بیند. مثلاً سایۀ گربه¬مان، سایۀ خودمان، سایۀ مهمان هامان، و غیره. می بیند این سایه ها با هم فرق دارند. شکلشان، رنگشان، حرکتشان، اما ماهیتش اجازه نمی دهد آنها را همان طور که هستند حس کند. حتی ممکن است گاهی این سایه ها برایش عجیب و غریب هم جلوه کنند. مثلاً گاهی می بیند، دو تا از آن سایه ها لحظه¬ای در هم ادغام شدند و بعد از هم باز شدند! و این مثلاً آن هنگامی است که ما چند لحظه¬ای گربه¬مان را بغل کردیم و بعد گذاشتیمش زمین. آیا این که آن موجودِ دو بُعدی نمی تواند این اتفاق را با درک شهودی خودش حس کند، و به نظرش عجیب و غریب می آید، اصل این اتفاق را رد می کند؟ ظاهراً اتفاقات دنیای کوانتوم هم به خاطر یک چنین چیزهایی است که نامعقول و عجیب و غریب جلوه می کند.

اما یک چیز در تفسیر کپنهاگ هست که توضیح ریاضی ندارد. کلاپس ویو فانکشن در تفسیر کپنهاگ تفسیر ریاضی ندارد. همین بود که تفسیر جهان های موازی را به وجود آورد.


⚛کانال تخصصی فیزیک هسته ای⚛

☢ @Nuclear_ph_ysics ☢

جهان‌های موازی

به طور خیلی ساده یعنی این که هر اتفاقی که در دنیای کوانتوم می‌افتد، در نسخه‌های مختلفی تکثیر می‌شود و هر کدام این‌ها در یک دنیایی مثل دنیایی که ما الان در آن هستیم ادامه پیدا می‌کند. منتهی هیچ کدام از این دنیاها نمی‌توانند هیچ ارتباطی با بقیه داشته باشند. در بسیاری چیزها ممکن است مثل هم باشند، اما در بعضی چیزها هم با هم فرق می‌کنند.

۶٠ سال پیش بود که هیو اورت این نظریه را پیش کشید و شرح داد. اما نظریه‌اش چنان مورد تمسخر فیزیکدان‌ها واقع شد که او مجبور شد دنیای فیزیک را ترک کرده به عنوان ریاضیدان در یک پروژۀ سرّی نظامی مشغول به کار شود. معتاد الکل و سیگار شد. زندگی زناشویی‌اش از هم پاشید. پدری شد که دیگر حتی نمی‌توانست با بچه‌هایش رابطۀ عاطفی برقرار کند. تصویری که از خودش در خاطرۀ بچه‌هایش باقی گذاشت تصویری از پدری شد که در خانه می‌نشست روی مبل و سیگار پشت سر سیگار دود می کرد. بیشتر مثل یک تکه از مبلمان خانه بود تا پدر. در هر حال، تصویری که از خودش در این دنیای ما در ذهن بچه‌هایش باقی گذاشت، یک چنین تصویری از کار در آمد. اگر نظریه‌اش راست باشد، شاید در آن یکی دنیاها تصویرهای دیگر و بهتری از خود باقی گذاشته باشد. در دنیای ما فقط ۵١ سال عمر کرد. آن قدر زنده نماند تا ببیند بعداً فیزیکدان‌ها چه توجهی به نظریه‌اش کردند و چه کتاب‌ها، رساله‌ها و مقاله‌هایی دربارۀ آن نوشتند. شاید در بعضی از آن دنیاها عمر طبیعی کرد و به خاطر این نظریه‌اش تقدیرهای زیادی ازش شد. در آن دنیاهادیگر الکلی و سیگاری نشد، زنش ازش طلاق نگرفت و زندگی بسیار خوشبختی را از سر گذراند.

البته بدیهی است که نظریه‌اش نظریۀ بسیار عجیبی است. اما مسئله این است که فقط برای درکِ شهودیِ ماست که عجیب به نظر می‌رسد. وگرنه چنین نیست که ساختۀ خیال بعضی فیزیکدان‌ها باشد. درست یا غلط تفسیری از یک پایۀ محکم ریاضی است. و این پایۀ محکم چیزی نیست مگر همان معادلۀ مشهور شرودینگر که می‌توان گفت تقریباً کل نظریۀ کوانتوم را در خودش تلخیص کرده است. پیش از این هم گفتم که این معادله با تمام قوتش در یک مورد الکن بود. کلاپس ویو فانکشن را نمی‌شد با این معادله توضیح داد. هیو اورت هم تفسیر خودش را از همین جا شروع کرد. تفسیر کپنهاک می‌گفت وقتی آزمایشی روی ذرۀ اتمی صورت می‌دهیم، یا به زبان فیزیکدان‌ها وقتی اندازه‌گیری‌ای روی ذرۀ اتمی صورت می‌گیرد، ویو فانکشنِ آن ذره در تمام جاها کلاپس می‌کند و فقط در نقطه‌ای که آن ذره آنجا مشاهده شده است جمع می‌شود. اما این را نمی‌شد با فرمول شرودینگر نشان داد. هیو اورت گفت نکند اصلاً این ویو فانکشن در جاهای دیگر کلاپس نمی‌کند؟ واقعاً از کجا معلوم که ویو فانکشن در جاهای دیگر کلاپس می‌کند یا صفر می‌شود؟ شاید وقتی آزمایشی روی ذرۀ اتمی صورت می‌گیرد، آن ذره در هر جای دیگری هم که احتمال پیدا شدنش هست، خود را به صورت ذره ظاهر می‌کند! آزمایش بارها نشان داده است که ذره واقعاً در آنِ واحد از دو شکافی که هیچ ارتباطی بین آن‌ها نیست رد می‌شود! چرا وقتی به صورت ذره ظاهر می‌شود باز همین اتفاق نیفتد؟ هیو اورت، هنوز دانشجو بود که چنین چیزی به فکرش رسید. این را با استاد خودش جان ویلر، از فیزیکدانان بزرگ قرن بیستم در میان گذاشت. قرار شد هیو تز دکترایش را دربارۀ همین بنویسد. [ادامه دارد]


⚛کانال تخصصی فیزیک هسته ای⚛

☢ @Nuclear_ph_ysics ☢

جهان های موازی
نظریه هیو اورت

بخش دوم:

تفسیر کپنهاگ را به خاطر بیاوریم. این تفسیر می گفت دنیای کوانتوم دنیای دیگری است برای خودش. می گفت قوانین این دنیا فرق دارد با آن قوانینی که بر دنیای قابل مشاهده حاکم است. اما تفسیر کپنهاگ نمی گفت این دوتا دنیا دقیقاً کجا از هم جدا می شوند. آزمایشات و یافته های کوانتومی نشان می دهد که آن رفتارهای عجیب و غریبی که از اتم ها و ذرات اتمی سر می زد، حتی در ملکول ها هم هست. هر چیزی هم که در دنیای قابل مشاهده در نظر بگیریم چیزی نیست جز همان ملکول! پس واقعاً  این جدایی که تفسیر کپنهاگ می گوید بین دنیای کوانتوم و دنیای قابل مشاهده هست، کجا اتفاق می افتد؟ آن مرزی که باید بین این دوتا دنیای مختلف باشد، تا اینها را از هم جدا کند، کجاست؟ البته تا آنجا که به کارهای خود فیزیکدانها و  اختراعات علمی مربوط می شود، مهم نیست مشخص شود این مرز کجاست. حتی مهم نیست اصلاً وجود داشته باشد یا نداشته باشد. فرمول ها و معادلاتی که برای کوانتوم پیدا شده است، و این مرز را هم به هیچ وجه نمی توانند مشخص کنند، اینها فرمول ها و معادلات بسیار موفق و دقیقی هستند. از روی همین معادلات است که لیزر ساخته¬اند، دستگاه های گوناگونی ساخته¬اند که حتی دنیای طب را دیگر گون کرده است، کامپیوتر و گوشی های هوشمند ساخته¬اند، بمب اتم ساخته¬اند. اما این مسئله هم که واقعاً کجاست آن مرزی که دنیای کوانتوم و دنیای قابل مشاهده آنجا از هم جدا می شوند، این را هم خود همان فرمول ها و معادله ها به وجود می آرند. وقتی هم مسئله¬ای باشد، ذهن بشر نمی تواند آن را نادیده بگیرد. اگر هم یک عده¬ای آن را نادیده بگیرند، همیشه عده¬ای دیگر هستند که آن را نتوانند نادیده بگیرند. این بود که این مسئله هم ذهن خیلی از فیزیکدانها را به خود مشغول کرد. مخصوصاً  که فیزیک فقط آن نیست که فرمول هایی برای اختراعات پیدا کند. فیزیک در شناختن اسرار هستی و آشکار کردنِ ماهیتِ هستی یا چیستیِ واقعیت هم مهم¬ترین نقش را بر عهده دارد. این مسئله¬ای که فیزیک به آن بر خورده بود،  به موضوع هستی و واقعیت مربوط می شد.


