نگاهی به کتاب فیزیک کوانتومی

معلم بزرگ فیزیك جی جی ساكورای در فصل اول یكی از بهترین كتاب های آموزشی مكانیك كوانتومی (مكانیك كوانتومی مدرن)، ذیل مبحث اندازه گیری می نویسد: «برای راهنمایی ابتدا به سخن استاد بزرگ، دیراك می پردازیم كه می گوید هر اندازه گیری، همیشه باعث می شود كه سیستم به یكی از ویژه حالت های متغیر دینامیكی كه اندازه گیری می شود، برود.» مكانیك كوانتومی در ابتدای قرن بیستم كشف و تدوین شد. مسائلی كه فیزیكدانان با روش های كلاسیك (مكانیك نیوتنی و الكترومغناطیس كلاسیك) قادر به حل آنها نبودند و به فاجعه ای برای فیزیك تبدیل شده بود، با روش های پدیده شناختی ای كه پلانك، اینشتین، رادرفورد، بور و... بنیان گذاشتند، حل شد. این روش های پدیده شناختی راهنمای نسل بعدی فیزیكدانان برای تدوین دقیق اصول موضوعه این علم شد.هایزنبرگ، دیراك، پائولی و شرودینگر اساسی ترین سهم را در ساخت مكانیك كوانتومی داشتند.
• سرشت آماری
مكانیك كوانتومی در توصیف جهان زیراتمی، موفقیت چشمگیری داشت. اوج توان مكانیك كوانتومی در مسائلی مثل طیف اتم های هیدروژن گونه یا ساختار فوق ریزمكانیك آشكار می شود. اما موفقیت های چشمگیر این علم هرگز مانع آن نشد كه فیزیكدانان عمیقی كه به تاثیر فلسفی حرف هایشان به شدت توجه می كردند، از نگاه های مشكوك به نتایج فلسفی مكانیك كوانتومی باز بمانند.
در مكانیك كوانتومی برای حل مسائل با نتایجی آماری مواجه می شویم. به این صورت كه معادله ای كه دینامیك ذرات را توصیف می كند یعنی معادله موج شرودینگر سرشتی آماری دارد. یعنی حل مسئله را دقیق به ما نمی گوید. بلكه احتمال قرارگرفتن ذره در هر حالت را بیان می كند. مثلاً در حل مسئله اتم هیدروژن به ما نمی گوید كه مدار یا مسیر الكترون چگونه است بلكه تنها احتمال قرار گرفتن الكترون را در هر اربیتال های مختلف بیان می كند. همزمان با موفقیت مكانیك كوانتومی در توجیه پدیده ها، عده زیادی از فیزیكدانان كه پدر معنوی آنها نیلز بور بود، ادعا كردند كه مكانیك كوانتومی پایان راه است و ما توصیفی كامل تر از توصیف احتمالی برای پدیده های زیراتمی نخواهیم داشت. چون نیلز بور در كپنهاگ (دانمارك) زندگی و تدریس می كرد، به این دیدگاه، مكتب كپنهاگی مكانیك كوانتومی می گویند. نمونه این سخنان آن چیزی بود كه استاد ساكورای از دیراك نقل كرده بود.
• تقلیل تابع موج
مكانیك كوانتومی به ما می گوید كه ذره هنگام رسیدن به مانع با چه احتمالی از آن عبور كرده و با چه احتمالی برمی گردد. اما اگر در دو طرف مانع یك آشكار ساز قرار دهیم، آنگاه به ما می گوید كه ذره قطعاً از مانع عبور كرده یا بازتاب پیدا كرده است. یعنی قبل از آزمایش تنها احتمال هر یك از دو حالت را داشتیم. پس تابع موج ها (كه وضعیت ذره را توصیف می كند) از دو جمله یكی برای عبور و دیگری برای بازتاب ذره تشكیل شده است. اما پس از آزمایش تابع موج ما فقط از یكی از این دو جمله تشكیل شده است. مكانیك كوانتومی قطعاً به ما نمی گوید كه كدام یك اتفاق می افتد بلكه این آزمایش است كه مشخص می كند كه سرانجام چه اتفاقی می افتد. به این پدیده، تقلیل تابع موج می گویند. حتی در وضعیت های وابسته به زمان، تابع موج با زمان گسترش می یابد. یعنی احتمال این كه ذره مسیر های دیگری را داشته باشد، بیشتر می شود، برای همین گروهی برخلاف شرودینگر كه در ابتدا فكر می كرد تابع موج سرشت سیستم را مشخص می كند، گفتند كه تابع موج تنها معرف دانش ما از سیستم كوانتومی است و ممكن است سیستم كوانتومی خواصی داشته باشد كه ما نسبت به آنها جهل داریم و این آزمایش است كه جهل ما را برطرف می كند و در نتیجه محدوده دانش ما را خاص تر می كند. (تقلیل می دهد) اما این تعبیر هم ظاهراً اشكالاتی دارد زیرا با وجود این كه ما شواهد تجربی متعددی از تداخل توابع موجود داریم (توابع موج هم می توانند مثل امواج الكترومغناطیسی با هم تداخل كنند) این دیدگاه نمی تواند آثار تداخلی توابع موج را توضیح دهد. در نخستین نگاه، ممكن است خواننده آگاه به این نتیجه برسد كه این دستگاه آزمایش است كه دارد تابع موج را تقلیل می دهد. اما فون نویمان نشان داد كه اگر دستگاه اندازه گیری خود توسط مكانیك كوانتومی توصیف شود، تقلیل تابع موج توسط آن مقدور نیست.

• مرز جهان كوانتومی و كلاسیك
در این صورت این سئوال پیش می آید كه پس فرق مكانیك كوانتومی و كلاسیك در كجا است و این دو در كجا از هم جدا می شوند؟ امكان دیگر این است كه تقلیل تابع موج رخ ندهد تا زمانی كه ما به آن دست یابیم. به عبارت دیگر این ناظر ذی شعور است كه تابع موج را تقلیل می دهد. نتیجه این است كه هرگز چیزی رخ نمی دهد مگر آنكه وارد مغز هشیار شود. یوگن ویگنر از بزرگترین طرفداران این نظر بود. البته لازمه حرف های فون نویمان هم چنین تصویری است. البته ویگنر بعدها نظرش را تعدیل كرد و گفت كه سیستم های پیچیده فاقد شعور هم می توانند سبب تقلیل تابع موج شوند. علت این تعدیل این بود كه به ویگنر یادآور شدند كه «پس در زمان های اولیه كه آزمایشگر ذی شعوری نبوده جهان چگونه شكل گرفته است؟»
• نظریه جهان های موازی
یكی از دانشجویان جان ویلر در سال ۱۹۵۷ هنگام تدوین رساله دكترایش به این نتیجه رسید كه اصلاً تقلیل تابع موج رخ نمی دهد. بلكه در لحظه آزمایش، جهان به مجموعه ای از جهان ها تجزیه می شود و هر جمله تابع موج، در یكی از این جهان ها قرار دارد. به همین دلیل به این نظر، تعبیرچندجهانی می گویند. در تعبیر چندجهانی، هرچه ممكن است رخ بدهد، رخ می دهد. مثلاً برای یك ذره اسپین یك دوم كه دو حالت بالا و پایین دارد، در لحظه آزمایش جهان به دو جهان موازی تبدیل می شود كه در هر كدام از آنها یكی از حالت های بالا یا پایین وقوع پیدا می كنند. همزمان آزمایشگر به دو آزمایشگر تبدیل می شود. یك آزمایشگر در یك جهان اسپین بالا را آشكار می كند و آزمایشگر دیگر در جهان دیگر اسپین پایین را.
• خیال یا واقعیت
«خدا تاس نمی ریزد» این جمله ای بود كه آلبرت اینشتین در مخالفت با تعبیر احتمالاتی مكانیك كوانتومی بیان داشت. او كه تفكرات فلسفی عمیقی داشت به بسیاری از مشكلات مكانیك كوانتومی، از جمله مسئله تقلیل تابع موج واقف بود و به دنبال نظریه ای كامل تر از مكانیك كوانتومی می گشت كه بتواند توصیف كاملی از طبیعت ارائه كند و بر پایه احتمالات نباشد. آلبستر ری در كتاب «فیزیك كوانتومی، خیال یا واقعیت؟» اكثر مشكلات فلسفی پیش روی مكانیك كوانتومی را بیان كرده است. در فصل اول كتاب «فیزیك كوانتومی» چند مورد از اصول اساسی مكانیك كوانتومی كپنهاگی مثل اصل عدم قطعیت بررسی شده است. آزمایش EPR كه اینشتین، پودولسكی و روزن آن را به طور ذهنی ساخته اند در فصل دوم كتاب بررسی می شود. آزمایشی كه به زعم اینشتین نقص مكانیك كوانتومی را نشان می دهد. اما در مقابل جواب بور به نتایج آزمایش EPR هم در این كتاب بررسی شده است. فصول بعدی كتاب به مسئله تقلیل تابع موج و راهكارهایی مثل ناظر ذی شعور و تعبیر چندجهانی برای آن پرداخته اند. بحثی زیبا در مورد قضیه بل هم در این كتاب آمده است.
• نامساوی بل
قضیه بل یا نامساوی بل بیان می كند كه اگر راستای قطبیدگی نور را در سه راستا به ترتیب زیر بسنجیم: الف- عمود بر افق و با زاویه فی نسبت به افق، ب- عمود بر افق و با زاویه تتا نسبت به افق و ج- با زاویه تتا نسبت به چپ و فی نسبت به راست، در این صورت تعداد كل زوج هایی از فوتون ها كه برای آنها قطبش فوتون در راستای دوم مثبت باشد از مجموع تعداد زوج های فوتون در دو راستای دیگر بیشتر نیست. اما نكته جالب اینجاست كه ثابت می شود كه مكانیك كوانتومی با قضیه بل سازگار نیست. بنابراین مجبوریم بپذیریم كه یا مكانیك كوانتومی نتایج را به طور صحیح پیش بینی نمی كند یا یكی از فرضیات قضیه بل نادرست است. اگر بخواهیم بپذیریم كه ایراد از فرضیات قضیه بل است، باید بدانیم كه این فرضیات بسیار اساسی اند. در اثبات نامساوی بل از این فرض استفاده شده است كه اطلاع رسانی با سرعت بیشتر از سرعت نور نداریم (موضعیت). بقیه فرض ها هم، فرض هایی جز چند قاعده اصلی منطق ریاضیات نبوده است. اما می دانیم كه موضعیت از دل نسبیت خاص درآمده كه با دقیق ترین آزمایش ها در شتاب دهنده های ذرات بنیادی تایید شده است. این یكی از مهم ترین مسائل حل نشده مكانیك كوانتوم است كه هنوز هم افراد عمیق در حوزه فیزیك مثل راجر نیروز، فرارد ت هوفت و... را درگیر ساخته است.
كتاب «فیزیك كوانتومی: خیال یا واقعیت؟» كه از بهترین مراجع برای بررسی مشكلات پیش روی مكانیك كوانتومی در جهان است، در سال ،۱۳۷۴ توسط محمدعلی نوبری گومشی ترجمه شده است. ترجمه این كتاب بسیار زیبا، ساده و روان است و خواندن آن برای همه دانشجویان فیزیك و به ویژه علاقه مندان به بحث های مكانیك كوانتومی توصیه می شود. به طوری كه می توان گفت صحبت در باب مسائل فلسفی مكانیك كوانتومی بدون آشنایی دقیق و عمیق با مباحث مطرح شده در این كتاب، بدون نقص نیست.

مهدی صارمی فر

پارادوکس گربه شرودینگر و نسبیت اخلاق

پدید آورنده : سید سعید لواسانی

اروین شرودینگر یکی از پایه گذاران مکانیک کوانتومی است و در عین حال از دیدگاه پوزینویستی و تعبیر یا تفسیر کپنهاکی2 و وضعیت دشواری که در نظریه کوانتومی به وجود آمده است، ناراضی است. فیزیک کوانتوم، پدیده های طبیعی را در سطوح زیر اتمی (همانند الکترون ها، پروتون ها، کوارک ها، نئوترینوها و... و جهان خُرد (دنیای میکروفیزیک و میکروسکوپی) توجیه می کند؛ زیرا در این سطوح، فیزیک کلاسیک اعتبار و کارآیی خود را از دست داده است.

تا قرن نوزدهم، مبنای توضیح طبیعت، فیزیک کلاسیک بود که توسط گالیله پایه گذاری شد و نیوتن آن را به نهایت رساند و با نظریه الکترومغناطیسی ماکسول، به اوج خود رسید. پس از این که مشخص شد که این فیزیک نمی تواند پاسخ مناسبی به جهان خُرد بدهد، با ظهور نظریه نسبیت انیشتین و نظریه کوانتوم، از رواج افتاد. با رواج فیزیک کوانتومی، مکانیک کوانتومی نیز جایگزین مکانیک نیوتنی شد تا توصیف دقیق تری از رفتار نظام های اتمی و درون اتمی ارائه دهد. نقطه مهم در این مکانیک، آن است که به برخی پرسش ها، پاسخی احتمالی می دهد؛ اما این تنها ثمره نظریه جدید نبود؛ بلکه این نظریه، مبانی فلسفی مکانیک کلاسیک را نیز در هم ریخت و اساسی نو برای فیزیک میکروسکوپی بنیان نهاد که به تعبیر یا تفسیر کپنهاکی معروف است.

دیدگاه اصحاب کپنهاک، دیدگاهی فلسفی است که مهم ترین ارکان آن، نفی موجبیت و قطعیت است. این دیدگاه، از همان ابتدا (1920م.) مورد مخالفت انیشتین و شرودینگر قرار گرفت. انیشتین با بیان این جمله معروف که «خدا تاس نمی اندازد» و شرودینگر با آزمایش خیالی - ذهنی گربه ای در جعبه ای در بسته، بیهودگی این دیدگاه فلسفی را نشان دادند. شرودینگر در بیانی تعرض آمیز می گوید:

«مکانیک کوانتومی ادعا می کند که نهایتاً و مستقیماً با چیزی جز مشاهدات عملی سروکار ندارد؛ زیرا آنها اشیای واقعی هستند. تنها منبع اطلاعات، تئوری اندازه گیری بیان شده است که از لحاظ معرفت شناسی، تعریف ناپذیر باشد؛ اما این همه سر و صدای معرفت شناختی بر سر چیست؛ اگر ما با خود یافته های حقیقی سر و کار نداریم، بلکه با یافته های تصور شده سروکار داریم»؟3

در فیزیک کوانتومی در حالت کلی، نتیجه یک آزمایش دقیقاً قابل پیش بینی نیست؛ بلکه می توان احتمالات مشخصی را اختیار کرد. تنها چیزی که می توان پیش بینی کرد، احتمالی است که از یک نتیجه خاص به دست می آید زیرا در آن جا، احتمال حاکم است. این نظریه که موجبیت را طرد می کند، نظریه ای مبتنی بر فیزیک نیست؛ بلکه نظریه ای فلسفی است و بر مبنای نظرگاه پوزیتویستی قرار دارد؛ چنان که بور از طرفداران جدی این نظریه بدان تصریح دارد.4 این جاست که انیشتین و شرودینگر، با دیدگاه های فلسفی فیزیک دانان کوانتومی به معارضه برخاسته اند و آن فلسفه را ناقص یافته، اعلام کرده اند که با این دیدگاه، امکان این که اصول متقن و پرثمر فلسفی نفی شود، وجود ندارد. شرودینگر، نقص فیزیک و مکانیک کوانتومی را با پارادوکس EPR5 توضیح می دهد. توضیح ساده این پارادوکس، در پارادوکس گربه شرودینگر6 آمده است که یکی از غامض ترین مسائل فیزیکی است که شرودینگر در سال 1935م. آن را ابداع و بیان کرد و تا کنون فیزیک دانان با آن مواجه هستند و تلاش بسیاری برای حل آن کرده اند.7

بر اساس نظریه کوانتومی، ذرات زیراتمی و جهان خرد (میکروسکوپی)، تنها در صورتی وجود دارند که بتوان آنها را مشاهده کرد؛ هر چند واقعیات روزمره ما، خلاف این نظریه را بیان می کند و این تقابلی واضح بین واقعیت های ملموس و دنیای کوانتوم است.

شرودینگر در آزمایش خیالی - ذهنی، گربه ای را در درون جعبه ای دربسته قرار می دهد که درآن یک اسلحه کشنده قرار داده شده که ماشه ای حساس دارد و یک اتم رادیواکتیو هم در آن جعبه قرار دارد. احتمال این که اتم رادیواکتیو، طی مدت یک ساعت از خود پرتوی ساطع کند، 50% است. اگر اتم رادیواکتیو تجزیه شود، انرژی آزاد می شود و این انرژی آزاد شده، طی فرآیندی ماشه را می چکاند و گربه کشته می شود و اگر اتم رادیواکتیو تجزیه نشود، طبیعتاً انرژی آزاد نمی شود و ماشه نیز کشیده نمی شود و گربه نیز زنده می ماند. در این صورت، پرسش این است که گربه مرده است یا زنده؟

می توان گفت: پس از یک ساعت در جعبه را باز می کنیم و مشاهده می کنیم که گربه زنده است یا مرده و به تعبیر دیگر، تا زمانی که در جعبه بازنشده است، گربه به احتمال50-50 یا زنده است یا مرده؛ اما پاسخ داده شده، صحیح نیست؛ زیرا بر اساس قواعد مکانیک کوانتوم، از آن جا که ذرات زیراتمی غیر قابل پیش بینی هستند، گربه تا زمانی که در جعبه باز نشده است، حالتی غیرقطعی و نامعین دارد و هم مرده است و هم زنده یا نه زنده است و نه مرده. اصل «برهم نهی کوانتومی» یا «اصل ترکیب» که این آزمایش آن را تبیین می کند، با درک بشر از واقعیات جهان مغایرت دارد و این جاست که بر اساس نظریه کوانتوم، معمایی لاینحل بر سر راه فیزیک دان پیش می آید. بنابراین، اصل مذکور در نظام های ماکروسکوپی کارآیی ندارد. ممکن است گفته شود که راه حل، مشاهده است؛ اما پارادوکس این جاست که در جعبه را نمی توان باز کرد تا با نگاه به درون آن، از زنده یا مرده بودن گربه اطمینان حاصل کرد؛ زیرا طبق قواعد کوانتوم، خود عمل مشاهده، گربه را خواهد کشت و به تعبیر دیگر، طبق مکانیک کوانتوم، خود عمل اندازه گیری بر روی سیستم، برای سیستم، محدودیت به وجود می آورد و در واقع، اندازه گیری یک سیستم، موجب می شود که واقعیت سیستم از بین برود.

این آزمایش فرضی، انتقادی بر عدم قطعیت و عدم موجبیت تعبیر کپنهاکی - به ویژه در سطح ماده ماکروسکپی - از مکانیک کوانتوم است؛ زیرا این که گفته شود که اصل علیت بر حوادث ماکروسکوپی صادق است، بدون این که بر جهان میکروسکوپی صادق باشد، تنها به این دلیل که انسان هنوز قادر نیست که فرآیند میکروسکوپی را با جزئیات تفصیلی اش به مشاهده در بیاورد. بنابراین، نمی تواند به رابطه علّی و معلولی بین آنها پی ببرد. به تعبیر دیگر، فیزیک دان کوانتومی از حیث مشاهده و تجربه، در مضیقه است و این اشتباه محض است که به مکانیک کوانتومی جهت بیشتری از آن چه دارد، بدهیم و آن را به جای اصول مسلم و بدیهی فلسفی - چون اصل علت و قطعیت - بشناسیم.

چنان که انیشتین تذکر می دهد، نقص ظاهری موجبیت، تنها ناشی از ناقص بودن توصیف کوانتومی است؛ پس نباید نظریه کوانتومی را - در عین حال که موفقیت های شگرفی به دست آورده است - نظر نهایی دانست؛ زیرا چنان که همگی می دانیم، پیشرفت علوم تنها در صورتی میسر است که به نظریات پیشین بسنده نکنیم و اگر قرار بود که به نظریات پیشینیان بسنده کنیم، تا کنون طبیعت شناسی ارسطو بر جهان علم حاکم بود و نوبت به فیزیک کلاسیک و نسبیت انیشتین و نظریه کوانتوم نمی رسید. این مطلبی است که انیشتین و شرودینگر، به جد به آن اعتقاد دارند و بیان می کنند که ما برای توصیف واقعیات، نیاز به راه های جدیدی داریم و این که تا کنون به آن موفق نشده ایم، دلیل بر تمام شدن قضیه نیست؛8 زیرا در ورای نظام های فیزیکی- کلاسیک، کوانتوم و... واقعیتی مستقل از هر گونه مشاهده یا اندازه گیری وجود دارد و منظور از تحقیقات فیزیکی، شناخت این واقعیات طبیعی - آن چنان که هستند - می باشد.

بنابراین، معما و پارادوکس شرودینگر، تلاشی در نقد دیدگاه های حاکم پوزیتویستی و مبتنی بر نفی موجبیت و قطعیت فیزیک دانان در اوایل قرن بیستم بود. در عصر کنونی، فیزیک دانان تلاش زیادی برای حل این معما کرده اند و به نتایجی نیز رسیده اند؛ اما همچنان جوهره آن باقی است و آن این که فیزیک کوانتومی، دارای نواقص جدی است که می بایست برطرف شود. البته، نظریه های مطرح شده نظراتی عملی در سطح فیزیک دانان است و تعمیم آنها در رشته های دیگر، غیرمعقول و ناممکن است. این که کسی از این نظریه، نسبیت اخلاق را نتیجه بگیرد یا بگوید که واقعیات برای افراد مختلف، بسته به تجربه اجتماعی آنها متفاوت است، زیرا در سطوح زیراتمی، ذرات تنها در صورتی وجود دارند که بتوانیم آنها را مشاهده کنیم، همان قدر عجیب است که بخواهیم شتری را از سوراخ سوزنی عبور دهیم؛ زیرا فیزیک دانان تصریح دارند که مکانیک کوانتوم با حقیقت و واقعیت سروکار ندارد و اندازه گیری، ملاک عمل آن است؛ اما مسائل اخلاقی ریشه در درون حقیقت دارد.

مسائل اخلاقی، مسائلی در حوزه عقل عملی هستند و هیچ ارتباطی با داده های تجربی و مشاهدات، آن هم در سطح میکروسکوپ ها و سطوح زیراتمی ندارند. گذشته از این، براساس معمای شرودینگر ،گربه نه مرده است و نه زنده و هیچ راهی جز مشاهده نیز برای فهم آن ممکن نیست و البته مشاهده نیز امکان پذیر نیست. این معما، در صدد نقد استلزامات فلسفی مکانیک کوانتوم است و حتی اگر روزی بتوان آن را حل کرد، باز هیچ ربطی به حوزه مسائل اخلاقی ندارد.

مسائل اخلاقی چون «عدالت نیکو است» و «ستم بد است»، ماورای تجربه، مشاهده و احتمال است؛ بلکه امری کاملاً عقلی در حوزه عقل عملی و بایدها و نبایدهای اخلاقی است. پس، از مسائل فیزیکی، نه می توان نسبیت اخلاق را نتیجه گرفت نه مطلق بودن آن را؛ چنان که از نیکویی عدالت و زشتی ستم، نمی توان صحت یا سقم نظریات فیزیکی را نتیجه گرفت و علوم تنها در حوزه خود، کارکرد و کارآیی دارند.

این که کسی از یک معمای مشکل فیزیکی، نسبیت اخلاق را نتیجه بگیرد، نشان از ساده لوحی او دارد. آری در قرن نوزدهم و اوایل قرن بیستم، کمونیست ها سعی زیادی داشتند که نظریات علمی را به نفع مبارزه طبقاتی خود توجیه یا نقد کنند؛ اما واقعیت چیز دیگری بود و خیلی زود، این سخنان از رونق افتاد؛ زیرا اخلاق و مسائل اخلاقی، مبتنی بر اختیار آدمی هستند و از خواص اتم به دست نمی آیند؛ بلکه از تجربه انسانی به مثابه موجودی مختار و تصمیم گیرنده برمی خیزند. اختیار، شرط مسئولیت اخلاقی است که بین کردار مختلف، فعلی را ترجیح می دهد. اگر اختیار بر اساس عقل اعمال شود، اخلاق، مطلق می شود؛ زیرا عقل، انسان را به تصمیمات و گزینش های ثابت، عقلانی و مبتنی بر واقعیات و حقایق می کشاند و اگر اختیار، تابع نفس و شهوات نفسانی باشد، اخلاق، نسبی می شود؛ زیرا شهوات، هر روز در جایی قرار دارد و روشن است که زندگی شهوانی و نفسانی، حیات انسانی نیست؛ بلکه زندگی حیوانی مادون انسانی است؛ «اولئک کالانعام بل هم اضل».9

پی نوشت

1.Erwin Schrodinger.

2. Copenhagen Interpretaion of Quantum Mechanics.

3. مهدی گلشنی، تحلیلی از دیدگاه های فلسفی فیزیک دانان معاصر، انتشارات امیرکبیر، چاپ اول، 1369، ص 42.

4. همان، ص 45-44.

5. این پارادوکس توسط انیشتین و پودولسکی و روزن، تحت عنوان استدلال (EPR Argument) EPR مطرح شده است که طبق آن، توصیف کوانتومی بعضی از سیستم های فیزیکی ناقص است (ر.ک: تحلیلی از دیدگاه های فلسفی فیزیک دانان معاصر، ص 265.

6. Schrodingers Cat Paradox.

7. نمونه هایی از تلاش های حل این معضل و موفقیت ها و ناکامی ها را در مقالات زیر بخوانید:

- جیم ویلسون، درتعلیق میان بودن و نبودن گربه شرودینگر، ترجمه سلیمان فرهادیان، روزنامه همشهری شماره 3047، 22 اردیبهشت 1383.

- گربه شرودینگر، تارنمای HUPAA.COM، انجمن فیزیک دانشگاه هرمزگان.

- حل معمای گربه شرودینگر، همان؛ البته این تلاش ها در اول راه است و هنوز موفقیت خاصی از آنها حاصل نشده است.

8. همان، ص 112-111.

9. اعراف(7)، آیه 179.

(مجلات) پارادوکس گربه شرودینگر و نسبیت اخلاق (پرسمان :: اردیبهشت 1384، شماره 32)

وابستگی کوانتومی(Quantum Entanglement)

یکی دیگه از پدیده های عجیبی که مکانیک کوانتومی پیش بینی میکنه،  وابستگی کوانتومی نام داره.  قبل از اینکه راجع بهش توضیح بدم، باید شما رو با یه اصطلاح آشنا کنم.

درجه آزادی:به هر مشخصه ای که در تعداد حالتهای یک سیستم تأثیر داشته باشه،  یک درجه آزادی میگن..
مثلا فرض کنید یه توپ داره حرکت میکنه. تکانه این توپ در راستای هریک از محورهای مختصات، یه درجه آزادی رو نشون میده. چون با تغییر مثلا مؤلفه x تکانه این توپ، به یه حالت جدید برای توپ میرسیم.
حالا فرض کنید سیستم ما از سه تا توپ تشکیل شده. چون تغییر تکانه فقط یکی از توپها هم حالت سیستم رو تغییر میده، باید گفت این سیستم، 9 درجه آزادی داره. حالا اگه اسپین توپ، انرژی جنبشی و پتانسیل و . . .  رو هم در نظر بگیریم میبینیم سیستم ما ممکنه بیشتر از10 درجه آزادی داشته باشه.
(البته اینکه آیا متغیرهای وابسته مثل انرژی رو هم میشه درجه آزادی به حساب آورد یا نه رو مطمئن نیستم)

بعضی وقتا در معادلاتی که برای توضیح یه سیستم کوانتومی ارائه میشن، این وضعیت پیش میاد، که می بینیم یک درجه آزادی وابسته به یکی دیگه ست. یعنی بدون اندازه گیری یکی، نمی تونید بگید اون یکی چه مقداری داره. حالا ممکنه این دو درجه آزادی مال یه ذره باشن و ممکنه مال دو ذره مختلف باشن.

این پدیده رو آلبرت اینیشتین، بوریس پودولسکی و ناتان روزن کشف کردن و اون رو به عنوان انتقادی بر مکانیک کوانتومی مطرح کردن تا اینکه اروین شرودینگر وارد گود شد و این پدیده رو به عنوان یکی از ویژگیهای مکانیک کوانتومی مطرح کرد و بعد هم که در آزمایشگاه مورد تأیید قرار گرفت.
یه مثالی که میشه زد، واپاشی ذرات زیر اتمیه. در این واپاشی ها، جفت ذره هایی تولید میشن که در حالتهای خاصی قرار دارن. مثلا یکی از ذره ها باید اسپین پایین و اون یکی باید اسپین بالا داشته باشه. این جفتها همیشه اسپین مخالف دارن اما شما بدون اندازه گیری اسپین یکی، نمیتونید اسپین اون یکی رو تعیین کنید. نتیجه اولین اندازه گیری غیر قابل پیش بینیه. 50% بالا، 50% پایین. اما وقتی انجام بشه، نتیجه اندازه گیری دوم معلوم میشه:مخالف اولیه.
در این صورت، همونطور که متوجه شدید، مهم نیست این دو ذره چه فاصله ای با هم دارن.

راستش این مقاله رو داشتم برای این مینوشتم که یکی از پدیده هایی که با سرعتهای بالاتر از سرعت نور سر کار داره رو توضیح بدم. ولی الان که بهش فکر کردم فهمیدم،  کسایی که میگن این پدیده یعنی شکسته شدن سرعت نور، اشتباه میکنن. اونا فکر میکنن، قضیه اینه که وقتی اندازه گیری اول انجام میشه، نتیجه یه جوری، سریعتر از نور، به اطلاع ذره دوم میرسه و اون هم تغییرات مناسب رو روی خودش انجام میده. این برداشت کاملا غلطه.
قضیه اینه که طبق مکانیک کوانتومی، هر اندازه گیری، روی سیستم تأثیر میذاره. تأثیر این نوع اندازه گیری هم این شکلیه. چرا؟خب اینو نپرسید. یادآوری میکنم که داریم راجع به مکانیک کوانتومی حرف میزنیم.
بر اساس حرفایی که زدم، در چنین آزمایشاتی نه ماده و نه اطلاعات با سرعت بالاتر از سرعت نور منتقل نمیشن(گرچه میشه از این روش برای انتقال اطلاعات استفاده کرد! که در حال بررسیه)پس این پدیده هیچ تناقضی با نسبیت نداره. خلاصه اینکه، نخیر سرعت نور شکسته نشد.
پدیده های دیگه ای هم هستن که چنین شبهه ای رو به وجود میارن که من هنوز اونا رو نفهمیدم. اگه فهمیدم به شما هم خبر میدم.

جهان های موازی

 جهان های موازی
هزاران سال است که اخبار و اطلاعاتی درباره جهان های دیگری جز آنچه در اطرافمان می بینیم، در اختیار بشر قرار گرفته است. این اطلاعات که گاه در حد یک خبر کوتاه و گاه به پیشرفتگی توصیفی دقیق از آنها و ساکنانشان یا چگونگی دسترسی به آنها و کاربردها و امکانات این دسترسی بوده اند، تا مدتی پیش تماماً در حیطه دانش باطنی قرار می گرفتند و علوم تجربی ظاهری را یارای اظهار نظر کردن در این باره نبود. اما با نگاهی به اطراف می توان دید که پیشرفت های علوم ظاهری اکنون چنان شتاب برق آسایی گرفته اند که گویی سفینه دانش بشری در آستانه پرواز قرار دارد. تا دیروز مفاهیمی چون کرویت زمین، میدان های مغناطیسی (کهربا)، کند شدن زمان در سرعت های بالا، سیاهچاله ها و... استناد علمی نداشتند، اما امروزه این مفاهیم کاملاً علمی و اثبات شده به شمار می روند. به نظر می رسد در آینده ای نه چندان دور، مفهوم جهان های موازی و چگونگی برقرار کردن ارتباط با آنها نیز موضوعی کاملاً علمی باشد. در این مقاله سعی داریم دستاوردهای جدید علوم ظاهری درباره جهان های دیگر و به ویژه جهان های موازی جهان خودمان را مروری کنیم.

انسان های حقیقت جو در طول تاریخ، مجنون وار به دنبال کشف جلوه های حقیقت بوده اند و در این میان دغدغه اصلی محققان و دانشمندان علم فیزیک، یکپارچه سازی و وحدت بخشیدن به ایده ها و مفاهیم به ظاهر مختلفی از دانش بشری بود که از کوچک ترین اجزای زیراتمی تا بزرگ ترین کهکشان های عالم را دربرمی گرفتند. دانشمندان به دنبال این منظور در تلاش برای پر کردن شکاف های دیوار دانش بوده اند و اکنون نیز به آن ادامه می دهند. اکنون به نظر می رسد پر کردن این شکاف ها بدون قبول وجود جهان های دیگر به صورت علمی ناممکن باشد. برای بررسی این موضوع بد نیست از گذشته ای نه چندان دور آغاز کنیم.

تاریخچه
تنها چند قرن پیش یعنی در عصر دانشمندانی چون کپلر، گالیله، کپرنیک و نیوتن انسان تصور می کرد که جهان مانند چرخ دنده ای بزرگ است که سیارات را به چرخیدن به دور خورشید مجبور می کند. در آن دوران گرچه گذر زمان به وسیله ساعت قابل اندازه گیری بود اما خود زمان مفهومی ابدی و ازلی داشت که تجزیه و تحلیل آن چیزی غیرممکن تلقی می شد. مکان یا فضا نیز در همه جهت ها بی انتها بود و اندیشیدن درباره آن به دیوانگان و شعرا اختصاص داشت. چنین دیدگاهی همچنان ادامه داشت تا این که در قرن بیستم میلادی، نظریه های نسبیت اینشتین انقلاب جدیدی در تفکر علمی به پا کرد و برخی شکاف های علم را پوشاند. دیگر زمان و مکان به رازآلودگی قبل نبودند بلکه آنها به یکدیگر متصل شدند و مفهوم جدیدی به نام «فضا - زمان» را تشکیل دادند. ماده نیز چیزی بود که در داخل همین فضا - زمان به وجود آمده بود. سرعت نور هرچند بسیار زیاد بود اما به صورت مقداری مشخص و کمتر از بی نهایت تعیین شد. بدین ترتیب فرض جاودانی بودن جهان تغییر کرد تا امکان طرح این سوال به وجود آید که به راستی در آغازین لحظات آفرینش جهان که به نام «انفجار بزرگ» یا «مهبانگ» معروف است چه اتفاقی رخ داد؟ یعنی همان زمانی که اندازه کل جهان از نقطه پایین این علامت تعجب هم کوچک تر بود، در پاسخ به این پرسش تئوری ها و مدل هایی برای جهان ارائه شدند که به تئوری های کیهان شناختی معروفند. از سویی دیگر با کشف نظریه فیزیک کوانتومی (علمی که به رفتارهای اتمی و زیراتمی می پردازد) شکاف های بیشتری در علم پوشیده شد. بر اساس این نظریه رفتار ماده با توجه به نحوه مشاهده اش تغییر می کند. به عبارتی دیگر عمل مشاهده کردن یک مشاهده گر نقش موثری در رفتارهای جهان اتمی بازی می کند. بدین ترتیب یکی از مسائل مهم فیزیکدانان امروز به هم رساندن فاصله بین فیزیک کوانتوم و نسبیت است و از نظریه هایی که برای کمک به این مقصود می توان امید زیادی بر آنها داشت، نظریه هایی هستند که وجود یک چندجهانی متشکل از جهان ما و جهان های دیگر را مفروض می دارند.


ساده ترین نوع جهان های دیگر
وجود جهان های دیگر، جهان های موازی و به طور کلی وجود یک چندجهانی (که جهان ما نیز عضوی از اعضای آن است) توسط تعدادی از تئوری های فیزیکی درباره توصیف جهان، به طور غیرمستقیم و ضمنی تایید می شود. به عنوان مثال یکی از ساده ترین این تئوری ها از نتایج اندازه گیری های پرتوی زمینه کیهان(یعنی همان پژواکی که از مهبانگ باقی مانده است) استنتاج شده است. از آنجایی که پس از تئوری نسبیت اینشتین، مدل هایی برای تشریح فرم فضا - زمان ما و نیز نحوه توزیع جرم در آن مطرح شد، این اندازه گیری ها می توانستند درستی آنها را تایید یا رد کنند. مثلاً در کنار مدل فضا - مکان بیکران، مدل های فضا - مکان انحنادار مثل کروی یا هزلولوی و در کنار مدل توزیع یکنواخت ماده در جهان، مدل های توزیع فرکتالی یا تجمع ماده در اطراف ما و تهی بودن بقیه جهان می توانستند امکان پذیر باشند. اما نتایج اندازه گیری های پرتوی زمینه کیهانی بیشترین انطباق را با فرض جهان نامحدود و توزیع یکنواخت ماده در مقیاس بزرگ داشت. یعنی جهان ما (با بیشترین احتمال ریاضیاتی) فضایی بیکران است که سرتاسر آن را ستار گان و کهکشان ها پر کرده است. چنین جهانی بسیار بزرگتر از آن چیزی است که ما می توانیم به وسیله تلسکوپ ها ببینیم چرا که ما تنها قسمتی از جهان را می بینیم که نور آن از زمان وقوع مهبانگ یعنی حدود چهارده میلیارد سال قبل تاکنون فرصت رسیدن به زمین را داشته است یعنی کره ای به شعاع 1026+4 متر، هنگامی که این مدل فضای بیکران با توزیع یکنواخت ماده در آن با نظریه کوانتوم (که بر اساس آن جهان گسسته است و می توان آن را به وسیله مقداری متناهی از اطلاعات مشخص کرد) ترکیب می شود، می توان چنین نتیجه گرفت که وجود دنیایی کاملاً شبیه به دنیای ما در نقطه ای دیگر از جهان بیکران امکان پذیر است. به عنوان مثال اگر می توانستیم تا فاصله 10 به توان 1091 متری ( یعنی یک عدد یک و به تعداد 1091 نقطه (یا صفر) در سمت راست آن) اطرافمان را جست وجو کنیم، انتظار داشتیم دنیایی دقیقاً مشابه آنچه تا فاصله 100 سال نوری از زمین وجود دارد، پیدا کنیم. در هنگام کشف آن دنیا وقتی پیچ تلسکوپ را کمی بیشتر تنظیم می کردیم کسی را با قیافه ای کاملاً آشنا می دیدیم که او هم با تلسکوپ خود در پی یافتن دنیای ماست، چنین فرضیه ای مشابه آن است که بگوییم اگر خروجی های کامپیوتری را (که برای تولید پیوسته حروف الفبا به صورت تصادفی برنامه ریزی کرده ایم) جست وجو کنیم، احتمالاً پس از چند قرن یا چند هزاره می توانیم انتظار داشته باشیم که نسخه ای از دیوان حافظ را نیز تولید کرده باشیم. البته این نوع استنتاج ساده انگارانه که بیشتر به یک شوخی شبیه است را می توان تنها به عنوان مقدمه ای برای ورود به مباحث جدی تر فیزیکی در نظر گرفت.


جهان هایی در دیگر ابعاد مکان – زمان
دسته دیگری از مباحثی که درباره جهان های موازی مطرح است به مدل هایی مربوط می شود که برای توصیف و تشریح مبداء آفرینش ابداع شده اند. مدل هایی که توان پاسخگویی به سوالاتی را که به وسیله تئوری های قبلی بی پاسخ مانده بود، داشته اند. سوالاتی مثل همین سوال که علت این که جهان ما تا به این اندازه بزرگ، یکنواخت و مسطح است، چیست. بر اساس برخی از این مدل های جدید کیهان شناختی مهبانگ نه به عنوان یگانه لحظه آغازین خلقت بلکه به صورت واقعه ای عادی و روزمره (البته نه روز زمینی) در جهان است. یکی از چنین مدل هایی از نظریه «ریسمان ها» نشأت گرفته است. نظریه ریسمان ها نظریه ای درباره توصیف ذرات بنیادین جهان (که اجزای زیراتمی را تشکیل می دهند) است. این نظریه هنگامی مطرح شد که دانشمندان در تلاش برای یکپارچه سازی نیروی جاذبه با دیگر نیروهای طبیعی بودند. گذشته از آنچه این نظریه مستقیماً به آن می پردازد، دانشمندان به این نتیجه رسیدند که به غیر از ابعاد جهان ما (سه بعد مکان و یک بعد زمان)، باید ابعاد دیگری نیز وجود داشته باشند که از دید ما پنهانند و ممکن است در فاصله ای بسیار کوچک تر از اندازه هسته اتم درهم پیچیده شده باشند. در ادامه نظریه ریسمان ها، دانشمندان در دهه 1990 میلادی تئوری جدیدی را به نام «تئوری m» ارائه کردند که بر اساس آن به جای این که ابعاد دیگر به صورت درهم پیچیده و مخفی شده توصیف شوند، فضا را در جهان ما به صورت پوسته ای سه بعدی در ساختاری بزرگتر و با ابعاد بیشتر معرفی کردند که فضای ما را دربرمی گیرد. از آنجایی که تصور چنان ساختاری برای ما امکان پذیر نیست، می توانیم فضای سه بعدی خود را به صورت صفحه ای دوبعدی در نظر بگیریم و آن ساختار را به صورت فضایی سه بعدی. نکته جالب توجه اینجاست که هیچ دلیلی وجود ندارد که صفحه ما در این فضا تنها صفحه موجود باشد و ممکن است صفحات بی شماری به موازات آن وجود داشته باشند (مثل یک دسته کاغذ) بدون اینکه صفحه ما را قطع کنند. حال این سوال مطرح می شود که چرا ما نمی توانیم از صفحات یا پوسته های دیگر اطلاعی داشته باشیم؟ دلیل آن این است که تقریباً همه نیروهای فیزیکی تنها در پوسته خود عمل می کنند و نمی توانند از مرزهای آن خارج شوند و به بیرون نشت کنند. مثلاً نور که تحت کنترل نیروی الکترومغناطیسی است نمی تواند از جهانی دیگر به جهان ما بیاید و بنابراین ما چیزی از جهانی دیگر را نمی بینیم. البته به نظر می رسد در میان همه نیروهای فیزیکی جهان، نیروی جاذبه یک استثنا باشد و به عنوان یک کلید بتوان از طریق آن اثری از جهان های دیگر را ردیابی کرد.

یکی از مدل های جدید و جالبی که بر مبنای این دیدگاه به وجود آمده است مدل «اکپیروتیک » (این نام از کلمه ای یونانی به معنای آتش کیهان گرفته شده است) نام دارد. بر اساس این مدل کیهان شناختی مهبانگ می تواند حاصل تصادمی بین پوسته ما و پوسته دیگری باشد که همین تصادم علت به وجود آمدن ماده موجود در جهان است. به عبارت دیگر، مهبانگ نقطه آغاز زمان نبوده بلکه تنها انتقالی از یک مبداء کیهانی به مبدأیی دیگر است. گامی فراتر و جالب تر در ادامه این مدل، این است که چنین تصادمی ممکن است در فواصل زمانی منظم و به صورت متناوب تکرار شود. گویی این دو پوسته مانند دو صفحه لاستیکی هستند که با فنری به هم متصل شده اند و در زمان هایی معین به یکدیگر برخورد می کنند.


هر جهان، یک حباب در میدان عظیم انرژی
یک تئوری بسیار جالب دیگر برای توصیف عالم هستی، تئوری «انبساط جاودان آشوبناک» نام دارد. بر مبنای این تئوری عالم هستی یک میدان انرژی کوانتومی بسیار عظیم است که در کلیت خود با سرعتی بسیار بالا در حال انبساطی همیشگی است. در این حال برخی نواحی خاص از این میدان از انبساط بازمی ایستند و در نتیجه حباب هایی را تشکیل می دهند که هر یک از آنها جهانی است مانند جهان ما، یعنی دارای اندازه بیکران و سرشار از ماده برجای مانده از میدان عظیم انرژی. این پدیده مشابه تشکیل قطرات باران داخل ابرها یا حباب های داخل خمیر در حال ورآمدن است. جالب این که حتی اگر بتوانیم با سرعت نور حرکت کنیم نیز هرگز نخواهیم توانست به حباب های دیگر برسیم یا آنها را ببینیم. زیرا سرعت دور شدن آنها از جهان ما از سرعت نور هم بیشتر است، و جالب تر این که هر یک از این جهان ها می توانند دارای ثابت های فیزیکی منحصر به فرد و در نتیجه دارای مشخصاتی کاملاً متفاوت با جهان های دیگر باشند. به عنوان مثال ابعاد مکانی و زمانی یکی از آنها می تواند با جهان ما متفاوت باشد که در این صورت ممکن است تمامی رویدادهای آن جهان از نوع پیش بینی ناپذیر کامل باشد (مثلاً در جهانی که دو بعد مکانی و دو بعد زمانی دارد) یا اتم ها در آن جهان ناپایدار باشند (مثلاً در جهانی با یک بعد مکانی و چهار بعد زمانی)، یا نسبت قدرت نیروهای فیزیکی بنیادین در آن با نسبت های ثابت جهان ما تفاوت داشته باشد و...


جهان های کوانتومی
تئوری هایی که تاکنون به آنها پرداختیم هرچند بسیار جالب بودند و می توانند دید ما را نسبت به آنچه در اطراف مان می گذرد تغییر دهند اما هنوز مفهوم چندان قابل توجهی درباره جهان های موازی ما و رابطه آنها با «من» و سرنوشت من ارائه نمی کنند. اکنون قصد داریم از طریق فیزیک کوانتوم به جهان های موازی سفر کنیم که نه در میلیاردها سال نوری آن طرف تر، بلکه در فاصله ای بسیار اندک از دنیای ما قرار دارند. به ویژه این که در این سفر هم «اکنون» دارای معنایی عمیق تر است و هم «قصد» ما. بر مبنای مکانیک کوانتومی، حالت جهان را تابعی ریاضی به نام «تابع موج» تعیین می کند که شکل کاملاً معینی دارد و در فضایی به نام فضای «هیلبرت» به دور خود می چرخد و با گذشت زمان تکامل می یابد. اما هنگامی که این تابع معین در معرض مشاهده یا اندازه گیری قرار می گیرد، از حالت معین خارج می شود و وضعیتی تصادفی به خود می گیرد، گویی تابع موج به صورت حالتی که مشاهده شده درمی آید. به عبارتی عمل مشاهده کردن موجب تغییر در آن می شود. بر اساس یکی از تعابیر درباره این موضوع، در جایی که چندین احتمال ماندنی وجود داشته باشد، جهان به هنگام هر مشاهده به چندین نسخه (هر نسخه متناظر با یکی از احتمالات) منشعب می شود. در حالی که موجودات هر جهان بدون هیچ اطلاعی از جهان های دیگر به زندگی خود ادامه می دهند. به عنوان مثال هنگامی که تاسی انداخته می شود، جهان به شش جهان موازی منشعب می شود و هر روی تاس در یکی از جهان ها فرود می آید. در اینجا دو نگرش مطرح است؛ اول نگرش فیزیکدانی است که در حال بررسی معادلات است و دوم نگرش مشاهده گری که در جهان زندگی می کند. در نگرش اول که در واقع نگرشی از بالا به جهان است، جهان پدیده ای معمولی است که به وسیله تابع موج تعریف می شود و به آرامی تکامل می یابد و هیچ انشعابی ندارد. اما در نگرش دوم، مشاهده گر تنها بخشی از جهان را می بیند و فرآیندی موسوم به جداسازی اجازه دیدن نسخه موازی اش را به او نمی دهد. به عبارتی دیگر هر زمان که مشاهده گر مورد سوال قرار می گیرد، تصمیمی آنی می گیرد یا پاسخی می دهد، اثرات کوانتومی در مغز او موجب می شوند که این فرآیند جداسازی اتفاق افتد. از دیدگاه اول شخص در این هنگام به چندین نسخه تکثیر می شود. اما خود این نسخه ها از وجود کپی دیگرشان بی اطلاع اند و از دیدگاه آنها تنها یک اتفاق کم اهمیت تصادفی یا احتمالی معین رخ داده است.

