جادوی عمیق فیزیک کوانتومی

2024 نویسنده: Seth Attwood | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-16 16:03

از فیزیک کوانتومی چه می دانید؟ حتی یک دانشجوی علوم انسانی مثل من می‌داند که فیزیک و فیزیک کوانتومی چیزهای کمی متفاوت مطالعه می‌کنند.

در عین حال، فیزیک به طور کلی علم طبیعت است که به مطالعه نحوه عملکرد جهان و نحوه تعامل همه اجسام و اجسام با یکدیگر می‌پردازد. مکانیک کوانتومی به عنوان شاخه ای از فیزیک، جهان ما را در عمیق ترین سطح آن مطالعه می کند. واقعیت این است که هر چیزی که ما را احاطه کرده است از اتم تشکیل شده است. چرا، حتی من و شما چیزی بیش از مجموعه ای از اتم ها نیستیم که از هسته های ابرنواخترها سرچشمه گرفته اند. علاوه بر این، این حوزه از فیزیک آنقدر پیچیده است که بسیاری از دانشمندان اعتراف می کنند که آن را به خوبی درک نمی کنند. با توجه به تعداد فزاینده سوالات بی پاسخ و برخی شباهت‌های بین فیزیک کوانتومی و جادو، فوق‌العاده جذاب است، اما می‌تواند گمراه‌کننده باشد، همانطور که بسیاری از شارلاتان‌ها و شبه‌دانشمندان با موفقیت انجام می‌دهند. در این مقاله سعی خواهیم کرد بفهمیم که چرا فیزیک کوانتومی تا این حد به جادو شباهت دارد.

فوتون یک ذره بنیادی است که جرم ندارد و می تواند در خلاء وجود داشته باشد و با سرعت نور حرکت کند. بار الکتریکی فوتون نیز صفر است.

هیچ کس در جهان مکانیک کوانتومی را درک نمی کند

همه ما ترفندهای جادویی را دوست داریم. به خصوص آنهایی که در طی آنها شعبده باز می تواند توپ ها را بین فنجان های معکوس "پرش" کند. در سیستم‌های کوانتومی، که ویژگی‌های یک جسم، از جمله مکان آن، بسته به نحوه مشاهده آن می‌تواند متفاوت باشد، چنین شاهکاری‌ها باید بدون سهل انگاری امکان پذیر باشند. واقعیت این است که طبق نظریه کوانتومی، یک ذره بنیادی فقط در لحظه مشاهده حالت خاصی به دست می آورد. باور کردنش سخت است، اما در نهایت، دانشمندان توانستند با استفاده از یک فوتون ثابت کنند که در سه مکان به طور همزمان وجود دارد. ولی چطور این ممکن است؟

یکی از معروف ترین آزمایشات کوانتومی آزمایش دو شکاف است که نشان داد نور و ماده می توانند همزمان مانند یک ذره و یک موج رفتار کنند.

لازم به ذکر است که آلبرت انیشتین به موفقیت های مکانیک کوانتومی علاقه مند بود - که با کمک آن می توان رفتار اتم ها و ذرات بنیادی را به دقت توصیف کرد. با این حال، دانشمند درخشان با این نظریه مخالفت کرد و مفهومی را که زیربنای آن است - سردرگمی - تمسخر کرد. در مکانیک کوانتومی، درهم تنیدگی به این معناست که خواص یک ذره بدون در نظر گرفتن فاصله بین آنها، فوراً بر خواص ذره دیگر تأثیر می گذارد.

متعاقباً، یک سری آزمایش‌های دقیق نشان داد که اینشتین اشتباه می‌کرد: درهم تنیدگی واقعی است و هیچ نظریه دیگری نمی‌تواند اثرات عجیب آن را توضیح دهد. با این حال، علیرغم توانایی نظریه کوانتومی برای توضیح تجربی نتایج، بسیاری از دانشمندان تشخیص می دهند که فیزیک کوانتومی آنقدر پیچیده است که درک آن به سختی امکان پذیر است.

با این حال، درهم تنیدگی تنها پدیده ای نیست که نظریه کوانتومی را از نظریه کلاسیک جدا می کند. به گفته برخی از فیزیکدانان، واقعیت تکان دهنده دیگری در مورد واقعیت کوانتومی وجود دارد که اغلب نادیده گرفته می شود و به "جادوی" این حوزه از فیزیک نظری می افزاید. بر اساس گزارش The New Scientist، در سال 1967 سایمون کوچن و ارنست اسپکر به طور ریاضی ثابت کردند که حتی برای یک جسم کوانتومی، که درهم تنیدگی در آن غیرممکن است، مقادیری که هنگام اندازه گیری خواص آن به دست می آورید به موقعیتی که این جسم در آن قرار دارد بستگی دارد. بنابراین، مقدار خاصیت A بستگی به این دارد که آیا آن را با استفاده از ویژگی B یا با استفاده از ویژگی C اندازه گیری کنید. به زبان ساده، هیچ واقعیتی مستقل از انتخاب اندازه گیری وجود ندارد.

