چند وقت پیش در کانال تلگرامم در مورد این مسأله صحبت کردم. ماجرا از جایی شروع شد که ابا اباد در کانالش اصل عدم قطعیت هایزنبرگ رو اینجور تفسیر کرد:
پیشتر کمی با اصل عدم قطعیت ورنر هایزنبرگ آشنا شده بودیم. اصل عدم قطعیت در مورد امواج کلاسیک را می‌توان با یک مثال ساده از بازی با طناب، درک کرد. فرض کنید یک سر طناب بلندی را در دستتان نگه داشته اید و سر دیگر طناب به یک دیوار متصل است. ناگهان با یک حرکت سریع دستتان، یک تک قله در طناب ایجاد می‌کنید که در طول طناب پیش می‌رود. اگر کسی بپرسد محل موج کجاست، شما سریعا به نقطه‌ی تک موج یا همان پالس اشاره می‌کنید. اما در این حالت شما چیزی در مورد طول موج آن نمی‌دانید. چرا که طول موج یعنی فاصله‌ی بین دو قله و شما دو قله ندارید که فاصله‌ی آن‌ها را اندازه گیری کنید. شما می‌توانید با بالا و پایین بردن متناوب دستتان یک موج زیبا در طول طناب ایجاد کنید که طول موج آن براحتی قابل اندازه گیری است، اما حالا دیگر نمی‌دانید محل موج کجاست.
هایزنبرگ این موضوع را به عنوان یک اصل، برای امواج متناظر با ذرات ارائه کرد. ما می‌دانیم که ذرات در ابعاد کوانتومی رفتاری موجی دارند. لذا همین مساله‌ی عدم قطعیت در مورد این امواج هم صادق است. شما نمی‌توانید همزمان محل این موج و طول این موج را با دقت بالایی اندازه گیری کنید. مانند مثال فوق، اگر بخواهید محل این موج را دقیق بدانید، دانشتان در مورد طول موج از بین می‌رود و اگر بخواهید طول موج را دقیق بدانید، دانشتان نسبت به محل موج از بین می‌رود. برای درک بهتر آن فرض کنید ما در ابعاد کوانتومی بودیم و خودروهای ما رفتاری موجی داشتند. دوست دانشمندتان یک اصل عدم قطعیت ارائه می‌داد و می‌گفت حاصلضرب خطای اندازه گیری سرعت در خطای اندازه گیری مکان این خودرو، نمی‌تواند کمتر از یک (متر مربع بر ثانیه) باشد.
حالا فرض کنید شما مکان خودرو را با خطای یک متر اندازه گیری کردید و گفته اید خودرو در فاصله‌ی صد تا صد و یک متری است. شما همزمان نمی‌توانید سرعت خودرو را با خطای کمتر از یک متر بر ثانیه اندازه گیری کنید. مثلا نمی‌توانید بگویید من سرعت این خودرو را در همان لحظه، بین ۱۰۰ تا ۱۰۰/۵ متر بر ثانیه اندازه گیری کرده ام. چرا که در این حالت، شما اصل عدم قطعیت دوست دانشمندتان را نقض کرده اید. اما ما در دنیای کوانتومی زندگی نمی‌کنیم. در دنیای کوانتومی، حاصلظرب خطای اندازه گیری مکان ذره در خطای اندازه گیری مومنتوم (حاصلضرب جرم در سرعت) ذره بیشتر از ۶/۵۸ در ده به توان منفی ۱۶ (الکترون ولت ثانیه) است. اما اصل عدم قطعیت یک خاصیت طبیعت است نه مشکل اندازه گیری ما. هرچقدر که ما ابزار اندازه گیری‌مان را دقیق‌تر کنیم، باز هم نمی‌توانیم این اصل را زیر پا بگذاریم. طبیعت همیشه چیزی را از ما پنهان می‌کند.
این «اما اصل عدم قطعیت یک خاصیت طبیعت است نه مشکل اندازه گیری ما. هرچقدر که ما ابزار اندازه گیری‌مان را دقیق‌تر کنیم، باز هم نمی‌توانیم این اصل را زیر پا بگذاریم.» چیزیه که این فیزیک‌دانان متوجهش نشدند.
این تفسیر غلطه. این که فکر کنیم طبیعت چیزی رو از ما پنهان میکنه، اینکه فکر کنیم عدم قطعیت در ذات خود طبیعته غلطه. ویکی پدیا در مورد این تفسیر اینجوری گفته:
در فیزیک کوانتومی، اصل عدم قطعیت هایزنبرگ، اظهار می‌دارد که جفت‌های مشخصی از خواص فیزیکی، مانند مکان و تکانه، نمی‌تواند با دقتی دلخواه معلوم گردد. به عبارت دیگر، افزایش دقت در کمیت یکی از آن خواص مترادف با کاهش دقت در کمیت خاصیت دیگر است.[۱] این عبارت به دو روش گوناگون تفسیر شده‌است. بنا بر دیدگاه هایزنبرگ، غیرممکن است که همزمان سرعت و مکان الکترون یا هر ذرهٔ دیگری با دقت یا قطعیت دلخواه معین شود. بنا بر دیدگاه گروه دوم، که افرادی چون بالنتین در آن قرار دارند، این عبارت راجع به محدودیت دانشمندان در اندازه‌گیری کمیت‌های خاصی از سیستم نیست، بلکه امری است راجع به طبیعت و ذات خود سیستم چنان‌که معادلات مکانیک کوانتومی شرح می‌دهد. در مکانیک کوانتوم، یک ذره به وسیلهٔ بستهٔ موج شرح داده می‌شود. اگر اندازه‌گیری مکان ذره مد نظر باشد، طبق معادلات، ذره می‌تواند در هر مکانی که دامنهٔ موج صفر نیست، وجود داشته باشد و این به معنی عدم قطعیت مکان ذره است.