بر اساس این نظریه می توان درستی جملات غیرواقعی را نیز بهتر تحلیل کرد. مثلاً این جمله را در نظر بگیرید؛ «اگر پدر و مادرم با هم ازدواج نمی کردند من الان اینجا نبودم.» گویی در جهانی موازی آنها با هم ازدواج نکردند و نسخه ای از من هم در آن جهان وجود ندارد، البته لازم به توضیح است که این نتیجه گیری زمانی درست است که کلمات را به صورت ساده و مرسوم به کار می بریم. اما اگر دقیق تر به این نتیجه گیری نگاه کنیم متوجه می شویم که قطعاً اشتباه است چرا که مسلماً «من» قابل نسخه برداری و تکثیرشدن نیستم (یا نیست). بلکه منظور از من در این نتیجه گیری همان شخصی است که در این جهانی که «من» انتخابش کرده ام با مشخصاتی از جمله نام من شناخته می شود. او متناظر با شخص خاصی در ال بوده اما متناظر با او در سال های آینده دسته ای از اشخاص هستند که به هر حال یکی از آنها را انتخاب خواهم کرد و این انتخاب من هیچ اثری بر تابع موج یا کسی که از بالا به جهان ما می نگرد، نخواهد داشت. چرا که تمام این نسخه ها از قبل در داخل تابع موج وجود دارند و خلق شده اند...


شواهد وجود جهان های دیگر
اگرچه بیشتر مطالب فوق در قالب تئوری های فیزیکی بیان شده که ممکن است مستقیماً قابل ارزیابی نباشند، اما به روش هایی می توان درستی آنها را به طور غیرمستقیم بررسی کرد. به عنوان مثال اکنون دانشمندان اولین ردیاب های امواج گرانشی (امواجی که توسط یک جسم پرجرم شتابدار به وجود می آید و باعث کش آمدن یا جمع شدگی فضا می شوند) را به کار گرفته اند. با بررسی این موج ها ممکن است بتوان وجود پوسته های دیگر غیر از جهان ما را تایید کرد. همچنین بررسی اطلاعات دقیق تر درباره پرتو زمینه کیهانی، ساخت کامپیوترهای کوانتومی، تلاش ها برای یکپارچه سازی نظریه های نسبیت عام و میدان کوانتومی و نیز بررسی مشاهداتی که در شتاب دهنده های ذرات (و ناپدید شدن برخی از آنها) به دست آمده است، از جمله مواردی هستند که اکنون توجه دانشمندان را جلب کرده اند و در آینده ای نه چندان دور می توانند اطلاعات ما درباره جهان های دیگر را مستندتر کنند.

به هر حال این که جهان های دیگر را تا چه اندازه باور داشته باشیم، در اختیار خودمان است. امروزه هم چنان انسان هایی وجود دارند که دنیای اتم ها را نیز افسانه ا ی بیش نمی دانند. اما از سوی دیگر، دانشمندان و محققان «نانوتکنولوژی» سرگرم ساختن موتورهایی هستند که در تصویر چرخ دنده های آنها می توان تعداد اتم ها را شمارش کرد یا اینکه روش های ذخیره سازی سوخت هیدروژنی یا حتی اطلاعات را در ساختارهای اتمی طرح ریزی می کنند.
سید حسام الدین حسینی

بعد پنجم فضازمان و ماهیتابه نچسب!

بعد پنجم فضازمان و ماهیتابه نچسب!
مسعود ناصری

      

شناخت انسان از ساختار و عملکرد جهان فیزیکی اطرافش ناشی از تعبیر و تفسیر مغز وی از سیگنال های رسیده از پنج حس او می باشد. بر پایه این تعبیر و تفسیرهای وی در طول تکامل چند میلیون ساله است که بشر فضازمان (جهان) را  4 بعدی درک کرده است که 3 بعد آن فضا (طول، عرض و ارتفاع) و یک بعدش زمان می باشد.

از کجا معلوم که ابعاد دیگری هم در کار نباشند که به خاطر محدودیت مغز (و یا پنج حس مان) عاجز از درک آنها می باشیم؟  واقعیت این است که حتی اگر چنان باشد، بطور مستقیم قابل درک و لمس ما نیست. اصلا شاید از خود بپرسیم که حتی اگر فرض کنیم که فضازمان دارای ابعاد اضافی هست، وقتی بود و نبودشان برایمان قابل لمس نیست و ظاهرا چیزی را هم در زندگی مان تغییر نمی دهد چرا باید نگران این باشیم که فضازمان 4 بعدی است یا بیشتر؟

در سلسله مقالاتی که در این قسمت از وبسایت ارائه می شوند بر آنیم که حد اقل از نظر تئوریک هم که شده نشان دهیم ابعاد فضازمان بیش از 4 هست و استدلال کنیم که شناخت این ابعاد اضافی می تواند تصویر درست تری از  "واقعیت" جهانی را که در آن به سر می بریم برایمان فراهم سازد و لذا تعریف مناسبی از "بودن" را ارائه کند. در این راستا، بحث هایی متنوع و با دیدگاه های مختلف ارائه خواهیم کرد.

ادامه نوشته

gedankenexperiment گربه ی شرودینگر- پس خود گربه چی؟

آزمایش گربه ی شرودینگر آزمایشی نام آشناست که حتما بارها اسم آن به گوشتان خورده.در این پست سعی دارم این مطلب رو به شکل ساده ای برای خواننده ی عزیز شرح بدم.برای توضیح یک عکس از این آزمایش رو نشون می دم .منظور از حسگر پرتو زا همون شمارشگر گایگر مولر توی عکسه.

فرض کنید گربه ای در جعبه‌ای در بسته زندانی است. در این جعبه یک شیشه گاز سمی، یک چکش، یک حسگر پرتوزا و یک منبع پرتوزا نیز وجود دارد. همانطور که می‌دانید ذرات پرتوزا بصورت نامنظم تابش می‌کنند و به همین دلیل برای آنها نیمه عمردر نظر می‌گیرند. حال فرض کنید سنسور و چکش طوری تنظیم شده باشند که در صورت تابش موج پرتوزا بین ساعت ۱۲ و ۱۲:۰۱، چکش شیشه حاوی گاز را شکسته و گربه بمیرد. اگر شما در ساعت ۱۲:۰۱ در جعبه را باز کنید چه خواهید دید؟ اگر از طریق فرمول نیمه عمر منبع، احتمال تابش بین ساعت ۱۲ و ۱۲:۰۱ را ۵۰٪ پیش بینی کنید. گربه داخل جعبه در هنگام برداشتن درب جعبه ۵۰٪ مرده است و ۵۰٪ زنده است. اما وقتی درب جعبه را بر می‌دارید خواهید دید که گربه یا مرده و یا زنده است. نمی توان گفت ۵۰٪ سلولهای بدن گربه مرده‌اند و ۵۰٪ آنها زنده اند. در فاصله یک لحظه، احتمال به یقین تبدیل خواهد شد. این امر کاملاً متضاد با مکانیک کوانتومی می‌باشد. همانطور که گفتیم هیچگاه نمی‌توان موقعیت یک سیستم را به دقت اندازه گیری نمود. اما در این مثال کاملاً این امر ممکن شده است.و در یک لحظه دقیقا می توان فهمید که گربه زنده است یا مرده!!البته با برداشتن در جعبه

این گونه پارادوکسها در مکانیک کوانتومی بسیار زیاد است. اما با این همه مکانیک کوانتومی در پیش بینی نتایج بسیاری از آزمایشها به طور درخشانی موفق بوده است و زمینه تقریباً تمامی علم و فن نوین است. بر رفتار ترانزیستورها و مدارهای مجتمع که جزء اساسی وسائلی نظیر تلویزیون و رایانه اند، فرمان می‌راند و نیز بنیاد شیمی و زیست شناسی نوین می‌باشد.

copenhagen interpretation: شایعترین تفسیر استاندارد از مکانیک کوانتوم تفسیر کپنهاگی است که توسط بوهر و هایزنبرگ ارائه شده‌است. از نقطه نظر کوانتوم کپنهاگی تابع موج فقط احتمال حضور ذره کوانتومی در فضا – زمان را نشان می‌دهد. از این رو این امواج احتمالاتی در طول زمان با توجه به معادلات ارائه شده پخش می‌شوند، لیکن وقتی مشاهده‌ای رخ می‌دهد این امواج در یک نقطه خاص متمرکز می‌شود و هویت ذره‌ای موج کوانتومی پدیدار می‌گردد، که معنی این ادعا این است که مشاهده، یک ذره را در یک جایگاه واقعی قرار می‌دهد،چرا که در آن لحظه، ذره بوسیله موج احتمال منتشر قابل تبیین نیست.

بنابراین تفسیر می گوییم که گربه هم زنده است و هم مرده!!!!و نام این حالت سوپرپوزیشن است.به محض اینکه در جعبه را برمی داریم تابع موج فرو می ریزد و این برای ما مشخص می شود که گربه زنده است یا مرده!در واقع تابع احتمال که پیش از این مخلوطی از دو حالت زنده و مرده بود با مشاهد ی وضعیت واقعی فرو می پاشد و در یک نقطه ی خاص متمرکز می شود که آن نقطه دقیقا به ما می گوید که گربه زنده است یا نه!

یک نکته ی جالب هم که بهش برخورد کردم این بود که در واقع درست منظورشو متوجه نشدم!!!

* نه شرودینگر و نه هیچ فیزیک دان دیگری دقت نکرده است که گربه خودش یک مشاهده کننده است. پس این سیستم رفتاری کلاسیک خواهد داشت.
http://the-endless-science.blogfa.com

خودآگاهی باعث سقوط یا فروریزش تابع موج می شود

در مسئله ذهن-جسم از دیدگاه کوانتمی (به انگلیسی: Quantum Mind-Body Problem)، خودآگاهی باعث فروریزش تابع موج عنوان گردیده. این دیدگاه یکی از تفاسیر مکانیک کوانتمی می‌باشد.

در این نظریه، بر نقش داشتن خودآگاهی (consciousness) بعنوان ناظر (observer) در فروریزش تابع موج (به انگلیسی: collapse of the wave function) تاکید شده است. لذا در این نگرش تفسیری از مکانیک کوانتمی، نظارت نظاره‌گر (به انگلیسی: observer) نه تنها نقش مستقیمی در فروریزش تابع موج دارد، بلکه نظاره‌گر کسی یا چیزی غیر از صاحب خودآگاهی نیست.[۱]

برخی این نظریه را تلاشی برای حل پارادوکس ویگنر دانسته، و اذعان می‌دارند که فروریزش تابع موج در زمان نظارت نخستین ناظر واقع می‌گردد. این را نباید با دوالیسم مادی (به انگلیسی: substance dualism) اشتباه کرد.
زمینه

بنیانگزاران مکانیک کوانتمی بر پیوند بین خودآگاهی و مفاهیم نظریهٔ خود واقف بودند. به نوشتهٔ ورنر هایزنبرگ:
«     برخی فیزیکدانان ترجیح می‌دهند که به دنیایی باز گردند که در آن جهان عینی است و کوچکترین اعضای آن درست مثل سنگ و درخت چه آنها را ببینیم و چه نبینیم بطور مستقل وجود داشته باشند. اما چنین چیزی ممکن نیست.[۲]      »

برنارد دسپانات، فیزیکدان فرانسوی، همین ایده را مجددا بازگو کرد:
«     تفکر اینکه جهان از اشیایی ساخته شده که وجودشان مستقل از بود یا نبود خودآگاهی بشری است، خلاف مفاهیم مکانیک کوانتمی و دستاوردهاییست که بطور تجربی در آزمایشگاه‌ها بدان دست یازیده شده.[۳]      »
نقطه آغازین

اما با انتشار اثر مهم در تاریخ فیزیک بنام Die Mathematischen Grundlagen der Quantenmechanik (پایه‌های ریاضی مکانیک کوانتمی)، جان فون نویمان نخستین شخصی بود که به این مسئله اشاره نمود که ممکن است مکانیک کوانتمی نقش فعالی به خودآگاهی (به انگلیسی: consciousness) در فرایند خلق جهان حقیقی داده باشد. دیگران همچون والتر هایتلر، فریتز لندن، ادموند باور، و یوجین ویگنر نظریهٔ فون نویمان را از این هم فراتر برده، و مدعی شدند که جهان نه تنها توسط خودآگاهی در هر لحظه خلق می‌گردد، بلکه این نتیجهٔ غیرقابل گریز تفسیر فون نویمان است.[۴] ویگنر در این باب صراحتا اعلان داشت که ذهن است که بر ماده تاثیرگذار است.[۵]

در این بین، جان ویلر حتی معتقد بود که نه تنها خودآگاهی باعث فروریزش تابع موج میشود، بلکه برای وجود جهان هستی شرطی لازم و واجب الوجود است.[۶] به گفته وی، «خودآگاهی از ارکان خلق جهان است. حتی در خلق فعلی زمان گذشته».[۷]

استوارت همروف و راجر پنرز معتقدند که فروریزش تابع موج در میکروتوبول‌های نورون‌ها بوقوع می‌پیوندند. به این نظریه، نظریهٔ Penrose-Hameroff «Orch OR» model of consciousness گویند.
منابع

    ↑ Quantum reality: beyond the new physics. Nick Herbert. Anchor Press/Doubleday, 1987. ISBN 0-385-23569-0 pp.145-149
    ↑ Some physicists would prefer to come back to the idea of an objective real world whose smallest parts exist objectively in the same sense as stones or trees exist independently of whether we observe them. This however is impossible. [۱]
    ↑ Bernard d'Espagnat, Scientific American, Nov. 1979. The Quantum Theory and Reality 158-181
    ↑ Quantum reality: beyond the new physics. Nick Herbert. Anchor Press/Doubleday, 1987. ISBN 0-385-23569-0 pp.24
    ↑ «direct action of mind upon matter». Eugene Wigner 1967. Symmetries and Reflections. Cambridge MA. MIT Press. p.171-184
    ↑ Biocentrism: How Life and Consciousness Are the Keys to Understanding the True Nature of the Universe. Bob Berman, Robert Lanza. BenBella Books, Inc., 2010. ISBN 1-935251-74-0 pp.178-181
    ↑ Does the Universe Exist if We're Not Looking? | Cosmology | DISCOVER Magazine

ادامه نوشته

فیزیک کوانتوم به زبان ساده

در سال ۱۸۰۳، دانشمندی انگلیسی به نام توماس یانگ (Thomas Young)، آزمایش قابل توجهی انجام داد. یانگ که به هیروگلیف‌های مصری بسیار علاقه‌مند بود و در استخراج آنان نیز همکاری داشت، درباره‌ی ماهیت نور تحقیق می‌کرد. آزمایش وی، تحولی در فیزیک ایجاد کرد که در نهایت باعث دگرگونی قوانین حرکت آیزاک نیوتون شد، قوانینی که یک قرن پیش از یانگ ارائه شده بود. این آزمایش همچنین یکی از بزرگترین رازهای جهان را نمایان ساخت: راز کوانتوم.
بدون شک، معمای رمزآلود فیزیک کوانتوم، معمای عمیقی است. اگر کسی یک مار بزرگ دریایی واقعی بگیرد یا به یک دایناسور زنده بربخورد، رسانه‌ها چندین ماه به این موضوع می‌پردازند. کنار آب‌سردکن‌های تمام ادارات جهان، درباره‌ی این کشف جدید صحبت می‌شود. با این حال، هر چند چنین یافته‌ای می‌تواند بسیار تکان‌دهنده باشد، اما تغییر چندانی در جهان‌بینی ما ایجاد نمی‌کند. ما می‌دانیم که خزندگان غول‌پیکر آبزی و دایناسورها در گذشته‌های دور می‌زیسته‌اند. برایمان بسیار تعجب‌برانگیز می‌شد اگر می‌فهمیدیم این موجودات به نحوی توانسته‌اند بی‌آنکه که توسط دنیای علم کشف شوند، این همه سال زنده بمانند. اما در هر حال، این کشف، تغییر چندانی در نظریه‌ی تکامل ایجاد نمی‌کند.
ولی رازی که در بطن فیزیک کوانتوم نهفته، به طور غیر مستقیم، درک ما را از حقیقی بودن جهان و هر آنچه در آن است (از جمله خود ما)، مورد هدف قرار می‌دهد. به علاوه، ایده‌ی مارهای غول‌پیکر دریایی و دایناسورها، بسیار خیالی و غیرمحتمل می‌باشد، حال آن‌که تئوری فیزیک کوانتوم یکی از تئوری‌هایی است که از پیکار آزمایشات فراوانی در عرصه‌ی علم، جان سالم به در برده است. علی‌رغم مشخصه‌های نامأنوس فیزیک کوانتوم، در صحت این نظریه، تردید چندانی باقی نمانده. همان‌طور که دنیل ام. گرینبرگر بیان کرده است: «انیشتین می‌گفت اگر علم مکانیک کوانتوم درست باشد، جهان جای بسیار عجیبی است. انیشتین راست می‌گفت. جهان جای بسیار عجیبی است».
 
آزمایش دو شکاف (The Double Slit Experiment)
برای صحبت درباره‌ی فیزیک کوانتوم، بهترین کار این است که با آزمایش یانگ در سال ۱۸۰۳ شروع کنیم. در آن زمان، دانشمندان می‌خواستند بدانند آیا نور از نوعی ذره تشکیل شده یا این که از طریق ماده‌ی ناشناخته‌ی دیگری، به صورت موجی حرکت می‌کند (مانند امواجی که در آب حرکت می‌کنند). در آزمایش یانگ، از یک منبع ریز نور و یک صفحه استفاده شده بود. یانگ، میان این دو شیء، یک مانع با دو شیار نازک عمودیِ موازی با یکدیگر قرار داد.
یانگ می‌دانست در صورتی که نور، فقط جریانی از ذرات ریز باشد، باید از هر کدام از شکاف‌ها گذشته و روی صفحه‌ی پشت سوراخ‌ها جمع شود.
این دقیقاً همان چیزی بود که با پوشاندن یکی از شکاف‌ها و باز گذاشتن شکاف دیگر، اتفاق افتاد. یک نوار عمودی باریک از نور، روی صفحه‌ی پشت سوراخ ظاهر شد. یانگ مسلماً انتظار داشت وقتی شکاف دیگر را هم باز کرد، دو نوار باریک نوری ببیند، اما این طور نشد.
بیشتر بخش‌های صفحه را مجموعه‌ای از نوارهای عمودی روشن و تاریک پر کرد. یانگ معنای این مشاهده را دریافت. نور، مثل یک موج عمل می‌کند و از هر دو شکاف می‌گذرد. بعد از گذشتن از میان شکاف‌ها، امواج به شکل نیم‌دایره پخش می‌شوند و با یکدیگر تداخل می‌کنند. به این ترتیب، وقتی دو قله‌ی موج با هم تلاقی می‌کنند، باعث تقویت یکدیگر می‌شوند و وقتی یک قله‌ی موج و یک دره‌ی موج با هم تلاقی می‌کنند، هر دو خنثی می‌شوند. در نتیجه، مجموعه‌ای از نوارهای روشن و تاریک روی صفحه دیده می‌شود. دانشمندان، این پدیده را الگوی تداخل (interference pattern) می‌نامند، زیرا از تداخل امواج با یکدیگر حاصل می‌شود.
پس نور بدون شک یک موج بود. در طی سال‌ها، دانشمندان به دنبال ماده‌ای بودند که امواج نور از طریق آن حرکت می‌کنند (و آن را ether یا واسط نور می‌نامیدند)، اما نمی‌توانستند به آن دست یابند. به علاوه، شواهدی نیز موجود بود که نشان می‌داد نور به صورت نوعی ذره حرکت می‌کند (که بعدها به آن فوتون گفته شد). در نهایت چنین نتیجه گیری شد که فوتون‌ها ماهیتی دوگانه دارند و به صورت موج و ذره عمل می‌کنند. با این حال، دانشمندان هنوز هم از خود می‌پرسیدند اگر بتوانند فوتون‌ها را یکی یکی از دو شکاف بگذرانند، چه چیزی رخ خواهد داد.
سرانجام، منبع نوری اختراع شد که قادر بود هر بار تنها یک فوتون آزاد کند. آزمایش دو شکاف یانگ دوباره انجام گرفت. اما این بار به جای صفحه‌ی عادی، از کاغذ عکاسی استفاده شد، زیرا یک فوتون، کم‌نورتر از آن است که روی صفحه دیده شود. حال آن که بعد از عبور میلیون‌ها فوتون از شکاف‌ها (به صورت تک تک)، الگوی مورد نظر بر روی کاغذ عکاسی قابل مشاهده می‌گردید.
با ظاهر کردن عکس، همان الگوی تداخل پیشین مشاهده شد. دانشمندان این‌گونه نتیجه گرفتند که هر یک از فوتون‌ها به صورت موجی حرکت کرده‌، به طور همزمان از میان دو شکاف رد شده و با خودشان تداخل داشته‌اند و تنها هنگامی که سرانجام با کاغذ عکاسی برخورد کرده‌اند، به صورت ذره‌ای در موقعیت خاص ظاهر شده‌اند، و این بسیار عجیب بود.
دانشمندان تصمیم گرفتند کنار شکاف‌ها، ردیابِ فوتون کنار قرار دهند تا مسیر واقعی فوتون را مشاهده کنند. آن‌ها موفق شدند، ولی وقتی این آزمایش را انجام دادند، الگوی تداخل ناپدید شد و تنها دو خط باریک (پشت هر سوراخ یکی)، روی صفحه ظاهر شد. ظاهراً فوتون‌ها «می‌دانستند» که در معرض مشاهده شدن قرار دارند و به همین دلیل، به جای این که به صورت موجی عمل کنند، رفتار ذره‌ای پیش گرفته‌اند!
دانشمندان سپس تصمیم گرفتند که ردیاب فوتون را در جهتی از صفحه قرار دهند که با منبع نور فاصله‌ی بیشتری داشته باشد، تا به این ترتیب فوتون، فقط بعد از عبور از میان شکاف دیده شود. اما تغییری در نتیجه حاصل نشد. باز هم ظاهراً فوتون پیش از رسیدن به صفحه، «می‌دانست» در سمت دیگر آن یک ردیاب وجود دارد و به همین دلیل پیش از عبور از شکاف‌ها، به ذره تبدیل می‌شد.
سرانجام، دانشمندی به نام جان ویلر (John Wheeler) آزمایشی پیشنهاد کرد که طی آن، صفحه می‌توانست درست در آخرین لحظه‌ی پیش از برخورد فوتون، با یک دستگاه ردیاب نوری جایگزین شود، به این ترتیب می‌شد فهمید فوتون از کدام شکاف عبور کرده است. تصمیم درباره‌ی کنار کشیدن یا نکشیدن صفحه، باید بعد از عبور فوتون از میان شکاف گرفته می‌شد. در زمانی که ویلر این آزمایش را مطرح کرد، انجام آن از لحاظ فنی غیرممکن بود. اما چند سال بعد، امکان انجام آزمایش به وجود آمد. نتیجه‌ی آزمایش چنین بود: هنگامی که صفحه در جای خود قرار داشت، فوتون طبق الگوی تداخل رفتار می‌کرد، حال آن که اگر صفحه در لحظه‌ی آخر، برداشته می‌شد تا اطلاعات مربوط به این که از کدام شکاف عبور کرده، به دست آید، فوتون طبق الگوی تداخل رفتار نمی‌کرد. گویا فوتون می‌دانست هنگام رسیدن به شکاف چگونه عمل کند، هر چند که تصمیم درباره‌ی برداشتن یا برنداشتن صفحه در لحظه‌ی آخر گرفته می‌شد. ظاهراً یا فوتون می‌توانست آینده را پیش‌بینی کند یا این‌که تصمیم درباره‌ی قرارگیری صفحه، می‌توانست گذشته را تغییر دهد.
دانشمندان این طور نتیجه گرفتند که در نظریه‌ی کوانتوم، جایی برای علیت وجود ندارد. گویا اتفاقاتی که در زمان حال می‌افتند، می‌توانند گذشته را تغییر دهند، و این اوج غرابت کوانتوم بود.
اگر خواندن این مطالب، شما را آشفته کرده، نگران نباشید. افراد زیادی از این مسئله آشفته شده‌اند، از جمله آلبرت انشتین.
نور ستارگان، درخشش ستارگان
امشب بیرون بروید و ستارگان را تماشا کنید. اگر زمستان باشد (در نیکره‌ی شمالی)، حتماً خواهید توانست صورت فلکی شکارچی (یا جبار) را ببینید. تشخیص این صورت فلکی آسان است، زیرا سه ستاره در یک خط، کمربند شکارچی را تشکیل می‌دهند. به ستاره‌ی وسطی نگاه کنید. او یک ستاره‌ی ابرغولِ سفید-آبی به نام اپسیلون جبار (Alnilam) است که ۱۳۰۰ سال نوری از ما فاصله دارد. وقتی به این ستاره نگاه می‌کنید، چه اتفاقی می‌افتد؟ بر اساس بسیاری از کتاب‌ها، هزار و سیصد سال پیش- اوایل قرون وسطی در اروپا- الکترونی برانگیخته در یکی از اتم‌های هیدروژن موجود در لایه‌های بیرونی این ستاره، یک ذره‌ی انرژی آزاد کرده است: یک فوتون.
فوتون آزاد شده از اپسیلون جبار، با سرعت نور، حدوداً ۳۰۰۰۰۰ کیلومتر در ثانیه، در جهت زمین حرکت کرده است. اگرچه فوتون‌ها چندان تحت تأثیر جاذبه قرار نمی‌گیرند، اما سیارات، ستارگان و سایر اجرام آسمانی که در مسیر فوتون یاد شده قرار دارند، به طور خفیفی بر آن تأثیر گذاشته و در خلاء فضا، مسیری خاص به آن می‌دهند. با نزدیک شدن به زمین، فوتون، بدون برخورد با مولکول‌های اتمسفر، از آن‌ها می‌گذرد. درست وقتی به آسمان نگاه کردید، این فوتون توسط شما دریافت می‌شود. این فوتون (همراه بسیاری فوتون‌های دیگر)، شبکیه را که درست پشت چشمتان قرار دارد، تحریک می‌کند، پیغامی به مغز شما فرستاده می‌شود و شما در مغزتان نور ستاره را می‌بینید. این سیر حوادث، بسیار جالب است، منتها، با توجه به تئوری کوانتوم، در حقیقت این همان چیزی نیست که اتفاق می‌افتد. به هیچ وجه.
هیچ کس دقیقاً نمی‌داند در سطح کوانتوم چه اتفاقی می‌افتد، با این حال، چند تفسیر از نظریه‌ی کوانتوم وجود دارد که می‌توانند به ما در فهم مسئله کمک کنند. معروف‌ترین آن‌ها تفسیر کُپنهاگ(Copenhagen Interpretation) نامیده می‌شود، زیرا قسمت عمده‌ی آن توسط نیلز بور (Niels Bohr)، فیزیکدان اهل کپنهاگ، ارائه شده است.  دانشمندان و مهندسان، سال‌هاست از کپنهاگ به عنوان روشی استاندارد جهت درک دنیای کوانتوم استفاده می‌کنند. تفسیر کپنهاگی نظریه‌ی کوانتوم، مشاهده شدن اپسیلون جبار توسط شما را این گونه توضیح می‌دهد:
آنچه که حدود ۱۳۰۰ سال پیش، اتم هیدروژن را ترک کرد، فوتون نبود، بلکه یک موج احتمال بود. این موج، بیانگر مکان احتمالی فوتون نبود، بلکه بیانگر این احتمال بود که در صورت مشاهده شدن فوتون، این اتفاق در چه مکانی روی خواهد داد. موج با سرعت نور به بیرون حرکت کرد، اما نه به سوی زمین، بلکه به شکل کُره‌ای که با سرعت نور بزرگ و بزرگ‌تر می‌شد. سیارات، ستارگان و سایر اجرامِ نزدیک به آن، بر مکان احتمالی مشاهده‌ی شدن فوتون تأثیر گذاشتند، اما هنوز این امکان وجود داشت که فوتون در هر جایی از کره‌ی در حال انبساط، ظاهر شود. موج/کره، ۱۳۰۰ سال بزرگ شد، تا این که قطری برابر ۲۶۰۰ سال نوری پیدا کرد، یعنی ۱۵۲۵۰۸۰۹ بیلیون مایل. جبهه‌ی موج از اتمسفر زمین گذشت. درست در این لحظه، شما چشمتان را بر روی اپسیلون جبار متمرکز کردید و جبهه‌ی موج با سلول‌های شبکیه‌ی چشم شما درگیر شد. سپس، جایی میان شبکیه‌ی چشم شما که با موج درگیر شده و مغزتان که ستاره را دیده، این واقعه رخ داد.
بلافاصله، موج احتمال به قطر ۲۶۰۰ سال نوری، از میان رفت و فوتون در برخورد با شبکیه‌ی چشم شما، ظهور کرد. اگر شما در لحظه‌ی مناسب به آسمان نگاه نکرده بودید، شاید فوتون، چند ثانیه‌ی دیگر، در سوی دیگر اپسیلون جبار، توسط ناظر بیگانه‌ای در یک سیاره‌ی دیگر با فاصله‌ی هزاران سال نوری، از هم می‌پاشید. اما مشاهده شدن فوتون توسط شما در کره ی زمین، برای همیشه این احتمال را از میان برد.
وقتی شما این فوتون را دیدید، سرنوشتی منحصر به فرد برایش رقم خورد. مسیری ایجاد شد تا او از آن اتم هیدروژن در اپسیلون جبار، به چشم شما برسد.
شاید این طور به نظر بیاید که نابودی چیزی با وسعت ۲۶۰۰ سال نوری غیرممکن است، زیرا لازمه‌ی آن، پیشی گرفتن از سرعت نور می‌باشد. اما این مورد، تنها یکی از موارد متعددی است که در آن، نظریه‌ی کوانتوم، حداکثر سرعت کیهانی را به چالش می‌طلبد. این مسئله نیز، انشتین را عمیقاً آشفته کرد.
دو فرزند انشتین
گفته می‌شود در اوایل قرن بیستم، انشتین صاحب دو فرزند شد- دو نظریه‌ی بزرگ فیزیک. می‌گویند او یکی را فرزندانش را دوست داشت (نسبیت) و از دیگری متنفر بود (فیزیک کوانتوم).
چه چیزی در فیزیک کوانتوم، او را بر می‌آشفت؟ اول از همه، غیر قابل پیش‌بینی بودن آن. اگر قرار باشد یک تفنگ را تنظیم کنید و آن را به هدف بزنید، با معلوم بودن سرعت و جهت گلوله، تعیین مسیر آن بعد از خروج از لوله‌ی تفنگ، بسیار ساده است. اما فوتون این طور نیست. همان‌طور که مثالِ ما درباره‌ی موج نورِ رهسپار شده از یک ستاره‌ی دوردست، نشان داد، فوتون به صورت موج احتمال حرکت می‌کند. فوتون ممکن است هرجایی در مسیر حرکت موج، ظاهر شود. هر چند، احتمال ظهور آن، در بعضی مکان‌ها بیشتر است. این باعث شد انشتین به طعنه بگوید که باورش نمی‌شود «خدا با هستی تخته نرد بازی کند».
انشتین کمک کرد نظریه‌ی کوانتوم به دنیا بیاید، ولی بسیار از آن آشفته گشت.
دومین نکته‌ای که انشتین را آزار می‌داد، این ایده بود که با توجه به کپنهاگ، یک جسم پیش آن‌که مورد مشاهده قرار گیرد، تنها به شکل موج احتمال وجود دارد. شاید وقتی حرف از یک فوتون باشد، این مسئله چندان مهم به نظر نرسد، چون بسیار بسیار کوچک است. اما این تنها فوتون‌ها نیستند که از قوانین فیزیک فیزیک کوانتوم پیروی می‌کنند، بلکه الکترون‌ها، پروتون‌ها، اتم‌ها و مولکول‌ها نیز مشمول این قوانین هستند. همه‌ی آن‌ها پیش از مشاهده شدن، تنها موج‌اند و آزمایش دو شکاف، با موادی به بزرگی مولکول‌های فولرن (Fullerene) که ۶۰ اتم کربن دارند، انجام شده است.
در نهایت اگر فکر کنیم، می‌بینیم تمام جهان ما، از اتم‌ها و مولکول‌ها تشکیل شده و خود ما نیز. آیا این بدان معناست که ما تنها، امواج بزرگ احتمال هستیم؟
این تصور که هر چیزی در جهان ما، در صورت مشاهده نشدن، ماهیتی مستقل ندارد، انشتین را واداشت به شوخی بگوید: «ترجیح می‌دهم فکر کنم ماه، حتی وقتی نگاهش نمی‌کنم، باز وجود دارد».
 
گربه‌ی شرودینگر (Schrödinger’s Cat)
انشتین، تنها بنیانگذار نظریه‌ی کوانتوم نبود که به آن شک داشت. اِروین شرودینگر، یکی از معادلات کلیدی را برای پیش‌بینی چگونگی تغییر سیستم کوانتوم در طول زمان مطرح کرد. این کار برای او جایزه‌ی نوبل سال ۱۹۳۳ را به ارمغان آورد. با این حال، وی با بعضی از مفاهیم فیزیک کوانتوم، مشکل داشت و برای نشان دادن بی‌معنا بودن آن‌ها، مثالی مطرح کرد.
در آزمایش فرضی شرودینگر، یک گربه درون جعبه‌ای مهر و موم شده قرار می‌گیرد (توجه: این فقط یک مثال است، شرودینگر هرگز نمی‌خواست کسی این آزمایش را با یک گربه‌ی واقعی انجام دهد). در درون این جعبه، یک دستگاه «نابودگر» شامل یک ماده‌ی رادیواکتیو، یک شمارشگر گایگر مولر و یک ظرف شیشه‌ای قرار دارد. ماده‌ی رادیواکتیو به اندازه‌ای است که در عرض یک ساعت به احتمال ۵۰ درصد تجزیه شده، ذره‌ای آزاد می‌کند که باعث به کار افتادن شمارشگر می‌شود. شمارشگر نیز به گونه‌ای تعبیه شده که در صورت شناسایی ذره، چکشی را رها می‌سازد و موجب متلاشی شدن ظرف شیشه‌ایِ پر از گاز کشنده‌ی هیدروژن سیانید می‌شود.
بعد از گذشت یک ساعت، احتمال این که جعبه را باز کنید و گربه را زنده یا مرده بیاید، پنجاه/ پنجاه است. اما گربه پیش از باز کردن جعبه، در چه وضعیتی است؟ از آنجایی که نابودی اتم، رویدادی کوانتومی است، با توجه به تفسیر کپنهاگ، می‌توان گفت تا زمانی که اتم (به عنوان تابع موج احتمال)، مشاهده نشده، در حالت برهم نهی قرار دارد- یعنی همزمان در دو وضعیت است. معنایش می‌تواند این باشد که دستگاه نابودگر و گربه نیز در حالت برهم نهی هستند، گربه هم زنده است و هم مرده.
شرودینگر چنین ایده‌ای را مضحک یافت و تلاش کرد از آن، برای نشان دادن کاستی‌های نظریه‌ی کوانتوم، استفاده کند و بگوید این نظریه یا اشتباه است یا ناقص.
مسئله‌ی دیگری که فیزیکدانان اولیه‌ی حوزه‌ی کوانتوم را درگیر کرد، مسئله‌ی ناظری بود که تابع را در هم می‌شکست. ناظر کدام است؟ شکارشگر گایگر مولر؟ گربه؟ انسان آگاه آزمایشگر؟
از نظر عده‌ای، آگاهی به طرز غریبی با فیزیک کوانتوم در ارتباط می‌باشد. حال آن‌که برای بسیاری از فیزیکدانان، چنین دیدگاهی، همچون یک لعن و نفرین است. از زمانی که کوپرنیک، برای اولین بار، زمین را از مرکز منظومه‌ی شمسی برداشت و آن را تنها یکی از چند سیاره‌ای معرفی کرد که به دور خورشید می‌گردند، جایگاه انسان در کیهان، مرتب کوچک و کوچک‌تر شد، تا جایی که اکنون، سیاره‌ی ما، تنها، لکه‌ی کوچکی است در هستی وسیع و بی‌پایان. اگر مفاهیم کوانتوم با آگاهی در ارتباط مستقیم باشند، یعنی دانشِ پانصد سال باید زیر و رو شود. چیزی که فیزیکدانان از آن بیزارند.
آیا تفاسیر دیگری از نظریه‌ی کوانتوم وجود دارد که برای این مشکلات، پاسخی ارائه دهد؟ بله. ما در بخش‌های بعدی به آن‌ها می‌پردازیم. هر کدام از تفاسیر دارای نکته‌ای روشن‌گرانه است، اما نمی‌تواند به طور کامل از غرابت کوانتوم بگریزد.
فوتون‌های درهم‌تنیده، در هر فاصله‌ای از هم که قرار داشته باشند، حتی اگر چندین سال نوری از هم دور باشند، می‌توانند بلافاصله بر یکدیگر تأثیر بگذارند.
در قسمت پیشین، کاوش خود را در دنیای عجیب فیزیک کوانتوم آغاز کردیم. دنیایی که در آن، هر چیزی، فقط در صورتی وجود داشت که نگاهش می‌کردیم، دنیایی که در آن گربه‌ها می‌توانستند همزمان، هم مرده باشند و هم زنده. در این قسمت، به این موضوع خواهیم پرداخت که چگونه بر اساس برخی تفاسیر از فیزیک کوانتوم، هر چیزی در جهان، به صورت آنی، با تمام چیزهای دیگر در هر فاصله‌ای از آن که قرار داشته باشد، مرتبط است. (توجه: توصیه می‌شود پیش از خواندن قسمت دوم، حتماً قسمت اول را مطالعه کنید).
سال ۱۹۲۷، شاهد آغاز مجموعه‌ای از مناظرات، میان دو تن از برجسته‌ترین دانشمندان جهان در آن روزگار بود: انشتین (Einstein)، نویسنده‌ی نظریه‌ی نسبیت عام و نیلز بور (Niels Bohr)، یکی از اولین محققان در نظریه‌ی کوانتوم. نخستین برخورد میان این دو، در پنجمین کنفرانس بین‌المللی سلوی(Solvay Conference)، درباره‌ی الکترون‌ها و فوتون‌ها اتفاق افتاد، که در بروکسل بلژیک برگزار شده بود. تعداد شرکت‌کنندگان این کنفرانس اندک بود، اما همگی آنان، افراد برجسته‌ای بودند. از میان ۲۹ دانشمند حاضر در کنفرانس، ۱۷ نفر یا برنده‌ی جایزه‌ی نوبل بودند، یا این که بعدها صاحب نوبل شدند. ماری کوری، دو بار برنده‌ی جایزه‌ی نوبل شد.
اگرچه انشتین، از پایه‌گذاران تئوری کوانتوم بود، اما با آن مشکل داشت. یکی از مهم‌ترین توانایی‌های انشتین به عنوان یک دانشمند، توانایی طراحی آزمایشات فرضی (Thought Experiments) بود؛ آزمایشاتی که در دنیای واقعی، غیرممکن هستند، اما انجامشان در ذهن، می‌تواند روشنگر بخشی از ماهیت فیزیک باشد. (یکی از جالب‌ترین آزمایشات فرضی انشتین، این بود که اگر او بتواند دوچرخه‌اش را با سرعت نور براند، دنیا به چه شکلی دیده خواهد شد). با این حال، استفاده از این نوع آزمایشات فرضی، برای دستیابی به ماهیت حقیقی نظریه‌ی کوانتوم، ناامیدکننده بود. نتایج این آزمایش‌ها، غیرمنطقی به نظر می‌آمدند؛ اشیاء وجود نداشتند مگر آن‌که نگاهشان می‌کردید، گربه‌ها همزمان مرده و زنده بودند و اگر از مکان دقیق یک ذره (مثل فوتون) آگاهی داشتید، چگونگی حرکت آن مشخص نمی‌شد.
اما بور، با این مسئله، مشکلی نداشت. ظاهراً معماهای این تئوری، فکر بور را به خود مشغول نمی‌کرد، و او تنها به نتایج معادلات توجه داشت. همان طور که دیوید مرمین فیزیکدان گفت، رویکرد نیلز بور، آن‌گونه که در تفسیر کوپنهاگ معروفش از فیزیک کوانتوم بیان شده، به این صورت است: «خفه شو و محاسبه کن!»
شرکت‌کنندگان پنجمین کنفرانس بین‌المللی سلوی درباره‌ی فوتون‌ها و الکترون‌ها. انشتین، در اواسط ردیف اول نشسته است.
رویارویی بارز انشتین/بور زمانی شروع شد که انشتین، مثالی ارائه داد تا نشان دهد تئوری کوانتوم، یا اشتباه است یا ناقص. بور، عصر روز بعد، به تفکر درباره‌ی این مسئله پرداخت و فردای آن روز، پاسخی برای رد انتقاد انشتین، ارائه داد. این مباحثات زمانی بالا گرفت که در سال ۱۹۳۵، انشتین همراه با بوریس پودولسکی و نیتان روزن، مقاله‌ای ارائه کرده، در آن به توضیح مطلبی پرداخت که به پارادوکس EPR مشهور شد (Einstein- Podolsky- Rosen Paradox).

رفتاری غریب در فاصله
آزمایش فرضی انشتین در مقاله‌ی یاد شده، به این ترتیب است که یک ذره (ما می‌توانیم یک پیون را به عنوان مثال در نظر بگیریم) برداشته شده و باقی می‌ماند تا به دو فوتون (ذره‌های نور) تجزیه شود. این دو فوتون در دو جهت متفاوت به حرکت درمی‌آیند. از آنجایی که این دو فوتون، از یک پیون خارج شده‌اند، درهم‌تنیده‌اند (Entangled Photons)، یعنی تابع موج یکسانی دارند. این دو فوتون، دارای چند ویژگی مکمل نیز هستند. برای مثال چرخش آن‌ها: پیون در ابتدا هیچ چرخشی نداشت، بنابراین، اگر یک فوتون، چرخشی رو به بالا بر محور x خود داشته باشد، فوتون دیگر، برای ایجاد تساوی، باید داری یک چرخش رو به پایین بر محور x خود باشد.
اما با توجه به تئوری کوانتوم، یک ویژگی تا زمانی که اندازه‌گیری نشده، وجود ندارد. بنابراین وقتی فوتون اول را اندازه می‌گیرید و می‌بینید چرخشی رو به بالا دارد، فوتون دیگر، بلافاصله باید چرخشی رو به پایین به خود بگیرد، حتی اگر یک سال نوری از فوتون اول فاصله داشته باشد. به عقیده‌ی انشتین و نویسندگان دیگر این مقاله، چنین چیزی منطقی نبود. یا فوتون‌ها در زمان جدا شدن از یکدیگر، اطلاعات مربوط به چرخش را با خود برده بودند، یا این که فوتون اول، هنگامی که مورد بررسی قرار گرفته، اطلاعات چرخش خود را بلافاصله با سرعتی بیشتر از سرعت نور، به فوتون دوم، که در فاصله‌ی بسیار دوری از آن قرار دارد، منتقل کرده است. انشتین این تأثیر را «رفتار غریب در فاصله» نامید.
از آنجایی که اطلاعات نمی‌توانند با سرعتی بیش از سرعت نور منتقل شوند، انشتین چنین استدلال کرد که فوتون‌ها، احتمالاً دارای «متغیرهای پنهان» هستند که از زمان به وجود آمدن فوتون‌ها، اطلاعات چرخش را شامل می‌شدند. در تئوری کوانتوم، چنین متغیرهایی وجود نداشتند، پس تئوری حتماً ناقص بود.

بل و برهان‌اش
مشکل «رفتار غریب در فاصله‌»‌ی انشتین، بعد از مرگ‌اش در سال ۱۹۵۵ و حتی پس از مرگ بور در سال ۱۹۶۲، حل‌نشده باقی ماند. درسال ۱۹۶۴، یک فیزیکدان ایرلندی به نام «جان بل» (John Bell) مقاله‌ای منتشر ساخت با عنوان «در باب مسئله‌ی متغیرهای پنهان در مکانیک کوانتوم». بل در ابتدا، این ایده‌ی انشتین را که احتمالاً متغیرهای پنهانی وجود دارد، تأیید کرد. وی در مقاله‌اش، آزمایشی ارائه کرد تا معلوم شود آیا متغیرهای پنهان می‌توانند دلیلی برای آنچه مشاهده شده باشند، یا نه.
جدال بور (چپ) و انشتین (راست)، تنها زمانی حل شد که بل این برهان را مطرح کرد و کلازر با انجام آزمایشی نشان داد که بور، درست می‌گفته است.
در آزمایش بل، دو ذره‌ی درهم‌تنیده، ایجاد شده و به سمت دو فرد فرستاده می‌شوند (به عنوان مثال آلیس و باب). سپس، این دو نفر، ذره‌ها را مورد آزمایش قرار می‌دهند تا ویژگی‌های مکمل آن‌ها مشخص شود. درک جزئیات آزمایش، دشوار است، اما بل توانست نشان دهد که طی آزمایشات متعدد، در صورت وجود ویژگی‌ها از ابتدا، تعداد دفعاتی که آلیس و باب نتایج یکسانی گزارش می‌کنند، ، در مقایسه با وضعیتی که ویژگی‌ها در زمان بررسی و اندازه‌گیری فوتون اول، ایجاد شوند، متفاوت خواهد بود. بل تصور می‌کرد پس از آن که برهانش را (که اغلب به دلیل یکی از پیش‌بینی‌هایش «نادرستی بل» خوانده می‌شود) منتشر کند، سال‌ها طول خواهد کشید تا کسی بتواند در آزمایشی واقعی، آن را امتحان کند. اما تنها یک سال بعد، یکی از فارغ‌التحصیلان متهور دانشگاه کلمبیا، «جان کلازر» (John Clauser) توانست صورت ساده‌ای از این آزمایش را انجام دهد. او نشان داد رفتار فوتون‌ها مطابق همان چیزی است که توسط فیزیک کوانتوم پیش‌بینی شده، نه آنچه که از تئوری «متغیر پنهان» انتظار می‌رود. یک دانشمند دیگر به نام «آلن اسپکت» (Alen Aspect) بعدها طی آزمایشاتی با دقت و صحت بیشتر، ثابت کرد برخلاف تردیدهای انشتین، بی‌شک «رفتار غریب در فاصله» در جهان کوانتوم وجود دارد.
کار علمی بل، در حوزه ی تجربی، سرآغازی بود برای آنچه که تصور می‌شد بیشتر موضوعی است فلسفی. وی چنان تأثیر به سزایی داشت که «هنری استپ» (Henry Stapp) از لابراتوار لورنس برکلی کالیفرنیا، عملکرد بل در حوزه‌ی فیزیک کوانتوم را «ژرف‌ترین کشف علمی» نام نهاد.

