فیزیک کوانتم؛ گربهء شرودینگر؛ عدم قطعیت؛ ...

[kourosh_iran]

دیشب داشتم درمورد این مسائل توی ویکیپدیا مقاله میخوندم خیلی جالب بود. نمیدونم چطور احتمالا از مقالات رمزنگاری به این مقالات رسیدم باز کردم ولی دیدم مطالب جالبی هست و داره یه چیزایی کم کم دستگیرم میشه خوندم یک ویدئوی جالب هم داشت که گفتم برای علاقمندان بذارم!
لامصب ویکیپدیا هم خیلی دینامیکه و خیلی مقاله ها بهش اضافه میشه یا مدام بهبود و گسترش پیدا میکنه.

دربارهء گربه شرودینگر نوشته که این مثال رو شرودینگر درواقع ابتدا مطرح کرد که بگه این نظریه که ذرات کوانتمی میتونن همزمان در چندین حالت باشن غیرمنطقیه. تاجاییکه فهمیدم مثال گربهء شرودینگر، این چند حالتی بودن رو به دنیای اشیاء بزرگ بسط میده میگه اگر دو حالت مرده یا زندهء گربه رو به حالت ذرهء کوانتمی که همزمان در دو حالته وابسته کنیم اونوقت باید قبول کنیم که گربه همزمان میتونه هم زنده باشه و هم مرده!

حالا نمیدونم این مسائل تا چه میتونه واقعی باشه و واقعا میشه اشیاء بزرگ رو به حالت ذرات کوانتمی وابسته کرد و به این شکل اونا رو همزمان در چند حالت قرار داد یا نه. بهرحال چیزی که هست شرودینگر و انیشتین اعتقاد داشتن که این همزمان در چند حالت بودن غیرممکنه، ولی ظاهرا در نهایت فیزیک کوانتم به این نتیجه رسید و بیشتر دانشمندان موافق هستن که واقعیت داره!! ولی وقتی یک مشاهده کننده سیستم کوانتمی رو نگاه میکنه، حالت سیستم در یکی از چند حالت ممکن قرار میگیره! خب حالت دیگه پس چی میشه کجا میره؟ من مقاله رو کامل نخوندم چون هدف اصلیم نبود و همینطوری تصادفی بهش رسیدم (لینک: Schrödinger's cat - WiKi (https://en.wikipedia.org/wiki/Schr%C3%B6dinger%27s_cat)) ولی نگاه کردم در پایینتر ظاهرا دربارهء توجیه بر اساس جهان های موازی صحبت میکنه و یک تصویر با توضیح در این مورد گذاشته: Schrödinger's cat - WiKi (https://en.wikipedia.org/wiki/Schr%C3%B6dinger%27s_cat#Many-worlds_interpretation_and_consistent_histories)
در این توضیح میگه که هر رویداد یک انشعاب است که باعث میشه گربهء در حالت زنده و گربه در حالت مرده هرکدام وارد یک یک بخش از جهان هستی بشن (دو جهان موازی) که هر دو به یک میزان واقعی هستن ولی امکان تعامل و ارتباطی با هم ندارن.

البته توضیحات و نظریات دیگری هم وجود دارن که در مقالهء فارسیش هم که البته مختصرتره و بنظرم کمی بد ترجمه شده هم آمده: گربه شرودینگر - WiKi (https://fa.wikipedia.org/wiki/%DA%AF%D8%B1%D8%A8%D9%87_%D8%B4%D8%B1%D9%88%D8%AF% DB%8C%D9%86%DA%AF%D8%B1)

ظاهرا یک نظریه این هست که بهرحال خود دستگاه اندازه گیری نقش مشاهده گر رو ایفا میکنه و بنابراین گربه برای وارد شدن به وضعیت مرده یا زنده (تک وضعیتی شدن) نیازی به مشاهده توسط ناظر خارجی نداره و همینکه ذرهء رادیواکتیو فروپاشیده شد و توسط دستگاه اندازه گیری آشکارسازی شد، میمیره. و لابد تا وقتی هم که فروپاشی رخ نداده زنده است دیگه!!


یجا ظاهرا میگه حتی گربه خودش هم میتونه ناظر محسوب بشه.