به این جمله «اگر اندازه‌گیری مکان ذره مد نظر باشد، طبق معادلات، ذره می‌تواند در هر مکانی که دامنهٔ موج صفر نیست، وجود داشته باشد و این به معنی عدم قطعیت مکان ذره است.» دقت کنید.
این اشتباهه.
چرا اشتباهه؟
نکته اینه:
انسان برای تعیین معادلات حرکت اجسام هم‌سطح با خودش، مجبوره از یه ابزار استفاده کنه. مهمترین ابزار ما موج الکترومغناطیسیه.
یه سنگ رو در نظر بگیرید که داره از یه ارتفاع سقوط میکنه. من برای تعیین معادله حرکت این سنگ (یعنی تعیین رابطه مکان و زمان و سرعت جسم) مجبورم بهش نور بتابونم. من باید بدونم این سنگ در هر لحظه کجاست. یعنی باید ببینمش. نبینمش نمیتونم سرعت و مکانش رو تعیین کنم. درسته؟
معادلات حرکت در سطح اجسام عادی، بدون ابزار نور به دست نمی‌اومد.
میدونید معادله حرکت اجسام در سطح ما چیه؟ جواب:
x = (a*(t**2)/2) + v*t + x
ما با استفاده از داشتن شتاب و سرعت اولیه و مکان اولیه یه جسم می‌تونیم در هر لحظه مکان و سرعت اون جسم رو به دست بیاریم. معادله‌اش اینه.
حالا ما وارد سطح کوانتوم میشیم. برای اینکه معادله حرکت یه جسم در سطح کوانتوم رو (مثلا یه الکترون) به دست بیاریم، مجبوریم حداقل در دو لحظه متمایز، سرعت و مکانش رو تعیین کنیم. سرعت و مکان در لحظه اول و سرعت و مکان در لحظه دوم رو نیاز داریم. برای اینکه این دو لحظه رو به دست بیاریم، باید ببینیمش. درسته؟ یعنی باید از طریق یه ابزار مشاهدش کنیم. بهترین ابزار ما خود موج الکترومغناطیسیه. برای تعیین سرعت و مکان ذره در هر لحظه مجبوریم یه موج به سمتش بفرستیم و موج برگشتی رو تحلیل کنیم تا بفهمیم ذره در هر لحظه کجاست و چه کار میکنه. اما هر موجی که بفرستیم، بر روی حرکت ذره اثر میذاره. موج ارسالی ما باعث میشه مسیر و یا سرعت حرکت ذره دگرگون بشه.
در سطح اجسام کلان، ابزار ما بر روی مسیر حرکت اجسام اثر نمیذاره. اما در سطح کوانتوم ابزار مشاهده ما بر روی حرکت جسم اثر میذاره.
برای همین هیچوقت نمیتونیم معادله حرکت اجسام کوانتوم رو دقیق تعیین کنیم.
پس اصل عدم قطعیت به این معنی «اگر اندازه‌گیری مکان ذره مد نظر باشد، طبق معادلات، ذره می‌تواند در هر مکانی که دامنهٔ موج صفر نیست، وجود داشته باشد و این به معنی عدم قطعیت مکان ذره است.» و یل این معنی «اما اصل عدم قطعیت یک خاصیت طبیعت است نه مشکل اندازه گیری ما. هرچقدر که ما ابزار اندازه گیری‌مان را دقیق‌تر کنیم، باز هم نمی‌توانیم این اصل را زیر پا بگذاریم.» نیست.
ابزار ما برای تعیین معادلات حرکتی هر جسمی (چه در سطح خودمون و چه در سطح کوانتوم) خود موجه.
موج در سطح کوانتوم بر روی مسیر حرکت اثر میذاره.
اما در سطح خودمون، این اثرگذاری بسیار ناچیزه.
پس اینکه نمیشه سرعت و مکان یه ذره یا طول موج و یا مکانش رو دقیق تعیین کرد، به دلیل محدودیت ابزار ما است.
ابزار ما باعث میشه حرکت موج یا ذره عوض بشه. برای همین، قادر نیستیم معادلات حرکتشون رو مثل معادلات حرکت اجسام هم‌سطح خودمون تعیین کنیم.
چون در سطح اجسام خودمون هم برای اینکه معادلات حرکت رو تعیین کنیم، اول از همه از نور استفاده کردیم تا ببینیم جسم در هر لحظه کجاست و سرعتش چقدره.
پس، اصل عدم قطعیت با علیت کاری نداره. ما نمیتونیم معادله حرکت اجسام کوانتوم رو به دست بیاریم و این به این معنی نیست که حرکت اجسام کوانتومی فاقد قطعیت علیه.
پ.ن 1:
یکی از چیزهایی که مانع مطلق شدن فیزیک شده، همین تفسیر این فیزیک‌دانان متعصب از اصل عدم قطعیته. این مانع هم برطرف شد.
پ.ن 2:
یادتونه فیزیک مطلق چی بود؟
در این فیزیک فضا و زمان نسبی‌اند و حرکت مطلق. حرکت همیشه بوده و هست و خواهد بود. اما فضا و زمان بسته به نوع حرکت تغییر میکنند. مثلا هر جسمی بسته به نوع حرکتش فضای اطرافش رو دگرگون میکنه و بهش شکل میده (میدان مغناطیسی و الکتریکی و حتی میدان جاذبه شکل‌های مختلفیه که اجسام مختلف به فضای اطرافشون میدن).
