جمعه / هفت راه برای دیدن گربه شرودینگر

گربه شرودینگر (Schrödinger's Cat) یک آزمایش ذهنی است که سال 1935 توسط اروین شرودینگر، فیزیکدان اتریشی ابداع شد. در این آزمایش فرض بر این است که گربه ‌ای درون جعبه ‌ای دربسته حاوی یک شیشه گاز سیانور، چکش، حسگر پرتوزا و یک منبع پرتوزا زندانی است.

شانس 50-50 برای زنده ماندن یا مردن گربه در صورت شکستن شیشه حاوی سیانور وجود دارد، اما نظریه مکانیک کوانتومی عنوان می ‌کند، تا زمانیکه در جعبه باز نشده است، گربه هم مرده و هم زنده است که به این حالت "برهم‌نهی" (superposition) گفته می شود.

در برهم‌نهی کوانتومی، یک اتم یا فوتون تا زمانی که اندازه ‌گیری روی آن انجام نشود، می‌ تواند در دو یا چند حالت کوانتومی به شکل همزمان قرار داشته باشد؛ این بدان معناست که گربه تا زمانیکه در جعبه باز نشود، در هر دو حالت مرده و زنده است و پس از باز کردن به حالت قطعی (مرده یا زنده) در می‌آید.

اگر فکر می کنید مکانیک کوانتومی را می فهمید، اصلا مکانیک کوانتومی را درک نکرده اید! تجربه زندگی روزمره به ما می گوید که در جهان قطعیت (certainty) زندگی می کنیم که در آن اشیاء دارای مکان تعریف شده هستند و منجر به اثراتی می شوند.

با این شرایط چگونه می توانیم یک نظریه پایه واقعیت را که عنوان می کند، همه چیز ریشه فازی و غیرقطعی دارند – گربه شرودینگر می تواند هم زنده و هم مرده باشد یا اشیاء می توانند بطور همزمان در دو مکان باشند – باور کنیم؟

(گربه شرودینگر – تصویر: Getty)

جوابی برای این سوال نداریم و تنها تلاش می کنیم که میان آنچه نظریه کوانتومی بیان می کند و آنچه عقل به آن اشاره می کند، پل ارتباطی برقرار کنیم.

در سال 2011 از 33 فیزیکدان و فیلسوف در کنفرانس "فیزیک کوانتومی و ماهیت واقعیت" در اتریش خواسته شد تا نظرات خود را در مورد هفت راه دیدن گربه شرودینگر با در نظر گرفتن روح نظریه کوانتومی بیان کنند.

تفسیر دوبروی- بوهم – بدون رأی، صفر درصد

هیچکدام از فیزیکدانان و فیلسوفان علاقه ای به تفسیر دوبروی- بوهم (de Broglie-Bohm interpretation) نداشتند، چراکه این ایده دارای سابقه غنی و طولانی داشته و مبتنی بر اثر کلاسیک پیشگامان کوانتوم، لویی دوبری و دیوید بوهم است.

ماهیت سردرگم نظریه کوانتوم نشان می دهد که باید چیزهای اضافی وجود داشته باشند که ما قادر به دیدن آنها نیستیم و در این مورد، امواج خلبان (pilot waves) هستند که تکامل حالت های کوانتومی را در برخی از لایه های ناشناخته واقعیت، هدایت می کنند.

اینشتین یکی از طرفداران اولیه تفسیر دوبروی- بوهم بود، اما کم کم علاقه خود را به آن از دست داد. برخی آزمایش ها چنین ویژگی های پنهان را رد می کنند. نتایج نظرسنجی سال 2011، از طریق تقویت پیشرفت در نظریه اطلاعات کوانتومی، موید همین مسأله است.

