فیزیک کوانتوم
آیا وجود دو جهان موازی حقیقت دارد؟
در سال ۱۹۵۴ میلادی، دانشجوی جوان دکتری در دانشگاه پرینستون، به نام هیو اورت ایده‌ای عجیب را مطرح کرد: وجود دو جهان موازی. دنیایی مانند دنیای ما که شباهت زیادی به هم دارند اما اتفاقات متفاوتی در آنها رخ می‌دهند. با ما همراه شوید تا به بررسی حقیقت وجودی این ادعا بپردازیم.
دنیای موازی مانند شعبه‌ای از دنیای ما عمل می‌کند و این دو دنیا ارتباط تنگاتنگی با یکدیگر دارند. امکان دارد جنگ‌ها در هر یک از این دنیاها نتایج متفاوتی در برداشته باشد یا حیواناتی که در دنیای ما منقرض شده‌اند، در دنیای دیگر رشد و تغییر کرده و به حیات خود ادامه می‌دهند. حتی این امکان نیز وجود دارد که در دنیای دیگر، نسل انسان‌ها به طور کامل منقرض شده باشند.
این ایده از سمتی نامعقول به نظر می‌آید و از سمتی دیگر کاملا قابل درک. اما چرا باید فیزیکدان جوان و کم‌تجربه‌ای با مطرح کردن این ایده آینده‌ی طولانی پیش‌روی خود را به خطر بیاندازد؟
با نظریه‌ی جهان چندگانه، اورت در نظر داشت تا پاسخی برای یک سوال قدیمی در فیزیک بیابد. چرا ماده‌ی کوانتومی بسیار غیرقابل پیش‌بینی و نامنظم رفتار می‌کند. سطح کوانتوم، کوچک‌ترین سطحی است که علم بشریت تاکنون توانسته آن را کشف کند. تحقیقات فیزیک کوانتوم همزمان با معرفی این مفهوم توسط مکس پلانک، آغاز شدند. تحقیقات پلانک در زمینه‌ی تابش، نتایجی را حاصل داد که با قوانین فیزیک کلاسیک هم‌خوانی نداشتند. این کشفیات نشان می‌دادند قوانین دیگری در طبیعت حاکم هستند که در سطوحی کوچک‌تری از سطح‌های شناخته شده عمل می‌کنند.
اصل عدم قطعیت هایزنبرگ
دانشمندان در دنیای کوچک و در عین حال عظیم کوانتوم، اتفاقات و رفتارهای بسیار عجیبی مشاهده کرده‌اند. برای مثال، اجزای موجود در این سطح به صورت اجباری اشکال مختلفی به خود می‌گیرند که از آن جمله می‌توان به فوتون‌ها اشاره کرد که هر دو رفتار موج و ذره را از خود به نمایش می‌گذارند. برای درک حد عجیب بودن این اتفاق می‌توان از این مثال استفاده کرد. فرض کنید دوست خود را می‌بینید و در حالی که با او حرف می‌زنید در یک چشم به هم زدن او فرم گازی به خود می‌گیرد و در هوا پخش می‌شود!
این پدیده را اصل عدم قطعیت هایزنبرگ می‌نامند. فیزیکدان نامی، ورنر هایزنبرگ، معتقد بود که ما با مشاهده‌ی ذرات کوانتومی بر رفتار این ذرات تاثیر می‌گذاریم. بنابراین ما هیچ‌گاه نمی‌توانیم از اشیای کوانتومی و مشخصات آن مانند سرعت و جایگاهش، با اطمینان صحبت کنیم.
- فوتون نه ذره است و نه موج بلکه هم موج است و هم ذره
این ایده توسط موسسه‌ی تفسیر فیزیک کوانتوم کپنهاگ نیز تایید شده است. نیلز بور به نمایندگی از این موسسه بیان می‌کند: این‌گونه نیست که اجزای کوانتومی گاه در حالتی باشند و پس از چند لحظه حالت دیگری را تجربه کنند بلکه این ذرات تمامی حالت‌های ممکن را در آن واحد داراست. یعنی فوتون نه ذره است و نه موج بلکه هم موج است و هم ذره! مجموع تمامی حالت‌ها برای یک ذره‌ی کوانتوم را تابع موج می‌نامند و موقعیتی که ماده در آن تمامی حالت‌های ممکن را داراست، برهم‌نهی کوانتومی نام دارد.
بور بیان می‌کند که ما هنگام مشاهده‌ی یک ذره‌ی کوانتومی رفتار آن را تحت تاثیر قرار می‌دهیم. مشاهده‌ی یک ذره باعث می‌شود حالت برهم‌نهی کوانتومی از بین برود و ذره مجبور به انتخاب یکی از حالت‌های تابع موج خود شود. این نظریه می‌تواند نتایج متفاوت بررسی یک ماده را توجیه کند چرا که در هر یک از بررسی‌ها ممکن است ماده حالت متفاوتی را برای خود برگزیند.
تفسیر بور چه در زمان خود و چه در عصر حاضر مورد قبول و احترام دانشمندان است. اما اخیرا نظریه‌ی دنیاهای چندگانه‌ی اورت توجهات دانشمندان را به سمت خود جلب کرده است.
نظریه‌ی دنیاهای چندگانه
هیو اورت جوان با اکثر مواردی که بور مطرح کرده بود مشکلی نداشت و آنها را قبول می‌کرد. او با بور در زمینه‌ی برهم‌نهی کوانتومی و تابع موج موافق بود اما در یک مورد حیاتی نظریه‌ی وی را قبول نداشت.