تفسیر بوهم
بل، علی‌رغم این که خود، صحت تئوری کوانتوم را اثبات کرده بود، اما به دلیل وابستگی تفسیر استاندارد کپنهاگ به مشاهده، برای شکستن تابع موج و حقیقی شدن یک ذره (و به همان ترتیب یک گربه)، از این تفسیر پشتیبانی نمی‌کرد. بل، تفسیر ارائه شده توسط دیوید بوهم (David Bohm) فیزیکدان را منطقی‌تر یافت. برای درک تفسیر بوهم، بازگشت به مثالمان در قسمت اول درباره‌ی نگاه کردن به ستاره‌ی اپسیلون جبار در برج شکارچی، می‌تواند کمک شایانی باشد. در بحث خود درباره‌ی تفسیر کوپنهاگ، دیدیم که یک فوتون- یک ذره‌ی نور- در واقع اپسیلون جبار را ترک نمی‌کند، بلکه، این موج احتمال است که به چشمان ما می‌رسد. در تفسیر بوهم، فوتونی واقعی، که توسط یک نیروی «پتانسیل کوانتوم» هدایت می‌شود، از ستاره بیرون می‌آید. این فوتون، مثل چراغ دریایی، در زمان به عقب برمی‌گردد تا ذره را به ما برساند. طبق تفسیر بوهم، همه چیز در دنیا به چیزهای دیگر مرتبط است. در این تفسیر، برخلاف تفسیر کوپنهاگ، نیازی به تابع موج نیست تا به محض دیده شدن، بشکند. با این حال، این تفسیر نیز، خالی از ایراد نیست. اگرچه تفسیر بوهم جبرگرایانه است، یعنی با اطلاعات کافی می‌توان هرچیزی را که در جهان اتفاق خواهد افتاد را از آغاز پیش‌بینی کرد، اما برای حرکت به عقب در زمان و طی یک فاصله‌ی بسیار زیاد، به اطلاعات نیاز هست. به همین دلیل، تفسیر بوهم، طرفداران چندانی میان دانشمندان نداشته است.
تفسیر «دنیاهای چندگانه»
طبق تفسیر دنیاهای چندگانه، جهان دو شاخه می‌شود و گربه‌ی شرودینگر، در یک جهان می‌میرد و در دیگری زنده می‌ماند.
شاید مهم‌ترین جایگزین برای تفسیر کپنهاگ در میان فیزیکدانانی که نظریه‌ی کوانتوم را مطالعه می‌کنند، تفسیر دنیاهای چندگانه (the “Many Worlds” interpretation) باشد. دانشمندان برجسته‌ای همچون استیون هاوکینگ (Stephen Hawking) و ریچارد فاینمن (Richard Feinman) از طرفداران تفسیر دنیاهای چندگانه هستند و روز به روز به حامیان این تفسیر اضافه می‌شود. تفسیر دنیاهای چندگانه، توسط هیو اِوِرِت سوم (Hugh Everett III)، فارغ‌التحصیل دانشگاه پرینستون، در ابتدا با نام «فرمول‌بندی حالت نسبی» (the “relative state” formulation) ارائه شد.
اورت می‌گوید تابع موج، هرگز از بین نمی‌رود. این ایده، آزمایش فرضی گربه‌ی شرویدینگر را گسترش می‌دهد. این فقط گربه نیست که در دو حالت زنده و مرده قرار دارد، بلکه دانشمندی که آزمایش را انجام می‌دهد نیز به دو دانشمند تبدیل می‌شود که یکی گربه‌ی مرده را می‌بیند و دیگری، گربه‌ی زنده را. این دوشاخه شدن، تنها به آزمایش «گربه» محدود نمی‌شود، بلکه درباره‌ی تمام نتایج ممکن پدیده‌های کوانتومی برای هر ذره‌ای، صدق می‌کند. بر اساس این تفسیر، جهان، همچون درختی عظیم که هر شاخه‌اش، دو شاخه می‌شود، مرتباً در حال تکثیر به نسخه‌های متفاوت بی‌شمار است. جهان‌هایی موازی وجود دارند که تنها اندکی با جهان ما متفاوت‌اند و جهان‌های دیگری هم هستند که با جهان ما، تفاوت عمده‌ای دارند.
در واقع، بر اساس نتیجه‌ی منطقی تفسیر دنیاهای چندگانه، هر چیزی که امکان‌پذیر است، هر قدر هم نامحتمل باشد، در نسخه‌ای از جهان، وجود دارد. در یک جهان، شما رئیس جمهور ایالات متحده هستید و در دیگری، به خاطر کشتار جمعی، در زندان به سر می‌برید. ایده‌ی وجود همه‌چیز، اگرچه عجیب به نظر می‌رسد، اما یکی از تعابیری است که حامیان پر و پا قرصی دارد. مکس تگمارک (Max Tegmark)، کیهان‌شناس، که بر اساس همین تفسیر، سلسله مراتب سطوح دنیاهای چندگانه را طراحی کرده، معتقد است توضیح مجموعه‌ای از جهان‌ها (گاه آن را چندگیتی multiverse نیز می‌نامند) که در آن‌ها هر چیزی ممکن است، آسان‌تر از توضیح یک جهان با قوانین مشخص است.«ویژگی مشترک هر چهار سطح چندگیتی، این است که ساده‌ترین و ظریف‌ترین نظریه، اساساً دنیاهای موازی را شامل می‌شود. برای انکار وجود این دنیاها، باید با اضافه‌کردن فرض‌های فاقد عمومیت و فرایندهایی که اساس تجربی ندارند، تئوری را پیچیده کنیم: فضای متناهی، از بین رفتن تابع موج و عدم تقارن هستی‌شناسانه. به این ترتیب، در نهایت، رأی ما به جایی می‌رسد که به نظرمان بی‌فایده‌تر و ناهنجارتر است: دنیاهای چندگانه، یا کلمات چندگانه.»
مکس تگمارک، کیهان‌شناس، طراح سلسله مراتب دنیاهای چندگانه.
تفسیر دنیاهای چندگانه، به یکی از دشوارترین پرسش‌های فلسفی کسانی که به ساخت ماشین زمان اندیشیده‌اند، پاسخ می‌دهد. اگر تنها یک جهان وجود داشته باشد، بازگشت به گذشته با ماشین زمان، و کشتن پدربزرگتان، باعث ایجاد پارادوکس خواهد شد. اما اگر دنیاهای چندگانه‌ی چندگیتی، وجود داشته باشند، دیگر پارادوکسی در کار نیست. در این صورت، کشتن پدربزرگتان، فقط باعث به وجود آمدن گذشته‌ی متفاوتی خواهد شد که شما در آن حضور ندارید. در شاخه‌ی دیگری از گذشته، پدربزرگتان زنده می‌ماند و شما متولد می‌شوید. اگر به شاخه‌ی اصلی خود برگردید، پدربزرگتان همچنان زنده خواهد بود. اگر در گذشته‌ی دیگر، که در آن پدربزرگتان را کشته‌اید، باقی بمانید، وجودی غریب خواهید شد بی هیچ گذشته‌ای.
به جز تفسیر کپنهاگ، بوهم و دنیاهای چندگانه، تفاسیر دیگری نیز از فیزیک کوانتوم وجود دارد. با این حال، به نظر می‌رسد تمام آن‌ها در نوعی «غرابت»، با هم مشترک‌اند. هنوز هم فیزیکدانان، بر سر این که کدام یک از این تفاسیر درست است، یا این که اصلاً این تفاسیر درست هستند یا نه، با هم اختلاف نظر دارند. راه حل این مسئله، در دست فیزیکدان باهوشی است که برای اثبات یا رد این تفاسیر، آزمایشی طرح کند.
به هر حال، در پایان، از ایده‌هایی که هنوز قابل آزمودن نیستند، فاصله می‌گیریم و به آزمایشی می‌پردازیم که در چندین آزمایشگاه، تکرار شده است. یکی از زیباترین آزمایشاتی که تا کنون انجام شده: پاک‌کننده‌ی کوانتوم انتخاب تأخیردار (The Delayed Choice Quantum Eraser).

آزمایش پاک‌کننده‌ی کوانتوم انتخاب تأخیردار
در آزمایش اولیه‌ی دو شکاف، دیدیم در صورت مشخص بودن اطلاعات مربوط به «کدام مسیر» که معلوم می‌کند فوتون از کدام شکاف عبور کرده، الگوی تداخل ناپدید می‌شود، زیرا فوتون به جای آن‌که موجی عمل کند، به صورت ذره‌ای عمل می‌کند. آزمایش پاک‌کننده‌ی کوانتوم انتخاب تأخیردار، که برای نخستین بار توسط Yoon-Ho Kim، R. Yu، S. P. Kulik، Y. H. Shih و Marlan O. انجام شد، ساختاری مشابه آزمایش دو شکاف دارد. با این تفاوت که درست پشت شکاف‌ها (آن‌ها را شکاف‌های A و B می‌نامیم)، یک کریستال بتا باریوم بورات beta barium borate(BBO) قرار می‌گیرد.  وقتی یک فوتون به این کریستال برخورد می‌کند، کریستال، دو فوتون با انرژی کمتر آزاد می‌کند که درهم‌تنیده هستند (تابع موج یکسانی دارند). یکی از فوتون‌ها (که فوتون سیگنال signal photon نام دارد) به سمت یک ردیاب (این ردیاب را هم D0 می نامیم) می‌رود تا موقعیت‌اش شناسایی شود. هر دو مسیر، از شکاف A و شکاف B به ردیاب D0 می‌رسند، تا با رسیدن فوتون‌های بیشتر، این اطلاعات برای دریافتن این که آیا فوتون طبق الگوی تداخل رفتار می‌کند یا نه، مورد استفاده قرار گیرد. درست مثل آزمایش دو شکاف اصلی.
فوتون درهم‌تنیده با فوتون سیگنال (که فوتون متأخر idle photon نام دارد)، در جهت دیگری حرکت می‌کند. این فوتون نیز می‌تواند مانند فوتون سیگنال، در دو مسیر متفاوت (A و B) حرکت کند، یعنی هرکدام از یکی از شکاف‌ها عبور کنند. آزمایش، به گونه‌ای طراحی شده تا مسیرهای فوتون متأخر، بسیار طولانی‌تر از مسیرهای فوتون سیگنال باشند. یعنی تا زمانی که فوتون متأخر، به یکی از دستگاه‌های اپتیکال برخورد کند، فوتون سیگنال به ردیاب D0 رسیده و ثبت شده است. فوتون متأخر، ابتدا به دو پرتوشکاف (می‌توانیم آن‌ها را BSA و BSB بنامیم، برای هر مسیر یکی). پرتوشکاف، دستگاهی اپتیکال است که ۵۰%  احتمال دارد مثل یک تکه شیشه، فوتون را از خود عبور دهد و ۵۰%  احتمال دارد مثل آینه، آن را منعکس کند. اگر فوتون از پرتوشکاف منعکس شود، بسته به این که مسیر A را طی کند یا مسیر B را، به یکی از دو ردیاب (ما این ردیاب‌ها را D3 و D4 می‌نامیم) برخورد خواهد کرد. اگر فوتون‌ها، از پرتو شکاف بگذرند، به آینه‌هایی برخورد می‌کنند که آنان را به سمت یک پرتوشکاف نهایی انعکاس می‌دهد. در اینجا، فوتون‌های یک مسیر، ممکن است عبور کنند تا به ردیاب D1 برخورد کنند، یا منعکس شوند تا به ردیاب D2 برخورد کنند. فوتون‌هایی که از مسیر دیگر می‌گذرند، درست عکس این عمل می‌کنند، یعنی در صورت عبور به D2 برخورد می‌کنند و در صورت منعکس شدن به D1.
ساختار آزمایش پاک‌کننده‌ی کوانتوم انتخاب تأخیردار. BS  نشانگر پرتوشکاف، M  نشانگر آینه و D  نشانگر ردیاب است. (تحت امتیاز پاتریک ادوین و مشترکین ویکی‌پدیا)
حاصل این قرارگیری، چنین است که اگر یک فوتون، توسط پرتوشکاف اول منعکس شود، در D3 و D4 ردیابی خواهد شد و اطلاعات مربوط به «کدام مسیر» درباره‌ی این که این فوتون و فوتون درهم‌تنیده‌اش، از کدام شکاف عبور کرده‌اند، به دست خواهد آمد. اما اگر فوتون از پرتوشکاف‌های اول عبور کند، پرتوشکاف نهایی نمی‌تواند مسیرها را درست تشخیص دهد. بنابراین، ما می‌فهمیم که فوتون به D1 و D2 رسیده، اما نمی‌دانیم این فوتون و فوتون درهم‌تنیده‌اش، در چه مسیری از دستگاه دوشکاف عبور کرده است.
تمام ردیاب‌ها، به دستگاهی به نام «شمارشگر همرویداد» (coincidence counter) متصل‌اند که برخورد و موقعیت فوتون سیگنال در D0 را با فوتون متأخر در D1، D2،D3  و D4 انطباق می‌دهد. شمارشگر رویداد، برای جلوگیری از تأثیرگذاری فوتون‌های نامناسب بر آزمایش، به کار می‌رود. تمام فوتون‌هایی که به BBO برخورد می‌کنند، زوج درهم‌تنیده به وجود نمی‌آورند. به همین دلیل، فوتون‌های درهم‌نتینده‌ی بسیاری وجود خواهند داشت که باید از داده‌های نهایی کنار گذاشته شوند.
هنگامی که اطلاعات به دست آمده از این آزمایش، مورد مطالعه قرار گرفتند، نتایج بسیار جالبی مشاهده شد. اگر یک فوتون متأخر، به D3 یا D4 برخورد کند، می‌توانیم بفهمیم که این فوتون و فوتون درهم‌تنیده‌اش، از کدام شکاف عبور کرده‌اند و می‌بینیم که این فوتون، از الگوی تداخل، پیروی نکرده است. اگر فوتون‌های سیگنال، از D0 با فوتون‌های درهم‌تنیده‌شان از D1 انطباق داده شوند، الگوی روشن تداخل، مشاهده می‌شود. زیرا نمی‌دانیم فوتون از کدام شکاف عبور کرده است. با بررسی D0 و D2 هم به نتایج یکسانی می‌رسیم، زیرا در اینجا هم نمی‌دانیم فوتون از کدام شکاف عبور کرده است (اگرچه در این مورد دوم، به دلیل ویژگی‌های اپتیکال آخرین پرتو شکاف، الگوی تداخل، اندکی با الگوی D0/D1 تفاوت دارد).

بازگشت در زمان؟
نکته‌ی جالب توجه درباره‌ی آزمایش پاک‌کننده‌ی کوانتوم انتخاب تأخیردار، این است که فوتون‌های سیگنال و متأخر، هیچ کدام، در برخورد فیزیکی با تجهیزات آزمایشگاهی رفتار متفاوتی از خود نشان نمی‌دهند، حال چه الگوی تداخل ظاهر بشود، چه ظاهر نشود. در آزمایش اصلی دو شکاف، می‌توان گفت ردیابی که عبور فوتون از شکاف بررسی می‌کرد، به نحوی با فوتون برخورد فیزیکی داشت و باعث می‌شد فوتون، رفتار موجی خود را به رفتار ذره‌ای تبدیل کند. در اینجا، تصمیم درباره‌ی این که آیا فوتون سیگنال با خود تداخل خواهد کرد یا نه، تنها بر پایه‌ی این مسئله قرار دارد که بعد از برخورد فوتون متأخر، اطلاعات مربوط به این که فوتون از کدام شکاف عبور کرده، همچنان موجود باشد. از آن‌جایی فوتون متأخر، به طور مشخص، بعد از رسیدن فوتون سیگنال به ردیابش، به ردیاب خود می‌رسد، این طور به نظر می‌آید که اطلاعات «پاک می‌شوند». انگار چیزی در زمان به عقب برمی‌گردد و گذشته را تغییر می‌دهد. آیا واقعاً این اتفاق روی می‌دهد؟
اگر از نقطه‌نظر محض تفسیر کپنهاگ نگاه کنیم، احتمالاً نه. فوتون سیگنال، وقتی به ردیاب D0 می‌رسد، در حالت برهم‌نهی است. این فوتون، هم از الگوی تداخل پیروی کرده و هم از آن پیروی نکرده. وقتی فوتون سیگنال، به ردیاب برخورد می‌کند، تابع موج خود را با تابع D0 درهم‌ می‌تند و به این شکل، ردیاب را نیز در حالت برهم‌نهی قرار می‌دهد. تابع موج، تنها در صورتی در یک موقعیت، یا موقعیت‌های دیگر از بین می‌رود که فوتون متأخر، به ردیابش برسد و مشاهدات پایان یابد. البته هنوز بر سر این که چه چیزی یا چه کسی مشاهدات را پایان می‌بخشد (انسان یا دستگاه) اختلاف نظر هست، هرچند به نظر می‌رسد ردیاب D0 به تنهایی ناظر و مشاهده‌کننده محسوب نمی‌شود.
از دیدگاه کسانی که به تفسیر دنیای چندگانه، اعتقاد دارند، برهم‌نهی هرگز از بین نمی‌رود، و جهان، همراه با دانشمندانی که آزمایش را انجام می‌دهند، به چهار نسخه تبدیل می‌شود، هر نسخه برای هرکدام از ردیاب‌ها که فوتون متأخر می‌تواند به آن‌ها برخورد کند. هرکدام از دانشمندان، در دنیای خودشان، گمان خواهند کرد که برخورد فوتون متأخر به ردیابش، گذشته را تغییر داده است، حال آن‌که در حقیقت، این مسئله، معلول چهار شاخه شدن جهان است.
این بود نگاهی گذرا و محدود به غرابت کوانتوم. هم‌اکنون، دانشمندان، تا حد زیادی اطمینان دارند که تئوری کوانتوم درست است، اما هنوز بر سر این که کدام تفسیر را باید پذیرفت، با یکدیگر اختلاف نظر دارند. آیا مشاهدات ما، دنیای اطرافمان را به وجود می‌آورند، یا ما تنها نقاط ریزی هستیم در چندگیتی که تمام گذشته‌های ممکن را شامل می‌شود؟ آیا احتمال دیگری هم وجود دارد؟ هیچ کس به طور یقین نمی‌داند.
سال‌های سال، فیزیکدانان از پاسخ دادن به این پرسش‌ها، خوددداری کرده‌اند و غرابت فیزیک کوانتوم، همان طور که J. M. Jauch، نویسنده و دانشمند، گفته است، همچون «اسکلتی است داخل گنجه». اخیراً افراد زیادی به این حوزه علاقه‌مند شده‌اند و تحقیق درباره‌ی معنای فیزیک کوانتوم، ارج و قرب بیشتری یافته است. امید است که این تلاش‌ها، پاسخ‌های بیشتری برای پرسش‌هایی که به نظر می‌رسد پیچیده‌ترین پرسش‌های جهان باشند، به ارمغان آورد.

مساله اندازه گیری در کوانتم مکانیک

ندازه گیری کوانتومی؟
حالا سری می زنیم به "اندازه گیری کوانتومی" که یکی مسائل زیبا و فریبنده کوانتوم که هنوز بعد از حدود 70 سال از طرح آن هنوز جواب قطعی و قانع کننده ای برایش پیدا نشده است.در بسیاری از کتاب ها و سایت ها در مورد این تئوری مطالبی نوشته شده است،اما بیشترشان با فرمول و شکل و تصاویر گوناگون است که برای یک فرد عادی فهمیدنش قدری سخت و دشوار است. البته در شرح کوانتوم اشاره ای به آن شد ولی اگر متوجه نشده اید کار را به من بسپارید تا به طور خلاصه شده برای شما بیان کنم.

 در فیزیک کلاسیک،(منظور نیوتونی است)،اندازه گیری مشکلی ایجاد نمی کند؛فقط باید آنچه را هست مشاهده کرد.پیش از اندازه گیری شاید تنها کاری که از ما ساخته است این باشد که بگوییم که احتمال آمدن شیر یا خط سکه 2/1 است.اما وقتی ببینیم که شیر یا خط آمده است دلیلش این است که واقعا هم چنین بوده است.

در نظریه کوانتومی متعارف،اندازه گیری متفاوت است،زیرا اصل بر هم نهی سبب می شود که حالات ممکن بدیل،درست تا دم آخر با هم بمانند،تا اینکه بالاخره ناگهان یکی از حالت ها به صورت چیزی که تحقق یافته است ظاهر می شود.پیش از این دیدیم که یکی از فکرهایی که در این باره می توان کرد به صورت رمبش بسته موج بیان می شود.احتمال فوتون در "اینجا" و "آنجا" و "هرجا" گسترده است،اما وقتی فیزیکدان از راه آزمایش از آن بپرسد "کجایی؟" و پاسخ "اینجا" ظاهر می شود،همه احتمال ها به این امر واقع "رمبش پیدا می کنند". اما مسئله مهمی که هنوز در بحث ما پاسخ نیافته است این است:چگونه چنین چیزی رخ می دهد؟

بگذارید مثالی بزنیم تا مسئله روشن تر شود،باز هم فوتونی را در نظر می گیریم، این فوتون در راه خود به یک دوراهی می رسد که یکی از آن ها به آینه ای بازتابنده و راه دیگری به یک شیشه کدر می رسد در فیزیک کلاسیک اگر مشخصات فوتون را مثل،زاویه،نیروهایی که بر فوتون تاثیر می گذارند،و غیره می دانستیم، میتوانستیم احتمال هایی که به سرنوشت فوتون منجر می شود را مشخص کنیم. اما همان طور که می دانیم اجسام ریز مانند(فوتون، الکترون، پروتون،...) از قوانین کلاسیک پیروی نمی کنند،وباید این قوانین جای خود را به فیزیک کوانتوم بدهند.در اینجا مسئله فرق می کند،اصل برهم نهی باعث می شود،تا احتمال های موجود برای برای رسیدن فوتون به شیشه کدر یا آینه بازتابنده با هم برهم کنش داشته باشند (یعنی با هم قاطی می شوند). درنتیجه ما نمی توانیم از سرنوشت فوتون که به آینه یا شیشه کدر می رسد اطمینان حاصل کنیم، پس تا آخرین لحظه ای که فوتون به دو راهی می رسد،ما فقط مشتی از احتمالات را در دست داریم، و برای فوتون هم همین اتفاق می افتد،هیچ سرشت پنهانی در خود ندارد تا یکی از احتمالات را بر دیگری ترجیح دهد.

بازگردیم به آزمایش،تنها کاری که از ما برمی آید صبر است،تا فوتون یکی از راه های پیش رو را انتخاب کرده که یا به آینه می رسد و یا به شیشه کدر. جان مسئله در همینجاست چه کسی در مورد کار تک تک فوتون تصمیم می گیرد؟ همان طور که گفتیم فوتون تا آخرین لحظه احتمالات را بر دوش می کشد و ما هم نمی توانیم در مورد سرنوشت آن اطمینان حاصل کنیم چه چیزی باعث می شود که آخرین لحظه فوتون یکی از راه ها را بر دیگری ترجیح دهد؟ و انسانی که در بیرون آن دستگاه در حال مشاهده است یا درخشش آینه را می بیند یا در آشامیده شدن فوتون را؟

مسئله پیچیده تر می شود وقتی نتایج این پدیده را در جهان واقعی بیان کنیم،زیرا همه ی ما و هر آنچه که در دور بر ماست،از(پروتون،الکترون ،نوترون) ساخته شده است.و هرکدام از این ها احتمالات گوناگونی در پیش روی دارند،ولی به نتایج مشخصی می رسند! آیا آگاهی ما در فروریختن تابع موج(همان احتمالات) تاثیر دارد؟ آیا وقتی ما به ماه نگاه نمی کنیم،ماه در ابرهای  احتمالات است و شکلی درهم و برهم دارد و وقتی به آن نظر می کنیم به شکل ماه در می آید؟ مثل آن است که بگوییم که تا وقتی به توپ بیلیارد نگاه نکردیم نه قرمز است و نه آبی، و زمانی که بدان نظر می افکنیم به رنگ مشخصی در می آید!  بلی، این داستان علمی-تخیلی نیست، این فیزیک کوانتوم است.هیچ کس در جهان بیش از     این نمی داند...و

            

اگر این نتایج را برخلاف عقل سلیم می دانید،در پاسخ باید گفت غیرقابل پیش بینی بودن جوهره فیزیک کوانتوم است،برای همین فیزیکدانان بزرگ از جمله:"اینشتین،اروین شرودینگر،نیلزبور و..." با آن که نقش مهمی در پیشرفت فیزیک کوانتوم داشتند، ولی به مخالفت با آن پرداختند.

در تمامی این سال ها فیزیکدانان بی کار نشسته اند، و برای برون یافت از نتایج آن تئوری های مختلفی ارائه دادند، که در ادامه به بعضی از مهمترین آنها اشاره می کنم.

1 بی موردی

برخی از مفسران کوشش کرده اند که مسئله را از سر باز کنند و گفته اند که اصلا مسئله بی موردی است.یکی از دلایلی که در تایید این نظر می آورند این نظر پوزیتیویستی است که کار علم فقط پرداختن به همبستگی میان پدیده هاست و کوشش برای فهم پدیده ها از جمله وظایف آن نیست.و اگر بتوانیم  محاسبات کوانتومی را انجام بدهیم ، و اگر میان نتایج محاسبات و آزمایشی که عملا انجام می دهیم همبستگی رضایت بخشی وجود داشته باشد،که البته وجود هم دارد،نباید خواستار چیز دیگری باشیم.طالب چیز دیگری بودن افزون طلبی بیهوده فکری است.این استدلال یک خصوصیت دارد آن هم دید حداقلی آن در مورد فیزیک است.به ویژه فرض می کند که فیزیک کاری با فهم جزئیات فرایند های فیزیکی خاص ندارد.این نظر شاید با طبع کسانی که گرایش فلسفی ویژه ای دارند سازگار باشد،اما برای دانشمندان،که می خواهند به بیشترین فهم ممکن از گردش کار جهان دست پیدا کنند، رماننده است.در کار فکری به کم راضی شدن خیانت است.

2 فیزیک جدید

بعضی گفته اند که مسئله اندازه گیری را تنها با استفاده بیش از اصول شناخته شده علم نمی توان حل کرد،بلکه این کار به اندیشه بنیادی تری نیاز دارد.(گیراردی و ریمر و وبر) پیشنهاد بسیار جالب و نوآورانه ای کردند.این سه گفته اند که رمبش کاتوره ای تابع موج در فضا یک خاصیت عام است،اما سرعت و نوع این رویداد بستگی به مقدار ماده موجود دارد.اگر موجودات کوانتومی را به تنهایی در نظر بگیریم،این سرعت به قدری کم است که هیچ اثر محسوسی ندارد.اما در صورتی که ماده به مقادیر کلان حضور داشته باشد (مثلا،در یک دستگاه اندازه گیری کلاسیک) رمبش چنان سریع می شود که عملا به صورت آنی رخ می دهد.

علی الاصول می توان در مورد این پیشنهاد، از راه انجام دادن آزمایش های ظریفی به قصد آشکار کردن جلوه های دیگر این تمایل به رمبش،تحقیق کرد.اما چون فعلا این گونه تایید های تجربی وجود ندارد،بیشتر فیزیکدانان به نظریه به چشم یک تئوری موردی نگاه می کنند و آن را قانع کننده نمی دانند.

3 جهان های موازی

فرض جسورانه دیگر این است که مفهوم رمبش را از بیخ و بن انکار کنیم.هواداران این فرض می گویند که اگر در راه فوتون احتمالات زیادی وجود دارد،چرا باید بر اساس دید کوتاه ما فقط یکی از احتمالات به واقعیت منجر شود،و یا به بیان علمی رمبش بسته ی موج رخ دهد. به واقع این فرض بیان می کند:تمام احتمالات به وقوع می پیوندد ولی در جهان های موازی. مثلا در مورد فوتون اگر صبر کنیم و درخشش آینه را ببینیم،مسئله به همینجا ختم نمی شود،در جهان موازی ما فوتون راه رسیدن به شیشه کدر را طی می کند، و با در آشامیده شدن در شیشه به پایان می رسد.این نتیجه برای کیهان شناسان فرضیه خوبی بود،زیرا توانسته بودند جهان های دیگر را به فیزیک کوانتوم ببرند.اما مشکلی که در راه این نظریه است،آزمودن آن است، چطور باید با جهان های موازی که در هر لحظه جهان را تکه پاره می کند ارتباط برقرار کرد؟ مشکل دیگر آن،این است که هر عملی که ما انجام می دهیم باعث تکه پاره شدن جهان می شود وبه جهان های موازی بیشتری منجر می شود(نمودار فرضیه شبیه درختی است که هرچه به بالا می رویم شاخه و برگ هایش بیشتر می شود) البته باید گفت که این نظریه با حمایت بسیاری از بزرگان در حال حیات، جهان مثل" استیفن هاوکینگ،کیپ ثورن، و..." برخوردار می باشد.

4 آگاهی

 آخرین نظریه و مهمترین، از نظر من، آگاهی است. که قََصد تشریح کامل آن را دارم. معمار اصلی این یده یکی از برجسته ترین متفکر جهان یعنی دیوید بوهم است، او در این باره می گوید:در آزمایش هایی که بشر برای فهم بیشتر، انجام می دهد،در آخرین زنجیره همیشه یک انسان در حال مشاهده امور است.مثلا در آزمایش فوتون باید یک انسان باشد که درخشش آینه یا ندیدن آن را ببیند. تاثیر داروها و یا آسیب دیدگی مغز نشان می دهند که امور مادی می توانند بر امور ذهنی تاثیر بگذارند،پس چرا نباید انتظار داشت که عکس این توانایی هم وجود داشته باشد و امور ذهنی بر امور مادی تاثیر بگذارند؟

جواب این نظریه به سوال بالا مثبت است.و برهان آن، به آگاهی مشاهده گری که در بیرون دستگاه است مربوط می شود. زیرا آن فرد قبل از آزمایش فوتون، انتظار دارد یا درخشش آینه را ببیند،و یا در آشامیده شدن آن را.و هرگز آماده دیدن هردو پدیده در آن واحد را ندارد زیرا فوتون قابل تقسیم شدن نیست،پس آگاهی فرد قبل از آزمایش، تاثیر بر نتیجه آن می گذارد. مثلا وقتی فیزیکدان"اروین شرودینگر" به مسئله اندازه گیری فکر کرد،پارادوکسی به نام"گربه شرودینگر" را مطرح کرد،او داستان را چنین بازگو کرده است:

(گربه ای درون اتاقک پولادین زندانی است.همچنین دستگاه اهریمنی نیز درون اتاق است:در شمارنده ی گایگری، تکه کوچکی ماده پرتوزا است. چنان کوچک که شاید در هر ساعت،یکی از اتم ها واپاشد و با همان احتمال،شاید هیچ اتمی دچار واپاشی نشود.اگر اتمی وابپاشد،لوله ی شمارنده ی تخلیه شده و با رله ای،چکشی رها می شود و باردان شیشه کوچکی را که در آن اسید هیدروساینیک است،می شکند.چنانچه این سامانه را برای یک ساعت رها کنیم،می توان گفت اگر اتمی وانپاشیده است، گربه هنوز زنده است. نخستین واپاشی اتم به کشته شدن گربه با زهر می انجامد.

 به دیگر سخن،پس از سپری شدن یک ساعت تا زمانی که در اتاق را باز نکرده و گربه را ندیده ایم،مکانیک کوانتوم گویا گربه را در حالت بر هم نهش می داند.یعنی بر اساس اصل برهم نهی بعد از یک ساعت گربه در حالتی نیمه مرده-نیمه زنده است، و چون انسانی تا به حال گربه ای نیمه مرده-نیمه زنده ندیده است،پس آگاهی فرد از موجودیت گربه باعث می شود که وقتی در جعبه باز شود یا گربه را زنده و یا مرده ببیند. 

دیوید بوهم وقتی به این سوالات فکر کرد،به جواب قانع کننده ای نرسید، تا اینکه با مجموعه مقالات"کارل پریبرام"  که متخصص فیزیولوژی اعصاب است،را خواند.جالب است هردو در یک زمان،و جدا از هم به نتایج مشابه ای رسیده بودند،که بعد با همکاری همدیگر توانستند"نظریه هولوگرافیک" را تدوین کنند.

هولوگراف یک تصویر سه بعدی است که بر روی یک صفحه دو بعدی  به وجود می آید. که معمولا شرکت ها بر روی محصولات خود از آن استفاده می کنند که با نام برچسب هولوگرام معروف است.

 اگر بخواهیم این آزمایش را انجام بدهیم،ابتدا نور لیزر را به دو بخش تقسیم می کنیم یکی از پرتوها به آینه ای برخورد و بازتاب آن به یک صفحه نمایش می رسد،و پرتو بعدی به جسمی که می خواهیم از آن تصویر هولوگرافیک بدست بیاوریم(مثلا سیب) برخورد می کند و بازتاب این پرتو هم به صفحه نمایش می رسد،آنگاه ما یک تصویر هولوگرافیک از سیب در دست داریم.این تصویر ویژگی خاصی با تصاویر معمولی دارد اول اینکه می تواند، تمام اطلاعات ابعاد بالاتر را( مثل سیب سه بعدی ) را در بعدی کمتر(دو بعد) زخیره کند، ویژگی بعدی آن،  تصویر سیب به صورت مجازی در هوا به وجود می آید،که معمولا در فیلم های علمی –تخیلی از آن استفاده می شود.و ویژگی سوم اینکه اگر سرتان را به جهت های مختلف بگردانید تصویر سیب دگرگون می شود،و جاهای تاریک را با کمی تغییر زاویه می توانید ببینید.   

  از منظری دیگر،شواهدی در کار است که نشان می دهد جهان ما و هر آنچه در آن است- از دانه های برف تا درختان کاج تا شهاب های فرو افتاده والکترون های چرخان- همگی فقط تصاویر شبح وار،یا فرافکنش هایی از سطح واقعیتی است چنان دور از واقعیت خاص ما،که تقریبا ورای مکان و زمان قرار می گیرند. (یعنی ما در حال زندگی در کره ای پنج بعدی هستیم،که سایه های ما روی پوسته چهار بعدی کره می افتد)

با این حال،پس از کسب این عقاید،بوهم و پریبرام بزودی دریافتند که الگوی هولوگرافیک جهان می تواند پاره ای رمز و رازهای دیگر را نیز توضیح دهد،از جمله:ناتونی آشکار هرگونه نظریه، قطع نظر از اینکه تا چه حد ادراک پذیر باشد، در توضیح و بررسی همه پدیده ها یی که در طبیعت موجودند؛توانایی افرادی که فقط با یک گوش می توانند منبعی را که صدا از آن ساطع شده بخوبی مشخص کنند؛و قابلیت ما در تشخیص چهره کسی که سالهاست او را ندیده ایم در حالی که بسیار تغییر کرده است.

اما جذابترین جنبه الگوی هولوگرافیک این بود که این الگو طیف وسیعی از پدیده هایی بسیار گریزان و دور از دسترس را به ناگاه بامعنا و فهمیدنی می ساخت؛پدیده هایی که قاعدتاً خارج از فهم پدیده های علمی قرار می گرفتند.از جمله تله پاتی، پیش آگاهی، احساس عرفانی وحدانیت ویکی شدن با کل کائنات، و حتی"جنبش فراروانی" یعنی توانایی ذهن در به حرکت در آوردن اشیاء بی آنکه تماسی در کار باشد.

این نظریه موفق ترین تئوری موجود برای پاسخ به "اندازه گیری کوانتومی" است، برای همین بسیاری از فیزیکدانان به این مقوله گِرَویده اند. اما مخالفان هم کم نیستند ویکی از سوالاتی که در پی رد این نظریه بیان می کنند، آن است که در بسیاری از تحولات عالم از جمله: به وجود آمدن منظومه شمسی، یا تحولات زمین از جایی خشک وگرم به سرزمینی پر آب و به وجود آمدن اولین تک سلولی ها و ادامه تکامل آن،هیچ انسانی وجود نداشته است که نظر به این حوارث بیندازد.پس چگونه جهان به چنین نظمی رسیده است، آیا جهان قبل از انسان در هاله ای از احتمالات بوده است؟ و جواب کسانی که به نظریه هولوگرافیک گِرَویده اند این است که در دوران پیش از انسان آگاهی کامل تری بوده که به آن "آفریدگار" می گویند.

 باید بگویم که گرچه دانشمندان و مردم عامه راه های مختلفی را برای زندگی پیش می گیرند، اما بیشترشان به، وجود آگاهی عمیق تر و بینشی ژرف تر در زندگی پی برده اند، که نمی توان آن را با درک حقیر انسانی بیان کرد. وشاید نابغه قرن بیستم یعنی "آلبرت اینشتین"  آن را بهتر بیان کند:{ما مثل یک بچه کوچک هستیم که به یک کتابخانه بزرگ وارد شده باشد،که مملو از کتاب هایی به زبان های مختلف است.این بچه می داند که حتما باید کسی باید این کتاب ها را نوشته باشد،اما نمی داند چگونه، این بچه زبانی را که این کتاب ها با آن نوشت شده را نمی فهمد،او به طور مبهمی حس می کند، که باید نظمی مرموز در چیدمان کتاب ها باشد،اما نمی داند این نظم چیست،این حالت به نظر من نحوه برخورد حتی باهوش ترین انسانها نسبت به خداست.ما به طور حیرت انگیزی می بینیم که جهان دارای نظم است، واز قوانین مشخصی پیروی می کند،ولی فقط به طرز مبهمی این قوانین را درک می کنیم.}

البته هنوز هم مسئله"اندازه گیری کوانتومی" حل نشده است.و مقالات زیادی در سایت ها، و مجله ها ، چاپ می شود که برای رد و یا دلیلی برای اثبات فرضیه ای خاص ارائه می شود که مهم ترین آن"جهان های موازی" و "آگاهی" است.

دیدگاه های معرفت شناختی بوهر

دیدگاه های معرفت شناختی بوهر

دکترمهدی گلشنی مجله فیزیک 1364.3دکتر مهدی گلشنی

(متن سخنرانی در کنفرانس فیزیک ایران شهریور 1364)

 

 بور، هایزنبرگ ؛ پاولی(1934یا 1936)

۱.زمینۀ تاریخی

هایزنبرگ گفته است که بور در درجه اول فیلسوف بود تا فیزیکدان،ولی از آن فیلسوفانی بود که تاکید داشت حکمت طبیعی حتما باید با تایید قاطع تجربه همراه باشد.در تایید این حرف هایزنبرگ می توان گفت که غالب مقالات و سخنرانی های بور طی سالهای 1962/1927 عمدتا فلسفی است. بور مخصوصا پس از1927بیشتر اوقات خود را صرف تبیین مسائل معرفت شناختی فیزیک اتمی کرد و این بخش از دانش بشری را وسیله ای قرار داد که از طریق آن به نظریه ای جهانشمول درباره معرفت شناسی دست یابد. ما در اینجابرای توضیحات بور در مورد مسائل معرفت شناسی ،مناسب می بینیم که مقدمتا مسائلی را که زمینه ساز کار بور در طرح مسائل معرفت شناسی بوده است بررسی کنیم.

 

نظریه قدیم کوانتوم که با کار پلانک در سال 1900 شروع شده و با کارهای بوربه پیشرفتهای شگرفی نایل آمده بود یک نظریه منسجم نبود، بلکه مجموعه ای از فرضیات،اصول وقضایا ، و دستورالعمل های محاسبه ای بود.هر مساله کوانتومی را ابتدا به روش مکانیک کلاسیک حل می- کردند و سپس جواب آن را از غربال شرایط کوانتومی می گذراندند و یا با استفاده از اصل تطابق آن را به زبان کوانتومی در می آوردند، و این کار بیشتر مستلزم حدس های زیرکانه بود تا استدلال های منطقی، و بنابراین غالب فیزیکدانان بزرگ و از جمله بور معتقد شده بودند که باید روشی تازه ایجاد کرد.

در بهار 1925 هایزنبرگ به یک نظریه جدید دست یافت که بورن و یوردان در تابستان همان سال آن را به صورتی متقن در آوردند.این نظریه به نام مکانیک ماتریسی شهرت یافت. در این نظریه مبنای فکری هایزنبرگ این بود که باید روش قدیمی بور در توصیف اتم را کنار گذاشت و توصیفی بر حسب کمیات قابل اندازه گیری را جایگزین آن کرد. بدین ترتیب هایزنبرگ مفاهیم کلاسیک  مکان  و سرعت الکترون های اتمی  را کنار گذاشت. اما دلیل او تنها این نبود که تا کنون کسی این امور را مشاهده نکرده است (زیرا ممکن است پیشرفت تکنیک این اندازه گیری را در آینده میسر سازد) بلکه همچنین این بود که نظریه ای که اینها را قابل مشاهده می دانست(فیزیک کلاسیک) یک نظریه نا موفق بود.

 او توجه کرد که اطلاعات ما درباره اتمها عمدتا از طریق طیف نوری آنها ، یعنی بسامد نورهای تابیده و شدت آنهاست و در نتیجه تمام جنبه های قابل مشاهده اتم ها  با دو حالت مربوط می شود.پس او بجای کمیات سینماتیکی کلاسیک ، کمیات بسامد و شدت نور را اساس کار قرار داد و تحقیق کرد که ببیندآیا می تواند یک نظریه منسجم بسازد که در آن این کمیات قابل مشاهده باشند یا نه؟ نتیجه کار او کشف مکانیک ماتریسی بود که در آن معادلات دینامیکی همان معادلات کلاسیک بودند اما سینماتیک آنها متفاوت بود. در مکانیک ماتریسی به هر کمیت کلاسیک یک ماتریس نسبت داده می- شد . نظریه هایزنبرگ به علت تازگی ساختار ریاضی آن برای  فیزیکدانان آن عصر چندان مطبوع نبود.

از طرف دیگر شرودینگر طی شش ماه اول سال 1926 چهار مقاله نوشت که در آنها فرمولبندی دیگری از نظریه کوانتوم را عرضه میکرد.در این مقالات شرودینگر معادله جدیدی را معرفی کرد که جوابهای آن (ψ) می بایست اطلاعات فیزیکی مناسب را در اختیار ما بگذارد . شرودینگر نظریه کوانتوم را یک نظریه موجی می دانست و معتقد بود که اعداد ناپیوسته ای که از حل فیزیکی معادله او نتیجه می شود معرف بسامد های مجاز سیستم فیزیکی اند نه انرژی های آن .اتم می تواند در حالات ارتعاشی معینی بسر ببرد و اگر دو تا از ارتعشات مانای سیستم ، مثلا با  بسامد های 1ν  و 2ν  همزمان تحریک شوند پدیده زنش رخ می دهد و نوری با بسامد

 2ν- 1ν = ν تشعشع می شود.بدین ترتیب برای تعبیر تشعشع نیازی به فرض جهش های کوانتومی نیست.

در مورد اینکه چگونه می توان با تصویر موجی ظهور جلوه های ذره ای را توجیه کرد شرودینگر به بسته موج متوسل شد ، اما در همان اوائل لورنتس به او خاطر نشان کرد که بسته موج به علت گسترشی که در زمان پیدا می کند نمی تواند نشان دهندۀ اشیایی باشد که ما به آنها یک وجود پایدار نسبت می دهیم .

چند روز پس از آنکه شرودینگر چهارمین مقاله اش را درباره مکانیک موجی برای چاپ فرستاد (ژوئن 1926 ) بورن طی مقاله ای تعبیر  موجی شرودینگر را غیر قابل دفاع خواند و برای اولین بار تعبیر آماری را برای تابع موج پیشنهاد کرد .او فضای آرایش  در نظریه شرودینگر را به کار برد تا فرایند های پراکندگی را توضیح دهد ، ودر این کار مربع قدر مطلق تابع موج در فضای آرایش را به عنوان احتمال پیدا کردن ذره در ناحیه خاصی از فضا در نظر گرفت بدون آنکه بگوید در فضای حقیقی چه رخ می دهد.

ریاضیات مورد استفاده در روش شرودینگر برای فیزیکدانان آن دهه تازگی نداشت ، بعلاوه به کار گرفتن روش شرودینگر برای حل مسائل فیزیکی آسانتر می نمود . بدین جهت استقبالی که از آن شد بیشتر از استقبالی بود که از مکانیک ماتریسی هایزنبرگ به عمل آمد . اما نه هایزنبرگ روش شرودینگر را می پسندید و نه شرودینگر روش هایزنبرگ را ، تا آنکه شرودینگر در ماه مارس و اکارت در ماه ژوئن 1926 به طور مستقل معادل بودن این دو روش را از لحاظ ریاضی، ثابت کردند،  با وجود این برای محاسبات اتمی عملا روش شرودینگر به کار گرفته شد.

بدین ترتیب در اواسط سال 1926 فرمولبندی ریاضی نظریه کوانتوم کامل به نظر می رسید ، اما تعبیر فیزیکی آن کاملا مشخص نبود و بنابراین وقت آن رسیده بود که ساختار ریاضی را به زبان فیزیکی تفسیر کنند.

بور نه در تکوین مکانیک موجی سهمی داشت و نه در تدوین مکانیک ماتریسی نقشی ، اما پس از آنکه نشان داده شد که ایندو از نظر ریاضی معادلند ، او نقش مهمی برای  تعبیر فیزیکی مکانیک -کوانتوم ایفا کرد.

بور نظریه شرودینگر را می پسندید اما تعبیری را که او از معادله خود ارائه می داد نمی پسندید. اعتراض بور این بود که چگونه موج می تواند سبب رویداد های ناپیوسته ای نظیر تیک در شمارشگر گایگر شود و چگونه می توان با تعبیر شرودینگر تابش جسم سیاه را (که باعث وارد شدن عنصر نا پیوستگی در فیزیک شده بود) توجیه کرد؟ همچنین بور برخالف فرمولبندی هایزنبرگ فرمولبندی  ریاضی را برای دادن یک تعبیر فیزیکی کافی نمی دید .