⚛کانال تخصصی فیزیک هسته ای⚛

☢ @Nuclear_ph_ysics ☢

جهان های موازی
نظریه هیو اورت

بخش سوم:

در شبی در سال ١٩۵۴ بود که سفر علمی هیو اورت شروع شد. دو دهه بعد از آن شب بود که هیو خودش این را گفت. او آن شب با دو نفر دیگر، که یکی از آنها یک همکلاسیِ دانشگاه پرینستون به نام چارلز میسنر و دیگری یکی از دستیاران نیلز بوهر به نام آگه پترسن بود، دربارۀ تلویحات خنده¬دار مکانیک کوانتوم با هم صحبت می کرده¬اند. تلویحات یعنی معناهای ضمنی. مثل همان معنایی که در آزمایش فکریِ گربۀ شرودینگر هست: گربه در آنِ واحد هم زنده است هم مرده. باری، آن شب ضمن آن گفتگو بوده که جهان های موازی به فکرش رسید. چند هفته بعد هم شروع کرد تا تئوری مربوط به آن را بنویسد.

فکر اصلِ تئوری این بود که اگر بنا باشد خودِ ریاضی کوانتوم، یا خودِ همان معادلات و فرمول های مکانیک کوانتوم بگوید واقعیت دنیا چیست، چه خواهند گفت. تفسیر کوپنهاک بر مبنای آنچه در آزمایشات مشاهده می شود می گفت واقعیت چیست. حالا اگر آن تفسیر را بگذاری کنار، تا خودِ همان فرمول ها و معادلات فیزیکی بگویند واقعیت به چه صورت است، چه خواهند گفت. یادآوری می کنم که تفسیر کوپنهاک می گفت درختی که در جنگلی می افتد، تا وقتی که یک نفر آن را ندیده است، آن درخت درواقع هم افتاده است، هم نیفتاده است. اما این در همین جا هم متوقف نمی شد. برای این که این معنی تلویحی هم در آن بود: تا ما چیزی را نبینیم یا از طریق یک آزمایش آن را مشاهده نکنیم، آن چیز در عالم خارج وجود ندارد. هایزنبرگ با صراحت و تأکید تمام می گفت اشتباه است ما بیاییم بگوییم الکترون ها چه هستند. یا واقعیت آنها چیست. همۀ این چیزهایی که ما دربارۀ آنها می گوییم، فقط از روی آن نتایجی است که در آزمایش ها می بینیم. بیهوده است بیاییم بگوییم آنها در فاصلۀ دوتا آزمایش ما چه کار داشتند می کردند! اما حالا فیزیکدان جوان با جسارت بی نظیری می خواست با این عقیده دربیفتد.

از دهۀ ١٩٢٠ تا دهۀ پنجاه، مسئلۀ اندازه¬گیری همچنان مشکل اصلی فیزیکدان ها بود. مسئله این بود که خود آن اتفاقاتی که در دنیای اتم می افتد یک چیز است، و آن اندازه¬گیری هایی که صورت می گیرد تا این اتفاقات را فیزیکدان¬ها بتوانند مشاهده کنند، یک چیز دیگری است. فیزیکدان ها می دانستند که در دنیای کوانتوم هر ذره¬ای می تواند در هر لحظه¬ای چندین حالت را با هم داشته باشد. مثلاً در هر لحظه در چند نقطۀ مختلف باشد، در هر لحظه¬ای چند سرعت مختلف داشته باشد، در هر لحظه¬ای در چند جهتِ مختلف چرخش کند. همان چیزی که آن را سوپرپوزیش superposition می گوییم. اما هر آزمایشی که روی هر ذره صورت می گیرد، در نهایت فقط یک حالت از چند حالت ممکن را نشان می دهد. همۀ آنها را نمی تواند نشان دهد. به عبارت دیگر، خودِ این سوپرپوزیشن را نمی شود با آزمایش مشاهده کرد. مثلاً هر آزمایشی که صورت می گیرد تا سرعت یک الکترون را در یک لحظۀ مشخص اندازه بگیرد، با آن که الکترون در آن لحظه چند سرعت مختلف دارد، آزمایش فقط یکی از آنها را نشان می دهد، نه همۀ آنها را. در مورد مکان هم همین طور. هر آزمایشی که صورت می گیرد تا مکان یک الکترون را در یک لحظۀ مشخص نشان دهد، با آن که آن الکترون در آن لحظه باید در چند نقطۀ مختلف باشد، آزمایش فقط یکی از آنها را نشان می دهد. در مورد جهتِ سرعت هم باز به همین ترتیب. و اینجا سؤال آزار دهنده و سمجی سر بر می آورد: این دنیای قابل مشاهدۀ ما، که در آن هر چیزی، در هر لحظۀ مشخص، فقط در یک نقطه می تواند باشد و یک سرعت می تواند داشته باشد و فقط در یک جهت می تواند حرکت کند، کی و چگونه از آن دنیای کوانتوم جدا می شود؟



⚛کانال تخصصی فیزیک هسته ای⚛

☢ @Nuclear_ph_ysics ☢

Hugh Everett III
هیو اورتِ سوم

نطریه جهان های موازی را هیو پیش کشید.
او زمانی که هنوز دانشجو بود، این نظریه را به طور مفصل در تز دکترای خود شرح داد.

اما مورد تمسخر فیزیکدانها قرار گرفت. به همین خاطر بود که فیزیک را رها کرد.
اما بیست سال بعد ناگهان فیزیکدانها به تئوری او برگشتند.

⚛کانال تخصصی فیزیک هسته ای⚛

☢ @Nuclear_ph_ysics ☢

جهان های موازی
نظریه هیو اورت

بخش چهارم:

سیستم- یکی از کار های مکانیک کوانتوم و کلاً علم فیزیک این است که می خواهد ماهیت دنیا را بشناسد. یا می خواهد بداند واقعیت دنیا چیست.منظور از دنیا هم تقریباً مشخص است. همۀ آنچه ما به طریقی مشاهده می کنیم، از ستاره ها و کهشان ها بگیر تا ذرات اتمی، کلاً هر چیزی که بشود آن را مشاهده یا حس کرد، جزء دنیا می شود. فیزیک و مکانیک کوانتوم می خواهد رازهای دنیا یا واقعیت آن را بشناسد. از همین رهگذر است که قوانینی برای دنیا پیدا کرده که بر اساس آنها انسان می تواند خیلی چیزها بسازد. اسم این چیزهایی که می سازد اختراعات است. اختراعات به انسان کمک های بسیار زیاد و گوناگونی می کنند. حتی به او کمک می کنند تحقیقات کوانتومی¬اش را هم راحت¬تر و دقیق¬تر انجام دهد. اما علم فیزیک، حتی با وجود اختراعات فوق العاده پیشرفته¬ای که اکنون در اختیارش است، نمی تواند کل دنیا را یک جا مورد مطالعه و آزمایش قرار دهد. هر بار که می خواهد هر آزمایشی انجام دهد، این آزمایش را فقط می تواند روی یک جزء از دنیا متمرکز کند. مثلاً روی یک کهکشان، روی یک ستاره، روی یک عنصر شیمیایی، روی یک ملکول آب، روی یک دارو، روی یک الکترون، یا روی یک فوتون. هر کدام از اینها که انتخاب می شود تا مطالعه¬ای یا آزمایشی روی آن صورت بگیرد، در فیزیک و مکانیک کوانتوم حکم یک سیستم را دارد.

سیستم می تواند اجزای مختلفی داشته باشد. حتی می تواند فقط از یک جزء تشکیل بشود. مثلاً الکترونی که برای مطالعه انتخاب می شود، می شود سیستمی که فقط یک جزء دارد. اما هر سیستم معمولاً حالت های گوناگونی می تواند داشته باشد. مثلاً همان الکترون سطح انرژی های مختلفی می تواند داشته باشد. در هر لحظه می تواند در مکان های مختلفی باشد. در هر لحظه می تواند سرعت های مختلفی داشته باشد و در جهت های مختلفی حرکت کند. اما یک نکتۀ مهم هم اینجا هست. دیدیم که فیزیکدانان در مطالعاتشان بر روی الکترون یا هر ذرۀ اتمی دیگر با یک واقعیت بسیار عجیبی روبرو بودند. این که آزمایش کننده، یا آن کسی که می خواست این الکترون را مشاهده کند، یک چیز جدایی ناپذیری از آن الکترون می شد. اولاً که این شخص اگر می خواست آن الکترون خودش را به صورت موج نشان دهد، الکترون خودش را به صورت موج نشان می داد، اگر می خواست به صورت ذره نشان دهد، به صورت ذره نشان می داد. و اصلاً تا این شخص آن را ندیده بود، الکترون فقط مجموعه¬ای از چند تا سوپرپوزیشن بود! مشاهدۀ این شخص بود که برای الکترون یک مکان منفرد یا یک سرعت منفرد و برای سرعتش جهت منفرد ایجاد می کرد. خلاصه این که این شخص هم خود به خود جزء آن سیستمی می شد که مورد مطالعه قرار گرفته بود!