راستی این هم ویدئوی جالبی با زیرنویس که درمورد superposition (بنظرم همزمان در چند حالت بودن معنی میده) و decoherence (قرار گرفتن نهایی در یک حالت مشخص) است: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/8b/Quantum_superposition_of_states_and_decoherence.og v

برای منکه خیلی جالب بود.
شما در این مورد چی فکر میکنید؟
آیا تمام اینا واقعیه و تا چه حد؟
آیا اینها صرفا مثال و قیاس هستن یا واقعیت؟
آیا میشه واقعا یک شیء بزرگ مثل گربه رو به حالت نهایی یک ذرهء کوانتمی دارای superposition وابسته کرد و به این شکل گربه هم دارای superposition میشه، یعنی همزمان هم زنده است و هم مرده! ولی وقتی ناظر خارجی بهش نگاه میکنه در یکی از این دو حالت قرار میگیره (بسته به اینکه ذرهء کوانتمی در چه حالتی واقع بشه)، و یک نسخهء واقعی دیگه ازش در جهانی موازی در حالت دیگه قرار میگیره! اصلا آیا گربه همینطوریش هم یک کپی عینی در جهان دیگری داره و در حالت عادی در چه وضعیتی است؟ آیا ما با آزمایشی مثل گربهء شرودینگر میتونیم در این قضایا دخالت و تاثیری و تفاوتی ایجاد کنیم؟
البته اینا همش تئوری های متعدد اثبات نشده است و شاید چک و چونه زدن روش بی معنی باشه!
ولی این همزمان در چند وضعیت بودن من قبلا در مقالات درمورد رایانه های کوانتمی هم خونده بودم که عملا کاربرد داره و حتی تست هم شده. خواص استثنایی رایانه های کوانتمی بخاطر همین خصوصیات غیرعادی اوناست.

ولی کل این بحثها اگر به جایی نرسه، اون ویدئو که گذاشتم جبران مافات میکنه واقعا خوب روشن میکنه با تصویر و زیرنویس واقعیت ها و روش آزمایشهای عملی در این زمینه رو توضیح میده که چطور وقوع عملی چند حالتی بودن رو ثابت کردن.
یک چیزی که در این ویدئو میگه اینه که تعامل با محیط پیرامون مثل دیگر ذرات، باعث میشه که superposition نتونه دوام بیاره و سرانجام از بین بره که به این قضیه decoherence گفته میشه و زمانی که طول میکشه تا این decoherence اتفاق بیفته decoherence time نامیده میشه. تاجاییکه یادم باشه یکی از مشکلات بزرگی که سر راه ساخت رایانه های کوانتمی همه منظوره قدرتمند هست همینه که چطور ذرات زیادی رو به حالت superposition ببرن و بتونن برای مدت زیادی در این حالت نگه دارن.

اینم ظاهرا یک مقالهء جامع درمورد تفاسیر مختلف از مکانیک کوانتم: Interpretations of quantum mechanics - WiKi (https://en.wikipedia.org/wiki/Interpretations_of_quantum_mechanics#Concerns_of_E instein)

یعنی این همه قشنگ توضیح داده این همه منبع و توضیح و دسته بندی رو واسمون آماده کرده خلاصه کرده به زبان ساده، یک کلیت و جمع بندی و سرنخ برای شروع تحقیق و یادگیری در این زمینه ها درست کرده. دیگه آدم چی انتظار داره چی میخواد لقمه از این جویده تر تمیزتر نمیشه!
منکه همیشه خیلی چیزها از ویکیپدیا شروع کردم. اکثرا مباحث جدید رو از ویکیپدیا شروع میکنم، و برای بعضی چیزها اصولا کافی هم بوده به بیش از اون نیاز پیدا نکردم.

[mbk]

