جمعه, ۱۰ فروردین, ۱۴۰۳ / 29 March, 2024
مجله ویستا

حضور انسان در یک لحظه ، در ۲ مکان


حضور انسان در یک لحظه ، در ۲ مکان
اتمها می توانند؛حضور انسان در یك لحظه، در دو مكان!
وقتی یك الكترون می تواند در یك لحظه در دو مكان باشد چرا ما نمی توانیم؟ آزمایش ها نشان داده اند ذرات كوچك و اجزای آن مانند الكترونها در هر لحظه می توانند در دو مكان باشند، حال سئوال این است كه اگر آنها می توانند در یك لحظه در دو مكان باشند شاید ما نیز اینگونه هستیم ولی نسبت به آن آگاهی و دانش لازم را نداریم.
۸۰ سال پیش، دانشمندان دریافتند اتمها و اجزای تشكیل دهنده آنها مانند الكترونها می توانند در یك لحظه در دو مكان مختلف حضور داشته باشند. براساس قوانین و فرمولهای بسیار پیچیده فیزیكی كه بنام مكانیك كوانتمی معروفند ذرات بسیار كوچك از هر نوع ماده و انرژی با سرعت بسیار زیاد به صورت توده ابر كدری وجود دارند كه آنها را قادر می سازند نه تنها در دو مكان بلكه در بی نهایت مكان، همزمان وجود داشته باشد. ما در جهانی زندگی می كنیم كه دارای قوانین متفاوتی است آنچه كسی نمی تواند شرح دهد آنست كه چرا قوانین در جهان به دو گروه متفاوت برای ذرات كوچك و بزرگ تقسیم شده اند. اگر اجزای جهان از ذرات كوچك كوانتمی ساخته شده اند چرا تاثیر آنرا نمی توان در اجزای ساخته شده از ذرات كوچك كوانتمی مشاهده كرد.
برخی از دانشمندان، این موضوع را غیرواقعی دانسته و صحت آن را رد می كنند. علم كوانتم رفتار ذرات بسیار كوچك(اتمها) و واكنشها و عملكرد آنها را (مانند واكنش اتمهایی كه موجب درخشش خورشید می شوند) به خوبی توجیه كرده است ولی این مفاهیم برای ذرات بزرگتر، نامفهوم و غیرواقعی است.
ریشه لغتی كوانتوم در زبان لاتین به معنای چه مقدار و یا تا چه اندازه بزرگ است. در سال۱۹۰۰ پلانك مفهوم كوانتمی را این گونه بیان كرد: تشعشعات هیچگاه به صورت یكنواخت منتشر نمی شوند بلكه به صورت بسته های انرژی ناپیوسته هستند و مقدار آنها طبق فرمول E=h.f به دست می آید. در این رابطه E كمترین مقدار انرژی قابل تغییر، f فركانس تشعشع و h ضریب پلانك است. بسته های انرژی نورانی بنام كوانتا یا فوتون نامیده می شوند. این تعریف ابتدای تئوری تشعشعات اتمی بود و پس از توسعه و تكمیل آن بنام تئوری كوانتومی معروف شد. مشخص است كه مقدار كوانتای تشعشعات با فركانس های مختلف دارای اندازه های انرژی متفاوتی بوده و با ارایه این فرضیه مفاهیم واكنش میان تشعشات الكتروماگنتیو و مواد، تغییر كرد.
آلبرت انیشتن برای نخستین مرتبه تئوری نسبیت و مكانیك كوانتمی را مطرح كرد. دانشمندان با استناد به تئوری كوانتومی توانستند فرضیه بودن در دو مكان در یك لحظه را برای الكترونها ثابت كنند.
یكی از معروفترین روشهایی كه برای اثبات این موضوع مورد استفاده قرارگرفت آزمایش دو روزنه بود. در این آزمایش یك منبع تولید كننده نور در مقابل یك صفحه كه دارای دو وزنه موازی است قرار می گیرد. پشت این صفحه هم یك صفحه سفید قرار می گیرد. پدیده عجیب در این آزمایش زمانی به وقوع می پیوندد كه نور به صفحه می تابد و برخلاف انتظار تولید دو نقطه نورانی در صفحه سفید نمی كند و به جای آن تعداد بسیاری خطوط سفید و سیاه در كنار یكدیگر بوجود می آورد. این آزمایش در قرن۱۹ این گونه توجیه شد كه پرتو نور موجی بوده و درست شبیه امواج بر روی آب عمل می كنند. زمانی كه دو موج با یكدیگر جمع می شوند خطوط سفید و در زمانی كه همدیگر را دفع می كنند خطوط سیاه بوجود می آیند. اما با توسعه تئوری كوانتومها، شرح این پدیده بغرنج تر شد. فیزیك دانان دریافتند كه نور فقط یك موج نیست و متشكل از ذرات فتونها بیشماری به صورت امواج است. این كشف انجام یك تحقیق جدید را برای تئوری وجود ذرات در دو مكان در هر لحظه را الزامی كرد. دلایل گذشته دیگر قابل قبول نبود و یك پیشنهاد بهتر آن بود كه نور را از روزنه هایی كه در هر لحظه یك فوتون از آن عبور می كند، تابانیده و سپس توسط یك نوار فیلم كه در پشت روزنه ها قرار دارد آن را جمع آوری كرد. براساس این آزمایش فقط یك فوتون در هر لحظه توسط منبع نور می بایست منتشر و از روزنه ها عبور می كرد.
انجام این آزمایش در آن زمان فقط به صورت تئوری بیان شد اما در سال۱۹۰۹ یك فیزیك دان جوان انگلیسی بنام جئوفری اینگرام تیلور این آزمایش را انجام و پدیده عجیبی را مشاهده كرد. در این آزمایش نیز مانند آزمایش گذشته خطوط سیاه و سفیدی تشكیل شد ولی نوارهای سفید بر روی فیلم به تدریج از كم رنگ به پررنگ تبدیل می شد. تنها دلیلی كه می توانست برای این اتفاق آورد آن بود كه فوتون در یك لحظه از دو روزنه هم زمان عبور می كند و سپس با جفت خود بر روی فیلم جمع و ظاهر می شود. پیدا شدن خطوط سفید به صورت تدریجی نیز به همین علت بود و با مسدود شدن یكی از روزنه ها این پدیده محو می شد. پس از این آزمایش محققان آزمایش های متعددی را در این زمینه با استفاده از الكترون، اتم و حتی انبوه مولكولها انجام دادند ولی نتیجه تمامی این آزمایش ها یكسان بود و هیچ گونه تغییری در نتیجه آزمایش وجود نداشت. سئوال مهمی كه پس از انجام این آزمایش ها مطرح شد این بود كه چرا این پدیده برای اجسام بزرگتر مانند یك ماشین، سیارات وحتی من و شما به وقوع نمی پیوندد. هم اكنون بسیاری از دانشمندان علم فیزیك و تئوری كوانتمها به دنبال تشریح این پدیده در مورد اجسام بزرگتر هستند و هر یك دلایل متفاوتی را بیان می كنند.
