كوانتوم و نسبيت دوست يا دشمن

واضح آرشیو وب فارسی:فان پاتوق: - مشكل بزرگ

هنگاميكه نور را با شرايط خاصي از دو شكاف عبور دهيم نقشي كه برجا مي.گذرد مانند رفتاري است كه موج از خود نشان ميدهد(تداخل)حال اگر آزمايشي را با ذراتي چون الكترون انجام بدهيم و در اين آزمايش بخواهيم بدانيم كه يك الكترون از كدام شكاف مي.گذرد(خصلت ذره اي ماده) به فرض كه قادر به ديدن الكترون و انجام اين آ‎زمايش باشيم.
اگر ذرات را با آهنگ كندي به طرف شكافها شليك كنيم با ظاهر شدن روي پرده مي.توانيم بفهميم الكترون مورد نظر ما از كدام شكاف عبور كرده است در اين صورت ديگر نقش تداخلي(كه ويژه امواج است)درحالتي كه الكترونها رابدون محدوديت به طرف شكافها شليك مي.كرديم ايجاد نمي.شود در اين حالت ماتنها الكترون را ازجنبه ذره اي آن مورد بررسي قرار داديم و خصلت موجي آنرا نمي.توانيم ببينيم.ولي درصورتيكه نقش تداخلي الكترونها را روي پرده مورد مطالعه قرار دهيم تنها خصلت موجي آنها را مشاهده كرده.ايم و ديگر نمي.توانيم بگوئيم كه الكترون شليك شده از كدام يك از دو شكاف عبور كرده زيرا تنها موج است كه مي.تواند با گذشتن از دو شكاف و سپس با تركيب مجدد ايجاد تداخل نمايد. بنابراين ما تنها مي.توانيم يا رفتار موجي تابش.هاو ذرات را مشاهده كنيم يا رفتار ذره اي آنها را و قادر نيسيتم به هيچ عنوان اين دو جنبه تابش و ماده را بطورهمزمان اندازه گيري و يا مشاهد كنيم.اين محدوديت..ها مربوط به چيست به ذات طبيعت يا ناتواني ذهن ما در خلق يك راه نو براي سنجش همزمان آنها؟
11-اصل عدم قطعيت Uncertainty principle) ≥ h/2 Δx Δp)

پلانك و اينشتين به اندازه كافي موجب سردرگمي دانشمندان شده بودنند دانشمنداني كه ساليان سال نور را در قالب يك موج مي.ديدند و با اين موج هر كاري كه مي.خواستند انجام ميدانند حال اگر اين موج از عهده حل معماي تابش جسم سياه و اثر فوتوالكتريك برنمي.آيد نيايد اينها چيزهايي نبودند كه ستونهاي مستحكم ديدگاه موجي نور (تابش) را درهم بريزند ولي شايد دهه بيست قرن گذشته را بتوان زلزله بار ترين ساليان عمر فيزيك دانست در اين دهه بود كه مكانيك موجي و ماتريسي شرودينگر و هايزنبرگ شكل گرفت و طومار جبر نيوتني درهم نورديده شد اصل عدم قطعيت مانند شبحي خواب خوش دانشمنداني چون اينشتين و همكفرانش را آشفته ساخت و ابرهاي تيره كه بر زواياي پنهان ديناي زير اتمي سايه افكنده بود آرام آرام جاي خود را به روشناي آمار و احتمالات سپردنند هر چند كه اين مبحث جديد از انحرافات چشمگيري نسبت به اصول عقل سليم برخوردار بود ولي نتايج آن به طرز جالبي با واقعيت ها مطابقت داشت به طوري كه اينشتين با تمام مخالفت.هاي بنيادي كه با اين رويكرد جديد علمي داشت بارها به توانمندي عملي آن اقرار نمود.
گفتيم كه ماهيت دوگانه موجي- ذره.اي هم براي تابش و هم براي ماده وجود دارد و ما نمي..توانيم همزمان به كمك يك آزمايش هم ماهيت ذره.اي وهم ماهيت موجي يك تابش ياذره .مادي رااندازه بگيريم گرچه به سادگي باصرفنظر كردن از يك خاصيت تابش يا ذره مادي مي.توان خاصيت ديگر آن را به دقت سنجيد مثلا اگر بخواهيم بدانيم كه فوتون از كدام يك از دو شكاف موجود در آزمايش تداخل گذر نموده است(چشم پوشي از ماهيت ذره.اي فوتون) مي.توانيم بخوبي خاصيت موجي آن را مشاهده كنيم و اگر بدنبال فريزهاي تداخلي نباشيم(چشم پوشي از ماهيت موجي فوتون) مي.توانيم تشخيص دهيم فوتون مورد نظر ما از كدام يك از شكاف ها گذشته است (خصلت ذره.اي)

