به نقل از «عصر ایران»

چهار تصور و افسانه نادرست درباره فیزیک کوانتوم

تاریخ انتشار: ۲۹ آبان ۱۴۰۱ | کد خبر: ۳۶۴۳۸۶۸۷

زومیت نوشت: مکانیک کوانتوم علم حاکم بر دنیای ذرات کوچک، خصوصیات عجیب و حیرت‌انگیزی دارد که برخی از آن‌ها با تصور عامه تفاوت دارند. در این مقاله به چهار مورد از تصورهای نادرست رایج در حوزه‌ی مکانیک کوانتوم اشاره می‌کنیم.   بحث‌های مرتبط با مکانیک کوانتوم به‌ویژه در انجمن‌های گفتگو یا شبکه‌های اجتماعی و داستان‌های علمی تخیلی به دلیل افسانه‌ها و برداشت‌های نادرست گمراه‌کننده می‌شوند.

بیشتر بخوانید: اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!

در این مقاله به چهار تصور نادرست درباره‌ی مکانیک کوانتوم اشاره می‌کنیم.   گربه‌ی شرودینگر در جهان معروف است اما دقیقاً چه معنایی دارد؟   اروین شرودینگر هرگز پیش‌بینی نمی‌کرد آزمایش ذهنی او با عنوان گربه‌ی شرودینگر در قرن ۲۱ به یک میم اینترنتی تبدیل شود. براساس این نظریه، یک گربه‌ی بدشانس وارد جعبه‌ای می‌شود که کلید کشتار آن با یک رویداد تصادفی کوانتومی مثل تجزیه‌ی رادیواکتیوی فعال می‌شود. در صورتی که جعبه را باز نکنیم، گربه می‌تواند هم‌زمان مرده و زنده باشد.   می‌دانیم ذرات کوانتومی می‌توانند هم‌زمان در دو وضعیت (برای مثال در دو موقعیت مکانی) قرار بگیرند. به این حالت، برهم‌نهی گفته می‌شود. دانشمندان این فرضیه را در آزمایش مشهور شیار دوتایی نشان دادند در این آزمایش یک ذره‌ی کوانتومی مثل فوتون یا الکترون می‌تواند هم‌زمان وارد دو شیار متفاوت یک دیوار شود؛ اما از کجا می‌دانیم این اتفاق رخ می‌دهد؟   در فیزیک کوانتوم، هر وضعیت ذره یک موج است؛ اما وقتی جریانی از فوتون‌ها را یکی یکی وارد شیارها کنیم، الگویی از دو موج متداخل روی صفحه‌ی نمایش پشت شیار ظاهر می‌شود. ازآنجاکه فوتون‌ها هنگام ورود به شیارها با فوتون‌های دیگر تداخل نداشتند می‌توان گفت هم‌زمان وارد هر دو شیار شده‌اند و با یکدیگر تداخل پیدا کرده‌اند.   بااین‌حال برای نتیجه‌بخش بودن این بررسی، وضعیت‌های (امواج) موجود در برهم‌نهی ذره‌ای که وارد شیار می‌شود، باید منسجم و به‌هم پیوسته باشند. آزمایش‌های برهم نهی را می‌توان با اشیایی دارای ابعاد بزرگ‌تر و پیچیدگی بیشتر هم انجام داد. یکی از آزمایش‌ها، آزمایش مشهور آنتوون زلینگر در سال ۱۹۹۹ بود که برهم‌نهی کوانتومی با مولکول‌های بزرگ کربن ۶۰ معروف به باکی‌بال را نشان داد.   این آزمایش چه معنایی برای گربه‌ی بخت‌برگشته‌ی ما دارد؟ آیا تا زمانی که جعبه را باز نکنیم گربه می‌تواند در هر دو وضعیت زنده و مرده باشد؟ واضح است گربه مانند یک فوتون در محیط کنترل‌شده‌ی آزمایشگاه نیست بلکه بسیار بزرگ‌تر و پیچیده‌تر است. هر انسجامی که تریلیون‌ها تریلیون اتم تشکیل‌دهنده‌ی گربه با یکدیگر داشته باشند، عمر بسیار کوتاهی دارد. البته تمام این فرضیه‌ها به این معنی نیست که دستیابی به پیوستگی کوانتومی در محیط‌های زیستی امکان‌پذیر نیست اما به‌طورکلی نمی‌توان آن را بر موجودات بزرگی مثل گربه یا انسان اعمال کرد.     قیاس‌های ساده می‌توانند درهم‌تنیدگی را توصیف کنند   درهم‌تنیدگی خاصیتی کوانتومی است که دو ذره‌ی متفاوت را به یکدیگر وصل می‌کند به‌طوری‌که اگر یکی از ذره‌ها را اندازه‌گیری کنید به‌صورت خودکار وضعیت دیگری را هم صرف‌نظر از فاصله‌ی دو ذره خواهید دانست.   تعریف‌های رایج برای درهم‌تنیدگی معمولاً اشیای روزمره‌ی دنیای ماکروسکوپی مثل یک تاس، کارت یا حتی یک جفت جوراب با رنگ عجیب را دربرمی‌گیرند. برای مثال فرض کنید به دوستتان می‌گویید یک کارت آبی را در یک پاکت و کارتی نارنجی را در پاکتی دیگر قرار دادید. اگر دوستتان یکی از پاکت‌ها را باز کند و کارت آبی را پیدا کند، می‌داند که شما کارت نارنجی را دارید.   برای درک مکانیک کوانتوم، باید فرض کنید که دو کارت داخل پاکت دارای برهم‌نهی مشترک هستند؛ یعنی هر دو هم‌زمان نارنجی و آبی هستند (به صورت ترکیب نارنجی/آبی و آبی/نارنجی). باز کردن یک پاکت، باعث می‌شود یکی از رنگ‌ها را به صورت تصادفی ببینید؛ اما باز کردن پاکت دوم رنگ مخالف را نشان می‌دهد زیرا کارت دوم به صورت شبح‌وار به کارت اول وصل است.   می‌توان کاری کرد که کارت‌ها در مجموعه‌ی متفاوتی از رنگ‌ها ظاهر شوند. برای مثال می‌توان یک پاکت را با پرسیدن این سؤال باز کرد: «کارت سبز یا قرمز هستی؟.» پاسخ می‌تواند تصادفی باشد: سبز یا قرمز؛ اما اگر کارت‌ها درهم‌تنیده باشند، هنگام پرسیدن پرسش فوق، کارت دیگر همیشه خروجی متضادی را نشان خواهد داد.   آلبرت اینشتین تلاش کرد این فرضیه را با مثالی کلاسیک توضیح دهد که نشان می‌دهد کارت‌ها می‌توانند دارای یک مجموعه دستورالعمل داخلی و مخفی باشند که به آن‌ها می‌گوید متناسب با یک پرسش خاص با چه رنگی ظاهر شوند. او همچنین عمل شبح‌وار ظاهری بین کارت‌ها را رد کرد. براساس این فرض کارت‌ها می‌توانند به صورت آنی بر یکدیگر تأثیر بگذارند که به معنی برقراری ارتباط با سرعتی بیشتر از سرعت نور است و منطبق با نظریه‌های اینشتین نیست.   بااین‌حال تعریف اینشتین با قضیه‌ی بل (آزمایشی نظری از فیزیکدانی به نام جان استوارت بل) و آزمایش‌های برندگان نوبل ۲۰۲۲ رد می‌شود. این ایده که اندازه‌گیری یک کارت درهم‌تنیده وضعیت دیگری را تغییر می‌دهد، صحیح نیست. ذرات کوانتومی به شیوه‌ای اسرارآمیز دارای همبستگی هستند که نمی‌توانیم با منطق یا زبان روزمره آن‌ها را توصیف کنیم. این ذرات طبق فرضیه‌ی اینشتین با حفظ کد مخفی ارتباط برقرار نمی‌کنند؛ بنابراین بهتر است در بحث درهم‌تنیدگی اشیای روزمره را نادیده بگیرید.   