کوانتوم را نفهمیده‌اید؟ خود فیزیکدان‌ها هم وضع بهتری ندارند!

[مسافر007]

بیش از یکصد سال از ارایه نظریه کوانتومی می گذرد ولی نتایج یک نظرسنجی تازه نشان می‌دهد متخصصین کوانتوم در مورد مبانی این نظریه هنوز اتفاق نظر ندارند و پاسخ‌های کاملا متفاوتی در مورد سوال‌های بنیادین فیزیک دارند.

به گزارش علم پرس؛ بیش از یکصد سال از ارایه نظریه کوانتومی می گذرد ولی آن گونه که از نتایج یک نظرسنجی تازه در میان فیزیک‌دان‌ها بر می‌آید، متخصصین هنوز هم به درستی نمی‌دانند که این نظریه به چه معناست.

به گزارش نیچر، این نظرسنجی که از ۳۳ نفر از متفکرین مبانی نظریه‌های کوانتومی انجام شده، بیان‌گر آن است که نظرات در مورد برخی از عمیق‌ترین سوال‌های این حوزه، به طور تقریبا مساوی به چندین گروه مجزا تقسیم شده‌اند.

برای مثال، تعداد کسانی که باور دارند «ویژگی‌های اجسام فیزیکی کاملا مستقل از اندازه گیری و پیش از آن تعریف می‌شوند» تقریبا برابر تعداد کسانی است که به عکس این عقیده باور دارند؛ و به رغم این ایده مشهور که مشاهده سیستم‌های کوانتومی نقشی کلیدی در تشخیص رفتار آن‌ها بازی می‌کند، ۲۱٪ بر این باورند که «مشاهده‌گر نباید نقشی بنیادین داشته باشد».

مشاهده و مشاهده‌گر

با این حال، آنتون زیلینگر، فیزیکدان در دانشگاه وین و هماهنگ‌کننده‌این نظرسنجی (که جولای ۲۰۱۱/تیر ۱۳۹۰ در اتریش انجام شد)می‌گوید: «من عملا از این که چنین حد بالایی از توافق در برخی از پرسش‌ها وجود داشت، شگفت زده شدم».

در این نظرسنجی، فیزیکدان‌ها، ریاضی‌دان‌ها و فلاسفه علاقه‌مند به مبانی نظریه کوانتومب حضور داشتند. زیلینگر، ماکسیمیلیان شلوزهاور، از دانشگاه پورتلند اورگان و یوهانس کوفلر از موسسه اپتیک کوانتوم ماکس پلانک در گارچینگ آلمان، این پرسشنامه را تدوین کرده بودند و در آن ۱۶ سول چند گزینه‌ای در مورد مفاهیم بنیادین نظریه کوانتوم مطرح کرده بودند.

آرای متضاد در مورد تفاسیر نظریه کوانتوم، از همان ابتدای ارائه این نظریه وجود داشته‌اند، ولی زیلینگر و همکارانش بر این باورند که پرسشنامه آن‌ها می‌تواند اولین اقدام برای بررسی طیف کامل نظرات متخصصین باشد. یک پرسشنامه قبلی در کارگاه ۱۹۹۷/۱۳۷۶ مکانیک کوانتوم در بالتیمور، از شرکت کنندگان تنها سوال شده بود که از کدام یک از تفاسیر نظریه کوانتوم پشتیبانی می‌کنند.

اینشتین یا بوهر ؟

احتمالا مشهورترین جدال در مورد معنای نظریه کوانتوم بین آلبرت اینشتین و همتایانش، به خصوص نیلز بوهر (فیزیک‌دان دانمارکی) در مورد این پرسش بود که آیا جهان در اصل احتمالاتی است یا آن‌طور که به نظر می‌رسد از نظریه کوانتوم برآید، قطعی. (در اوج یکی از این مباحثات، اینشتین گفت: «خداوند تاس نمی‌اندازد» و بوهر هم پاسخ داد: «به خداوند نگو که چه کار کند») یکی از معدود مسائلی که در پرسشنامه جدید مورد توافق عام بود، این بود که اینشتین اشتباه می‌کرد.

بوهر، به همراه ورنر هایزنبرگ، اولین تفسیر جامع را از نظریه کوانتم در دهه ۱۹۲۰/۱۳۰۰ مطرح کردند: تفسیر معروف به تعبیر کپنهاگی مکانیک کوانتومی. در این تفسیر پیشنهادشده بود که دنیای فیزیکی شناخت ناپذیر و از برخی جهات نامعین است، و تنها واقعیت معنی‌دار چیزی است که ما می‌توانیم به طور تجربی به آن برسیم. نظرسنجی اتریشی مانند گردهمایی پیشین بالتیمور به این نتیجه رسید که تفسیر کپنهاگ محبوب‌تر از دیگر تفسیرهاست، ولی فقط ۴۲٪ از فیزیک‌انان این تفسیر را پذیرفته‌اند. در مقابل، ۴۲٪ افراد هم اذعان کردند که حداقل یک بار تفسیر خود را عوض کرده‌اند.