اين موضوع يعني دوگانگي موجي –ذره.اي ((Wave-particle duality تابش هاي الكترومغناطيس و ماده موجب شده است تا با تدبيرزيركانه هايزنبرگ اصل عدم قطعيت برمبناي آن شكل بگيريد و باب جديدي را بردنياي زير اتمي را بگشايد.

سال 1926 سال تعيين كننده براي مكانيك كوانتومي بود اروين شرودينگر با طرح مكانيك موجي خود و ورنرهايزنبرگ با ارائه مكانيك ماتريسي سنگ بناي اين علم نوين را بنا نهادنند، شرودينگر با تدوين مكانيك موجي توانست تابع موج يك ذره مانند الكترون را به كمك معادله خود مشخص كند اين تابع موج تا حدود زيادي از اصل موجبيت يا جبر نيوتوني پيروي مي.كرد.ماباحل معادله شرودينگر( Schrödinger equation) مي.توانستيم با تعيين نيروي وارد برذره (الكترون) تابع موج آن ذره را كه رفتار آينده آن رامشخص مي.كند بدست بياوريم اين تقريبا شبيه آن چيزي است كه فيزيك كلاسيك براي پيش بيني رفتار يك ذره يا موج به كمك قوانين نيوتن يا معادلات ماكسول با دانستن وضعيت كنونيش به دست مي.آورد بود. معادله شرودينگر كه براي تعيين رفتار موجي ذره درنظر گرفته شد معجوني از فيزيك كلاسيك ونظريه.هاي جديد (كه صحت آنها به كمك آزمايش تاييد گرديد) بود در اين معادله اصل پايستگي انرژي ماهيت دوگانه. ذره.اي - موجي ماده بر اساس فرض دوبروي اصل برهم نهي امواج نظير امواج صوتي و الكترومغناطيس رعايت شده است اين معادله مستقل از زمان و يك بعدي است مجذور تابع موج به ما كمك مي.كند تا بتوانيم موقعيت يك ذره مانند الكترون را با احتمال بسيار زياد در محل معيني از فضا تعيين كنيم.كاري كه شرودينگر انجام داد شبيه كاري بود كه نيوتون و ماكسول انجام دادند و آن قراردادن وقايع مشاهده شده در يك چارچوب رياضياتي بود نيوتون و ماكسول تنها براي مسائلي كه مشاهده مي.شدند قانون وضع نمودنند و اين قوانين به خوبي كار خود را انجام ميدادند شرودينگر نيز با استفاده از مفاهيم جديد و تازه كشف شده و با تركيب آنها با يافته.هاي پيشين توانست يك قالب به صورتيكه ناقص اصل عليت نباشد براي آنها تدوين نمايد ولي اين هايزنبرگ بود كه به كلي بنيان اين اصل را درهم ريخت و رابطه علت و معلولي را كه پيش از اين براي رويدادهاي فيزيكي تدوين شده بود به عدم قطعيت و ترديد مبدل نمود. اصل عدم قطعيت يكي از جنجالي ترين اصول مكانيك كوانتومي است اين اصل بيان ميدارد تعين دقيق مكان و تكانه (اندازه حركت) يك ذره به طور همزمان غير ممكن است و حاصل ضرب اين عدم قطعيت.ها در مكان و اندازه حركت ذره همواره كمتر يا مساوي 1.05*10-34 ژول ثانيه است. كوچكي اين مقدار به ما مي.گويد كه بايد در ذرات زير اتمي بدنبال عدم قطعيت باشيم نه در ذرات ماكروسكوپي و بزرگ گرچه آنان نيز از اصل عدم قطعيت پيروي مي.كنند ولي مقدار آن در مقابل اندازه جسم چنان ناچيز است كه قابل صرفنظر كردن مي.باشد مثلا يك توپ بيس بال به جرم 145 گرم كه با سرعت 5/42 متر برثانيه حركت مي.كند در صورتي كه بتوان سرعت آن را با دقت يك درصد اندازه گرفت تكانه آن از عدم قطعيتي معادل 6.16*10-2 كيلوگرم در متر برثانيه و بدنبال آن مكان نيز از عدم قطعيت مكان 1.7*10-33 متر(چيزي در حدودهزار ميليارد ميليارد ميليارديم يك ميليمتر) برخوردار خواهد بود كه نسبت به اندازه توپ بيس بال بسيار بسيار ناچيز مي.