به نام خداوند مهرگستر خیلی مهربان "قل أعوذ برب الناس ملک الناس اله الناس من شر الوسواس الخناس الذی یوسوس فی صدور الناس من الجنة و الناس""بگو پناه می برم به پروردگارِ مردمان دارای مردمان خدای مردمان از آسیب رخنهء پنهان آدمیان همان رخنه می کند در دلهای مردمان از پری هم آدمیان" می گویید روبرداریِ سراسری از چیز زنده می کنند که اگر یکیشان از دست رفت دیگری هست؟همانند دوقلوها !خوب بروند جفتش را کنارش بیاورند که بچه دار شوند گربه ها ،یا می گویید این گربه همانند تکان سخت خورده به سرش دیگر گربه ای شده که گذشته را به یاد نمی آورد؟ ،دربارهء رایانه های چند کنون یا حالت چه می گویید دیگر؟نمونه اش همزمان یا بدون دنبالهء زمانی دو کار انجام می دهد؟که بیاید افزودن با کم کردن را یکجا بی وابستگی انجام دهد نمونه دو نفر که یکی نمایشگر ببیند دیگری صدا گوش دهد بی وابستگیِ هم تند تر و همانند دو پردازنده ها یا پیرامونی دو سویدار دو بعد اینجا دو زمان ،خداوندا مرا سخت مگیر که دل به کارهای ناسودمند مر هم آسوده بدار که به کارهای سودمند روی آورم که از یادِ تو نَکاهم هم از خورد هم خوراک نیافتم برای کاری که فرمان نشدم پاسِ تو که ما را از آبِ جهنده ای آفریدی

[m@hdi]

فکر کنم گربه شرودینگر ربطی به فیزیک کوانتوم نداره چون فیزیک کوانتوم مربوط به ذرات اتمی و زیر اتمی میشه.

انیشتن خیلی تلاش کرد فیزیک کوانتوم رو زیر سوال ببره ولی نتونست! شاید یکی از مهمترین دلایلش این باشه که میگفت خدا تاس نمی اندازد! (همین اتفاقی بودن نتایج در فیزیک کوانتوم) من که هنوز نفهمیدم چرا انیشتن خیال میکرد با اثبات فیزیک کوانتوم خدا قابل اثبات نیست. به هر حال هنوز هم فیزیکدانان نتونستن یک نظریه واحد بدن که فیزیک کلاسیک و فیزیک کوانتوم رو با هم آشتی بده.

تازه فیزیک کوانتوم جالبتر از این حرفاست! من تو طرح بزرگ استفن هاوکینگ خوندم مثلا یک فوتون وقتی از خورشید به سمت زمین میاد فقط یک مسیر رو طی نمیکنه بلکه همه مسیرهای ممکن رو طی میکنه! دیگه گفته ریشه نظریه جهان های موازی هم اینه که با توجه به اینکه درست قبل از بیگ بنگ جهان کوچکتر از هسته اتم بوده و قوانین فیزیک کوانتوم بر اون حکمفرما بوده بعد از انفجار بزرگ حداقل 10 به توان 500 (1 و 500 صفر جلوش!) جهان دیگه با قوانین متفاوت از جهان ما شکل گرفته که هرکدوم یک عاقبت متفاوتی دارن! حتی گفته تداخل گرانش و انرژی تاریک قبل از بیگ بنگ میتونه باعث شده باشه از هیچ جهان به وجود اومده باشه! (تا دهن برخی دینداران و خداباوران بسته بشه که میگن خدا اون ذره رو اونجا گذاشت!) البته از این 3 تایی که گفتم فقط اولی ثابت شده که همون رو من هنوز نفهمیدم!

[kourosh_iran]

فکر کنم گربه شرودینگر ربطی به فیزیک کوانتوم نداره چون فیزیک کوانتوم مربوط به ذرات اتمی و زیر اتمی میشه.
خب البته شاید مثال گربه در عمل غیرممکن باشه، ولی ظاهرا از نظر تئوریک غیرممکن نیست! جالبیش به همینه. ولی مسئله اینه تفسیر و مکانیزم فیزیک کوانتم هنوز خودش چند نظریه و تردید توش هست که واقعیت چیه چطوری عمل میکنه یعنی چی!!
بهرحال اینجا:Quantum superposition - WiKi (https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_superposition#Experiments_and_applications )
از آزمایش هایی صحبت میکنه که ظاهرا سعی میشه ذرات بزرگتر از حد معمول رو به حالت superposition ببرن، که فکر میکنم از نظر مفهومی شبیه همون مثال گربهء شرودینگر هست (واضحا از اصطلاح cat state هم استفاده کرده).
تازه پایین ترش چند مثال خیلی جالبتر از نمونه های خیلی بزرگتر گفته:
An experiment involving a flu virus has been proposed
میگه یک آزمایش با ویروس آنفولانزا پیشنهاد شده!!
و بازهم حتی بیشتر و جالبتر:
A piezoelectric "tuning fork" has been constructed, which can be placed into a superposition of vibrating and non vibrating states. The resonator comprises about 10 trillion atoms.[28]
Recent research indicates that chlorophyll within plants appears to exploit the feature of quantum superposition to achieve greater efficiency in transporting energy, allowing pigment proteins to be spaced further apart than would otherwise be possible.
دقت کن مثلا صحبت میکنه از superposition شیء ای که اونقدر بزرگه (متشکل از 10 تریلیون اتم) که حتی با چشم غیرمسلح هم دیده میشه! (توضیح رفرنسش رو نگاه کن).

