پژوهش جدید محققان نشان می‌دهد برای پیش‌بینی آینده در آزمایش فکری دوست ویگنر باید یکی از سه فرضیه اساسی مکانیک کوانتومی را قربانی کرد! با دیپ لوک همراه باشید…
یوجین ویگنر (Eugene Wigner)، فیزیکدان نظری و برنده جایزه نوبل در سال ۱۹۶۱، یک آزمایش فکری به نام «دوست ویگنر» پیشنهاد داد که در واقع به عنوان نسخه‌ی توسعه‌یافته‌ای از آزمایش مشهور گربه شرودینگر شناخته می‌شود. در آزمایش گربه شرودینگر، یک گربه در جعبه‌ای همراه با سم گیر افتاده است که اگر اتم رادیواکتیو واپاشی کند، آن سم آزاد خواهد شد. با توجه به قوانین مکانیک کوانتومی، اتم رادیواکتیو در یک برهم نهی از واپاشی و عدم واپاشی قرار دارد، به این معنا که این گربه نیز در یک برهم نهی از مرگ و زندگی قرار دارد.
وقتی این گربه در یک برهم نهی قرار دارد چه چیزی را تجربه میکند؟ ویگنر این پرسش را با هل دادن نظریه کوانتومی به سوی حدهای مفهومی‌اش واضح‌تر کرد. او بررسی کرد که اگر یک ناظر خودش هم خواص کوانتومی داشته باشد چه اتفاقی می افتد.
در آزمایش فکری ویگنر، یک ناظر که معمولاً دوست ویگنر نامیده می‌شود، اندازه گیری کوانتومی انجام می‌دهد و یک نتیجه را بدست می‌آورد. از دید یک ناظر دیگر به اسم ویگنر، فرایند اندازه گیری کوانتومی دوست ویگنر می‌تواند به عنوان یک برهم‌نهی کوانتومی توصیف شود.
این حقیقت که نظریه کوانتومی هیچ حد اعتبارسنجی برای استفاده ندارد، منجر به ایجاد تنش واضحی بین دیدگاه دوستی می‌شود که نتیجه‌ی خاصی را مشاهده میکند و همچنین توصیف ویگنری که دوستش را در یک برهم‌نهی از دیدگاه‌های متفاوت مشاهده میکند.
بنابراین آزمایش فکری ویگنر این سوال را به وجود می آورد: برای یک ناظر در برهم نهی کوانتومی، مشاهده‌ی نتیجه‌ی یک اندازه گیری، چه معنایی می‌دهد؟ آیا یک ناظر می‌تواند همیشه به آنچه می‌بیند اعتماد کند و از این داده‌ها برای پیش بینی اندازه گیری‌هایش در آینده استفاده کند؟
گروهی از محققان به سرپرستی کاسلاو بروکنر (Caslav Brukner) از دانشگاه وین، موسسه اپتیک کوانتومی و اطلاعات کوانتومی آکادمی علوم اتریش و موسسه پریمتر، محدودیت‌هایی را که آزمایش فکری دوست ویگنر بر توانایی یک ناظر برای پیش بینی مشاهدات آینده‌اش تحمیل میکند، بررسی کردند. بدین منظور، نویسندگان فرضیاتی را شناسایی کردند که همه آنها عموما در هسته فرمول‌بندی کوانتومی قرار دارند. این موارد به یک ناظر در موقعیت‌های آزمایشی استاندارد اجازه می‌دهند تا بر اساس تجربیات گذشته خود، احتمال نتایج آینده را پیش‌بینی کند.