باشد. ولي در مورد فوتون و ذرات بنيادي و زير اتمي ديگر جايز نيست كه ما از عدم قطعيت.ها در مكان و تكانه چشم پوشي كنيم چرا كه مقدار عدم قطعيت ها درمقابل اندازه ذره چشمگير و قابل توجه مي.باشد.اگر در آزمايش پراش، قطر روزنه كه فوتون از آن مي..گذرد را بعنوان عدم قطعيت درمكان ذره وپهناي نقش پراش كه روي پرده ايجاد مي شود را به عنوان عدم قطعيت در تكانه و اندازه حركت فوتون بدانيم در صورتي كه بخواهيم عدم قطعيت در مكان ذره را كاهش دهيم تا با اطمينان بيشتري از مكان فوتون آگاهي يابيم بايد قطر روزنه راكم وكمتر كنيم ، در اينجا ما اگر بتوانيم ذرات را مشاهده كنيم با برخورد آنها به پرده مي.توانستيم اندازه حركت آنها را نيز بدست بياوريم ولي همين كوچك كردن قطر روزنه يا شكاف موجب مي.شود پهناي نقش پراش كه بيانگر جنبه موجي نور است افزايش يابد ، ظهور اين ماهيت از ماده ما را در تعيين اندازه حركت ذر ه با يك عدم قطعيتي گريز ناپذير روبرو مي.كند كه براي برطرف كردن آن بايد از پهناي نقش پراش بكاهيم براي اينكار بايد قطر روزنه يا شكاف را افزايش دهيم همين افزايش قطر شكاف موجب ايجاد عدم قطعيت در مكان ذره مورد نظر (فوتون) خواهد شد با يك آزمايش فكري بهتر مي.توان به اصل عدم قطعيت پي برد.
فرض كنيد مي.خواهيم سرعت حركت يك الكترون و جاي آن را در يك لحظه معين در اطراف هسته حساب كنيم براي اين كار بايد قادر به ديدن الكترون باشيم اگر دستگاهي بتواند قدرت ديد ما ر ا تا حد ديدن يك الكترون بالا ببرد در اين صورت براي تشخيص دقيق مكان الكترون بايد پرتو نوري را با طول موج كوتاهتر به آن بتابانيم و چون برخورد اين پرتو به الكترون باعث انتقال انرژي به آن مي..شود اين انرژي منتقل شده سرعت حركت الكترون را افزايش مي.دهد و ما براي تعيين سرعت الكترون و بدنبال آن براي تعين تكانه آن با يك عدم قطعيتي مواجه مي.شويم براي اينكه اين عدم قطعيت را به حداقل كاهش دهيم بايد پرتوي نوري كه براي تشخيص مكان الكترون بكار مي.بريم از انرژي كمتري (طول موج بيشتري) برخوردار باشد.
اين كاهش انرژي پرتو نور سبب ايجاد يك عدم قطعيتي در تعيين مكان الكترون مي.شود كه با كاهش انرژي پرتو نور اين عدم قطعيت در مكان الكترون افزايش مي.يابد( هرچه طول موج نور تابيده شده به يك جسم كوتاهتر باشد جزئيات آن جسم بهتر مشخص مي..شود.) وما قادر نخواهيم بود با دقت مورد علاقه.مان جاي الكترون را در يك محدوده معين از فضاي اطراف هسته معين سازيم. اصل عدم قطعيت نه تنها تعيين همزمان مكان و تكانه ذره را با دقت نامحدود غيرممكن مي.سازد بلكه تعيين همزمان انرژي و مختصه زمان ذره را نيز با دقت نامحدود محال مي.داند.همان گونه كه در مكان و اندازه حركت يك ذره مانند الكترون عدم قطعيتي گريز ناپذير وجود دارد در انرژي يك ترازتشديد نيز عدم قطعيت وجود دارد اين بدان معناست كه اگر دستگاه مورد نظر در زمان كمتري در يك تراز تشديد بماند محاسبه انرژي آن تراز از دقت كمتري برخوردار خواهد بود اگر بخواهيم عدم قطعيت در انرژي را كاهش دهيم بايد اتم مدت بيشتري در آن تراز تشديدبماند كه در آن صورت عدم قطعيت در اندازه گيري زمان افزايش مي يابدبنابراين اصل عدم قطعيت دقت در اندازه گيري انرژي را نيز محدود مي سازد.
11-1- طبيعت و عدم قطعيت

