چهار روش شگفت‌انگیز که فیزیکِ کوانتوم واقعیت را به چالش می‌کشد

واقعیت کوانتومی

فرض کنید روزنامه آخر هفته را باز می‌کنید و به دنبال صفحات معما سراغ بازی سودوکو می‌روید. شما تمام صبح را روی این معمای منطقی صرف می‌کنید، و فقط در چند مربع پایانی می‌فهمید که هیچ راه سازگاری برای پایان دادن آن نیست. با خودتان می‌گویید: «حتما باید اشتباه کرده باشم». پس دوباره تلاش می‌کنید، این بار از یک گوشه‌ای آغاز می‌کنید که نتوانستید به پایان برسانید و راه‌های دیگر را امتحان می‌کنید. اما همان اتفاق باز هم رخ می‌دهد. شما به چند مربع آخر می‌رسید و هیچ راه حل سازگاری نمی‌یابید.

کار کردن روی بنیان‌های ذاتِ واقعیت با استفاده از مکانیک کوانتومی شبیه به یک جدول سودوکوی غیر ممکن است. مهم نیست که از کجا با نظریه کوانتوم آغاز کنیم، همیشه به یک معما می‌رسیم که ما را مجبور می‌کند روشی که برای کارکرد بنیادی جهان تصور می‌کردیم را مورد بازاندیشی قرار دهیم.

اجازه دهید شما را به یک گردش علمی از دیدگاه یک فیلسوف و بر مبنای مکانیک کوانتومی ببرم.

  1. کنش شبح‌وار از راه دور
    تا جایی که می‌دانیم، سرعت نور (حدود ۳۰۰ میلیون متر بر ثانیه) بالاترین حد سرعت در جهان است. آلبرت اینشتین به قول مشهوری احتمال این‌که سیستم‌های فیزیکی با سرعتی بیش از سرعت نور بر یکدیگر تأثیر بگذارند را به سخره گرفت.در دهه ۱۹۴۰ اینشتین این را «کنش شبح‌وار از فاصله دور» نامید. وقتی مکانیک کوانتومی پیش‌تر پیش‌بینی کرد که چنین برهم‌کنش شبح‌واری رخ می‌دهد، اینشتین استدلال کرد که نظریه کوانتوم نباید تمام شده باشد، و نظریه‌ی بهتری می‌بایست داستان واقعی را به ما بگوید.امروزه می‌دانیم که نامحتمل است که چنین نظریه‌ی بهتری وجود داشته باشد. و اگر تصور می‌کنیم که جهان باید از چیزهای مستقل از هم و خوش تعریفی ساخته شده باشد، پس جهان ما مجبور است برهمکنش شبح‌وار از راه دور بین این قطعات از چیزها را ممکن سازد.
  2. سست کردن گیره‌ی واقعیت
    من می‌شنوم که می‌گویید: «اگر جهان از اجزای مستقل و خوش تعریفی ساخته نشده باشد چه؟ پس آیا می‌توانیم از این کنشِ شبح‌وار اجتناب کنیم؟»بلی، می‌توانیم. و بسیاری در جامعه‌ی فیزیک کوانتوم این‌طور فکر می‌کنند. اما این تسلایی برای اینشتین نخواهد بود.اینشتین یک مناظره‌ی طولانی با دوست خود نیلز بور، فیزیکدان دانمارکی درباره این سؤال جدی داشت. بور استدلال می‌کرد که ما باید در واقع ایده‌ی این‌که جهان از چیزهای خوش‌تعریف ساخته شده را رها کنیم، پس می‌توانیم از برهم‌کنش شبح‌وارِ از راه دور اجتناب کنیم. در دیدگاه بور، جهان ویژگی‌های معینی ندارد مگر این‌که ما به آن نگاه کنیم. بور تصور کرد، وقتی ما به آن نگاه نمی‌کنیم، جهانی که ما می‌شناسیم واقعا وجود ندارد.

    اما اینشتین اصرار داشت که جهان باید از «چیزی» ساخته شده باشد چه ما به آن نگاه کنیم چه نگاه نکنیم، در غیر این‌صورت، نمی‌توانیم با هم درباره جهان صحبت کنیم و کار علمی انجام دهیم. اما اینشتین، نمی‌توانست هم یک جهان مستقل و خوش‌تعریف را داشته باشد هم عدم وجود کنش شبح‌وار از راه دور… یا شاید می‌توانست؟

  3. بازگشت به آینده
    مناظره‌ی بور-اینشتین در تاریخ مکانیک کوانتوم کاملا آشناست. چیز کمتر آشنا، گوشه‌ی مه‌آلودِ این معمای منطقی کوانتوم است که می‌توانیم هر دوی جهان مستقل و خوش‌تعریف را و برهم‌کنش غیر شبح‌وار را نجات دهیم. اما باید از راه‌های عجیب و غریب دیگر وارد شویم.اگر انجام یک آزمایش برای اندازه‌گیری یک سیستم کوانتومی در آزمایشگاه می‌توانست به طریقی آن‌چه سیستم «پیش از» اندازه‌گیری است تأثیر بگذارد، پس اینشتین نیز می‌توانست کیک‌اش را بخورد. این فرضیه «علیت معکوس» نامیده می‌شود، زیرا اثرات انجام آزمایش می‌تواند در زمان به عقب سفر کند.اگر فکر می‌کنید این عجیب است، شما تنها نیستید. این یک دیدگاه متداول در جامعه‌ی فیزیک کوانتومی نیست، اما حامیانی دارد. اگر با این مواجه شوید که مجبور باشید کنش شبح‌وار از راه دور را بپذیرید، یا این‌که جهانی وجود ندارد اگر به آن نگاه نکنیم، علیتِ معکوس به نظر اصلا گزینه‌ی عجیبی نمی‌رسد.
  4. هیچ دیدی از المپ نیست
    فرض کنید زئوس در بالای کوه المپ قرار گرفته است و جهان را زیر نظر دارد. تصور کنید او قادر است هر چیزی که رخ داده و رخ خواهد داد را ببینید، در هر کجا و در هر زمان. این را «دید چشمان خدا» در جهان می‌نامیم. طبیعی است که تصور کنید که جهان باید به شکلی باشد، حتی اگر صرفا با تمام‌بینی خداوند شناخته شود.پژوهش اخیر در مکانیک کوانتومی پیشنهاد می‌کند که دیدِ چشمان خدای جهان در اصل غیر ممکن است. در سناریوهای کوانتومی عجیبی، دانشمندان مختلفی می‌توانند به سیستم‌ها در آزمایشگاه‌هایشان با دقت نگاه کنند و آن‌چه می‌بینند را ضبط کنند- اما وقتی آن‌ها یادداشت‌هایشان را مقیاسه کنند، درباره آن‌چه رخ می‌دهد توافق نخواهند داشت. و ممکن است هیچ واقعیت مطلقی از ماده که درست است وجود نداشته باشد!

منبع: Science Alert

 

لینک کوتاه مطلب : https://sciencetoday.ir/?p=5344

تحریریه علم روز

→ خواندن مطلب قبلی

کرم‌چاله‌های کیهانی ممکن است واقعا وجود داشته باشند

خواندن مطلب بعدی ←

اندازه‌گیری کیهان

نوشتن نظر شما

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *