اثبات آزمایش فکری ویلر با یک ترفند جالب: فوتون‌هایی که براساس انتخاب شما، تصمیم‌ می‌گیرند!

9

فیزیک کوانتومی در کنار تمام واقعیت‌های عجیب و غریب فیزیکی‌اش، چالش‌های زیادی را هم در زمینه فلسفه به راه انداخت که شاید مهم‌ترین آنها را بتوان چالش علیت دانست. یکی از نمودهای این چالش، آزمایش توام با تاخیر ویلر یا همان آزمایش فکری ویلر است که می‌گوید نتیجه‌ی یک آزمایش حتی پس از مشاهده نیز، قابل تغییر است و از این لحاظ، با قانون علیت، سرشاخ می‌شود. حالا تیمی از محققان دانشکاه پادوای ایتالیا آزمایش جالبی انجام داده‌اند که آزمایش فکری ویلر را تایید می‌کند. نتیجه‌ی پژوهش آنها در Science Advances منتشر شد. با دیپ لوک همراه باشید…


مسئله‌ی ماهیت نور، یکی از دشوارترین مسائلی است که فیزیکدانان با آن مواجه بوده‌اند. نزدیک به یک قرن پیش، آزمایش‌ها نشان دادند که نور هم مانند موج و هم مانند ذره رفتار می‌کند (دوگانگی موج-ذره)، اما آزمایش‌های بعدی ثابت کرد که رفتار نور، به‌شدت به چگونگی آزمایش آن بستگی دارد و به نظر می‌رسد نور به طور شگفت‌انگیزی می‌فهمد فیزیکدانان چگونه آن را آزمایش می‌کنند و بر همان اساس، رفتار خود را تغییر می‌دهد!

در اواخر دهه‌ی ۱۹۷۰، جان ویلر، یک آزمایش فکری را پیشنهاد کرد که نتیجه‌ی این سوال بود: اگر آزمایشی طراحی شود که محققان بتوانند پارامترهای آن را پس از رها شدن فوتون، اما قبل از رسیدن به حسگر، تغییر دهد، آیا فوتون می‌تواند در میانه‌ی راه، رفتارش را تغییر دهد؟ او چنین سوالی را در مورد نوری که از یک اختروش (هسته‌های فعال و به شدت نورانی کهکشان‌های دوردست) و از طریق لنز گرانشی به زمین می‌رسد، مطرح کرد: آیا نور می‌توانست رفتار خود را به صورت موج یا ذره، بسته به اینکه دانشمندان اینجا در زمین، چگونه می‌خواهند آن را اندازه‌گیری کنند، تغییر دهد؟

حالا دانشمندان در این پژوهش جدید، این ایده‌های جسورانه‌ی ویلر را اثبات کرده‌اند، اما به جای اندازه‌گیری نور یک اختروش، نوری که از ماهواره‌ به زمین منعکس می‌شود، اندازه‌گیری کرده‌اند. در این آزمایش، یک پرتوی لیزر از یک تقسیم‌کننده‌ پرتو (beam splitter) ارسال شد که کمک می‌کرد ماهواره در مدار پایینی زمین بچرخد و نور خود را به زمین منعکس کند. همانطور که نور به زمین بازمی‌گشت، محققان وقت داشتند تا انتخاب کنند که تقسیم‌کننده‌ی دوم فعال شود یا نه؟ بنابراین آنها دقیقا توانستند اید‌ه‌های ویلر را آزمایش کنند: آیا نور توانست بفهمد که آنها چه انتخابی کرده‌اند و رفتار متناسب با آن را انجام دهد؟ بله! دانشمندان گزارش دادند که نور درست مانند پیش‌بینی آزمایش فکری ویلر ، رفتار موج مانند یا ذره مانند خود را بسته به نحو‌ه‌ی آزمایش نشان می‌دهد!