در سال 1935 ميلادي يوكاوا دانشمند ژاپني براي توجيه پايداري هسته و به منظور نشان دادن بر هم كنش بين نوكلئون ها ي آن نيرويي پيشنهاد نمود كه از بردي در حدود يك فمتومتر(10^-15 متر) برخوردار بود و جرم ذرات ميدان كه نقش انتقال اين نيرو رابر عهده دارند را 200مگا الكترون ولت تخمين زد ذرات پيشنهادي يوكاوا مزون (متوسط) ناميده شدند چرا كه جرم ذره فرضي او حد واسط بين جرم ذرات شناخته شده سبك (الكترون ) و نوكلئون هاي سنگين بود در سال1947 ميلادي يعني دوازده سال بعد يك فيزيكدان انگليسي به نام سسيل پاول با مطالعه پرتو هاي كيهاني اين مزون را كه به پيون معروف است كشف نمود. برد اين ذره را مي توان به طرز جالبي با استفاده از اصل عدم قطعيت در انرژي بدست آورد بر اساس اصل عدم قطعيت ، يك ذره مجازي تا زماني كه t بزرگتر از آنچه كه اين اصل مجاز مي شمارد نباشد مي تواند بوجود آيد و براي مدت زمان t دوام داشته باشد انطباق جالب برد ذره مزون P بدست آمده از محاسبات يوكاوا با نتايج حاصل از رابطه عدم قطيعت در انرژي گواهي بر تاييد تجربي اين اصل مي.باشد.
12-پيامدهاي فيزيك كوانتومي