تفسیر کپنهاگ – 14 رأی، 42 درصد

منتقدان این دیدگاه بر این باورند که تفسیر کپنهاگ (Copenhagen interpretation) اساسا یک تفسیر نیست. این تفسیر توسط نیلز بور، یکی از پیشگامان کوانتوم در دهه 1920 میلادی مطرح شد که عنوان می کند، از آنجایی که ما برای فکر کردن در مورد جهان کلاسیک اطراف خود شرطی شده ایم، دنیای کوانتوم در ماهیت ناشناختگی گرفتار شده است. نظریه کوانتومی یک ابزار بسیار موثر برای پیش بینی کردن است و نه چیزی بیشتر از آن. زمانی که جهان کوانتومی را مشاهده می کنیم، آن را مجبور به پیروی از تصورات خود می کنیم و در سایه کلاسیک خود می اندازیم.

تفسیر اطلاعات – 8 رأی، 24 درصد

تفاسیر نظریه اطلاعات (Information-theory interpretations) نشأت گرفته از درک رو به رشد در میان فیزیکدانان است. زمانی که درحال مشاهده یک شیئ کوانتومی هستیم، از آن اطلاعات استخراج می کنیم و این همان چیزی است که باعث می شود تأثیر کوانتومی شیئ از بین برود.

جهان های متعدد – 6 رأی، 18 درصد

برای پیروان جهان های متعدد (many worlds)، قلمرو کوانتوم ذاتا فازی است و مشاهده آن یک واقعیت تعریف شده واحد ایجاد نمی کند؛ اما تجزیه واقعیت به جهان های مجازی متعدد، گزینه هایی برای آنچه ممکن است مشاهده شوند، محسوب می شوند.

این نظریه در دهه 1950 میلادی توسط هیو اورات مطرح شد و در ابتدا تعداد معدودی از فیزیکدانان را متقاعد کرد. با این حال طی دهه های اخیر، جهان های متعدد با مطرح شده ایده چندجهانی (multiverse) جهان های موازی کیهان شناسی، احیا شده است.

فروپاشی عینی – 3 رأی، 9 درصد

نیازی نیست که یک ناظر، ماهیت کوانتومی یک شیئ را از بین ببرد – این اتفاق خودبه خود در طول زمان روی می دهد، درست مثل از بین رفتن تصادفی ذرات رادیواکتیو. هرچه ذرات بیشتر باشند، سرعت این زوال و نابودی نیز سریعتر خواهد بود.

طرفداران فروپاشی عینی (objective collapse) ادعا می کنند که که این تفسیر می تواند به توضیح اسرار بزرگ کیهان شناسی از جمله انرژی تاریک و جریان داشتن زمان، کمک کند.

کوانتوم Bayesianism – 2 رأی، 6 درصد

این تفسیر از احتمالات بیزی (Bayesian probability) نشأت می گیرد: برای هر کمیتی یک توزیع احتمال وجود دارد که با مشاهده یک داده جدید و استدلال در مورد توزیع احتمال آن، می‌توان تصمیم گیری کرد. کوانتوم Bayesianism ادعا می کند که عدم قطعیت کوانتوم در ذهن ما است. سردرگمی ما در مورد عملکرد واقعیت در بهترین مقیاس، صرفا محصول اطلاعات ناقص ما در آن موضوع است.

مکانیک کوانتومی رابطه ای – 2 رأی، 6 درصد

در نظریه نسبیت اینشتین، پاسخ مطلقی به اینکه آیا دو رویداد همزمان هستند، وجود ندارد و این مسأله بستگی به دیدگاه شما دارد. تفسیر مکانیک کوانتومی رابطه ای (relational quantum mechanics) نیز مدعی است هیچ ناظر واحدی نمی تواند تمامی حقایق در مورد یک حالت کوانتومی را در اختیار داشته باشد. این تفسیر که توسط کارلو روولی، فیزیکدان ایتالیایی مطرح شد، نوع دیگری از این ایده است که کوانتوم، توهمی نشأت گرفته از اطلاعات ناقص است.

 

 

مترجم: معصومه سوهانی

منبع: newscientist

No tags for this post.