اما تفسیر کوپنهاک چه می گفت؟ یافته¬های کوانتوم مکانیک نشان می داد که در دنیای میکروسکوپیک هر ذره-ای در هر لحظه می تواند در بیش از یک جا باشد، می تواند در هر لحظه چند سرعت و چند جهتِ سرعت داشته باشد. تفسیر کپنهاک می گفت این چیزها فقط در همان دنیای میکروسکوپیک هست. در دنیای ماکروسکوپیک هر چیزی، در هر لحظۀ مشخص، فقط در یک نقطه می تواند باشد و یک سرعت می تواند داشته باشد و فقط در یک جهت می تواند حرکت کند. بنابراین، این دوتا دنیا را نباید با هم قاطی کرد. اینها دوتا دنیای جدا از هم هستند. اما تفسیر کپنهاک نمی توانست بگوید این دوتا دنیا کجا از هم جدا می شوند. مرز این دوتا دنیا کجاست؟ حقیقت این است که هیچ شواهد فیزیکی برای این جدایی نیست. حتی اکنون دانشمندان می دانند ملکول ها هم رفتاری مثل همان الکترون و فوتون دارند! و مگر غیر از این است که هر چیزی که در دنیا هست مجموعه¬ای از تعدادی ملکول است؟ پس انگار اصلاً نباید چنین مرزی بین این دوتا دنیا باشد. این طور که معلوم است مسئلۀ سوپرپوزیشن نباید مختص دنیای میکروسکوپیک باشد. واقعاً هم آن جدایی که تفسیر کپنهاک برای دنیای ماکروسکوپیک و میکروسکوپیک قائل بود، اصلاً پایۀ علمی نداشت.

کسانی که یادداشت های قبلی را خوب مطالعه کرده¬اند اکنون دیگر کم کم می توانند یک چیزهایی از جهان های موازی را حس کنند. یادداشت امروزی را خوب مطالعه بفرمایید. هیو اورت گفت، یک آمیب را در نظر بگیرید. این آمیب حاوی یک مقدار اطلاعات ژنتیکی است. آمیب خاصیتی دارد که می تواند تقسیم شده و به دوتا آمیب تبدیل شود. آمیب هایی که هر دو تقریباً مثل هم هستند. چه از نظر شکل و چه از نظر اطلاعات ژنتیکی که در خود دارند. هر دو یک چیزی مثل همان آمیب اولی هستند . اما وقتی به وجود آمدند، دیگر هر کدام دنیای خاص خودش را دارد. گاهی ممکن است هیچ اطلاعی هم از هم نداشته باشند. روی این پدیده یا واقعیت هم دقت بفرمایید.


⚛کانال تخصصی فیزیک هسته ای⚛

☢ @Nuclear_ph_ysics ☢

جهان های موازی
نظریه هیو اورت


بخش پنجم:

پیش از این گفتیم شرودینگر معادله¬ای نوشت که از روی آن می شد ویوفانکشن هر ذره را در هر لحظه¬ای مشخص کرد. یا پیش¬بینی کرد. به عبارت دیگر می شد از روی آن معادله و با دانستن مقدار جرم و سرعتِ هر ذره مشخص کرد آن ذره مثلاً در فلان لحظه چه ویوفانکشنی خواهد داشت. یعنی در آن لحظه در کجاها احتمال دارد باشد، در هر نقطه¬ای چه سرعتی داشته باشد، و هر سرعتش در چه جهتی باشد. خلاصه این که سوپرپوزیشن های آن را در هر لحظه¬ای می شد با معادلۀ شرودینگر حساب کرد. اما وقتی یک اندازه¬گیری در مورد یک ذره صورت می گیرد تا مثلاً مکان آن مشخص شود، همۀ آن احتمالات که در مورد مکان ذره هست، ناگهان ناپدید می شود و فقط یکی از آنها  مشخص می شود. مثلاً اگر ویوفانکشن نشان می داد آن ذره ممکن است در یک لحظۀ خاص در ده جا باشد، تا اندازه-گیری را صورت می دهیم، ذره فقط در یکی از آنها مشاهده می شود. پس بقیۀ آن نقطه ها چه می شود؟ خلاصه این که تا اندازه گیری صورت می گیرد، انگار  معادلۀ شرودینگر ناگهان از کار می افتد. علاوه بر این، آن نقطه¬ای هم که الکترون آنجا دیده می شود، معادله نمی تواند مشخص کند کدام یک از آن چند نقطه خواهد بود. دیگر این که آن کلاپس یا از هم پاشیدگیِ ویوفانکشن را هم نمی شود با آن معادله توضیح داد. یعنی ریاضیات چیزی از آن نمی گوید. این کلاپس را فقط تفسیر کپنهاک همین طوری می گوید. وگرنه هیچ پشتوانۀ ریاضی ندارد. پس، از یک طرف مسئلۀ آن چند تا نقطه است که الکترون فقط در یکی از آنها دیده می شود. بنابراین بقیۀ نقطه ها که الکترون می توانست در آنها هم دیده شود معلوم نیست چه می شوند. از طرف دیگر هم مسئلۀ آن کلاپس است که کپنهاگی ها اینجا  پایش را به میان می کشند و خود ریاضیات در موردش هیچ چیزی نمی گوید. به هر حال، این می تواند برای تفسیر کپنهاگ یک نقص تلقی شود. وقتی ریاضیات تا اینجا همه چیز را توضیح می دهد، چرا در مورد کلاپس چیزی نمی گوید؟ و واقعاً آن چندتا نقطۀ دیگر چه می شود؟ چرا وقتی الکترون در یک لحظه در چندین جا هست، ناگهان فقط در یکی از آنها مشاهده می شود و از بقیه هیچ خبری نمی شود؟

این را ، یعنی تفسیر کپنهاک را، نه فقط هیو اورت نتوانست بپذیرد، بلکه الان دیگر بقیۀ فیزیکدانها هم کنار گذاشته¬اند. در فیزیک، هر چیزی که توضیح ریاضی برایش نباشد، پذیرفتنی نیست. بعداً خواهیم دید که دنیا با زبان ریاضی حرف می زند! گذشته از این، آن مشاهده¬ای هم که در مورد هر ذرۀ اتمی صورت می گیرد، یک چیزی کم دارد. هر ذره¬ای در هر اندازه¬گیری یا آزمایش فقط در یک نقطه دید می شود، در  حالی که  همه چیز حکایت از آن دارد که باید در چند جا دیده شود. حتی اگر برای درک شهودی ما عجیب باشد. باری، اگر بنا باشد تفسیر کپنهاگ غلط باشد، تفسیر درست این اتفاقات به چه صورت می تواند باشد؟ فقط به یک صورت می تواند باشد. این که ویوفانکشن کلاپس نمی شود. بنابراین الکترون در تمام آن نقطه هایی که در لحظۀ مشاهده می توانست باشد مشاهده می شود! اما می دانیم که در کوانتوم، مشاهده کننده هم عملاً جزء آن سیستمی است که مشاهده می شود. پس اگر ذرۀ اتمی در هر کدام از آن نقطه¬های دیگر هم مشاهده می شود، لازمه¬اش این خواهد بود که او تکثیر شود تا این مشاهدات بتواند صورت بگیرد!