این فرضیه‌ها، احتمال رعایت قوانین مکانیک کوانتومی را محدود می‌کنند. با این حال، محققان اثبات می‌کنند که همه‌ی این فرضیات برای دوست ویگنر نمی‌توانند در آزمایش فکری ارضا شوند. این پژوهش، سوالات مهمی را در مورد «واقعیت ماندگار» برداشت‌های دوست ویگنر ایجاد میکند. در واقع، نویسندگان در سناریوی دوست ویگنر نشان می‌دهند که غیر ممکن است برداشت‌های دوست ویگنر در مقاطع مختلف زمانی همزیستی داشته باشند. پس این پرسش به وجود می‌آید که آیا یک ناظر کوانتومی به طور کلی می‌تواند تجربیات گذشته یا آینده خودش را به اندازه تجربیات فعلی خود، واقعی در نظر بگیرد؟ فیلیپ آلارد گورین (Philippe Allard Guérin)، نویسنده اصلی این مطالعه می‌گوید:
کار ما نشان می‌دهد که حداقل یکی از سه فرضیه بنیادین مکانیک کوانتومی باید نقض شود؛ کدام یک؟ بستگی به تفسیر ارجح شما از مکانیک کوانتومی دارد!
گفتگو۴ دیدگاه
سلام . ازشما ب خاطر سایت خوبتون و از تلاش ارزشمندتون سپاسگذارم . کارتون حرف نداره 👌🏻❤
سلام وقت تون بخیر ، برای شروع مطالعه در مورد فیزیک کوانتوم از کجا باید شروع کرد ؟ پایه نهم هستم ، ممنون از شما
سلام. به نظر من قبل از هر چیزی اگه دنبال فهم کامل از فیزیک کوانتوم هستید. با تقویت پایه ریاضیاتی تون شروع کنید. من خودم پایه دوازدهم هستم. ولی با شناختی که از فیزیک دارم. مطمئنم برای فهم فیزیک مخصوصا شاخه فیزیک کوانتوم نیازمند به یک پایه ریاضیاتی قوی هستید.
توصیه می کنم. با کتاب حساب دیفرانسیل و انتگرال توماس شروع کنید. برای فهم فیزیک این کتاب مفاهیم پایه رو در اختیارتون میذاره ولی ترجیحا بعدش معادلات دیفرانسیل سیمونز و همچنین یک کتاب در حوضه جبر خطی هم مطالعه کنید. می تونید در کنارش یک کتاب آموزشی فیزیک رو هم به طور موازی مطالعه کنید. توصیه می کنم اگه خواستید یک کتاب آموزش فیزیک هم در کنارش بخونید خوندنش رو بعد از تسلط به کتاب حساب دیفرانسیل و انتگرال توماس شروع کنید. در غیر این صورت در فهم مطالب به مشکل برخواهید خورد. البته من خودم پایه دوازدهم هستم و فهم زیادی ندارم ولی خب ۶ فصل اول کتاب حساب دیفرانسیل و انتگرال توماس رو کامل مطالعه و تمریناتش رو کامل کردم و فکر می کنم کتاب مناسبی هست.
یک مطلب دیگه هم می خواستم بهتون بگم. برای فهم فیزیک کوانتوم آشنایی با فیزیک کلاسیک ضروریه. خیلی از اصطلاحات فیزیک کوانتوم مثل بسامد یا اسپین در واقع با مفاهیم فیزیک کلاسیک خیلی مرتبط هستند. همه شاخه های فیزیک کلاسیک هم مکانیک هم الکترودینامیک هم فیزیک مولکولی. هر سه شاخه به میزان یکسانی با فیزیک کوانتوم ارتباط دارند.
پس در کل به نظر من در این سه مرحله می تونید مطالعه مفید فیزیک کوانتوم رو شروع کنید:
۱- تقویت پایه ریاضی
۲- آشنایی کامل با فیزیک کلاسیک
۳- آشنایی با نظریه نسبیت
البته خب تمام مطالبی که گفتم مشروط به حالتی هست که شما بخواید به صورت تخصصی و کاملا دقیق دنبال فیزیک کوانتوم برید.
بابت پرحرفی خودم عذرخواهی می کنم. موفق باشید.
ماشالله بهت.هم به سوادت هم به طرز بیان و راهنماییت.موفق باشی