در سال جاری، جایزه‌ی نوبل فیزیک اختصاص یافته است به «آزمایشاتی با درهم‌تنیدگی فوتون‌ها» که همگام است بر قضیه‌ی بِل و روش نوِ نظریه‌ی اطلاعات کوانتومی.
برای درک این‌که تمام این‌ها به چه معنایی است نیاز داریم تابه کندوکاو این آزمایشات بپردازیم که به مدت طولانی نیز بحث داغی را در میان فیزیکدانها رقم زده است و البته چرایی اهمیت آن!
در دهه 60 مسیحی، بِل دریافت که چگونه پرسش‌های فلسفی دربارهٔ ذات واقعیت را به پرسش‌هایی دربارهٔ مسایل فیزیکی بِکِشاند! ــ این‌که چه‌چیزی را در بارهٔ جهان می‌دانیم، و به واقع امر، جهان چگونه هست!ــ پیش‌تر، پاسخ‌هایی که علم به‌مان داده، در کنار راه‌های دیگر همگی به بنبست رسیده بود.
بیشتر بخوانید: کشف یک اَبَر زمین زیست‌پذیر که تنها 37 سال نوری با ما فاصله دارد [+عکس]
درهم‌تنیدگی کوانتومی از فلسفه تا فیزیک
ما می‌دانیم که عینیات (اُبژه‌ها) کوانتومی ویژگی‌هایی دارند که ما به طور معمول، به عینیات معمول زندگی منتسب نمی‌کنیم. چنان‌که نور گاه موج است و گاه ذرّه. و در درک روزمره‌ٔ ما چنین نیست. زمانی‌که به تبیین چنین رفتارهای نامعمول می‌پردازیم، دو نوع توضیح قابل تصوّر است.
احتمال یکم: جهان کوانتومی را واضح آنطور که هست درک می‌کنیم؛ آن‌چنان‌که هست و به طور غیرمعمول رخ می‌دهد. و در احتمال دیگر نیز جهان کوانتومی فقط شبیه جهان معمول است که ما می‌شناسیم و دوست داریم باشد، امّا نگاه ما از آن مغشوش است. بنابراین ما نمی‌توانیم واقعیت کوانتومی را آن‌چنان‌که هست به طور واضح مشاهده کنیم!
در اوان قرن بیستم مسیحی، فیزیکدانها به دو بخش تقسیم شده بودند و هر دسته، یک توضیح را درست می‌دانست. بعضی از آن‌ها به‌سان، ورنر هایزنبرگ و نیلز بور جهان کوانتومی را غیرمعمول می‌پنداشتند و بعضی دیگر نیز به سان، آلبرت آینشتاین و اروین شرودینگر جهان کوانتومی را شبیه به جهان معمول و درک انسان را از آن، مه‌آلود و ساده‌انگارانه می‌پنداشتند.
در بطن این بخش‌بندی، درک غیر معمولیْ از نظریه‌یِ کوانتومی وجود داشت. بر اساس این نظریه، سازگانهای کوانتومی (سیستم‌های کوانتومی) با ویژگی‌های قطعی، مستقل ازهم و درکنارهم به کنش و اندرکنش می‌پردازند؛ حتّی زمانی‌که این سازگان‌ها از بخشی به بخشی دیگر حرکت بزرگی انجام دهند هم این قانون صادق است. در همین سال 1935 بود که شرودینگر ایده‌یِ آزمایش گربه و جعبه را مطرح کرده و این پدیده را «درهم‌تنیدگی» نامید. در واقع، بحث او این بود که درک ساز و کار جهان از این راه بیهوده به نظر می‌رسد.
بیشتر بخوانید: اسرار پیدایش زمین با مطالعه‌ی شهاب سنگ مریخی کهن‌سال فاش شد!
مسئله‌ی درهم‌تنیدگی کوانتومی
اگر سازگانهای کوانتومی درهم تنیده واقعاً در کنار یکدیگر متصل باشند. حتّی زمانی‌که با فاصله از هم جدا باشند، طوری به نظر می‌آیند که گویی ارتباطات‌شان با یکدیگر بی‌درنگ است؛ امّا در واقع برخی از این ارتباطات شبکه‌ای مسدودند و ارتباطی بین‌شان برقرار نیست.
آینشتاین بر اساس نظریه‌یِ نسبیت، این ایده را «کنش شبح‌وار» در یک فاصله می‌نامید که دوباره در همان سال 1935 بود که با دو همکار خود یک ایده‌یِ تجربی دیگر را مطرح ساخت که نشان می‌داد مکانیک کوانتومی، همهٔ ماجرا را دربارهٔ درهم‌کنش به ما نمی‌گوید. آن‌ها پنداشتند که در این ساحت امور بیشتری برای کشف وجود دارد، آن هم در جهانی که هنوز هم ما نمی‌توانیم آن را دقیق مشاهده نماییم.