هر نظريه جديد خواه ناخواه با خود يكسري نگرشهاي جديد نسبت به عالم به ارمغان مياورد چنانچه نسبيت جهان كوچك ما ر ا وسعت بخشيد وافق محدود عالم ما را تا ميلياردها سال نوري گسترش داد سكون را از عالم ما گرفت و براي خلقت آن، نقطه آغاز متصور گرديد زمان مطلق را كه ا ز ازل تايم شده بود و قرار بود تا ابد تيك تاك كند را درهم شكست و سرعت.ها را كه فيزيك كلاسيك رها كرده بود سامان داد و درچارچوب سرعت نور مهار كرد فيزيك كوانتومي نيز با خود همانند نظريه نسبيت ديدگاههاي جديدي نسبت به عالم نه با مقياس نسبيت بلكه در مقياس بسيار كوچكتر (اتمي و زير اتمي) ارائه نمود .ما كه از دنياي كلان با فيزيك كلاسيك و نسبيت آگاهي رضايت بخشي كسب نموديم تا قبل از پيدايش مكانيك كوانتومي تنها الكترون و هسته را مي.شناختيم آن هم در حد يك شناخت سطحي ويكسري روابط دست وپا شكسته كه اوج آنها روابطي بود كه بوهر فيزيكدان دانماركي با زيركي از تلفيق فيزيك كلاسيك با اصول موضوعه خود به آنها دست يافت گرچه اين روابط طيف حاصل از اتم هيدروژن را به خوبي توجيه مي.كرد ولي عملا براي ساير اتم.هاي سنگين.تر ناكارآمد وبي.استفاده بود.فيزيك كوانتومي با پيدايش خود سه بمب اتم بر سرعالم فرو ريخت دوتاي آنهادر ژاپن و سومي بر تفكر فلسفي فيزيكدانان .براي فيزيكداناني كه صدها سال با جبر نيوتني يا اصل عليت خوگرفته بودند و وقوع هر معلولي را به يك علت خاص ربط مي.دانند بسيار بغرنج بود كه دست از اين تفكر بردارند چرا كه اين تفكر بخوبي با وقايع دنيايي قابل مشاهده منطق بود.گردش زمين تنها معمول نيروي گرانشي است كه خورشيد برآن وارد مي.كند، انحراف نور ستارگان دور دست از يك مسير مستقيم، تنها معلول انحناي فضا – زمان است. پديده تداخل معلول رفتار موجي نور مي.باشد و دامنه اين تفكر جبري به جائي رسيد كه لاپلاس رياضيدان فرانسوي بيان نمود كه حالت جهان معلول گذشته آن و علت آ.ينده آن است. اين تفكر به ما مي.گويد كه با آگاهي از موقعيت كنوني زمين و خورشيد نسبت بهم و سرعت چرخش زمين بدور خورشيد مي.توان كسوف.هاي آينده را دقيقا مشخص نمود حركت سيارات وحتي ستارگان دنباله دار را با دقت فوق العاده تعيين كرد. بنابراين همه چيز از جبر نيوتني يا اصل موجبيت يا عليت پيروي مي كرد ولي به يكباره پيدايش فيزيك كوانتومي با اصل عدم قطعيتش همه چيز را بهم ريخت وسايه ترديد و احتمال را بر دنياي زير اتمي مسلط ساخت.غير قابل پيش بيني بودن برخي از وقايع – تاثير روش هاي اندازه.گيري بر روي سيستمهاي مورد آزمايش- ناتواني مطلق دراندازه گيري همزمان متغيرها.ي مكمل(چون تكانه و مكان ذرات يا خاصيت موجي و ذره.اي فوتون) از جمله پيامدهاي فيزيك كوانتومي بود. اين فيزيك جديد به ما مي..گويد نمي.توان با قطعيت مسير يك ذره.اي را بادانستن تمامي حالات كنونيش پيش.بيني كرد، ما هرگز نمي.توانيم بفهميم در پديده تداخل الكترون مورد نظر ما از كدام يك از دو شكاف دستگاه عبور كرده است.فيزيك كوانتومي همانند فيزيك كلاسيك و نسبيت اين اجازه را به ما نمي.دهد كه با دانستن حالت كنوني يك سيستم با قطعيت از آينده آن صحبت كنيم.همه جا صحبت ازميانگين.ها و احتمال هاست و همين موضوع بود كه اينشتين را وادار به بيان اين جمله كرد : خدا هرگز تاس نمي.اندازد ولي آيا طبيعت به راستي فرمانبردار مطلق خداست؟. آيا يك اتم اورانيوم هنگامي متلاشي مي.شود كه از خدا فرمان بگيرد؟ و يا يك فوتون هنگام رسيدن به سر دو راهي شكاف.ها منتظر فرمان خدا مي.ايستد كه از كدام يك از شكاف.ها بگذرد و بهمين خاطر ما قادر به تعيين محل آن نيستيم؟ يا اينكه طبيعت بعد از ساخته شدن توسط خدا رها شده است كه ذرات آن هر گونه كه دلشان بخواهند رفتار كنند اين تفكر كه نمي.توان با قطعيت از رفتار آينده يك سيستم صحبت كرد و اين اندازه.گيري.ها است كه به پديده.ها رنگ واقعيت مي.بخشد به تفكر كپنها گي( ( Copenhagen interpretation معروف است كه بوهر سردمدار آن بود.اين تعبير از جهان اطراف ما به ما مي.گويد كه تصور مكان و تكانه مشخص براي يك ذره همانند الكترون تا موقعيكه اندازه.گيري نشده.اند بي معناست در اين اندازه گيري شي و دستگاه اندازهگيري توامان نتايج حاصل از اندازه..گيري را مشخص مي.كنند. ولي آيا مي.توان پذيرفت كه فرآيند اندازه.گيري مي.تواند روي جهان تاثير بگذارد آيا شليك يك گلوله تا موقعي كه گوشي صداي آن را نشنيده است(به عنوان دستگاه اندازه گيري) داراي صدا است آيا يك الكترون داراي بارالكتريكي است يا اينكه اين دستگاه اندازه.گيري است كه براي الكترون باري مشخص در نظر مي.گيرد. كوانتوم فرآيند اندازه گيري را مختل كننده و تاثيرگذار فرض مي.كند تا جائيكه بوهر باني تفكر كپنهاگي بيان مي.دارد كه خواصي مانند ماهيت موجي يا ذره.اي يك فوتون يا الكترون يا بار الكتريكي ، تكانه ، محل و سرعت يك ذره، تا هنگامي كه اندازه.گيري نشده.اند وجود ندارد يا غير واقعي هستند به عبارت كلي تر يك سيستم كوانتومي فاقد خواص است .اينشتين به واقعيت عيني معتقد بود، اينكه جهان فيزيكي مستقل از هر نوع فرآيند اندازه.گيري است، و به اين موضوع ايمان راسخ داشت. به عبارتي او تاثير گذاري فرآيند اندازه گيري را بر پديده.هاي فيزيكي مردود مي.دانست و معتقد بود كه ذرات زير اتمي داراي وجودي مستقل از اندازه.گيري هستند براستي آيا فيزيك كوانتوم آن گونه كه اينشتين اعتقاد داشت ناقص است؟ ولي نتايج تمام آزمايشات به خوبي با محاسبات فيزيك كوانتومي مطابقت دارند گرچه فيزيك كوانتومي از پيش بيني رفتار يك فوتون يا يك هسته اتم راديواكتيو به تنهايي عاجز است ولي به خوبي رفتار گروهي اين ذرات را پيش بيني مي.كند. فيزيك كوانتومي نه تنها قادر به توصيف رفتار ذرات زير اتمي است بلكه با تعميم آن مي..توان رفتار اجرام ماكروسكوپي همانند يك توپ تنيس يا يك جسم قابل مشاهده ديگر را تعيين نمود و همين عامل موجب شده است تا فيزيكي كوانتومي را يك نظريه بنيادي كه رفتار جهان را توصيف مي كند در نظر بگيريم همانند فيزيك كلاسيك و نسبيت.
پيامدهاي فلسفي اين علم جديد را مي.توان به گردن بوهر انداخت. بوهر به جاي تكميل و رفع نواقص آن كه از ديد اينشتين و حاميان او( EPR paradox )مطرح مي.گرديد با قاطعيت شروع به دفاع فلسفي از اين ايده جديد نمود او پديده تكميل يا اصل مكمليت( Principle of Complementarity) را كه مبتني بر اصل عدم قطعيت.هايزنبرگ بود را براي تاثير اندازه گيري بر سيستم كوانتومي مطرح كرد. بر اساس اين اصل، اندازه گيري خاصيتي از يك سيستم است و درهنگام اندازه گيري يك خاصيت از يك سيستم اطلاعات مادر مورد ساير خاص آن سيستم از بين مي.رود مثلا اگر بنا باشد خاصيت موجي نور را اندازه گيري كنيم اطلاعات ما در مورد خاصيت ذره اي آن به كلي از ميان مي رود. همچنين در تعبير كپنهاگي واقعيت تا هنگامي كه اندازه.گيري نشود وجود ندارد بر همين اساس تصور بار و تكانه و… براي يك الكترون تا هنگاميكه اين كميت.ها اندازه.گيري نشوند بي.معنا خواهد بود در سال گذشته يك جوان ايراني بنام پرفسور شهريار صديق افشار با انجام آزمايشي بربخشي از اصل مكمليت بوهر خط بطلان كشيد و سلطۀ هشتاد سالۀ آ‎ن بر فيزيك كوانتومي را در معرض تزلزل و تباهي قرار داد.