ترسیم پدیده‌های شناخت ناپذیر
شاید برجسته‌ترین مفهوم این نظرسنجی این باشد که هرچند نظریه کوانتومی یکی از موفق‌ترین و دقیق‌ترین نظریه‌های علمی است، تفسیر آن در حال حاضر همان قدر سخت است که در ابتدا بود. شلوزهاور می‌گوید: «هیچ چیز عوض نشده است، حتی به رغم اینکه ما پیشرفت‌های اساسی را در فیزیک کوانتوم شاهد بوده‌ایم. بعضی‌ها فکر می‌کردند که چنین پیشرفت‌هایی باعث می‌شوند که عموم مردم یکی از این تفاسیر را بر دیگران ترجیح دهند، ولی من فکر نمی‌کنم که هیچ نشانه‌ای از وقوع این امر در دست باشد».

ولی به گفته او در مورد برخی از سوال‌ها توافقی وجود دارد: «بیش از دو سوم دانشمندان باور داشتند که هیچ مرز بنیادینی برای نظریه کوانتوم وجود ندارد. در نتیجه دوره‌ای که در آن نظریه کوانتوم تنها در محدوده اتمی بود، به پایان رسیده است».

یک دیدگاه قابل ذکر دیگر این است که ۴۲٪ افراد فکر می‌کردند که ساخت یک کامپیوتر مفید کوانتومی ۱۰ تا ۲۵ سال طول می‌کشد، در حالی که ۳۰٪ این زمان را ۲۵تا ۵۰ سال در نظر گرفته‌اند. بحث داغ نقش اندازه گیری در نظریه کوانتوم (چگونه و چرا اندازه گیری‌ها بر خروجی تاثیر می‌گذارند) آرا را در چندین گروه تقسیم کرد، ۲۴٪ آن را یک مشکل جدی می‌دانند در حالی که ۲۷٪ آن را «شبه مشکل» می‌نامند.

اما سوال مهمی که در اینجا مطرح می‌شود، این است که آیا این نظرسنجی‌ها فایده‌ای هم دارند؟ پرسکیل پاسخ می‌دهد: «کسی نمی‌داند، اما برای تفریح بد نیست. شاید این واقعیت که نظریه کوانتوم کارش را به این خوبی انجام می‌دهد و کماکان از پاسخ دادن به پرسش‌های عمیق‌تر اجتناب می‌کند، خودش یک درس باشد. جالب‌تر این‌که ۴۸٪ شرکت‌کنندگان در این نظرسنجی فکر می‌کردند که در ۵۰ سال بعد هم هنوز کنفرانس‌هایی در مورد پایه‌های کوانتوم برگزار خواهد شد!»

علم پرس

[genius1]

تقریبا بور عقیده داشتند که در توصیفت بسیاری از پدیده های کوانتومی همانند با متغیر های شناخته شده ی جهان در آن زمان نیز می توان پاسخ را یافت که این دیدگاه (دیدگاه کپنهاگ)را بل با انجام محاسبات و آزمایش ها در سال 1960 پذیرفت.در مقابل اینشتین عقیده داشت که اگر ذره در لحظه ی t در مکان x=c باشد در لحظه ی t-1 متغیر های پنهان بر مکان ذره تاثیر می گذارند.در حالی که بور پاسخ داده بود که ذره در هیچ کجا بوده است.بلکه عمل اندازه گیری باعث بودن ذره در لحظه ی t در x=c می شود.حال پس از کذشت 80 سال نظر هیچ یک را نه به طور کامل رد و نه به طور کامل قبول می کنند.می توان گفت اگر نفر سومی می آمد و می گفت که چیزی بینا بین این نظریه بود و به طور ریاضیاتی آن را به اثبات می رسانددیگر این همه مشکل نداشتیم.به قول اینشتین که سخنش همیشه مورد احترام استکوانتوم علم ناکاملی است تا پایان جهان و اگر کسی علم کوانتومی را کامل کرد شناخت خدا را کامل کرده و نیاز انسان را به شناخت علوم دیگر غنی می کند)).

- - - به روز رسانی شده - - -

تقریبا بور عقیده داشتند که در توصیفت بسیاری از پدیده های کوانتومی همانند با متغیر های شناخته شده ی جهان در آن زمان نیز می توان پاسخ را یافت که این دیدگاه (دیدگاه کپنهاگ)را بل با انجام محاسبات و آزمایش ها در سال 1960 پذیرفت.در مقابل اینشتین عقیده داشت که اگر ذره در لحظه ی t در مکان x=c باشد در لحظه ی t-1 متغیر های پنهان بر مکان ذره تاثیر می گذارند.در حالی که بور پاسخ داده بود که ذره در هیچ کجا بوده است.بلکه عمل اندازه گیری باعث بودن ذره در لحظه ی t در x=c می شود.حال پس از کذشت 80 سال نظر هیچ یک را نه به طور کامل رد و نه به طور کامل قبول می کنند.می توان گفت اگر نفر سومی می آمد و می گفت که چیزی بینا بین این نظریه بود و به طور ریاضیاتی آن را به اثبات می رسانددیگر این همه مشکل نداشتیم.به قول اینشتین که سخنش همیشه مورد احترام استکوانتوم علم ناکاملی است تا پایان جهان و اگر کسی علم کوانتومی را کامل کرد شناخت خدا را کامل کرده و نیاز انسان را به شناخت علوم دیگر غنی می کند)).