بیشتر بخوانید:
<a href="http://www.deeplook.ir/wp-content/uploads/2017/10/10.1126@sciadv.1701180.pdf">دانلود مقاله به صورت PDF </a></p> <p style="text-align: center;">منبع: <a href="https://phys.org/news/2017-10-satellite-wheeler-quantum-theory-thought.html" target="_blank" rel="noopener">phys.org</a>

زاده‌ی اردیبهشت ۶۹، دانشجوی دکترای شیمی کوانتوم محاسباتی در دانشگاه شهید بهشتی، سردبیر دیپ لوک، طراح وب،گرافیک و موشن. مشتاق دیدن، فهمیدن و کشف‌ کردن رازهای شگفت‌انگیز هستی، به ویژه‌ دنیای اتم‌های سرکش.

گفتگو۹ دیدگاه

  1. سید قاسم سجادی

    با سلام و احترام
    این مطلب را کی گذاشتید روی سایت؟ ندیده بودم؟
    اما سؤال اصلی: اصل ما جرا این بود که در آزمایش گزینش تأخیری جان ویلر زمانی که حفره دوم باز می شود، فوتون ها همزمان از مسیر دوم نیز خود را به حسگر می رسانند.
    سؤال بنده این است که چه اتفاقی این وسط می افتد؟ چطوری فوتون ها از مسیر دوم هم خود را به حسگر رساندند، اینها که زمان شلیک فوتون ها از حفره اول عبور کرده بودند و در t2 (زمان دومی که حفره دوم گشوده شده) دیگر شلیک فوتونی صورت نگرفته که بخواهند از مسیر حفره دوم و به عبارتی دیگر از مسیر دوم عبور کنند، پس چه فوتون هایی مسیر دوم را طی کرده اند تا حسگر را از مسیر دوم لمس کنند؟!
    اگر پاسخ این است که همان فوتون های عبور کرده از حفره اول، از مسیر دوم نیز عبور کرده اند این امر چگونه رخ داده است؟
    بسیار سپاسگذار می شوم که مرا به پاسخ برسانید.
    تشکر فراوان از سایت شما

  2. سلام آقای سجادی عزیز

    این سوال شما دقیقا همون چیزیه که هیچ کس نمیفهمه. در واقع اگر زمان را به صورت توصیف نسبیتی در نظر بگیریم (یعنی فرض کنیم نظریه نسبیت مشکلی نداره) برخی از بزرگان معتقدند ذره گذشته خودش رو تغییر میده و دوباره ازهر دو شکاف عبور میکنه. با این وصف به نوعی منکر اصل علیت هم میشن. اما اگر شما این توضیح رو قبول نمیکنید (مثل من) بنظرم ما باید درک خودمان را از زمان و بودن تغییر بدیم. شاید لازم باشه بیست سال راجع به این موضوع تحقیق بکنیم تا جواب رو بفهمیم

    در پناه حق

    • چرا باید بگیم ذره گذشته خودشو تغییر میده منطقیش اینه که بگیم ذره برمیگرده و رفتار دیگه ای بروز میده

  3. این آزمایشات به هیچ وجه ناقض علیت نیستند لطفا از آزمایشات علمی سواستفاده نکنید آزمایش ویلر هم تابع اصل علت و معلوله و ربطی به تاثیر آینده بر گذشته نداره و نتیجه این آزمایش هم ناشی از تاثیر گذشته بر آینده است
    اول از همه تصمیم دانشمندان برای باز کردن شکاف دوم بعنوان علت و در آینده بازگشت فوتون از نیمه راه و تغییر رفتار به عنوان معلولی که از سیستم اندازه گیری و تصمیم محققین نشأت میگیره

