آیا فیزیک کوانتوم را فهمیده‌اید؟

بیش از یکصد سال از ارایه نظریه کوانتومی می‌گذرد ولی نتایج یک نظرسنجی نشان می‌دهد متخصصین کوانتوم در مورد مبانی این نظریه هنوز اتفاق نظر ندارند و پاسخ‌های کاملا متفاوتی در مورد سوال‌های بنیادین فیزیک دارند.

بیش از یکصد سال از ارایه نظریه کوانتومی می‌گذرد ولی آن گونه که از نتایج یک نظرسنجی در میان فیزیک‌دان‌ها بر می‌آید، متخصصین هنوز هم به درستی نمی‌دانند که این نظریه به چه معناست. این نظرسنجی که از ۳۳ نفر از متفکرین مبانی نظریه‌های کوانتومی انجام شده، بیان‌گر آن است که نظرات در مورد برخی از عمیق‌ترین سوال‌های این حوزه، به طور تقریبا مساوی به چندین گروه مجزا تقسیم شده‌اند.

برای مثال، تعداد کسانی که باور دارند «ویژگی‌های اجسام فیزیکی کاملا مستقل از اندازه‌گیری و پیش از آن تعریف می‌شوند» تقریبا برابر تعداد کسانی است که به عکس این عقیده باور دارند؛ و به رغم این ایده مشهور که مشاهده سیستم‌های کوانتومی نقشی کلیدی در تشخیص رفتار آن‌ها بازی می‌کند، ۲۱٪ بر این باورند که «مشاهده‌گر نباید نقشی بنیادین داشته باشد».

مشاهده و مشاهده‌گر

با این حال، آنتون زیلینگر، فیزیکدان در دانشگاه وین و هماهنگ‌کننده این نظرسنجی (که جولای ۲۰۱۱/تیر ۱۳۹۰ در اتریش انجام شد) می‌گوید:

من عملا از این که چنین حد بالایی از توافق در برخی از پرسش‌ها وجود داشت، شگفت زده شدم.

در این نظرسنجی، فیزیکدان‌ها، ریاضی‌دان‌ها و فلاسفه علاقه‌مند به مبانی نظریه کوانتومی حضور داشتند. زیلینگر، ماکسیمیلیان شلوزهاور، از دانشگاه پورتلند اورگان و یوهانس کوفلر از موسسه اپتیک کوانتوم ماکس پلانک در گارچینگ آلمان، این پرسشنامه را تدوین کرده بودند و در آن ۱۶ سول چند گزینه‌ای در مورد مفاهیم بنیادین نظریه کوانتوم مطرح کرده بودند.

آرای متضاد در مورد تفاسیر نظریه کوانتوم، از همان ابتدای ارائه این نظریه وجود داشته‌اند، ولی زیلینگر و همکارانش بر این باورند که پرسشنامه آن‌ها می‌تواند اولین اقدام برای بررسی طیف کامل نظرات متخصصین باشد. یک پرسشنامه قبلی در کارگاه ۱۹۹۷/۱۳۷۶ مکانیک کوانتوم در بالتیمور، از شرکت کنندگان تنها سوال شده بود که از کدام یک از تفاسیر نظریه کوانتوم پشتیبانی می‌کنند.

اینشتین یا بوهر؟

احتمالا مشهورترین جدال در مورد معنای نظریه کوانتوم بین آلبرت اینشتین و همتایانش، به خصوص نیلز بوهر (فیزیک‌دان دانمارکی) در مورد این پرسش بود که آیا جهان در اصل احتمالاتی است یا آن‌طور که به نظر می‌رسد از نظریه کوانتوم برآید، قطعی. (در اوج یکی از این مباحثات، اینشتین گفت: «خداوند تاس نمی‌اندازد» و بوهر هم پاسخ داد: «به خداوند نگو که چه کار کند») یکی از معدود مسائلی که در پرسشنامه جدید مورد توافق عام بود، این بود که اینشتین اشتباه می‌کرد.

بوهر، به همراه ورنر هایزنبرگ، اولین تفسیر جامع را از نظریه کوانتم در دهه ۱۹۲۰/۱۳۰۰ مطرح کردند، تفسیر معروف به تعبیر کپنهاگی مکانیک کوانتومی. در این تفسیر پیشنهاد شده بود که دنیای فیزیکی شناخت‌ناپذیر و از برخی جهات نامعین است، و تنها واقعیت معنی‌دار چیزی است که ما می‌توانیم به طور تجربی به آن برسیم. نظرسنجی اتریشی مانند گردهمایی پیشین بالتیمور به این نتیجه رسید که تفسیر کپنهاگ محبوب‌تر از دیگر تفسیرهاست، ولی فقط ۴۲٪ از فیزیکدانان این تفسیر را پذیرفته‌اند. در مقابل، ۴۲٪ افراد هم اذعان کردند که حداقل یک بار تفسیر خود را عوض کرده‌اند.

ترسیم پدیده‌های شناخت‌ناپذیر

شاید برجسته‌ترین مفهوم این نظرسنجی این باشد که هر چند نظریه کوانتومی یکی از موفق‌ترین و دقیق‌ترین نظریه‌های علمی است، تفسیر آن در حال حاضر همان قدر سخت است که در ابتدا بود. شلوزهاور می‌گوید:

هیچ چیز عوض نشده است، حتی به رغم اینکه ما پیشرفت‌های اساسی را در فیزیک کوانتوم شاهد بوده‌ایم. بعضی‌ها فکر می‌کردند که چنین پیشرفت‌هایی باعث می‌شوند که عموم مردم یکی از این تفاسیر را بر دیگران ترجیح دهند، ولی من فکر نمی‌کنم که هیچ نشانه‌ای از وقوع این امر در دست باشد.

ولی به گفته او در مورد برخی از سوال‌ها توافقی وجود دارد:

بیش از دو سوم دانشمندان باور داشتند که هیچ مرز بنیادینی برای نظریه کوانتوم وجود ندارد. در نتیجه دوره‌ای که در آن نظریه کوانتوم تنها در محدوده اتمی بود، به پایان رسیده است.

یک دیدگاه قابل ذکر دیگر این است که ۴۲٪ افراد فکر می‌کردند که ساخت یک کامپیوتر مفید کوانتومی ۱۰ تا ۲۵ سال طول می‌کشد، در حالی که ۳۰٪ این زمان را ۲۵ تا ۵۰ سال در نظر گرفته‌اند. بحث داغ نقش اندازه‌گیری در نظریه کوانتوم (چگونه و چرا اندازه‌گیری‌ها بر خروجی تاثیر می‌گذارند) آرا را در چندین گروه تقسیم کرد، ۲۴٪ آن را یک مشکل جدی می‌دانند در حالی که ۲۷٪ آن را «شبه مشکل» می‌نامند.

اما سوال مهمی که در اینجا مطرح می‌شود، این است که آیا این نظرسنجی‌ها فایده‌ای هم دارند؟ پرسکیل پاسخ می‌دهد:

کسی نمی‌داند، اما برای تفریح بد نیست. شاید این واقعیت که نظریه کوانتوم کارش را به این خوبی انجام می‌دهد و کماکان از پاسخ دادن به پرسش‌های عمیق‌تر اجتناب می‌کند، خودش یک درس باشد. جالب‌تر این‌که ۴۸٪ شرکت‌کنندگان در این نظرسنجی فکر می‌کردند که در ۵۰ سال بعد هم هنوز کنفرانس‌هایی در مورد پایه‌های کوانتوم برگزار خواهد شد!

بر گرفته از khabaronline.ir