Researchers have demonstrated a device that can pick up single quanta of mechanical vibration similar to those that shake molecules during chemical reactions, and have shown that the device itself, which is the width of a hair, acts as if it exists in two places at once—a "quantum weirdness" feat that so far had only been observed at the scale of molecules.

Physicists have long known that, following the laws of quantum mechanics, objects at the scale of atoms or smaller can exist in multiple simultaneous states. For example, a single electron can move along multiple different paths or an atom can be placed in two different places, simultaneously. This so-called superposition of states should in principle apply to larger objects, as well, as in the proverbial thought experiment in which a cat is simultaneously dead and alive. And in recent years various teams have shown that the weird phenomenon does occur among objects as big as molecules, and also in truly macroscopic systems such as electrical currents in superconductors.

In the new experiment Aaron O'Connell, a graduate student at the University of California, Santa Barbara, and his co-workers have shown for the first time that larger objects can also be in two places at once. "It tells us that quantum mechanics works for macroscopic objects in space," says O'Connell, who presented the results here at a meeting of the American Physical Society. The results were also published online Wednesday in Nature. (Scientific American is part of Nature Publishing Group.)

منبع: Macro-Weirdness: "Quantum Microphone" Puts Naked-Eye Object in 2 Places at Once - Scientific American (http://www.scientificamerican.com/article/quantum-microphone/)

واقعا جهان شگفت انگیز شده! فیزیک کوانتم پیشفرض های شهودی ما رو بهم ریخته. جریان چیه واقعا!


من که هنوز نفهمیدم چرا انیشتن خیال میکرد با اثبات فیزیک کوانتوم خدا قابل اثبات نیست.
خب فکر کنم بخاطر اینکه وقتی بگیم پدیده ها در اساس بر تصادف استوار هستن، یا تصادف درشون نقشی داره، اونوقت بحث ارادهء خدا چی میشه؟ یعنی تصادف اونا رو کنترل میکنه یا قوانینی که خداوند تعیین کرده؟ مگه خدا موجودی منطقی نیست که هر کاری رو از روی علت و هدفی میکنه و مگر خلقتش هم قاعدتا نباید اینطور باشه بر اساس منطق و علت و هدف باشه؟ پس چرا اجازه داده پدیده ها تصادفی و غیرقابل پیشبینی باشن؟ یعنی اجازه داده چیزها ظاهرا بدون علت و هدف مشخصی عمل کنن. این مسئله در وهلهء اول بیشتر نشانهء یک جهان بی خدا و عدم وجود خلقت هدفمند میتونه تلقی بشه. منظور انیشتین از تاس انداختن هم همین بوده احتمالا که خدا هدفی داره و برای هرکاری علتی، که این با تصادف محض سازگار نیست!
البته بقول شما این محل شک و بحث هست. میتونیم بگیم تصادف رو هم خدا اجازه داده. اصلا خود من میگم شاید این تصادف درواقع نمودی از اختیاری هرچند ناچیز هست که خداوند (بر فرض وجود خدا و خلقت و این حرفها) در کوچکترین و پایه ای ترین اجزای جهان هستی هم قرار داده. یعنی درواقع مثلا یک الکترون هم از خودش در حد خودش یک اختیار و شعوری ولو خیلی بدوی و ناچیز داره و در اون لحظه خودش انتخاب میکنه که در کدام وضعیت قرار بگیره!! این با گفتهء عرفا و مکاتب عرفانی درمورد اینکه حتی مواد بیجان هم دارای روحی از درجهء جمادی و شعوری پایین هستن مطابقت میکنه. همینطور مثلا یک گیاه هم روح و شعور داره، ولی روح و شعورش از مرتبهء پایین تری نسبت به حیوان است، که دست آخر هم میرسیم به انسان که روح و شعورش از درجهء بالاتریه.