طبیعت غیرواقعی غیرمحلی است   براساس تفسیری از قضیه‌ی بل، طبیعت «محلی» نیست و یک شیء به صورت مستقیم تحت تأثیر محیط اطرافش قرار ندارد. تفسیر دیگر این است که ویژگی‌های اشیای کوانتومی «واقعی» نیستند و قبل از اندازه‌گیری وجود ندارند.   اما براساس قضیه‌ی بل تنها می‌توان گفت، طبیعت نمی‌تواند هم‌زمان واقعی و محلی باشد. این فرضیه‌ها نشان می‌دهند اندازه‌گیری‌ها صرفاً دارای یک خروجی واحد هستند (نه خروجی چندگانه که احتمالاً در دنیاهای موازی وجود دارد). همچنین جریان علت و معلولی در زمان پیش می‌رود و در «دنیای منظمی» زندگی نمی‌کنیم که در آن همه‌چیز از زمان آغاز زمان، از پیش تعیین شده است.   با وجود قضیه‌ی بل، اگر بتوانیم درک‌های مشترکی مثل گذر زمان را نقض کنیم، طبیعت می‌تواند واقعی و محلی باشد. همچنین پژوهش‌های بیشتر تفسیرهای بالقوه‌تری را از مکانیک کوانتوم ارائه می‌دهند. بااین‌حال، اغلب گزینه‌های روی میز مثل عقب رفتن زمان یا نبود اختیار ارادی به اندازه‌ی عدم باور به واقعیت محلی، عجیب نیستند.   هیچ‌کس مکانیک کوانتوم را درک نمی‌کند   براساس نقل قولی منسوب به ریچارد فاینمن فیزیک‌دان: «اگر تصور می‌کنید مکانیک کوانتوم را درک می‌کنید، پس آن را درک نمی‌کنید». این تفکر در میان عموم رایج شده است که درک فیزیک کوانتوم حتی برای فیزیکدان‌ها غیرممکن است؛ اما از دیدگاه قرن بیست و یکی، فیزیک ‌کوانتوم نه از جنبه‌ی ریاضی نه از جنبه‌ی مفهومی برای دانشمندان دشوار نیست. ما آن را به خوبی درک می‌کنیم به طوری‌که می‌توانیم پدیده‌های کوانتومی را با دقت بالایی پیش‌بینی کنیم، سیستم‌های کوانتومی به‌شدت پیچیده را شبیه‌سازی کنیم و حتی کامپیوترهای کوانتومی را بسازیم.   برهم‌نهی و درهم‌تنیدگی وقتی به زبان اطلاعات کوانتومی شرح داده شوند نیازی به ریاضیاتی بیش از ریاضیات دبیرستان ندارند. قضیه‌ی بل نیازی به فیزیک کوانتوم هم ندارد. می‌توان آن را با استفاده از نظریه‌ی احتمال و جبر خطی توصیف کرد. مشکل اصلی این است که چگونه فیزیک کوانتوم را با واقعیت شهودی خود تطبیق دهیم. نداشتن تمام جواب‌ها ما را از پیشرفت در زمینه‌ی فناوری کوانتومی بازنمی‌دارد. می‌توانیم در سکوت به محاسبات خود ادامه دهیم.   خوشبختانه اسپکت، کلاوسر و زلینگر، برندگان جایزه‌ی نوبل از بستن دهان و نپرسیدن سرباز زدند. افرادی مثل آن‌ها کمک می‌کنند ویژگی‌های عجیب کوانتومی را با تجربه‌های واقعی تطبیق دهیم.

