Real Time Web Analytics کشف معادله‌ای برای نظریه آشوب کوانتومی : پیش‌بینی اثر بال‌زدن پروانه‌های کوانتومی! | دیپ لوک

کشف معادله‌ای برای نظریه آشوب کوانتومی : پیش‌بینی اثر بال‌زدن پروانه‌های کوانتومی!

0

نظریه آشوب یکی از نظریه‌های بسیار جذابی است که نه تنها در ریاضی، فیزیک و شیمی، بلکه در بسیاری از علوم دیگر، مانند زیست‌شناسی،‌ هواشناسی، پزشکی و حتی علوم انسانی مانند مدیریت و فلسفه کاربرد دارد. یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های این نظریه، اثر پروانه‌ای است که طبق آن، بال زدن پروانه‌ای در بزریل می‌تواند باعث طوفانی در تگزاس شود، در نتیجه، جهان می‌تواند به طرز شگفت‌انگیزی غیرقابل پیش‌بینی باشد! نسخه‌ی کوانتومی این نظریه، یعنی نظریه آشوب کوانتومی (Quantum Chaos)، جذابیت و البته ابهام دوچندانی نسبت به همتای کلاسیکی خود دارد، چرا که در آن، پیچیدگی‌های کوانتومی نیز به نظریه آشوب اضافه شده است. حالا دانشمندان در پژوهش تازه‌ای موفق به توسعه‌ی معادله‌ای شده‌اند که می‌تواند رفتار سیستم‌های آشفته‌ی کوانتومی را پیش‌بینی کند. نتیجه‌ی این پژوهش در مجله Physical Review Letters مننتشر شده است. با دیپ لوک همراه باشید…

نظریه آشوب، نظریه‌ای است که برای بررسی رفتار سیستم‌های آشفته یا آشوبناک به کار می‌رود. عبارت آشفته به سیستم‌هایی اطلاق می‌شود که نمی‌توان الگوی مشخصی برای رفتار کلی آنها پیدا کرد، زیرا در چنین سیستم‌هایی، تغییر بسیار اندکی در شرایط اولیه می‌تواند باعث تغییر بسیار عظیمی در نتیجه‌ی نهایی شود (علت نامگذاری اثر پروانه‌ای). در واقع تا اینجا منظور ما آشوب در سیستم‌های ماکروسکوپی یا کلاسیکی بود،‌ اما حالا فرض کنید بخواهیم آشوب را در مقیاس میکروسکوپی و به طور دقیق‌تر در سیستم‌های کوانتومی وارد کنیم، نتیجه بسیار جذاب‌تر و عجیب‌تر خواهد شد. دانشمندان در نظریه آشوب کوانتومی به دنبال پیدا کردن ارتباطی بین سیستم‌های آشفته و مکانیک کوانتومی هستند (به زودی در مقاله‌ی مفصل و جذابی، نظریه آشوب کوانتومی را با جزییات بررسی خواهیم کرد).

حالا دانشمندان دانشگاه لاند موفق به کشف تک معادله‌ای شده‌اند که می‌تواند رفتار آشوب کوانتومی را پیش‌بینی کند. این معادله، به طور موثری الگوی آشوب کوانتومی را در سطح اتمی توضیح می‌دهد و می‌تواند درک ما را در پدیده‌های وابسته به نظریه آشوب از عمل جراحی مغز و بازار بورس تا نظریه ریسمان توضیح دهد. حتی خود محققان هم از کشف چنین معادله‌ای حیرت‌زده شده‌اند. آنها برای دستیابی به این معادله، ویژگی‌های آماری سطوح انرژی مختلف در حالت آشوب کوانتومی را تجزیه تحلیل کردند. نظریه آشوب کوانتومی به دنبال توضیح رفتارهای عجیب درون اتم است، جاییکه پروتون‌ها و نوترون‌ها به جای ذره، مانند موج رفتار می‌کنند. به کمک نظریه آشوب کوانتومی می‌توان حرکات نامنظم الکترون‌ها و هسته‌ها، پرتوهای نوری در دستگاه‌های نوری با هندسه‌های پیچیده یا امواج صدا در اتاق را توضیح داد.

در سیستم‌های آشوب کوانتومی ، سطوح انرژی یکدیگر را دفع می‌کنند و حتی با وجود دور بودن از یکدیگر، بر هم تاثیر می‌گذارند. دانشمندان می‌گویند محاسبات کامیپوتری برای یک حالت آشوب کوانتومی خاص، بسیار دشوار است، زیرا چنین سیستمی نیز مانند سایر سیستم‌های آشوب، بشدت به شرایط اولیه، حساس است. مقادیر اولیه‌ی متفاوت می‌تواند باعث انحراف‌ بزرگی در نتیجه‌ی نهایی محاسبات شود؛ به گونه‌ای که حتی کامپیوترها هم قادر به یافتن یک الگوی مشخص نیستند. اما این معادله‌ی جدید یک راه کلی و بدون پارامتر برای پیش‌بینی رفتار یک سیستم آشفته در سطح کوانتومی بدست می‌دهد. لازم به ذکر است که اتم‌ها خودشان به خودی خود، هیچگاه یک سیستم آشفته نیستند، اما اگر آنها را تحت تاثیر یک میدان (مثلا یک میدان مغناطیسی یا الکتریکی) قرار دهیم، حرکت کلاسیکشان، آشفته می‌شود.

در حال حاضر،‌ این پژوهش، کاملا نظری است، اما کاربردهای بسیار زیادی خواهد داشت. حالا دانشمندان، معادله‌‌ی دقیقی در اختیار دارند که با استفاده از آن می‌توانند رفتار دقیق سیستم‌های آشفته‌ی کوانتومی را پیش‌بینی کنند. ما هنوز نتوانسته‌ایم نظریه آشوب کوانتومی را کاملا رمزگشایی کنیم، اما مسیر تحقیقات آینده تحت تاثیر قرار گرفته و حالا این معادله می‌تواند به محاسبه‌ی حالت‌های آشوب کوانتومی خاص کمک کند.

زاده‌ی اردیبهشت ۶۹ و دانشجوی دکترای شیمی کوانتوم محاسباتی در دانشگاه شهید بهشتی است.او علاقمند به دنیای کوانتوم و تکنولوژی بوده و علاوه بر سردبیری دیپ لوک، به طراحی وب و نویسندگی در گجت نیوز و ماهنامه جی اس ام مشغول است.

ارسال نظر

*