[m@hdi]

مثلا یک گیاه هم روح و شعور داره، ولی روح و شعورش از مرتبهء پایین تری نسبت به حیوان است، که دست آخر هم میرسیم به انسان که روح و شعورش از درجهء بالاتریه.

دور از ذهن نیست! مثلا طی آزمایشی با گذاشتن یک موزیک آرام آب رو سرد کردن و منظم و زیبا یخ زد و یک آهنگ رپ گذاشتن و آب رو سرد کردن و بی نظم و زشت یخ زد! بر همین اساس میگن چنین آهنگایی برای مغز مناسب نیست.

یا جالبتر اینکه در یک گلخانه موزیک ملایم پخش میشد و در دیگری هیچی و نتیجه این بود که رشد گیاهان و میزان محصولی گلخانه ای که در آن موزیک پخش میشد سریعتر و بیشتر بود!

یک عارفی هم میگفت برای راحت تر قطع کردن درختان ابتدا به جنگل یک سری رو بفرستید و بهشون بگید با عصبانیت شروع کنن به فحاشی بعد خواهید دید درختان راحت تر قطع میشوند!

[m@hdi]

خب فکر کنم بخاطر اینکه وقتی بگیم پدیده ها در اساس بر تصادف استوار هستن، یا تصادف درشون نقشی داره، اونوقت بحث ارادهء خدا چی میشه؟ یعنی تصادف اونا رو کنترل میکنه یا قوانینی که خداوند تعیین کرده؟ مگه خدا موجودی منطقی نیست که هر کاری رو از روی علت و هدفی میکنه و مگر خلقتش هم قاعدتا نباید اینطور باشه بر اساس منطق و علت و هدف باشه؟ پس چرا اجازه داده پدیده ها تصادفی و غیرقابل پیشبینی باشن؟ یعنی اجازه داده چیزها ظاهرا بدون علت و هدف مشخصی عمل کنن. این مسئله در وهلهء اول بیشتر نشانهء یک جهان بی خدا و عدم وجود خلقت هدفمند میتونه تلقی بشه. منظور انیشتین از تاس انداختن هم همین بوده احتمالا که خدا هدفی داره و برای هرکاری علتی، که این با تصادف محض سازگار نیست!

حتی برخی از بیدینان فیزیک کوانتوم رو به تنهایی دلیلی میدونن بر اینکه خدا اگر هم باشه اراده مطلق نداره مثل اون چیزی که ادیان میگن.

[kourosh_iran]

دور از ذهن نیست! مثلا طی آزمایشی با گذاشتن یک موزیک آرام آب رو سرد کردن و منظم و زیبا یخ زد و یک آهنگ رپ گذاشتن و آب رو سرد کردن و بی نظم و زشت یخ زد! بر همین اساس میگن چنین آهنگایی برای مغز مناسب نیست.

یا جالبتر اینکه در یک گلخانه موزیک ملایم پخش میشد و در دیگری هیچی و نتیجه این بود که رشد گیاهان و میزان محصولی گلخانه ای که در آن موزیک پخش میشد سریعتر و بیشتر بود!

یک عارفی هم میگفت برای راحت تر قطع کردن درختان ابتدا به جنگل یک سری رو بفرستید و بهشون بگید با عصبانیت شروع کنن به فحاشی بعد خواهید دید درختان راحت تر قطع میشوند!
مورد رابطهء رشد و سلامت گیاهان با موزیک رو قبول دارم. چون در منابع زیادی از گذشته تاحالا بارها خوندم و شنیدم و روش تحقیقات متعدد علمی توسط تیم های متعددی در سراسر دنیا شده. امر کاملا شناخته شده و اثبات شده بنظر میاد.

اما اون قضیهء شکل بلورهای یخ و اینها تاجاییکه میدونم ثابت نشده و جزو شبه علم طبقه بندی میشه چون اصول علمی رو کامل رعایت نکرده و عجولانه و بطور سطحی و نامطمئن نتیجه گیری شده، و افراد و تیم های مستقل بعدی که آزمایش کردن و آزمایش ها دقیقتر و اصولی تر بوده بر اساس روش علمی، چنان نتایجی نگرفتن.