سلام به شما ! درباره ی این متن بگم که ابتدا قرار بود در دو قسمت ترجمه بشه. اما به علت جذابیت موضوع اون رو در یک متن قرار دادم. اگه نخواستین همه ش رو بخونین میتونین اونو بوکمارک کنین و از هر جا که خواستین بعدا بخونین! هر چند که من اصلاً توصیه نمی کنم!
مردی زیر اسلحه ای که به سمت سر او نشانه رفته است می نشیند. این اسلحه معمولی نیست. این ماشین به ماشین اندازه گیری می شود که چرخش یک ذره کوانتوم را اندازه می گیرد. هر بار که ماشه کشیده می شود ، چرخش ذره کوانتوم - یا کوارک - اندازه گیری می شود. بسته به اندازه گیری ، تفنگ یا شلیک می کند ، یا نمی کند. اگر ذره کوانتوم به صورت چرخش در جهت حرکت عقربه های ساعت اندازه گیری شود ، تفنگ شلیک می کند. اگر کوارک در خلاف جهت عقربه های ساعت بچرخد ، اسلحه خاموش نخواهد شد. یعنی یه احتمال 50-50. فقط یک ماشه وجود دارد. مرد مضطربانه نفس می کشد و ماشه را می کشد. اسلحه شلیک نمی کند. او دوباره ماشه را می کشد. هیچ صدایی به گوش نمی رسد. و دوباره: هیچ!. مرد با کشیدن ماشه بارها و بارها با همان نتیجه مواجه می شود: اسلحه شلیک نخواهد کرد.اگرچه این دستگاه به درستی کار می کند و مملو از گلوله است، اما مهم نیست که چند بار ماشه را بکشد ، اسلحه هرگز شلیک نخواهد کرد. او این فرایند را تا ابدیت ادامه می دهد و جاودانه می شود.
به زمان ابتدای آزمایش برگردید. این مرد برای اولین بار ماشه را می کشد و کوارک اکنون در حال چرخش در جهت عقربه های ساعت است. اسلحه شلیک می کند. مرد مرده است. اما صبر کنید! این مرد قبلاً بار اول ماشه را کشیده است - و پس از آن مقدار بی نهایت بار - و ما قبلاً می دانیم که اسلحه شلیک نکرده است. چگونه مرد می تواند مرده باشد؟! این مرد نمی داند، اما هم زنده و هم مرده است! هر بار که ماشه را می کشد ، جهان به دو نیم تقسیم می شود و سپس هر زمان که ماشه کشیده شود ، دوباره و دوباره تقسیم می شود [منبع: Tegmark].
این آزمایش فکری خودکشی کوانتومی نام دارد که اولین بار توسط نظریه پرداز وقت دانشگاه پرینستون ، ماکس تگمارک (در حال حاضر در هیئت علمی MIT) مطرح شده است. آزمایش فکری آزمایشی است که فقط در ذهن اتفاق می افتد. سطح کوانتوم کوچکترین سطح ماده ای است که تاکنون در جهان کشف کرده ایم. جرم در این مقیاس و سطح بسیار کم است و عملاً غیرممکن است که دانشمندان با استفاده از روشهای سنتی تحقیق علمی در مورد آن تحقیق عملی کنند.
به جای استفاده از روش علمی - بررسی شواهد تجربی - برای مطالعه سطح کوانتوم ، فیزیکدانان باید از آزمایشات فکری استفاده کنند. اگرچه این آزمایشات فقط به صورت فرضی انجام می شود ، اما ریشه در داده های مشاهده شده در فیزیک کوانتوم دارد. آنچه علم در سطح کوانتوم مشاهده کرده است ، بیش از آنچه پاسخ داده است ، سوالاتی را ایجاد کرده است! رفتار ذرات کوانتوم نامنظم است و درک ما از احتمال سوال برانگیز می شود. به عنوان مثال ، نشان داده شده است که فوتون ها - کوچکترین مقیاس از ذرات نور - در هر دو حالت ذره و موج وجود دارند. و تصور می شود ذرات به طور همزمان در هر دو جهت حرکت می کند ، نه اینکه فقط در یک جهت در زمان های مختلف حرکت کند. بنابراین وقتی جهان کوانتوم را بررسی می کنیم ، نسبت به دانش موجود در آن بیگانه هستیم. در نتیجه ، درک ما از جهان همانطور که می دانیم با چالش روبرو شده است. این باعث شده است که برخی تصور کنند که درک ما از فیزیک کوانتوم به اندازه درک منجمان مصر باستان در قرن ها پیش ، که ادعا می کردند خورشید خدا است ، اساسی است. تعداد کمی از دانشمندان معتقدند که تحقیقات بیشتر در مورد سیستم های کوانتومی، نظم و قابل پیش بینی بودن آنچه در حال حاضر هرج و مرج می بینیم را آشکار خواهد کرد.