13-‎آزمايش افشار ( Afshar experiment)

بور در طول شكل گيري فيزيك كوانتومي بي مهابا از آن جانبداري مي.كرد هر جا به بن بست مي.رسيد يا توسط منتقدان فيزيك كوانتمي به چالش كشيده مي شد با بنا نهادن يك اصل فلسفي از ايده كوانتومي دفاع ميكرد. وقتي سال 1935 اروين شرودينگر آزمايش گربه را پيش كشيد( اين آزمايش فكري به آزمايش گربه شرودينگر(Schrödinger"s cat ) نيز معروف است) و در آن مسئله تاثير اندازه.گيري بر يك سيستم و اينكه چگونه صرف مشاهده مي.تواند زندگي يا مرگ گربه را رقم بزند، تناقض موضوع فرآ‎يند اندازه.گيري در فيزيك كوانتومي را با درك عمومي بر ملا ساخت ولي اين ادعا كه اندازه.گيري بر روي يك سيستم كوانتومي تاثيرگذر است جزء لاينفك فيزيك كوانتومي است كه تاكنون هيچ آزمايشي آنرا نقض ننموده است ولي اين موضوع كه اندازه.گيري خاصيتي از يك سيستم اطلاعات ما را در مورد ساير خواص آن سيستم از بين مي.برد.در ژوئيه 2004 با اعلام نتيجه آزمايشي كه پروفسور افشار از دانشگاه روان انجام داد به چالش كشيده شد ايده ناتواني در اندازه.گيري همزمان متغيرهاي مكمل كه از اصل مكمليت بوهر استنتاج مي.شود به طرز جالبي توسط آزمايش افشار رد شده است.افشار طي انجام يك آزمايش به طور عملي موفق شد كه همزمان ماهيت موجي و ذره.اي نور را مورد اندازه.گيري و مشاهده قرار دهد. نتيجه اين آزمايش به طور آشكارا با اصل مكمليت در تناقض است بنابراين هواداران تعبير كپنهاگي يا بايد نتيجه اين آزمايش را در قالب اصل مكمليت توجيه نمايند يا دست از حمايت از اين اصل بردارند ولي آنگونه كه مشخص است شق دوم محتمل تر به نظر مي.آيد بر همين اساس تاريخ بارديگر درحال تكرارشدن است و نيمه اول قرن بيست ويكم همانند نيمه اول قرن بيستم شاهد جدل.هاي تازه.اي بين هواداران تعبير كپنهاگي و هواداران واقعيت عيني (اينشتين نيز به واقعيت عيني معتقد بود و عقيده داشت كه واقعيت.ها مستقل از اندازه.گيري هستند) خواهد بود.
14-آيا مكانيك كوانتومي يك نظريه كامل است؟

مكانيك كوانتومي به خوبي ما را در درك هرچه بهتر از ساختار وخواص اتمها ، مولكولها ، جامدات و رفتار ذرات زير اتمي ياري داده است و هداياي گرانقدري نيز به ما اعطا نمود ترانزيستور-ليزر-تلويزيون-كامپيوتر – ميكروسكوپ الكتروني – انرژي هسته.اي و… همه و همه نتايج فيزيك كوانتومي است فيزيكي كه بر پايه عدم قطعيت، احتمال ، ميانگين و آمار بناشده است. نظريه كوانتومي كه توسط پلانك و اينشتين ساخته و پرداخته گرديد باسايه انداختن ديدگاه احتمال و عدم قطعيت برآن موجب نارضايتي و دلسردي اينشتين شد وراهش را از سايرين جدا كرد چراكه طرز فكري كه نسبيت..ها از آن تراوش كرده بودنند اين اجازه را به اينشتين نمي.داد كه جهان عيني و علّي را رها كند و درسايه ترديد و تزلزل در پي كشف حقايق عالم برآيد ولي شايد اينشتين درست انديشيده بود و اين بوهر وهمفكران او بودند كه در بكارگيري و تعميم اصل عدم قطعيت راه را به بيراهه رفتند. همان طور كه براي توجيه پديدهاي عالم ماكروسكوپي فيزيك كلاسيك به تنهايي ناقص و نارسا است شايد براي بررسي تمام جوانب عالم زير اتمي فيزيك كوانتومي نيز به تنهايي كافي نباشد و آنجا كه فيزيك كوانتومي دراندازه گيري همزمان تكانه و مكان ذره به بن بست مي.رسد شايد براي رهايي از اين بن بست نمي.بايست از اصل عدم قطعيت استفاده مي.كرديم بلكه بايد مكانيك كوانتومي را كامل يا اصلاح مي.نموديم يا با خلق روشهاي نوين در رفع اين معضل برمي.آمديم وبدين گونه با تدوين نظريه.اي جديد از اتهام طبيعت به سردرگمي و دو شخصيتي (يك شخصيت علّي در توجيه وقوع رويدادهاي ماكروسكوپي و ديگري شخصيت غير قابل پيش..بيني و غير قطعي در رويدادهاي زير اتمي ) پرهيز مي.كرديم.
ولي در حال حاضر فيزيك كوانتومي با سرعتي متحير كننده مسير ترقي و شكوفايي خود را مي.پيمايد بي.آنكه درجاده هموار خود با مشكل مواجه شود. و تا موقعي كه مشكلي ايجاد نشود( همانند مشكلات موجود در فيزيك كلاسيك كه زمينه را براي تولد نظريه.هاي نسبيت و كوانتوم فراهم نمود) دانشمندان نيازي به خلق نظريه.ائي جديد يا ايجاد تغييري درآن نمي.بينند.
15- نگاهي به آينده

