قطعیت اصل عدم قطعیت

[kahrupay]

زمانی‌که دانش‌جویان برای اولین بار مکانیک کوانتومی می‌خوانند، درباره‌ی اصل عدم قطعیت هایزنبرگ چیزهایی می‌آموزند؛ بیش‌تر هم به‌شکلی معرفی می‌شود که گویی راجع به عدم‌قطعیتی ذاتی‌ست که هر دست‌گاه کوانتومی باید داشته‌باشد. درحالی‌که هایزنبرگ این اصل را به‌عنوان «اثر مشاهده‌گر» تدوین کرده‌است: رابطه‌ای میان دقت اندازه‌گیری و اخلال حاصل از آن؛ مانند وقتی که یک فوتون مکان یک الکترون را اندازه‌گیری می کند. گرچه شکل پیشین به دقت اثبات شده‌است، دیگری کم‌تر رایج است ـو همان‌طور که اخیرا نشان داده شده‌است‌- از نظر ریاضی اشتباه می‌باشد. لی رُزما و هم‌کاران از دانش‌گاه تورنتو، کانادا، در مقاله‌ای در Physical Review Letters، به صورت آزمایش‌گاهی نشان‌ داده‌اند که درواقع یک اندازه‌گیری می‌تواند رابطه‌ی اصلی دقت-اخلال هایزنبرگ را زیرپا بگذارد.

http://hupaa.com/db/pages/2012/09/09/001/zimg_001_06.jpg اگر یک مشاهده‌گر، روی مورد مشاهده‌شده تاثیر بگذارد، چه‌کسی می‌تواند اخلال حاصل از چنین اندازه‌گیری را اندازه‌ بگیرد؟ رزما یک فرآیند به نام اندازه‌گیری کوانتومی «ضعیف» را استفاده می‌کند: اگر کسی بتواند یک دست‌گاه کوانتومی را به‌وسیله‌ی حذف برهم‌کنش‌های ضعیف بررسی کند، می‌توان بدون اخلال یا با اندازه‌ی اندکی، داده‌هایی درمورد حالت اولیه به‌دست آورد. نویسنده، این ره‌یافت را برای توصیف دقت و اخلال، در اندازه‌گیری قطبش‌ فوتون‌های در‌هم‌تافته به‌کاربرده‌است. با مقایسه‌ی حالت ابتدایی و انتهایی، دریافته‌اند که اخلال ایجاد شده‌ی این اندازه‌گیری کم‌تر از چیزی‌ست که رابطه‌ی دقت-اخلال هایزنبرگ پیش‌بینی می‌کند.
گرچه اندازه‌گیری‌های رزما اصل هایزنبرگ را به‌عنوان عدم‌قطعیت کوانتومی اساسی دست‌نخورده می‌گذارد، مشکلات کاربردش در دقت اندازه‌گیری‌ها را آشکار می‌کند. این مشاهده‌ها نه‌تنها درجه‌ی دقتی که می‌توان با روش اندازه‌گیری‌های ضعیف بدان رسید را نشان می‌دهند، بل‌که به بررسی بنیان‌های مکانیک کوانتومی نیز کمک می‌کنند.