فیزیک کوانتومی: مطالعه ما نشان می دهد واقعیت عینی وجود ندارد

فیزیک کوانتومی: مطالعه ما نشان می دهد واقعیت عینی وجود ندارد
Gearoid Hayes / Flickr, CC BY-SA

واقعیت های جایگزین هستند مانند ویروس گسترش می یابد در سراسر جامعه اکنون به نظر می رسد که آنها حتی علم را آلوده کرده اند - حداقل قلمرو کوانتومی. این ممکن است خلاف واقع به نظر برسد. روش علمی براساس مفاهیم معتبر مشاهده ، اندازه گیری و تکرار پایه گذاری شده است. یک واقعیت ، همانطور که توسط یک اندازه گیری مشخص شده است ، باید عینی باشد ، به گونه ای که همه ناظران می توانند با آن موافقت کنند.

اما اخیراً در یک مقاله در پیشرفت های علمی منتشر شده استما نشان می دهیم که در دنیای خرد اتمها و ذرات حاکم بر قوانین عجیب مکانیک کوانتومی ، دو ناظر مختلف حقایق خود را دارند. به عبارت دیگر ، طبق بهترین نظریه ما در مورد بلوک های ساختاری طبیعت ، واقعیت ها می توانند واقعاً ذهنی باشند.

ناظران بازیکن قدرتمندی در دنیای کوانتومی هستند. مطابق این تئوری ، ذرات می توانند در چندین مکان یا حالت به طور هم زمان قرار گیرند - این اصطلاح نامیده می شود. اما عجیب ، این فقط در مواردی است که مشاهده نمی شوند. دوم اینکه شما یک سیستم کوانتومی را مشاهده می کنید ، مکان یا حالت خاصی را انتخاب می کند - شکستن ابرقابل. این واقعیت که طبیعت به این روش رفتار می کند ، چندین بار در آزمایشگاه - به عنوان مثال ، در مشهور - به اثبات رسیده است آزمایش دوبار شکسته (به فیلم زیر مراجعه کنید).

در 1961 ، فیزیکدان یوجین واگنر یک آزمایش فکر تحریک آمیز را پیشنهاد کرد. وی سوال کرد که چه اتفاقی می افتد هنگام اعمال مکانیک کوانتومی برای ناظر که خود مشاهده می شود.

تصور کنید که یک دوست وینر یک سکه کوانتومی - که در یک ترکیب از هر دو سر و دم قرار دارد - را در یک آزمایشگاه بسته پرتاب می کند. هر زمان که دوست سکه را ربود ، نتیجه قطعی را مشاهده می کند. می توان گفت که دوست وینر واقعیتی را اثبات می کند: نتیجه ضرب و شتم سکه قطعاً سر یا دم است.

Wigner از خارج به این واقعیت دسترسی ندارد و طبق مکانیک کوانتومی باید دوست و سکه را توصیف کرد تا در کلیه نتایج احتمالی آزمایش قرار بگیرد. دلیل این است که آنها "گرفتار" شده اند - متصل به طوری که اگر یکی را دستکاری کنید ، دیگری را نیز دستکاری کنید. Wigner اکنون می تواند در اصل با استفاده از اصطلاح "آزمایش مداخله"- نوعی اندازه گیری کوانتومی که به شما امکان می دهد بیش از اندازه یک سیستم کامل را کشف کنید ، تأیید می کند که دو شیء درهم تنیده اند.


آخرین مطالب را از InnerSelf دریافت کنید


هنگامی که وینر و دوست بعداً یادداشت ها را با یکدیگر مقایسه می کنند ، دوست اصرار خواهد کرد که نتایج مشخصی را برای هر یک از شیرهای سکه مشاهده می کنند. اما وینگر هر زمان که دوست و سکه را در یک ابرقابل مشاهده می کرد ، مخالف است.

این یک معضل است. واقعیت درک شده از طرف دوست را نمی توان با واقعیت در خارج آشتی داد. ویگنر در ابتدا این مورد را خیلی متناقض تلقی نمی کرد ، وی اظهار داشت که توصیف ناظر آگاه به عنوان یک شی کوانتومی پوچ است. با این حال ، او بعدا از این منظر خارج شدو طبق کتابهای درسی رسمی در مورد مکانیک کوانتومی ، توضیحات کاملاً معتبر است.