در پی دعوت بور شرودینگر در سپتامبر 1926 به کپنهاگ آمد که درباره مکانیک موجی سخنرانی کند و در بحث های حول آن شرکت کند. در آنجا بحث های داغی میان شرودینگر و بور درگرفت که منجر به خستگی مفرط و کسالت شرودینگر شد و او بدون آنکه بتواند  عقایدش درباره مکانیک موجی و طرد جهش های کوانتومی را به بور بقبولاند با حالت یاس کپنهاگ را ترک کرد.

سفر شرودینگر به کپنهاگ باعث پیدایش تحریکی در انستیتوی بور در جهت یافتن یک تعبیر فیزیکی برای نظریه کوانتوم شد و در این میان بور و هایزنبرگ بیش از همه کوشیدند . اما بین این دو نیز در مورد مبانی اولیه مورد قبول اختلاف نظر بود.

هایزنبرگ فکر می کرد که یک ساختار ریاضی خالی از تناقض در اختیار دارد و تنها مسئله این است که چگونه می توان این ریاضیات را برای توضیح مشاهدات تجربی به کار برد .

اما بور به کامل بودن فرمولبندی  ریاضی مکانیک کوانتومی اعتقاد نداشت و دنبال این بود که یک اصل عام برای تعبیر فیزیکی نظریه کوانتوم بیابد که مستقل از ریاضیات مورد استفاده باشد .

پس از بحث های مفصل سر انجام بور برای استراحت به نروژ رفت و هایزنبرگ در کپنهاگ ماند. در این مدت که ایندو از هم جدا بودند بور به دور نمایی از اصل مکملیت رسید و هایزنبرگ به روابط عدم قطعیت.

مشکلی که بور را به خود مشغول داشته بود این بود که در روابط  νh E = وp=h/λ  کمیات طرف چپ (یعنی E,p) جزو مشخصات ذرات به حساب می آیند اما کمیات طرف راست (یعنی  λوν)جزو خواص امواج شمرده می شوند. بنایر این هر دو معادله هم درباره ذره صحبت می کنند و هم درباره موج، و البته این سوال مطرح بود که چگونه یک موجود فیزیکی می تواند هم موج باشد هم ذره .

جوابی که بور به آن رسید این بود که انرژی و اندازه حرکت را با یک طرح تجربی می توان تعیین کرد و طول موج و بسامد را با طرحی دیگر. اما این دو آزمایش مختلف اند و بنابراین خواص "ناسازگار" الکترون در آزمایشهای متفاوتی ظاهر می شوند نه در یک آزمایش . پس تناقضی در کار نیست . خواص ذره ای و خواص موجی هر دو برای یک توصیف فیزیکی کامل لازم اند اما در یکجا جمع نمی شوند. بور بعدا اینها را جنبه های مکمل یک وجود فیزیکی (مثلا الکترون) نامید. او از این نوع دوگانگی که شامل دو جز مکمل و مانعة الجمع است، به عنوان مکملیت یاد کرد.

اما سوالی که برای هایزنبرگ مطرح بود این بود که چگونه نتیجه مشاهدات را به کمک فرمولبندی ریاضی مکانیک کوانتومی بیان کند.مثلا در حالی که در نظریه کوانتومی هایزنبرگ جایی برای مسیر یک الکترون وجود ندارد چگونه می توان مسیر یک الکترون در اتاقک ابری را توسط ساختار ریاضی مکانیک کوانتومی توجیه کرد؟

چیزی که در این مورد به هایزنبرگ کمک کرد حرفی بود که پیش از آن اینشتین به او زده بود :"این نظریه است که معین میکند چه چیزی را می توان مشاهده کرد."هایزنبرگ با خود گفت شاید تنها حالاتی در طبیعت اتفاق می افتند که قابل نمایش توسط طرح ریاضی مکانیک کوانتومی باشند. (همانطور که اینشتین فرض کرده بود که زمان واقعی t همان است که در تبدیلات لورنتس وارد می- شود ) و محدودیت هایی که در طبیعت  وجود دارد همانهایی هستند که ساختار ریاضی نظریه کوانتوم پیش بینی می کند. از این دیدگاه ، این ساختار ریاضی است که معین می کند چه سوالاتی را می توان به هنگام آزمایش مطرح کرد و در مورد  چه چیزهایی  باید انتظار جواب داشت . مثلا ساختار ریاضی مکانیک کوانتومی شامل این واقعیت است که برخی از کمیات فیزیکی خاصیت جابجایی را ندارند (مثل مختصات و اندازه حرکت که برای آنها رابطه x(Px)=(Px)x برقرار نیست ) و در نتیجه در کاربرد همزمان آنها محدویت وجود دارد . هایزنبرگ برای اینکه از این نتیجه گیری مطمئن شود به برخی از آزمایشهای ذهنی متوسل شد و با آنها نشان داد که اگر بخواهیم مکان الکترون را اندازه- گیری کنیم اندازه حرکت آن را تغییر می دهیم و بالعکس، و میان عدم قطعیت در مکان و عدم قطعیت در اندازه حرکت الکترون رابطه زیر برقرار است ~ h Δ p.Δx

هایزنبرگ این روابط را روابط عدم قطیت نامید . از نظر هایزنبرگ وجود این نوع محدودیت ناشی از تفاعلی است که بین شیء مورد آزمایش و وسیله اندازه گیری صورت می گیرد و ربطی به دقت وسایل اندازه گیری ندارد.همچنین این روابط حاکی از آنند که در کاربرد مفاهیم کلاسیک برای اشیاء اتمی محدودیتی وجود دارد.بدین ترتیب با توجه به اینکه مکان واندازه حرکت توامأ قابل اندازه گیری دقیق نیستند باید ازنسبت دادن مسیر به الکترون صرف نظر کرد . بنابراین آنچه که در اتاقک ابری می بینیم مسیر واقعی الکترون نیست ، بلکه مجموعه ای از قطرات آب است که هر یک از آن ها مکان تقریبی الکترون را بدست می دهد و از روی دنباله قطرات می توان سرعت الکترون را تخمین زد. محاسبه نشان داد که برای حاصلضرب خطا های مکان و اندازه حرکت حد پایینی وجود دارد.

وقتی بور به کپنهاگ بازگشت هایزنبرگ متن اولیه مقاله ای را که درباره روابط عدم قطعیت نوشته بود به او نشان داد. بور چند تذکر اصلاحی به او داد، اما اعتراض عمده اش این بود که چرا دوگانگی موج – ذره را مبنا نگرفته است و اولویتی برای جنبه ذره ای قائل است. آزمایش های ذهنی متعددی مورد بحث قرار گرفت و بور توانست همه آنها را با استفاده از دو تصویر ذره ای و موجی توجیه کندو البته همه اینها روابط عدم قطعیت را تایید می کرد.

بور روابط عدم قطعیت را قبول کرد ، اما تعبیر هایزنبرگ در مورد منشاء این روابط را نپذیرفت . هایزنبرگ این روابط را ناشی از ساختار ریاضی نظریه کوانتوم می دانست و معتقد بود که :"ما یک طرح ریاضی منسجم داریم و آن هر چه را که قابل مشاهده است به ما می گوید . چیزی در طبیعت وجود ندارد که قابل توصیف با این  طرح ریاضی نباشد ."اما بور معتقد بود که اولا "وضوح ریاضی به تنهایی امتیازی نیست " و "یک توضیح فیزیکی کامل باید مطلقا مقدم بر فرمولبندی ریاضی شود "و ثانیا در هر اثبات روابط عدم قطعیت از طریق تحلیل آزمایش های ذهنی ،از روابط   λ=h/pو E=hν که حاکی از دوگانگی موج- ذره است، استفاده می شود. بنابراین باید دوگانگی موج-ذره را اساس قرار داد و به طور کلی از توصیف های مکمل مانعة الجمع بهره گرفت. در مقابل ، هایزنبرگ نیازی به توسل به مفاهیمی نظیر موج و ذره برای پدیده های اتمی نمی دید و معتقد بود که ساختار ریاضی نظریه کوانتوم اجازه پیش بینی نتایج هرگونه تجربه ای را به ما می دهد.

سرانجام بور قبول کرد که روابط عدم قطعیت بیانی ریاضی از مفهوم مکملیت است زیرا صدق این روابط تضمین می کند که استفاده از اصل مکملیت به تناقض نینجامد و هیچ وضعیت فیزیکی نتوان یافت که تواما  و با دقت کامل هر دو وجه مکمل یک پدیده را نشان دهد بدون آنکه از روابط عدم قطعیت تخلف شود. از نظر هایزنبرگ نیز وجود دو توصیف مکمل برای یک واقعیت فیزیکی قابل هضم شد ، زیرا ثابت شد که اگر با  معادلات هایزنبرگ که شبیه معادلات مکانیک نیوتنی است و شامل معادلات حرکت برای "مختصات " و " اندازه حرکت " ذرات است شروع کنیم ، با یک تبدیل ریاضی می توان آنها را به صورتی درآورد که یادآور جنبه موجی است. بنابراین امکان بازی کردن با تصویر مکمل ،نظیرش را در ساختار ریاضی نظریه کوانتوم دارد.

مباحثات بور و هایزنبرگ آنها را به سوی تعبیری از نظریه کوانتوم که به تعبیر کپنهاگی شهرت دارد سوق داد. روابط عدم قطعیت و اصل مکملیت از مبانی اصلی این تعبیرند.

در سپتامبر 1927 کنگره بین اللملی فیزیک در شهر کومو(در ایتالیا ) برگزار شد. در این کنگره بور برای اولین بار به طور رسمی موضوع مکملیت را به فیزیکدانان معرفی کرد. خلاصۀ حرف بور این بود که از یک طرف تعریف حالت یک سیستم فیزیکی مستلزم حذف تمام عوامل خارجی است (زیرا برای یک سیستم باز هیچ حالتی نمی توان تعریف کرد ) و البته دراین صورت هر مشاهده ای غیر ممکن است و زمان و مکان معنای معمولی شان را از دست می دهند. از طرف دیگر برای آنکه مشاهده امکان پذیر باشد باید تفاعلی با عوامل مناسب اندازه گیری (غیر متعلق به سیستم)صورت بگیرد و دراین حالت یک تعریف روشن از سیستم میسر نیست و جایی برای علیت به معنای معمولی آن وجود ندارد. بنابراین باید توصیف زمانی- مکانی و صدق علیت را جنبه های مکمل و مانعة الجمع به حساب آوریم . بور برای روشن شدن مطلب ، نظریه موجی نور را با آن مقایسه کرد. نظریه موجی یک توصیف کافی از انتشار نور در فضا و زمان می دهد، در حالی که نظریه ذره ای، تفاعل نور و ماده را بر حسب انرژی و اندازه حرکت بیان می کند. بنابراین طبق نظر بور راه را برای یک توصیف علی و زمانی- مکانی پدیده های نوری بسته است.

در فیزیک کلاسیک هم قوانین بقای انرژی و اندازه حرکت (که مصادیق علیت اند و معرف توصیف علی ) را داریم و هم توصیف زمانی – مکانی را . اما در مکانیک کوانتومی به علت روابط

~ h Δ p.Δx  و t ~ h. ΔEΔ این امر میسر نیست.این روابط نشان می دهند که دقیقترین توصیف زمانی- مکانی همراه است با افزایش عدم قطعیت در اندازه حرکت و انرژی ، یعنی از دست دادن دقت در توصیف علی.

سخنرانی بور در این کنفرانس خیلی خوب درک نشد. به قول ماکس یامر " فیزیکدان ها که سرگرم کاربردهای نظریه جدید برای مسائل حل نشدۀ فیزیک اتمی بودند بیش از آن فکرشان مشغول بود که بتوانند به این مسائل تعبیری توجه کنند. فلاسفه هم فاقد اطلاعات فنی بودند که بتوانند در مباحثات شرکت کنند."

چند هفته بعد از کنفرانس کوموپنجمین کنفرانس سولوی دربروکسل تشکیل شد (24-29 اکتبر 1927). اوج این کنفرانس بحث های عمومی بود که در انتهای آن در گرفت.لورنتس رئیس کنفرانس از بور خواست که درباره مسائل معرفت شناختی مکانیک کوانتومی صحبت کند. بور دعوت لورنتس را پذیرفت و سخنرانیی شبیه سخنرانی اش در کومو ایراد کرد.

 کنفرانس سولوی 1927

اینشتین که در این کنفرانس حاضر بود برای اولین بار یک گزارش جامع درباره تعبیر مکملیت شنید. او با نظراتی که بور،بورن،وهایزنبرگ در این کنفرانس ابراز داشتند مخالف بود، و در جلسات رسمی کنفرانس جز اعتراض ساده ای که به تعبیر آماری مکانیک کوانتومی کرد چیز دیگری نگفت، اما در جلسات غیر رسمی بور را به مبارزه طلبید.

اوتو اشترن می گوید که اینشتین به هنگام صبحانه با طرح یک آزمایش ذهنی زیبا، شبهاتی بر نظریه کوانتوم وارد می کرد. پائولی و هایزنبرگ به اعتراضات اینشتین توجهی نمی کردند و نسبت به آنها حساسیت نشان نمی دادند، اما بور روی آنها کار می کرد و شب موقع صرف شام شبهات اینشتین را جواب می داد و مساله را روشن  می کرد.اینشتین با طرح آزمایش های ذهنی می خواست نشان دهدکه تفاعل میان اشیاء اتمی و وسائل اندازه گیری آنقدرها که هایزنبرگ و بور می گویند پیچیده نیست و می توان روابط عدم قطعیت را نقض کرد. بور در مقابل می کوشید که نشان دهد در استدلالات اینشتین مغالطه ای وجود دارد و الا دقتی بیش از پیش بینی روابط عدم قطعیت بدست نمی آید.

نتیجه ای که فیزیکدانان در این کنفرانس به آن رسیدند این بود که مکانیک کوانتومی ، با تعبیری که بور- هایزنبرگ از آن داشتند حاوی تناقضات داخلی نیست و تجارب موجود را به خوبی توجیه می- کند. از کنفرانس 1927 به بعد این تعبیر ، که به تعبیر کپنهاگی مکانیک کوانتومی معروف است و بر محور اصول مکملیت و عدم قطعیت دور می زند ، مقبولیت عام یافته و هنوز هم مورد قبول اکثریت فیزیکدانان است.

بدین ترتیب کاوش برای یافتن یک  نظریه منسجم اتمی در پنجمین کنفرانس سولوی به پایان رسید . اما بحث بور و اینشتین با این کنفرانس خاتمه نیافت، بلکه با حدت بیشتر در ششمین کنفرانس سولوی که در 1930 در بروکسل تشکیل شد ادامه یافت. در آنجا اینشتین یک آزمایش ذهنی طرح کرد(شرح کامل این بحث) که در آن ظاهرا از روابط عدم قطعیت هایزنبرگ تخلف می شد. او جعبه ای حاوی اشعه الکترومغناطیسی در نظر گرفت که دریچه ای در یکی از درهایش دارد. این دریچه توسط یک مکانیسم مرتبط با یک ساعت باز و بسته می شود. جعبه را وزن می کنیم و سپس آن را برای مدت زمانی کوتاه باز می گذاریم تا یک فوتون خارج شود و باز جعبه را وزن می کنیم .در این صورت از لحاظ اصولی ، هم زمان خروج فوتون را با دقت دلخواه داریم و هم انرژی آن را و بدین ترتیب رابطه  t ~ h .  ΔE. Δ  نقض  می شود. ازمایش ذهنی که اینشتین برای رد کردن عدم قطعیت در انرژی - زمان ابداع کرد.

بور از این آزمایش ذهنی خیلی ناراحت شده بود و سراسر آن شب از پیش یک فیزیکدان به نزد فیزیکدان دیگر می رفت تا او را قانع کند که اگر حرف اینشتین درست باشد باید ختم فیزیک را گرفت.سرانجام صبح روز بعد جواب اینشتین را یافت. بور نشان داد که اینشتین در محاسباتش تاثیری را که میدان ثقل ، طبق نسبیت عام، روی میزان کردن ساعتها می گذارد در نظر نگرفته است و با در نظر گرفتن این مطلب تخلفی از روابط عدم قطعیت رخ نمی دهد. البته اینشتین به اشتباهش اقرار کرد ولی درست  قانع  نشد. بور ظاهرا پیروز شده بود،ولی در بقیه عمرش همواره در ذهنش با اینشتین در مجادله بود و گفته اند که عکسی که از تخته سیاه بور درست یک روز قبل از فوت او گرفته شده شامل طرح آزمایشی است که در 1930 مورد بحث او و اینشتین قرار گرفته بود.(

بعد از پایان ششمین کنفرانس سولوی، مساله تعبیر مکانیک کوانتومی از دیدگاه بور یک مساله خاتمه یافته تلقی می شد،اما اینشتین هنوز قانع نشده بود،ولی از این به بعد دیگر برای او مساله عدم انسجام مکانیک کوانتومی مطرح نبود، بلکه مساله کامل بودن آن مطرح بود.

 

2.معرفت شناسی بور

چنانکه گفتیم بور و هایزنبرگ در سال 1927 روی مسائل تعبیری مکانیک کوانتومی تا حدی به توافق رسیدند و همچنین کنفرانس سولوی مواضع آنان را مستحکم کرد و تعبیر آنها به عنوان تعبیر سنتی و یا تعبیر کپنهاگی مورد پذیرش اکثریت فیزیکدانان قرار گرفت. نکته ای که در اینجا تذکرش لازم است این است که تعبیر کپنهاگی یک تعبیر یگانه کاملا مشخص نیست و فیزیکدانان طراز اولی که این تعبیر را پذیرفتند همه اجزای آن را به یک درجه قبول نداشتند و بین آنها نیزحداقل از لحاظ الویتی که برای بعضی اصول قائل بودند اختلاف نظر بود. ما در اینجا عمدتا به طرح دیدگاه های معرفت شناختی بور می پردازیم و مقایسه این دیدگاه ها با دیدگاه سایر بنیانگذاران و مدافعان مکتب کپنهاگی را به  نوشتاری دیگر موکول میکنیم. ذیلا به ذکر اندیشه هایی که بور روی آنها تاکید داشت می- پردازیم.

 

1.2 اصل مکملیت

در مورد این اصل چند مطلب مطرح است که هر کدام را جداگانه بحث می کنیم:

تعریف مکملیت

چنانکه گفتیم هدف بور یافتن یک اصل عام بود که بتواند به کمک آن پدیده های کوانتومی را توجیه کند. او در سال 1927 به چنین اصلی دست یافت و آن را برای اولین بار به طور رسمی در کنگره کومو مطرح کرد . در آنجا او این مساله را مطرح کرد که امکان ندارد بتوانیم تواما یک توصیف علـّی و یک توصیف زمانی-  مکانی از یک سیستم بدهیم و در واقع این دو توصیف مکمل و مانعة الجمع هستند. برای هر یک از این دو توصیف به تدارکات تجربی متفاوتی نیاز داریم.

بور در غالب سخنرانی های بعدی اش درباره مکملیت سخن گفت، اما هرگز تعریف صریحی از مکملیت ارائه نداد و همین امر باعث ابهامات زیادی شد.اینشتین در مقاله ای که در ژانویه 1949 نوشت چنین گفت" من علی رغم کوشش بسیاری که کرده ام نتوانسته ام به یک فرمولبندی دقیق از اصل مکملیت بور دست یابم." همچنین وایتسکر در مقاله ای که در سال 1955 به مناسبت هفتادمین سالگرد بور نوشت متذکر شد که برای نوشتن این مقاله به مقالات اولیه بور رجوع کرده و به این نتیجه رسیده است که در ظرف 25 سال گذشته منظور بور از مکملیت را اشتباه فهمیده بوده است.اما وقتی وایتسکر برداشت جدیدش از مکملیت را با بور مطرح می کند و می پرسد که آیا منظور وی را درست فهمیده است یا نه ، جواب بور منفی بوده است. ابهام در معنای مکملیت سبب شد که دیگران برداشتهای در تعریف این اصل به کار ببرند . مثلا پائولی در مقاله ای که در 1933 نوشت دو مفهومی را مکمل خواند که کاربرد یکی (مثلا مختصات) مستلزم طرد دیگری باشد. یعنی هر وسیله تجربی ای که برای اندازه گیری یکی از ایندو به کار رود با وسیله اندازه گیری مفهوم دیگر تداخل تخریبی داشته باشد. پس پائولی مکملیت را به دو مفهومی نسبت داد که به یک نحو توصیف کلاسیک ( مثلا تصویر ذره ای ) مربوط می شود، نه به دو توصیف مانعة الجمع. وایتسکر پیشنهاد کرد که باید میان مکملیت موازی و مکملیت دایره ای تمایز قائل شد. در مکملیت موازی با دو مفهوم مکمل سر و کار داریم که یا تنها در نظریه کوانتوم مانعةالجمع اند (مثل مختصات و اندازه حرکت ) و یا هم در نظریه کلاسیک ناسازگارند وهم در نظریه کوانتوم(مختصات و عدد موجی). در مکملیت دایره ای با دو توصیف مانعة الجمع سر و کار داریم. مثلا مکملیت توصیف زمانی- مکانی و توصیف علـّی  از نوع مکملیت دایره ای است؛چنانکه بور متذکر شده است. وایتسکر در تفسیر نظر بور گفت اگر معادله شرودینگر را به کار ببریم به یک توصیف علـّی می رسیم. اما اگر بخواهیم به یک توصیف زمانی- مکانی برسیم باید به یک اندازه گیری از کمیات کلاسیک مشاهده پذیر متوسل شویم ، ولی چنین عملی باعث تقلیل بسته موج می شود و این کار رفتار علـّی تابع موج را از میان می برد. پس طبق نظر وایتسکر مکملیت میان توصیف زمانی- مکانی و صدق علیت درست همان مکملیت میان توصیف طبیعت بر حسب تابع موج است. بور این برداشت وایتسکر از مکملیت را رد کرد.

این نشان می دهد که تا چه حد در منظور بور از مکملیت ابهام وجود داشته است(حتی برای افرادی که به او نزدیک بوده اند)و البته همین باعث شده که اصل مکملیت علی رغم اعتراضات جدی که به آن  وارد کرده اند باقی بماند. با وجود این اگر عبارت زیر از یک سخنرانی بور در 1929 را به عنوان تعریف مکملیت از دیدگاه بور تلقی کنیم( که شاید صریحترین عبارت او در این مورد باشد)  می توانیم تمامی گفته هایی را که از بور در این باره به ما رسیده است توجیه کنیم. در این عبارت بور می گوید :"اصل کوانتوم ما را مجبور می کند که نحوه دیگری از توصیف موسوم به مکملیت را بپذیریم، بدین معنی که هر استفادۀ مشخص از ( یک دسته ) مفاهیم کلاسیک ، کاربرد همزمان مفاهیم کلاسیک دیگری را که در زمینه ای دیگر به همان اندازه ضرورت دارند غیر ممکن می سازد." طبق این بیان اسلوب های توصیف مکمل اند .مثلا توصیف بر حسب مختصات زمانی- مکانی و توصیف بر حسب انتقال انرژی- اندازه حرکت به صورت همزمان امکانپذیر نیست، زیرا این دو نوع  توصیف  مستلزم تدارکات تجربی متفاوتی هستند، بورن موضع بور را اینطور تلخیص کرده است که :"تصویر یگانه ای از از کل جهان تجارب، وجود ندارد."

یکی از ایرادهایی که از همان اوائل به اصل مکملیت وارد می کردند این بود که چرا مکملیت را منحصر به دو خاصیت کرده اند و به سه خاصیت یا بیشتر تعمییم نداده اند. از جمله فون نیومان، به دنبال ادعای بور که مکملیت تصاویر موجی و ذره ای را به فقدان خاصیت جابجایی در متغییرهای مربوطه  نسبت می داد گفته است :" خوب ، چیزهای زیادی هستند که خاصیت جابجایی ندارند، و شما به سهولت می توانید سه اپراتور پیدا کنید که جابجایی پذیر نباشند." وایتسکر این سوال را به طور صریح بررسی کرد و به این نتیجه رسید که دو گانگی موج- ذره حالت یک قضیه منفصله را دارد: واقعیت فیزیکی یا تمرکز نقطه ای دارد و یا در فضا گسترده است . حالت اول را با الگوی ذره ای بیان می کنیم و حالت دوم را با الگوی موجی.

 

ارزش اصل مکملیت از نظر بور

بور طی 35 سال کوشید تا مکملیت را به صورت یک نظریۀ فلسفی جامع و دقیق درآورد. او فیزیک کوانتومی را زمینه ای قرار داد که به کمک آن به یک معرفت شناسی منسجم دست یابد و انتظار داشت که به کمک مکملیت مسائل اساسی رشته های دیگر نظیر روانشناسی ، فیزیولوژی،جامعه شناسی،فلسفه و غیره را حل کند.

او می گفت روزی خواهد آمد که مکملیت در مدارس آموخته خواهد شد و بخشی از تعلیمات عمومی خواهد بود و بهتر از هر مذهبی مردم را راهنمایی خواهد کرد. روزنفلد،که از بزرگترین اصحاب بور بود ، می گوید که بور کوشش زیادی کرد تا مکملیت را در مورد سایر رشته های علوم بشری به کار ببرد و این کار را کم اهمیت تر از تحقیقات فیزیکی اش تلقی نمی کرد .

گفته شده است که اصل مکملیت بزرگترین اثری است که بور در فلسفه علم باقی گذاشته و جان ویلر آن را " انقلابی ترین عقیدۀ فلسفی معاصر " دانسته است.

نقد اصل مکملیت

گرچه به طور کلی می توان گفت که اصل مکملیت بور مورد پذیرش غالب فیزیکدانان معاصر قرار گرفته است،اما برخی از فیزیکدانان بزرگ معاصر و از جمله بعضی از بنیانگذاران مکانیک کوانتومی آن را نپذیرفته اند. دیراک در کتاب مکانیک کوانتومی خود از آن یادی نکرد و بعدا هم آن را مورد نقد قرار داد  . بورن نسبت به آن نظر مثبت نداشت و اینشتین این را کار درستی نمی دانست که اجازه بدهیم توصیف نظری مستقیما متکی به احکام تجربی باشد،چنانکه اصل مکملیت بور مدعی است.

تعمیم اصل مکملیت

چنانکه قبلا متذکر شدیم بور خود کوشید که قلمرو کاربرد اصل مکملیت را از حوزه محدود اولیه اش به سایر بخشهای دانش انسانی تعمیم دهد و البته دیگران هم در این راه کوشیده اند. ما در اینجا چند نمونه از این تعمیمات را ذکر می کنیم:

-         مکملیت دمای یک سیستم و توصیف حرکت هر یک از اتم های آن: بور در سخنرانیی که در 1930 در انگلستان ایراد کرد مفهوم دمای یک سیستم ترمودینامیکی را مکمل و مانعة الجمع با توصیف کامل حرکات اتم های آن دانست.

-         مکملیت اصالت حیات و اصالت فیزیک در سیستم های زنده  : بور طی یک سخنرانی در 1932 در کپنهاگ اصل مکملیت را به زیست شناسی تعمیم داد:"اگر بخواهیم تحقیقات درباره اعضای یک حیوان را تا آنجا ادامه دهیم که  بتوانیم توصیفی از نقش تک تک اتمها در اعمال حیاتی  به دست دهیم باید حیوان را بکشیم...از این دیدگاه باید حیات را یک حقیقت اولیه دانست که قابل توضیح نیست و باید آن را به عنوان یک نقطۀ شروع در زیست شناسی در نظر گرفت."

-         مکملیت مطالعه فرهنگ های ساده : این مطلب را بور در سخنرانیی که در 1938 در کنگرۀ مردم شناسی و نژاد شناسی (در انگلستان) ایراد کرد متذکر شد.

-         مکملیت ذهن و موضوع مردم شناسی

-         مکملیت قدرت سازمان ملل متحد و حق حاکمیت ملت ها

-         مکملیت دانش زمان حال و پیش بینی آینده : طبق تعبیر مکتب کپنهاگ هر چه وضع فعلی سیستمی را دقیق تر مشخص کنیم ،آن را بیشتر مختل می کنیم و در نتیجه دقت پیش بینی آینده کمتر می شود

-         مکملیت آزادی اراده و جستجو برای یافتن انگیزه ها : هنگامی که به دنبال یافتن انگیزه ها برای تصمیم گیری خاص هستیم احساس اختیار نمی کنیم،اما در مواردی که نمی توانیم انگیزه ها را بیابیم یا دنبال یافتن آنها نیستیم احساس اختیار می کنیم.

-         مکملیت محبت و عدالت: برونر می گوید که در سال 1943 (یا اوائل 1944) با بور ملاقات داشته است که یک بار یکی از فرزندانش مرتکب خطایی نا بخشودنی شده بود و او نمی دانست که چگونه مجازاتی برای فرزندش در نظر بگیرد. این مطلب او را به یاد مکملیت انداخته بود. آنگاه بور به برونر می گوید:"شما نمی توانید یک نفر را توأماً از دید محبت و دید عدالت بشناسید."

-         مکملیت علم و مذهب : روس بال استاد ریاضی دانشگاه آکسفورد علم و دین را دو عنصر مکمل می خواند که گرچه ظاهراً با هم ناسازگارند اما هر دو صحیح هستند و مکمل یکدیگرند.

بور معتقد بود که در مورد مسائل اجتماعی و اخلاقی اعتقاد به اصل مکملیت می تواند باعث تحمل آراء دیگران شود.

 

2.2 تجزیه ناپذیری سیستم های  کوانتومی

طبق این اصل سیستم های کوانتومی خواص ذاتی (مستقل از مشاهده)ندارند. یعنی سیستم کوانتومی و وسایل  مشاهده ، یک واحد تجزیه ناپذیر می سازند و در نتیجه خواصی که به سیستم نسبت می دهیم در واقع متعلق به مجموعۀ سیستم و وسیله اندازه گیری است. به قول فاینمن:"در مکانیک کوانتومی  یک رویداد مجموعه ای از شرایط اولیه و شرایط نهایی است." مثلاً وقتی یک الکترون در یک طرف وسیلۀ آزمایش از تفنگ الکترونی خارج می شود و پس از گذشتن از یک  روزنه در طرف دیگر در نقطه ای مشاهده می شود، کل این قضیه یک حادثۀ لایتجزی است.

در توجیه این اصل بور متذکر شد که در فیزیک کوانتومی،برخلاف فیزیک کلاسیک،تفاعل بین سیستم مطالعه و وسیلۀ آزمایش (که شامل ناظر هم می شود) قابل اغماض یا جبران کردنی نیست. بنابراین برای توضیح پدیده های کوانتومی باید تمام تدارکات تجربی را مشخص کرد. به عبارت دیگر پدیده تحت مطالعه و آزمایشگر یک واحد تجزیه ناپذیرمی سازند و هر نوع تعبیری در وضعیت مشاهده که سبب تجزیۀ این پدیده به اجزایش شود باعث محو شدن پدیدۀ اصلی و ظهور یک پدیدۀ جدید می شود،نه آنکه چهرۀ دیگری از همان پدیده را بدست دهد. بنابراین برعکس پدیده های کلاسیک، یک پدیدۀ کوانتومی عبارت از یک رشته حوادث فیزیکی نیست،بلکه یک نوع تشخیص فردی است.

نکتۀ دیگر اینکه ما در فیزیک برای تعیین خواص اشیاء به آزمایش متوسل می شویم. در فیزیک کلاسیک می توان با طرح یک آزمایش پیچیده تمام اطلاعات قابل تصور را دربارۀ سیستم بدست آورد، اما در فیزیک کوانتومی چنین نیست. در اینجا بر خلاف اشیاء کلاسیک که خواص سازگار دارند، یک سیستم  کوانتومی از خود بعضی خواص مانعة الجمع نشان می دهد(مثل خواص ذره ای و خواص موجی). مثلا الکترون تحت بعضی شرایط به صورت ذره جلوه می کند و در بعضی شرایط دیگر به صورت موج. بور این مطلب را اینطور توجیه کرد که الکترون خودش خواص ذاتی ندارد، و این الکترون به علاوۀ سیستم اندازه گیری است که دارای آثار خاص است و بنابراین برای توصیف اشیاء اتمی باید تمام جهات ذیربط تدارکات تجربی را ذکر کرد و از شیوۀ توصیف های مکمل بهره گرفت. به قول بور " در حوزه فیزیک کلاسیک تمام خواص مشخصۀ یک شیء معین را می توان با یک طرح تجربی تعیین کرد، گرچه از لحاظ عملی مناسب است که برای مطالعۀ جنبه های مختلف یک پدیده طرح های متفاوتی را به کار ببریم . در واقع اطلاعاتی که از اینها به دست می آیند یکدیگر را تکمیل می کنند و می توان از ترکیب آنها تصویر واحد منسجمی از رفتار شیء مورد نظر بدست آورد. در فیزیک کوانتومی شواهدی که در مورد اشیاء اتمی از طریق طرح های تجربی مختلف بدست می آوریم نوع جدیدی از مکملیت را نشان می دهند." اما هایزنبرگ معتقد بود که یک سیستم کوانتومی دارای خواص گوناگونی است، و اینها را به صورت بالقوه دارد نه بالفعل،و این سرشت محیط سیستم کوانتومی است که معین می کند کدام یک از اینها به فعلیت خواهد رسید.

به هر حال به جای آنکه بگوییم الکترون، به صورت منزوی، چه خواصی دارد باید شرایطی را که الکترون در آن قرار دارد مشخص کنیم، ودر واقع می توان گفت که الکترون اصطلاحی است که از تحلیل پدیده ها انتزاع می شود. با وجود این می توان به طور قراردادی خواص مشاهده در آزمایشها را به خود سیستم های کوانتومی نسبت داد،به شرط آنکه متوجه قراردادی بودن این امر باشیم و نخواهیم نتایجی در بارۀ کنه اشیاء استنتاج کنیم و به شرط آنکه در مورد خواص ناسازگار روابط عدم قطعیت  را مراعات کنیم.

 

3.2 ارزش مفاهیم کلاسیک

 هم بانیان مکتب کپنهاگی و هم اینشتین قبول داشتند که یک  محدودیت اساسی در کاربرد مفاهیم کلاسیک در حوزۀ اتمی وجود دارد اما در مورد این محدودیت نگرش آنها متفاوت بود. بنیانگذاران مکتب کپنهاگی معتقد بودند که  باید تمام مفاهیم فیزیک کلاسیک را حفظ کرد ولی محدودیتی برای کاربرد همزمان آنها قائل شد. برای این کار مفاهیم را به دو مقولۀ مکمل تقسیم می کنیم و تنها آنهایی را که متعلق به یک مقوله هستند بطور همزمان به کار می بریم. از دیدگاه اینها علت ضرورت به کار بردن زبان فیزیک کلاسیک در بحث از حقایق تجربی این است که نمی توان از شیوه های معمولی ادراک صرف نظر کرد و یک مبادلۀ فکری غیر مبهم دربارۀ اطلاعات تجربی بدون اینها میسر نیست.به قول بور:"هر چه هم که پدیده های کوانتومی از حوزۀ توصیف کلاسیک  فراتر بروند باید توضیح تمام شواهد (تجربی) بر حسب اطلاعات کلاسیک باشد. دلیلش اینست که ما از کلمۀ "آزمایش" منظورمان وضعیتی است که در آن می توانیم به دیگران بگوییم چه کرده ایم  و چه آموخته ایم و بنابراین باید توضیح تدارکات تجربی و نتایج مشاهدات را به زبانی غیر مبهم، با استفاده از اصطلاحات فیزیک کلاسیک، بیان کنیم."

از طرف دیگر استفاده از مفاهیم کلاسیک در حوزۀ اتمی تاوانی هم دارد و آن اینست که دیگر نمی توان توصیف واحدی (بر حسب مفاهیم کلاسیک)از پدیده های  اتمی ارائه داد و ضروری است که از توصیف های مکمل  استفاده کنیم. به قول رزنفلد :"تمام موجوداتی که قادر به تحقیقات فیزیکی هستند در ابتدا با جهان فقط در مقیاس ماکروسکوپیک  تفاعل دارند، لذا باید مفاهیمی مناسب پدیده های ماکروسکوپیک بسازند. بنابراین وقتی به کشف دنیای اتمی می پردازند در توصیف آن با مساله روبرو می شوند،و از این جهت ناچارند از شیوۀ توصیف های مکمل استفاده کنند."

هایزنبرگ نیز عقیده داشت که :"ما برای توصیف تدارکات تجربی و نتایج تجربه راهی  جز استفاده از زبان فیزیک کلاسیک نداریم و نمی توانیم چیز های دیگری را جایگزین آنها کنیم ولی البته کاربرد این مفاهیم به علت روابط عدم قطعیت محدودیت پیدا می کند. ما باید این محدودیت را به ذهن بسپاریم ولی نمی توانیم و نباید در اصلاح این مفاهیم بکوشیم."

در مقابل اینها اینشتین معتقد بود که اگر اطلاعات تجربی جدیدی نشان داد که مفهومی اعتبارش را از دست داده است باید آن را کنار گذاشت. او اشکالی نمی دید که مفاهیم کلاسیک کنار گذاشته شود و حتی ضروری می دید که به جای این مفاهیم، مفاهیم کاملا جدید به کار گرفته شود. اما همواره تاکید داشت که مفاهیم نو در عین اینکه اطلاعات جدید را توجیه می کنند نباید به برداشت ما از واقعیت فیزیکی لطمه بزنند.

 

4.2 علیت

واژۀ علیت در قرون اخیر در میان فیزیکدانان به این معنی به کار رفته است که اطلاعات دقیق از حالت فعلی یک سیستم فیزیکی برای پیش بینی آیندۀ آن کفایت می کند. به عبارت دیگر در جهان قوانین لایتخلفی وجود دارند که به کمک آنها می توان بطور یگانه آیندۀ هر سیستم فیزیکی را از روی وضعیت فعلی آن تعیین کرد.

این تعبیر خاص از علییت را اصل موجبیت (دترمینیسم) می نامند. این اصل در مکانیک نیوتنی اعتبار مطلق داشت ولی پس از تکوین مکانیک کوانتومی بنیانگذاران مکتب کپنهاگی گفتند که دترمینیسم  را باید کنار گذاشت. در میان اینها بور وضعیت خاصی داشت زیرا او حتی قبل از ظهور مکانیک کوانتومی جدید اعتبار دترمینیسم را مورد تردید قرار داده بود:"این نویسنده پیشنهاد کرد که تغییر هر حالت یک اتم،که در آن اتم از یک حالت مانا به حالت مانای دیگر می رود،باید یک فرآیند واحد به حساب آورده شود که قابل تشریح بیشتر نیست. در اینجا، آنقدر از توصیف علی دوریم که می توان گفت هر اتم در یک حالت مانا مختار است به هر حالت مانای دیگر  منتقل شود." در سال 1923 نیز بور در مقاله ای که به اتفاق کرامرز و اسلیتر نوشت تخلف از علیت را پیشنهاد کرد که اندک زمانی بعد تجارب بوته – گایگر و کامپتون – سایمون آن را رد کرد. همچنین بور در سخنرانیی که در سال 1925 در کنگرۀ ریاضیدانان اسکاندیناویایی ایراد کرد متذکر شد که پیشرفت فیزیک امکان یک توصیف علی منسجم از پدیده های اتمی را رد کرده است.

 بور پس از پی بردن به اصل مکملیت،موضعی میان طرد کامل موجبیت و اعتبار مطلق آن اختیار کرد. در این زمان بور عقیده داشت که قوانین بقای انرژی و اندازه حرکت(که مصادیق روابط علی هستند) در صورتی دقیقا صدق می کنند که از توصیف زمانی – مکانی حوادث صرفنظر کنیم وبالعکس. به عبارت دیگر،ارائه یک توصیف زمانی – مکانی و یک توصیف علی دقیق برای حوادث فردی به طور همزمان امکان ندارد و یکی از ایندو را باید فدای دیگری کرد. به قول بور:"این وضعیت مخصوصا مانع تلفیق غیر مقید مختصات زمانی – مکانی  و قوانین بقای اندازه حرکت – انرژی که توصیف تصویری علی فیزیک کلاسیک بر مبنای آنهاست می شود. بنابراین یک طرح تجربی که منظور از آن پیدا کردن مکان یک ذرۀ اتمی  در لحظۀ بعدی (بعد از تعیین آن در یک زمان قبلی) است مستلزم انتقال (علی الاصول غیر قابل کنترل) انرژی و اندازه حرکت به ترازهای ثابت و ساعتهای میزان شده (که برای تعریف دستگاه مرجع ضرورت دارند)است. بالعکس استفاده از هر طرحی که برای مطالعۀ ترازمندی انرژی و اندازه حرکت (که برای توجیه خواص ذاتی اشیاء اتمی لازم است) مناسب باشد مستلزم صرف نظر کردن از تفصیلات مختصات زمانی – مکانی ذرات سازندۀ سیستم است."

5.2 واقعیت فیزیکی

در فیزیک کلاسیک به عنوان اصل پذیرفته شده بود که یک جهان خارجی مستقل از ذهن وجود دارد که می توان آن  را مشاهده کرد و توصیفی از آن بدست آورد.

در آنجا فرض بر این بود که در جهان خارجی قوانین مستقل از وجود بشر موجودند و بشر قادر است این قوانین را (لا اقل به طور تقریبی) یاد بگیرد. فیزیکدانان کلاسیک وظیفۀ فیزیک را این می دانستند که توصیفی از نظم موجود در طبیعت،مستقل از نقش آزمایشگران ، بدست دهد.

واضح است که برای اندازه گیری یک کمیت فیزیکی باید وسیله ای بکار ببریم و این وسیله تفاعلی با شیء مورد نظر داشته باشد . این تفاعل روی هر دو اثر می گذارد و بنابراین حالت شیء قبل و بعد از اندازه گیری یکی نیست. در فیزیک کلاسیک اعتقاد بر این بود که عمل مشاهده تاثیر قابل ملاحظه ای روی شیء مورد مطالعه نمی گذارد و به علاوه می توان اثر آن را به حساب آورد. بنابراین در فیزیک کلاسیک امکان داشت که وضعیت شیء  را برای زمانهای قبل از مشاهده و زمان های بعد از آن مشخص کرد. در فیزیک کوانتومی مشاهدات روی شیء مورد مطالعه تاثیر می گذارند و این تاثیر را نمی توان به کمتر از یک مقدار معین تقلیل داد، و قابل کنترل هم نیست. بنابراین از دیدگاه بور و همفکران او نمی توان  از رفتار و خواص اشیاء کوانتومی به صورتی مستقل از مشاهده صحبت کرد و نمی توان یک واقعیت  مستقل از مشاهده به پدیده ها نسبت داد. به عبارت دیگر وجود یک شیء و دانش ما دربارۀ آن دو مطلب کاملا جداگانه نیست.به قول بور:"ما در صحنۀ وجود تنها تماشاگر نیستیم، بلکه بازیگر هم هستیم." به عقیدۀ بور وظیفۀ علم این نیست که ماهیت اشیاء را بر ملا کند و توصیفی از جهان خارج بدست دهد،بلکه کار آن این است که رابطه ای بین تجارب مختلف بشر برقرار کند. بنابراین وقتی ما راجع به توصیف طبیعت بحث می کنیم منظورمان توصیف طبیعت مستقل از ذهن انسانها نیست، بلکه منظورمان تجارب بشری است. به قول بور:"این اشتباه است که فکر کنیم وظیفۀ فیزیک پیدا کردن چگونگی طبیعت است. فیزیک مربوط است به آنچه ما می توانیم  در بارۀ  طبیعت بگوییم."

و به قول هایزنبرگ :" فرمول های ریاضی جدید طبیعت را توصیف نمی کنند، بلکه دانش ما را دربارۀ طبیعت بیان می کنند. ما مجبور شده ایم توصیف طبیعت را که قرنها هدف علوم دقیقه به حساب می آمد کنار بگذاریم. تنها چیزی که در زمان حاضر می توان گفت این است که ما در حوزۀ اتمی این وضعیت را قبول کرده ایم، زیرا تجاربمان را به قدر کافی توضیح می دهند." عده ای بور را ایده آلیست به حساب آورده اند. از طرف دیگر افرادی در این مطلب مناقشه کرده اند. واضح است که بور را نمی توان یک رئالیست به مفهوم متداول آن (یعنی اعتقاد به واقعیت فیزیکی مستقل از عمل مشاهده) به حساب آورد. اما بور و پیروان او رئالیسم را به نحو دیگری تعبیر کرده اند. از نظر آنها منظور از رئالیسم این است که تجارب انسانی را می توان بدون ابهام به دیگران منتقل کرد.

 به قول بور:

"در واقع از دیدگاه فعلی ما، فیزیک را نباید مطالعۀ چیزی از قبل داده شده دانست، بلکه باید آن را وسیله ای  دانست که می تواند روش هایی برای تنظیم و بررسی تجارب انسانی به وجود آورد.از این لحاظ وظیفۀ ماست که این تجارب را به نحوی مستقل از ذهنیات افراد و بنابراین به صورت عینی توضیح بدهیم،یعنی به نحوی که بتوان آن را بدون ابهام به زبان معمولی بشر به افراد دیگر منتقل کرد." اینکه پدیده های مربوط به ذرات بنیادی قابل تفکیک از وسایل  مشاهده نیستند و اشیاء اتمی واقعیتی در حد اشیاء معمولی ندارند هضمش بسیار مشکل بوده است و هنوز هم بسیاری از بزرگان علم و فلسفه در مقابل آن مقاومت می کنند. برای بور گذشتن از واقعیت پدیده های اتمی قابل قبول بود، زیرا برای او نکتۀ مهم در مورد یک نظریه، سادگی  یا زیبایی آن و یا مراعات برخی اصول نبود، بلکه خالی بودن آن از تناقضات داخلی و انسجام میان روشهای حصول اطلاعات کمی و نحوۀ تعبیر آنها بود. در مقابل اینشتین حاضر بود که با ناسازگاری های کوتاه مدت بسازد ولی اصول مورد قبولش را کنار نگذارد. او اعتقاد به وجود دنیای خارجی مستقل از ذهن را اساس تمام علوم طبیعی می دانست و به  همین جهت حاضر نبود هیچ چیزی را که به واقعیت دنیای فیزیکی خدشه وارد می کند بپذیرد.

آیا فیزیکدانان از فلسفه مستغنی هستند؟

آیا فیزیکدانان از فلسفه مستغنی هستند؟

در قدیم واژه فلسفه همۀ دانشهای حقیقی را فرا می گرفت و تنها دانش های قراردادی ، از قبیل لغت و دستور زبان و غیره ، از آن قلمرو خارج بود. در آن دورانها همۀ دانشها به هم بستگی داشتند و همدیگر را تائید می کردند و یک کل منسجم می ساختند. به همین دلیل بسیاری از فلاسفۀ بزرگ از سرآمدان علم در زمان خود بودند(مثل ارسطو، افلاطون، کانت، ابن سینا، نصیرالدین طوسی و ...) یا اطلاعات علمی وسیعی داشتند. قدما فلسفه را به دو بخش نظری و عملی تقسیم می کردند. فلسفۀ نظری شامل طبیعیات و ریاضیات و متافیزیک بود و فلسفۀ عملی شامل اخلاق و تدبیر منزل و سیاست مدن می شد. بدین ترتیب فیزیک متعلق به بخشی از فلسفۀ نظری موسوم به حکمت طبیعی بود.کلمۀ فلسفه به معنای دیگری هم به کار رفته است که مترادف با فلسفۀ اولی یا متافیزیک است.  