اما آیا ممکن است سیستم های کوانتومی را در مدل های سنتی علم درک نکرد؟ در این مقاله ، ما به آنچه خودکشی کوانتومی در مورد جهان ما نشان می دهد و همچنین تئوری های دیگر که یا آن را پشتیبانی می کنند یا با آن متناقض هستند ، خواهیم پرداخت. اما اول ، چرا یک فیزیکدان نمی تواند ذراتی را که سعی در مطالعه دارد به سادگی اندازه گیری کند؟ همانطور که توسط اصل عدم قطعیت هایزنبرگ توضیح داده شده است ، در بخش بعدی با این نقص اساسی مشاهده کوانتومی آشنا خواهیم شد.
یکی از بزرگترین مشکلات آزمایشهای کوانتومی ، تمایلِ به ظاهر اجتناب ناپذیر انسان برای تأثیر بر وضعیت و سرعت ذرات کوچک است. این فقط با مشاهده ی ما و تحقیق از ذرات اتفاق می افتد و فیزیکدانان کوانتومی را ناامید کرده است. برای مقابله با این مسئله ، فیزیكدانان ماشین های عظیم و مفصلی مانند شتاب دهنده های ذرات ایجاد كرده اند كه هرگونه تأثیر فیزیكی انسان را از روند سرعت بخشیدن به انرژی حركت ذره دور می كند. هنوز هم ، نتایج مختلفی که فیزیکدانان کوانتوم هنگام بررسی همان ذره دریافتند ، نشان می دهد که ما فقط نمی توانیم بر رفتار کوانتاها (ذرات کوانتومی) تأثیر بگذاریم. حتی فیزیکدانان متخصص در نور برای کمک به آنها در دیدن بهتر اشیایی که مشاهده می کنند می توانند بر رفتار کوانتاها تأثیر بگذارند به عنوان مثال فوتون ها - کوچکترین ذرات قابل اندازه گیری نور که فاقد جرم و بار الکتریکی هستند - هنوز هم می توانند ذره ای را به اطراف پرتاب کنند و تندی و سرعت آن را تغییر دهند. به این اصل عدم قطعیت هایزنبرگ گفته می شود. ورنر هایزنبرگ ، فیزیکدان آلمانی ، تشخیص داد که مشاهدات ما بر رفتار کوانتاها تأثیر دارد. درک اصل عدم قطعیت هایزنبرگ دشوار به نظر می رسد - حتی این نام به نوعی ترسناک است. اما در واقع درک آن آسان است و اگر این کار را انجام دهید ، اصل اساسی مکانیک کوانتوم را درک خواهید کرد.