⚛کانال تخصصی فیزیک هسته ای⚛

☢ @Nuclear_ph_ysics ☢

جهان های موازی
نظریه هیو اورت

بخش ششم:

در یادداشت قبلی گفتم تفسیر کپنهاگ چیزی می گفت که توضیح ریاضی نداشت. فرمول شرودینگر نه آن کلاپسی را که آن تفسیر می گفت می توانست توضیح دهد، نه آن ظاهر شدنِ الکترون فقط در یک نقطه را، و نه می توانست بگوید در کدام یک از آن نقطه هایی که احتمال ظاهر شدنش هست ظاهر خواهد شد. همین طور بود آن ظاهر شدنِ الکترون فقط در یک نقطه، در حالی که می توانست در چندین نقطه ظاهر شود. اینها در تفسیر کپنهاگ توضیح ریاضی نداشت. از روی فرمول شرودینگر نمی شد اینها را توضیح داد. بنابراین بعضی از فیزیکدانها این تفسیر را تفسیر غلطی می دانستند. هیو اورت با خودش گفته بود اگر تفسیر کپنهاگ  غلط باشد، آن تفسیر درستِ این مسئله به چه صورت خواهد بود؟ بدیهی است که تفسیر درست باید به این صورت باشد: ویوفنکشن کلاپس نمی کند. یعنی این طور نیست که با ظاهر شدنِ الکترون در یک نقطه، احتمال ظاهر شدنش در نقطه های دیگر از بین برود، بلکه در همان لحظه که الکترون در یک نقطه ظاهر می شود در بعضی از آن نقطه های دیگر هم ظاهر می شود. اما پس چرا ما آن را فقط در یک نقطه می بینیم؟ اینجا هم تنها توضیحی که می تواند وجود داشته باشد به این صورت است: در هر آزمایش یا اندازه¬گیریِ کوانتومی که صورت می گیرد، مشاهده کننده هم جز آن سیستمی است که اندازه گیری می شود. سیستم را می دانیم یعنی چه. کار فیزیک این است که بداند ماهیت دنیا یا واقعیت ماده چیست. اما نمی شود کل دنیا یا کل ماده را یک جا مورد آزمایش قرار داد. هر بار که می خواهی آزمایشی روی ماده یا دنیا انجام دهی، باید یک تکه از آن را نتخاب کنی و آزمایش را روی آن انجام دهی. بنابراین وقتی یک الکترون یا فوتون را انتخاب می کنی تا آزمایشی روی آن انجام دهی، آن الکترون یا فوتون می شود سیستم. اما برای هر آزمایشی یک آزمایش کننده یا مشاهده کننده هم لازم است. آزمایش کننده یا مشاهده کننده¬ای که از دنیای ماکروسکوپیک است اما نتیجۀ یک آزمایش از دنیای میکروسکوپیک را مشاهده می کند. اگر این مشاهده کننده نباشد، آزمایش یا مشاهده¬ای صورت نخواهد گرفت. بنابراین، این مشاهده کننده هم خود به خود جزء آن سیستمی است که آزمایش می شود. حالا اگر قرار باشد آن الکترونی که مورد آزمایش قرار می گیرد تا مشخص شود در فلان لحظۀ مشخص در کدام نقطه خواهد بود، به جای یک نقطه در چند نقطه ظاهر شود، این فقط در این صورت می تواند معنی پیدا کند که برای هر کدام از آن ظهورها هم یک مشاهده کننده باشد! ریاضیات هم حقیقتاً همین را می گوید. فرمول های کوانتوم می گوید، الکترون باید به جای یک نقطه در چند نقطه ظاهر شده باشد. معنای این چه می تواند باشد؟ معنای این فقط این می تواند باشد که با هر اندازه¬گیری که صورت می گیرد، و در آن اندازه¬گیری الکترون در چند نقطه ظاهر می شود، مشاهده کننده هم چند تا می شود! چون ظاهر شدنِ الکترون وقتی معنی پیدا می کند که مشاهده کننده¬ای آن را ببیند، یا مشاهده کند. در واقع، خود ریاضیات یا همان فرمول های کوانتوم، که درستیِ آنها هزارها بار به اثبات رسیده است، می گوید یا هر اندازه گیری که در دنیای کوانتوم صورت می گیرد، چندین جهان موازی به جود می آید، و آن کس که نتیجۀ این آزمایش را مشاهده می کند، چندین مشاهده کننده می شود. به طوری که هر کدام آنها در یکی از آن جهان ها خواهند بود. بدون این این که از همدیگر با خبر باشند. یک چیزی مثل آن آمیب که با هر تکثیرش دو تا آمیب می شود و اینها وقتی به وجود آمدند هر کدام دنیای مستقل خودش را دارد و از آن یکی خبری ندارد.

البته برای درک شهودی ما سخت است چنین چیزی را بپذیرد. اما ریاضیات یا فرمول های کوانتوم دقیقاً همین را می گوید! برای همین است که الان این نظریه در میان فیزیکدان ها از اعتبار خاصی برخوردار است و طرفداران زیادی دارد. کسانی که ریاضی را در حد این مسائل بدانند، و مخصوصاً  با دنیای عجیب و غریب کوانتوم آشنا باشند، دیگر چندان در قید این نخواهند بود که درک شهودی آنها اجازه می دهد چنین چیز عجیبی را بپذیرند یا نمی دهد. برای آنها آنچه ریاضی و فرمول های کوانتوم می گوید مهمتر از درک شهودی است. آنها رازهای بسیاری از دنیا را ابتدا فقط به کمک همین ریاضیات کشف کرده¬اند. آنگاه آزمایش هایی هم صورت گرفته است که درستی آن کشف ها را تأیید کرده. در یادداشت های آینده، با بعضی از این موارد آشنا خواهیم شد.

ضمناَ باید در نظر داشته باشیم که فقط از طریق تئوریِ کوانتوم نیست که نظریۀ جهان های موازی یا جهان ها ی متعدد سر برآورده است. دانشمندان از طریق تحقیقات دیگری هم به وجود جهان های متعدد مشکوک شده¬اند.

⚛کانال تخصصی فیزیک هسته ای⚛

☢ @Nuclear_ph_ysics ☢

تصویری از دو جهان موازی، طبق آنچه نظریه جهان های موازی می گوید.
اگر الکترونی، در یک آزمایش کوانتومی در دو جا ظاهر شود، دو جهان موازی ایجاد خواهد کرد که یک چنین چیزی خواهد بود.

تصویر فوق، با توجه به ازمایش ذهنی شرودینگر که به گربه شرودینگر معروف است، تفسیر جهان های موازی را بسادگی به نمایش کشیده.
در یک جهان، گربه مرده است و در جهان دیگر، زنده است.
بنابراین، ویوفانکشن گربه، هرگز کلاپس نکرده است.


⚛کانال تخصصی فیزیک هسته ای⚛

☢ @Nuclear_ph_ysics ☢

ناپیوستگی - ١

اصطلاح کوانتومیِ coherence را،  که به معنی پیوستگی است، در فارسی گفته¬اند همدوسی، و decoherence را گفته¬اند ناهمدوسی! ظاهراً فرهنگستان این کار را کرده است. اما ما همان پیوستگی و ناپیوستگی می گوییم.

مشکل بزرگ جهان های موازی این است که خیلی عجیب و غریب است. حتی اگر پشتوانۀ ریاضی قوی داشته باشد. برای همین بود که جستجوی فیزیکدان ها در جهان های موازی متوقف نشد. مسئلۀ اصلی این بود که دنیای قابل مشاهده بالاخره کجا از دنیای کوانتوم جدا می شود؟ تفسیر کپنهاگ پاسخی به این سؤال نمی داد. این تفسیر، این دوتا دنیا را کاملاً از هم جدا می کرد. اما مرز این جدایی را نمی توانست بگوید کجاست. مخصوصاً که کم کم معلوم شده بود فقط ذرات اتمی نیستند که رفتارهای عجیب و غریب از خود نشان می دهند. مثلاً می توانند در آنِ واحد در دو جا یا چند جا باشند. یا هم به صورت موج باشند هم به صورت ذره باشند. کم کم معلوم می شد بعضی ملکول ها هم مثل همان ذرات اتمی هستند. آنها هم می توانند مثلاً در یک لحظه در دو یا چند جا باشند. هم به صورت موج باشند، هم به صورت ذره باشند. همین خودش تفسیر کپنهاگ را زیر سؤال می برد. برای این که همۀ اجسام قابل مشاهده از ملکول ساخته شده¬اند. وقتی ملکول های اجسام رفتارهای کوانتومی داشته باشند، یعنی این که خود اجسام هم باید رفتارهای کوانتومی داشته باشند. بنابراین، جدایی¬ای بین دنیای کوانتوم و دنیای قابل مشاهده نیست. تفسیرجهان های موازی هم بر همین مبنا به وجود آمد. این که با هر آزمایش یا اندازه¬گیری¬ای، آزمایش کننده یا مشاهده کننده هم تکثیر می شود، خودش صورت دیگری از همان رفتار کوانتومی¬است که ذرات اتمی دارند، یعنی در آنِ واحد در چند جا ظاهر می شوند. نظریۀ ناپیوستگی هم بر همین مبنا به وجود آمد. بر مبنای این که جدایی¬ای بین دنیای کوانتوم و دنیای قابل مشاهده نیست. اما این دیگر آن عجیب و غریب بودنِ جهان های موازی را در خود ندارد. آن قسمت از نظریۀ جهان های موازی را که می گوید دنیای کوانتوم و دنیای قابل مشاهده از هم جدا نیستند تأیید می کند، اما آن تکثیر شدنِ دنیا با هر آزمایش یا اندازه¬گیری را کنار می گذارد. مهم¬تر این که یک نکتۀ بسیار مهم را هم تقریباً توضیح می دهد. مگر نه این است که جدایی¬ای بین دنیای قابل مشاهده و دنیای کوانتوم نیست؟ پس چرا اجسام قابل مشاهده با ذرات اتمی فرق می کنند؟ چرا اجسام قابل مشاهده در آنِ واحد نمی توانند در چند جا حضور داشته باشند؟ این را نظریۀ ناپیوستگی تقریباً توضیح می دهد.