نسبيت و كوانتوم به خوبي نشان ميدهند كه اگر بخواهيم از اسرار دروني عالم آگاه شويم چه در ريزترين اجزاء آن و چه در بزرگترين اجسام آن(كهكشانها) بايد دالان هاي پيچ در پيچ زيادي را طي كنيم، نسبيت عام ، اصول و معادلات فيزيك كوانتومي بردشواري اين مسير دلالت دارند ولي چيزي كه مسلم است اين است كه هرچه به عمق اين اسرار نفوذ مي...كنيم عدم قرابت و همخواني آنها با عقل سليم بيشتر مي.شود و شايد از تركيب همين تضادهاست كه واقعيت.هاي قابل مشاهده شكل مي.گيرند و طبيعت در ظاهر (فيزيك كلاسيك) چنين ساده. وبي آلايش به نظر مي.رسد.
شايد اين گونه نيز نباشد و ما لقمه را دور سر خود پيچانده.ايم اگر روزي انسان موفق به خلق يك نظريه.اي شود كه همه چيز را از اتم تا انحناي فضا- زمان تا خلقت عالم و حركت با سرعت.هاي فوق العاده و…را توضيح دهد آن هنگام خواهد بود( كه ما مي.توانيم در مورد رفتار طبيعت قضاوت كنيم و او را به سادگي يا پيچيدگي متهم سازيم.ناتواني نسبيت در تراكم هاي فوق العاده زياد ماده و انرژي (لحظه. آغاز خلقت كائنات و سياهچاله.ها) عدم توانايي فيزيك كوانتوم در پيش بيني رفتار يك ذره در مقياس زير اتمي به تنهايي و عدم آگاهي از ماهيت برخي از ذرات زير اتمي (مانند نوترينو) ناتواني نظريه..هاي فعلي در آشكار ساختن وقايع ورويدادهاي نخستين خلقت و بي اطلاعي از ماهيت برخي از پديده.هاي موجود در عالم همانند ماده تاريك و انرژي تاريك و برخي ديگر از معماهاي كنوني همه وهمه به طور آشكار ناقص بودن نظريه.هاي امروزي را نشان ميدهند.گرچه نسبيت خاص و عام و فيزيك كوانتومي و كلاسيك مشكلات عديده.اي از پيش.پاي بشر برداشته.اند و هركدام مانند يك چراغ مسير تاريك حركت بشر را روشن نمودنند و رسيدن او را به جايگاه امروزي موجب شدند ولي براي گذر از مسير پر رمز و راز و صعب العبور امروزين ما نياز به يك نورافكن داريم نور افكني كه تمام زواياي پنهان طبيعت را روشن سازد و از ريزترين جزء طبيعت تا بزرگترين آنها را پوشش دهد ، دور نيست كه اين خواسته بشر با اتكا به اراده وهوشي كه در او نسبت به ساير جانوارن وجود دارد عملي گردد.
16 - منابع

منابع داخلي – سيرتكاملي ساختمان اتم- فيزيك پايه جلد 4 – فيزيك كوانتومي – فراسوي اينشتين - فيزيك كوانتومي خيال يا واقعيت- فيزيك هسته اي - …
The mathematical foundations of quantum mechanics-A history of quantum mechanics
Albert Einstein. Relativity: The Special and General Theory
Afshar experiment

این صفحه را در گوگل محبوب کنید

[ارسال شده از: فان پاتوق]

[مشاهده در: www.funpatogh.com]

[تعداد بازديد از اين مطلب: 270]