تصور کنید که خدای ناکرده نابینا هستید و به مرور زمان تکنیکی را برای تعیین میزان فاصله یک شی با پرتاب یک توپ کمکی به سمت آن ایجاد کرده اید. در یک پیاده روی صبحگاهی! اگر توپ خود را به سمت یک صندلی نزدیک بیندازید ، توپ به سرعت برمی گردد و می دانید که صندلی نزدیک است. اگر توپ را به سمت چیزی آن طرف خیابان بیاندازید ، بازگشت آن بیشتر طول می کشد و می دانید که این جسم دور است. حالا اگر این مدل را در یک اتاق پیاده کنیم، مسئله این است که وقتی شما یک توپ - به خصوص یک توپ سنگین مانند یک توپ کمکی - را به چیزی مانند صندلی پرتاب می کنید ، توپ صندلی را در اتاق حل می دهد و حتی ممکن است به اندازه کافی حرکت دهد تا بیفتد! شما می توانید بگویید که صندلی کجا بود ، اما نمی توانید بگویید که اکنون صندلی کجا است. علاوه بر این ، شما می توانید سرعت صندلی را پس از ضربه زدن با توپ محاسبه کنید (احتمالا با پرتاب دوباره توپ و فهمیدن موقعیت جدید) ، اما نمی دانید سرعت آن قبل از ضربه زدن چقدر بوده است. این همان مشکلی است که توسط اصل عدم قطعیت هایزنبرگ آشکار شده است. برای دانستن سرعت کوارک باید آن را اندازه گیری کنیم و برای اندازه گیری آن مجبور به تأثیر بر آن می شویم. مشاهده موقعیت جسم نیز به همین صورت است. عدم اطمینان در مورد موقعیت و سرعت یک جسم باعث می شود که یک فیزیکدان نتواند خیلی چیزها را در مورد جسم تعیین کند. البته ، فیزیکدانان دقیقاً گلوله های کمکی را برای اندازه گیری آنها به سمت کوانتوم نمی اندازند ، اما حتی کوچکترین تداخل نیز می تواند ذرات فوق العاده کوچک را به گونه ای متفاوت رفتار کند. به همین دلیل است که فیزیکدانان کوانتوم مجبور به ایجاد آزمایش های فکری بر اساس مشاهدات حاصل از آزمایشات واقعی انجام شده در سطح کوانتوم می شوند. این آزمایشات فکری به منظور اثبات یا رد تفسیرها است - توضیحاتی برای کل نظریه کوانتوم. در بخش بعدی ، ما به اساس خودکشی کوانتومی - نظریه جهان های موازی - از دید مکانیک کوانتوم نگاه خواهیم کرد.
آزمایش فکری خودکشی کوانتومی مبتنی بر یک نظریه و تلاش برای اثبات آن که به قبول آن به شدت در حال افزایش است شکل گرفت. نظریه جهان های موازی. این نظریه اولین بار در سال 1957 توسط دانشجوی دکترا در دانشگاه پرینستون به نام هیو اورت سوم ارائه شد. این نظریه برای دهه ها مورد تحقیر قرار گرفت تا اینکه هم کلاسی پرینستونی او، مکس تگمارک آزمایش خودکشی کوانتومی را ایجاد کرد ، که این تفسیر را پشتیبانی می کند. طبق نظریه جهان های موازی ، برای هر نتیجه ممکن برای یک عمل ، جهان به دو نسخه ی کپی از خودش تقسیم می شود. یک روند فوری که اورت به آن تجزیه می گوید. این ماجرا به نوعی شبیه به یک کتاب «داستان را خودت انتخاب کن» است، اما به جای انتخاب بین کاوش در غار یا ساختن گنج ، جهان به دو قسمت می شود تا هر اقدامی انجام شود. یکی از جنبه های حیاتی نظریه جهان های موازی این است که وقتی جهان شکافته می شود ، شخص در نسخه دیگر جهان از خود بی خبر است. این بدان معناست که پسری که به گنج می رسد و در آخر زندگی خود را با خوشبختی به پایان می رساند کاملاً از نسخه خود که وارد غار شده و اکنون با خطر بزرگی روبرو است بی اطلاع است و بالعکس. این همان مورد خودکشی کوانتومی است. وقتی مرد ماشه را می کشد ، دو نتیجه ممکن است وجود داشته باشد: اسلحه یا شلیک می کند یا نمی کند. در این حالت ، مرد یا زندگی می کند یا می میرد. هر بار که ماشه کشیده می شود ، جهان شکسته می شود تا هر نتیجه ممکن را در خود جای دهد. وقتی انسان می میرد ، جهان بر اساس کشیدن ماشه دیگر قادر به شکافتن نیست. نتیجه احتمالی مرگ به یک نتیجه کاهش می یابد: ادامه مرگ. اما با زندگی هنوز دو فرصت باقی مانده است: مرد به زندگی ادامه می دهد یا مرد می میرد.