تئوری بِل و درهم‌تنیدگی
امّا با گذر زمان، پرسشی مطرح شد که «چگونه دریافت ما از نظریه‌ٔ کوانتومی به یک دانش پاورقی در محافل آکادمیک تبدیل شده است؟» پرسشی که به نظر می‌رسد بسیار فلسفی باشد و بسیاری از نوابغ را در دهه ۴۰ میلادی به تأمل و کار برای استفاده از این نظریه در برنامه‌های ویژه‌تری وا داشت، از جمله معروف‌ترین آن، برنامه‌‌ٔ تولید بمب اتمی.
این مشکل تا 1960 ادامه داشت، تا آن زمانی که جان بِل، فیزیکدان ایرلندی، نبوغش را برای حل مسئله‌یِ درهم‌تنیدگی به کار بست تا جامعه‌ی علمی دریابد که این پرسش به ظاهر فلسفی می‌تواند پاسخی درخور نیز داشته باشد.
بل با استفاده از سیستم علّی ساده‌ای که به آزمون فکری آینشتاین افزوده بود، نشان داد که تا زمانی یک کنش کوانتومی ناکامل است راهی وجود ندارد که برای این پدیده توضیح کوانتومی ارائه بدهیم. بنابراین، مادامی که «کنش شبح‌وار در یک فاصله» رخ نداده باشد، هم‌چنان این پدیده بر احتمالات نظریه‌یِ کوانتومی منطبق است.
این خبر خوبی برای آینشتاین نبود. این به خاطر این است که چنین چیزی در دههٔ 60 مسیحی مشهود نبود که دریابیم به راستی احتمالات نظریه کوانتومی لزوماً درست بوده است یا خیر؟!
به واقع امر، برای اثبات گفته‌ٔ بل، کسی باید بحث فلسفی‌ای را دربارهٔ واقعیت مطرح می‌ساخت تا درک ما از واقعیت افزایش بیابد. گفتمانی مثلِ تبدیل یک سازگان فیزیکی به یک آزمون تجربی. البته این نقطه، جایی است که دو نفر از برندگان جایزه نوبل وارد ماجرا می‌شوند. در وهله‌ی نخست، جان کلازر، و سپس آلن اسپکت، که آزمایش‌هایی را دربارهٔ سیستم پیشنهادی بل انجام دادند که در نهایت نیز منجر شد به این‌که پیش‌بینی‌های مکانیک کوانتومی دقیق باشند.
در نتیجه، علی‌رغم آن‌که ما «کنش شبح‌وار در یک فاصله» را بپذیریم یا نه، هیچ گزارش دیگری از سازگانهای کوانتومی درهم تنیده که جهانِ کوانتومیِ مشاهده شده را توصیف کند موجود نیست.
بنابر این، آینشتاین در اشتباه بود؟
این گفته شاید سورپرایزتان کند، امّا این پیشرفت‌هایی که در نظریه کوانتومی پدیدار شده نشان از این دارد که آینشتاین در این نقطه اشتباه میکرد؛ چرا که به نظر نمی‌رسد که در نقطه نظر انسان جهان کوانتومی مه‌آلود به نظر بیاید و فقط شبیه آن‌چیزی است که جهان معمول ما هست.
امّا این ایده که ما دریافت واضح و بخصوصی از جهان غیرمعمول کوانتومی داریم به نظر بسیار ساده‌انگارانه می‌آید، و این یکی از درس‌های مهم فلسفی را در بخش فیزیک کوانتومی و درهم‌تنیدگی به پیش می‌کِشد. در همین خصوص سومین برنده‌ٔ جایزه نوبل آنتون زیلینگر خاطر نشان ساخت:
تفاوت بین واقعیّت و دانش ما از واقعیّت، در حقیقت امر، تفاوت واقعیّت و اطلاعاتی است که نمی‌تواند ساخته (خلق) شود. اینجا راهی برای ارجاع به «واقعیّت» بدون استفاده از اطلاعاتی که ما در باره آن می‌دانیم، ممکن نیست.
بیشتر بخوانید:
- مهندسی مواد و دی‌ان‌ای؛ انقلابی در صنعت الکترونیک در راه است؟
- پیوند فوتونی راه پژوهشگران برای اینترنت کوانتومی تمام سیلیکونی
- چرا باید قید ایجاد خودآگاهی مصنوعی را بزنیم؟
شما دربارهٔ تاریخچه‌ی درهم‌تنیدگی کوانتومی چه فکر می کنید؟ نظرات خود را در بخش کامنت‌ها با تکراتو در میان بگذارید.
منبع: phys.org
حدیث از مطرب و می گوی و راز دهر کمتر جو
که کس نگشود و نگشاید به حکمت این معما را
متن منتشر شده نکات ابهامی در بر دارد. چندان نمیشه درباره اش نظر داد
مسلّماکسی که اونقدرازمغزش کارکشیده بوده اشتباه نمیکرده،کاش آقای اینشتین زنده بودوازنظریه ی خودش دفاع میکرد
نمی دونم چرا متن تون یه جوری بود که هیچ چی نفهمیدم. خوب توضیح ندادید.
ممنونم از دیدگاه‌تان. چطور؟ آیا واژه و یا جمله‌ای برای‌تان نامفهوم بوده؟