    • امیر عزیز
      سلام
      کسی با تعصب نمیخواد جلوی اصل علیت بایسته. واقعیت این هست که توضیح ماجرا بسیار پیچیدست. موضوع اینکه ذره برنمیگرده و شما اگر آزمایش رو دقیق متوجه بشید نتیجه آزمایش این هست که در لحظه t1 ذره با لحظه t2 ارتباط علیتی برقرار میکنه (یا حالت دوم میتونه برعکس باشه). درحالیکه لحظه t1 گذشته و یا در حالت دوم لحظه t2 هنوز نرسیده. عده ای تصورشون از علیت در امتداد زمان هست. یعنی فکر میکنن رویدادها سلسله وار داره اتفاق میافته و رویداد اول علت رویداد بعدی لذا دومی معلول اولیه. این خوانش از اصل علیت صحیح نیست و اصل علیت فراتر از زمان و مکان هست. اما کسانی که تصورشون از علیت اینه بدرستی میتونن از آزمایش تصور خودشون از علیت رو انکار کنند.
      امیدوارم توضیحاتم قانع کننده باشه
      در پناه حق

  4. با سلام و خسته نباشید
    بنده درحدی نیستیم که در این مورد بحث کنم همچنین از لحاظ علمی در مقطع متوسطه دوم هستم و رشته مورد علاقه دتنشگاهیم الکتریسیته است اما یک نظر در این باره داشتم که ممنون میشم پاسخ بدید
    به نظر شما این آزمایش نشان دهنده این نیست که ذرات بنیادی در مرز زمانی ارتعاش میکند و همزمان خودش و یارزیراتمی اش مثل فتونیو در دو مکان ارتعاش میکنند؟ ولی چون فقط یکی از این دو با جهان ما همدوست هستند ما درکشان نمیکنیم ولی با این آزمایش باعث میشویم فوتونیو کلاپس کندیا به عبارتی تابع موجش شکسته شود و با جهان ما همدوست شود و آشکار شودیا تاثیرگذار؟