هنگامی که مرد ماشه را می کشد و جهان به دو قسمت تقسیم می شود نسخه مردی که زنده مانده است غافل از این خواهد بود که در نسخه دیگر جهان شکاف یافته ، او مرده است. در عوض او به زندگی خود ادامه خواهد داد و دوباره این فرصت را خواهد داشت که ماشه را بکشد. و هر بار که ماشه را بکشد ، جهان دوباره شکافته خواهد شد ، نسخه مرد زنده ادامه خواهد داد و از همه مرگهایش در جهان موازی بی خبر است. از این حیث ، او قادر خواهد بود تا نامحدود وجود داشته باشد. این جاودانگی کوانتومی نامیده می شود. پس چرا همه افرادی که تاکنون اقدام به خودکشی کرده اند جاودانه نیستند؟ آنچه در مورد تفسیرنظریه جهان های موازی جالب است این است که طبق نظریه ، در برخی از جهان موازی ، آنها زنده هستند. و به نظر نمی رسد که آن جهان ما باشد. ما باشد ، زیرا شکافتن جهان به زندگی یا مرگ ما بستگی ندارد. ما در صورت خودکشی شخص دیگری نظاره گر یا ناظر هستیم و بعنوان ناظر در معرض احتمالات هستیم. وقتی اسلحه سرانجام در جهان - یا نسخه - خاموش شد ، ما در آن ساکن شدیم و با آن نتیجه گیر افتادیم. حتی اگر اسلحه را برداریم و به تیراندازی به انسان ادامه دهیم ، جهان در یک حالت واحد باقی خواهد ماند. از این گذشته ، وقتی یک نفر مُرد ، تعداد نتایج احتمالی تیراندازی به یک مُرده به یک نتیجه می رسد.
اما نظریه جهان های موازی در تضاد با نظریه کوانتومی دیگر ، تفسیر کپنهاگن است. در بخش بعدی ، این نظریه را بررسی خواهیم کرد و خواهیم دید که چرا قوانین خودکشی کوانتومی را تغییر می دهد.
نظریه جهان های موازی درباره مکانیک کوانتوم فرض می کند که برای هر نتیجه احتمالی هر عملی ، جهان تقسیم می شود تا هر یک را در خود جای دهد. این نظریه ناظر را از معادله خارج می کند. همانطور که در اصل عدم قطعیت هایزنبرگ آمده است دیگر نمی توانیم به سادگی با مشاهده، آن نتیجه را تحت تأثیر قرار دهیم. اما نظریه جهان های موازی بک نظریه بسیارپذیرفته شده مکانیک کوانتوم را که کاملاً پذیرفته شده است ، پشت گوش می اندازد که در جهان کوانتومی غیر قابل پیش بینی، واقعاً گویای چیزی است.
برای قسمت بهتر قرن گذشته ، پذیرفته ترین توضیح در مورد اینکه چرا یک ذره کوانتومی ممکن است به طرق مختلف رفتار کند ، تفسیر کپنهاگ بود. گرچه اخیراً توسط نظریه جهان های موازی تا حدی از رونق افتاده است ، اما بسیاری از فیزیکدانان کوانتوم هنوز تصور می کنند که نظریه کپنهاگن درست است. نظریه کپنهاگن برای اولین بار توسط نیلز بور فیزیکدان در سال 1920 مطرح شد. این نظریه بیان می دارد که که یک ذره کوانتومی در یک حالت یا حالت دیگر قرار ندارد ، بلکه در همه حالات ممکن در یک لحظه قرار دارد. فقط هنگامی که وضعیت آن را مشاهده می کنیم ، ذره کوانتوم اساساً مجبور به انتخاب یک احتمال می شود و این حالتی است که مشاهده می کنیم. از آنجا که ممکن است هر بار به یک وضعیت قابل مشاهده متفاوت منتقل شود ، این امر توضیح می دهد که چرا یک ذره کوانتوم رفتار نامنظمی دارد.