بنابر نظر اورت، مشاهده‌ی اجزای کوانتومی باعث تغییر حالت این اجزا نمی‌شود، اما این مشاهده می‌تواند شکافی در جهان ما ایجاد کند. جهان ما نسخه‌های مختلفی به اندازه‌ی حالت‌های موجود برای این ذرات کوانتومی دارد. برای مثال فرض کنید شی مورد بررسی دو حالت ممکن موج و ذره را می‌تواند داشته باشد. پس بررسی نیز دو نتیجه‌ی احتمالی دارد، شی مورد نظر یا یک ذره خواهد بود یا یک موج.
هنگامی که یک دانشمند شیئی را مورد مشاهده قرار می‌دهد، شکافی در دو جهان مجزا ایجاد می‌شود. بنابراین دانشمندی در یک جهان این شی را موج می‌بیند و دانشمندی در جهانی دیگر همان شی را در حالت ذره. بنابراین با این نظریه می‌توان حالت‌های مختلف ماده را نیز توجیه کرد.
- اگر کاری را انجام دهیم که یکی از نتایج احتمالی آن مرگ باشد،
نظریه‌ی دنیاهای چندگانه با اینکه عجیب به نظر می‌رسد اما مفاهیمی ورای سطح کوانتوم دارد. اگر این نظریه درست باشد و عملی چند نتیجه‌ی ممکن و متفاوت داشته باشد، اگر آن عمل را انجام دهیم در واقع دنیاها را جدا کرده و شکافی در آنها ایجاد می‌کنیم. حتی اگر آن عمل را انجام ندهیم نیز این اتفاق می‌افتد چرا که یکی از حالت‌های ممکن اتفاق نیفتادن آن عمل است. یعنی اگر کاری را انجام دهیم که یکی از نتایج احتمالی آن مرگ باشد، نسخه‌ی دیگری از ما در جهانی موازی خواهد مرد! اینجا است که بسیاری این نظریه را ناراحت کننده و عذاب‌آور می‌دانند.
همچنین این نظریه خطی بودن زمان را زیرسوال می‌برد تاریخچه‌ای از جنگ ویتنام را در نظر بگیرید. در صورت صحیح بودن این نظریه، هر عملی از اول جنگ چندین نتیجه خواهد داشت و هر نتیجه‌ای چندین و چند نتیجه‌ی متفاوت دیگر. این پیچیدگی باعث ایجاد تاریخچه‌ای پیچیده و عجیب در تاریخ بشریت می‌شود.
اما یک فرد اطلاعی از نسخه‌ی دیگر خود در جهان‌های موازی حتی پس از مرگ نیز نخواهد داشت، پس چگونه می‌توان این نظریه را ثابت کرد؟ شواهدی برای وجود امکان درستی این نظریه در حالت تئوری در حدود سال‌های ۱۹۹۰ میلادی توسط آزمایشی بدست آمدند. به این نوع آزمایش‌ها، آزمایش ذهن گفته می‌شود، که به صورت تخیلی برای اثبات درستی و یا نادرستی یک نظریه، انجام می‌گیرند. آزمایش مورد استفاده برای بررسی صحت این نظریه، خودکشی کوانتومی نام داشت.
این آزمایش بار دیگر توجهات را به سمت نظریه‌ی اورت جلب کرد، نظریه‌ای که برای سالیان دراز غلط انگاشته می‌شد. چون نظریه‌ی جهان‌های چندگانه در حالت نظری ممکن است، فیزیکدانان و ریاضیدان‌ها سعی دارند به عمق و مفهوم این نظریه پی ببرند. اما مفهوم دنیاهای چندگانه تنها نظریه‌ای نیست که سعی در توجیه جهان دارد و صد البته تنها نظریه‌ای نیست که وجود جهان‌های موازی را مطرح می‌کند.
دنیاهای موازی: جدا یا به هم چسبیده؟
نظریه‌ی دنیاهای چندگانه و مفاهیم مطرح شده توسط بور تنها نظریه‌ای نیستند که سعی در توضیح جهان ما دارند. در واقع حتی فیزیک کوانتوم نیز تنها زمینه‌ای از علم فیزیک نیست که در این مورد بحث می‌کند. نظریه‌هایی که از تحقیقات فیزیک زیراتمی بدست آمده‌اند نیز تا به حال رد نشده‌اند. این اتفاقات باعث شده‌اند تا دنیای فیزیک نیز مانند علم روان‌شناسی تقسیم شود. هر یک از این بخش‌ها شرایط و چهارچوب‌های خاص خود را دارند همان‌گونه که کارل جانگ، آلبرت الیس و سیگموند فروید در علم روان‌شناسی چهارچوب‌های خاصی را جدا کرده‌اند.
از زمان شروع علم فیزیک، فیزیکدان‌ها با استفاده از مهندسی معکوس سعی در درک اتفاقات داشته‌اند. آنها پدیده‌ای را مشاهده کرده و سعی می‌کنند در هر مرحله ریز و ریزتر به آن نگاه کنند و آن را مورد بررسی قرار دهند. با این کار فیزیکدان‌ها سعی دارند به کوچک‌ترین جز یک پدیده برسند. جزئی که امیدوارند پاسخ تمامی سوالات خود را در آن بیابند.
