طبق اصل تطابق بور، نتایج مکانیک کوانتومی در مقیاس بزرگ، باید با نتایج مکانیک کلاسیک مطابقت کند. دانشمندان برای بررسی این اصل، رهیافت جدیدی به نام شبه توزیع کوانتومی معرفی کردهاند که نشان میدهد با استفاده از بینهایت ذرهی کوانتومی میتوان به سرنخهای جالبی دربارهی رفتار ماکروسکوپی در مقیاس بزرگ دست یافت. نتیجهی این پژوهش جالب در The European Physical Journal Special Topics منتشر شده است. با دیپلوک همراه باشید…
در مکانیک کوانتومی، اصل عدم قطعیت هایزنبرگ مانع از آن میشود که یک مشاهدهگر خارجی بتواند به طور همزمان مکان و سرعت (یا به طور دقیقتر، تکانه) یک ذره را اندازهگیری کند. مشاهدهگر فقط میتواند یکی از این کمیتها را با دقت بالا اندازهگیری کند. این اتفاق، برعکس چیزی است که در مقیاسهای بزرگ رخ میدهد و هر دوی کمیتها، معلوم هستند. فیزیکدانان برای مشخص کردن مشخصات یک ذره، مفهوم شبه توزیع مکان و تکانه را تعریف کردند. این روش، تلاشی برای تطبیق تفسیر اتفاقی که برای ذرات در مقیاس کوانتومی رخ میدهد با تفسیر حرکات و اتفاقات در مقیاسهای معمولی (یا همان مکانیک کلاسیک) بود.
در مطالعهای که اخیرا توسط دانشمندان دانشگاه تگزاس آمریکا انجام شده، این روند معکوس گردیده است. آنها از قواعد مکانیک کوانتومی شروع کرده و کشف میکنند که چگونه تعداد نامحدودی شبه توزیع را به گونهای بدست آورند که رویکرد مکانیک کلاسیک را تقلید کنند. این روش در مورد چندین متغیر دیگر که در ذرات مقیاس کوانتومی یافت میشوند نیز، مانند اسپین ذره عملی است. برای مثال، از چنین شبه توزیعهای مکان و تکانه میتوان برای محاسبهی نسخهی کوانتومی مشخصهی یک گاز به نام ضریب ویریال دوم، استفاده کرد و از آن برای بدست آوردن تعداد نامحدودی از این شبه توزیعها بهره برد. سپس، از این طریق میتوان بررسی کرد که آیا این شبه توزیع با بیان کلاسیکی این موجود فیزیکی به عنوان توزیع مشترک مکان و تکانه در مکانیک کلاسیک تطبیق دارد یا نه. این روش بسیار قدرتمند است، به گونهای که میتواند برای جایگزینی شبه توزیعهای مکان و تکانه با توزیعهای زمان و فرکانس استفاده شود. نویسندگان این مقاله میگویند:
این روش، هم برای مواردی که شبه توزیعهای زمان و فرکانس، معلوم باشند و هم در مورد نمونههای تصادفی که تنها متوسط زمان و متوسط فرکانس معلوم باشند، کار میکند.