  5. سلام

    خوشبختانه این‌جانب تجربه‌ی صدها ساعت گفتگو با ناباوران را دارم که برخی اوقات تلاش می‌کنند با مصادره به مطلوب مفاهیم علمی، در وجود بدیهیات ازجمله وجود علت‌العلل (=خدا) در ذهن افراد ناآگاه شبهه ایجاد کنند.
    ازجمله یکی از ایشان دیروز مرا به مطالب همین صفحه پیرامون آزمایش جان ویلر ارجاع داد تا به خیال خود برای خدشه به قانون علت و معلول این نتیجه‌ی مضحک را بگیرد که پس ماده می‌تواند بدون هیچ علتی خودش را از هیچ به وجود بیاورد و دیگر ضرورتی برای وجود علت‌العلل غیرمادی (=خدا) نیست و در نهایت تلاش کند به این نتیجه‌ی خلاف عقل، علم و خلاف تجربه برسد که پس تمام جهان، سراسر خود به خودی و تصادفی و بدون هیچ عامل هوشمند به وجود آمده است!
    بنابراین امیدوارم این نظر را در سایت خود قرار دهید تا مورد استفاده علاقه‌مندانی که بدون تعصب، صرفاً به دنبال حقیقت هستند قرار بگیرد و شبهات ایشان برطرف شود.
    قانون طبیعی و بدیهی علت و معلول که خداباوران بر روی آن تأکید دارند، حقیقتی است که چاره‌ای برای منکران خدا جز پذیرش وجود علت‌العلل (=خالق) برای جهان باقی نگذاشته است.
    قانون علت و معلول در گفتگوی با خداناباوران، جهت اثبات این حقیقت است که «خلق از هیچ» محال است و حتماً نیازمند علت است، درحالی‌که روشن است آزمایش جان ویلر کوچک‌ترین خدشه به این قانون وارد نکرده است.
    دلایل فراوانی برای اثبات این ادعا می‌شود طرح کرد ازجمله:
    در همین ابتدای بررسی به‌وضوح روشن است که به‌هیچ‌وجه «خلق از هیچ» در این آزمایش صورت نگرفته است و صرفاً دانشمندان پس از فعال‌سازی شلیک ِ الکترونی با باز کردن شکاف دوم، باعث شدند که در رفتار الکترون تغییراتی ایجاد شود که در تجارب بشری، تصرف در ماده، امری طبیعی است و هرگز قانون طبیعی و مشهور «علت و معلول» را نقض نمی‌کند.
    ضمن اینکه با اندک دقتی، حتی نونهالان نیز به‌روشنی متوجه می‌شوند که در همین آزمایش، علت‌های فراوانی برای رفتار تغییر در معلوم که الکترون شلیک شده توسط دانشمندان است وجود دارد که اگر هرکدام از این علت‌ها نبودند اساساً امکان انجام این آزمایش وجود نداشت و هیچ تغییری در رفتار معلول ایجاد نمی‌شد چه رسد به اینکه این آزمایش توانسته باشد کوچک‌ترین خدشه بر قانون طبیعی «علت و معلول» وارد کند ازجمله:
    علت اول: وجود فردی به نام جان ویلر که این نظر را مطرح نمود و وجود دانشمندانی که در سال ۲۰۰۷ آزمایش وی را با باز کردن شکاف دوم اجرا کردند که اگر این دانشمندان شکاف دوم را باز نمی‌کردند هیچ تغییری در رفتار الکترون اعمال نمی‌شد.
    علت دوم: دستگاهی که برای اجرای این آزمایش اختراع شد که اگر این علت هم وجود نداشت، اساساً امکان چنین آزمایشی فراهم نمی‌شد.
    علت سوم وجود خود الکترون و موجودات فراوان دیگری در بستر طبیعت که در صورت عدم وجود هرکدام از این علل، هیچ تغییری در رفتار معلول یعنی الکترون اعمال نمی‌شد بلکه چنین آزمایشی از اساس کان لم یکن می‌شد!
    و علت‌های فراوان دیگر که در این آزمایش منجر به تغییر رفتار در معلول (الکترون) می‌شود که فهرست آن‌ها در این مجال مختصر نمی‌گنجد و البته توجه به هر کدام از این علت‌ها نشان می‌دهد تفاسیر شخصی و مصادره به مطلوب منکران خدا از مفاهیم علمی (از جمله، آزمایش جان ویلر)، تلاشی نافرجام است و کوچک‌ترین خدشه بر قانون طبیعی علت و معلول (چه رسد به امکان خدشه در اصل وجود علت‌العلل یعنی خدا) وارد نمی‌کند.
    با همین دلایل که به عنوان مشت نمونه خروار مطرح شد، بر این حقیقت تأکید می‌شود که دلایل وجود علت‌العلل برای جهان هستی (که خداباوران بر آن تاکید دارند و عقل و علم نیز بر آن مهر تایید می زند) جایی برای طرح چنین شبهات غیرعلمی و سطحی باقی نمی‌گذارد و آن اینکه که پیدایش جهان هستی بدون فاعلی غیرمادی محال است، زیرا اساساً ماده توانایی خلق خودش از هیچ را ندارد و حتی نونهالان نیز به روشنی درک می‌کنند در مورد ماده‌ای که هنوز به وجود نیامده، معنا ندارد بگوییم آن ماده درحالی‌که وجود نداشته، توانسته خودش را از «هیچ» به وجود بیاورد!
    دکتر جان کلولند کوترن، John Cleveland Cothran، استاد فیزیک و ریاضی و از دانشگاه مینه‌سوتا ایالات متحده‌ی آمریکا:
    چون ماده نمی‌تواند خودش قوانین حاکم بر خویش را بیافریند پس عمل آفرینش به‌ناچار باید به‌وسیله‌ی عاملی غیرمادی صورت گرفته باشد.
    عجایب حیرت‌انگیزی که در عمل آفرینش مشاهده می‌شود، نشان می‌دهد که آن عاملِ غیرمادی باید صاحب شعوری خارج از حد تصور ما بوده باشد و این شعور همان‌طور که می‌دانیم از مختصات عقل است ولی برای آنکه عقل در جهان مادی کار کند به کار افتادن اراده ضرورت دارد و این کار تنها ممکن است به‌وسیله یک شخص (خدا) صورت پذیرد.
    این آفرینش بنا به خواست و نقشه‌ی شخصی بسیار دانا و توانا انجام‌شده است.