⚛کانال تخصصی فیزیک هسته ای⚛

☢ @Nuclear_ph_ysics ☢

ناپیوستگی – ٢

تعریف ناپیوستگی- در یادداشت های گذشته تا حدی با ذرات کوانتومی آشنا شدیم. خاصیت مهم این ذرات  خاصیت موج¬گونه بودنِ آنها بود. همۀ آن رفتارهای عجیب و غریبی که اینها از خودشان نشان می دهند به خاطرِ همین موج¬گونه بودنشان است. همین موج¬گونگی است که پدیده های مشخصی مثل تداخل یا سوپرپوزیشن و بعضی پدیده های دیگر را ایجاد می کند. این جور رفتارها وقتی امکان پذیر می شود که ارتباطی بین «امواج» کوانتومی برقرار شود. در واقع نه فقط باید ارتباطی بین آنها برقرار شود، بلکه باید وقتی وارد این ارتباط می شوند همگام هم باشند. این را در کوانتوم می گویند پیوستگی. اما همگام بودن امواج یعنی چه؟

آزمایش دو شکاف را به خاطر بیاوریم. دوتا موج از دو شکاف می گذشتند و این شکاف ها طوری بود که آن موج ها روی صفحۀ حساس با هم برخورد می کردند. اما شکاف ها طوری تعبیه شده بود که وقتی این موج ها با هم برخورد می کردند، در بعضی از این برخوردها نوسانشان کاملاً هم جهت بود. یعنی در بعضی از لحظه های برخوردشان هر دو داشتند به طرف بالا می آمدند، و موقع پایین رفتن هم با هم پایین می رفتند. این بود که اثر همدیگر را تشدید می کردند. آن وقت تصویری از این برخوردشان روی صفحۀ حساس می افتاد، که به صورت یک نقطۀ روشن بود. در برخورد بعدی شان عکس این اتفاق می افتاد. یعنی موقعی روی صفحۀ حساس با هم برخورد می کردند که یکی داشت بالا می رفت و آن یکی پایین می آمد. این بود که اثر همدیگر را خنثی می کردند، و تصویری که از این برخوردشان روی صفحۀ حساس می افتاد به صورت یک نقطۀ تاریک بود. باری، وقتی این برخوردها روی صفحه زیاد می شد، از تجمع نقطه های روشن و تاریک، که به طور منظم و به دنبال هم روی صفحه می افتادند، تصویر خاصی به وجود می آمد. این تصویر مخصوص امواجی است که با هم برخورد می کنند، یعنی ارتباط برقرار می کنند، و همگامی هم بین آنها هست. اگر امواج با هم برخورد کنند اما همگامی بین آنها نباشد، یا همگامیِ چندانی بینشان نباشد، چنین تصویری ایجاد نخواهد شد. وقتی امواج با هم ارتباط برقرار کنند و همگاهی هم بین آنها باشد، این را می گویند کوهرنس یا پیوستگی. اما اگر با هم برخورد کنند و همگامی چندانی با هم نداشته باشند، این را می گویند دکوهرنس یا ناپیوستگی.

همین پدیدۀ ساده و رایج بود که مبنای نظریه¬ای شد به نام نظریۀ ناپیوستگی،  که توضیح بسیار جالبی است دربارۀ این که چرا دنیای قابل مشاهده با دنیای کوانتوم فرق می کند.
 

⚛کانال تخصصی فیزیک هسته ای⚛

☢ @Nuclear_ph_ysics ☢

ناپیوستگی – ٣

چه چیزی بود که دنیای کوانتوم را از دنیای قابل مشاهده متفاوت می کرد؟ در دنیای قابل مشاهده، هر چیزی را که می بینیم، در هر لحظه مکان مشخص دارد، سرعت مشخص دارد، و تمام مشخصاتش در یک محدودۀ مشخص جمع شده است که همان مکانِ آن چیز در آن لحظه است. اینها نشانۀ یک نوع قطعیت است. یعنی با قطعیت می شود گفت مثلاً یک فنجانِ قهوه در لحظۀ خاصی در فلان نقطه هست و در فلان نقطۀ دیگر نیست. اما ذرات کوانتومی این طور نیستند. در مورد این ذرات چنین چیزی نمی شود گفت. این ذرات در هر لحظه¬ای می توانند در چندین نقطه باشند. در بعضی نقطه ها با احتمالات بیشتری باشند، در بعضی نقطه ها با احتمالات کم¬تری. در هر لحظه می توانند چندین سرعت داشته باشند. بعضی سرعت ها را با احتمالات بیشتری داشته باشند، بعضی سرعت ها را با احتمالات کم¬تری. مشخصاتی که دارند در یک محدودۀ مشخص نیست، بلکه می تواند در فضا نشت کند! منتهی در بعضی جاها با احتمالات بیشتری می تواند باشد و در بعضی جاها با احتمالات کم¬تری. مهم¬تر از همه هم این است که این ذره ها ماهیت موجی دارند. و به خاطر این ماهیت موجی¬شان می توانند با خودشان تداخل ایجاد کنند! همچنان که در آزمایش دو شکاف دیده¬ایم. یا سوپر پوزیشن ایجاد کنند. یعنی مثلاً یک اتم رادیو اکتیو می تواند در آنِ واحد هم متلاشی شده  باشد، هم متلاشی نشده باشد! یا همین طور پدیده¬ای به نام درهم تنیدگی (entanglement) ایجاد کنند، که این را بعداً خواهیم گفت به چه صورت است. البته همۀ اینها وقتی می تواند ممکن شود که موج های کوانتومی وارد یک رابطۀ مشخص با همدیگر بشوند. وگرنه این پدیده ها نمی توانند ایجاد شوند. مثلاً اگر در همان آزمایش دو شکاف، فاصلۀ شکاف ها از یک حدی بیشتر باشد، آنگاه دیگر پدیدۀ تداخل را به شکل تیپیک و واضح آن نخواهیم دید.

یک چیز دیگر را هم قبلاً گفته¬ایم و اکنون باید به خاطر بیاوریم. اکنون مشخص شده است که ملکول ها هم ویو فانکشن یا تابع موج دارند و  می توانند مثل الکترون ها و فوتون ها همۀ آن پدیده های عجیب و غریب مثل برهم نهش و درهم تنیدگی و تداخل را ایجاد کنند. پس چرا  وقتی به دنیای قابل مشاهده می رسیم، آنگاه دیگر این پدیده ها را نمی بینیم؟ مگر اجسام و اشیای قابل مشاهده از همان ملکول ها ساخته نشده¬اند؟ پس چه می شود که آن پدیده های در دنیای قابل مشاهده نمی تواند ایجاد شود؟ نظریۀ ناپیوستگی یا دکوهرنس این را به این صورت توضیح می دهد:

درست است که ذرات کوانتومی و حتی ملکول ها تابع موج دارند و می توانند هر کدام آنها با خودشان وارد رابطه شوند و مثلاً تداخل یا برهم نهش یا درهم تنیدگی ایجاد کنند، اما این رابطه شرط مهمی می خواهد  تا به آن پدیده ها منجر شود. این شرط همان همگام ماندنِ موج ها با یکدیگر است. همان آزمایش دو شکاف را در نظر بگیریم. در این آزمایش، الکترون یا فوتون به راحتی با خودش تداخل ایجاد می کند و عکس بسیار واضحی از این تداخل بر صفحۀ حساس ظاهر می شود. اما وقتی این آزمایش را طوری انجام بدهند که یکی از موج ها پیش از آن که به موج دیگر برسد راه طولانی تری را طی کند، آنگاه دیگر آن تداخل از بین می رود. آنگاه دیگر الکترون فقط به صورت ذره ظاهر می شود. چرا که راه طولانی باعث می شود آن همگامی که بین آن دوتا موج بود از بین برود. طولانی¬تر شدنِ راه یکی از موج ها، یعنی وارد شدنِ یک عامل در آزمایش،  که اسمش محیط است. بله، همین محیطِ اطراف ما، که راه های طولانی هم جزء آن است، نقش بسیار مهمی در از بین رفتن همگامی بین ذرات اتمی و ملکولی دارد. محیط است که دنیای کوانتوم را به صورت دنیای قابل مشاهده درمی آرد. عدم قطعیت را به یک نوع قطعیت  تبدیل می کند. این را در یادداشت های آینده بیشتر توضیح خواهم داد.