آزمایش

این سناریو مدتهاست که یک آزمایش فکر جالب است. اما آیا این واقعیت را نشان می دهد؟ از نظر علمی ، پیشرفت های اندکی در این زمینه وجود داشته است تا همین اواخر ، چه زمانی lavاسلاو بروکنر در دانشگاه وین نشان داد كه ، با فرضیات خاص ، ایده وینر است می تواند مورد استفاده قرار گیرد به طور رسمی اثبات شود این اندازه گیری ها در مکانیک کوانتومی برای ناظران تابع است.

بروکرر با ترجمه سناریوی دوست Wigner در یک چارچوب ، روش آزمایش این مفهوم را پیشنهاد کرد اول تأسیس شد توسط فیزیکدان جان بل در 1964. بروكر دو جفت Wigners و دوستان را در دو جعبه جداگانه در نظر گرفت و اندازه گيري ها را در يك حالت مشترك انجام داد - در داخل و خارج از جعبه مربوطه. نتایج را می توان خلاصه کرد تا در نهایت برای ارزیابی به اصطلاح مورد استفاده قرار گیرد "نابرابری زنگ". اگر این نابرابری نقض شود ، ناظران می توانند واقعیت های دیگری داشته باشند.

اکنون برای نخستین بار است که این آزمایش را بطور آزمایشی در دانشگاه هریوت وات ادینبورگ بر روی یک کامپیوتر کوانتومی در مقیاس کوچک ، متشکل از سه جفت فوتون درهم تنیده انجام داده ایم. اولین جفت فوتون نشان دهنده سکه ها است ، و دو مورد دیگر برای اجرای شیر سکه - اندازه گیری قطبش فوتون ها - درون جعبه مربوطه استفاده می شوند. در خارج از دو جعبه ، دو فوتون در هر طرف باقی مانده است که می توانند اندازه گیری شوند.

فیزیک کوانتومی: مطالعه ما نشان می دهد واقعیت عینی وجود ندارد
محققان با آزمایش. نویسنده ارائه

علیرغم استفاده از فناوری پیشرفته کوانتومی ، هفته ها طول کشید تا داده های کافی فقط از شش فوتون جمع شود تا آمار کافی تولید کند. اما سرانجام ، ما موفق شدیم نشان دهیم که مکانیک کوانتومی در واقع با فرض واقعیت های عینی ناسازگار است - ما نابرابری را نقض کردیم!

اما این تئوری مبتنی بر چند فرض است. اینها شامل می شوند كه نتایج اندازه گیری تحت تأثیر سیگنالهایی كه از سرعت نور عبور می كنند تحت تأثیر قرار نمی گیرند و ناظران آزاد هستند كه انتخاب كنند كه چه اندازه گیری هایی را انجام دهند. این ممکن است یا نباشد.

سوال مهم دیگر این است که آیا می توان فوتون های تک را به عنوان ناظر در نظر گرفت. در طرح نظریه بروكن ، ناظران نیازی به آگاهی ندارند ، آنها فقط باید بتوانند واقعیتها را در قالب یك نتیجه سنجش اثبات كنند. بنابراین یک ردیاب بی جان یک ناظر معتبر خواهد بود. و مکانیک کوانتومی کتاب درسی هیچ دلیلی برای این باور ندارد که یک آشکارساز ، که می تواند به اندازه چند اتم ساخته شود ، نباید مانند یک فوتون به عنوان یک ماده کوانتومی توصیف شود. همچنین ممکن است که مکانیک کوانتومی استاندارد در مقیاس های بزرگ استفاده نشود ، اما آزمایش این یک مشکل جداگانه است.

فیزیک کوانتومی: مطالعه ما نشان می دهد واقعیت عینی وجود ندارد
ممکن است بسیاری از جهان در آنجا وجود داشته باشد.
نیک / فلیکر, CC BY-SA

بنابراین این آزمایش نشان می دهد که حداقل برای مدلهای محلی مکانیک کوانتومی ، باید مفهوم عینیت خود را دوباره مورد بررسی قرار دهیم. به نظر می رسد حقایقی که ما در دنیای ماکروسکوپی تجربه می کنیم ایمن باقی مانده است ، اما یک سوال مهم در مورد چگونگی تفسیرهای موجود از مکانیک کوانتومی می تواند واقعیتهای ذهنی را ایجاد کند.

برخی فیزیکدانان این تحولات جدید را تعبیرهای تقویت کننده می دانند که اجازه می دهد بیش از یک نتیجه برای یک مشاهده اتفاق بیفتد ، به عنوان مثال وجود جهان های موازی که در آن هر نتیجه اتفاق می افتد. برخی دیگر آن را به عنوان شواهد قانع کننده ای برای تئوری های وابسته به ناظر از قبیل مشاهده می کنند بیوانگی کوانتومی، که در آن اقدامات و تجربیات نماینده نگرانی اصلی این تئوری است. اما برخی دیگر این موضوع را به عنوان یک نشانگر قوی در نظر می گیرند که شاید مکانیک کوانتومی بالای مقیاس های پیچیدگی خاصی شکسته شود.

واضح است که اینها همه سؤالات عمیق فلسفی در مورد ماهیت اساسی واقعیت است. جواب هرچه که باشد ، آینده جالبی در انتظار است.گفتگو

درباره نویسنده

الساندرو فدرزی ، استاد فیزیک کوانتومی ، دانشگاه هریوت وات و Massimiliano Proietti ، کاندیدای دکترای فیزیک کوانتوم ، دانشگاه هریوت وات

این مقاله از مجله منتشر شده است گفتگو تحت مجوز Creative Commons دفعات بازدید: مقاله.

enafarZH-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

به دنبال InnerSelf در

فیس بوک، آیکونتوییتر آیکونrss-icon

دریافت آخرین با ایمیل

{emailcloak = خاموش}

بیشترین مطلب خوانده شده

چه اندازه ورزش بسیار زیاد است؟
چه اندازه ورزش بسیار زیاد است؟
by پل میلینگتون و همکاران
آنچه در مورد Coronavirus و کودکان شناخته شده است
آنچه در مورد Coronavirus و کودکان شناخته شده است
by کاترین موفت-بردفورد و همکاران

از سردبیران

روز حساب برای GOP آمده است
by رابرت جینگز، InnerSelf.com
حزب جمهوری خواه دیگر یک حزب سیاسی طرفدار آمریکاست. این یک حزب شبه سیاسی نامشروع پر از تندروها و مرتجعین است که هدف اعلام شده آن مختل کردن ، بی ثبات سازی و ... است.
چرا دونالد ترامپ می تواند بزرگترین بازنده تاریخ باشد
by رابرت جینگز، InnerSelf.com
بروزرسانی شده در تاریخ 2 ژوئیه ، 20020 - این همه بیماری همه گیر و ویروس کرونوی ویروس است که ممکن است ثروت ، شاید 2 یا 3 یا 4 ثروت ، از همه اندازه ناشناخته است. آره ، و ، صدها هزار ، شاید یک میلیون نفر ، مردم خواهند مرد ...
چشمان آبی و چشم های قهوه ای: چگونه نژادپرستی آموخته می شود
by ماری تی. راسل، InnerSelf
در این اپیزود نمایش در اوپرا در سال 1992 ، جین الیوت ، فعال و آموزگار ضد نژادپرستی برنده جایزه ، به مخاطبان درس سختی در مورد نژادپرستی داد و با نشان دادن این که یادگیری تعصب چقدر آسان است.
تغییر میخواد بیاد ...
by ماری تی. راسل، InnerSelf
(30 مه 2020) با تماشای خبرهای مربوط به وقایع فیلادفیا و سایر شهرهای کشور ، قلب من برای آنچه اتفاق می افتد احساس درد می کند. می دانم که این بخشی از تغییر بزرگی است که در حال انجام است ...
یک آهنگ می تواند قلب و روح را بالا ببرد
by ماری تی. راسل، InnerSelf
من چندین روش برای پاک کردن تاریکی از ذهنم استفاده می کنم وقتی می بینم که دچار خزش شده است. یکی باغبانی است ، یا گذراندن زمان در طبیعت. دیگری سکوت است. راه دیگر خواندن است. و یکی که ...