پس از مطرح کردن نظریه‌ی معروف نسبیت، آلبرت اینیشتین سعی داشت تا به یک سطح نهایی برسد که بتوان پاسخ تمامی سوالات فیزیکی را در آن پیدا کرد. این نظریه‌ی فانتوم، نظریه‌ی همه‌چیز نام دارد. فیزیکدانان فعال در زمینه‌ی کوانتوم معتقدند آنها در آستانه‌ی ارائه‌ی نظریه‌ی نهایی هستند اما سایر زمینه‌های علم فیزیک اعتقاد دارند کوانتوم آخرین سطح ذره نیست و در نتیجه نمی‌تواند نظریه‌ی همه‌چیز را ارائه دهد.
این فیزیکدان‌ها توجه خود را معطوف به سطحی پایین‌تر از سطح کوانتوم به نام نظریه‌ی ریسمان کرده‌اند و معتقدند پاسخ همه‌ی سوالات را می‌توانند در این سطح بیابند. آن‌چه که به نظر شگفتی‌آور می‌آید این مورد است که فیزیکدانان زمینه نظریه‌ی ریسمان در بررسی‌های نظری خود، به مانند اورت، معتقد هستند که جهان‌های موازی واقعیت دارند.
- جهان ما بر پایه‌ی ۱۱ بعد مختلف قرار گرفته است
نظریه‌ی ریسمان توسط فیزیکدان آمریکایی-ژاپنی به نام میشیو کاکو مطرح شده است. نظریه‌ی او بیان می‌کند که پایه‌ی تمامی مواد و حتی نیروها در سطحی زیر سطح کوانتوم قرار دارند. این پایه‌ها در واقع ریسمان‌هایی هستند که کوارکزها را تشکیل می‌دهند که ذرات کوانتومی هستند. سطح این ذرات بزرگ و بزرگ‌تر شده و به سطح الکترون‌ها، اتم‌ها، سلول‌ها و مولوکول‌ها و اجزای بزرگ‌تر می‌رسند. چه ماده‌ای از یک ریسمان ساخته خواهد شد و چه خواصی خواهد داشت؟ این موارد همگی به لرزش ریسمان‌ها بستگی خواهد داشت. این روشی است که جهان ما براساس آن ساخته شده و این سازه بر پایه‌ی ۱۱ بعد مختلف قرار گرفته است.
مانند نظریه‌ی چندین جهان، نظریه‌ی ریسمان نیز بیان می‌کند که جهان‌های موازی در واقعیت وجود دارند. بنابر این نظریه، جهان ما مانند حبابی است که در بین چندین جهان موازی قرار گرفته است. برخلاف نظریه‌ی جهان‌های چندگانه، نظریه‌ی ریسمان معتقد است که این جهان‌ها می‌توانند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. این نظریه معتقد است که نیروی جاذبه می‌تواند بین جهان‌ها جریان داشته باشد. زمانی که این جهان‌ها با یکدیگر ارتباط برقرار کنند انفجاری مانند بیگ‌بنگ می‌تواند دوباره به وقوع بپیوندد.
در حالی که فیزیکدان‌ها ابزاری برای مشاهده‌ی ذرات کوانتومی کشف کرده‌اند اما تا به حال ذرات زیرکوانتومی ریسمانی مشاهده نشده‌اند که باعث می‌شود نظریه‌ی ریسمانی در حد یک نظریه باقی بماند. این عامل باعث می‌شود بسیاری آن را قبول نداشته باشند.
اما آیا جهان‌های موازی وجود دارند؟ بنابر نظریه‌ی جهان‌های چندگانه چون ما هیچ راهی برای ارتباط با جهان‌های دیگر نداریم، نمی‌توانیم وجود آنها را نیز اثبات کنیم. نظریه‌ی ریسمانی نیز یک‌بار آزمایش شده که نتایج منفی بوده‌اند اما دکتر کاکو همچنان معتقد است که ابعاد موازی وجود دارند.
اینیشتین جهان ما به قدر کافی عمر نکرد تا بتواند نظریه‌ی همه‌چیز را بسط دهد و به نتیجه برساند اما اگر نظریه‌ی جهان‌های چندگانه صحیح باشد، اینیشتین در جهان دیگری زنده است و امکان دارد به نظریه‌ی همه‌چیز نیز تا به حال دست پیدا کرده باشد!
آیا می‌توانیم برای همیشه زنده بمانیم؟
جیان کلمنت، ۱۲۲ سال عمر کرد و بیش از هر شخصی در طول تاریخ زندگی کرده است. او حتی موارد لازم برای سلامتی را رعایت نمی‌کرد، ۱۰۰ سال بود که سیگار می‌کشید و هر هفته یک کیلو شکلات می‌خورد. آیا ما نیز می‌توان مانند جیان باشیم؟ آیا می‌توانیم سال‌های بیشتری عمر کنیم؟ و یا حتی برای همیشه زنده بمانیم؟
افزایش طول عمر نیازی به دارو، مواد اضافی و یا پیوند عضو ندارد. یک راه مشخص دارد، اینکه کمتر کالری دریافت کنید و در واقع کمتر غذا بخورید. این رژیم غذایی که با نام محدود کردن کالری شناخه می‌شود، روی بسیاری از موجودات زنده مانند موش و قارچ آزمایش شده و نتایج مثبتی از این آزمایش‌ها بدست آمده است. سایر آزمایش‌ها روی این رژیم غذایی حتی نشان‌دهنده‌ی کاهش بیماری‌ها و عوارض حاصل از کهنسالی است. لزومی ندارد برای رعایت این رژیم گرسنه بمانید بلکه باید غذاهایی که می‌خورید کم کالری باشند تا جایی که کالری ورودی به بدن شما ۳۰ درصد کاهش یابد.
چرا محدود کردن کالری نتایج مثبتی را نشان می‌دهد؟ ساختار بدن انسان طوری است که در هنگام قحطی، تولید سلول‌های جدید را متوقف می‌کند تا این عمل را در روزهایی که کالری مناسبی دریافت می‌کند، دوباره از سر بگیرد. پس بهتر است که تعداد ژن‌های موثر در پیشگیری و مرمت سلولی را بیشتر کرده و عمل تولید سلولی را کمی کند کنیم. ما ژن‌های مخصوصی در بدن خود داریم که کمبود مواد غذایی را احساس کرده و روند پیری را کند می‌کنند و منتظر شرایطی می‌مانند که قحطی از بین برود.
با اینکه همچنان بحث بر سر موثر بودن رژیم محدود کردن کالری وجود دارد اما به نطر می‌رسد مکانیزم این رژیم مطابق با عملکرد سلول‌های بدن است و بر روی کاغذ می‌تواند عمر انسان‌ها را افزایش دهد. به این دلیل نیز دانشمندان با تحقیق روی این رژیم، رویه‌ی پیری را مورد بررسی قرار می‌دهند و در تلاش برای یافتن دارویی برای افزایش عمر هستند.
ممکن است نام برخی از این داروها را شنیده باشید. «رزوراترول» دارویی معروف است که در پوست انگور یافت می‌شود و دارویی است که تبلیغ زیادی بر روی آن انجام شده است. اما متاسفانه شواهد کافی برای موثر بودن این دارو در دست نیست.
- راپامایسین در آزمایشگاه روی قارچ‌ها، موش‌ها و
دارویی که کمتر شناخته شده اما بسیار مهم است، «راپامایسین» نام دارد. این دارو در واقع در خاکی که از جزیره‌ی ایستر جمع‌آوری شده بود، یافت شده است. راپامایسین مجوز دارویی دارد و برای افرادی که عمل پیوند عضو را گذرانده‌اند به منظور پس نزدن عضو جدید، تجویز می‌شود. بعد از سال‌ها استفاده بود که دانشمندان متوجه تاثیر این دارو بر کند شدن فرآیند پیری نیز شدند. با اینکه رزوراترول دارویی است که بیشتر شناخته شده است، اما راپامایسین دارویی است که مشاهدات آزمایشگاهی موثر بودن آن را بیشتر تصدیق می‌کنند.راپامایسین در آزمایشگاه روی قارچ‌ها، موش‌ها و برخی پستانداران آزمایش شده و نتایج مثبتی بدست آمده است.
هر چند این داروها ما را برای همیشه زنده نگه نخواهند داشت اما با استفاده از آنها می‌توانیم روند پیری را بهتر درک کنیم. هر یک از داروهای مذکور روی بخش مشخصی از مکانیزم پیری تاثیر می‌گذارد. رزوراترول روی رویه‌ای به نام mTOR و راپامایسین بر روی رویه‌ای به نام سیرتوئین تاثیر گذار است. این دو رویه به همراه رویه‌ی نشان انسولین، مهم‌ترین کنترل‌کننده‌های روند پیری هستند.
در واقع معقول است که سه رویه‌ی مذکور نقشی تاثیرگذار در افزایش طول عمر ایفا کنند، چرا که همه‌ی این رویه‌ها روی تشخیص وجود یا عدم وجود مواد غذای لازم برای رشد سلولی، مهم‌ترین تاثیر را دارند. دوباره در مورد دلیل موثر بودن رژیم محدود کردن کالری بیاندیشید، زمانی که ژ‌نی قصد تولید مثل داشته باشد طبیعتا ژن‌هایی که در حس کردن وجود یا عدم وجود ماده‌ی غذایی نقش دارن،د دست به کار می‌شوند و اگر مواد غذایی لازم موجود باشند اجازه‌ی تولید مثل را به ژن مذکور می‌دهند.
زیست شناسی علم پیچیده‌ای است، در حالی که دانشمندان فقط بر روی یکی از سه روند بالا تمرکز کرده‌اند اما در واقع این سه روند در ارتباط نزدیکی با هم هستند و شبکه‌ی بزرگی می‌سازند. این ارتباط تنگاتنگ می‌تواند دلیل دشوار بودن یافتن راهی برای افزایش طول عمر، باشد. هر یک از داروها بر روی یکی از رویه‌ها تاثیر می‌گذارند و این تاثیر ممکن است بر کل شبکه تاثیر منفی بگذارد.
این تحقیقات مانند بازی شده که هر مرحله‌ای پشت سر گذاشته می‌شود، مشکلی دیگر ایجاد می‌شود. تنها راه غلبه بر این مشکلات دیدن این سه رویه در غالب یک شبکه‌ی بزرگ است. اما داروها تنها روش افزایش طول عمر نیستند، روش‌های دیگری نیز برای رسیدن به این هدف وجود دارد.
ساخت سلول‌ها، یا یک عضوی از بدن و یا حتی کل بدن نیز می‌تواند روزی تحقق یابد. به تازگی دانشمندان با رشد دادن مثانه‌ای جدید با استفاده از سلول‌های خود بیمار، مشکلات مثانه‌ای او را معالجه کردند. روش دیگر گول زدن ژن‌ها است تا تصور کنند ما همچنان جوان هستیم و روند پیری را کند‌تر بکنند. حتی بارگذاری اطلاعات در مغز نیز مطرح شده است. در این روش رشته‌های عصبی مغز را با ترانزیستورهای کامپیوتری جایگزین می‌کنند تا بتوانند فعالیت مغز را کنترل کنند.
- زندگی جاودانه و طول عمر زیاد امکان‌پذیر است
زندگی جاودانه و طول عمر زیاد امکان‌پذیر است اما اگر به واقعیت بپیوندد، چه معنایی برای انسان‌ها خواهد داشت؟ آیا ما همچنان از سن ۲۰ سالگی تا ۶۰ سالگی مشغول کار خواهیم بود و بعد آن بازنشسه خواهیم شد؟ جمعیت جهان چه تغییری خواهد کرد؟ چه اتفاقی خواهد افتاد اگر فقط افراد ثروتمند بتوانند از این روش‌ها استفاده کنند؟ زندگی جاودانه شاید حتی در سال‌های نه چندان دور نیز عملی شود اما سوال اساسی اینجاست که این اتفاق آیا می‌تواند باعث فاجعه شود و انسان‌ها یکدیگر را از بین ببرند؟
خودکشی کوانتومی چیست؟
روش‌های معدودی برای اثبات وجود جهان موازی وجود دارد که یکی از آنها استفاده از خودکشی کوانتومی است. اما این روش چیست و نحوه عملکرد آن چگونه است؟ در ادمه با ما همراه باشید.
مردی در مقابل تفنگی می‌نشیند که سر او را نشانه رفته است. این تفنگ یک وسیله‌ی عادی نیست و در واقع به ماشینی متصل است که چرخش ذرات کوانتومی را می‌سنجد و هر موقع که ماشه‌ی تفنگ فشرده می‌شود این ماشین چرخش ذرات یا همان کوارک‌ها را اندازه می‌گیرد و با توجه به این اندازه‌گیری‌ها، تفنگ تصمیم به شلیک یا عدم شلیک می‌گیرد. اگر چرخش کوارک در جهت ساعتگرد باشد تفنگ شلیک کرده و اگر در جهت پادساعتگرد باشد، فقط صدای کشیده شدن ماشه می‌آید و شلیکی صورت نمی‌گیرد.
فرد مورد نظر با اضطراب ماشه‌ی تفنگ را فشار می‌دهد اما فقط صدای ماشه می‌آید و شلیکی صورت نمی‌گیرد و هر چقدر ماشه را فشار می‌دهد شلیکی صورت نمی‌گیرد. در حالی که تفنگ پر بوده و آماده‌ی شلیک است. او چندین بار این‌کار را انجام می‌دهد و مدام در حال فشار ماشه است اما تا ابد نتیجه یکسان است و شلیکی رخ نمی‌دهد. اما اگر زمان به عقب برگردد و اگر در همان بار اول چرخش کوارک به صورت ساعتگرد اندازه‌گیری شود، شلیک صورت می‌گیرد و فرد مورد نظر می‌میرد.
- خود فرد اطلاعی ندارد اما او هم مرده و هم زنده است
او که بار اول ماشه را فشرد و چندین و چند بار دیگر فشار داد اما شلیکی صورت نگرفت. پس چطور ممکن است که مرده باشد؟ در واقع خود فرد اطلاعی ندارد اما او هم مرده و هم زنده است. هر بار که او ماشه را می‌کشد جهان به دو قسمت تقسیم می‌شود و یک نسخه از او زنده مانده و دیگری می‌میرد و این کار تا ابد ادامه پیدا می‌کند.
این آزمایش که در تخیلات افراد انجام می‌شود به خودکشی کوانتومی مشهور است. خودکشی کوانتومی اولین بار توسط مکس تگمارک که استاد دانشگاه پرینستون بوده است، مطرح شد. سطح کوانتوم، کوچک‌ترین سطحی از ماده است که دانشمندان موفق به کشف آن شده‌اند. در این سطح ماده بسیار کوچک است و با استفاده از روش‌های قدیمی نمی‌توان به تحقیق در مورد آن پرداخت.
فیزیک کوانتوم:
به جای استفاده از روش‌های علمی سنتی دانشمندان برای بررسی این سطح از ماده نیاز به انجام آزمایش‌های مربوط به تخیل دارند. با وجود این که این آزمایش‌ها به صورت فرضی انجام می‌شوند اما ریشه در داده‌های مشاهده شده‌ی واقعی در فیزیک کوانتوم دارند.
مشاهدات علمی در سطح کوانتو به جای پاسخ به سوالات، سوالات بیشتری را نیز در ذهن دانشمندان ایجاد کرده است. رفتار ذرات کوانتومی غیرقابل پیش‌بینی هستند و درک ما از احتمالات را به چالش می‌کشند. برای مثال فوتون که کوچک‌ترین جز شناخته شده‌ی نور است هم رفتار موج و هم رفتار ذره را از خود به نمایش می‌گذارد. به عنوان مثال دیگر ذرات در این سطح به جای حرکت در یک مسیر مشخص در هر لحظه، در آن واحد می‌توانند دو مسیر را طی کنند! پس نیاز به تحقیق بیشتر در مورد این سطح احساس می‌شود و هر چه بیشتر در مورد آن تحقیق می‌کنیم متوجه می‌شویم که چقدر اطلاعات کمی در مورد جهان خود داریم.
دانش ما از فیزیک کوانتوم در حال حاضر به اندازه‌ی درکی است که یک منجم مصری یک قرن پیش در مورد علم نجوم داشته است. محققان کمی معتقدند که با تحقیق بیشتر در مورد سطح کوانتوم موفق به کشف نظم خواهیم شد اما در حال حاضر آن‌چه که به نظر می‌آید یک بی‌نظمی غیرقابل پیش‌بینی است. اما آیا این سطح با مدل‌های سنتی علمی قابل درک نیست؟
در این مقاله نگاهی به خودکشی کوانتومی کرده و نتایجی که در مورد دنیای کوانتوم در اختیار ما قرار می‌دهد را مورد بررسی قرار می دهیم.
اصل عدم قطعیت هایزنبرگ
یکی از مشکلات بزرگ در آزمایش‌های کوانتومی، تمایل انکار ناپذیر محققان برای دخالت در سرعت و شرایط ذرات است. این اتفاق تنها با مشاهده‌ی ذرات کوانتومی رخ می‌دهد و این اتفاق برای فیزیکدانان دنیای کوانتوم بسیار کلافه کننده است. برای مقابله با این اتفاق، فیزیکدان‌ها ماشین‌های عظیم‌الجثه‌ای مانند شتاب‌دهنده‌ی ذرات را ساخته‌اند تا هرگونه دخالت فیزیکی انسان‌ها بر روی شتاب‌دهی انرژی حرکتی ذرات را به صفر برسانند.
با این حال نتایج مختلف بدست آمده در بررسی یک ماده‌ی مشخص نشان می‌دهند که ما نمی‌توانیم بر رفتار ذره اثری نگذاریم. حتی فیزیکدان‌های فعال در زمینه‌ی نور نیز نمی‌توانند تاثیری بر رفتار این ذرات کوانتومی یا کوانتاها نگذراند.
این پدیده اصل عدم قطعیت هایزنبرگ نامیده می‌شود. ورنر هایزنبرگ که یک فیزیکدان آلمانی است، مشخص کرد که مشاهده‌ی این ذرات توسط ما باعث تغییر رفتار آنها می‌شود. شاید به نظر درک این موضوع کمی سخت باشد اما اصل عدم قطعیت هایزنبرگ مفهومی ساده را بیان می‌کند که اساس و پایه‌ی فیزیک کوانتومی دارد.
فرض کنید با پرتاب توپ به سمت یک شی سعی دارید تا فاصله‌ی آن را از خودتان اندازه بگیرید. اگر توپ را پرتاب کنید و در زمان کمی به سمت شما برگردد، شی مورد نظر فاصله‌ی کمی با شما داشته است اما اگر آن را به شیئی که در فاصله‌ی دور قرار دارد پرتاب کنید در مدت زمان بیشتری به سمت شما بازخواهد گشت.
اگر توپ شما بزرگ باشد و آن را به سمت شی کوچکی پرتاب کرده باشید، پس از برخورد توپ شی مورد نظر به سمتی پرتاب می‌شود. با برگشت توپ شما می‌توانید محل شی را قبل از برخورد توپ تعیین کنید اما از موقعیت کنونی آن اطلاعی نخواهید داشت. به علاوه می‌توانید سرعتی که توپ در اثر برخورد به شی داده است را محاسبه کنید اما از سرعت قبل از برخورد شی اطلاعی ندارید تا بتوانید با استفاده از سرعت محاسبه شده، محل کنونی آن را پیش‌بینی کنید.
این مشکلی است که توسط هایزنبرگ مطرح شده است. او می‌گوید برای مشخص شدن سرعت یک ذره باید آن را محاسبه کنیم اما بدون تاثیر بر ذره توانایی انجام این کار را نخواهیم داشت. این موضوع در مورد موقعیت ذره نیز صادق است و عدم اطلاع دقیق از موقعیت و سرعت ذره، کار را برای بررسی این ذرات دشوار می‌کند.
هر چند دانشمندان به سمت این ذرات توپی پرتاب نمی‌کنند اما برای ذره در آن سطح، برخوردی بسیار کوچک می‌تواند تاثیر بزرگی بر رفتار ذره بگذارد.
به این دلیل باید فیزیکدان‌ها برای بررسی این سطح از ماده، آزمایش‌های مرتبط با تخیل را براساس مشاهدات دنیای واقعی، طراحی کنند. این آزمایش‌ها برای اثبات تفسیر‌هایی که اساس فیزیک کوانتوم را تشکیل می‌دهند، به کار برده می‌شوند.
نظریه‌ی جهان‌های چندگانه
آزمایش خودکشی کوانتومی در واقع آزمایشی است که برای اثبات یکی از پیچیده‌ترین نظریه‌های فیزیک کوانتوم یعنی نظریه‌ی جهان‌های چندگانه به کار می‌رود. این نظریه برای اولین بار توسط دانشجوی دکتری دانشگاه پرینستون، به نام هیو اورت در سال ۱۹۵۷ میلادی مطرح شد. این نظریه برای سال‌ها بدون توجه باقی ماند تا آن که مکس تگمارک با طراحی آزمایش خودکشی کوانتومی، شواهدی برای اثبات آن بدست آورد.
- به ازای هر نتیجه‌ی احتمالی برای هر عملی، جهان به دو قسمت تقسیم می‌شود
بنابر نظریه‌ی جهان‌های چندگانه، به ازای هر نتیجه‌ی احتمالی برای هر عملی، جهان به دو قسمت تقسیم شده و در حقیقت یک کپی از آن به وجود می‌آید. اورت این رویه را از هم گسستگی نامید. در این پدیده به جای اتفاق افتادن یکی از دو احتمال موجود، جهان به دو قسمت تقسیم می‌شود و هر دو احتمال به وقوع می‌پیوندند.
نکته‌ی مهم در مورد نظریه‌ی جهان‌های چندگانه این است که وقتی جهان به دو قسمت تقسیم می‌شود فرد اطلاعی از نسخه‌ی دیگر خود در جهان دیگر نخواهد داشت.
این همان اتفاقی است که در خودکشی کوانتومی رخ می‌دهد. وقتی فرد مورد نظر ماشه را فشار می‌دهد دو احتمال وجود خواهد داشت. یا گلوله شلیک خواهد شد ویا شلیکی رخ نخواهد داد. در واقع او خودکشی می‌کند و یا زنده می‌ماند. هر باری که ماشه فشرده می‌شود جهان به دو قسمت تقسیم می‌شود تا بستر برای به حقیقت پیوستن هر دو احتمال فراهم شود. با مرگ او تقسیم شدن جهان براساس احتمال مرگ یا زندگی متوقف خواهد شد. اما برای نسخه‌ی دیگر که زنده است همچنان دو احتمال مرگ و زندگی وجود دارد.
زمانی که فرد ماشه را فشار می‌دهد و جهان به دو قسمت تقسیم می‌شود، نسخه‌ای که زنده می‌ماند هیچ گونه اطلاعی از نسخه‌ی دیگر او در جهان دیگر که مرده است ندارد، در عوض او زنده مانده است و به فشار دادن ماشه ادامه می‌دهد. با هر بار فشار دادن ماشه جهان به تقسیم شدن ادامه می‌دهد و نسخه‌ای که به حیات ادامه داده است، مدام در حال فشار دادن ماشه خواهد بود و برای همیشه جاودانه خواهد ماند. به این پدیده جاودانگی کوانتومی گفته می‌شود.
پس چرا هر فردی که اقدام به خودکشی می‌کند جاودانه نمی‌شود؟ نکته‌ی جالب در مورد نظریه‌ی جهان‌های چندگانه این است که این نظریه معتقد است در جهان‌های دیگر فردی که خودکشی کرده، زنده است. اما برای فرد نظاره‌گری مانند ما این موضوع صدق نمی‌کند. در واقع ما ناظران خودکشی یک فرد هستیم و وقتی تفنگ شلیک می‌شود ما در جهانی که در آن فرد مورد نظر مرده است، محدود خواهیم شد. حتی اگر تفنگ را برداریم و به فرد مورد نظر شلیک کنیم، اتفاقی نخواهد افتاد چرا که دیگر احتمال زندگی فرد مرده وجود ندارد و شلیک ما فقط یک نتیجه و احتمال دارد.
اما نظریه‌ی جهان‌های چندگانه در تضاد با نظریه‌ی دیگر کوانتومی یعنی تفسیر کپنهاگن دارد.
تفسیر کپنهاگن
نظریه‌ی جهان‌های چندگانه بیان می‌کند که با اتفاق افتادن هر پدیده‌ای، جهان به تعداد احتمالات آن پدیده تقسیم می‌شود تا زمینه‌ی اتفاق افتادن هر یک از آن احتمالات را فراهم کند و در واقع این نظریه، بیننده را خارج از معادلات در نظر می‌گیرد. بنابراین ما دیگر نمی‌توانیم با مشاهده کردن یک پدیده بر روی نتیجه‌ی آن تاثیر بگذاریم.
نظریه‌ی جهان‌های چندگانه با یکی از مهم‌ترین اصول پذیرفته شده‌ی مکانیک کوانتوم در تضاد است.
برای سالیان متمادی، مقبول‌ترین نظریه در مورد رفتار چندگانه‌ی ذرات کوانتومی، تفسیر کپنهاگن بوده است. هر چند در سال‌های اخیر نظریه‌ی جهان‌های چندگانه جای این تفسیر را پر کرده است اما باز هم دانشمندانی وجود دارند که تفسیر کپنهاگن را قبول دارند. این تفسیر اولین بار توسط نیلز بور در سال ۱۹۲۰ میلادی مطرح شد و بیان می‌کند که ذرات در حالت یک یا حالت دو به صورت مجزا نیستند بلکه هر دو حالت را در آن واحد دارا هستند. زمانی که ما به این ذره نگاه می‌کنیم آن را مجبور به انتخاب یکی از حالت‌های ممکن می‌کنیم و حالت انتخاب شده توسط ذره را مشاهده می‌کنیم. چون ممکن است در هر باری که به این ذره نگاه می‌کنیم، حالت متفاوتی را برگزیند پس می‌توانیم با این دلیل رفتار چندگانه‌ی ذرات کوانتومی را توجیه کنیم.
تمامی حالاتی که یک ذره می‌تواند آنها را به خود ببیند، به عنوان تابع موج آن ذره شناخته می‌شود. تفسیر کپنهاگن بور برای مکانیک کوانتوم به صورت نظری توسط یک آزمایش مرتبط با تخیل که بسیار مشهور است به اثبات رسیده است. این آزمایش که گربه‌ی شرودینگر نامیده می‌شود، برای اولین بار در سال ۱۹۳۵ میلادی توسط اروین شرودینگر مطرح شده است.