    اثبات وجود خدا، The Evidence of God، ص ۴۴، جان کلوور، چاپ سوم.

    بنابراین خردمندانه این است خداناباوران از مصادره به مطلوب مفاهیم علمی دست‌بردارند و بیش از این با سرنوشت ابدی خود بازی نکنند و به جای تلاش‌ برای خفه کردن ندای وجدان، به تفکر و مشاهده‌ی ساختار فوق‌العاده هوشمندانه موجودات، که قابل درک با حواس ۵ گانه هستند روی آورند و تسلیم تجربه، علم و حقایق و شواهد بی‌شمار در وجود خدا شوند و بدانند تلاش ایشان در شبهه افکنی نسبت بدیهیاتی نظیر قانون طبیعی و مسلم «علت و معلول» که توضیح آن گذشت تلاش نافرجامی است که صرفاً باعث ایجاد شبهه در افراد فاقد اطلاعات و تجربه‌ی کافی می‌شود و به وجهه و شخصیت خود ایشان در نظر کوچک و بزرگ لطمه می‌زند:
    دکتر آندرو کانوی آیوی، از برجسته‌ترین متخصصین سرطان و امراض روده و دارای دکترای فلسفه، طب، علوم و حقوق:
    «قانون طبیعی و مسلمِ «علت و معلول» چنان صریح و روشن است که حتی مغز کودک پنج‌ساله نیز می‌تواند آن را درک کند و به وجود آفریننده‌ای در جهان پی ببرد!»
    اثبات وجود خدا، The Evidence of God، ص ۲۶۶، جان کلوور، چاپ سوم.

    همچنین به قول ماکس پلانک آلمانی، برنده جایزه‌ی نوبل فیزیک و پدر نظریه‌ی کوانتوم:
    برای فعالیت درزمینه‌ی دین و علم نیاز به اعتقاد به «خدا» است.
    خدا برای دین، یک اساس و مبنا است و برای علم، اوج هر استدلال در مورد دید جهانی است.
    در دین، «خدا» ابتدای کار است و دین با «خدا» شروع می‌شود ولی در علم، «خدا» در انتهای تمام تفکرات نهفته است (و درنهایت تفکر در یافته‌های علمی و اسرار خلقت، انسان را به «خدا» می‌رساند).

    منبع: راسخون؛ ترجمه و تألیف: حمید وثیق زاده انصاری

    این دانشمند بزرگ به عنوان پدر نظریه‌ی کوانتوم تصریح می‌کند:
    «دین و علوم طبیعی مشترکا بر ضد شک (ندانم‌گرایی / آگنوستیسم) و الحاد (بی‌خدایی / آتئیسم) و خرافات می‌جنگند و برانگیزنده‌ی آن‌ها نیز همواره «خدا» بوده و خواهد بود».

    اثبات وجود خدا، The Evidence of God، ص ۲۸۶، جان کلوور، چاپ سوم.

    روزنامه‌ی بریتانیایی دیلی میل، Daily Mail، به تحقیقاتی (By analyzing data from a large national survey) اشاره می‌کند که بر اساس آن اذعان شده است که:
    «افراد دارای تحصیلات آکادمی و دانشگاهی، گرایش بیشتری به دین‌داری دارند تا افرادی که این‌گونه نیستند».

    welayatnet.com به نقل از دیلی میل: dailym.ai/2BAJDmq

    همیشه در مسیر درست موفق باشید.