دو دانشمند دانماركی در سال۱۹۲۰ فرضیه جدیدی را بنام تشریح كوپنهاگ مطرح كردند. براساس این فرضیه از آنجایی كه عمل دیدن در هر لحظه در حال تغییر است به همین دلیل ما نمی توانیم تاثیرات كوانتمی را مشاهده كنیم. در نتیجه زمانی كه ما چیزی را نگاه می كنیم فقط یك قسمت از اتفاق همراه با جزای آن را می بینیم. اما این فرضیه به دلیل غیرقابل آزمایش بودن آن مورد تایید قرار نگرفت.در سال۱۹۵۷ فرضیه دیگری مبنی بر اینكه دنیای كوانتومی به موازات جهان ما وجود دارد مطرح شد. بنابر نظریه انیشتن، هر پدیده ای كه دارای ماده باشد در اطراف خود فضا و زمان را بوجود می آورد. با توجه به این فرضیه دكتر سرراجرپنروز، استاد ریاضیات دانشگاه اكسفورد تحقیقات وسیعی را در این زمینه و با توجه به این فرضیه انیشتین انجام داد و نادیده گرفتن جاذبه در تئوری كوانتومی را دلیل اختلاف دنیای كوانتوم با جهان ما دانست. او معتقد است در جهان چهار نیروی اصلی شامل الكتروماگنتیو، نیرویی كه اجزای اتمها را به یكدیگر پیوند می دهد، نیرویی كه عامل زوال رادیواكتیوتیه است و نیروی جاذبه وجود دارد. نیروی جاذبه، تنها پدیده ای است كه فیزیك دانان نتوانستند در تئوری كوانتمی آنرا تشریح كنند. آلبرت انیشتین۳۰ سال تلاش كرد تا بتواند میان فرضیه جاذبه و مكانیك كوانتومی هماهنگی ایجاد كند اما موفق نشد.
دكتر پنروز معتقد است كه در تئوری كوانتومی وجود جاذبه به علت بسیار كوچك بودن آن در اتمها نادیده گرفته شده است. او سالیان متمادی در مورد فرضیه انیشتین مبنی بر اینكه هر جسمی كه دارای جرم است در اطراف خود فضا و زمان به وجود می آورد، تحقیق كرد كه چگونه جاذبه در حدفاصل جهان كوانتمی و جهان ما اثر دارد. در ابعاد اتم و اجزای آن و مقایسه با سایر مواد در اندازه های بزرگتر،جاذبه آنقدر كوچك است كه فیزیك دانان آن را نادیده گرفته اند. به نظر پنروز تنها راه حل درك جهان كوانتومی در نظر گرفتن تمامی نیروها به انضمام نیروی جاذبه ای است كه آنقدر كوچك است كه فیزیك دانان آنرا نادیده گرفته اند. او تئوری نسبیت انیشتن را با فیزیك كوانتومی ادغام كرده است. دكتر پندوز عقیده دارد كه الكترون، اتم و مولكولها به قدری كوچك هستند كه جاذبه آنها قابل اغماض و در نتیجه مقدار انرژی لازم برای جلوگیری از وجودشان در دو مكان بسیار كم است. در حالی كه اجسام بزرگتر دارای نیروی جاذبه زیادی بوده و جفت آنها به همین علت به سرعت محو می شود. او محاسبه كرد كه یك نفر انسان در زمانی كمتر از یك تریلیون تریلیونیم ثانیه در یك مكان قرار گرفته و زوج او در همین زمان به علت نیروی جاذبه محو می شود.
تاكنون فرضیات متعددی از سوی دانشمندان ارایه شده است كه هر یك با ارایه دلایلی سعی دارند دنیای كوانتمی را با جهانی كه در آن زندگی می كنیم تلفیق كنند ولی تاكنون هیچ گونه وحدت نظری میان نظریه پردازان به وجود نیامده است.
با اثبات وجود ذرات كوچك در اندازه اتم در چند مكان در هر لحظه، باز این سئوال در ذهن ایجاد می شود كه آیا این پدیده برای ما نیز وجود دارد؟ آیا این پدیده می تواند آنچه كه در زمان خواب می بینیم توجیه كند؟ شاید وجود جهان دیگر توجیهی بر این پدیده باشد. این موضوعی است كه برای همه تاكنون مبهم مانده و تاكنون جوابی برای آن پیدا نشده است.
منابع :
سرمقاله نشریه Discover ، ژوئن۲۰۰۵
مقالات فیزیك كوانتمی
نویسنده: مهندس سعید صالحی
منبع : ماهنامه نفت پارس


همچنین مشاهده کنید