یک فیزیکدان اشاره میکند که در نگاه دانشآموزان همواره «کمی ناراحتی» دیده میشود. مارسلو گلیزر که سالها تدریس مکانیک کوانتومی — نظریه حاکم بر جهان میکروسکوپی اتمها و ذرات — را بر عهده داشته، معتقد است واکنش دانشآموزان بهطور طبیعی در صورتشان نمایان است، بهویژه وقتی به مفهومی میرسد که اشیاء کوانتومی ظاهراً میتوانند همزمان در چند مکان وجود داشته باشند.
این روایت بخشی از مجموعه ماست، جایی که نگاهی میاندازیم به چگونگی تفکر متخصصان درباره برخی از شگفتانگیزترین ایدههای علمی. برای اطلاعات بیشتر اینجا را ببینید.
چالش اصلی این است که عبارتهایی مثل «ظاهراً» بسیار درباره این مفاهیم به کار میروند. از زمانی که این نظریهها پدید آمدهاند، هنوز معنی واقعیشان مورد بحث است. تنها اشتراک نظر فیزیکدانان این است که مسئله به ماهیت واقعیت برمیگردد.
یک نقطه آغاز خوب، معادله شرودینگر است. این معادله که توسط اروین شرودینگر در دهه ۱۹۲۰ توسعه یافته، پایهای برای نظریه کوانتوم است و احتمال پیدا شدن یک ذره در یک وضعیت مشخص هنگام اندازهگیری را نشان میدهد. مبتنی بر این، مکانیک کوانتومی به پیشبینی نتایج اندازهگیری میپردازد و درباره آنچه ذرات قبل از اندازهگیری میکنند نمیتواند اطلاعات دقیقی ارائه کند.
معادله شرودینگر توصیف میکند که چگونه میتوان با استفاده از ریاضی، که به عنوان تابع موج شناخته میشود، تمامی مکانهای احتمالی برای حضور یک ذره را شناسایی کرد. این بیان ریاضی همان ابرموقعیت است: مجموعهای از حالتهای کوانتومی ممکن.
ما میدانیم که ذرات قادرند در حالت ترکیبی حضور داشته باشند. برای مثال، در آزمایش دوشکافی، یک فوتون تنها در برابر دو شکاف باریک قرار میگیرد. اگر دستگاهی فوتون را رصد کند، فوتون یک شکاف را انتخاب کرده و در مکانی مشخص قرار میگیرد. اما بدون دستگاه رصد، الگوی تداخل حاصل میشود که نشان میدهد فوتون همانند یک موج عمل کرده و همزمان از دو شکاف عبور میکند و با خود تداخل میکند.
اما آنچه واقعاً نمیدانیم این است که آیا ذرات «واقعا» در حالت ترکیبی قرار دارند یا خیر. دو دیدگاه عمده وجود دارد. دستهای نگاه میکنند که تابع موج صرفاً یک ابزار ریاضی مفید است و بیشتر از آن نیست. مطابق این نظر، که گلیزر در دارتموث طرفدار آن است، هیچ چیز دلالت نمیکند که تابع موج بخشی از واقعیت فیزیکی باشد. او میگوید: «اعتماد بدون پرسش به ریاضیات، وقتی که حقیقت کمی شبیه یک باور دینی میشود، مشکلساز است.»
گلیزر طرفدار تفسیری به نام مکانیک کوانتومی Bayesian (QBISM) است که معتقد است این نظریه واقعیت را توصیف نمیکند بلکه بیانگر دانش ماست. در این تفسیر، هنگام اندازهگیری، آنچه تغییر میکند اطلاعات ما درباره سیستم است، نه خود واقعیت.
اما دیدگاهی مقابل نیز وجود دارد که این رویکرد را رد میکند. سیمون ساندرز، فیلسوف دانشگاه آکسفورد، باور دارد که تابع موج واقعی است. او معتقد است ذره در یک ترکیب به صورت فیزیکی در چند مکان به طور همزمان وجود دارد. او میگوید: «این یک شی گسترده است» و «پراکنده شده است». بر اساس این دیدگاه، باید بپذیریم که دنیای ذرات همانطور که تصور میکنیم، مشابه واقعیت نیست. برای مثال، الکترونها در حالت ابر احتمال در اطراف اتم قبل از اندازهگیری وجود دارند.
منتقدان این نگرش اغلب میپرسند پس آنچه در حالتهای دیگر اتفاق میافتد چه میشود، وقتی ذره در جایی اندازهگیری میشود. ساندرز پاسخ رادیکالی ارائه میدهد که همه آنان در شاخههای جداگانهای از یک جهان چندگانه بیپایان وجود دارند.
پاسخ قاطع به این سوال هنوز خیلی زود است. اما در این میان، پژوهشگران توانستهاند فراتر از ذرات منفرد رفته و حالتهای کوانتومی را در مولکولهای بزرگ و حتی کریستالهای ۱۶ میکروگرمی مشاهده کنند. این امر نشان میدهد که واقعیت حتی عجیبتر از آن است که تصور میکنیم.
مطالب دیگر در این سری را از طریق پیوندهای زیر بخوانید:
موضوعات:
- مکانیک کوانتومی/ /
- مفاهیم نفسگیر
منبع: https://www.newscientist.com/article/2483988-how-quantum-superposition-forces-us-to-confront-what-is-truly-real/?utm_campaign=RSS%7CNSNS&utm_source=NSNS&utm_medium=RSS&utm_content=home