در این معنا فلسفه دیگر شامل علوم طبیعی و ریاضی و عملی نمی شود، بلکه عبارتست از: یک سلسله بحث های برهانی که نتیجۀ آنها اثبات وجود اشیاء و تشخیص علل و اسباب وجود آنها و چگونگی و مرتبۀ وجود آنهاست.

به عبارت دیگر فلسفه دانشی است که از مطلق وجود و احکام و عوارض آن گفتگو می کند. در این نوشتار منظور ما از فلسفه معنای خاص آن است(یعنی متافیزیک).

از دید قدما علوم مختلف علوم مثل شاخه های یک درخت هستند. لذا کوشش آنها بر این بود که علوم را به صورت دستگاه واحدی مبتنی بر زمینه های فلسفی جا افتاده بنا کنند و دیدگاهی منسجم از طبیعت ارائه دهند. به همین جهت تا ربع اول قرن بیستم دانشمندان علوم لااقل با یکی دو مکتب فلسفی آشنا بودند و سعی می کردند که نتایج تحقیقاتشان را به زبان فلسفی بیان کنند. از آن موقع به بعد این نوع نگرش کنار گذاشته شد و جای آن را یک دیدگاه ابزارانگارانه گرفت.

چاندراسخار در اشاره به این اختلاف بینش می گوید : مثال اعلای نیوتن را در نظر بگیرید. او قوانین ثقلش را هنگامی که به خاطر طاعون بزرگ در وولستروپ اقامت گزیده بود کشف کرد. اما وقتی بیست سال بعد، به خاطر هالی، تصمیم گرفت که روش خویش در استنتاج قانون اول کپلر را بنویسد، به این استنتاج قناعت نکرد و نیز از سخنرانی هایی که بعدا ایراد کرد راضی نبود. او می بایست تمامی اصول را بنویسد، و وی با چنان سرعتی آن را نوشت که در تاریخ عقلی بشر بی سابقه بود. یک جنبۀ الهام بخش این کوشش، از دیدگاه فعلی ما، این است که نیوتن قانع به این نبود که کشفیات را بطور ساده و عریان اعلام کند.او خیلی بیشتر به این توجه داشت که اکتشافاتش را در متن کل حوزۀ علمی که می توانست بسازد و درک کند قرار دهد. نگرش نیوتن در این مورد در آن زمان استثنایی نبود. کپلر می توانست به دادن توضیحی از قانون خود دربارۀ حرکت سیارات اکتفا کند. اما او در عوض انتخاب کرد که کتاب نجوم جدید را بنویسد. گالیله می توانست به اعلام کشفیات قناعت کند، اما او ظاهرا احساس اجبار کرد که کتاب گفتگو دربارۀ دو علم جدید را بنویسد. سنت کپلر و گالیله و نیوتن به لاپلاس و لاگرانژ منتقل شد.

...این مثال ها حاکی از این هستند که اهداف علم، آنطور که آنان در دید بزرگشان دنبال می کردند، می توانست به صورت ساده تر ولی مشابه باقی مانده باشد. اما اهداف تغییر کرد و تاکید بیشتر و بیشتر روی مشخص کردن کشفیاتی شد که جهت علم را تغییر می دهند. شاید این تغییر گریزناپذیر بوده باشد. به هر حال، تمایل به تمرکز روی کشفیات ادامه یافته است و بوسیلۀ دیدگاهی که کشفیات را از اجزاء اصلی توفیقات علمی می داند تقویت یافته و تاکیید شده است. ارزش وحدت بخشی به دیدگاه های یک شخص در یک تصویر ساده، حتی در مقیاس محدود، بی رونق شده است. مثلا ما دیگر سوال نمی کنیم که آیا اینشتین بیست سال پس از کشف قوانین ثقلش آرزوی نوشتن ...توجیهی از نظریۀ نسبیت عام بر منوال "اصول" را داشته استیا نه؟

آیا این امکان نیست که اگر اهداف علم، چنانکه دانشمندان بزرگ قرون 17 و 18 دنبال می کردند، رواج خود را حفظ کرده بود این دوگانگی فعلی در طرحهای خلاقیت هنرمند و عالم ایجاد نمی شد."

در قرن هفدهم عده ای از فلاسفه، خصوصا فلاسفۀ انگلیسی، مکتب تجربه گرایی را به راه انداختند. طبق این این مکتب منشاء دانش ما دربارۀ جهان فیزیکی تجارب حسی است، و علم صرفا محصول حواس است و امور غیر محسوس، از جمله مسائل متا فیزیکی که امور عقلی هستند، فاقد اعتبارند. این مکتب با تاکید روی تجربه در مقابل تفکر و از طریق غیر قابل تحقیق شمردن مسائل متافیزیکی مهمترین ضربه را در قرون جدید بر متا فیزیک وارد آورد.

در قرن بیستم تجربه گرایی  به صورت تزی دربارۀ معنا درآمد و مدعی این شد که یک مفهوم یا قضیه وقتی معنا دارد که قواعدی متضمن تجربه حسی برای تحقیق با کاربرد آن ارائه شود. مکاتب پزیتیویسم ، عملیات گرایی، پراگماتیسم و امثال آنها در واقع تجلیات و تعابیر مختلفی از مکتب  تجربه گرایی به شمار می روند. همگی این مکاتب در اصالت دادن به تجربه و بی حاصل شمردن و یا بی معنا شمردن متافیزیک اتفاق نظر دارند. و غالب آنها کار فلسفه را صرفا تحلیل زبان و منطق علم می دانند.

پوزیتیویسم در واقع با آثار آگوست کنت (1798-1857) نضج گرفت، گرچه ریشه های آن را می توان در کارهای ویلیام اوکامی (1349-1285) و فرانسی بیکن (1626-1561) و تجربه گرایان انگلیسی یافت. به عقیدۀ کنت  سیر عمومی فکر بشر در طول تاریخ، و همچنین از دورۀ طفولیت تا دورۀ بلوغ عقلی، شامل سه مرحله است که او آنها را (حالت سه گانه) خواند:

 //1// دورۀ ربانی، که در آن بشر برای توجیه حوادث طبیعی به قوای ماواءالطبیعه متوسل می شد.

//2// دورۀ متافیزیکی، که در آن بشر بدنبال یافتن طبیعت اشیاء و علل آنها بود و برای توضیح امور به ابداع نظریات پرداخت.

//3// دورۀ علمی ( تحصلی در مقابل معانی خیالی ، موهومی و فرضی) که در آن بشر تفکر فلسفی را کنار گذاشت و به بررسی امور قابل مشاهده و رابطۀ بین پدیده ها پرداخت.به عقیدۀ کنت عقل انسانی چنان است که شناسایی او صرفا به امور قابل تجربه تعلق می گیرد و بنابراین اکنون که به دورۀ علمی رسیده ایم طرح مسائل متافیزیکی یک امر ارتجاعی است و باید از آن پرهیز کرد و صرفا به علوم تحصلی که هدف آنها تصرف در طبیعت به منظور اصلاح زندگی است پرداخت. از نظر کنت تا وقتی تئوری ها از عناصر متافیزیکی پیراسته نشوند و محتوای آنها را به روابط بین پدیده ها محدود نکنند به پیشرفته ترین مرحله یعنی مرحلۀ تحصلی نمی رسند. بعد از کنت، ماخ(1916-1836) فیزیکدان فیلسوف مشربی بود که مکتب پوزیتیویسم را در میان فیزیکدانا رونق داد. از دید ماخ هدف علم پیدا کردن باصرفه ترین راه تنظیم حقایق تجربی  است و آنچه که بطریق تجربی قابل حصول نباشد باید از نظریات فیزیکی حذف شود: "ساخته های خالص ذهن جایی در علم ندارند، زیرا احکام صادره درباۀ آنها علی الاصول قابل آزمایش نیستند."

وارثان فلسفی ماخ، فلاسفه و ریاضیدانانی بودند که حلقۀ وین را در دهۀ 1920 تشکیل داده و پوزیتیویسم منطقی را  براه انداختند.(این نهضت تاثیر زیادی روی فیزیکدانان آن زمان گذاشت).

اهم دیدگاه های تجربه گرایان : * احکام متافیزیکی نه علمی است نه فلسفی. اگر بپرسیم موضوع فلسفه چیست، می گویند موضوع فلسفه تحلیل زبان علم است و نه چیز دیگر. به عبارت دیگر کار فلسفه اینست که باغ دانش را از مطالب بی ارزش پیراسته کند.

* بشر به دانشی جز دانش تجربی راه ندارد. * چون دانش ما صرفا از تجربه حاصل می شود و تجربه  چیزی بیش از داده های حسی نیست. پس تمامی احکام ما دربارۀ جهان احکامی  دربارۀ پدیده هاست و چیزی ورای پدیده ها وجود ندارد (پدیده انگاری) . اشیائی که مستقیما در دسترس  تجربه نیستند ( مثل کوارکها )صرفا پل های ریاضی بین پدیده ها هستند، یعنی ابزارهایی برای کار پژوهشگرند، نه اینکه نمایشگر موجودات واقعی باشند، و پرسش از رویداد هایی که در فواصل بین مشاهدات رخ می دهند بی معنی است. ما باید الگوها را کنار بگذاریم و به معادلاتی که مشاهدات را به هم ربط می دهند اکتفا کنیم.

مطلب از کتاب دکتر گلشنی (مبانی فلسفی فیزیک کوانتوم)

مکانیک کوانتومی و نسبیت عام در یک تقاطع

متحد نمودن مکانیک کوانتومی و نسبیت عام یکی از مهیج ترین سوالات باز در فیزیک نوین است. نسبیت عام، نظریه یکپارچه گرانش، پیش بینی هایی در مورد فضا و زمان دارد که در مقیاس های کیهانی ستارگان و کهکشان ها آشکار می گردد. از سویی دیگر، اثرات کوانتومی ضعیف هستند  و نوعا در مقیاس های کوچک مثلا اتم ها و ذرات منفرد مشاهده می‌شوند. به همین دلیل است که آزمایش اثر متقابل مکانیک کوانتومی و نسبیت عام دشوار است. اکنون، فیزیکدانان نظری با هدایت چاسلاو بروکنر(Chaslav Brukner) در دانشگاه وین آزمایش بدیعی را پیشنهاد نموده اند که می‌تواند عرصه مشترک این دو نظریه را بیازماید. تمرکز این کار اندازه گیری ماهیت نسبیت عامی زمان در مقیاس کوانتومی است.

یکی از پیش بینی های نسبیت عام این است که گرانش  درگذر زمان موثر است. نظریه پیش بینی می کند که ساعت هایی که  در نزدیکی یک جسم جرم  کار میکنند از ساعتهایی که از آن دورترند کندتر تیک تاک می‌کنند. این اثر منجر به «باطل نمای دوقلوها» می شود: اگر یکی از قل ها در ارتفاع زندگی کند، سریع تر از دوقلوی دیگر که روی زمین می ماند، پیر می شود. این اثر  در آزمایش های کلاسیکی به خوبی تایید شده است، اما با مکانیک کوانتومی  هنوز نه، و این هدف آزمایش پیشنهادی جدید است.

گروه پژوهشگران وین می خواهند این احتمال غیرعادی را بررسی کنند که یک ذره کوانتومی می تواند ویژگی کلاسیکی داشتن مکان خوش تعریف را از دست بدهد، یا آن طور که با عبارت مکانیک کوانتومی گفته می شود:  در یک «برهم نهی » باشد. این امر منجر به اثرات «موجی» (که «تداخل» نامیده می شوند) با یک ذره می گردد. هرچند، اگر مکان ذره اندازه گیری شود یا حتی اگر اصولا قابل مشخص شدن باشد، این اثر از دست می رود. به عبارت دیگر، امکان ندارد که تداخل را مشاهده کنیم و به طور همزمان مکان ذره را بدانیم. چنین ارتباطی میان اطلاعات و تداخل، مثالی از مکملیت کوانتومی (Quantum Complementarity) است.

گروه دانشگاه وین ساعتی را در نظر میگیرد (هر ذره ای با درجه آزادی داخلی همانند اسپین) که در برهم نهی دو مکان یکی نزدیک تر و دیگری دورتر از سطح زمین قرار دارد .  بر اساس نسبیت عام، ساعت در مکان های متفاوت با آهنگ های مختلفی تیک می زند؛ همان طور که دو قلوها به شکلی متفاوت پیر می شوند.  اما از آن جا که زمان اندازه گیری شده توسط یک ساعت معلوم می کند که ساعت در کجا قرار دارد، تداخل و سرشت موجی ساعت از دست می رود. ماگدالنا زیچ(Magdanela Zych) نویسنده اصلی مقاله و عضو برنامه دکترای وین CoQus می گوید: «این باطل نمای دوقلوها برای یک فرزند کوانتومی است و  حل آن نیاز به نسبیت عام و مکانیک کوانتومی دارد! چنین برهمکنشی میان این دو نظریه هرگز قبلا آزموده نشده است.» از این رو است که این آزمایش به ما امکان می دهد تا سرشت زمان را از دید نسبیت عام با مکانیک کوانتومی بیازماییم!

منبع:

One clock with two times: when quantum mechanics meets general relativity, PhyOrg.com, link

مرجع:

"Quantum interferometric visibility as a witness of general relativistic proper time", M. zych, F. Costa, I. Pikovski and C. Brukner DOI:10.1038/ncomms1498

کد خبر :‌
ا402
خبرنامه انجمن فیزیک ایران

ادامه نوشته

سرن بزرگترین مرکز تحقیقاتی فیزیک جهان

سرن (CERN) بزرگترین مجموعه آزمایشگاهی دنیا در زمینه فیزیك ذرات بنیادی و فیزیك هسته ای است.این مجموعه عظیم و منحصر بفرد در حاشیه شهر ژنو سوئیس در شهر میرین و در مرز مشترك فرانسه و سوئیس واقع شده است.سرن در 29 سپتامبر سال 1954 میلادی توسط سازمان اروپائی تحقیقات هسته ای شكل گرفته و در طی این مدت نزدیك53 سال توانسته نقش بسیار موثری در رشد و توسعه علم فیزیك داشته باشد.تحقیقات و آزمایشها و پژوهشهای انجام شده در این مركز و كسب جوایز متعدد توسط دانشمندان و پژوهشگران فعال این مركز معتبر علمی دنیا (از جمله6 جایزه نوبل) خود نشان از اهمیت سرن در عرصه تبادلات علمی دنیا دارد.

مطمئناً همه شما با عبارت www یا همان دبلیو دبلیو دبلیو معروف! آشنا هستید. www مهمترین مشخصه http یا همان پروتكل جابجائی ابرلینكها(hyper text transfer protocol) در شبكه جهانی ارتباطات و فناوری جابجائی اطلاعات هست.فكر كنم برای شما جالب باشد كه بدانید برای اولین بار این مشخصه مهم در یك مركز تحقیقات فیزیك بكار برده شد. سرن (CERN) همان مركزی هست كه برای اولین بار برای ارتباط بین پژوهشگران و دانشمندان خود در سال1990میلادی،www را ابداع كرد.همچنین بد نیست بدانید كه آخرین نمونه پیشرفت همین مركز تحقیقاتی فیزیك هم در زمینه اینترنت و فناوری اطلاعات بوده كه میتوان به شكسته شدن ركورد انتقال اطلاعات توسط اینترنت اشاره كرد كه آنهم در سرن به انجام رسید!!

و اما سرن چیست؟ كجاست؟

سرن (CERN) بزرگترین مجموعه آزمایشگاهی دنیا در زمینه فیزیك ذرات بنیادی و فیزیك هسته ای است.این مجموعه عظیم و منحصر بفرد در حاشیه شهر ژنو سوئیس در شهر میرین و در مرز مشترك فرانسه و سوئیس واقع شده است.سرن در 29 سپتامبر سال 1954 میلادی توسط سازمان اروپائی تحقیقات هسته ای شكل گرفته و در طی این مدت نزدیك53 سال توانسته نقش بسیار موثری در رشد و توسعه علم فیزیك داشته باشد.تحقیقات و آزمایشها و پژوهشهای انجام شده در این مركز و كسب جوایز متعدد توسط دانشمندان و پژوهشگران فعال این مركز معتبر علمی دنیا(از جمله6 جایزه نوبل) خود نشان از اهمیت سرن در عرصه تبادلات علمی دنیا دارد.

دولت سوئیس بعنوان پایه گذار اصلی سرن (به همراه 11 كشور اروپائی دیگر)در پنجاهمین سال تاسیس سرن و بعنوان هدیه، مركزى به نام «جهان علم و نوآورى» را كه یك مركز شبكه اى جدید و نیز مكانى براى بازدید علاقه مندان است، به این سازمان اهدا كرد.
در این مركز تحقیقات فیزیك هسته ای و ذرات بنیادی كه مهمترین هدف آن "كشف رازهاى مبداء جهان"تعریف شده است هم اینك بیش از 3000 فیزیكدان و مهندس بعنوان كاركنان مقیم در زمینه های مختلف نظری و آزمایشگاهی مشغول بكار هستند.در سرن همچنین بیش از 6500 دانشمند از 500دانشگاه از 80كشور دنیا بصورت بازدیدهای كوتاه مدت به سرن می آیند كه خود نشان از همكاری بزرگ و بی نظیر علمی دانشمندان و پژوهشگران عرصه علمی جهان دارد. به گفته «چارلز كلایبر» وزیر علوم و پژوهش هاى سوئیس، در50 سال گذشته سازمان اروپایى تحقیقات هسته اى كانون همایش و ملاقات دانشمندان مختلف جهان با ریشه هایى از تمامى ملت ها، فرهنگ ها، مذاهب و اقوام بوده است. كلایبر در مراسم جشن پنجاهمین سالگرد تاسیس «سرن» گفت: "در این مركز مناقشات و دشمنى هاى سیاسى به هیچ وجه راه ندارد و حكمفرمایى همین روحیه باعث شده است این سازمان بتواند در چگونگى شكل گیرى تفكر انسان نسبت به طبیعت و آغاز جهان كمك هاى قابل ملاحظه اى داشته باشد".
به جز سوئیس 11كشور اروپائی دیگر كه در تاسیس پروژه سرن همكاری داشتند عبارت بودند از:
بلژیك،دانمارك،آلمان،فرانسه،یونان،بریتانیای كبیر،ایتالیا،یوگسلاوی،هلند،نروژ و سوئد.
و البته بعدها نیزكشورهای اطریش (۱۹۵۹)، اسپانیا (۱۹۶۱-۱۹۶۸ و بعد ۱۹۸۳)، پرتغال (۱۹۸۶)، فنلاند (۱۹۹۱)، لهستان (۱۹۹۱)، مجارستان (۱۹۹۲)، جمهوری چك (۱۹۹۳)، اسلوواكی (۱۹۹۳) و سرانجام بلغارستان (۱۹۹۹) به عضویت آن درآمدند.
این كشورها اعضای اصلی اداره كننده سرن هستند و از لحاظ اداری-مالی تامین كننده عمده هزینه های مالی سرن هستند.این كشورها سالیانه حداقل مبلغی بالغ بر 5میلیون یورو پرداخت میكنند كه صد البته بسیاری از این كشورها علاوه بر مبلغ حداقل فوق جهت هزینه های بسیاری از پروژه های سرن بصورت مستقیم و غیر مستقیم مبالغ دیگری در نظر میگیرند مثل آلمان و ایتالیا تاكنون فقط برای یكی از پروژه های سرن به اسم (LHC) تاكنون بیش از300میلیون یورو هزینه كرده اند.

محض اطلاع:

بزرگترین برنامه كنونی سرن،علاوه بر تحقیقات گوناگون در زمینه فیزیك هسته ای و ذرات بنیادی،اجرای پروزه بزرگ LHC (Large Hadron Collider) یا همان" ابرتصادم گر هادرونى"است كه بعنوان بزرگترین پروژه تحقیقاتی جهان شناخته میشود. ابرتصادم گر هادرون یك شتاب دهنده ذرات با انرژى و پیچیدگى بى نظیر و بى سابقه است كه نتیجه آن همكارى و مشاركت جهانى براى آشكارسازى بخش جدید پنهانى از حقیقت است.

دسته دوم از كشورهای مشاركت كننده در سرن،شش كشور آمریكا،روسیه،ژاپن،تركیه،هند و اسرائیل هستند كه بعنوان ناظر در سازمان تحقیقات هسته ای سرن حضور دارند.این كشورها هم سهم و مشاركت فعالی در انجام پروژه های تحقیقاتی سرن و همچنین در تامین هزینه های مالی و تجهیزات سرن دارند.برای مثال تاكنون ایالات متحده رقمی بالغ بر یك میلیارد دلار برای پروژه LHC هزینه كرده است.
و اما دسته سوم از كشورهای مشاركت كننده در سرن،كشورهای غیر عضو سازمان اروپائی تحقیقات هسته ای هستند كه در برنامه های مختلف تحقیقاتی سرن مشاركت دارند.این دسته كه شامل 26كشور است عبارتند از:
الجزایر،آرژانتین،ارمنستان،آذربایجان،بلاروس،برزیل،چ ین،كانادا،كرواسی،قبرس،استونی، گرجستان، ایسلند، ایرلند،مكزیك،مراكش ،پاكستان، پرو، رومانی، صربستان ،اسلونی،آفریقای جنوبی،كره جنوبی،تایوان،اوكراین و ایران.
این كشورها بسته به توانائی های علمی و تحقیقاتی خود می توانند در پروژه های آزمایشگاهی و نظری سرن شركت می كنند.در حقیقت،عمده ترین بهره این كشورها از همكاری با سرن،تماس نزدیك و خارج از محدودیت های متداول (سیاسی) با تكنولوژی نوین و كسب مستقیم و بی واسطه دانش علمی و فنی است.

بعد از عضویت رسمی ایران در سرن در سال2001 میلادی و همكاری با سرن در زمینه پروژه بزرگ LHC و ساخت و تامین قطعاتی از این پروژه هم اینك هفت پژوهشگر و سه دانشجو دوره دكترا در زمینه فیزیك ذرات بنیادی در سرن مشغول پژوهش و تحقیقات هستند و همچنین قرار است دو دانشجوی دیگردوره دكترا به این جمع اضافه شود.لازم به ذكر است كه مشاركت انفرادی فیزیكدانان ایرانی در سرن به قبل از سال2000 بر می گردد.

پیش از این درباره شتابدهنده خوشه های پروتونی LHC با محیطی بالغ بر 27 كیلومتر به مختصر گفته شد كه بزرگترین پروژه تحقیقاتی جهان به شمار میرود.هدف از پروژه LHC ساخت دو پر انرژی پروتونی با انرژی بیش از Tev 7 است كه با برخورد دادن این دو پرتو و آشكارسازی ذرات حاصل از این برهمكنش آنها ساختار درونی مواد و ذرات بنیادی سازنده آنها شناخته شود.پروژه LHC با بودجه ای بالغ بر شش میلیارد دلار از سال 1995 شروع شده و راه اندازی آن و شروع آزمایشهای مربوطه برای انتهای سال 2007 پیش بینی شده است. بد نیست بدانید كه هزینه ساختمانی كه این شتابدهنده در آن نصب می شود بالغ بر 500 میلیون فرانك سوئیس است و پیش بینی می شود كه هزینه نهائی آن بعد از انجام تمام مقدمات و آزمایشات در نهایت بالغ بر 10میلیارد یورو شود.جزئیات بیشتر از ساختار و نحوه كار LHC موضوعی نیست كه ما بدنبال آن باشیم بلكه میخواهیم نقش و فعالیت ایران را در ساخت این پروژه عظیم تحقیقاتی جهان مورد بررسی قرار دهیم.
(دوستان علاقمند به LHC در صورت تمایل میتوانند با ارسال ایمیل اطلاعات تكمیلی را دریافت كنند)

قبل از هر چیزی لازم است بدانید كه برای پروژه LHC،چهار آزمایش بزرگ با آشكارسازهای بسیار زیاد طراحی شده است كه در چهار محل تلاقی دو پرتو پروتونی قرارگرفته اند.این آزمایشها عبارتند از:
LHCB-ALICE-CMS-ATLAS
هر كدام از این آزمایش های چهارگانه شامل مجموعه عظیمی از آشكارسازهاست كه كار ساخت آنها توسط مراكز تحقیقاتی مختلف و دانشگاهها و شركت های بزرگ صنعتی در سراسر جهان در حال اجراست.
آزمایش (CMS (Compact Muon Solenoid یكی از چهار آزمایش بزرگ پروژه LHC است.همكاری ایران در این آزمایش در اولین قدم با ساخت قسمتی مكانیكی از آزمایش CMS با عنوان"میز نگهدارنده این آشكار ساز HF و محفظه استوانه ای پوشاننده آن"و با نظارت مهندسان سرن و با انتقال دانش فنی مربوطه به شركت هپكو اراك بعنوان مجری این آزمایش به انجام رسید. این میز باید بتواند قطعاتی به وزن حدود 200 تا 300 تن را تحمل كند كه اجزای آن با فاصله میلیمتری از یكدیگر باز و بسته می شوند. این میز در حقیقت یك دستگاه مكانیكی با تولرانس بسیار بالا به شمار می رود كه هزینه ساخت آن نیز برعهده ایران است.(مبلغی بالغ بر 600 میلیون تومان) دكتر محمد محمدی، متخصص فیزیك ذرات بنیادی و سرپرست گروه سازنده شتاب دهنده سرن در ژنو، كه از طرف دانشگاه فلوریدا این مأموریت را عهده دار شده است در این زمینه می گوید:«برای ایران، موضوع اصلی فعالیت های پژوهشی از این قبیل، دستیابی به منافع اقتصادی آنی نیست، بلكه منفعت اصلی، دستاوردهای علمی است كه از طریق مشاركت در یك پروژه علمی بین المللی، آن هم در بالاترین سطح پژوهش در حوزه فیزیك ذرات بنیادی نصیب كشورمان می شود.»
همچنین برای آزمایش CMS چهار لایه مختلف از آشكارسازهای RPC در دو قسمت انتهائی استوانه آن در نظر گرفته شده است كه باید سه لایه آن برای سال2007 میلادی و لایه چهارم برای آزمایش سال2010 آماده باشند.در ساخت PRC هایCMS چهار كشور ایتالیا،كره جنوبی،چین و پاكستان همكاری میكنند.در مورد ساخت لایه چهارم PRC هایCMS هم اكنون كشورهای هند،ایران،كره و پاكستان مشغول بررسی برای قبول مسئولیت هستند و در نهایت با همكاری كشور ایتالیا انجام خواهد شد.در صورت موفقیت ایران در كسب مسئولیت ساخت RPC های لایه چهارم CMS در داخل كشور،این پروژه اولین مشاركت آزمایشگاهی ایران در یك آزمایشگاه بزرگ بین المللی خواهد بود.
در انتها لازم به یادآوری است كه بدنبال مشاركت موفقیت آمیز ابتدائی ایران در CMS پروژه تور (grid) را نیز به موارد همكاری ایران و سرن نیز میتوان اضافه كرد.در باب معرفی مختصری از پروژه تور (grid) باید گفت كه همانطور كه وب برای به اشتراك گذاردن اطلاعات در اینترنت است،تور یك سرویس نرم افزاری برای به اشتراك گذاردن توان محاسباتی و فضای ذخیره داده ها بین كامپیوترهای متصل به اینترنت است و هدف نهائی از آن ایجاد یك شبكه وسیع جهانی محاسباتی و اطلاعاتی است.

در این نوشتار سعی شد تا حد امكان از روی آوردن به مباحث تخصصی فیزیك ذرات بنیادی و همچنین فیزیك هسته ای و مبحث شتابدهنده ها و معرفی آنها پرهیز شود و هدف اصلی نویسنده معرفی خوانندگان و كاربران عزیز با سرن بعنوان بزرگترین مجموعه تحقیقاتی و آزمایشگاهی جهان در زمینه فیزیك ذرات بنیادی و همچنین پروژه های آن و نقش و همكاری ایران در انجام این مهم بود.امیدوارم كه این مقاله مورد مفید واقع شده باشد.
در تهیه این نوشتار از منابع مطالعاتی و پایگاههای اطلاع رسانی ویكی پدیا،روزنامه شرق،سایت رسمی مركز تحقیقاتی سرن،پایگاه اینترنتی و خبرنامه داخلی مركز تحقیقات فیزیك نظری ایران (IPM) استفاده شده است.

تاب برداشتن فضا و زمان

در داستان های علمی تخیلی تاب خوردن فضا – زمان یك موضوع پیش پا افتاده است و از آن برای سفر سریع به كهكشان های دور استفاده می شود . اینكه سفر در زمان اغلب داستان های علمی تخیلی امروز واقعیت هستند و این بخت و اقبال فضا – زمان است .

به عقیده من فضا می تواند خمیده شود یا اینكه تاب بردارد . برای بیش از دو هزار سال اصل های هندسه ی اقلیدسی بدیهی بودند . حتی امروزه شما می تواند قدرت آن را برای آموزش در مدارس مشاهده كنید . از نتایج مهم و اساسی این هندسه این است كه مجموع زوایای داخلی مثلث را ١٨٠ درجه در نظر می گیرد . گرچه امروز مردم به این موضوع پی برده اند كه قدم های دیگر نیز در علم هندسه ممكن است .

 برای مثال در سطح زمین نزدیكترین چیز به یك خط صاف چیزی است كه آن دایره بزرگ می خوانند . بین دو نقطه كوتاهترین مسیر وجود دارد . بنابراین این یك اصل است و آن جریان استفاده از خط است .

حال به مثلث سطح زین كه استوا را می سازد . خط صفر درجه در طول جغرافیایی در لندن و طول جغرافیایی در شرق كه ٩٠ درجه است و از بنگلادش می گذرد . دو خط طول جغرافیایی در استوا در حالی كه زاویه قائم است با هم مواجه می شوند . این دو طول جغرافیایی همچنین در قطب شمال با هم ملاقات دارند در حالی كه زاویه ٩٠ درجه است . بنابراین مثلثی با سه زاویه قائم داریم كه مجموع زوایای داخلی آن ٢٧٠ درجه است و در این حالت مجموع زوایای از ١٨٠ درجه بیشتر است . این مثلث كه در هندسه اقلیدس وجود دارد در صفحه صاف صدق می كند .

یك خواسته برای مثلث ها وجود دارد كه مجموع زوایای آن را كمتر از ١٨٠ درجه جلوه می دهد .

سطح زمین دارای دو بعد فضایی می باشد كه شما می توانید در سطح زمین در دوبعد مذكور به صورت قائم به طرف یكدیگر حركت كنید . شما حتی این امكان را دارید كه در چهار جهت اصلی یعنی شمال ، جنوب ، شرق و غرب حركت كنید البته بعد سومی هم در جهت قائم بر دو بعد وجود دارد كه آن هم همان بالا و پائین است . یعنی در سطح زمین سه بعد فضایی وجود دارد . سومین بعد فضایی تخت است . یعنی از هندسه اقلیدسی تبعیت می كند در مثلث آن مجموع زوایا ١٨٠درجه است . هرچند هر شخص می تواند حركت در زمین دو بعدی را تصور كند . اما نمی تواند حركت در سومین بعد فضایی را تجربه كند یعنی بعد بالا یا پائین . كسانی كه هندسه اقلیدسی پایبند بودند تمایل نداشتند ، برای زندگی در سطح زمین از بعد سوم اطلاعی حاصل كنند . فضا نیز برای اینكه خمیده باشد تمایل دارد تا هندسه غیر اقلیدسی باشد . آنها تمایل داشتند زندگی دشوار باشد و در این صورت فضا باید دو بعدی می بود .

بنابراین سه بعد برای حد اقل زندگی مناسب بود . اما فقط افراد معدودی می توانستند فضای سطح زمین را برای زندگی دو بعدی در نظر بگیرند . برای افراد قابل تصور بود كه در محیط زندگی شان سه بعد فضایی وجود دارند . اما در سطح كرات بعد دیگری نیز بود كه قابل رویت نبود . اگر سطح كره بزرگ باشد فضای نزدیك آن تخت است و قوانین هندسه اقلیدسی در این شرایط بسیار خوب هستند ، البته در فاصله های كم . اما ما اخطار كرده ایم كه هندسه اقلیدسی در مسافت های زیاد ناگهان از عرصه سقوط كرد . 

برای تصویر این موضوع یك تیم از نقاش ها را تصور كنید كه رنگ هایی را به سطح یك توپ بزرگ اضافه می كنند و به ضخامت لایه های رنگ افزوده می شود و مساحت سطح نیز تمایل دارد افزایش یابد و به سمت بالا رود ، اگر سطح توپ مسطح بود فضا سه بعدی می بود و هر كس می توانست در روی رنگهای نامحدود اضافه شده حركت كند و توپ خواسته اش این بود كه بزرگ و بزرگتر شود . هرچند اگر سه بعد فضا واقعی بودند در سطح دیگر كره ها بعدهای دیگری بود . همچنین حجم توپ تمایل داشت افزایش یابد اما متناهی باشد . هچنین شخصی كه لایه های رنگ را افزوده ؛ و عاقبت توپ می خواهد نصف فضایش پر شود .

نقاش ها نیز تمایل دارند منطقه ای را جستجو كنند كه كوچك باشد و هرگز كوچك نشود و در این حالت تقریبا" تمام فضای توپ به وسیله لایه های رنگ اشغال شده است . سپس آنها می دانند فضای زندگی شان خمیده است نه تخت .

این مثال برای كسانی است كه نمی توانند اصل اول هندسه جهانی را استنباط كنند . در عوض هر كس باید اندازه ی محیطی را كه در آن زندگی می كند به وسیله آزمایش های هندسی در می یابد . 

هرچند یك راه برای خمیدگی فضا را جرج فردریك ریمان آلمانی در سال ١٨۵٤ شرح داد و هندسه را توضیح داد و باقیمانده از قسمتی از ریاضیات در ٦٠ سال بود . هندسه او به طور مطلق می توانست خمیدگی فضا را شرح دهد . ولی به نظر می آمد كه نتواند علت فیزیك فضا را در رابطه با خمیدگی آن توضیح دهد كاربرد كار او در سال ١٩١۵ توسط اینشتن مشخص شد زمانی كه او تئوری نسبیت عام را مطرح ساخت .

نسبیت عام یك انقلاب فكری در فیزیك بود كه راه تفكر در رابطه با جهان را به طور كلی متحول ساخت . این تئوری فقط در رابطه با خمیدگی فضا نیست و خمیدگی یا تاب زمان نیز نیز در آن دارای اهمیت ویژه ای است ؛ در سال ١٩٠۵ عقیده اینشتین این بود كه فضا و زمان با هم بسطی دوستانه دارند و مكان رویداد را با چهار عدد می توان شرح داد .

سه عدد وضعیت رویداد را توضیح می دهد و در مقیاس های بزرگ مانند طول ها و عرض های جغرافیایی كیهانی و فاصله از مركز كهكشان ها كاربرد دارند . چهارمین عدد زمان رویداد است ، بدینگونه می توانیم فكر كنیم كه فضا و زمان با هم هستند ، همچنین در این وضعیت چهارمین بعد آفریده می شود كه آن را فضا – زمان می خوانند . هر نقطه در فضا زمان است كه دارای برچسبی شامل چهار عدد می باشد و این اعداد وضعیت زمین را در فضا – زمان مشخص می كنند . به هم پیوستن فضا و زمان در فضا – زمان چیزی است كه اگر بتوان یكی از آنها را رها كرد راهی منحصر به فرد است ؛ یعنی اگر راهی یكتا وجود داشت تا زمان و موقعیت یك چیز در رویداد مشخص شود . هرچند مقالات قابل توجه اینشتن در ادره ی ثبت اختراعات در سال ١٩٠۵ نشان داد كه فضا – زمان در یك رویداد رخ می دهد منوط براینكه حركت جسم چگونه باشد . فضا – زمان مشترك است و این دو جزو لایجتزی یكدیگرند .

بنابراین ما برای سفر در زمان به كشتی فضایی نیاز داریم كه با سرعتی فراتر از سرعت نور مسافت ها را پیمایش كند . متأسفانه در همان مقالات اینشتین آمده است كه برای شتاب دادن به كشتی فضایی نیاز به نیروی پیشرانه و شتاب دهنده ای داریم كه بزرگ و بزرگتر شود تا شتابی نزدیك به سرعت نور بگیرد . در این زمان به مقدار انرژی زیادی و در واقع به انرژی بی نهایتی نیاز داریم تا از زمان گذر كنیم . در سال ١٩٠۵كه مقالات اینشتین منتشر شد به نظر می آمد كه تئوری سفر در زمان پیش فرضی رد شده باشد . همچنین بیان شده بود سفر به ستاره های دیگر و دیگر كهكشان ها در قالب سفرهای فضایی تجارتی آرام و كسل كننده خواهند بود ؛ در كل در آن مقالات آمده بود كه گذر از سرعت نور ناممكن است و با تجهیزات كنونی برای سفر به نزدیكترین ستاره هشت سال و به مركز كهكشان هشتاد هزار سال وقت لازم است . اگر كشتی فضایی بتواند به سرعت نور نزدیك شود مردم می توانند طی سالهای معدودی به مركز كهكشان ها بروند هرچند كه باز هم بسیار زیاد است . 

در مقالات اینشتین كه در سال ١٩١۵ منتشر شد این موضوع شرح داده می شود كه فضا – زمان به وسیله ماده و انرژی پیچ و تاب داده می شود و یا می پیچد. ما  واقعا" می توانیم این پیچ و تاب را مشاهده كنیم . محصول جرم خورشید این است كه نور و امواج رادیویی هنگام عبور از كنارش مسیرشان كمی خمیده می شود . علت این پدیدار شدن موقعیت ستاره یا چشمه های شبه اختری است كه باعث تغییرمكان كم آن می شود .

زمانی كه خورشید بین زمین و منبع رادیویی قرار می گیرد تغییر مكان بسیار كم است و در حدود یك هزارم درجه است ، در حكم حركت یك اینچ در مسافت یك مایل . با وجود این اندازه مذكور می تواند به دقت اندازه گیری شود . این امر با پیشگویی نسبیت عام تطابق دارد . این مدركی بر پایه آزمایش است كه فضا – زمان خمیده می شود .

مقدار این خمیدگی در همسایگی ما بسیار كم است . زیرا میدان گرانشی خورشید كم دوام است . هرچند برای ما روشن است كه این رویداد در تمام میدان های گرانشی قوی نیز رخ می دهد ، برای مثال در بیگ بنگ یا در سیاهچاله ها .

بنابراین فضا – زمان به درخواست داستان های علمی تخیلی می تواند به اندازه كافی خمیده باشد ؛ البته برای سفرهای ماورای فضایی به وسیله كرم چاله یا تونل فضا – زمانی .

در اولین نظر همه ی اینها قابل دسترس به نظر می رسد ، برای مثال در سال ١٩٤٨ كرت گودُل در جستجو راه حل هایی برای معادلات میدانی نسبیت عام بود تا بتواند جهان را به گونه نمایش دهد كه دركل ماده دوار است . درجهان او ممكن بود تا خارج شوی از سفینه فضایی و بازگردی قبل از اینكه عازم شوی .

گودُل در انجمن پیشرفته پرینستون بود جایی كه اینشتین آخرین سال های عمر خود را در آن سپری كرد . او بیشتر به خاطر این موضوع معروف است كه كه ثابت كرد هر چیز درست را نمی توان ثابت كرد . حتی در چیز به ظاهر ساده ای مانند حساب . اما آیا واقعا" او چقدر نظر نسبیت عام را در رابطه با سفر به زمان دچار دگرگونی ساخت ؟ چیزی كه اینشتین تمایل نداشت آن را ممكن بداند .

حال ما می دانیم كه راه حل گودُل نتواست جهانی را كه ما در آن زندگی می كنیم را نمایش دهد . زیرا آن توسعه یافته نبود . ولی مقدار زیاد و نسبتا" خوبی را برای كمیتی داشت كه ما آن را ثابت كیهانی می خوانیم و به طور كلی باور دارد كه روبه صفر است . هرچند به دیگر چیزها ظاهر راهی معقول و خوب را برای سفر در زمان پیشنهاد و جستجو می كرد . مخصوصا" این موضوع جالب به نظر می رسد كه جهان دارای ریسمانهای كیهانی باشد كه سرعت حركتشان به یكدیگر بسیار نزدیك است . هرچند سرعتشان اندكی از سرعت نور كم تر است . ریسمانهای كیهانی تئوری قابل توجهی در فیزیك هست كه داستان های علمی تخیلی آنها را واقعی نمی دانند تا بتوان آنها را گرفت . چنانكه نامشان اشاره می كنند كه مانند ریسمان هستند كه طول دارند ولی مقطع عرضی آن ها بسیار كوچك است و این اجسام بیشتر شبیه نوارهای اسفنجی هستند . آنها در زیر كشش و فشار زیادی هستند . كششی همانند یك صد میلیارد میلیارد میلیارد تن .

ریسمانهای كیهانی ممكن است صدای محض و دوردست داستان های علمی تخیلی باشند . اما یك علت علمی خوب برای آن وجود دارد كه می تواند فرمی از جهان اولیه باشد برای مدتی بعد از بیگ بنگ . چون آنها زیر كشش چنین بزرگ قرار دارند ممكن است هركس از آنها انتظار داشته باشد كه سرعت نور را بهبود بخشند جهان گودُل و حركت سریع ریسمانهای كیهانی هر دو باهم اشتراك دارند . زیرا هردو اقدام به خمیده شدن فضا – زمان می كنند كه در آنها سفر در گذشته برای همه ی اوقات ممكن است . امكان دارد خداوند خمیدگی جهان را آفریده باشد . اما ما دلیلی برای تفكر مانند او نداریم . جهان برای مجاز شدن سفر در گذشته بعد از بیگ بنگ تا حدی اقدام به خمیده شدن كرد .

از زمانی كه ما نتوانستیم راه آغاز شده جهان را تغییر دهیم ، سوال اینجا است كه آیا سفر در زمان ممكن است ؟ و متعاقبا" سوال این است كه آیا می توانیم فضا – زمانی خمیده بسازیم تا هركس بتواند به وسیله آن به گذشته قدم بگذارد ؟ به عقیده من این یك مبدأ مهم برای پژوهش است . اما هركس برای خم كردن آن دقت ندارد . اگر هركس امتیاز كاربردی یك پژوهش را برای سفر در زمان در دست داشته باشد بی شك آن را روانه میدان خواهد كرد . هر كس كه تكنیك عمل را دارد این كار رامی كند ، كارهایی مانند حبس زمان و یا خمیدگی كه رمزهایی برای سفر در زمان هستند . هرچند این مطلب تا حدی در رابطه با سفر در زمان است ، ولی باید نام نهادن قابل احترام علمی را در رابطه با خمیدگی فضا – زمان دریافت كنیم .

اگر از نسبیت عام گذر كنیم می توانیم اجازه سفر در زمان را صادر كنیم ؛ آیا این اجازه در قالب جهان ما می گنجد و اگر نمی گنجد چرا نه ؟ این موضوع دقیقا" وابسته به سفر در زمان است كه از موضعی از جهان به جای دیگر برویم . هم چنین من گفتم اینشتن این موضوع را بیان كرد نیروی پرتابه سفینه فضایی برای گذر از سرعت نور باید بی نهایت باشد . بنابراین تنها راه موجود برای سفر در جهان و یا برای رفتن از یك سوی كهكشان به سوی دیگر آن خمیدگی زیاد فضا – زمان است كه یك تونل كوتاه یا كرمچاله را می آفریند . با این امكان می توانستیم از یك سوی كهكشان یه سوی دیگر آن وصل شویم و این عملی میان بر است كه بروید و برگردید ، در صورتی كه در این شرایط دوستانتان زنده باشند . چنین كرمچاله هایی به سختی به ذهن ما خطور می كنند ، همچنین هستی و مقدورات آینده .

اگر شما می توانستید از یك سوی كهكشان به سوی دیگر آن سفر كنید در یك یا دوهفته بازگشت شما مقدور بود تا اینكه به زمان قبل از عازم شدنتان برسید . شما حتی می توانستید در سفر برگشت خود در زمان به وسیله یك كرمچاله اداره كنید اگر پایان آن دو حركتی نسبی نسیت به یكدیگر بود .

اگر چه برای آفریده شدن كرمچاله به ماده ای كه فضا – زمان در راه مقابل خمیده می كند نیاز است مانند سطح یك زین و این همان راه درست برای خمیدگی فضا – زمان و مجاز كردن سفر در زمان است . اگر جهان آغازی نمی داشت این خمیدگی تصویب سفر در زمان بود و برای ساختن راههای مورد نیاز به ماده با جرم منفی و چگالی انرژی منفی نیاز است .

قوانین فیزیك كلاسیك می خواهند تا توانایی جهان در خمیده شدن ممنوع شود برای سفر زمان مجاز نشود . هر چند قوانین فیزیك كلاسیك قوانین فیزیك كوانتومی را بر هم می زنند . در حالی كه صرفنظر از نسبیت عام این تئوری یعنی كوانتوم تصویر جدیدی از جهان را ایجاد كرده است . این تئوری را می توان آرام بخش دانست و اضافه برداشت را از روی یك یا دو محاسبه را مجاز می كند . در صورتی كه لبه ها موافقت كنند . در دیگر الفاظ تئوری كوانتوم در بعضی جاها منفی بودن چگالی انرژی را مجاز می كند مشروط براینكه در دیگر جاها مثبت باشد . علت اینكه تئوری كوانتوم اجازه می دهد چگالی انرژی منفی باشد وجود اصل عدم قطعیت است . این سخنان كمیت مسلم هست . و گفته هایش در قالب این مثال می گنجد ؛ ما نمی توانیم مقدار سرعت و و موقعیت یك ذره را با هم به طور خوب مشخص كنیم ، معمولا موقعیت آن تعیین می شود زیرا نسبت به سرعت آن از خطای كمتری برخوردار است و بالعكس . همچنین اصل عدم قطعیت در میدان هایی مانند میدان های الكترومغناطیسی و میدان های گرانشی به كاربسته می شود و دركل براین موضوع دلالت می كند كه میدان ها به طور دقیق نمی توانند صفر باشند ، حتی در وقتی كه ما فكر می كنیم فضا خالی است . به این دلیل نمی تواند صفر باشد كه اگر به این گونه باشد مقدار هر دو كمیت یعنی مقدار سرعت و مقعیت آن به خوبی مشخص می شد و این با اصل عدم قطعیت مغایرت دارد و تخلفی در آن است . در عوض میدان بایستی مقدار حداقل و محققی از تغییرات را داشته باشد كه اشخاص می توانند آن را تفسیر كنند و ما آن را نوسانات خلاء می خوانیم .

