از زمانی که نظریه ی جنجالی کوانتوم در اوایل سال ۱۹۰۰ اختراع شد، در مورد شگفتی های آن صحبت های بسیاری شده است. در این مقاله در مورد یکی از چالش های مهم، یعنی ماهیت واقعیت، بحث خواهیم کرد. با دیپ لوک همراه باشید…
چگونه کوانتوم به ذرات و اتم ها اجازه می دهد تا در آن واحد در راستاهای مختلف حرکت کنند، مثلاً به طور همزمان هم در جهت عقربه های ساعت بچرخند و هم در خلاف جهت عقربه های ساعت؟ اینکه تنها در مورد شگفتی این وقایع صحبت کنیم، کافی نیست، بهتر است برای اثبات درستی این صحبت ها آزمایش هایی طراحی کنیم، چرا که در غیر اینصورت کار علمی انجام نداده ایم بلکه تنها بعضی مفاهیم عجیب را روی تخته سیاه توضیح داده ایم.
حقیقت از دید کوانتوم، واقعاً چیست؟
اجازه دهید به قلب مکانیک کوانتوم سفر کنیم: یعنی تابع موج. تابع موج یک تابع ریاضی است که بدون هیچ گونه اثباتی وارد نظریه کوانتوم شده است. در واقع تابع موج را به عنوان یک اصل موضوعه یا پیش فرض مکانیک کوانتوم در نظر میگیریم و آن را بدون هیچ اثباتی می پذیریم. اما تابع موج چیست؟ تابعی که فرض می کنیم تمام اطلاعات را در مورد ذره در دل آن نهفته است. روی کاغذ، تابع موج تنها یک ابزار ریاضی است که فیزیکدانان آن را با علامت یونانی ψ نشان می دهند و آن را برای توصیف رفتار کوانتومی یک ذره استفاده می کنند. یعنی تابع موج به آنها اجازه می دهد تا احتمال مشاهده ی یک الکترون را در موقعیتی مشخص، یا شانس هایی که اسپین آن به سمت بالا یا پایین باشد را محاسبه کنند. اما ریاضیات دقیقا مشخص نمی کند که تابع موج واقعا چیست؟! آیا یک ماهیت فیزیکی است؟ یا تنها یک ابزار محاسباتی برای کنترل جهالت بیننده در مورد جهان است؟ بررای پاسخ به این سوال بهتر است تا با آزمایش هایی ماهیت تابع موج را آشکار کنیم: حقیقیت اسرارآمیزی که در قلب شگفتی های مکانیک کوانتوم است.
آزمایش های بسیاری برای پاسخ به این سوال انجام شده، اما هنوز پاسخ قطعی و روشنی معلوم نشده است. در هر حال محققان بسیار خوشبین هستند که پاسخ این سوال در آینده ی نزدیکی پیدا خواهد شد. آیا یک ذره واقعاً می تواند در آن واحد در چند مکان باشد؟ آیا جهان به طور پیوسته خودش را به جهان های موازی تقسیم می کند و هر کدام از ما با نسخه های دیگرمان در آنها حضور خواهیم داشت؟؟ آیا چنین چیزهایی واقعاً وجود دارند؟ این ها نمونه هایی از سوالاتی هستند که هر کسی زمانی از خودش پرسیده است. حقیقت واقعاً چیست؟
بحث بر سر ماهیت واقعیت به فهم فیزیکدانان در روزهای اولیه ی تولد نظریه ی کوانتوم بازمی گردد، زمانیکه معلوم شد ذره و موج، دو روی یک سکه اند. مثال بسیار معروف در این مورد، آزمایش دو شکاف است که الکترون ها از منبعی تابیده می شوند و در مقابل این منبع سدی با دو شکاف قرار دارد. به نظر می رسد که الکترون از هر دو شکاف گذشته است و دقیقاً مثل کاری که یک موج نوری، یک الگوی تداخلی نواری را نشان می دهد. در سال ۱۹۲۶، فیزیکدان اتریشی، اروین شرودینگر تابع موج را برای توصیف چنین رفتاری اختراع کرد، اما نه او و نه هیچ کس دیگری نتوانست چیزی در مورد ماهیت تابع موج بگوید.
تفسیر کپنهاگی نظریه ی کوانتوم که در سال ۱۹۲۰ توسط فیزیکدانان مشهوری چون نیلز بور و ورنر هایزنبرگ توسعه یافت، بیان می کند که تابع موج، چیزی بیشتر از یک ابزار ریاضی برای پیش بینی نتایج مشاهدات نیست و شما نمی توانید اکثر فیزیکدانان را به خاطر دنبال کردن این طرز فکر که “خفه شو و محاسبه کن”سرزنش کنید، چرا که همین کار منجر به پیشرفت های فوق العاده ای در فیزیک هسته ای، فیزیک اتمی و شیمی کوانتومی شده است.