    • سلام
      دوست عزیز این مطالبی که گفتید را همه میدانند. شما در مورد چیزی که هیچ کس نمی‌داند هیچ صحبتی نکردید. فکر نمیکنم این آزمایش را فهمیده باشید. جهت اطلاع شما

      اولا مسائل فلسفی را باید با فلسفه پاسخ داد و علمی را با علم. شما نمیتوانید پاسخ شبهه علمی را با فلسفه بدهید مثل پاسخ یکی از مراجع به هاوکینگ. اینها را همه بلد هستند

      ثانیا اگر جنابعالی آزمایشگر باز کننده شکاف دوم را علت تقلیل تابع موج میدانید، لطفا بفرمائید ایشان چطور در لحظه باز شدن دریچه دوم روی گذشته تاثیر گذاشته است؟ چون وقتی ذره از دریچه نخست عبور کرده باشد دیگر فرصتی برای تصمیم گیری برای بروز رفتار موجی یا ذره ای ندارد. حالا که دریچه دوم هنوز باز نشده و ذره از دریچه اول عبور کرده حالت یا موج است یا ذره و این تغییر ناپذیر است. چطور ذره از دریچه اول عبور کرده شما روی لحظه قبل از عبور آن تاثیر میگذارید؟

      این سوالی است که بخشی از خلقت خدای شماست اما بنظرم این خدایی نباشد که جنابعالی سعی در دفاع از او دارید

  6. سلام
    قانون علت و معلول در گفتگوی با خداناباوران، جهت اثبات این حقیقت است که «خلق از هیچ» محال است و حتماً نیازمند علت است، درحالی‌که روشن است آزمایش جان ویلر کوچک‌ترین خدشه به این قانون وارد نکرده است.
    دلایل فراوانی برای اثبات این ادعا می‌شود طرح کرد ازجمله:
    در همین ابتدای بررسی به‌وضوح روشن است که به‌هیچ‌وجه «خلق از هیچ» در این آزمایش صورت نگرفته است و صرفاً دانشمندان پس از فعال‌سازی شلیک ِ الکترونی با باز کردن شکاف دوم، باعث شدند که در رفتار الکترون تغییراتی ایجاد شود که در تجارب بشری، تصرف در ماده، امری طبیعی است و هرگز قانون طبیعی و مشهور «علت و معلول» را نقض نمی‌کند.
    ضمن اینکه با اندک دقتی، حتی نونهالان نیز به‌روشنی متوجه می‌شوند که در همین آزمایش، علت‌های فراوانی برای رفتار تغییر در معلوم که الکترون شلیک شده توسط دانشمندان است وجود دارد که اگر هرکدام از این علت‌ها نبودند اساساً امکان انجام این آزمایش وجود نداشت و هیچ تغییری در رفتار معلول ایجاد نمی‌شد چه رسد به اینکه این آزمایش توانسته باشد کوچک‌ترین خدشه بر قانون طبیعی «علت و معلول» وارد کند ازجمله:
    علت اول: وجود فردی به نام جان ویلر که این نظر را مطرح نمود و وجود دانشمندانی که در سال ۲۰۰۷ آزمایش وی را با باز کردن شکاف دوم اجرا کردند که اگر این دانشمندان شکاف دوم را باز نمی‌کردند هیچ تغییری در رفتار الکترون اعمال نمی‌شد.
    علت دوم: دستگاهی که برای اجرای این آزمایش اختراع شد که اگر این علت هم وجود نداشت، اساساً امکان چنین آزمایشی فراهم نمی‌شد.
    علت سوم وجود خود الکترون و موجودات فراوان دیگری در بستر طبیعت که در صورت عدم وجود هرکدام از این علل، هیچ تغییری در رفتار معلول یعنی الکترون اعمال نمی‌شد و علل فراوان دیگر …

ارسال نظر