این وضعیت داشتن تمام حالتهای ممکن را با هم در یک لحظه ، برهم نهی منسجم یک جسم می نامند. مجموع تمام حالات ممکن که یک جسم می تواند وجود داشته باشد - به عنوان مثال فوتون هایی که همزمان در هر دو جهت حرکت می کنند - عملکرد موج ( تابع موج) جسم را تشکیل می دهد. وقتی یک جسم را مشاهده می کنیم ، برهم نهی فرو می ریزد و جسم مجبور می شود به یکی از حالت های عملکرد موج خود برسد.
تفسیر بور از مکانیک کوانتوم در کپنهاگن با استفاده از آنچه که به یک آزمایش فکری معروف شامل یک گربه و یک جعبه تبدیل شده است ، از لحاظ نظری اثبات شد. این گربه شرودینگر نامیده می شود و اولین بار توسط اروین شرودینگر فیزیکدان وینی در سال 1935 معرفی شد.
شرودینگر در آزمایش نظری خود ، گربه خود را به همراه کمی ماده رادیواکتیو و یک شمارنده گیگر - وسیله ای برای تشخیص تابش - در یک جعبه قرار داد. گیگر به گونه ای طراحی شده بود که وقتی تجزیه ماده رادیواکتیو را حس کرد ، چکشی را تحریک می کرد که آماده شکستن یک فلاسک حاوی اسید هیدروسیانیک بود و در صورت آزاد شدن ، گربه را از بین می برد.
برای از بین بردن هرگونه اطمینان در مورد سرنوشت گربه ، آزمایش باید طی یک ساعت انجام شود ، به اندازه کافی طولانی به طوری که برخی از مواد رادیواکتیو احتمالاً از بین بروند ، اما به اندازه کافی کوتاه به طوری که احتمالا تبدیل به حتما نشود. یه موقعیت 50-50 خلاصه!
در آزمایش شرودینگر ، گربه در جعبه قرار گرفت. گربه در طول اقامت خود در آنجا ، در وضعیتی غیر قابل شناخت به وجود آمد. از آنجا که مشاهده نمی شد ، نمی توان گفت که گربه زنده است یا مرده است. در عوض در حالت مرگ و زندگی وجود داشت. این به نوعی پاسخ فیزیک کوانتوم به سوال قدیمی ذن است: اگر درختی در جنگل بیفتد و کسی برای شنیدن آن نباشد ، آیا صدایی ایجاد می کند؟
از آنجا که تفسیر کپنهاگ می گوید در صورت مشاهده ، جسم مجبور به گرفتن در یک وضعیت یا وضعیت دیگر می شود. آزمایش خودکشی کوانتومی مطابق این نظریه کار نمی کند. از آنجا که جهت کوارک اندازه گیری شده توسط ماشه قابل مشاهده است ، در نهایت کوارک مجبور می شود جهت عقربه های ساعت را بگیرد که باعث شلیک اسلحه و کشته شدن مرد شود.
اما آیا همه اینها فقط احمقانه نیست؟ آیا واقعاً این آزمایشات فکری و تفسیرهای کوانتومی چیزی به ما می آموزد؟ در بخش بعدی ، برخی از پیامدهای احتمالی این ایده ها را بررسی خواهیم کرد.
وقتی با علم کلاسیک و فیزیک نیوتنی مقایسه می شود ، تئوری های ارائه شده برای توضیح فیزیک کوانتوم دیوانه وار به نظر می رسند. خود اروین شرودینگر آزمایش گربه های خود را "کاملاً مضحک" خواند [منبع: گلدشتاین ، شلدون]. اما آنطور که علم توانسته است مشاهده کند ، قوانینی که بر جهانی که هر روز شاهد آن هستیم حاکم است در سطح کوانتوم درست نیست.