یك جفت ذره و ضد ذره ناگهان پدیدار می شوند و مجزا از هم به حركت می پردازند و با هم بازمی گردند و یكدیگر را نابود می كنند . این جفت مذكور یعنی ذره و ضد ذره حقیقی اند . زیرا اندازه آنها را مستقیما" با آشكارساز نمی توان مشاهده كرد . هرچند اثر غیرمستقیم آنها قابل رؤیت است . یك راه برای این كار عملی است كه آن را اثر كسمیر می خوانند . هر كس با دو تكه فلز نظیر هم می تواند این كار را بكند ، این دو ورقه ی فلز باید در فاصله نزدیك و مجزایی از هم باشند ؛ این ورق ها برای ذرات و ضد ذرات عملی همانند آینه دارند . این وسیله كه ناحیه ای ازبین دو صفحه است مانند یك ذره شبیه به آلت پیپ است و فقط امواج نوری كه فركانس آنها تشدید شده را می پذیرد . همچنین نتیجه این است كه مقدار كمی نوسان خلاء وجود دارد و ذرات حقیقی در نوسانات خلاء و یا بیرون آن می تواند هر طول موجی داشته باشد . كاهش تعداد ذرات بین صفحات دستگاه كه ضربه ای وارد نكرده اند فشار را كاهش داده ، در صورتی كه فشار زیادی به صفحات اعمال نشده است . بدین سال نیروی نحیفی بین دو صفحه وجود دارد ، این نیرو با آزمایش اندازه گیری شده است . بنابراین واقعا" ذرات حقیقی وجود دارند و محصول و مفهومی واقعی هستند . چون كه ذرات حقیقی و یا نوسانات خلاء كه بین دو صفحه است دارای مقدار كمی چگالی انرژی هستند نسبت به داخل منطقه بیرونی . اما چگالی انرژی فضای خارجی دور از صفخات است و باید صفر باشد و یا به صورت دیگر فضا تمایل دارد خمیده باشد تا اینكه تقریبا" مسطح باشد . بنابراین چگالی انرژی بین دو صفحه باید منفی باشد .

و اصل اینكه فضا زمان خمیده می شود .و این تأییدی بر اثر كسمیر است كه می توان آن را در جهت منفی خمیده كرد و این پیشرفتی در علم تكنولوژی است و نیرو مذكور می تواند كرمچاله و یا خمیدگی فضا – زمان را شكل دهد تا سفر در گذشته ممكن شود اگر در زمانی در آینده سفر در زمان را آموختیم در صورتی كه این سفر بازگشتی ندارد در آن زمان به بحث در رابطه با آن می پردازیم .

بعضی از مردم ادعا دارن د كه ما با آینده ملاقات داریم آنها می گویند یوفوها ( بشقاب پرنده ها ) از آینده می آیند . و كار آنها صلاحدید دولت های خیانتكار كهكشانی برای پوشاندن خود است .

تا از خودشان محافظت كنند و این امر تا حدی ناممكن و ضعیف به نظر می رسد تا اینكه بتوانیم از بیگانه ها اطلاعات كسب كنیم . من به این طوری تا حدی شكاك هستن . گزارش مشاهده بشقاب پرنده ها نمی تواند علتی بر وجود فرازمینی ها باشد ، زیرا آنها متقابلا" متغایر هستند . اگر شما یك بار پذیرفتید كه این ها اشتباهند و یا خیال بوده اند ، این موضوع تماما" احتمالی نیست كه آنها وجود دارند تا بیایند ودرآینده با مرم ما ملاقات كنند .

و یا اینكه اگر آنها واقعی هستند تمایل دارند از سمت دیگر كهكشان ها بیایند و در زمین ساكن شوند و آن را به تسخیر خود در بیاورند و یا اینكه در رابطه ای به ما اخطار دهند ، آنها موجوداتی بیهوده اند . یك راه ممكن برای اینكه با سفر در زمان تطبیق كند امری است كه باید در آینده نظاره گر آن باشیم و خواستار آن است كه در موردش به بحث پرداخته شود .

این دیدگاه تمیل دارد آینده ما را ثابت جلوه دهد و اینگونه سخن می گوید كه طبق مشاهدات فضا به اندزه كافی برای سفر در زمان خمیده نیست ، از سوی دیگر راههای آینده باز است و ممكن است كه ما بتوانیم فضا را به اندازه كافی خمیده كنیم تا بتوانیم در زمان سفر كنیم . همچنین ما نیز تمایل داریم كه در زمان سفر كنیم و بازگردیم .

چه كسی تمایل دارد فضاپیما را در پایگاه پرتاب منجر كند و یا اینكه از عازم شدنش در اولین محل جلوگیری كنی شرح ویژه دیگری برای این پارادوكس وجود دارد . چه فرزندی می خواهد خانواده اش را به قتل برساند در صورتی كه هنوز زاده نشده است . این دو ذاتا" هم ارز هستند .

هركس باید راه حلی پایدار را برای معادلات فیزیك جستجو كند حتی اگر فضا به حدی خمیده شود كه سفر در زمان ممكن شود . در این دیدگاه شما نمی توانید با موشك شروع به كارشوی و به گذشته سفر كنی مگر اینكه شما از قبل بازگشتی داشته اید ؛ افرادی كه این دیدگاه را مطرح كرده اند خواسته اند كه ما كاملا" مصمم باشیم . در این صورت ما نمی توانیم افكاری را متحول سازیم كه به قدری اختیاری هستند كه در دیگر مكان ها آن را نزدیك شدن به تاریخ متناوب می خوانند . این نظریه توسط فیزیكدانی به نام دیوید دویش حمایت شده است و توسط فیلم سازی به نام استیون اسپیلبرگ به تصویر كشیده است . « بازگشت به جهان آینده »

این تاریخ متناوب تمایل ندارد تا هر بازگشتی از آینده را در خود داشته باشد قبل از اینكه سفینه فضایی عازم شود و وارد یك تاریخ متناوب دیگر شود .

فیزیكدانی به نام ریچارد فیمان عقیده داشت كه بر طبق نظریه كوانتوم جهان فقط دارای یك تارخ نیست و در عوض در جهان ممكن است تاریخ های یكتای زیادی وجود داشته باشد كه هر یك دارای احتمالاتی هستند . تاریخ های آرامی كه در شرق میانه وجود دارند بادوام هستند .

در بعضی از تاریخ ها فضا – زمان خمیده بوده است كه بعضی از اجسام مانند راكت ها می توانسته اند در میانشان سفر كنند . در هر حال هر تاریخ تودار ، كامل و جامع است و بعضی از آنها فضا را خمیده شرح نمی دهد بنابراین یك موشك نمی تواند به تاریخ دیگری انتقال یابد و دوبار به حالت نخست بازگردد . این ها در تاریخ های یكسان و آرام است و فرضیه ی تاریخ ها هم چنان به قوت خود باقی است كه در جای تاریخ های متناوب قرار می گیرد . بدینگونه است كه ما در تاریخ پایدار و یا نا متناقض گیر كرده و تردید كرده ایم . هرچند در این زمان نیازی به درگیری با مسائل جبری یا اختیاری نمی باشد . اگر احتمالات برای تاریخ فضا – زمان و خمیدگی آن بسیار كم باشد ، احتمال سفر در زمان بسیار درشت اندامی می كند و من آن را ترتیب زمانی حفظ گمان ها نامگذاری می كنم . در كل قانون های فیزیك با یكدیگر متحد شده اند و درشت اندامی می كنند تا جلوی سفر در زمان گرفته شود .

پایان این مقاله چنین است كه فضا – زمان سریع و یا سفر به زمان گذشته نمی تواند از ارائه ادراك و فهم جلوگیری كند و آن را غیر محتمل جلوه دهد .

نظریه تارعنکبوت های کیهانی

دانشمندان مركز فیزیك نجوم اسمیت سونین دانشگاه هاروارد تئوری جدیدی را با عنوان « تارهای كیهانی » (cosmic web) ارائه كردند كه نشان می دهد ماده تاریك به همان روشی كه تارهای عنكبوت تشكیل می شوند ، در جهان پخش می شود . این دانشمندان در این خصوص اظهار داشتند ؛ « ما با روش های شبیه سازی توانستیم گستردگی ماده تاریك در جهان نزدیك را مورد بررسی قرار دهیم و مشاهده كنیم كه این ماده به طرف گرمایی كه به سبب تاثیرات جاذبه یی ماده تاریك شكل گرفته است ، جذب می شود »  براساس تئوری های موجود ، ۹۵ درصد از كیهان را ماده تاریك تشكیل می دهد . این دانشمندان با استفاده از رصدهای تلسكوپ های اشعه ایكس چاندرا و «XMM-Newton» تئوری جدید « تارهای كیهانی » را مطرح كردند  . به گفته این دانشمندان « این رشته‌ها همچنین می‌توانند كلید شناخت بیشتر ماده زنده باشند . ماده زنده بخشی از ماده مرئی كیهان است كه حدود ۵/۲ درصد از ۵ درصد ماده معمولی جهان را تشكیل می دهد. » به گفته این دانشمندان ، این رشته‌ها می توانند توسط ماده تاریك و ماده معمولی ساخته شوند .

در حقیقت ماده تاریك واقعی كه در كتاب قرآن از آن دخان نام برده شده است با امواج الكترومغناطیسی یا نور ( حرارت و گرما )  برهمكنش قوی دارد . میتوانیم چنین تصور كنیم كه چون دخان جاذب نور است هرگز رصد نخواهد شد مگر اینكه سایه آن را رویت كنیم ، ولی چون نور را تبدیل به میدان مغناطیسی می‌كند این میدان قابل شناسایی میباشد .

فیزیكدانان ایتالیایی و چینی موفق شدند ذرات اسرارآمیز ماده تاریكی را كه در اطراف خورشید می چرخند كشف كنند . به گزارش خبرگزاری مهر ، گروهی از فیزیكدانان ایتالیایی دانشگاه رم با همكاری محققان چینی اعلام كردند كه ذرات اسرارآمیز ماده تاریك را كشف كرده‌اند . ماده تاریك بر پایه تمام مدلهای كنونی كیهان شناسی منشاء پویایی و تكامل هستی است . این دانشمندان با استفاده از یك "نمایان كننده ذرات" در لابراتوارهای كوههای "گرن ساسو" توانستند عبور یك باد از ذرات ماده تاریك را كه در اطراف خورشید می چرخد نشان دهند . براساس این تئوری ، ماده تاریك می تواند از ذرات فرضی تشكیل شده باشد كه از "انفجار بزرگ" (بیگ بنگ) تشكیل شده اند . این ذرات فرضی با ماده تاریك واكنش بسیار ضعیفی را برقرار می كنند . این ذرات كه با اصطلاح WIMP ( ذرات حجیم با فعل و انفعالی ضعیف ) معرفی می شوند می توانند از طریق سیاره ای همانند زمین عبور كنند . براساس گزارش نیویورك تایمز ، آزمایش Dama (آزمایش ماده تاریك) از "یك نمایان كننده یودید سدیم" استفاده می كند . این نمایان كننده یك نور مختصر را به یك اتم می تاباند و به این ترتیب با WIMP واكنش می دهد . در آزمایشی كه این دانشمندان پیش از این در دوره سالهای 1996 و 2002 انجام داده بودند از حدود 100 كیلوگرم ماده نمایان كننده استفاده كردند ، درحالی كه در این آزمایش جدید این میزان دو برابر شد . محققان ایتالیایی و چینی در هر دو آزمایش مشاهده كردند كه بیشترین رقم نوسان نور مختصر مربوط به ماه ژوئن و كمترین میزان آن مربوط به ماه دسامبر است . در حقیقت این دانشمندان توانستند با استفاده از آزمایش Dama حضور ماده تاریك را بار دیگر اثبات كنند .

همانطور كه قبلا گفته شد ماده تاریك در سطح خورشید به علت جذب نور خاصیت مغناطیسی پیدا كرده و توفانهای مغناطیسی خورشید میتوانند این ذرات را شتاب دهند تا با سرعت به طرف بیرون ( جهت سیاره زمین ) پرتاب شوند .

تونل زنی کوانتومی

تونل‌زنی کوانتومی (به انگلیسی: Quantum tunneling) به فرایندی کوانتومی گفته می‌شود که در آن یک ذره که انرژی‌اش کمتر از ارتفاع سد پتانسیل است، از سد پتانسیل می‌گذرد. این فرایند کاربرد بسیاری در فناوری دارد. برای نمونه میکروسکوپ‌های الکترونی تونلی از این ویژگی استفاده می‌کنند. این پدیده با استفاده از قوانین کلاسیک توجیه ناپذیر است و خود دلیلی بر ضعف مکانیک نیوتنی است .

یک مثال دیگر نیز در MOSFET هاست که الکترون‌های کانال، به طور عادی نمی‌توانند از اکسید گیت عبور کنند، ولی با کوچک تر شدن طول اکسید، مقداری از جریان کانال توسط گیت به علت این پدیده نشت می‌کند.

فرایند بوییدن ار طریق تونل زنی الکترون . ( الف ) یک الکترون موجود در گیرنده ی بینی راه خود را جزء بخشنده ی گیرنده پیدا می کند ؛ ( ب) و ( ج ) بسامد ارتعاش مولکول معطر به الکترون امکان تونل زنی بین حالت های مختلف انرژی را می دهد ؛ ( د)  الکترون وارد واحد گیرنده می شود و مولکول آن را ترک می کند .
 
     دانشمندان مرکز نانو فناوری لندن ( LCN - London Centre for Nanotechnology) در یونیور سیتی کالج لندن به تازگی نظریه ی 10 ساله و کنجکاوی بر انگیز بوییدن را تحلیل کرده و دریافته اند که این ایده شاید بیش از آنچه زمانی تصور می شد منطقی است .
 
دانشمندان دربار ه ی بوییدن فقط چند قطعه از پازل را در اختیار دارند و هنوز معلوم نیست که آن ها چگونه در تصویر بزرگ قرار می گیرند . اصولاً دانشمندان می دانند که مولکول های بودار موجود در هوا چند نوع گیرنده در بینی های ما را بر می انگیزد ، که سپس باعث به کار افتادن یاخته های عصبی مغز جهت تحلیل بو می شوند . اما ، در حالی که دانشمندان می دانند شکل و اندازه ی مولکول ها می تواند باعث متفاوت شدن بوی آن ها شود ، اما برخی مولکول ها ی با شکل تقریباً همانند بوی یکسانی ندارند .
 
این معمای ظاهراً لاینحل ناشی از عدم شناخت ما از چیز هایی است که در هنگام و پیش از بر هم کنش مولکول های بودار با گیرنده های بینی رخ می دهد . این فرایند های اولیه ی در مقیاس اتمی باید شامل برخی معیار های گزینش باشند که توضیح می دهد چرا گیرنده ها به مولکول ها ی با شکل های یکسان ( یا مختلف ) به صورت متفاوت واکنش می دهند .
 
امکانی که فیزیکدانان LCN جیفر بروکس (Jennifer Brooks ) ، فیلیو هارتوسیو ( Filio Hartosiou) ، آندرو هررسفیلد (Andrew Horsfield ) و استو نهام(Marshall Stoneham ) بررسی کرده اند آن است که الکترون های گیرنده ، در صورتی که بسامد ارتعاش مولکول های بودار نظیر اختلاف انرژی بین حالت های انرژی شود ، الکترون های گیرنده را می توان واداشت تا بین این حالت های انرژی تونل بزنند . گروه  LCN امکان فیزیکی این ساز و کار را که ابتدا دانشمندی به نام لوکاتورین (Luca Turin) در سال 1996 مطرح کرده بود بررسی کردند ، و دریافتند که یک مدل کلی این تونل زنی الکترون با قانون های فیزیک و همین طور جنبه های شناخته شده بوییدن سازگار است .
 
تونل زنی کوانتوم مکانیکی ، فرایندی که اغلب در فناوری مورد استفاده قرار می گیرد ، وقتی رخ می دهد که ذره ای در سد تونل بزند که به لحاظ مکانیک کلاسیک ممنوع است . این برای اجسام در مقیاس کوچک ، مانند الکترون ها ، به واسطه ی  ویژگی های موج گونه شان رخ می دهد . اگر ارتعاش های مولکول های بودار ( یا فونون ها ) باعث شود که الکترون های موجود در یک گیرنده ی بینی بین حالت های مختلف تونل بزنند ، سیگنال های عصبی به مغز فرستاده می شود . بسامد های مختلف ارتعاش را گیرنده های مختلف آشکار می سازند ، بنابراین ، چون مولکول های بودار مختلف دارای بسامد های متفاوتند ، پس مشام ما آن ها را متفاوت حس می کند .
 
 استونهام گفت : " شخص من متعجب شدم که پاسخ های ما تا این اندازه قاطع به نظر می رسد – ما مجبور شدیم چیزی را سر هم بندی کنیم تا مقدار های مفید خاصی را برای پارامتر ها اختیار کنیم . در ابتدا اصلاً مطمئن نبودیم . در واقع وقتی اولین بار این ایده را 10 سال قبل شنیدیم ، اصلاً انتظار نداشتیم که عملی باشد . ایده ی ارکاتورین را دوست داشتم – جالب بود – اما معلوم شد آنچه انجام دادیم اصلاً بدیهی نیست . "
 
در حالی تصویر بنیادی شیمیایی بو در گذشته یک مدل «قفل وکلید » بود که در آن مولکول های به شکل متفاوت به گیرنده ها مختلف پر ارزش می یافتند ، گروه LCNبیان می کند که چگونه ساز و کار تونل زنی الکترون بیشتر یک مدل « کارت خوانی » است . مولکول بودار را ، گیرنده هایی که طیف ارتعاش آن را گرفته اند ،مثل یک کارت اعتباری با همساز شدن با شکل آن «می خوانند .»
 
استونهام اظهار داشت " نظریه های مهم دیگر در مورد چگونگی تولید سیگنال های منحصر به برخی مولکول ها ، نظریه هایی است که به شکل مولکولی بستگی دارد ، یعنی عمدتاً ساز و کار های «قفل وکلید » همان طور که در مقالۀ فیزیکال ریویو لتررز خود بیان کرده ایم ، این مدل متداول برای این مولکول های معطر کوچک با شکست بدی مواجه می شود ( مولکول های همانند دارای بوهای مختلف هستند ، مولکول های با شکل های متفاوت دارای یک بو هستند ، فرایند بر انگیخته شدن به خوبی تعریف نشده است . "
 
همان طور که محاسبه های گروه LCN نشان می دهد ، این روش بر انگیزش غیر مکانیکی به لحاظ فیزیکی قابل قبول است ؛ سیگنال الکترونی ناکشسان را می توان رمز گشایی کرد ؛ و به نظر می رسد ارتباطی بین طیف ارتعاش مولکول و بوی آن وجود داشته باشد . گرچه دانشمندان هنوز باید چیز هایی را درباره ی ویژگی های گیرنده ها بدانند ، اما مدل کارت خوانی بینشی را در مورد چگونگی عمل گزینش گری برای مشاهده ی انسان به دست می دهد . استونهام توضیح داد که " در مورد امکان شناخت کامل بوییدن در آیندۀ نزدیک ، سطح های شناخت متفاوتی وجود دارد . اما تا سطحی که بتوان بو ها را طراحی کرد ، احتمالاً آری ( و در واقع لوکاتورین و شرکت او فلکسیترال ( Flexitral) ، نسبتاً موفق بوده اند.)
 
 
ترجمه :دکتر منیژه رهبر
     مرجع
منبع:  http://avangnews.googlepages.com/news15

ادامه نوشته

آیا مکانیک کوانتومی ، علیت را نقض می کند ؟

مقدمه :
دستاوردهای علمی بشر، علاوه بر اینكه طبیعت را مطیع و مسخر وی می سازد، تفكرات فلسفی و جهان بینی او را نیز دگرگون می كند. پیشرفت دانش به موازات حل مسائل زندگی، محیط فكری و فرهنگی مناسب تری برای كسب دستاوردها و پیشرفت های علمی بشر مهیا می كند و با دقیق تر كردن معیارها و منقح تر كردن روش های علمی بر قدرت نفوذ و قلمرو دانش بشر می افزاید. از جمله قدیمی ترین اصولی كه انسان در تبیین رویدادهای اطراف خود به كار می گرفته، برهان علیت است. علیت به عنوان یك قانون عام و فراگیر، همه حوادث را در برمی گرفت و قرن ها اساس تمام علم ما به جهان را تشكیل می داد.شاید قدمت تفكر علی به اندازه قدمت خود فكر باشد.
پيشرفت های علم فیزیک در عصر ما (نظریه کوانتوم ) برخى از پايه اى ترين تصورات عقل سليم ما از جهان، نظير عليت را، زير سنوال کشيده اند.
در تجربه هاى عادى روزانه معمولأ عليت در رابطه با پديده هاى مادى درک مى شود. در حالیکه در مکانیک کوانتوم رابطه ی علت و معلول را باید از طریق انتقال اطلاعات مورد بررسی قرار داد. بنابرابن اگر پدبده هاى جهان ترکيبى از ماده، انرژى و اطلاعات تلقى شوند، در آنصورت عليت از زوايه يک خاصيت پدبده مورد نظر ممکن است با عليت از زاويه خاصيت ديگر آن در نقطه مقابل هم قرار گيرد. در نتيجه ممکن است که کل مفهوم متافيزبکى تقدم و تأخر را مجبور شويم در چارچوب ديگرى مطرح کنيم.
فيزيک کوانتوم به ما آموخت که محدوديت مفاهيم علت و معلول درهر عرصه را نيز درک کنيم و با حدود اين "عمومى ترين" قانون طبيعت نيز آشنا شويم.
در نیمه نخست قرن بیستم كه ساختارهای كلاسیك علوم تجربی و لب آن یعنی فیزیك نظری در حال پوست اندازی بود، نظریه مكانیك كوانتومی نوین كه از دل نظریه مكانیك كوانتومی قدیم برآمده بود، تاثیر بسیار شگرفی بر اصول تفكرات فلسفی و جهان بینی بشری داشت. كشفیات دانشمندان فیزیك تجربی در ربع اول قرن بیستم، توسط فیزیكدانان بزرگ آن زمان مثل پلانك، اینشتین، بور و زومرفلد توجیهات پدیده شناسانه ای پیدا كرده بود. اما نیاز به یكسان سازی قوانین و تدوین آنها براساس یك نظام مبتنی بر اصول موضوعه به شدت احساس می شد. در آن زمان نسل دوم فیزیكدانان بزرگ معاصر مثل پائولی دیراك، هایزنبرگ، شرودینگر و فون نویمان و... دست به كار شدند و با تحلیل عمیق داده های تجربی، مكانیك كوانتومی جدید را به وجود آوردند. در این بین كارل فردریش فون ویتسكر فیزیكدان جوانی كه به گفته استادش هایزنبرگ، در ۱۸سالگی دیگر چیزی برای یادگرفتن برایش نمانده بود، ایدئولوژیك كردن قوانین و دستاوردهای نظری مكانیك كوانتوم را آغاز كرد. در زمانه ای كه بوی بدبختی و جنگ و آنارشی تمام اروپا را فرا می گرفت، مكانیك كوانتومی نوین به وجود آمد و به همراه روانشناسی ویلیام جیمز از یك سو و تفكرات تحصلی حلقه وین رشد و باروری خود را آغاز كرد. عظمت دستاوردهای مكانیك كوانتومی در توجیه پدیده ها و به خصوص شاهكارش یعنی توجیه كامل طیف اتم هیدروژن جا را برای نشستن و تفكر عمیق روی نتایج فلسفی مكانیك كوانتومی تنگ كرده بود و اگر بزرگانی چون اینشتین، شرودینگر و... نبودند تا بر دستاوردهای فلسفی قضیه ایراد وارد كنند چه بسا تا به امروز مكانیك كوانتومی به عنوان امری محتوم و نقطه پایان نظری فیزیك پذیرفته شده بود.
علیت
واژۀ علیت در قرون اخیر در میان فیزیکدانان به این معنی به کار رفته است که اطلاعات دقیق از حالت فعلی یک سیستم فیزیکی برای پیش بینی آیندۀ آن کفایت می کند. به عبارت دیگر در جهان قوانین لایتخلفی وجود دارند که به کمک آنها می توان بطور یگانه آیندۀ هر سیستم فیزیکی را از روی وضعیت فعلی آن تعیین کرد.
این تعبیر خاص از علییت را اصل موجبیت (دترمینیسم) می نامند. این اصل در مکانیک نیوتنی اعتبار مطلق داشت ولی پس از تکوین مکانیک کوانتومی بنیانگذاران مکتب کپنهاگی گفتند که دترمینیسم را باید کنار گذاشت. در میان اینها بور وضعیت خاصی داشت زیرا او حتی قبل از ظهور مکانیک کوانتومی جدید اعتبار دترمینیسم را مورد تردید قرار داده بود:"این نویسنده پیشنهاد کرد که تغییر هر حالت یک اتم،که در آن اتم از یک حالت مانا به حالت مانای دیگر می رود،باید یک فرآیند واحد به حساب آورده شود که قابل تشریح بیشتر نیست. در اینجا، آنقدر از توصیف علی دوریم که می توان گفت هر اتم در یک حالت مانا مختار است به هر حالت مانای دیگر منتقل شود." در سال 1923 نیز بور در مقاله ای که به اتفاق کرامرز و اسلیتر نوشت تخلف از علیت را پیشنهاد کرد که اندک زمانی بعد تجارب بوته – گایگر و کامپتون – سایمون آن را رد کرد. همچنین بور در سخنرانیی که در سال 1925 در کنگرۀ ریاضیدانان اسکاندیناویایی ایراد کرد متذکر شد که پیشرفت فیزیک امکان یک توصیف علی منسجم از پدیده های اتمی را رد کرده است.
بور پس از پی بردن به اصل مکملیت،موضعی میان طرد کامل موجبیت و اعتبار مطلق آن اختیار کرد. در این زمان بور عقیده داشت که قوانین بقای انرژی و اندازه حرکت(که مصادیق روابط علی هستند) در صورتی دقیقا صدق می کنند که از توصیف زمانی – مکانی حوادث صرفنظر کنیم وبالعکس. به عبارت دیگر،ارائه یک توصیف زمانی – مکانی و یک توصیف علی دقیق برای حوادث فردی به طور همزمان امکان ندارد و یکی از ایندو را باید فدای دیگری کرد. به قول بور:"این وضعیت مخصوصا مانع تلفیق غیر مقید مختصات زمانی – مکانی و قوانین بقای اندازه حرکت – انرژی که توصیف تصویری علی فیزیک کلاسیک بر مبنای آنهاست می شود. بنابراین یک طرح تجربی که منظور از آن پیدا کردن مکان یک ذرۀ اتمی در لحظۀ بعدی (بعد از تعیین آن در یک زمان قبلی) است مستلزم انتقال (علی الاصول غیر قابل کنترل) انرژی و اندازه حرکت به ترازهای ثابت و ساعتهای میزان شده (که برای تعریف دستگاه مرجع ضرورت دارند)است. بالعکس استفاده از هر طرحی که برای مطالعۀ ترازمندی انرژی و اندازه حرکت (که برای توجیه خواص ذاتی اشیاء اتمی لازم است) مناسب باشد مستلزم صرف نظر کردن از تفصیلات مختصات زمانی – مکانی ذرات سازندۀ سیستم است."
اما واقعيت اين است كه اين دو مفهوم كاملاً مستقل از هم هستند و بنابراين حتي اگر افراطي ترين تعبير از مكانيك كوانتومي به طرد موجبيت بينجامد، عليت را باقي خواهد گذاشت.
از جمله كساني كه در دنياي كلاسيك به موجبيت مي پردازد پير لاپلاس، رياضيدان، فيزيكدان و فيلسوف فرانسوي است.
وي اصل عليت عمومي را اين چنين بيان مي كند:«ميان رخدادهاي اكنون و رخدادهاي گذشته اتصال ژرفي وجود دارد، اتصالي كه بر اين اصل استوار است: چيزي نمي تواند بدون علتي كه مقدم بر آن باشد وجود داشته باشد»
لاپلاس اين تعريف از عليت را وامدار نظرات لايب نيتس بود كه مي گفت همانقدر كه ۹=۳*۳ حتمي است، وقوع رخداد ها نيز قطعي خواهد بود.
لاپلاس با توجه به اين بيان از عليت، موجبيت را چنين مي داند :«ما بايد حالت كنوني جهان را معلول حالت قبلي و علت حالت بعدي آن بدانيم. متفكري كه تمامي نيروهاي مؤثر در طبيعت را در يك لحظه معين مي داند، و همچنين مكان لحظه اي تمامي اشياي جهان را مي داند قادر خواهد بود در يك فرمول، حركت بزرگترين اجسام تا كوچكترين اتم هاي اين جهان را درك كند، مشروط بر اين كه تفكر وي به اندازه كافي قادر باشد تا تمامي داده ها را تحليل كند؛ براي وي هيچ چيزي غير قطعي نخواهد بود و آينده مثل گذشته پيش چشمانش خواهد بود. »
مشاهده مي كنيم كه لاپلاس نه تنها به وجود روابط علي دقيق در جهان اشاره مي كند، بلكه بر پيش بيني پذيري حالت هاي بعدي نيز صحه مي گذارد. مشروط بر اين كه آن كسي كه به پيش بيني مي پردازد از تمامي وضعيت ها در يك لحظه خاص و نيز تمامي قوانين حاكم بر عالم آگاهي داشته باشد. علاوه بر اين بايد از قواي محاسبه كنندگي نامحدودي بر خوردار باشد. چراكه حل معادلات فيزيك از پيچيدگي فراواني برخوردار است و اغلب اوقات محاسباتي كه توسط هوش انساني انجام مي شود تقريبي و ناقص است. به اين بيان لاپلاس از موجبيت، موجبيت علي گفته مي شود، علاوه براين كه حاوي موجبيت پيش بيني گرايانه نيز هست.
دکارت ، اراده و علیت
دكارت مي گفت : محقق است كه خدا قبلا همه چيز را مقدر كرده است و قدرت اراده فقط ناشي از اينست كه ما به قسمي عمل مي كنيم كه از نيروي خارجي كه به سبب آن مجبور به عمل خاصي هستيم آگاه نمي باشيم. دنياي جديدي كه گاليله و نيوتن.. ساخته بودند حتي عامه مردم را درگير خود كرده بود هرچند مردم بصورت فطري از آن سر باز مي زدند و آن را قبول نداشتند آنها اراده مي كردند و به مقصود مي رسيدند در واقع فيزيك كلاسيك از طرز تفكر موجبيت (دترمي سيسم ) دفاع مي كرد و پايه استدلالات آن بر پايه منطق رياضي بود و ظاهرا چاره اي جز قبول موجبيت در طبيعت نبود امانوئل كانت براي رفع اين مشكل در مورد آزادي اراده مي گويد اگر عالم فقط همين است (كه مي بينيم) در اين صورت بديهي است كه اراده نميتواند آزاد باشد يعني كه چيزي را كه مي بينيم شايد چيزي نباشد كه در واقع هست همان مثال مشهور غار افلاطون كه كساني كه در زنجير شده اند سايه ها را واقعيت مي شمارند و نمي دانستند كه سايه ها فقط سايه اي از واقعيت هستند! كانت بدين صورت عقيده خود را بيان مي كند كه پديده ها فقط نشانه ها و نمايشهايي از حقيقت مطلق هستند نه خود حقيقت و استدلال مي كند كه منشاء اصلي آنها بايد در جايي غير از اين عالم پديده ها باشد بطوري كه هر چند يك پديده با پديده ديگر رابطه علت و معلول داشته باشد ضرورتي براي قبول عليت بين توليد كنندگان آن پديده نباشد اگر، توجه خود را به پديده ها معطوف كنيم ظاهرا قوانين ماشيني و جبر درست هستند و اگر بتوانيم با حقيقتي كه اساس و اصل پديده ها ست تماس حاصل كنيم شايد ببينيم كه چنين قانوني وجود ندارد كانت در ادامه مي گويد هدفش اثبات آزادي اراده نبود بلكه فقط مي خواست اين مسئله را حل كند كه حداقل طبيعت و آزادي متضاد هم نيستند البته آنان سعي مي كردند آزادي اراده را به اثبات برسانند هر چند بطور كامل موفق نشدند مكانيك نيوتني توسط فرمولهاي رياضي پايه ريزي شده بود و ظاهرا شكست ناپذير بنظر ميرسيد اما پس از مدتي مشخص شد آنگونه كه در ابتدا فكر مي كردند نمي توانند تمام پديده ها را توجيه كنند از جمله خواص نور كه خاصيت دوگانه اي از خود نشان مي داد هم عصر نيوتن، هويگنس از لحاظ هندسي ثابت كرد كه نور داراي خاصيت موجي است هر چند بعضي از پديده ها با در نظر گرفتن خاصيت ذره اي نور قابل توجيه بوده با اين حال در پديده ها يي مانند تداخل و پراش نظريه ذره اي دچار مشكل مي شد و در عوض نظريه موجي به طور كامل آنها را توجيه مي كرد.
جوابي از ورنر هايزنبرگ در کتاب جز و کل :
يک اتم تنهاي راديوم B را در نظر بگيريد . البته آزمايش کردن با تعداد زيادي اتم يعني با يک تکه کوچک راديوم B آسانتر است ولي علي الاصول دليلي وجود ندارد که نتوانيم رفتار يک اتم را بررسي کنيم . مي دانيم که اتم راديوم B بايد دير يا زود الکتروني در جهتي گسيل کند و به صورت يک اتم راديوم C در آيد به طور متوسط اين امر بعد از حدود نيم ساعت رخ مي دهد ولي يک اتم خاص ممکن است بعد از چند ثانيه يا بعد از چند روز تبديل يابد . منظور از متوسط جز اين نيست که وقتي تعداد زيادي اتم راديوم B داشته باشيم بهد از حدود 30 دقيقه نصف آنها تبديل خواهد شد .اما ما نميتوانيم توضيح دهيم که چرا اتم خاصي در لحظه خاصي فرو پاشيده مي شود و در لحظه ديگر نمي شود يا چه عاملي باعث ميشود که آن اتم الکترونش را در اين جهت خاص گسيل مند و در جهت ديگري نکند و همين جاست که قانون عليت در هم ميريزد .
کتاب جز و کل- مرکز نشر دانشگاهي - ترجمه : حسين معصومي همداني
نتیجه کلی اینکه عنی فیزیک کوانتوم علیت را رد می کند.
سیر علت و معلولی در مکانیک کوانتوم موجود نیست.
-----
به عبارتی فیزیک نوین الزام های فیزیک کلاسیک را ازبین برده است...
هیچ الزامی نیست که پس از الف (مختصه ی فضا - زمان) ب بیاید.
هیچ قطعیتی نیست که الف و ب پشت سر هم باشند.
و ...

بیان خواص کوانتومی در مقیاسی قابل رویت

در دنیای فیزیک مدرن اعتقاد بر این است که رفتار ذرات زیر اتمی با توجه به قوانین مکانیک کوانتومی ، کاملا متفاوت با مقیاس انسانی برای اشیاء است. اما در همین گیر و داد “آرون او کانال” با دستیابی به موفقیت در آزمایشی، با ساخت شئی که با چشم غیر مصلح قابل مشاهده است و رفتار کوانتومی از خود بروز می دهد (به عنوان مثال می تواند حضور یک ذره را به طور همزمان در دو مکان را نشان دهد) توانسته دیدگاه جدیدی را به روش خودش مطرح کند.

او معتقد است که تمامی ذرات و حتی اجسام به تنهایی و با حذف تمامی عوامل خارج (یعنی در شرایط خلاء محض) از خود روابطی منطبق بر مکانیک کوانتومی بروز میدهند. اما وقتی آنها کنار یکدیگر در دنیای بزرگتر به صورت مجموعه ای از اشیاء قرار می گیرند به علت تاثیر گذاری بر روی یکدیگر نمی توانند رفتار طبیعی خودشان را داشته باشند.

او قطعه فلزی را در آزمایشگاه در محیطی نزدیک به خلا محض، یعنی محیطی بدون نورو هوا با دمایی نزدیک به صفر مطلق قرار داد. او در این شرایط به برسی رفتار آن شئی پرداخت و دریافت که به جای این که کاملا ساکن باشد در حال ارتعاش است؛ اما نکته خیره کننده  این بود که آزمایشهای بیشتر آن شئی را در یک زمان هم مرتعش و هم نامرتعش اندازگیری می کردند. و از این نتیجه ای نمی توان گرفت جز این که آن قطعه فلز در آن شرایط فراهم شده، میتوانست در یک زمان در دو مکان قرار داشته باشد.

در ویدوی زیر می توانید سخنرانی  آیرون او کانال رو در باره همین موضوع در سالن همایش شبکه TED مشاهده کنید.

برای مشاهده زیرنویس فارسی در این ویدیو میتوانید از منوی Languages  استفاده کنید .

 

منبع: فیزیکدان

مكانيك كوانتوم منشأ حيات را مي يابد؟

    مكانيك كوانتوم منشأ حيات را مي يابد؟

    ايرنا: 60 سال پس از آن كه اروين شرودينگر، يكي از بنيانگذاران مكانيك كوانتومي پيش بيني كرد كه اين دانش راز حيات را مي گشايد، هنوز پيش بيني او تحقق نيافته است، اما توجه دانشمندان روز به روز بيشتر به استفاده از اين نظريه براي رازگشايي از معماي خلقت جلب مي شود.
    يكي از تاثيرگذارترين كتاب هاي فيزيك در قرن بيستم كتابي بود كه در اصل درباره زيست شناسي بحث مي كرد. اين كتاب كه در سال 1944 با عنوان حيات چيست؟ انتشار يافت، مجموعه اي از چند سخنراني بود كه طي آنها شرودينگر پايه گذار مكانيك موجي، توضيح داده بود كه مكانيك كوانتومي يا يكي از صورت هاي جديد آن مي تواند از معماي حيات رازگشايي كند. اين كتاب كوچك، زيست شناسي مولكولي را بنياد نهاد.
    در قرن نوزدهم بسياري از دانشمندان مي پنداشتند كه پاسخ پرسش چالش برانگيز شرودينگر را در آستين دارند. آنان معتقد بودند كه حيات از نوعي ماده جادويي به وجود آمده است! اصطلاح شيمي آلي organic chemistry برجاي مانده از همان دوران است. اين باور كه راز حيات با كمك تركيبات شيمي آلي گشوده مي شود، دانشمندان را به اين نظر رهنمون كرده بود كه اگر تركيب صحيح مواد شيميايي را بيابند آنگاه مي توانند حيات را در آزمايشگاه توليد كنند. در سال هاي بعد، بيشتر تحقيقاتي كه در حوزه زيست شناسي مربوط به حيات صورت گرفت، بر همين ديدگاه استوار بود. در اين رشته تازه، فرض اصلي آن بود كه علم شيمي واسطه و پلي ميان زيست شناسي و حيات است، و با تركيب مناسب مواد شيميايي تحت شرايط مناسب مي توان حيات را از آغاز پديد آورد. يكي از مهم ترين آزمايش هايي كه با تكيه بر همين ديدگاه به انجام رسيد و موجب شد كه نسل هاي بعدي دانشمندان به تقليد از آن برخيزند، آزمايشي بود كه دو محقق به نام هاي ميلر و آوري در سال 1952 به انجام رساندند و در آن با ايجاد جرقه در تركيبي از آب و گازهاي معمولي توانستند اسيدهاي آمينه توليد كنند.
    هنگامي كه شرودينگر پرسش حيات چيست؟ را مطرح كرد با آن كه در آن هنگام هنوز مولكول DNA و رمزهاي ژنتيكي كشف نشده بود، قادر بود اهميت مساله ذخيره سازي و تكثير اطلاعات در درون هر سلول را براي ظهور حيات تشخيص دهد. امروزه دانشمندان به سلول ها، نه به عنوان ماده جادويي كه به عنوان كامپيوترها نظر مي كنند (يعني ماشين هايي كه از توان پردازش و بازتوليد اطلاعات برخوردارند و واجد دقت بسيار حيرت انگيزي هستند.) زماني كه به حيات به منزله پردازش اطلاعات نظر شود تصوير كل مساله و پرسش اساسي حيات چيست؟ كاملا دگرگون مي شود.
    زيست شناسان همواره به توليد مثل كه يكي از سنگ هاي زيربنا و مشخصه هاي اصلي حيات است به چشم بازتوليد ساختارها نظر مي كردند، حال خواه اين بازتوليد ساختار مربوط به بازتوليد مولكول DNA باشد و خواه كل سلول باشد. اما براي آن كه حيات به وجود بيايد، به ساختار نيازي نيست بلكه تنها چيزي كه مورد نياز است تكثير اطلاعات است. اطلاعات را در تراز كوانتومي به مراتب با سرعت بيشتري از تراز مكانيك كلاسيك مي توان پردازش كرد. از اين گذشته در سيستم هاي كوانتومي مي توان از پديدارهاي شگفت انگيزي مانند برهم نهي (superposition) درهم تنيدگي(entanglement) و نقب زدن (tunnelling) استفاده كرد كه همه اين پديدارها مي توانند سرعت محاسبات را افزايش دهند. نيازي نيست كه يك بازتوليدكننده كوانتومي (quantum replicator)، يك سيستم اتمي باشد كه بتواند مشابه خود را توليد كند. در واقع يك قضيه كوانتومي به اثبات رسيده است كه مشابه سازي تابع موج براي سيستم هاي كوانتومي غيرممكن است.
    آن چه كه در جهان كوانتومي براي بازتوليد مورد نياز است صرفا آن است كه محتواي اطلاعات درون يك سيستم كوانتومي يا اتمي، كم و بيش عينا بازتوليد شود، آن هم نه اين كه همه اين اطلاعات در تنها يك گام بازتوليد شود بلكه ممكن است اين مساله در يك سلسله از بر هم كنش ها اتفاق بيفتد. اين اطلاعات موجود در درون يك سيستم كوانتومي ممكن است اطلاعات ديجيتالي باشد كه به صورت صفر و يك در درون سيستم ذخيره شده، مثلا در قالب جهت محور اسپين يك الكترون باشد. به اين ترتيب مكانيك كوانتومي در تراز اتمي اطلاعات ژنتيكي را به صورت ديجيتالي و غيرپيوسته مورد پردازش و استفاده قرار مي دهد. سوالي كه براي دانشمندان مطرح است آن است كه اين بازتوليدكننده كوانتومي چيست؟ در كدام محيط است كه نخستين اطلاعات مربوط به حيات شروع به تكثير مي كنند. در هر حال اين نخستين بازتوليدكننده كوانتومي اطلاعات حياتي در هر جا كه پديدار شد، زماني كه شماري از بازتوليدكننده هاي مشابه خود را تكثير كرد و جمعيت كوچكي را پديد آورد، آن گاه يكي از ويژگي هاي ذاتي مكانيك كوانتومي يعني عدم قطعيت، مكانيزمي دروني براي ايجاد تنوع و تغيير در اين جمعيت رو به ازدياد را به وجود مي آورد. حال اگر در اين جمعيت مكانيزمي نيز براي گزينش به وجود آيد آن گاه راه براي فرآيند تكامل دارويني و پديدار شدن انواع گونه هاي پيچيده تر هموار مي شود.
    به اين ترتيب اين پرسش مطرح مي شود كه حيات آلي چگونه آغاز شد؟ اطلاعات به راحتي از يك محيط و يك ظرف، به محيط و ظرف ديگر قابل انتقال است. در جريان اين تغيير و تحولات در تراز كوانتومي، احتمالا حيات كوانتومي مولكول هاي بزرگي به وجود آورده كه از آن ها به عنوان حافظه هاي اضافي و پشتيبان براي ذخيره اطلاعاتي كه پردازش شده است بهره بگيرد. نهايت اين فرآيند به آن جا ختم مي شود كه ماده آلي خود كار تكثير و انتقال اطلاعات را در تراز بالاتر از تراز كوانتومي به دست مي گيرد و به اين ترتيب حيات از تراز كوانتومي كه عالم صغير است به تراز عالم كبير انتقال مي يابد. ضرر ناشي از كاسته شدن از سرعت محاسبات در اين تراز با عوامل ديگري نظير افزوده شدن بر ميزان پيچيدگي، توانايي مانور و تغيير و بالا رفتن ميزان ثبات مولكول هاي آلي، جبران مي شود.
    نكته اي كه در اين بحث بايد مورد توجه تام قرار گيرد پديده پيچيدگي است. تكثير يك واحد يا بيت (bit) اطلاعات يك مطلب است و توليد و تكثير سلسله پردامنه اي از واحدها يا بيت هاي اطلاعات، امري به كلي متفاوت از اين مطلب است. زماني كه شرودينگر كتاب خود را به چاپ رساند، مكانيك كوانتومي با موفقيت هر چه تمام تر ماهيت ماده را توضيح مي داد. حيات نيز به يك اعتبار به ماده اتكا دارد هر چند كه اين اتكا امري اسرارآميز است. اما 60 سال بعد از پيش بيني شرودينگر از آن جا كه شيمي دانان هنوز در مفاهيم و مدل هاي خود تجديدنظر نكرده اند و هنوز با همان مدل هاي قديمي درصدد توضيح نحوه اتصال اتم ها و مولكول ها هستند، نتوانسته اند گام مهمي در يافتن پاسخ براي پرسش چالش برانگيز شرودينگر بيابند.

کوانتوم در مدیریت!

نظریه ای جدید در مدیریت تعارض

شروع قرن ۲۱ را می توان از نظر فناوری عصر کوانتوم نامید. رایانه ها، اینترنت، بارکد خوانها و جراحی های لیزری تنها چند نمونه از پیامدهای جدید و نوآوریهای نظریه فیزیک قرن بیستم هستند که مکانیک کوانتومی (QUANTUM MECHANICS) نامیده می شوند (شلتون و دارلینگ، ۲۰۰۱).

اگرچه تیلور مدیریت علمی را در آمریکا انتشار داد، نوشته های فایول در اروپا مجموعه ای از مهارتهای مدیریتی که هماهنگ با جهان مکانیکی تیلور بود، ایجاد کرد. فایول این مهارتها را به عنوان برنامه ریزی، سازماندهی، هدایت و کنترل نامید و اگرچه مینتزبرگ، اعتبار این مهارتهای مدیریتی را ۳۰ سال بعد به چالش کشید، کتابهای مدیریتی و کسب و کار قرن ۲۱ به توصیف و شرح آنها و مدیران به اتکا به آنها ادامه دادند. امروزه در جهان پیچیده و پر از تغییرات مستمر، این مهارتها به سرعت غیر قابل استفاده شده اند. آنها برای حیات در زمانهای ابتدایی که سازمانها به عنوان موجوداتی ثابت نگریسته می شدند و در شکل و رفتار قابل پیش بینی، منطقی و خطی عمل می‌کردند، ساخته شده بودند. امروزه تغییرات سریع و مستمر، جهان را به طور پیچیده ای از حالت ثبات و قابلیت پیش بینی خارج کرده است. در چنین جهانی توانایی مدیران برای برنامه ریزی، سازماندهی، هدایت و کنترل به طور فزاینده ای به مخاطره افتاده است.