جادوی واقعیت

موافقم، همه اینها حداقل عجیب است و باعث می شود مغز به معنای واقعی کلمه از درزها منفجر شود.بالاخره معلوم می شود که حضور یک ناظر سرنوشت نظام را تعیین می کند و آن را مجبور می کند که به نفع یک دولت انتخاب کند. اما آیا این دخالت آگاهی در واقعیت مادی نیست؟ و اگر در نظر بگیریم که یک فوتون نور همزمان می تواند هم ذره و هم موج باشد و در سه مکان به طور همزمان باشد، اصلاً در چه دنیایی زندگی می کنیم؟ آیا این اثبات وجود واقعیت های موازی با همان قوانین فیزیک است؟

و این تنها بخشی از سوالاتی است که فیزیک مدرن پاسخی برای آنها ندارد. تا. با این حال ، همه چیز ناشناخته از زمان های قدیم ، شخص را می ترساند. گاهی اوقات مردم حاضرند هر چیزی را باور کنند، به شرطی که حداقل یک پاسخ وجود داشته باشد - و فرقی نمی کند کدام - باشد. به همین دلیل، اصلاً تعجب آور نیست که انواع شارلاتان ها و شبه دانشمندان تا این حد به فیزیک کوانتوم علاقه دارند. اگر به خاطر علاقه، REN TV را روشن کنید، می توانید به یکی از برنامه های جهان دیگر برخورد کنید، که در آن یک شبه دانشمند دیگر به عنوان یک متخصص عمل می کند. در 99 مورد از 100 مورد، توضیح نادرست او از نظم جهانی حداقل یک اشاره به فیزیک کوانتومی را شامل می شود. در عین حال، هر شبه‌دانشمندی به‌سرورانه اصطلاحات علمی مانند الکترون، فوتون و درهم تنیدگی را به رخ می‌کشد تا در چشم یک بیننده بی‌تجربه ظاهری کم و بیش قابل اعتماد به دست آورد.

حتی گاهی به نظرم می رسد که هر شارلاتانی که به خود احترام می گذارد به سادگی موظف است در کارنامه خود یک سخنرانی در مورد اسرار فیزیک کوانتومی داشته باشد. از این گذشته، دانشمندان عملاً چیزی برای استدلال با ادعاهای خود مبنی بر اینکه مکانیک کوانتومی برای دانشمندان راز است، ندارند. راحت نیست؟ رواج چنین ایده هایی می تواند منجر به دید نادرست تعداد زیادی از مردم از جهان شود. ایده هایی مانند اینها همچنین به گرایش به طب جایگزین و دست گذاشتن برای بیماری های خطرناک کمک می کند. بنابراین، از روی صفحه‌های تلویزیون، باطنی‌شناسان با فوم در دهان ثابت می‌کنند که فکر مادی است، زیرا فیزیک کوانتومی اینجاست، و زیست‌شناسان بومی فیزیک کوانتومی را در ایده‌های بی‌اساس خود درباره ژنوم موج و غیره می‌گنجانند. همه اینها به توسعه تفکر جادویی کمک می کند، که قبلاً با جزئیات بیشتری در مورد آن نوشتم، و رشد افسانه ها و تصورات غلط در مورد جهانی که در آن زندگی می کنیم.

در همین حال، فیزیک کوانتومی جادوی واقعی است. جادوی واقعیت. بله، ما چیزهای زیادی را نمی دانیم و پاسخ سؤالاتی را که توسط درهم تنیدگی کوانتومی و نتایج آزمایشات متعدد از جمله گربه شرودینگر ایجاد می شود، نمی دانیم، که همکار من نیکولای خیژنیاک قبلاً در مورد آن نوشت. در عین حال، واقعیت بسیار جالب تر از داستان است، زیرا ما چیزهای زیادی در مورد آن نمی دانیم: جهان ما 95٪ از ماده تاریک مرموز تشکیل شده است، و همچنین انرژی تاریکی وجود دارد که مسئول شتاب انبساط است. از کیهان علاوه بر این، در عمیق ترین سطح، جهان ما از کوچکترین ذرات تشکیل شده است که می توانند همزمان در چندین مکان باشند و بسته به اینکه ما آنها را تماشا می کنیم یا نه، رفتار متفاوتی از خود نشان می دهند. اگر این جادوی واقعیت نیست، پس واقعیت چیست؟

در عین حال، علم قبلاً پاسخ های بسیاری را برای مهم ترین سؤالات در مورد جهان ما ارائه کرده است. به هر حال من فکر می کنم ندانستن چیزی و نفهمیدن فیزیک کوانتوم اشکالی ندارد. نکته اصلی توانایی ما در شناخت هر چه بیشتر، شناخت جهان است. که به احتمال زیاد خود را نیز از طریق ما می شناسد.