آزمایش نشان داد سورئالیسم کوانتومی واقعیت دارد!

1

شاید بتوان چالش برانگیزترین بخش مکانیک کوانتومی را تفسیرهای گوناگون آن دانست؛ جایی که برداشت های مختلف از دنیای ریاضیات مجرد، تصویرهای مختلفی از واقعیت را به دست می دهند. با دیپ لوک همراه باشید…حالا دانشمندان در پژوهشی جدید دریافته اند ذرات کوانتومی، برخلاف تفسیر استاندارد مکانیک کوانتومی، به صورت لکه های احتمالاتی نبوده و می توانند رفتاری شبیه به غلتیدن توپ های بیلیارد روی میز داشته باشند. در واقع نگرشی به نام سورئالیسم بیان می کند که ذرات کوانتومی همیشه در مسیر های واقع گرایانه (رئال) حرکت نمی کنند، بلکه مسیر چنین ذراتی، فراواقع گرایانه (سورئال) است.

در نسخه ی جدیدی از یک آزمایش قدیمی، دانشمندان مسیر فوتونهایی که از میان دو شکاف عبور کرده و در نهایت با یک صفحه نمایش برخورد می کردند را دنبال کردند. اما آنها پا را فراتر گذاشته و تاثیر ناموضعی فوتونی که با فوتون اول درهم تنیده شده بود را بررسی کردند. نتایج این آزمایش به نظریه ی دوبروی-بوهم پاسخ داد. این نظریه که در واقع، یکی از مخالفان تفسیر استاندارد نظریه ی کوانتومی است، ماهیت مکانیک کوانتومی را دارای قطعیت و ناموضعی فرض می کند و مخالفان آن معتقدند این تفسیر، قادر به توضیح فوتونهای در هم تنیده نیست. (در آخرین قسمت کلاس درس کوانتوم، تفسیرهای مکانیک کوانتومی را به تفصیل شرح خواهیم داد).

در سطح کوانتومی، واقعا چه روی می دهد؟ اصل عدم قطعیت می گوید: مکان و اندازه حرکت یک ذره را نمی توان با قطعیت تعیین کرد. وقتی یک سیستم کوانتومی را اندازه گیری می کنیم، در واقع حالت آن را  تخریب می کنیم (از بین بردن برهم نهی کوانتومی). بنابراین اگرکه یک فوتون را به سمت یک صفحه پرتاب کنیم، نمی توانیم تشخیص دهیم که دقیقا به کجا برخورد می کند یا چه مسیری برای رسیدن به آن جا طی می کند.  تفسیر استاندارد مکانیک کوانتومی می گوید: به دلیل این عدم قطعیت، یک مسیر واقعی بین منبع نور و صفحه ی برخورد وجود ندارد و در نتیجه بهترین کار، محاسبه ی تابع موج برهم نهی حالت های مکانی مختلف فوتونها است و تا زمانی که یک اندازه گیری انجام ندهیم، از مکان دقیق فوتون مطلع نخواهیم شد. اما تفسیر دوبروی-بوهم می گوید: فوتونها دارای مسیری واقعی هستند و با یک “موج هادی” که ذرات را همراهی می کند هدایت می شوند. اگر چه موج، هویتی احتمالاتی دارد، اما ذرات، یک مسیر واقعی را از منبع تا هدف طی کرده و به مکانی خاص که یک باز اندازه گیری شده “فروریزش” نمی کند.

در سال ۲۰۱۱ دانشمندان نشان دادند که با کنترل تعدادی ذره ی یکسان، می توان مسیر فوتونها را دنبال کرد. در این آزمایش، اندازه گیری به قدری خفیف بود که  ذرات به سختی آشفته می شدند و در نهایت از اطلاعات، میانگین گیری شد. این روش نشان می دهد که مسیرها مانند توپ هایی معلق در هوا، کلاسیکی هستند. از طرفی در مورد درهم تنیدگی کوانتومی، اندازه گیری یک ذره بر دیگری تاثیر می گذارد. منتقدان می گویند، اندازه گیری یک ذره، باعث پیش بینی نادرست مسیر ذره ی درهم تنیده شده می شود. دانشمندان این مسیرها را “مسیر های فراواقعی” (سورئال)  می نامند.

در آزمایش اخیر، محققان نشان دادند که فراواقعیت (سورئالیسم) ناشی از “ناموضعیت” است. در واقع ذرات با وجود فاصله داشتن بر یکدیگر تاثیر می گذارند و پیش بینی نادرست مسیر های فوتون های درهم تنیده شده، ناشی از اندازه گیری مسیر ذرات درهم تنیده است. با بررسی هر دو ذره به صورت همزمان، اندازه گیری ها با بر مسیر های واقعی مطابقت پیدا می کنند. دانشمندان معتقدند هر دو  تفسیر استاندارد مکانیک کوانتومی و تفسیر دوبروی – بوهم با شواهد تجربی این آزمایش، سازگار بوده و از نظر ریاضی نیز یکسان هستند.

دانلود مقاله ی اصلی به صورت PDF

دانشجوی کارشناسی ارشد شیمی فیزیک ( تئورتیکال و محاسباتی) دانشگاه تهران و علاقه مند در زمینه های الکترودینامیک کوانتومی ، کرومودینامیک کوانتومی ، مکانیک آماری ذرات و میدان ها، ADS/CFT ،نظریه میدانهای کوانتومی نسبیتی ، نظریه ابر ریسمان ،اپتیک کوانتومی ، نظریه اطلاعات و رمز نگاری هستم.

گفتگو۱ دیدگاه

ارسال نظر


*