⚛کانال تخصصی فیزیک هسته ای⚛

☢ @Nuclear_ph_ysics ☢

ناپیوستگی –  ۴

الآن دیگر می دانیم سیستم در فیزیک کوانتوم یعنی چه. قبلاً گفتیم یکی از کار های مکانیک کوانتوم و کلاً علم فیزیک این است که می خواهد ماهیت دنیا را بشناسد. یا می خواهد بداند واقعیت دنیا چیست.منظور از دنیا هم تقریباً مشخص است. همۀ آنچه ما به طریقی مشاهده می کنیم، از ستاره ها و کهشان ها بگیر تا ذرات اتمی، کلاً هر چیزی که بشود آن را مشاهده یا حس کرد، جزء دنیا می شود. همچنین گفتیم علم فیزیک، حتی با وجود اختراعات فوق العاده پیشرفته¬ای که اکنون در اختیارش است، نمی تواند کل دنیا را یک جا مورد مطالعه و آزمایش قرار دهد. هر بار که می خواهد هر آزمایشی انجام دهد، این آزمایش را فقط می تواند روی یک جزء از دنیا متمرکز کند. مثلاً روی یک کهکشان، روی یک ستاره، روی یک عنصر شیمیایی، روی یک ملکول آب، روی یک دارو، روی یک الکترون، یا روی یک فوتون. هر کدام از اینها که انتخاب می شود تا مطالعه¬ای یا آزمایشی روی آن صورت بگیرد، در فیزیک و مکانیک کوانتوم حکم یک سیستم را دارد.

حالا باید بدانیم  هر سیستمی که در نظر بگیریم، این سیستم در یک جا از دنیا قرار دارد و خواه ناخواه چیزهایی در اطرافش هست. مثلاً آن مثال مشهور و عجیبمان گربۀ شرودینگر را در نظر بگیریم. در این مثال فرض بر این است این گربه داخل یک محفظه¬ای است. اما برای این که گربه شانس زنده ماندن داشته باشد، باید هوایی داخل آن محفظه در اطرافش باشد. گربه باید روی یک سطحی بنشیند. بنابراین بعضی ملکول هایش با ملکول های آن سطح در تماس باشد. این تماس باعث خواهد شد تبادل گرمایی بین ملکول های گربه و آن ملکول ها صورت بگیرد. می بینیم که اتفاقاتی بین این گربه و محیط اطرافش در حال وقوع است. اما این اتفاقات تا این اواخر معمولاً در فیزیک در نظر گرفته نمی شد. این هم یکی دیگر از بدیهیاتی بود که دست کم چندین دهه در دنیای فیزیک مورد غفلت واقع شد. در حالی که همین اتفاقات بدیهی می تواند نتایج بسیاری از آزمایشات را که روی هر سیستمی صورت می گیرد دگرگون کند. اکنون فیزیکدان ها، یا دست کم بعضی از آنها معتقدند همین اتفاقات بدیهی است که باعث می شود واقعیت دنیا، که در سطح اتم ها و ملکول ها صورت عجیبی پیدا کند، در دنیای اجسام بزرگ¬تر به صورتی در آید که می بینیم. همان که مثلاً ذرات اتمی در آنِ واحد می توانند در دو یا چند جا باشند، اما در دنیای قابل مشاهده هر چیزی در هر لحظه فقط در یک جا یا یک نقطه می تواند باشد. اما این به چه صورت اتفاق می افتد؟ برگردیم به اول همین بحث. اولِ بحثِ ناپیوستگی.


⚛کانال تخصصی فیزیک هسته ای⚛

☢ @Nuclear_ph_ysics ☢

ناپیوستگی – ۵

در اولِ بحثِ ناپیوستگی گفتیم آن پدیده های عجیب و غریبی که در دنیای اتم می بینیم به خاطر این است که ذرات اتمی ماهیت موجی دارند. برای همین است که هر کدام از این ذره ها می توانند سوپرپوزیشن ایجاد کنند. یعنی در آنِ واحد دو حالت مختلف، یا حتی بیشتر از دو حالت مختلف، ایجاد کنند. مثلاً در آنِ واحد در دو دو یا چند جا باشند. بعد هم گفتیم برای این که چنین پدیده هایی ایجاد شود یک شزط لازم است. آن شرط هم این بود که ذرۀ اتمی با خودش کوهرنس یا پیوستگی داشته باشد. آزمایش دو شکاف را به خاطر بیاوریم. در آن آزمایش، فاصلۀ دو شکاف مهم بود چقدر باشد. اگر این فاصله از یک مقداری بیشتر می شد، الکترون نمی توانست در آن واحد از هر دوی آنها رد شود. به عبارت دیگر آن کوهرنس یا پیوستگی¬ای که لازمۀ این سوپرپوزیشن بود از بین می رفت و سوپرپوزیشن ایجاد نمی شد. آنگاه الکترون فقط از یک شکاف رد می شد و به صورت یک ذره در می آمد. انگار که از حالت کوانتومیِ خود در می آمد و مثل اجسام ماکروسکوپیک، یا اجسام دنیای قابل مشاهده، می شد. اکنون معلوم شده است که محیط، یعنی همین فضایی که هست، و در همه جا هست، نقش بسیار مهمی در از بین رفتنِ این کوهرنس دارد. زیرا ذرۀ اتمی¬ای که حالت سوپر پوزیشن دارد، خیلی زود با محیط وارد واکنش هایی می شود. و این واکنش ها باعث می شود از آن حالت کوهرنسی که با خود داشت دور شود و آن سوپرپوزیشن از بین برود. وقتی هم سوپر پوزیشن از بین رفت، مثل این است که ذره از دنیای کوانتومی خود خارج می شود و وارد دنیای فیزیک کلاسیک می شود. اگر در دنیای ماکروسکوپیک نمی بینیم اجسام حالت سوپرپوزیشن داشته باشند، به خاطر این است که عالم واقع فرق دارد با عالم آزمایش. در عالم واقع هیچ جایی نیست که اتم ها و فوتون ها و یا امواجی آنجا نباشد. ملکول ها، که واقعاً می توانند حالت سوپرپوزیشن داشته باشند، به محض این که در یک جا قرار بگیرند، فوراً با آن اتم ها و فوتون ها و امواج وارد واکنش می شوند، و این واکنش ها باعث می شود آن سوپرپوزیشنشان از بین برود. از بین رفتنِ سوپر پوزیشن هم دقیقاً به معنای این است که ملکول از دنیای کوانتوم خارج شده و تابع قوانین دنیای ماکروسکوپیک می شود. مثلاً دیگر فقط در هر لحظۀ مشخص فقط در یک جا می تواند باشد نه در دو یا چند جا. اما به چه صورت است که وقتی ذرات دنیای ماکروسکوپیک با محیط خود وارد واکنش شدند حالت سوپرپوزیشن خود را از دست می دهند؟


⚛کانال تخصصی فیزیک هسته ای⚛

☢ @Nuclear_ph_ysics ☢

ناپیوستگی – ۶

سؤال اصلی این است، یا این بود: چرا ذرات بنیادی سوپرپوزیشن دارند، اما در اجسام قابل مشاهده، که از همان ذرات ساخته شده¬اند، سوپرپوزیشن نمی بینیم؟ مثلاً در آزمایش فکری شرودینگر، یک اتم رادیواکتیو داریم که سوپرپوزیشن دارد. یعنی این اتم بعد از یک ساعت که از شروع آزمایش بگذرد، هم متلاشی شده است هم نشده است. اما این سوپرپوزیشن به دنیای قابل مشاهده منتقل نمی شود. چه چیز است که باعث جدایی دنیای اتم و دنیای قابل مشاهده می شود؟ آزمایش فکری شرودینگر را یک بار دیگر مرور کنیم:

گربه¬ای در یک اتاق فولادی زندانی شده است. در این اتاق یک تکۀ کوچک از یک مادۀ رادیو اکتیو هست که ممکن است بعد از یک ساعت فقط یک اتم آن متلاشی شود. اما همین قدر هم احتمال هست که متلاشی نشود. اگر متلاشی شود یک چکش کوچک را به حرکت درخواهد آورد، و این چکش که حرکت کند یک شیشۀ کوچک هیدروسیانیک اسید یا همان سیانور را خواهد شکست. اگر شیشۀ سیانور بشکند گاز سیانور آزاد خواهد شد و گربه را خواهد کشت. اگر هم اتم متلاشی نشود، چکش به حرکت در نخواهد آمد و شیشۀ سیانور نخواهد شکست، و گربه زنده خواهد ماند. بنابراین، اگر این سیستم را یک ساعت به حال خود گذاشته باشیم، می توانیم بگوییم بعد از یک ساعت یک اتم رادیو اکتیو داریم که هم متلاشی شده است، هم متلاشی نشده است. پس باید باید یک گربه هم داشته باشیم که هم زنده است هم مرده است. اما می دانیم که در مورد اتم واقعاً چنین چیزی هست. الان دیگر چنین چیزی یکی از واقعیات مسلم در دنیای اتم است. اما گربه¬ای نمی تواند باشد که هم زنده باشد هم مرده. این را اگر به زبان فیزیکدان ها بگوییم چنین چیزی می شود. ذرات اتمی می توانند سوپرپوزیشن داشته باشند، اما اجسام دنیای قابل مشاهده که از همان اتم ها ساخته شده¬اند چنین چیزی ندارند. چرا؟ جوابی که نظریۀ ناپیوستگی به این سؤال می دهد این است: آن سوپرپوزیشنی که آن اتم رادیواکتیو با خودش دارد، یعنی اتمی است که بعد از یک ساعت هم متلاشی شده هم نشده،  آن سوپرپوزیشن دوام چندانی نمی آرد. برای این که آن اتم، یعنی اتمی که هم متلاشی شده هم متلاشی نشده، فوراً با محیط خود وارد واکنش می شود. مثلاً با فتون هایی که در داخل محفظه هست. یا حتی با اتم هایی که در دیواره های محفظه هست. و این واکنش حکم یک «آزمایش» یا «مشاهده» را دارد! یعنی مثل این است که مثلاً در آزمایش دو شکاف ما کاری می کنیم که یک الکترون به صورت ذره ظاهر شود. و الکترون هم به صورت ذره ظاهر می شود. اما ظاهر شدنِ الکترون به صورت ذره به چه معنی بود؟ به این معنی بود که الکترون دیگر از حالت سوپرپوزیشنی که داشت در می آید. حالت سوپرپوزیشنش این بود که می توانست مثلاً در آنِ واحد در دو جا باشد، یا در آن واحد از هر دو شکاف رد شود. اما وقتی ما می خواستیم آن را ببینیم، فوراً به صورت ذره در می آمد، و دیگر آن خاصیت سوپرپوزیشنش را از دست می داد. تئوری ناپیوستگی می گوید محیط دقیقاً نقش یک مشاهده کننده یا آزمایشگر را برای ذرات اتمی بازی می کند. برای همین است که نمی گذارد سوپرپوزیشن آنها زیاد دوام بیارد، وگرنه این سوپرپوزیشن می توانست به دنیای قابل مشاهده هم سرایت بکند.

الان ترکیبی از نظریۀ ناپیوستگی و جهان های موازی، قوی¬ترین تئوری¬ای است که برای جواب دادن به آن سؤالی هست که در اول یادداشت آوردم.

در یادداشت بعدی، entanglement یا درهم تنیدگی را خواهیم دید چیست.



⚛کانال تخصصی فیزیک هسته ای⚛

☢ @Nuclear_ph_ysics ☢

عجیب‌ترین پدیدۀ دنیا - ١

تا کنون با عجایبِ چندی از دنیای کوانتوم آشنا شده‌ایم. به راستی اگر دربارۀ هر کدام این‌ها خوب فکر کنیم، حیرت خواهیم کرد. این که الکترون یا فوتون، در هر لحظه نه در یک جا، بلکه در چند جا باشند، یا در آنِ واحد، هم به صورت ذره باشند هم موج، در هر لحظه با چندین سرعت متفاوت در حال حرکت باشند، درک شهودی را از کار می‌اندازد! البته می‌دانیم فقط الکترون و فوتون نیستند که این رفتارهای عجیب را دارند، همۀ ذرات اتمی این طور هستند. حتی ملکول‌ها هم این طور هستند. یعنی همان موجوداتی که هرچه در دنیا می‌بینیم از آن‌ها ساخته شده است. چنین است ماهیت دنیایی که می‌بینیم! و این اکنون یک واقعیت مسلم علمی است. اما عجیب‌تر از همۀ این ها پدیده‌ای است به نام درهم تنیدگی، که در زبان انگلیسی آن را entanglement می‌گویند.

درهم تنیدگی- هر گاه دو ذرۀ اتمی با هم تداخلی کنند و بعد از هم جدا شوند، انگار چیزی از آن‌ها در همدیگر باقی می‌ماند. به طوری که هر اتفاقی برای یکی از آن‌ها بیفتد، این اتفاق در دیگری هم تأثیر خواهد گذاشت. و فرقی نمی‌کند این دوتا بعداً چقدر از هم دور بشوند، حتی اگر میلیون‌ها سال نوری از هم دور بشوندباز هم هر اتفاقی  که برای یکی از آن‌ها می افتد، در دیگری هم تأثیر خواهد گذاشت!

فرض می کنیم در یک آزمایش، دو تا الکترون را روی یک خط مستقیم، اما در جهت عکس هم، به طرف یگدیگر رها می‌کنیم. اینجا اول باید معنی یک اصطلاح را خوب بدانیم: مومنتوم momentum. مومنتوم یعنی جرم یک جسم یا یک ذره ضربدر سرعت آن در یک جهت مشخص، یا روی یک خط مشخص. حالا در نظر بگیریم که دوتا الکترون، که هم جرمشان مساوی است، هم سرعتشان مساوی است، دارند روی یک خط اما در دو جهت مخالف به طرف هم حرکت می‌کنند. اگر مومنتوم این‌ها را با جمع کنیم، مجموع مومنتومشان صفر خواهد بود. چرا؟ برای این که مومنتوم= جرم ضربدر سرعت (در یک جهت مشخص). جرم و سرعت این‌ها مساوی است. بنابراین عددی که از ضرب سرعت و جرم هر کدامشان به دست می‌آید، یکی خواهد بود. اما چون سرعتشان در دو جهت مخالف است، مومنتوم یکی مثبت خواهد بود، دیگری منفی. و حاصل جمع دوتا عدد مساوی، که یکی مثبت و دیگری منفی است، صفر خواهد بود. پس این طور شد: دو تا الکترون را روی یک خط مستقیم، به طرف همدیگر رها می‌کنیم. می‌دانیم که بار الکتریکی الکترون‌ها باری منفی است. دو تا بار منفی هم همدیگر را دفع می‌کنند. بنابراین، این دوتا الکترون می‌آیند به هم می‌رسند و آن وقت همدیگر را دفع می‌کنند و از هم دور می‌شوند. چون بار هر دوتاشان منفی است. و اما اتفاقی که از این لحظه به بعد می‌افتد. این مومنتوم، یا مومنتومی که مساوی با مجموع مونتوم‌های این دوتا الکترون و مقدارش صفر بود، بعد از جدا شدن این دوتا الکترون هم باز صفر خواهد ماند. و برای همیشه هم صفر خواهد ماند! حتی اگر مسافتی در حد سال نوری و بیشتر از هم دور بشوند! اما مونتوم چه بود؟ مومنتوم مساوی با جرم هر الکترون بود ضربدر سرعت آن در یک جهت مشخص. بنابراین مجموع مومنتوم آن‌ها در صورتی می‌تواند همچنان صفر باقی بماند که هر وقت یکی از آن‌ها تغییر جهت داد و مسیر حرکتش عوض شد، آن دیگری هم فوراً، بدون هیچ معطلی، جهت حرکتش تغییر کند، به طوری که این‌ها همیشه روی یک خط، یا دو خط موازی، اما در دو جهت مخالف هم قرار خواهند داشت. حتی اگر یکی از آن‌ها در این سرِ دنیا باشد، دیگری در آن سرِ دنیا! باری، این را می‌گویند درهم تنیدگی یا entanglement. یعنی تأثیراتی که دوتا ذرۀ درهم تنیده شده از راه دور روی یکدیگر می‌گذارند، و تغییر جهت حرکت فقط یکی از این تأثیرات است! و الان دیگر دانشمندان توانسته‌اند با آزمایش هم این را تا حدی نشان دهند! [ادامه دارد]


⚛کانال تخصصی فیزیک هسته ای⚛

☢ @Nuclear_ph_ysics ☢

درهم تنیدگی یا entanglement- دو تا الکترون را روی یک خط مستقیم، اما در جهت عکس هم، به طرف یگدیگر رها می‌کنیم. این‌ها می‌آیند به هم می‌رسند و آن وقت همدیگر را دفع می‌‌کنند و از هم دور می‌شوند. برای این که بار هر دوشان منفی است و ذراتی که بارشان همنام باشد همدیگر را دفع می‌کنند. اما عجیب این است که از این پس انگار چیزی از هر کدام این‌ها در آن دیگری باقی می‌ماند. به طوری که هر اتفاقی که برای یکی از آن‌ها بیفتد، این اتفاق فوراً در دیگری هم تأثیر می‌گذارد. حتی اگر آن‌ها میلیون‌ها سال نوری از همدیگر دور شده باشند.

این عکس در کتاب شون کرول به نام یک چیزِ عمیقاً پنهان چاپ شده است. 


⚛کانال تخصصی فیزیک هسته ای⚛

☢ @Nuclear_ph_ysics ☢

عجیب¬ترین پدیدۀ دنیا – ٢

اتفاق ترسناک در جای دور- ایدۀ درهم تنیدگی از کجا پیدا شد؟ با به عبارت دیگر، در هم تنیدگی به چه صورت کشف شد؟ تا کنون بارها اشاره کرده¬ام که زبان اصلی فیزیک، ریاضیات است. همۀ مفاهیم فیزیکی در کتاب های اصلی فیزیک به زبان ریاضی نوشته می شود. تدریس آن هم به زیان ریاضی صورت می گیرد. همۀ آن چیزهایی که علم فیزیک کشف می کند، در نهایت به صورت فرمول های ریاضی در می آید. مجموعۀ این فرمول ها و نحوۀ اثبات آنها را می گویند فرمالیسم. باری، بعضی از این جور فرمول ها که در دهه های اول قرن بیستم به دست آمده بود، نشان می داد در دنیای کوانتوم یا در دنیای ذرات بنیادی چیز عجیبی هست، که اسمش را گذاشتند درهم تنیدگی. این چیزِ عجیب از این قرار بود که گاهی دو یا چند ذرۀ اتمی رابطۀ خاص و عجیبی با همدیگر پیدا می کنند و این می تواند برای همیشه بین آنها باقی بماند. به طوری که حتی اگر آنها هر چقدر از هم دور شوند، این رابطه همچنان برقرار می مانَد. خود رابطه هم به این صورت است که گویی آنها یکی می شوند! به طوری که هر اتفاقی برای یکی از آنها بیفتد، این اتفاق در همان لحظه، و بدون هیچ فوت وقت، در آن یکی یا آن یکی ها هم تأثیر می گذارد! در نظر بگیرید، مثلاً دوتا فوتون با هم درهم تنیدگی پیدا کرده¬اند. آن وقت یکی از آنها رفته این ورِ دنیا، آن یکی رفته آن ورِ دنیا. بعد یکی از اینها در یک لحظۀ خاص مثلاً جهت حرکتش تغییر می کند. آن فرمول ها نشان می دادند که آن یکی فوتون هم، درست در همان لحظه، جهت حرکتش تغییر می کند.

می دانیم که در فیزیک، هر چیزی که از طریق تفکر کشف می شود، یا از طریق فرمول های ریاضی به وجود آن پی می برند، باید آزمایش ها هم آن را تأیید کنند. وگرنه ممکن است بعضی ها  آن را به عنوان واقعیت فیزیکی قبول نکنند. درهم تنیدگی هم چیزی نبود که به آسانی بشود آن را مورد آزمایش قرار داد. این بود که اول مورد شک واقع شد. مخصوصاً اینشتین سعی کرد این را وسیله¬ای قرار دهد تا ثابت کند تئوری کوانتوم یک چیزی کم دارد. آخر چطور می شود اتفاقی که برای یکی از دو ذرۀ درهم تنیده می افتد، درست در همان لحظه به آن یکی هم منتقل شود! مگر در دنیا سرعتی بالاتر از سرعت نور هم هست؟! او با کمک دو فیزیکدان دیگر، به نام های بوریس پودولسکی Boris Podolsky و Nathan ناتان روزنRosen، که از اساتید پرینستون و همکار او در آن دانشگاه بودند، روی این مسئله خیلی کار کردند. و یک آزمایش فکری در قالب یک پاردوکس به وجود آوردند که چیزی مثل همان گربۀ سرودینگر است و به پاردوکس ای-پی- آر EPR معروف است- E حرف اول اسم Einstein، P حرف اول اسم Podolsky ، R حرف اول اسم Rosen. اینشتین اسمِ خودِ درهم تنیدگی را هم گذاشت spooky action at a distanc، که می شود آن را مثلاً به این صورت ترجمه کرد: اتفاق ترسناک در جای دور. باری، پاردوکس ای-پی-آر هم، مثل گربۀ شرودینگر، بحث های پرشور و زیادی پیش آورد. اما اینشتین اشتباه می کرد. او در این مشاجرۀ فکری شکست قطعی خورد! گذشت زمان نشان داد درهم تنیدگی واقعیت دارد. [ادامه در یادداشت بعدی]


⚛کانال تخصصی فیزیک هسته ای⚛

☢ @Nuclear_ph_ysics ☢

تصویری از دو فوتونِ درهم تنیده. دانشمندان به تازگی موفق شده¬اند این عکس را بگیرند


⚛کانال تخصصی فیزیک هسته ای⚛

☢ @Nuclear_ph_ysics ☢

عجیب¬ترین پدیدۀ دنیا – ٣

اینشتین با آن که خودش از بنیانگذاران مکانیک کوانتوم یا تئوری کوانتوم بود، سخت با آن مشکل داشت! نمی توانست با این مسئله کنار بیاید که آن چیزی که بر ذاتِ دنیا حکومت می کند احتمالات است! هیچ یک از کارهای هیچ ذرۀ اتمی را نمی شود با قطعیت پیش بینی کرد. اصلاً نمی شود گفت فلان ذره¬ای که رویش آزمایش می شود خود را با چه خواصی در آن آزمایش نشان خواهد داد. مثلاً می خواهی ببینی فلان الکترون در فلان لحظۀ خاص در کدام نقطه از مدار خود خواهد بود. هیچ گاه نمی توانی این را با قطعیت بگویی. فقط می توانی حساب کنی و بگویی مثلاً ٣٠ درصد احتمال دارد در آن لحظۀ خاص در نقطۀ الف باشد، ٢٠ درصد احتمال دارد در نقطۀ ب باشد، ۵٠ درصد احتمال دارد در نقطۀ ج باشد و غیره. در حالی که چنین چیزی را در مورد مثلاً کرۀ ماه یا هر ستاره¬ای خیلی راحت می شود حساب کرد و با قطعیت گفت مثلاً کرۀ ماه صد سال دیگر در نیم ثانیه بعد از نیمه شب در کدام نقطه از مدارش خواهد بود. چنین چیزی را در مورد هر ستاره و سیاره یا اصلاً هر جسم متحرک دیگر هم می توان گفت. شاید بعضی ها بگویند به خاطر سخت بودن اندازه گیری در دنیای اتم است که نمی شود هیچ چیزی را با قطعیت پیش بینی کرد. نه! مسئله این نیست. ربطی به سخت بودن آزمایش در دنیای اتم ندارد. ذات آن دنیا این طور است! هم فرمول های کوانتوم چنین چیزی را می گوید، هم همۀ آزمایش ها، که بسیار هم دقیق است، این را نشان می دهد. کسانی که کمی عمیق¬تر با دنیای کوانتوم آشنا باشند شکی در این مورد نخواهند داشت. باری، این مسئلۀ احتمالات که بر دنیای کوانتوم حاکم است، معنای عجیبی هم دارد که پذیرفتنش برای اینشتین و بعضی از فیزیکدان های دیگر چندان آسان نبود. معنایی که واقعاً ذهن را به هم می ریزد. اگر اتم و ذرات آن واقعاً قبل از آزمایش های ما ماهیت یا واقعیت مشخصی داشته باشند، دلیلی ندارد نشود مثلاً سرعت یا مکان آنها را حساب کرد و گفت مثلاً فلان الکترون در فلان لحظه در چه نقطه¬ای از مدار خودش خواهد بود، یا در آن لحظه چه سرعتی خواهد داشت. وقتی نمی شود گفت در فلان لحظه در چه مکانی خواهد بود و چه سرعتی خواهد داشت، این یعنی این که قبل از آزمایش هیچ ماهیت مشخصی ندارد! پس نه از آن ذراتی است که در دنیای قابل مشاهده¬مان وجود دارند، نه از آن موج هایی که در دنیای قابل مشاهده¬مان می بینیم. چون ذرات یا امواجی که در دنیای قابل مشاهده¬مان می بینیم، هر دو طوری هستند که در هر لحظه-ای که در نظر بگیریم، هم سرعت مشخصی دارند، هم مکان مشخصی. یعنی این که ماهیتی برای خودشان دارند. برای همین است که سرعت و مکان آنها را برای هر لحظۀ آینده هم می شود حساب کرد. اما این در مورد هیچ کدام از ذرات اتمی صدق نمی کند. هر ذرۀ اتمی را که آزمایش کنیم، تا وقتی که آزمایش را انجام نداده¬ایم، نمی توانیم با قطعیت بگوییم جواب آزمایش به چه صورت خواهد بود و آن ذره در آن آزمایش چه سرعتی خواهد داشت یا در کدام نقطه از مسیر یا مدار خودش ظاهر خواهد شد. این یعنی این که ذرات اتمی، پیش از آن که ما آنها را آزمایش کنیم، و در آن آزمایش ماهیتی برای آنها مشخص شود، هیچ ماهیتی ندارند! آزمایش های ماست که آنها را دارای ماهیت می کند! اگر قرار بود دنیای مشاهده مان هم مثل دنیای کوانتوم باشد، آنگاه مثلاً کرۀ ماه هم پیش از آن که ما نگاهش کنیم، نمی توانست کرۀ ماه باشد!

⚛کانال تخصصی فیزیک هسته ای⚛

☢ @Nuclear_ph_ysics ☢