فیزیک کوانتوم یک رشته نسبتاً جدید است و قدمت آن فقط به سال 1900 برمی گردد. نظریه هایی که در این باره مطرح شده همه فقط تئوری هستند. علاوه بر این ، نظریه های رقابتی وجود دارد که توضیحات مختلفی درباره اتفاقات عجیب و غریب رخ داده در سطح کوانتوم می دهد. تاریخ کدام یک را صحیح می داند ؟ شاید هنوز نظریه ای که توضیح واقعی فیزیک کوانتوم است را ثابت می کند مطرح نشده است. شخصی که آن را مطرح می کند حتی ممکن است هنوز متولد نشده باشد. اما با توجه به منطقی که این زمینه از مطالعه ایجاد کرده است ، آیا ممکن است همه نظریه های توضیح دهنده فیزیک کوانتوم همه به طور همزمان به یک اندازه درست باشند؛ حتی نظریه هایی که با یکدیگر متناقض هستند؟
شاید تفسیر نیلز بور در کپنهاگن از فیزیک کوانتوم دلخواه ترین نظریه مطرح شده باشد. با توضیح اینکه ذرات - در یک برهم نهی منسجم - در همه حالات بطور همزمان وجود دارند. درک ما از جهان کمی مبهم است ، اما هنوز هم چیزهایی هستند که تا حدودی قابل درک اند. نظریه بور مایه دلگرمی است زیرا ما انسانها را دلایلی می کند تا شکل مشخصی از یک شی به دست آید. اگرچه دانشمندان توانایی وجود یک ذره را در بیش از یک حالت باطل می دانند ، مشاهدات ما بر این ذره تأثیر می گذارد. حداقل در حالی که ما در حال بررسی آن هستیم به وجود خود در همه ی وضعیت ها ادامه نمی دهد.
تفسیر اورت درباره جهان های موازی برعکس نظریه دیگر بیشتر نگران کننده است. این نظریه هر قدرتی را بر جهان کوانتومی از دست ما خارج می کند. در عوض ، ما فقط مسافران انشعاباتی هستیم که با هر نتیجه ممکن اتفاق می افتد. در اصل ، تحت نظریه جهان های موازی ، ایده ما از علت و معلول دیگر بی معناست.
این باعث می شود تفسیر جهان های موازی تا حدودی نگران کننده باشد. اگر این واقعیت داشته باشد ، در برخی از جهان ها به موازات جهانی که در حال حاضر در آن ساکن هستیم ، آدولف هیتلر در کارزار خود برای فتح جهان موفق شده است . اما در همین راستا، در جهان دیگری ، ایالات متحده هرگز بمب های اتمی را روی هیروشیما و ناگازاکی نینداخته است.
نظریه جهان های موازی نیز قطعاً با ایده تیغ اوکام ، که ساده ترین توضیح معمولاً درست است ، مغایرت دارد. حتی مفهوم عجیب تر نظریه جهان های موازی این است که زمان در یک حرکت منسجم و خطی وجود ندارد. درعوض ، آن را به صورت پرش و شروع می کند ، نه به صورت خط بلکه به صورت شاخه. این شاخه ها به اندازه تعداد عواقب همه اقدامات انجام شده متعدد هستند.
تصور اینکه درک ما از جهان کوانتوم اثبات شود دشوار است. حوزه نظری از زمان تاسیس خود بیش از یک قرن پیش بسیار پیشرفت کرده است. اگرچه بور تفسیر خاص خود را از جهان کوانتوم داشت ، اما او ممکن است نظریه بعدی را که هیو اورت در مورد جهان های موازی مطرح کرد پذیرفته باشد. از این گذشته ، این بور بود که گفت: "کسی که از تئوری کوانتوم شوکه نشود ، آن را درک نکرده است."
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
ممنون که متن رو تا انتها خوندین تا به اینجا رسیدین. موضوع این مقاله برام به شدت جذاب بود. اینکه با یک آزمایش ذهنی چنین نظریه ای مطرح بشه جای بسی تفکر داره! شما هم اگه از این متن و ترجمه خوشتون اومد حتما لایک کنید و نظرتون رو راجع به موضوع، نحوه ترجمه و انتقادی اگه دارین حتما بنویسین. به نظرم موضوع قابل بحثی باشه!
این متن ترجمه ای بود از مقاله خودکشی کوانتومی چگونه کار میکند در سایت Howstuffworks
مرسی که میخونین
فعلاً ارادتمند شما?
پست های قبلی من در این موضوع :