در این آزمایش فرضی، شرودینگر گربه‌ی خود را به همراه مقدار کمی مواد رادیواکتیو و یک شمارنده‌ی گیگر که برای شناسایی تابش استفاده می‌شود، درون جعبه‌ای قرار داد. شمارنده‌ی گیگر طوری طراحی شده بود که وقتی تجزیه‌ی ماده‌ی رادیواکتیو را حس کرد، به یک چکش نیرو وارد کند و باعث شود تا چکش ظرفی حاوی اسید هیدروسیانیک را بشکند. با آزاد شدن این اسید، گربه‌ی شرودینگر جان خود را از دست می‌داد.
در آزمایش شرودینگر، گربه درون جعبه محبوس شده بود. در زمان اقامت گربه، او به حالتی نامعلوم رسید. چون گربه قابل مشاهده نبود، تشخیص مرگ یا زنده بودن آن ناممکن بود و در واقع گربه در حالت مرگ و زندگی به صورت همزمان قرار داشت.
- خودکشی کوانتومی در تضاد با تفسیر کپنهاگن عمل می‌کند
خودکشی کوانتومی در تضاد با تفسیر کپنهاگن عمل می‌کند، چرا که ما با مشاهده‌ی جهت چرخش ذره‌ی کوانتومی زمانی آن را مجبور به انتخاب چرخش ساعتگرد خواهیم کرد و این اتفاق باعث مرگ فرد مورد نظر خواهد شد در حالی که نظریه‌ی جهان‌های چندگانه زندگی جاودانه را برای او پیش‌بینی می‌کند.
اما آیا این آزماش‌های مرتبط با تخیل، حرف و نتیجه‌ای در مورد فیزیک کوانتوم در بر دارند؟
مفهوم فیزیک کوانتوم
در مقایسه با علم سنتی و فیزیک نیوتنی، نظریه‌های ارائه شده برای توضیح فیزیک کوانتوم، بسیار ناعاقلانه به نظر می‌آیند، حتی خود اروین شرودینگر، آزمایش گربه‌ی خود را مضحک خوانده بود. اما با توجه به مشاهدات علمی، قوانین سنتی توان توجیه اتفاقات در سطح کوانتوم را ندارند.
فیزیک کوانتوم علمی نسبتا جدید است که در اوایل سال ۱۹۰۰ میلادی مطرح شده است. نظریه‌های مطرح شده در این زمینه، همگی در حد نظریه هستند و به اثبات نرسیده‌اند و به علاوه وجود نظریه‌هایی که در برخی موارد در تضاد با یکدیگر هستند، کار را دشوارتر نیز می‌کند. شاید هیچ کدام از نظریه‌ها به درستی توانایی توجیه پدیده‌های سطح کوانتومی را نداشته باشند اما با اتفاقاتی که شاهد آنها بوده‌ایم آیا این امکان وجود دارد که تمامی نظریه‌ها در آن واحد صحیح باشند؟
تفسیر کپنهاگن نیلز بور با بیان اینکه ذره در همه‌ی حالت‌های ممکن به صورت همزمان قرار دارد، به نظر قابل درک‌ترین نظریه‌ی موجود است. شاید جنبه‌‌ی دیگری از این نظریه که آن را قابل درک‌تر و فکر ما را راحت‌تر می‌کند این است که با نگاه کردن به یک ذره، آن ذره فقط و فقط یک حالت خواهد داشت و ما را سردرگم نخواهد کرد.
- بنابر این نظریه در جهانی موازی، آدولف هیتلر تمام دنیا را غارت کرده است
اما در عوض نظریه‌ی جهان‌های چندگانه درک ما را از دنیای اطراف به هم می‌ریزد و ایجاد جهان‌های موازی با انجام هر کاری، بسیار از درک ما دور است. بنابر این نظریه در جهانی موازی، آدولف هیتلر تمام دنیا را غارت کرده است و در جهانی دیگر آمریکا بر روی دو شهر هیروشما و ناگازاکی بمب اتمی رها نکرده است.
موضوع دیگری که در مورد نظریه‌ی جهان‌های چندگانه، بسیار عجیب است تعریف این نظریه از زمان است. این نظریه، زمان را خطی ندانسته و آن را قطعه قطعه می‌داند. تعداد این قطعه‌ها به اندازه‌ی نتایج عمل‌های انجام شده است. این قطعات در واقع بسته‌های زمانی هستند که از یک نقطه شروع و در نقطه‌ی دیگر خاتمه می‌یابند.
تصور اینکه دانش ما از دنیای کوانتوم در آینده چگونه خواهد بود تقریبا غیر ممکن است، البته اطلاعات ما نسبت به صد سال قبل بسیار پیشرفت داشته است. نظریه‌های آینده هر چه که باشند، به گفته‌ی خود بور « کسی که با شنیدن آنها شوکه نشود در واقع این نظریه‌ها را درک نکرده است»
- دیدن فیلم Inception خالی از لطف نیست
| دانلود فیلم Inception 2010 با لینک مستقیم |
:: چهاردهمین فیلم برتر تاریخ سینمای جهان ::
حجم: ۸۰۰ مگابایت
محصول:امریکا
زیر نویس : دارد
((دانلود با کیفیت ۷۲۰p))