علوم جدید مبتنی بر فیزیک کوانتوم و نظریه آشوب، پایه ای مفهومی برای مجموعه مهارتهای مدیریتی جدید- مجموعه مهارتهایی که مدیران را قادر می سازد که نه تنها تعارض را از دیدگاه جدید بنگرند، بلکه به شیوه ای جدید به تعارض پاسخ دهند- فراهم آورده است. این مهارتها، مهارتهای کوانتومی نامیده شده اند. نه فقط به این دلیل که منتج از اصول اصلی علوم جدید هستند، بلکه مهم تر به این دلیل که نیازمند یک حلقه کوانتومی در پارادایم مدیریت جدید هستند. آنها قصد جایگزینی مهارتهای مدیریت سنتی را ندارند، بلکه آنها را کامل می کنند. آنها مدیران را با دیدگاهی کاملاً متفکر و عقلی برای اداره افراد و تعارض روبرو می کنند. مهارتهای کوانتومی به شرح زیر تعریف شده اند:

۱) دیدن کوانتومی: توانایی برای دیدن هدفمند؛

۲) تفکر کوانتومی: توانایی فکر کردن به شیوه متناقض؛

۳) احساس کوانتومی: توانایی احساس زنده و حیاتبخش؛

۴) شناخت کوانتومی: توانایی دانستن به شیوه خلاقانه و شهودی؛

۵) عمل کوانتومی: توانایی عمل به شیوه مسئولانه؛

۶) اعتماد کوانتومی: توانایی اعتماد به فرایند زندگی؛

۷) وجود کوانتومی: توانایی برای برقراری ارتباط مستمر (شلتون و دارلینگ، ۲۰۰۱)

● دیدن کوانتومی

توانایی برای دیدن هدفمند، مبتنی براین منطق است که واقعیت ذاتاً ذهنی است،که براساس انتظارات و باورهای(عقاید) مشاهده کننده ظهور می کند. تحقیق در مکانیک های کوانتوم، ادراک انسان و ساختاردهی اجتماعی، همه این منطق را، که عمده آنچه ما در جهان خارج می بینیم، یک عملکرد از پیش فرضها و باورهای درونی ما است، حمایت می کند. (دارلینگ، ۲۰۰۱)

چیکزنتمیها لایی (CISKSZENTMIHALYI) (۰۹۹۱) معتقد است که قصد و نیت فرایند روانشناسی است که در آن واقعیتها ساخته می‌شود. نیات موجب می شوند مدیران به محرکهای خاصی توجه کنند، درحالی که انبوهی از موارد محتمل را به کلی نادیده می گیرند. مهارت دیدن کوانتومی، مدیران را قادر می سازد تا آگاهانه مقاصد و نیات خود را انتخاب کنند. برای مثال، زمانی که تعارض اتفاق می افتد، پاسخ کوانتومی، باید تلاش برای کشف پیش فرضها و عقاید آنهایی که در تعارض درگیرند، باشد، و مقاصد و نیات تحت آن، که موجب ایجاد تعارض هستند، را جستجو کند. هر طرف، نه تنها باید ارتباط بین فرآیند شناخت درونی و ادراکات بیرونی را به طور کامل تشخیص دهد، بلکه هرکدام باید برای موقعیت، دسته ای از مقاصد روشن را به وجود آورد.

مدیری که در مهارت دیدن کوانتومی، تواناست، توانایی خود را برای تعریف و آزمون پیش فرضها و باورها مدل سازی می کند (شلتون، ۲۰۰۴).

● تفکر کوانتومی

توانایی فکر کردن به شیوه متناقض و متضاد، که از تحقیقات فیزیک کوانتوم ناشی شده است، بیان می کند که جهان غالباً به شیوه غیرمنطقی و پارادوکس عمل می کند. آشکارترین پارادوکس کوانتوم آن است که، جهان سه بعدی مرئی منحصراً از انرژیهای نامرئی تشکیل شده است. - نیرویی که دو جنبه متفاوت دارد- موج و ذره. (دارلینگ، ۲۰۰۱)

حل تعارض همچنین یک فرآیند پارادوکس است. اغلب یک طرف یک راه حل را مطلوب می داند، در حالی که طرف دیگر کاملاً برعکس آن می اندیشد. این مطلوبیتهای متضاد راه حلهای برد - برد را مشکل ساخته است. به دلیل موقعیتهای پارادوکس و مطلوبیتها و نیازهای به ظاهر متضاد، راه حلهای برد - برد مکرراً جستجو می گردند اما به ندرت قابل دسترسی هستند. نتایج دیگر بیشتر متداول هستند ( مانند برد - باخت یا باخت - باخت) شاید به دلیل آن است که راه حلهای برد - برد برای تعارض، دربرگیرنده موقعیتهایی هستند که به طور مستقیم متضادند، و به ندرت از طریق فرایند خطی حل مشکل، - رویکرد سنتی به مدیریت تعارض - قابل حل شدن هستند.

● احساس کوانتومی

توانایی احساس زنده و حیاتبخش، که مبتنی بر منطقی است که انسانها همانند سایر جهانیان با کوانتوم‌های یکسانی مواجه هستند و بنابراین موضوعی برای قوانین جهانی تحریک انرژی هستند. (دارلینگ، ۲۰۰۱ )تحقیق مؤسسه (هرت مث )IHM آنچه را که بیشتر مدیران به طور شهودی می دانند، تایید می کند. یعنی احساسات منفی انرژی بر و احساسات مثبت انرژی زا هستند. علم به دانستن این شهود، بنظر نمی رسد مقدار استرس و تعارض که در جهان کسب و کار جاری است، را کاهش دهد. برنامه های سریع، انرژی را از بین می برند. شغلهای پر استرس، انرژی را تحلیل می دهند. مدیران سلامتی و سرزندگی را مطلوب می دانند، اما آنها معمولاً سختی را به شکل تعارض تجربه می کنند.

توانایی احساس کوانتومی، مدیران را قادر می سازد که احساس درونی خوبی داشته باشند، بدون توجه به آنچه که در بیرون اتفاق می‌افتد. وقتی آنها از این مهارت استفاده می کنند، یاد می گیرند که چگونه ظاهر بدنشان را به وسیله تغییر در احساس قلبی خود تغییر دهند. آنها به طور مضاعفی از نقطه انتخاب ادراکی بین هر محرک بیرونی و پاسخ درونی منتج شده، آگاه می شوند. آنها شروع به تشخیص این نکته می کنند که انرژی هرگز به وسیله دیگر افراد تهی نمی گردد، مگر به وسیله انتخابهای ادراکی (شلتون، ۲۰۰۴).

تحقیق IHM بیان می کند که مدیران می توانند سطوح بالایی از انرژی را به سادگی به وسیله انتخاب تمرکز بر جنبه های مثبت هر واقعه‌ای، حفظ کنند. دیدن وقایع منفی از یک رویکرد مثبت، نیازمند مهارتهای احساس پارادوکس است (شلتون، ۲۰۰۴).

● دانستن کوانتومی

توانایی برای دانستن به شیوه خلاقانه و شهودی، که از حوزه تئوری کوانتوم مشتق شده است. علی‌رغم وسوسه جوامع غربی با پارادایم مثبت گرایی، تحقیق مدیریتی اخیر بیان می کند که عمده مدیران ارشد، به یک اعتماد قوی به شهود اعتراف کرده اند. - اگرچه تعداد کمی از آنها تواناییهای شهودی خود را عمومی می سازند و حتی کمتر تلاش می کنند تا دانستن شهودی را در عملیات روزانه سازمان، انتشار دهند و ترکیب کنند. اگرچه همانگونه که ما به قرن ۲۱ می نگریم، مقدار اطلاعات در دسترس، شیوه‌های جدید دانستن را تحت حمایت قرار می دهد. زیرا در قرن ۲۱، زمان کافی برای حل مشکل و حل تعارض با استفاده از مدل‌های خطی سنتی ۱۰۰۲)
لانگر(Langer) نظریه تصمیم گیری حضوری (Mindful Decision Making) را ارائه داد. او بیان می کند که جمع آوری اطلاعات لزوماً تصمیمات بهتر را ایجاد نمی کند. در واقع لانگر معتقد است که سازمانها بر اهداف غیرممکن - کاهش عدم اطمینان از طریق جمع آوری اطلاعات - تمرکز می کنند. این بیهوده است، زیرا حتی مقدار اطلاعاتی که می تواند جمع آوری شود، در مورد ساده ترین تصمیمات همانند ایجاد یک محصول جدید یا انتخاب یک عرضه کننده، می تواند شامل تحقیقات محدودی گردد. علی رغم تمرکز بر جمع آوری اطلاعات، تئوری لانگر بر آگاه ماندن تاکید دارد(آگاهی). او نشان داد که مطمئن بودن، به طور واقعی یک عیب بزرگ است. اطمینان انسان را به سوی کم آگاهی و بی خبری هدایت می کند. زمانی که ما مطمئن هستیم ، از دقت کردن دست برمی داریم. به عبارت دیگر، عدم اطمینان، ما را در جهان بیرون و شهود درونی، هوشیار نگه می دارد.(شلتون، ۲۰۰۴)

البته مواقعی وجود دارد که فرآیند جمع آوری اطلاعات سنتی نه تنها مفید، بلکه واجب و لازم است. برای مثال اگر تعارض مدیر و یک کارمند، بالا بگیرد ( شدت بیابد) در نقطه نهایی داوری، برای کارکنان منابع انسانی یا توسعه سازمانی قابل توجیه است که اطلاعات را جمع آوری کنند. بدون یک فرایند متفکرانه تحقیقی، هر دو خطای قانونی و اخلاقی ممکن است اتفاق بیفتد. (دی پائولو و هوی، ۲۰۰۳)

مهارت دانستن و شناخت کوانتومی، ابزاری برای میانبر زدن در فرایند سختکوشی و تلاش نیست، بلکه کاهش فرایندهای تکراری است، که یک سازمان نیاز به انجام آن دارد. مدیرانی که مهارت دانستن کوانتومی را مطلوب می دانند نه فقط با افراد به شیوه ای احترام آمیز و با بینش شهودی عمیق رفتار، بلکه آنها خلاقانه یک جو آگاهی و تفکر را ایجاد می کنند. مدیران متخصص در این مهارت همچنین ممکن است از استعاره های راهنما برای کمک به آنهایی که در تعارض هستند، در جهت دستیابی به سطوح بالایی از دانستن شهودی استفاده کنند. بنابراین، برای چالشهای بسیار مشکل خود، راه حلهای بسیار خلاق ، کشف می کنند.

● عمل کوانتومی

توانایی برای عمل به شیوه مسئولانه، که مبتنی بر مفهوم کوانتومی پیوند و نتیجه فرعی دلایل غیر محلی(دور از هم) است.(دارلینگ، ۲۰۰۱)هر چیزی در این جهان بخشی از یک همبستگی در کل پیچیده است، که هر بخش بر دیگری اثر می گذارد و از دیگری تاثیر می گیرد. این اصل کوانتومی جداناپذیری، یک تحول جدید در تعارض ایجاد کرد. اثر هر چیزی در جهان به طور پیچیده ای به هم وابسته است. تفکر مدیران بر کل سیستم اثر می گذارد ( برای مثال تیم، بخش، سازمان و جهان). بنابراین، اگر مدیر همکاری کارکنان را برای ایجاد روشی جدید برای دیدن و پاسخ دادن به تعارض می خواهد، مدیر باید با مدل سازی این دیدگاه جدید را آغاز کند. هر انتخاب ادراکی جدید نه تنها عکس العملهای آینده مدیران را تحت تاثیر قرار خواهد داد، بلکه به دلیل ارتباط کوانتومی، هر فرد دیگری را نیز تحت تاثیر قرار می دهد. بنابراین، مدیران زندگی و محیط کار خود را یکبار و یک زمان طراحی می کنند. هر فرد خودش یک همبستگی غیر محلی با دیگران است و هر تفکر و عمل مدیریت، کل سیستم را تحت تاثیر قرار می دهد (دیسترا و دیگران، ۲۰۰۵) .

● اعتماد کوانتومی

توانایی اعتماد به فرایند زندگی، که از نظریه آشوب مشتق شده است. نظریه آشوب شیوه جدیدی برای نگریستن به تغییر وآشوبی که همراه آن است را فراهم می کند. این نظریه نشان می دهد که آشوب در فرایند تکامل ذاتی است. و تسریع کننده ای است که بی تعادلی مورد نیاز برای تکامل سیستم را ایجاد می کند. آشوب پیش زمینه ای برای پیشرفت است. بدون آشوب تغییر، زندگی راکد می شود و آنتروپی اتفاق می افتد (دارلینگ، ۲۰۰۱).

توانایی سیستم برای خود سازماندهی درونی مرزهای خود، یک مفهوم اساسی در مطالعه آشوب است. آشوب ساختارمند، یک پارادوکس برجسته است، که بیان می کند جهان منظم و آشوب دار است. جهانی که ساختارمند است بدون اینکه از قانون ساعت واره ها پیروی کند _ پتانسیل عدم پیش بینی.

استفاده از مهارت اعتماد کردن کوانتومی، مخصوصاً در محیطهای کاری سنتی ، جائی که ثبات و قابلیت پیش بینی ارزش محسوب می‌گردد، چالش ایجاد می کند. این مهارت نیاز دارد که مدیران با روح قدرت و کنترل خود مقابله کنند. مدیران اگر بخواهند خود سازماندهی موثق اتفاق افتد، باید مایل باشند تا بطور موقت در ورطه آشوب قدم بگذارند. اگرچه این مهارت بدین معنا نیست که مدیران تعارض را نادیده بگیرند، به سادگی بیان می کند که در مقابل اینکه دیگران را در برابر تعارض محافظت و یا تعارض دیگران را حل کنند از آنها در فرآیند تعارض حمایت و آنها را به استفاده از خرد درونی برای کشف راه حلهای برد - برد ابتکاری تشویق کنند. استفاده کردن از اصطلاحات نظریه آشوب، مدیران به عنوان یک منبع بازخورد، شریک در مشاهده رفتار دیگران و سپس نشست با آنهایی که بازخورد در آگاهی آنها از تعارض کمک می کند، عمل می کند و اگر بازخورد غیر قضاوتی و واقعی فراهم شد بسیار محتمل است که کارکنان درتعارض بطور اتفاقی به یک نقطه انشعاب برسند و این تعارض سبب ایجاد تحول گردد (شلتون، ۲۰۰۴).

● وجود کوانتومی

توانایی برای برقراری ارتباط مستمر، که طبیعت ارتباطی جهان را شناسایی می کند. این مهارت مدیران را قادر می سازد مالک احساسات خویش باشند تا آنها را به دیگران نسبت دهند. در سطح زیر اتمی، ماده، وجود خود را از طریق ارتباطات به دست می آورد. ذرات زیر اتمی مجردات هستند. خواص آنها فقط از طریق تعاملات آنها با دیگر ذرات قابل تعریف و مشاهده است. ذرات وابسته به ارتباطات هستند.

یک ارتباط کوانتومی - یعنی توانایی برای مرتبط شدن از نظر مفهومی به طریقی با دیگران، که هرکس بتواند جهان را از طریق چشمان دیگری ببیند - پیش نیازی برای حل تعارض برد _ برد است. از طریق چنین ارتباطی است که بر ترسهای درونی و دفاعهای آتی غلبه می‌گردد. زمانی که مدیران تمامی ارتباطاتشان را با معیار صحت و آسیب پذیری می نگرند، آنها شیوه جدیدی برای ارتباط با اطراف خودشان مدل سازی می کنند. این رودرویی های کوانتومی، مقوله های حل شده را تحریک می کند و زخمهای روانشناسی قبلی را تازه می کنند، بنابراین، به هر طرف، فرصتی برای یادگیری و بهبود یا انکار و پروژه سازی می دهد. افراد همانگونه که تحولات ادراکی را که در ارتباطات کوانتومی ذاتی هستند، تجربه می کنند، شروع به درک این نکته می کنند که واقعیتهای بیرونی آنها، یک فرافکنی از عقاید درونی آنها هستند. بنابراین، ارتباطات کوانتومی، آئینه های روانشناسی هستند، که افراد می توانند در آنها انعکاس خود را ببینند. زمانی که آنها در دیگری خطایی می بینند، مشاهدات آنها به سادگی توجه آنها را به خودشان انعکاس می دهد و بازخوردی را در مورد نواحی تکمیل نشده روح آنها برایشان فراهم می آورد. (شلتون و دارلینگ، ۲۰۰۴)

● خلاصه و نتیجه گیری

امروزه مدیران بر این نکته واقفند که تنها عنصر ثابت معادلات عصر حاضر تغییر است. بسیاری از رهبران دانسته اند که ثبات در سازمانها، عقیده ای قدیمی و منسوخ است و کنترل و پیش بینی چیزی بیهوده و عبث است. هنوز هم تاحدود زیادی، شیوه های مدیریت، از این فرضیات متغیر در مورد واقعیت، مصون نمانده است. این مقاله هفت مهارت کوانتومی را تعریف کرده است - مهارتهایی که ریشه در دیدگاه علمی جدید دارند، که جهان را به عنوان یک سیستم پیچیده، زنده و با ارتباطات بالا، به جای سیستمی ماشینی و ساعت واره معرفی کرده است -.این مهارتها رهبران قرن بیست ویکم را با مجموعه مهارتهای مغزی برای اداره افراد و تعارض روبرو می کند.
متخصصان حل تعارض در سازمان و مخصوصاً متخصصان امر توسعه سازمان (DO) نیازمند تبدیل شدن به رهبران تفکر کوانتومی هستند، آنها نیازمند کشف مدل های ذهنی خود هستند و سپس آنها را با مهارتهای کوانتومی آزمون کنند. پیشروان تغییر کوانتومی، تا زمانی که خود را تغییر نداده اند، نمی توانند سازمانها را تغییر دهند. تجدید نظر در برنامه های توسعه رهبری، به شیوه ای که مشارکت کنندگان را تشویق می کند که فراتر از پارادایم های سنتی خود بیندیشند و مفاهیم علمی جدید را تحقیق کنند، عمل با ارزش دیگری است. مجریان توسعه سازمان همچنین می توانند رویکردهای علمی جدید و ابتکاری به حل تعارض را معرفی و ایجاد کنند. تیم سازی همیشه فعالیت صحیح نیست. صلح و آرامش همیشه مطلوب نیست. ایجاد اندکی عدم تعادل، مشخصه و لازمه توسعه سازمان قرن ۲۱ است. همانگونه که مجریان توسعه سازمان و مدیران عملیاتی، این مهارتها را فرا می گیرند، محیط کار ایستا و ثابت خود را به سازمانهای کوانتومی، پویا و انعطاف پذیر تبدیل می کنند. سازمانهایی که در عصر آشوب قرار دارند، خلاقانه، برای استفاده قدرت تحولگرای تعارض آماده می شوند.

کوانتوم یعنی چه؟

کوانتوم یعنی گسسته بودن به زبان ساده بعضی مواد رو نمیشه از یه حدی ریزتر کرد مثلا ادم یا یک دونه است یا دو تا ادم یا سه تا ادم نمیشه گفت یک ادم و نصفی یا بار الکتریکی یا به اندازه بار یک الکترونه یا دو تا یا .... اما نمیشه گفت بار الکتریکی یک جسم یک و نصفی بار یک الکترونه ولی بعضی چیزا پیوسته هستن مثل وزن ادم میتونه یک کلیو نصفی یا یکی کیلو و یک سوم کیلو باشه یا سرعت یا قد یا طول یا زمان به چیزهایی که میشه اونا رو به صورت یک مضرب عدد طبیعی از یک واحد نشون داد میگن کوانتومی و چیزهایی رو که به صورت مضرب حقیقی یعنی یکی و نصفی هم میشه گفت میشن غیر کوانتومی در مورد نور انیشتن ثابت کرد که کوانتومیه یعنی از یک واحد تشکیل شده و هر نوریمیتونه شامل مثلا هزار ویک تا بسته انرزیهباشه ولی نمیشه گفت هزار و یک و نیم بسته انرزی داره این بحث اونجا علمی میشه که موارد و چیزهایی که کوانتیده هستن محدودیتهایی دارن و نمیتونم نصف یا یک سوم اون مقدار حداقل رو داشته باشن و این کمک میکنه تو علم برای شناخت بهترشون
نتیجه : هر چیزی که یک حداقل داشته باشه که نتونه ازش کمتر بشه اسمشو میذاری کمیت کوانتومی و هر چیز که بتونیم به هر مقدار که بخوایم کوچیکترشو هم پیدا کنیم و حداقلی نداشته باشه میشه غیر کوانتومی کمیت کوانتومی مثل بار الکتریکی یا صفره یا حداقل به اندازه بار الکترون یا بیشتر نمیتونه هیچ وقت کمتر از حداقل که همون بار الکترون هست باشه یا 2تا الکترون نصفی بارش باشه چون نصفی یا یک سوم یا سک چهارم بار الکترون نداریم.

---

كمیت های فیزیكی به دو نوع پیوسته و گسسته هستند.
كوانتم به كوچكترین واحد از یك كمیت فیزیكی گسسته گفته میشه
مثلا:
مقدار e(بار یك الكترون یا پروتون) كوانتم بار الكتریكی است چون بار كوچك تر از اون در حالت طبیعی مشاهده نشده (البته وجود داره مثل بار كوارك ها)
مقدار hf (ثابت پلانك ضرب در فركانس موج)كوانتم انرژی است كه بهش فوتون هم میگن

فیزیك كوانتم هم به بررسی رفتار دستگاه فیزیكی در ابعاد كوانتمی می پردازه یعنی رفتار كوانتم های كمیت ها بررسی میشه

---

کوانتوم یعنی دونه دونه
هر چیزی که دونه دونه باشه توی مبحث کوانتوم هست
البته نه دونه های شن و ماسه و نقل ....

مثلا ما یه چوب رو انقدر ریز میکنیم تا به اتم های سازندش برسیم ، اینو میگن کوانتیده شدن

این در مورد موج ها هم صدق میکنه ، اگه ما یه موج رو گستته فرض کنیم این هم جز کوانتوم و مکانیک کوانتومی هست .

اما نمیتونیم بگیم هر دونه ی اتمی ای جز کوانتومه چون در فیزیک کلاسیک هم این دانه ها قابل جواب هستن ، و وقتی فیزیک کلاسیک نتونه بهشون پاسخ بده بخش فیزیک کوانتومی با فورمول های خاص خودش بهشون پاسخ میده

---

نيلز بور (1962-1885)، از بنيانگذاران فيزيك كوانتوم، در مورد چيزي كه بنيان گذارده است، جمله اي دارد به اين مضمون كه اگر كسي بگويد فيزيك كوانتوم را فهميده، پس چيزي نفهميده است. من هم در اينجا مي خواهم چيزي را برايتان توضيح دهم كه قرار است نفهميد!

گام اول: تقسيم ماده

بياييد از يك رشته‌ي دراز ماكارونيِ پخته شروع كنيم. اگر اين رشته‌ي ماكاروني را نصف كنيم، بعد نصف آن را هم

نصف كنيم، بعد نصفِ نصف آن را هم نصف كنيم و... شايد آخر سر به چيزي برسيم ــ البته اگر چيزي بماند! ــ كه به آن مولكولِ ماكاروني مي‌توان گفت؛ يعني كوچكترين جزئي كه هنوز ماكاروني است. حال اگر تقسيم كردن را باز هم ادامه بدهيم، حاصل كار خواص ماكاروني را نخواهد داشت، بلكه ممكن است در اثر ادامه‌ي تقسيم، به مولكول‌هاي كربن يا هيدروژن يا... بربخوريم. اين وسط، چيزي كه به درد ما مي خورد ــ يعني به دردِ نفهميدنِ كوانتوم! ــ اين است كه دست آخر، به اجزاي گسسته اي به نام مولكول يا اتم مي رسيم.

اين پرسش از ساختار ماده كه «آجرك ساختماني ماده چيست؟»، پرسشي قديمي و البته بنيادي است. ما به آن، به كمك فيزيك كلاسيك، چنين پاسخ گفته ايم: ساختار ماده، ذره اي و گسسته است؛ اين يعني نظريه‌ي مولكولي.

گام دوم: تقسيم انرژي

بياييد ايده‌ي تقيسم كردن را در مورد چيزهاي عجيب تري به كار ببريم، يا فكر كنيم كه مي توان به كار برد يا نه. مثلاً در مورد صدا. البته منظورم اين نيست كه داخل يك قوطي جيغ بكشيم و در آن را ببنديم و سعي كنيم جيغ خود را نصف ـ نصف بيرون بدهيم. صوت يك موج مكانيكي است كه مي تواند در جامدات، مايعات و گازها منتشر شود. چشمه هاي صوت معمولاً سيستم هاي مرتعش هستند. ساده ترين اين سيستم ها، تار مرتعش است ــ كه در حنجره‌ي انسان هم از آن استفاده شده است. به‌راحتي(!) و بر اساس مكانيك كلاسيك مي توان نشان داد كه بسياري از كمّيت هاي مربوط به يك تار كشيده‌ي مرتعش، از جمله فركانس، انرژي، توان و... گسسته (كوانتيده) هستند. گسسته بودن در مكانيك موجي پديده اي آشنا و طبيعي است (براي مطالعه‌ي بيشتر مي توانيد به فصل‌هاي 19 و 20 «فيزيك هاليدي» مراجعه كنيد). امواج صوتي هم مثال ديگري از كمّيت هاي گسسته (كوانتيده) در فيزيك كلاسيك هستند. مفهوم موج در مكانيك كوانتومي و فيزيك مدرن جايگاه بسيار ويژه و مهمي دارد كه جلوتر به آن مي رسيم و يكي از مفاهيم كليدي در مكانيك كوانتوم است.

پس گسسته بودن يك مفهوم كوانتومي نيست. اين تصور كه فيزيك كوانتومي مساوي است با گسسته شدن كمّيت هاي فيزيكي، همه‌ي مفهوم كوانتوم را در بر ندارد؛ كمّيت هاي گسسته در فيزيك كلاسيك هم وجود دارند. بنابراين، هنوز با ايده‌ي تقسيم كردن و سعي براي تقسيم كردن چيزها مي‌توانيم لذت ببريم!

گام سوم: مولكول نور

خوب! تا اينجا داشتم سعي مي كردم توضيح دهم كه مكانيك كوانتومي چه چيزي نيست. حالا مي رسيم به شروع ماجرا:

فرض كنيد به جاي رشته‌ي ماكاروني، بخواهيم يك باريكه‌ي نور را به طور مداوم تقسيم كنيم. آيا فكر مي كنيد كه دست آخر به چيزي مثل «مولكول نور» (يا آنچه امروز فوتون مي‌ناميم) برسيم؟ چشمه هاي نور معمولاً از جنس ماده هستند. يعني تقريباً همه‌ي نورهايي كه دور و بر ما هستند از ماده تابش مي‌كنند. ماده هم كه ساختار ذره اي ـ اتمي دارد. بنابراين، بايد ببينيم اتم ها چگونه تابش مي كنند يا مي توانند تابش كنند؟

گام چهارم: تابش الكترون

در سال 1911، رادرفورد (947-1871) نشان داد كه اتم ها، مثل ميوه‌ها، داراي هسته‌ي مركزي هستند. هسته بار مثبت دارد و الكترون‌ها به دور هسته مي چرخند. اما الكترون هاي در حال چرخش، شتاب دارند و بر مبناي اصول الكترومغناطيس، «ذره‌ي بادارِ شتابدار بايد تابش كند» و در نتيجه انرژي از دست بدهد و در يك مدار مارپيچي به سمت هسته سقوط كند. اين سرنوشتي بود كه مكانيك كلاسيك براي تمام الكترون ها /c1/پيش‌بيني و توصيه(!)

طيف تابشي اتم‌ها، بر خلاف فرضيات فيزيك كلاسيك گسسته است. به عبارت ديگر، نوارهايي روشن و تاريك در طيف تابشي ديده مي‌شوند.

در اين تصوير، طيف تابشي كربن را مي‌بينيد.

مي كرد و اگر الكترون ها به اين توصيه عمل مي كردند، همه‌ي‌ مواد ــ از جمله ما انسان‌ها ــ بايد از خود اشعه تابش مي كردند (و همان‌طور كه مي‌دانيد اشعه براي سلامتي بسيار خطرناك است)! ولي مي‌بينيم از تابشي كه بايد با حركت مارپيچي الكترون به دور هسته حاصل شود اثري نيست و طيف نوريِ تابش‌شده از اتم ها به جاي اينكه در اثر حركت مارپيچي و سقوط الكترون پيوسته باشد، يك طيف خطي گسسته است؛ مثل برچسب هاي رمزينه‌اي (barcode) كه روي اجناس فروشگاه ها مي زنند. يعني يك اتم خاص، نه تنها در اثر تابش فرو نمي‌ريزد، بلكه نوري هم كه از خود تابش مي‌كند، رنگ ها ــ يا فركانس هاي ــ گسسته و معيني دارد. گسسته بودن طيف تابشي اتم ها از جمله علامت سؤال هاي ناجور در مقابل فيزيك كلاسيك و فيزيكدانان دهه‌‌ي 1890 بود.

گام پنجم: فاجعه‌ي فرابنفش

برگرديم سر تقسيم كردن نور.

ماكسول (1879-1831) نور را به صورت يك موج الكترومغناطيس در نظر گرفته بود. از اين رو، همه فكر مي كردند نور يك پديده‌ي موجي است و ايده‌ي «مولكولِ نور»، در اواخر قرن نوزدهم، يك لطيفه‌ي اينترنتي يا SMS كاملاً بامزه و خلاقانه محسوب مي شد. به هر حال، دست سرنوشت يك علامت سؤال ناجور هم براي ماهيت موجي نور در آستين داشت كه به «فاجعه‌ي فرابنفش» مشهور شد:

يك محفظه‌ي بسته و تخليه‌شده را كه روزنه‌ي كوچكي در ديواره‌ي آن وجود دارد، در كوره اي با دماي يكنواخت قرار دهيد و آن‌قدر صبر كنيد تا آنكه تمام اجزا به دماي يكسان (تعادل گرمايي) برسند.

در دماي به اندازه‌ي كافي بالا، نور مرئي از روزنه‌ي محفظه خارج مي‌شود ــ مثل سرخ و سفيد شدن آهن گداخته در آتش آهنگري.

نمودار انرژي تابشي در واحد حجم محفظه، برحسب رابطه رايلي- جينز در فيزيك كلاسيك و رابطه پيشنهادي پلانك

در تعادل گرمايي، اين محفظه داراي انرژي تابشي‌اي است كه آن را در تعادل تابشي ـ گرمايي با ديواره ها نگه مي‌دارد. به چنين محفظه‌اي «جسم سياه» مي‌گوييم. يعني اگر روزنه به اندازه‌ي كافي كوچك باشد و پرتو نوري وارد محفظه شود، گير مي‌افتد و نمي‌تواند بيرون بيايد.

فرض كنيد ميزان انرژي تابشي در واحد حجمِ محفظه (يا چگالي انرژي تابشي) در هر لحظه U باشد. سؤال: چه كسري از اين انرژي تابشي كه به شكل امواج نوري است، طول موجي بين 546 (طول موج نور زرد) تا 578 نانومتر (طول موج نور سبز) دارند. جوابِ فيزيك كلاسيك به اين سؤال براي بعضي از طول موج‌ها بسيار بزرگ است! يعني در يك محفظه‌ي روزنه دار كه حتماً انرژي محدودي وجود دارد، مقدار انرژي در برخي طول موج‌ها به سمت بي نهايت مي‌رود. اين حالت براي طول موج‌هاي فرابنفش شديدتر هم مي‌شود.

گام ششم: رفتار موجي ـ ذره‌اي

در سال 1901 ماكس پلانك (Max Planck: 1947-1858) اولين گام را به سوي مولكول نور برداشت و با استفاده از ايده‌ي تقسيم نور، جواب جانانه‌اي به اين سؤال داد. او فرض كرد كه انرژي تابشي در هر بسامدِ ? ــ بخوانيد نُو ــ به صورت مضرب صحيحي از ?h است كه در آن h يك ثابت طبيعي ــ معروف به «ثابت پلانك» ــ است. يعني فرض كرد كه انرژي تابشي در بسامد ? از «بسته هاي كوچكي با انرژي ?h» تشكيل شده است. يعني اينكه انرژي نوراني، «گسسته» و «بسته ـ بسته» است. البته گسسته بودن انرژي به‌تنهايي در فيزيك كلاسيك حرفِ ناجوري نبود‌ (همان‌طور كه قبل‌تر در مورد امواج صوتي ديديم)، بلكه آنچه گيج‌كننده بود و آشفتگي را بيشتر مي‌كرد، ماهيتِ «موجي ـ ذره‌اي» نور بود. اين تصور كه چيزي ــ مثلاً همين نور ــ هم بتواند رفتاري مثل رفتار «موج» داشته باشد و هم رفتاري مثل «ذره»، به طرز تفكر جديدي در علم محتاج بود.

ماكس پلانك، از بنيانگذاران فيزيك كوانتوم

ذره چيست؟ ذره عبارت است از جرم (يا انرژيِ) متمركز با مكان و سرعتِ معلوم. موج چيست؟ موج يعني انرژي گسترده‌شده با بسامد و طول موج. ذرات مختلف مي‌توانند با هم برخورد كنند، اما امواج با هم برخورد نمي‌كنند، بلكه تداخل مي‌كنند (شكل 6). نور قرار است هم موج باشد هم ذره! يعني دو چيز كاملاً متفاوت.

تداخل امواج آب

گام هفتم!

و اين داستان ادامه دارد ...

ادامه نوشته

لیست عناوین مقالات پست شده تا این تاریخ

ساخت حافظه کوانتومی  پارالاکس   چالش جدی در نظریه «بوهر»پس از ۸۰ سال    انقلاب در نظریه کوانتوم -  تفسیر کپنهاکی -   خداحافظ اصل مکملیت بور   تأملاتي دربارة عدم قطعيّت و اختيار انسان  عدم جبریت در فیزیک کوانتوم   فیزیک و فلسفه و رابطه ی آن ها   جهان،چنان که هست!   علیت در فلسفه کارناپ  كوانتوم و نسبيت دوست يا دشمن  من, کوانتوم , زندگی  فلسفه ي مكانيك كوانتومي  علیت (گذری بر فلسفه ی مکانیک کوانتومی )  فلسفه فیزیک کوانتومی  پوزیتیویسم: (حاکمییت پوزیوتیسم بر افکار فیزیکدانان)  زندگی از فیزیک تا متافیزیک ـ گفتگو با دکتر گلشنی دیدگاه های فلسفی بور   پس زمینه فلسفی اصل عدم قطعیت  آیا اصل آنتروپیک تفسیری جدید از برهان نظم است؟  «انقلاب كوانتومي و مباني فلسفي فيزيك جديد»   نظریه خودآگاهی کوانتمی اورک - اور   شیمی کوانتومی  مهارتهاي كوانتومي مدیریت(نظریه ای جدید در مدیریت تعارض)  مدل مهارت های کوانتومی در مدیریت   محاسبات کوانتومي: كيوبيت‌ها   حاشیه ای فلسفی بر مکانیک کوانتومی   در جستجوی رئالیسم علمی در مکانیک کوانتومی   آیا فیزیک کوانتوم ، هومیوپاتی را توجیه می کند ؟  نتیجه گیری یکپارچگی و ارتباط تنگاتنگ کل عالم هستی بر اساس نظریه کوانتوم  گذری بر کتاب «فلسفه فیزیک» اثر ماکس پلانک، علیت چرایی و چگونگی  فلسفه فيزيك: ماجراي يك سوءبرداشت  ما هیچ دلیلی نداریم که نظریه کوانتوم فیزیک کامل باشد  تفكرات فلسفي به هنگام ظهور مكانيك كوانتومي نظریه ریسمان  هفت راز فیزیک مدرن  ضد ماده ها  فلسفه فیزیک   انجراف فضا از دیدگاه هاوکینگز  سفر در زمان ( نظریات موجود)  انفجار بزرگ ( بیگ بنگ)   انرژی تاریک شاید یک فریب باشد!   تاب برداشتن فضا و زمان  نظریه آگاهی  گراویتون یا یک کوانتوم گرانش  قانون دوم ترومودینامیک و آنتروپی و...   کوانتوم به زبان ساده   کارل پوپر و نظریه کوانتوم - تفسیر کوانتومی افتادن درختی در جنگل! ناظر نباشد هیچ معلوم نیست! -  ماده تاریک مثل عدسی نور را منحرف می کند؟ نکند دنیایی که می بینم تحریف شده باشد؟! -  عجایب کوانتومی  نوترینو   چگونه دنیای ده بعدی به چهار بعدی و شش بعدی تقسیم شد؟    کوانتوم و فیزیک نوین    کوانتوم فضا - زمان   آنتروپی دنیا و شتاب زمان -  بعدهای بالاتر کجا هستند؟   حاشيه اي فلسفي بر مكانيك كوانتومي   نظریه های عجیب کیهان شناسی -  اینتشن : فیزیک و متافیزیک  نفهمیدن کوانتوم در هفت قدم   فلسفه ی مکانیک کوانتومی  پلي ميان شكاف موجود بين نسبيت عام و مكانيك كوانتمي  تله پورت انسان ، ایده ای نه چندان دور ایده ای برای سفر به گذشته   تله پورت انسان   در هم تنیدگی کوانتومی و کامپیوترهای کوانتومی  تله پورت یا جابجایی با سرعتی بیشتر از سرعت نور    جهان هولوگرامی   تاب برداشتن فضا و زمان  نظریه تورم هستی  ادعای اثبات جهان موازی  آشنایی با مکانیک کوانتوم   چطور در یک لحظه در دو جا حضور داشته باشیم؟   اولین آزمایش رصدی از نظریه «جهان‌های چندگانه»   نظریاتی تکمیلی در مورد نسبیت اینشتن  شاید جهان سه بعدی ما هولوگرامی از سطح دو بعدی هستی باشد؟   دنیای متفاوت مکانیک کوانتوم   آیا در جهان های دیگر زمان به عقب برمی گردد؟ -   تخمین دقیق تر از حد ذرات ماده تاریک   آیا درون هر سیاه‌چاله، جهانی خانه دارد؟ -   آیا جهان یک هولوگرام خیلی بزرگ است؟ -  خلا خالی نیست. بین "خلا" و "هیچ" تفاوت وجود دارد.    اسرار اجرام   بیگ بنگ چیست؟ -   نظریه ریسمان ها به زبان ساده   نظریه نسبیت اینشتن به زبان ساده   پیوند دو نظریه نسبیت و کوانتوم  نظریه دکتر ارکانی در خصوص ریسمانها  گربه های شرودینگر و دنیاهای موازی   مدل های مختلف پیشنهاد شده برای جهانی که می شناسیم؟   بررسی ساختار عالمی که در آن هستیم و گمان می کنیم آن را می شناسیم؟ (Our Universe)   وسیع ترین تعریف برای دنیا (Universe)   یونیورس یا جهان یا گیتی یا عالم چیست؟   تلاش علم آمار و احتمالات و علم فیزیک برای اثبات نظریه چند جهانی      در معادلات چند جوابی شاید هر جواب مال یک دنیا باشد؟!    خالق بی نهایت جهان ، به هر جهان یک سهم خاص داده است. چهار سطح دنیاهای موازی کدامند؟ -   دنیای کوانتوم و ارتباط آن با دنیاهای موازی     نبود مدرک برای تائید جهان های موازی   آیا واقعا جهان های چندگانه وجود دارد؟    هفت پرسش در مورد جهان های موازی   جهان موازي ( جهان موازي از ديدگاه علم فيزيك و اثبات آن)    تفسیر دنیاهای چندگانه   جابجایی در بعد زمان    دست نوشته های اینترنتی در مورد عالم های موازی    نواحی زندگی چندهستی (چندعالَمی)    جهان های موازی    دنیاهای موازی   انواع جهان های موازی   معرفی کتاب:جهان‌هاي موازي (سفري به آفرينش ابعاد بالاتر و آينده جهان)  نظریه ی زمان های موازی و نظر قرآن - چگونه نوترون‌هایی را که بین جهان ما و دیگر جهان‌های موازی جابجا می‌شوند، شکار کنیم؟    حقیقت جهان موازی چیست؟   جهان های موازی ، دنیاهایی که می توانند بی نهایت باشند!  آيا جهان هاي موازي واقعاً وجود دارند؟   در باره جهان های موازی   نسخه های متعددی از شما همین الان وجود دارند؟ آیا باور می کنید!؟  كشف شواهد وجود دنياهاي موازي با جهان ما  

ساخت حافظه کوانتومی

خستین حافظه کوانتومی که می‌تواند درهم‌تنیدگی کوانتومی را ذخیره کند و باز پس بدهد، در سوئیس ساخته شد. درهم‌تنیدگی از پدیده‌های شگرف و رازآمیز فیزیک کوانتومی است که باعث می‌شود دو ذره (یا دو سیستم) در وضعیت یکدیگر شریک باشند و در واقع یک تابع موج کوانتومی مشترک داشته باشند. در نتیجه، اندازه‌گیری روی هر یک از این ذرات، وضعیت ذره دیگر را نیز – هر چه قدر هم دور باشد – تحت‌تاثیر قرار می‌دهد. این «اثر از دور»، هسته اصلی بسیاری از فناوری‌های شگرف فیزیک مدرن، نظیر رمزنگاری کوانتومی، ترابری کوانتومی و محاسبات کوانتومی است. دیدگاه بسیاری از فیزیکدانان این است که درهم‌تنیدگی، منبعی است مثل آب یا انرژی که می‌توان از آن بهره گرفت و مایلند که بتوانند درهم‌تنیدگی را تولید کنند، استفاده کنند و حتی آن را ذخیره‌کنند. در 40 سال اخیر، پژوهش‌های بسیاری در زمینه تولید و استفاده از درهم‌تنیدگی صورت‌گرفته ‌است، اما تا به امروز موفقیتی در ذخیره‌سازی آن به دست ‌نیامده‌ بود.

اخیرا "کریستوف کلاسِن" و همکارانش در دانشگاه ژنو توانستند نشان دهند که چگونه می‌توان درهم‌تنیدگی را ذخیره‌کرد و آن را به شکل اولیه‌اش، آزادکرد. دستگاه آنها متشکل از دسته‌ای از اتم‌های نئودیمیوم است که در بدنه یک بلور سیلیکات ایتربیوم جاسازی شده‌اند. این سیستم بعد از سرد شدن می‌تواند فوتون‌ها را جذب و ذخیره‌کند. این گروه سوئیسی یک زوج فوتون درهم‌تنیده تولید کردند. یکی از آنها را به داخل این سیستم فرستادند تا ذخیره شود. وقتی فوتون جدیدی از این سیستم ساطع شد، آنها به روش متعارف موسوم به "آزمایش بِل"، این فوتون و فوتون دیگر (زوج آن)  را آزمودند و مشاهده کردند که این دو نیز درهم‌تنیده هستند.

این مشاهده به چند دلیل مختلف، بسیار قابل توجه است. نخست این که برای بقای درهم‌تنیدگی، لزوماً همه بدنه بلور – که شیئی به ابعاد تقریبی یک سانتی‌متر است – باید در درهم‌تنیدگی دخیل باشد. مبادله درهم‌تنیدگی بین فوتون (یک موجود میکروسکوپی یا ریز‌مقیاس) و بلور (جسم ماکروسکوپی یا بزرگ مقیاس) امری فوق‌العاده است. دوم، توانایی انتقال درهم‌تنیدگی از یک فوتون متحرک به یک جسم ثابت (بلور) است و با توجه به این که این آزمایش با فوتون‌های طول موج مخابراتی (1338 نانومتری) انجام شده‌است، نشان می‌دهد که درهم‌تنیدگی متحرک با سرعت نور می‌تواند ساکن شود و دوباره به حرکت درآید.

اما شاید شگفت‌‌آورترین وجه ماجرا آن باشد که بشر موفق شده‌است درهم‌تنیدگی را ذخیره و بازتولید کند. درهم‌تنیدگی پدیده‌ای بسیار گذرا و ناپایدار است و به آسانی در برهم‌کنش ذره و محیط، از بین می‌رود. توانایی ذخیره این پدیده کوانتومی، در را به روی فناوری‌های جدیدی، همچون تکرارکننده‌های کوانتومی و حتی شاید روزی مخابرات و اینترنت کوانتومی باز می‌کند.

پارالاکس

مکانیزم

یکی از روشهایی که با آن میتوان فاصله های کیهانی را محاسبه کرد، روش پارالاکس می باشد. توصیف ساده این اصطلاح به این صورت است که انگشت خود را در فاصله تقریباً ده سانتیمتری چشمتان بگیرید و ابتدا با چشم چپ و سپس با چشم راست به آن نگاه کنید. خواهید دید که انگشت شما نسبت به یک زمینه ثابت تغییر مکان میدهد، چون نقطه رویت خود را تغییر داده اید.

حال اگر انگشت خود را دورتر ببرید، مثلا در حالی که بازویتان کاملا راست است، به انگشت خود نگاه کنید و روش فوق را تکرار کنید، باز انگشت شما ، نسبت به یک زمینه ثابت ، تغییر مکان می دهد، اما این تغییر مکان به اندازه حالت قبل نیست. تعداد تغییر مکان می تواند برای تضمین فاصله انگشت از چشمتان مورد استفاده قرار گیرد.
حوزه عمل

در مورد جسمی که در فاصله ده متری قرار دارد، تغییر مکان ، از یک چشم به چشم دیگر چنان کوچک است که قابل اندازه گیری نیست. در این صورت به یک خط مبنا نیاز داریم که عریض‌تر از فاصله دو چشم باشد. به عنوان مثال می‌توانیم ابتدا از یک نقطه به جسم نگاه کنیم بعد پنج متر به طرف راست رفته و دوباره به جسم نگاه کنیم. دراین حالت پارالاکس به قدری بزرگ شده است که به آسانی قابل اندازه گیری است و فاصله جسم را می‌توان تعیین کرد.

نقشه برداران ، با استفاده از این روش ، می توانند عرض یک رودخانه یا یک دره را تعیین کنند. همین روش را می توان با دقت برای اندازه گیری فاصله ماه از زمین به کاربرد. در اینصورت ستارگان نقش زمینه را بازی می کنند. روش پارالاکس درسال 1673 که جو وانی دومینکو کاسینی (Gio Vanni Domenico Cassini) اختر شناس ایتالیایی الاصل فرانسوی ، پارالاکس مریخ را تعیین کرد، دامنه نفوذ خود را تا اجرامی دور تر از ماه گسترش داد. از آن زمان ، پارالاکسهای بسیار ، با دقت بیشتر ، اندازه گیری شدند.