اما هنوز عده ای از فیزیکدانان به مفاهیم پایه ای و ماهیت واقعیت فکر می کردند. در سال ۱۹۳۰، آلبرت اینشتین تفسیر کپنهاگی را رد کرد. در واقع تفسیر کپنهاگی به دو ذره اجازه می دهد تا رفتار موج گونه داشته باشند، و با اندازه گیری موقعیت یک ذره، موقعیت ذره ی دیگر در فاصله ای دورتر نیز تعیین می شود. اینشتین ترجیح داد تا به جای پذیرفتن چنین حالت شبح واری، فرض کند که تابع موج کامل نیست و در واقع ما علم ما از واقعیت ناقص است. در واقع او پیشنهاد داد که شاید متغیرهایی مخفی وجود داشته باشند که نظریه ی کوانتوم هنوز قادر به اندازه گیری آنها نیست.
آزمایش ها نشان دادند که این حالت شبح وار، کاملاً واقعی است، با این حال تفسیرهای مختلف دانشمندان هنوز ادامه داشت. این تفاسیر به دو مکتب تقسیم شدند. عده ای که با اینشتین موافق بودند که تابع موج جهالت ما را نشان می دهد مکتب معرفت شناسی و عده ای که تابع موج را یک واقعیت می دانند مکتب هستی شناسی نام دارد.
برای روشن شدن تفاوت ها بهتر است نگاهی به آزمایش متفکرانه ای که شرودینگر در سال ۱۹۳۵ در نامه ای به اینشتین نوشت، بیندازیم. منظورم همان آزمایش مشهور گربه ی شرودینگر است. گربه ای را در یک جعبه ی فولادی بسته تصور کنید و فرض کنید که درون این جعبه نمونه ای از یک ماده ی رادیواکتیو قرار دارد که احتمال تابش محصولات مرگبار آن طی یک ساعت، ۵۰ درصد است. از آنجایی که تجزیه ی ماده ی رادیواکتیو یک رویداد کوانتومی است، شرودینگر معتقد بود که طبق قوانین نظریه ی کوانتوم، در پایان یک ساعت، تابع موج داخل جعبه باید مخلوطی مساوی از گربه ی زنده و گربه ی مرده باشد!
در مکتب معرفت شناسی، گربه ی داخل جعبه یا زنده است یا مرده و ما نمیدانیم در واقع کدام امر محقق شده است، زیرا جعبه بسته است. اما مکتب هستی شناسی می گوید: تا زمانی که در جعبه باز نشود، گربه هم مرده است و هم زنده! این جایی است که بحث بالا می گیرد.کدام تفسیر نظریه ی کوانتوم درست است؟ این یک پرسش بسیار متفکرانه است چرا که تفاوت بین دو مکتب، بسیار ظریف است. در قسمت بعدی این مقاله، ادامه ی این بحث و نظریات جالب تری را مانند جهان های موازی را هم بررسی خواهیم کرد.
نظر شما چیست؟ شما با کدام مکتب موافق اید؟ آیا کوانتوم کامل است و تصویر کاملی از واقعیت به دست می دهد؟
ترجیح می دهید کدام موضوع زیربنایی کوانتوم را به صورت فیلم، زیر نویس کنیم؟
گفتگو۱۷ دیدگاه
بیان ساده ی شما از مفاهیم پیچیده ی فیزیکی جذاب و قابل تقدیر است.
سپاسگزارم دوست خوبم
سلام من حدود نوزده سالمه،از وقتی که مطالب کوانتوم رو دارم میخونم دیدم به زندگی عوض شده و خیلی کنجکاو این اسرار شدم ممنون میشم در این مورد منو بیشتر اگاه کنید.تشکر از مطالب خوبتون.
سپاس🌹
سلام بهزاد عزیز. خوشحالم که به دنیای شگفت‌انگیز کوانتوم، علاقمند شدی و مطالب دیپ لوک تونسته نظرتو جلب کنه. مطالب خیلی جذاب رو به مرور زمان منتشر خواهیم کرد، پس دیپ لوک رو دنبال کن.
سلام و عرض ادب و احترام بر شما؛
از اینکه همچون گروه بزرگوار و فرهیخته و دانشمندی در سرزمینمان دور هم جمع شده اند برای مفاهیم بنیادی علمی بی اندازه خوشحالم.
به وسع توفیق خود پیگیر کلمه به کلمه تلمذ از جنابهای شریفتان در موارد مطروحه خواهم بود.
