ارائه‌ی قانون جدید احتمال کوانتومی که قاعده‌ی بازی را تغییر می‌دهد!

نظریه‌ی کوانتومی به شدت مبتنی بر احتمالات است، زیرا اندازه‌گیری یک سیستم کوانتومی، هر بار نتیجه مشابهی را تولید نمی‌کند،بلکه از میان نتایج محتمل، نتیجه‌ای را که با احتمال خاصی رخ می‌دهد، بدست می‌دهد. فیزیکدانان در مقاله‌‌ای، قاعده‌ی جدیدی برای احتمال کوانتومی به منظور نسبت دادن احتمالات به نتایج اندازه گیری‌ها ارائه کرده‌اند که اساسا دو مورد از مهم ترین قوانین احتمال کوانتومی یعنی قاعده‌ بورن و قاعده‌ فروریزش تابع موج (wave function collapse) را با یکدیگر ترکیب می‌کند. نتیجه‌ی این پژوهش در مجله New Journal of Physics منتشر شده است. با دیپ لوک همراه باشید…

قاعده‌ی بورن یکی از مهم‌ترین قوانین احتمال در نظریه‌ی کوانتومی به شمار می‌رود که احتمال اندازه‌گیری یک رویداد خاص را بدست می‌دهد؛ اگرچه هنگام پیش‌بینی رویدادهای متوالی، قضیه کمی پیچیده‌تر می‌شود. هرچند در دیدگاه کلاسیک امکان نسبت دادن احتمال‌های مشترک به رویدادهای متوالی، تحت شرایطی خاص امکان‌پذیر است، اما در دیدگاه کوانتومی این امکان وجود ندارد، زیرا هر اندازه‌گیری ضرورتا سیستم را مختل می‌کند. بنابراین در مکانیک کوانتومی، هر حالت باید بعد از هر اندازه‌گیری با اطلاعات جدید، به‌روزرسانی شود.

برای به‌روزرسانی حالت سیستم‌های کوانتومی، «قاعده به‌روزرسانی حالت» یا «قاعده فروریزش» مورد استفاده قرار می‌گیرند. فیزیکدانان در مقاله‌ی جدید، این به‌روزرسانی را اساسا یک عنصر خاص معرفی می‌کنند؛ زیرا به صورت اصل موضوعه‌ای که قابل اثبات نیست، معرفی شده و یک موجودیت کاملا جدا از قانون بورن دارد. اگرچه این قانون جدید در موارد عملی، نتایج قابل قبولی داشته، اما دارای معایب اساسی در فهم صحیح ماهیت نظریه‌ی کوانتومی است؛ به ویژه تفاسیر نظریه‌ی کوانتومی به صورت بیانی در مورد دانش واقعیت، به جای خود واقعیت.

فیزیکدانان برای حل این مسائل، یک قانون احتمال کوانتومی یکپارچه تحت عنوان «قاعده فرآیند کوانتومی» (Quantum Process Rule) را پیشنهاد می‌کنند. نتایج، نشان می‌دهند این قانون، بنیادی‌تر از قاعده‌ی بورن عمل می کند؛ زیرا هم قاعده بورن و هم قاعده به‌روزرسانی حالت یا فروریزش می‌توانند از این قانون جدید مشتق شوند؛ به این معنی که نیاز به معرفی قانون به‌روزرسانی به شکل مستقیم از بین می‌رود. بر خلاف قاعده بورن، قانون فرآیند کوانتومی، توانایی تخصیص احتمالات مشترک را به حوادث متوالی دارد.

یکی از پیامدهای جالب نشان دادن اینکه فروپاشی تابع موج از قاعده جدید احتمال کوانتومی پیروی می‌کند، این است که لازم نیست فروریزش تابع موج به عنوان یک جنبه اساسی  نظریه‌ی کوانتوم در نظر گرفته شود. این پیامد، چشم‌انداز دیگری از فروریزش تابع موج و همچنین درک جدیدی از ماهیت نظریه کوانتوم ارائه می‌دهد. دانشمندان می‌گویند:

اهمیت اصلی کار این است که قاعده احتمال کوانتومی یکپارچه، هر دو قانون بورن و قانون فروریزش را دربر می‌گیرد. این بدان معنی است که دیگر نیازی به توضیح فروریزش تابع موج در یک فرآیند فیزیکی نیست، بلکه می‌توان این بخش از چارچوب را به عنوان یک مورد از شرایط احتمال کلاسیک در نظر گرفت. این امکان دوم بدان معنی است که می‌توانیم حالت کوانتومی را به عنوان موجودی در مورد دانش در نظر بگیریم، نه توصیف مستقیمی از یک واقعیت فیزیکی.