چالش جدی در نظریه «بوهر»پس از ۸۰ سال

       

شهریار صدیق افشار، استاد جوان ایرانی دانشگاه «روئن» آمریکا که با ارائه نظریه ای درباره ماهیت دوگانه نور، نظریه «بوهر» از پذیرفته شده ترین نظریه های فیزیک کوانتوم را پس از ۸۰ سال با قاطعیت رد کرده است و با چاپ نتایج آزمایش تازه اش در یکی از معتبرترین مجلات فیزیک جهان که جمعی از داوران آن از برندگان جایزه نوبل فیزیک هستند، بار دیگر بر اهمیت نظریه بنیادینش صحه گذاشت.

بر اساس نظریه پروفسور صدیق افشار که با آزمایش های مختلف صحت آن را نشان داده، نور می تواند به صورت همزمان، ماهیت موجی و ذره ای داشته باشد. در صورت اثبات این فرضیه جدید، بر بخش مهمی از نظریه «تعبیر کپنهاک» نیلرز بوهر فیزیکدان مشهور دانمارکی خط بطلان کشیده می شود.

بر اساس بخشی از نظریه بوهر که به اصل «مکملیت» موسوم است، ماهیت دوگانه موجی ذره ای نور در هیچ سیستمی به طور همزمان قابل مشاهده نیست و با توجه به نحوه طراحی آزمایش، تنها یکی از دو پدیده موجی یا ذره ای بودن نور نمود می یابد؛ در حالی که به ادعای صدیق افشار، وی در آزمایش ابداعی خود که نتایج آن اینک در یکی از معتبرترین مجلات فیزیک دنیا به چاپ رسیده، به روشی نشان داده که نور می تواند به طور همزمان ماهیت ذره ای و موجی داشته باشد.

به گفته این استاد فیزیک، تئوری وی می تواند برخی مفاهیم فیزیک مهم و اساسی فیزیک و همچنین مباحث و مسائل مطرح در حوزه اخترفیزیک و کیهان شناسی از جمله ماهیت ماده و انرژی تاریک، انفجار بزرگ (بیگ بنگ)، ساختار فضا زمان و ... را نیز با دیدگاهی کاملا جدید توضیح دهد. از بعد تاریخی نیز این نظریه می تواند به سلطه ۸۰ ساله نظریه «بوهر» و تئوری های منبعث از آن در حوزه مکانیک کوانتوم که آلبرت انیشتین فیزیک پیشه نام آور قرن نیز با وجود تلاشی که کرد نتوانست آن را رد کند، پایان دهد.

طرح این نظریه جسورانه از سوی صدیق افشار و تایید این تئوری که البته مستلزم انجام آزمایش های مختلف و توجه و بررسی دقیق از آن از سوی جامعه فیزیک در روندی طولانی و چندین ساله است از جنبه ای دیگر نیز حائزاهمیت بسیار است و آن طرح یک مبحث بنیادی و جریان ساز در حوزه فیزیک از سوی یک دانشمند ایرانی پس از قرن ها تقلید و رخوت علمی کشور در حوزه علوم جدید است.

شهریار صدیق افشار، فیزیکدان ایرانی مقیم بوستون با اشاره به چاپ مقاله خود در این زمینه در مجله «Foundations of Physics» اظهار داشت؛ چاپ مقاله آزمایش های اخیر من در این مجله که ویراستار اصلی آن جرالد هدوت و تعدادی دیگر از ویراستاران آن از برندگان جایزه نوبل فیزیک هستند و بر خلاف اغلب مجلات علمی در هر شماره آن تنها تعداد بسیار معدودی از مقالات داوری شده چاپ می شوند، نشان دهنده توجه جامعه فیزیک به اهمیت این آزمایش است که راه را برای ارائه رسمی تئوری جدید درباره ماهیت نور هموار می کند و تاکیدی است بر اینکه جامعه فیزیک نمی تواند به سادگی از کنار این تئوری که بعد از ۸۰ سال با آزمایش های عملی و تئوری بوهر را به چالش کشیده است، بگذرد.

این استاد و فیزیکدان جوان ایرانی که نخستین بار، دو سال و نیم پیش با چاپ مقاله ای در مجله علمی «نیوساینتیست» نظریه جنجالی خود را مطرح کرده است، از آنچه بی توجهی و مقاومت فیزیکدانان در برابر این نظریه چالش برانگیز و خصوصا برخوردهای تبعیض آمیز با خود، خواند، انتقاد و خاطر نشان کرد؛ علت اینکه این نظریه را پیش از طرح در ژورنال های تخصصی فیزیک در نشریه «نیوساینتیست» ارائه کردم شکستن جو سنگین و مقاومتی بود که در برابر طرح این نظریه ساختاری و چالش برانگیز ایجاد شده بود، به طوری که حتی اجازه طرح این مسئله را نمی دانند. در واقع طی دو سال و نیم گذشته این نظریه از سوی افکار عمومی مورد داوری قرار گرفت و کسانی که در برابر طرح اینچنین نظریه ای مقاومت می کردند متوجه شدند که نمی توان به سادگی از کنار آن گذشت و چنین مبارزه و پیگیری ای بود که جامعه فیزیک را در بالاترین سطح ناچار به تایید اهمیت این آزمایش کرد.

پژوهشگر سابق دانشگاه هاروارد که در دوران نوجوانی نیز از برگزیدگان یکی از نخستین دوره های جشنواره بین المللی «خوارزمی» بوده است، تصریح کرد؛ طرح این نظریه جدید که پس از هشت دهه بر بخش مهمی از نظریه «تعبیر کپنهاک» بوهر خط بطلان می کشد، می تواند انجماد و سد فکری ای را که در جامعه فیزیک ایجاد شده و اجازه تفکر را از فیزیکدان ها سلب کرده و آنها را به پذیرفتن بی چون و چرای نظریه های قبلی وا می دارد، بشکند و راه را برای حرکت به سمت ایده جدید در عرصه فیزیک هموار کند. وی درباره آزمایش چالش برانگیز خود اظهار داشت.

اساس تحقیقات من مبتنی بر یک آزمایش مشهور درباره پدیده «تداخل» است که طی آن به صفحه ای که شکاف یا سوراخ ریزی روی آن قرار دارد نور تابانده می شود. در مقابل این صفحه، صفحه دیگری قرار دارد که روی آن دو سوراخ ریز ایجاد شده است. نوری که از شکاف اول عبور می کند به این دو شکاف تابانده می شود و پس از خروج از این دو شکاف به صورت دو پرتو روی یک صفحه عکاسی می افتد که در فاصله معینی در برابر صفحه دوم قرار دارد. از آنجا که نور به صورت موج عمل می کند این دو پرتو نور روی صفحه با یکدیگر برخورد کرده و پدیده «تداخل» رخ می دهد.

به گفته وی، اگر پرتوهای تابانده شده در حالی که هر دو در نقطه حداکثر یا حداقل خود قرار دارند با یکدیگر تلاقی کنند، نقطه ای نورانی تر روی صفحه عکاسی ظاهر می شود و اگر دو پرتو در حالتی متفاوت با یکدیگر تلاقی کنند، اثر یکدیگر را خنثی کرده و به صورت نقطه ای تاریک روی صفحه ظاهر می شوند.

صدیق افشار درباره آزمایش ابداعی خود که به گفته وی نخستین بار در موسسه خصوصی «مطالعات ازدیاد جرم بر اثر تابش» در بوستون انجام شده اظهار داشت؛ در این آزمایش که اساس بسیار ساده ای دارد، یک پرتو لیزری به صفحه ای تیره که دارای دو سوراخ است تابانده می شود. از آنجا که به جای نور معمولی از لیزر استفاده می شود نیازی به صفحه اول که دارای یک سوراخ است، نیست.

در فاصله دور از صفحه، لنزی قرار دارد که نوری را که از داخل هر روزنه می آید جذب می کند و مجددا پرتوهای منتشر شده را روی یک آینه متمرکز می کند که هرکدام را به یک آشکارساز فوتون جداگانه باز می تاباند؛ بدین ترتیب می توان با توجه به شدت و ضعف پرتو لیزری، تعداد فوتون هایی را که از هر سوراخ بیرون می آیند ثبت کرد.

صدیق افشار با اذعان به اینکه ثبت مقدار فوتون هایی که به سمت هر روزنه می روند به مفهوم ماهیت ذره ای نورست، درباره چگونگی اثبات کرد همزمان دو پدیده ذره ای و موجی بودن نور در این آزمایش گفت؛ در آزمایش پیشنهادی الگوی تداخل به صورت مستقیم مشاهده نمی شود بلکه به شکل غیرمستقیم به اثبات می رسد.

بدین منظور تعدادی سیم های نازک درست در جایی که باید فریزهای تاریک از الگوی تداخلی وجود داشته باشند، قرار داده می شوند. سپس یکی از روزنه ها بسته می شوند در این حالت از تشکیل الگوی تداخلی جلوگیری می شود و نور به راحتی همزمان با خروج از یک روزنه تکی، منتشر می شود، به این ترتیب بخشی از نور که به سیم های فلزی برخورد می کند در تمام راستاها متفرق می کند و اینکه نور به آشکارساز فوتون های مربوط به آن روزنه برسد بی مفهوم می شود، اما هنگامی که روزنه بسته، کامل باز شد، شدت نور در هر آشکارساز به مقدار اولیه (زمانی که سیم ها در محل قرار داده نشده بودند) باز می گردد چون سیم ها در فریزهای تاریک از الگوی تداخلی قرار دارند که نور حاصل از دو شکاف یکدیگر را خنثی می کنند و در نتیجه هیچ نوری به آنها برخورد نکرده و بنابراین هیچ یک از فوتون ها منتشر نمی شوند.

به اعتقاد وی، این امر حاکی از وجود الگوی تداخلی یعنی حالتی است که شکل موجی نور نمود می یابد، در حالی که می توان شدت نور خارج شده از هر شکاف را نیز با یک آشکارساز فوتون اندازه گیری کرد و تعداد فوتون عبوری از میان هر شکاف را تعیین کرد؛ بدین ترتیب این آزمایش بطلان اصل مکملیت را اثبات می کند.

صدیق افشار با اشاره به اینکه کریستوفر استابز از دانشگاه هاروارد نیز این آزمایش را در آزمایشگاه دانشگاه و با حضور خود وی بررسی کرده و به نتیجه مشابهی دست یافته است، خاطرنشان کرد؛ در ادامه تحقیقات، اخیرا این آزمایش با تغییر دتکتورها و سیستم آماری، به صورت تک فوتونی نیز انجام شده که نتایج کاملا مشابهی در پی داشته است که در مقاله ارائه شده در مجله «Foundations of Physics» تشریح شده است.

چاپ مقاله مربوط به آزمایش اخیر که تایید آزمایش اولیه نیز هست، در واقع نخستین بازبینی و داوری رسمی درباره نظریه مطرح شده درباره ماهیت نور است که البته پیش از آن نیز طی دو سال گذشته، آزمایش های دیگری انجام شده بود که مسائل مطرح شده پیرامون آزمایش اولیه در آنها به طور جدی مورد توجه قرار گرفته بود.

وی تصریح کرد؛ در حال حاضر ضمن پاسخ گویی به ایرادات و نظرات منتقدان بطور عمومی با نوشتن مقالاتی در مجلاتی نظیر «American Journal of Physics» و طرح مباحث آموزشی این آزمایش، در حال طراحی یکسری آزمایش های جدید هستم که از سال آینده اجرا خواهد شد.

صدیق افشار درباره ماهیت ظاهرا متناقض نور، طبق نظریه وی، گفت؛ اگرچه مشاهده همزمان ماهیت دوگانه موجی ذره ای نور، امری به نظر متناقض است ولی آنطور که در آزمایش نشان داده شده، نور حقیقتا چنین ماهیتی دارد؛ با این نظریه، دنیای فیزیک، وارد عرصه جدیدی می شود و باید منتظر آینده بود تا مفهوم واقعی این مسئله و نتایج آن به تدریج روشن شود. وی با تاکید بر اینکه هیچ موجود ذره یا موجی، نمی تواند همزمان یا دفعتا به دیگری تبدیل شود و به هرحال یکی از آنها یا هردوی آنها است، اظهار داشت؛ به عقیده من نور شامل یک قسمت موجی و یک قسمت ذره ای است که توسط قسمت موجی به پیش رانده می شود که البته در آزمایش های بعدی، قصد داریم قسمت موجی نور را ایزوله کرده و آن را به صورت مجزا بررسی و آثار فیزیکی مترتب بر آن را مطالعه کنیم.

فیزیکدان ایرانی دانشگاه «روئن» تاکید کرد؛ البته براساس تئوری جدید «هم آفرینی» (OMNIGENESIS) که با هدف یافتن منشأ اینرسی در اجسام ارائه کرد ه ام و در واقع این آزمایش ها در راستای طرح آن نظریه بوده، می توان ماهیت جالب نور را کاملا توجیه کرد.

این استاد فیزیک و پژوهشگر سابق دانشکده دانشگاه «هاروارد» خاطرنشان کرد؛ برای آزمایش این تئوری باید نحوه بر هم کنش دو جرم را که منبع تشعشع الکترومغناطیس تلقی می شوند بررسی می کردم که طبق این تئوری امواج حاصل از آنها با هم تداخل دارند. در حل این مسئله که به two body problem موسوم است برای من بسیار مهم بود که ماهیت موجی (پیوسته) یا ذره ای پرتوهای تابش شده از آنها را مشخص کنم که با انجام آزمایش اخیر ثابت شد که میدان تابشی ذرات بنیادی به صورت موجی است.

وی خاطرنشان کرد؛ بر اساس این تئوری ذرات بنیادی به عنوان منبع تابش امواج الکترومغناطیس در نظر گرفته می شوند و بدین ترتیب می توان اینرسی را بدون استفاده از قانون «ماخ» که در نسبیت عمومی انیشتین به کار رفته، توضیح داد.
       
      

            علی شمس    

http://www.aftabir.com

انقلاب در نظریه کوانتوم

ادامه نوشته

تفسیر کپنهاکی

تفسیر کپنهاکی یکی از تفسیرهای مکانیک کوانتومی است. این تفسیر مجموعهٔ دیدگاه‌هایی را دربارهٔ گزاره‌ها و پیش‌بینی‌های مکانیک کوانتومی در خود دارد. به زبان دیگر، تفسیر کپنهاکی در پی یافتن پاسخ این پرسش است که «این آزمایش‌های پیچیده و شگفت‌انگیز و نتایج آن‌ها واقعاً چه معنایی دارند؟»

آشنایی

از آن‌جا که تفسیر کپنهاکی مجموعه‌ای از دیدگاه‌های فیزیک‌دانان و فیلسوفان گوناگون است، تعریف ثابتی از آن وجود ندارد.[۱] دیدگاه‌های گوناگونی به تفسیر کپنهاکی نسبت داده شده‌اند. اشر پرز گفته است که نویسندگان مختلف دیدگاه‌های بسیار گوناگون و گاه متناقضی را به عنوان تفسیر کپنهاکی بیان می‌کنند.[۲]
پایه‌های تفسیر کپنهاکی

    یک سیستم به طور کامل با یک تابع موج Ψ توصیف می‌شود. تابع موج نمایانگر دانش مشاهده‌گر دربارهٔ سیستم است. (هایزنبرگ)
    توصیف طبیعت ذاتاً احتمالاتی است. احتمال یک رویداد متناسب است با مربع اندازهٔ تابع موج نشان‌دهندهٔ آن رویداد. (ماکس بورن)
    اصل عدم قطعیت هایزنبرگ می‌گوید که نمی‌توان مقدار همهٔ ویژگی‌های سیستم را همزمان دانست؛ ویژگی‌هایی که به دقت معلوم نیستند، با احتمالات توصیف می‌شوند.
    اصل مکملیت: ماده از خود دوگانگی موج-ذره نشان می‌دهد. هر آزمایشی می‌تواند یکی از این دو ماهیت ماده را نشان دهد، ولی نشان‌دادن همزمان این دو ماهیت شدنی نیست. (نیلس بور)
    دستگاه‌های اندازه‌گیری دستگاه‌هایی کلاسیک‌اند و ویژگی‌های کلاسیک را مانند مکان و تکانه می‌سنجند.
    اصل همخوانی بور و هایزنبرگ: توصیف مکانیک کوانتومی از سیستم‌های بزرگ باید به تقریب با توصیف فیزیک کلاسیک یکی باشد.

معنای تابع موج

تفسیر کپنهاکی می‌گوید که چیزی به نام تابع موج وجود واقعی ندارد و تابع موج تنها یک مفهوم مجرد است (دیدگاه ذهنی). شاید هم بتوان گفت که دست‌کم تفسیر کپنهاکی خود را ملزم به اظهارنظر دربارهٔ واقعی یا ذهنی بودن تابع موج نمی‌داند (دیدگاه ندانم‌گویی). مثالی از دیدگاه ندانم‌گویی را در گفتهٔ فون وایتسکر می‌توان دید که در کنفرانسی در کمبریج گفت که دیدگاه کپنهاکی متفاوت با گزارهٔ «چیزی را که نمی‌توان دید وجود ندارد» است. به گفتهٔ او دیدگاه کپنهاکی می‌گوید: «چیزی را که می‌توان دید حتماً وجود دارد. ولی دربارهٔ چیزی که نمی‌توان دید آزادیم هر فرضی بکنیم و این آزادی را برای فرار از تناقض‌ها به کار ببریم.»[۳]

در دیدگاه ذهنی، تابع موج تنها یک ابزار ریاضی برای محاسبهٔ احتمال رویدادهاست. این دیدگاه شبیه رویکرد تفسیر هنگردی است.
ماهیت فروکاهی تابع موج

همهٔ روایت‌ها از تفسیر کپنهاکی به طور رسمی یا روش‌شناسانه به فروکاهی تابع موج باور دارند که یعنی ویژه‌مقدارهای مشاهده‌نشده در مشاهده‌های بعدی دیده نخواهند شد. به زبان دیگر، طرفداران تفسیر کپنهاکی از همان روزهای آغازین مکانیک کوانتومی هیچ‌گاه فروکاهی را انکار نکردند، برخلاف طرفداران تفسیر دنیاهای چندگانه.

به زبان ساده‌تر، پذیرندگان تفسیر کپنهاکی می‌گویند که تابع موج، احتمال همهٔ پیشامدهای ممکن برای یک رویداد را در خود دارد. ولی وقتی که یکی از این پیشامدهای کم‌وبیش هم‌احتمال رخ داد، پیشامدهای دیگر به کلی از بین می‌روند. مثلاً اگر الکترونی از یک آزمایش دوشکاف بگذرد، احتمال‌های مختلفی هست که هرجایی روی پردهٔ آشکارساز فرود بیاید. ولی وقتی الکترون یک جا فرود آمد، دیگر هیچ احتمالی برای فرودآمدنش در جاهای دیگر باقی نمی‌ماند. در تفسیر دنیاهای چندگانه، الکترون روی همهٔ جاهایی که احتمالی برای فرودآمدنش هست فرود می‌آید، ولی این فرودها در دنیاهای متفاوتی رخ می‌دهند.
پذیرفتگی میان فیزیک‌دانان

در نظرسنجی‌ای که در کارگاه مکانیک کوانتومی در سال ۱۹۹۷ انجام شد، تفسیر کپنهاکی پذیرفته‌ترین تفسیر از مکانیک کوانتومی بود.[۴] و پس از آن تفسیر دنیاهای چندگانه قرار داشت.[۵]
انتقادها

آزمایش فکری اینشتین-پودولسکی-روزن کامل‌بودن مکانیک کوانتومی (نخستین مورد از «پایه‌های تفسیر کپنهاکی») را هدف قرار داد و خواست نشان دهد که فیزیک کوانتومی نمی‌تواند نظریهٔ کاملی باشد. آزمون‌های تجربی نامساوی بل نیز پیش‌بینی مکانیک کوانتومی را دربارهٔ مفهوم درهم‌تنیدگی کوانتومی پشتیبانی کردند.

تفسیر کپنهاکی جایگاه ویژه‌ای به اندازه‌گیری در مکانیک کوانتومی می‌دهد، بی‌آن‌که تعریف روشنی از آن بدهد یا اثرات عجیبش را توضیح دهد. هایزنبرگ در مقاله‌ای به نام «انتقادها و جایگزین‌های تفسیر کپنهاکی از مکانیک کوانتومی»[۶] دربارهٔ گفته‌ای از الکساندروف که (به زبان هایزنبرگ) «تابع موج در فضای پیکربندی وضعیت واقعی الکترون را می‌نمایاند» نوشته است:

        به میان آوردن مشاهده‌گر نباید باعث این بدفهمی شود که ویژگی‌های ذهن او وارد توصیف ما از طبیعت می‌شود. تنها کار مشاهده‌گر ثبت تصمیم‌هاست، یعنی ثبت رویدادهایی در فضا و زمان. مهم نیست که مشاهده‌گر یک ابزار است یا یک انسان. ولی ثبت رویداد، یعنی گذار از «ممکن» به «واقعی» در این‌جا کاملاً لازم است و نمی‌تواند در تفسیر ما از مکانیک کوانتومی نادیده گرفته شود.[۷]

از آنجا که تفسیر کپنهاکی تعین‌گرایانه نیست و نیز مفهوم اندازه‌گیری در آن به درستی تعریف نشده‌است، بسیاری از فیزیک‌دانان و فیلسوفان به آن انتقاده کرده‌اند. گفتهٔ اینشتین به خوبی نشان‌دهنده‌ٔ این انتقاد است: «خداوند تاس نمی‌اندازد»[۸] و «آیا واقعاً فکر می‌کنی وقتی که تو به ماه نگاه نمی‌کنی، ماه آن‌جا نیست؟»[۹] بور در پاسخ گفته است: «اینشتین، لطفاً به خدا نگو که چه کار کند.»
مراجع

    ↑ ‏در واقع بور و هایزنبرگ هیچ‌گاه دربارهٔ معنای ساختار ریاضی مکانیک کوانتومی با هم کاملاً موافق نبودند و هیچ‌کدامشان عبارت «تفسیر کپنهاکی» را به عنوان دیدگاه مشترکشان به کار نبردند. بور حتی یک بار دیدگاه خود را از دیدگاه هایزنبرگ که آن را بیشتر ذهنی می‌دانست جدا کرد. (دانشنامهٔ فلسفهٔ استنفورد)‏
    ↑ "There seems to be at least as many different Copenhagen interpretations as people who use that term, probably there are more. For example, in two classic articles on the foundations of quantum mechanics, Ballentine (1970) and Stapp(1972) give diametrically opposite definitions of “Copenhagen.”", A. Peres, Popper's experiment and the Copenhagen interpretation, Stud. History Philos. Modern Physics 33 (2002) 23, preprint
    ↑ John Cramer on the Copenhagen Interpretation
    ↑ Tegmark, M. (1997), The Interpretation of Quantum Mechanics: Many Worlds or Many Words?.
    ↑ The Many Worlds Interpretation of Quantum Mechanics
    ↑ Criticism and Counterproposals to the Copenhagen Interpretation of Quantum Theory
    ↑ Heisenberg, Physics and Philosophy, p. 137
    ↑ "God does not throw dice" quote
    ↑ A. Pais, Einstein and the quantum theory, Reviews of Modern Physics 51, 863-914 (1979), p. 907.

خداحافظ اصل مکملیت بور

بوهر (Bohr) می گفت: «اگه از فيزيک کوانتوم شـُکه نشيد حتما نفهميديدش!» عقيده ی بور اين بود که فيزيک کوانتوم نفهميدنيه!

هرچند که آزمايشها به ما میگن که دنيای کوانتومی جاييه که از موج يا ذره پر شده اما اينکه بوهر درست فرض کرده تا حالا خارج از دسترسيهای علمی بوده.

اين هفته فيزيک پيشه ای به اسم شهريار صديق افشار (Shahriar Sedigh Afshar) آزمايشی ترتيب داده که مکتب کپنهاگی فيزيک کوانتوم رو به طور جدی لرزونده. هدف اين آزمايش اصل مکمل بوهر بوده. اين اصل چيه؟ اين اصل ميگه که يه ذره می تونه موج باشه يا ذره باشه اما در آن واحد نميتونه هر دوتاش باشه.

انشتين درباره ی اين اصل گفت که اين اصل درواقع هيچی نيست. اما او نتونست اينو ثابت کنه و اين اصل به صورت يه مکتب دست نخورده همين جوری مونده. خيلی از فيزيک پيشه ها با آزمايشهاشون از اين اصل حمايت کردن به جز آزمايش افشار.

چند وقت پيش هم پارسيوال از لحاظ نظری شبهه ای در اصل مکتب کپنهاگی در آورده بود. (منبع)

اصل بوهر برای سالهای متوالی بدون پرسش اينطور پذيرفته شده بود: حالت  انجام دادن ِ يک آزمايش خودش يک رخداد خاصيه که ميتونه تابع موج رو خراب کنه. با يه تعبير خيالی از يه دنيای پرشده از دنيا ميشه گفت: چيزای کوانتومی ميتونن رفتارهای چندگانه داشته باشن چون توی يه دنيای پر شده از بی نهايت دنياهای جدا جدا دارن زندگی می کنن. توی اين دنياها امواج ميتونن اطلاعات رو با سرعت بيشتر از نور انتقال بدن.

ريچارد فاينمن؛ برنده ی نوبل؛ بارها گفت که فيزيک کوانتوم خارج از فهمه. اما علم قدرت ِ اين رو داره که با انتقال از نظريه پردازی به آزمايش قدرت ِ فهم ما رو افزايش بده و هر دوشون رو مورد بررسی موشکافانه قرار بده.

يه قاعده ای هست بنام تيغ اوکسام (Ocaaum's razor) که ميگه اگه برای يه چيزی تعداد زيادی تعبير وجود داشته باشه بهترينش اونيه که بی دردسرتره. توی فيزيک کوانتوم به نظر ميرسه که اين قاعده بهش توجهی نشده. چون برای يه چيز فيزيکی نمی تونيم بگيم که موج بی دردسرتره يا ذره.

حالا اينکه آزمايش افشار با استقبال مواجه بشه يا نه؛ يه چيزی در مورد کار او قطعيه. اينکه اين کار يکی از بهترين رسوم علمی رو دنبال می کنه. اونم اينکه: مغما رو حل کن نه اينکه صورت مساله رو خط بزن. (exploring mysteries, not obscuring them)

شرح آزمايش شهريار افشار

نوع افشاری ِ آزمايش دوشکافی چيزيه که فکر ميشد که محاله. اين آزمايش نشان ميده که نور در يک زمان ميتونه هم موج باشه و هم ذره!

 

 

 

نور ليزر از هر دو تا سوراخ نوک سوزنی عبور ميکنه و با يه درشتنما (lens) متمرکز ميشه روی دو تا آينه و بعد هر کدوم از دو شعبه ی نوری به يه آشکارساز فوتونی مربوط به خودش ميره.

 

افشار يه دونه از اين سوراخها رو می بنده و خيلی با دقت يه توری از سيمهای افقی پشت درشتنما ميذاره. مقداری از نور از دور سيمها پراکنده ميشه که باعث ميشه تصوير تنزل کنه و همچنين باعث ميشه که به مقدار کم تعداد فوتونهايی که به آشکارساز ِ مربوط به سوراخ باز کم بشه.

 

افشار اون سوراخ بسته رو وا می کنه و تصوير بر ميگرده به حالت اولش. اون سيمها هم ديگه هيچ نوری رو تحت تاثير قرار نميده و تعداد فوتونهای رسيده به آشکارسازها برميگرده به حالت اولش. به نظر ميرسه که اين به اين دليله که سيمها در نوار تاريک تداخلی قرار داره (همون چيزی که براش گفتيم که سيمها بايد يه جای خاص قرار داده بشه). پس هيچ نوری بهش نميخوره.

فقط در صورتی که نور موج باشه ميتونه الگوی تداخلی بوجود بياره.

پس اين آزمايش به نظر ميرسه که به نور در يک زمان هم خاصيت ذره ای و موجی ميده.

اصل مقاله (New Scientists)

AUDIO(rm)

ترجمه: محمد حسين انصاری

تأملاتي دربارة عدم قطعيّت و اختيار انسان

جهان-كه موضوع علوم فيزيكي و زيست شناختي است- مجموعة چيزهايي است كه همواره در كنش متقابلند. جداي از دخالت مستقيم خداوند يا تأثير تصميم هاي آزادانة ما ،جهان به شيوه اي عقلاني و كاملاً معين، متابق با سرشت ذاتي خود رفتار مي كند؛ بدون اينكه رويدادهايي بي ضابطه دركار باشند. البته رويدادهاي بسياري وجود دارند كه در نظر ما شگفت انگيز و پيش بيني نشده اند كه آنها را پيش آمدهاي اتفاقي مي ناميم. اين، صرفاً بدين معنا است كه ما علل آنرا نمي شناسيم نه اينكه طبقة معيني از رويدادها وجود داشته باشند كه از مبادي عِلّي برخوردار نيستند. اما سخن فوق برآن دلالت ندارد كه ما علي الاصول مي توانيم همچون «هوش برترِ لاپلاس» ، هميشه آينده را پيش بيني كنيم. اين امر به طور كلي به چند دليل، نا شدني است:

اولاً ؛ ما نمي توانيم موقعيت كنوني را بادقت كافي بشناسيم. تمام اندازه گيري ها در معرض حدي از خطا قرار داندكه اگر چه مي توانيم آنرا كاهش دهيم ولي نمي توانيم كاملاً از بين ببريم. ثانياً ؛ همان گونه كه از تحقيق هاي اخير دربارة «سيستم هاي آشوب ناك» آموخته ايم، زمانِ تكامل يك سيستم، غالباً نسبت به تغييرهاي اندك حالت اوليه ، بسيار حساس است. نهايتاً ؛ در بيشتر موارد، محاسبه هاي رياضي- حتي با سريعترين رايانه ها- فراتر از توان ما هستند . با وجود اين، اگر چه نمي توانيم همواره رفتار آيندة سيستم هاي فيزيكي را پيش بيني كنيم، اما آنها همچنان متعين باقي مي مانند . البته در موارد بسياري - هرچند محدود- محاسبة تقريبي، امكان پذير است.

در اينجا بايد به آنچه عدم تغيير كوانتومي خوانده مي شود، اشاره كرد. بنا بر اصل عدم قطعيت هايزنبرگ، اندازه گيري مقدار متغيرهاي مزدوج مانند مكان و اندازة حركت يك ذره ، با دقتي پيش از آنچه رابطة ،متضمن آن است ممكن نيست. هر قدر مكان يك ذره را با دقت بيشتري اندازه بگيريم، اندازة حركت آنرا با دقت كمتري خواهيم دانست و برعكس. اين رابطه، مانند كلِ مكانيك كوانتومي در مورد ميانگينِ رفتار شمار زيادي از سيستم ها يا مجموعة سيستم هاي مشابه، كاربرد دارد و دربارة هيچ سيستم خاصي، اطلاعات كاملي به دست نمي دهد. در حقيقت مي توان احتجاج كرد كه بر روي يك سيستم خاص، اندازه گيري هايي با دقت بسيار بيش از آنچه اصل عدم قطعيت مجاز مي داند، ممكن است . اما جداي از اين مطلب، ناتواني در اندازه گيري دقيق، برآن دلالت ندارد كه كميت هاي اندازه گيري شده، در واقع، از مقادير دقيق برخوردار نباشند. اين، گذاري نابجا از رويكردي عملياتي به رويكردي هستي شناختي است. تنها، كسي مي تواند اين گونه احتجاج كند كه با ديدي تحصل گرابه علم بنگرد، يعني معتقد باشد: «آنچه نتوان اندازه گرفت بي معنا است.» بدين سان آنچه عدم تعيين كوانتومي خوانده مي شود، ويژگي عيني جهان كوانتومي نيست ، بلكه صرفاً پيامد يك نگرش خاص فلسفي به مكانيك كوانتومي است. آنچه به طور ضمني بيان شد، ديدگاه اصالت واقع دربارة مكانيك كوانتومي است كه از سوي اينشتين ابراز شد و پلانك، فون لوئه، لانده، دوبروي، شرودينگر و ديراك، به طرق گوناگون از آن جانبداري كردند.

اين ديدگاه در قبال تفسير كپنهاگي است كه با نام هاي بور، هايزنبرگ و بورن همراه است. بنابر ديدگاه كپنهاگي، مكانيك كوانتومي، شرح و وصف كاملي را از رفتار هر سيستم فراهم مي كند. پذيرش اين موضع، ناگزير، انكار عليت و تضعيف شور و شوق علمي را در پي دارد؛ اگر سخن گفتن از ريز ساختارها موجبيتي، بي معنا باشد آنگاه شوق اندگي براي تلاش و كشف آن وجود دارد.

اما اگر جهان يك سيستم كاملاً متعين باشد در آن صورت اختيار ما همراه آن، مسئوليت و اخلاق انسان چگونه توجيه مي شود؟ تاكنون كوشش هايي براي حل اين مشكل از راه مجاز شمردن عمل ذهن بر روي ماده، در چارچوب اصل عدم قطعيت صورت گرفته است. براي فهميدن فعل خداوند در جهان نيز ممكن است به شيوه اي مشابه تلاش كرد. اين توضيحات هم غير قانع كننده و هم غير ضروري است. اختيار، تجربة انكار ناپذير انسان است كه با وجود تلاش هاي بسيار، هنوز ناشناخته مانده است. اما اگر جهان در حقيقت سيستمي كاملاً متعين باشد و مابخشي از آن را تشكيل دهيم، در اين صورت اختيار، خيالي باطل است. اين سخن مستلزم آن است كه آنچه من در حال نوشتن آن هستم؛ صرفاً نتيجة برهم كنش هاي اتمي باشد و معناي ديگري نداشته باشد. اگر اين سخن درست نيست و گفتگو از معنا برخوردار است؛ آنگاه به اين نتيجه مي رسيم كه ما انسانها فقط در بخش هايي از اين جهان نيستيم. اين طور نيست. كه ما اشيايي باشيم كه همواره در حال تأثير متقابليم. در هر يك از ما، چيزي اضافي وجود دارد، يعني يك روح فناناپذير كه خداوند در لحظة انعقاد نطفه به ما بخشيده است. ما شايد چگونگي آن را درك نكنيم اما اين امر ما را قادر مي سازد تا حيات و تجربه هاي خود را معنادار كنيم.

 تهیه و تنظیم:نوید روهنده

منابع:

نوشته شده توسط "پی.ای.هاجسون" فیزیکدان و پژوهشگر ارشد دانشگاه آسکفورد.

نشریه علمی-خبری «نامه علم و دین»

عدم جبریت در فیزیک کوانتوم

ماهيت اساساً بدون جبريت مکانيک کوانتوم بر اصل عدم حتميت يا رابطه عدم حتميت ،که اولين بار در سال 1927 به وسيله ورنر هايزنبرگ تدوين شد، متکی است. اين اصل به طور خلاصه می گويدکميت های فيزيک کوانتوم به جفت هايی تقسيم می شوندکه کميت های«مزدوج» نام دارند و اصولاً نمی توان در آن واحد با دقت زياد يک يک اعضای هر جفت را اندازه گرفت.فرض كنيد دو كميت مزدوج را اندازه گيري كرده ايم اصل عدم حتميت مي گويد كه اصولاً ممكن نيست كه هر دو را با دقت خيلي زياد اندازه گرفت. البته در عمل خطاي اندازه گيري از اين نوع معمولاً بسيار بزرگتر از حداقلی است كه اصل عدم حتميت از آن صحبت مي كند. نكتة اصلی كه عوابقش نيز بسيار مهمند اين است كه اين خطاي اندازه گيري جزء قوانين اساسي نظريه كوانتوم است. محدوديتهاي قيد شده در اصل عدم حتميت را نبايد به معناي ناقص بودن دستگاه هاي اندازه گيري تلقي كرد و استنتاج نمود كه اين محدوديت با پيشرفت فنون اندازه گيری تقليل مي يابد. اين اصل قانون مهمی است كه تا زمانی كه قوانين نظريه كوانتوم به شكل كنونيشان پابرجا هستند، صادق خواهد بود.اين بدان معناست نيست كه قوانين تغيير نخواهند كرد يا اصل عدم حتميت را هرگز نمی توان رد كرد. ولي در نهاد اساسی فيزيك معاصر يك تغيير انقلابی بايد رخ دهد، تا اين اصل را به كنار گذاريم. بعضي از فيزيكدانها(از جمله اينشتين) معتقد بودند اين مشخصه فيزيك كوانتوم مورد ترديد است و امكان دارد زماني به كنار گذاشته شود. اما اين قدمي است بنيادي و در حال حاضر هيچ كس نمي تواند چگونگي حذف اين اصل را به درستي نشان دهد. تفاوت مهم بين نظرية كوانتوم و فيزيك كلاسيك كه به اين اصل مربوط مي شود، در مفهوم شرايط لحظه اي يك دستگاه فيزيكي نهفته است.

در مكانيك كوانتوم هر يك از حالات دستگاه را مي توان توسط تابع خاصي، كه آن را«تابع موج» مي ناميم، نشان داد. اين تابع مقادير عددی به نقاط يك فضا منسوب مي دارد.(ولی اين به طور كلي فضاي آشنای سه بعدی ما نيست، بلكه فضای مجردی است با ابعاد بالاتر.) اگر مقادير يك مجموعه كامل كميتهای حالتی براي زمان t داده شده باشد، تابع موجی دستگاه براي زمانt به طور منحصر به فردی تعيين مي شود. اين توابع موجی اگر چه هر يك به مجموعه اي از كميت هايی متكی است كه از نظر فيزيك كلاسيك ناكاملند، در مكانيك كوانتوم نقشي شبيه شرح حالت در مكانيك كلاسيك بازی مي كنند. تحت شرايط انزوا امكان دارد براساس تابع موجی داده شده در t تابع موجي در T را تعيين كرد. اين كار به كمك معادلة معروف «ديفرانسيل شرودينگر» انجام می شود.اين معادله شكل رياضی يك قانون جبری را دارد و تابع موجی كامل را براي زمانT مي دهد. بنابراين اگر تابع موجی را به عنوان نمايش كامل حالت آنی بپذيريم، به اين نتيجه خواهيم رسيد كه حداقل در سطح نظری، جبريت در فيزيك كوانتوم حفظ مي شود.وقتي برخی از فلاسفه از قبيل«ارنست ناگل» و فيزيكدانهايی مانند«هنری مارگنو» مي گويند كه هنوز در قوانين مربوط به حالات دستگاه های فيزيكی، جبريت موجود است و صرفاً تعريف«حالت يك دستگاه» عوض شده، نمي توان با آنها مخالفتی كرد، چون در واقع درست مي گويند. اما لغت«صرفاً» مي تواند گمراه كننده باشد چون اين توهم را به وجود مي آورد كه تغيير تعريف صرفاً پاسخ ديگري است به اين سؤال كه: «كميتهای شاخص حالت يك دستگاه كدامند؟» در واقع اين تغيير بسيار اساسي تر است. فيزيكدانهاي كلاسيك مطمئن بودند كه با پيشرفت تحقيق، قوانين، دقيق تر و دقيق تر مي شوند و حدی براي اين تدقيق در پيش بينی رخدادهاي مشاهده شدني وجود ندارد. در مقايسه، نظريه كوانتوم حد غير قابل عبوری را بنيان مي گذارد. به همين دليل اگر بگوييم كه نهاد علّی - نهاد قوانين- در فيزيك مدرن اساساً متفاوت است با نهادش از زمان نيوتن تا پايان قرن نوزدهم، خطر گمراهي را كمتر كرده ايم، به اين ترتيب جبريت به مفهوم كلاسيكي آن طرد مي شود.فهم اين امر آسان است كه چرا پذيرفتن اين تصوير جديد بنيادي از قانون فيزيكي براي فيزيك دانها از نظر روانی مشكل بود. خود پلانك كه طبيعتاً متفكر محافظه كاري بود، وقتي برای اولين بار فهميد كه دفع و جذب تشعشع ، روندی متداوم نيست، بلكه به صورت واحدهای غيرقابل تقسيم صورت نی گيرد، اندوهگين شد. اين گسستگی آنقدر با روح فيزيك سنتی مخالف بود كه برای بسياری از فيزيك دانها از جمله پلانك بسيار مشكل بود خود را به شيوة تفكر جديد عادت دهند.

خصلت انقلابي اصل عدم حتميت هايزنبرگ موجب شد كه برخي از فلاسفه و فيزيك دانها پيشنهاد كنند كه تغييرات اساسيدر زبان فيزيك به عمل آيد. خود فيزيكدانان به ندرت از زبانی كه به كار می برند صحبت مي كنند. اين نوع صحبتها را تنها از زبان آن عده قليلی از فيزيكدانانی كه فيزيك خوانده اند، مي شنويم. اين عده از خود مي پرسند:«آيا لازم است زبان فيزيك را طوری ترميم كنيم كه خود را با روابط عدم حتميت وفق دهد؟ و اين ترميم چگونه انجام مي گيرد؟»افراطي ترين پيشنهادات برای اين ترميم به تغييری در شكل منطقِ به كار رفته در فيزيك مربوط مي شود. «فيليپ فرانك» و «موريس شليك» متفقاً اين نظريه را ارائه دادند كه تحت بعضی از شرايط، تركيب دو گزاره با معنی در فيزيك ممكن است بي معني باشد. پيشنهاد مشابهی توسط«گرت بيركهوف» و «جان فون نويمان» كه هر دو رياضيدان بودند ارائه شد كه پيشنهاد كردند بايد تغييرات لازم در«دستورات تبديل» داده شوند نه دستورات سازنده. و فيزيكدانها بايد يكی از قوانين توزيع پذيری در منطق گزاره ها را به كنار گذارند.پيشنهاد سوم از جانب«هانس رايشنباخ» داده شد كه معتقد بود منطق دو ارزشي سنتی را بايد به نفع منطق سه ارزشی كنار گذاشت. در اين منطق هر دو گزاره می تواند سه مقدار ممكن بپذيرد: T(راست)، F(دروغ)، I(نامتعيّن). بجاي قانون كلاسيك نفي ثالث- كه يك گزاره يا راست يا دروغ و شقّ سومي موجود نيست- قانون نفي رابع را داريم. گزاره ها يا راستند يا دروغ و يا نامتعيّن، شقّ چهارمي موجود نيست.رايشنباخ براي اينكه سه ارزش خود را در فيزيك جاي دهد لازم ديد رابطه هاي منطقی متداول را به كمك جدولهاي ارزش، كه بسيار بغرنج تر از نهايی هستند كه براي تعريف رابطهای دو ارزشي متداول به كار مي روند، دوباره تعريف كند. به علاوه وی مجبور شد رابطهای جديدی را وضع كند. در اينجا نيز اگر لازم باشد منطق را اين طور براي زبان فيزيك بغرنج كنيم، اين كار قابل قبول است، اما در حال حاضر لزومي براي اين جهش بنيادی نيست.البته بايد ديد تكامل آتی فيزيك چگونه است. متأسفانه فيزيكدانها به ندرت نظريه هايشان را به شكلي كه مطلوب منتقدان است عرضه مي كنند. اينها نمی گويند:«اين زبان من است، اينها واژه های اوليه هستند، دستورات سازنده من اين و اصول موضوعي منطقی من نيز آنانند.»مشخص كردن اصول موضوعی تمام حوزه فيزيك به شكلی مدون كه منطق را نيز در بر گيرد بسيار سودمند است. اگر اين كار صورت می گرفت، آسانتر مي شد ديد كه آيا دلايل خوبي برای عوض كردن مباني منطقی فيزيك وجود دارد يا نه.

در اينجا روی مسائل عميق مربوط به زبان فيزی، كه هنوز حل نشده اند، انگشت مي گذاريم. اين زبان به استثنای بخش رياضيش هنوز عمدتاً زباني است طبيعی؛ يعني دستوراتش به طور ضمنی در عمل آموخته می شود و به ندرت به طور صريح فرموله مي شود. البته تاكنون هزاران واژه و عبارت جديد كه مخصوص زبان فيزيك هستند اتخاذ شده اند و در موارد كمي دستورات خاصي براي به كار بردن بعضي از اين واژه ها و علايم فنی شده اند. دقت و كارآيی كلي زبان فيزيك مانند زبانهای علوم ديگر تدريجاً افزون تر شده است. اين گرايش يقيناً ادامه پيدا خواهد كرد، ولی در حال حاضر تكامل مكانيك كوانتوم هنوز به صورت تدقيق زبان فيزيك منعكس نشده است.مشكل بتوان پيش بينی كرد كه زبان فيزيك چگونه تغيير خواهد كرد اما با يقين می توان گفت كه دو گرايش كه در نيم قرن گذشته منجر به اصلاحات بزرگي در زبان رياضيات شده اند، در تدقيق و روشن ساختن زبان فيزيك نيز به همان اندازه سودمند خواهد بود، يكی به كار گرفتن منطق نوين و نظريه مجموعه ها و ديگري اتحاذ روش اصل موضوعی به شكل مدرنش مي باشد كه متضمن يك دستگاه زبان فرمال شده است. در فيزيك امروزه كه در آن نه فقط محتوی نظريه ها بلكه تمامی نهادِ ادراكي فيزيك نيز مورد بحثند اين هر دو ارزش كمك بزرگی است.

اين مسئله جالبی است كه همكاری نزديك فيزيكدانها و منطقدانان را جلب مي كند. به كار گرفتن منطق و روش اصل موضوعی در فيزيك نه تنها بين خود فيزيك دانها و همچنين بين فيزيكدانها و دانشمندان ديگر را بهبود مي بخشد، بلكه وظيفه خطير ديگري نيز دارد و آن تسهيل در كار ساختن مفاهيم جديد و فرمولبندی فرضيات نو است. در سالهاي اخير مقدار زيادي نتايج آزمايشي نو جمع آوری شده كه خيلي از آنها مديون بهبود يافتن دستگاه هاي آزمايش، از قبيل اتم شكنهای بزرگ است. براساس اين نتايج مكانيك كوانتوم پيشرفت عظيمي كرده است. متأسفانه كوشش برای نوسازی اين نظريه به شيوه ای كه همه اين داده ها را در خود جاي دهد موفقيت آميز نبوده است و در جريان امر معماهای اعجاب انگيز و گيج كننده ظاهر شده اند. حل اين معماها بسيار مبرم ولی شاق است. اين فرض معقولی است كه به كار بردن ابزار ادراكی جديد مي تواند كمك بزرگي به كار حل اين معضلات كند.بعضي از فيزيكدانها معتقدند كه احتمال زيادی وجود دارد كه در آينده نزديك در اين زمينه انقلابی صورت گيرد. اگر رهبران سياستمدار جهان از به كار بردن حماقت نهايی جنگ هسته ای دوری جويند و به بشر اجازه بقا دهند، دير يا زود علم يقيناً به پيشرفت چشمگيرش ادامه داده و ما را به بصيرت ژرف تری از ساختار جهان نائل خواهد كرد.

منبع: مقدمه ای بر فلسفه علم

نویسنده: رودلف کارناپ

نگارنده: نوید روهنده