سلامت و سربلند باشید…
از لطف شما سپاسگزاریم و امیدواریم دیپ لوک با همراهی دوستانی چون شما، روز به روز بزرگتر شود
سلام خانم ریاحی.ممنون بخاطر مطالات خوبی که تهیه کرده اید.فوقالعاده مشتاقم در این وادی دوستانی داشته باشم چون سوالات بسیاری دارم و هم چنین اماده هر گونه همکاری در زمینه ترجمه ویدیوهای مربوط به کوانتم.لطفا بفرمایید مراحل کار به چه صورت میباشد.
با تشکر.
رضایی
با سلام خدمت شما بزرگوار
خانم ریاحی ایا ویدیویی از ازمایشی که نشان دهنده ان باشد که چشم ناظر در انتخاب حالت حرکت ذره ای یا موجی حرکت الکترون اثر گذار است وجود دارد ؟ ایا اگر چشم ناظر دوربین فیلمبرداری باشد چه ؟ و اگر پاسختان درباره دوربین فیلمبرداری مثبت است ایا این احتمال وجود دارد که اینبار هم چون چشم ناظر دارد فیلم دوربین را که در گذشته فیلمبرداری شده میبیند در نوع انتخاب حرکت الکترون تاثیر داشته باشد یا خیر ؟ ایا کتابی یا منبعی وجود دارد که بزبان ساده به شرح این مطالب بپردازد ؟ درپایان پیشاپیش از شما سپاسگذاری میکنم موفق باشید
با سلام خدمت همه دوستان بنده دارای مدرک کارشناسی ارشد شیمی تجزیه هستم . تاکنون در خصوص ستاره شناسی- کیهان شناسی- مباحثی مانند نسبیت و کوانتوم مطالعاتی داشته ام .
درخصوص کوانتوم باید بگم تا حالا چیزی که من فهمیده ام :به بسته های دارای اتصال که از هر منباء چه بزرگ و چه کوچک به صورت متناوب یا یکنواخت گسیل می شود کوانتوم می گویند. به عنوان مثال اگر رشته های تسبیح را در نظر بگیریم و به آنها حرکت متناوب و با یکنواخت در مسیر های مختلف بدهیم هر کدام از دانه های تسبیح یک بسته کوانتومی محسوب میشوند و هر دانه از تسبیح خود نیز از ذرات کوانتیده دیگر تشکیل میشود تا به کوچکترین ذرات برسیم مانند ذرات الکترون – هیگز و یا بوزون ها و… . ولی از نظر ناظر بیرونی انتقال و حرکت تسبیح در مکان های خلا مثل فضا به سرعت دانه های تسبیح مرتبط می باشد هرچه سرعت دان ها بیشتر شود حالت پیوستگی و اتصالی دانه ها بیشتر خواهد شد و به جایی می رسد که ناظر فقط یک جسم کوانتیده را میبیند. با زیادتر شدن سرعت تا نزدیک به سرعت نور دانه های تسبیح دیگر دانه تسبیح نیستندو تبدیل به شبه فوتون های تسبیح میشوند و اگر کمی شتابدارتر شوند و به سرعت نور برسند تبدیل به فوتون خواهند شد. حال فوتون که از نظز بزرگان فیزیک هم موج است و هم ذره و تابش آن را کوانتیده میدانند، در واقعیت فیزیکی در بعضی از موارد مانند فوتوسنتز درگیاهان و حرکت پرندگان و مسیر یابی آنها آیا روابط ریاضی فوتون موجی – ذره ای پاسخگوی آنها می باشد. در این وسط نقش گرانش بر روی ذرات کوانتیده چه می شود. آیا زمانی که نور از سمت خورشید به سمت گیاهان می آید در صورت فقدان گرانش چه بر سر فوتون می آید همچنانکه در کره ماه گرانش یک ششم زمین است آیا درصورت بودن اکسیژن و شرایط زمینی گیاهان همین فوتوسنتز را خواهند داشت؟به نظر بنده پاسخ به این سوالات بسیار مشکل می باشد. ولی با توجه به اینکه اگر فوتون کوانتیده در گرانش های بسیار ضعیف گیر بیفتد عمل آن با عمل گرانش بر روی زمین بسیار متفاوت خواهد بود. پس به نظر بنده نقش اصلی فوتوسنتز در گیاهان ابتدا به میدان گرانشی و سپس به اثر فوتون در ابتدای ورود به سطح سبزینه گیاهان بستگی دارد. چراکه گرانش میزان انرژی و سطح انرژی را برای نواحی مختلف برگ گیاهان تنظیم میکند .اینجاست که بسته های کوانتومی فوتون در درون برگ با برنامه دقیق گرانش در درون برگ توزیع خواهد شد و اثر یک بسته کواتومی فوتون خودش در روی کره زمین وابسته به گرانش می باشد. ولی در خارج از زمین و خلا کوانتای فوتون با ذخیره سازی انرژی خودش به دوردست ترین نواحی مانند پلوتو خواهد رسید.و تابع گرانش خاصی نیست.
در نظر بعدی اگر اجرام آسمانی مانند منظومه شمسی را یک کوانتوم در نظر بگیریم نقش آن در فضا از روابط نسبیتی برای دیگر اجرام محاسبه میشود.
درصورت هرگونه سوال و یا اشتباه در متن لطفا نظرات خود را برای این متن بنویسید تا اشتباهات اصلاح شود.
خیلی خوشکل توضیح دادی با اینکه زیر دیپلم ولی تا ی حدی متوجه کوانتوم شدم حداقل بهتر از بقیه سایت ها …میخواستم بدونم خواب هایی که میبینیم این سفر به دنیاهای دیگه جواب علمی ای براش هست ، من بعضی از خوابهام واقعی شده بطوری که فرق بین خواب و واقعیت رو واسه ی زمانی از دست میدم .کسی نتونسته جواب قانع کننده ای بده ممنون میشم اگر شما هم تجربه ای داشتی یا اطلاعاتی برام بازش کنی ،،البته این موضوع نمیدونم به کوانتوم ربطی داره یا نه!
بسیار لذت بردم از این مفاهیم جادوئی ،با اینکه جنابان سعی مجدانه ای داشته اید که به ساده ترین شکل اسرار گرانی را باز فهم نمائید،به دلیل عدم شناخت کافی از فیزیک نظری و صد البته ضعف در قوه تحلیلیه در مورد پاره ای از این مندرجات سوالاتی برای این جانب اتفاق گردیده،لذا از شما بزرگ اساتید در مورد چگونگی طرح این سوالات چاره جوئی مینمایم.
با آرزوی سلامتی و احترامات قلبی
باسلام خدمت دوستان ودانشمندان عزیز با وجود اینکه سنی از من میگذرد ودر نتیجه حافظه ام تحلیل رفته ولی علاقه زیادی به فیزیک دارمو تلاش میکنم این فرضیه شگفت انگیز در زندگی روز مره طبق بدهم.
سوالات زیادی در ذهنم است که در فرصت های اتی مطرح خواهم کرد . با تشکر
درود به شما بانوی خردمند. واقعا دنیای زیر اتمی دنیای بزرگیه.یه گوشش رفتار زره ها و الکترونهاس وفیزیک کوانتوم.واقعا فهمیدنش سخت و لذت بخشه.من همینقش که فهمیدمم کلی کیف کرد.سپاس بابت زحمتاتون.
و درضمن شما خیلی زیبای بانو😀(همش که نمیشه بحث وتعریف علمی کرد )
سرکار خانم دکتر ریاحی
درود وایام به نیکی
بتازگی در این سایت وارد شدم،مطلب حقیقت از دید کوانتم شما را مطالعه کردم،در این رابطه چند سوال برایم پیش امده:
آیا ادراک از یک موضوع فیزیکی بیرونی(مثلا لمس صفحه موبایل ودریافت حس صافی)میتواند کاذب باشد،یااینکه اصلا این صفحه صاف نباشد،وفقط به علت فرمت مغزی من این حس صافی در من حادث شده؟
آیا در صورتی که جواب سوال بالا این باشد که حقیقت صافی صفحه موبایل فقط برای من اینطور است،پس میتوان گفت که حقیقت بیرونی اصلا وجود ندارد،وحقیقت فقط ذهن من است؟
واگر ادراک صافی صفحه موبایل در مغزمن حادث شده،پس چه چیزی این صافی را مانیتورینگ میکند(آیا مغز من هم پروسسینگ میکند وهم مونیتورینگ؟که اصلا با هم جور در نمیایند؟)
ممنونم خانم دکتر،اگر چه مقاله حقیقت از دید کوانتم شما خیلی واضح وجوابگوی من نبود
سلام من الان چندین بار گربه شرودینگر رو قضیشو خوندم ولی بازم نمیفهممش
شاید مطالبی که راجع به اون میزارن کمه و باید از دیدگاه محاسباتی هم ی توجه بهش بشه
لطفا بیشتر درباره این موضوع مطلب بزارین
با اجازه بنده معتقدم که مکانیک کوانتومی صحیح است ولی توصیف آن از واقعیت کمی غیرقابل قبول و ناقص است .
ببخشید ادامه مقاله درمورد جهان موازی رو کجا پیدا کنیم؟
لینکی چیزی رو نذاشتید برامون
اگ راهنمایی کنید ممنون میشم