منبع: عصر ایران

کلیدواژه: مکانیک کوانتوم فیزیک کوانتوم اندازه گیری درهم تنیدگی ی کوانتومی برهم نهی کارت ها هم زمان گربه ی

درخواست حذف خبر:

«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت www.asriran.com دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «عصر ایران» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۳۶۴۳۸۶۸۷ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.

با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.

خبر بعدی:

اینترنت کوانتومی و توسعه فناوری دسترسی رادیویی باز؛ پروژه‌های پرچمدار ستاد اتصال‌پذیری

دبیر ستاد توسعه فناوری‌های اتصال‌پذیری و ارتباطات در خصوص اقدامات این ستاد در سالی که گذشت، گفت: این ستاد در بحث تبصره ۱۸، از ۱۱ طرح به مبلغ ۲۷/۵ میلیارد تومان و خارج از تبصره ۱۸، از ۱۴ طرح به مبلغ ۱۰ میلیارد تومان حمایت کرده است.

دبیر ستاد خبر داد

اینترنت کوانتومی و توسعه فناوری دسترسی رادیویی باز، پروژه های پرچمدار ستاد توسعه فناوری های اتصال پذیری و ارتباطات

به گزارش ایسنا، سید محمد کرباسی در خصوص مأموریت‌های ستاد توسعه فناوری‌های اتصال‌پذیری اظهار کرد: رصد فناوری و شناسایی زیست‌بوم، فرهنگ‌سازی و ترویج سواد فناوری، حمایت از نخبگان پژوهشگر و سرآمدان فناور، توسعه فناوری‌های اولویت‌دار و نوظهور و تجاری‌سازی و بازاریابی از جمله ماموریت‌هایی است که این ستاد در دستور کار خود دارد.

وی همچنین، توسعه منابع انسانی، توسعه فرهنگ بومی‌سازی شبکه ملی اطلاعات، توسعه اتصال‌پذیری با اولویت هوشمندسازی صنایع و تقویت زیرساخت امنیت سایبری شبکه و صنعتی را از اهداف راهبردی این ستاد برشمرد.

به گفته دبیر ستاد توسعه فناوری‌های اتصال‌پذیری و ارتباطات، دانشگاهیان و پژوهشگران، هسته‌های فناور و شرکت‌های نوپا، صنایع، سازمان‌ها و نهادهای دولتی و عموم افراد جامعه از مخاطبان این ستاد محسوب می‌شوند.

کرباسی در ادامه در تبیین فعالیت‌های ستاد، گفت: ستاد توسعه فناوری‌های اتصال‌پذیری و ارتباطات در سال گذشته اقدام به انتشار هفت فراخوان کرد که از آن جمله می‌توان به فراخوان حمایت از پایان‌نامه‌های دانشجویی، فراخوان پروژه‌های تحقیقاتی- طرح‌های پژوهشی و پسادکتری (بنیاد علم)، فراخوان حمایت از طرح‌های فناورانه (نوآفرین)، فراخوان حمایت از طرح‌های فناورانه در حوزه تجهیزات رادیویی (ترنج)، فراخوان‌ حمایت از طرح‌های فناورانه و ... کرده است.

دبیر ستاد توسعه فناوری‌های اتصال‌پذیری و ارتباطات همچنین به پروژه‌های پرچم‌دار این ستاد در سال گذشته هم اشاره کرد و گفت: این پروژه‌های پرچم دار بر محصولات مورد نیاز گلوگاهی کشور تمرکز دارند و هدف از طرح این پروژه‌ها حل مشکلات کشور در بحث فناوری است.

وی در این راستا، پروژه اینترنت کوانتومی، فناوری دسترسی رادیویی باز(Open RAN) و Fablab IOT و FSO را از جمله این پروژه‌های پرچم‌دار برشمرد.

کرباسی در خصوص حمایت‌های ستاد هم گفت: ستاد در بحث تبصره ۱۸، ۷۲ طرح دریافت کرده و ۱۱ طرح را به مبلغ ۲۷/۵ میلیارد تومان مورد حمایت قرار داده و خارج از تبصره ۱۸، ۱۸ طرح دریافت کرده و ۱۴ طرح به مبلغ ۱۰ میلیارد تومان مورد حمایت قرار گرفته‌اند.

به گفته وی، در حوزه تجاری‌سازی و بازاریابی هم ستاد برنامه هایی را در دستور کار خود داشته است.

وی شرکت در گردهمایی شرکت‌های فناوری اطلاعات و نرم‌افزارهای رایانه‌ای در مشهد، شرکت در رویداد ملی نکست و امضای ۱۳ تفاهم‌نامه و توافق‌نامه را از جمله اقدامات صورت گرفته در این راستا عنوان کرد. همچنین، همکاری در تجهیز دو آزمایشگاه تخصصی در حوزه ۵G و IOT از دیگر اقدامات این ستاد در سال ۱۴۰۲ است.

کرباسی خاطرنشان کرد: حدود ۳۳ میلیارد تومان از محل بودجه ستاد به تفکیک ۱۱ درصد به فرهنگ‌سازی و ترویج سواد فناوری، ۲۱ درصد حمایت از نخبگان و ۶۸ درصد توسعه فناوری و همچنین ۴۹ میلیارد تومان هم از نهادهای دیگر در قالب اعتبار مالیاتی و تفاهم‌نامه‌ها جذب شد که به تفکیک یک درصد به فرهنگ‌سازی و ترویج سواد فناوری، ۳۷ درصد به حمایت از نخبگان و ۶۲ درصد به توسعه فناوری اختصاص پیدا کرده است.

وی در ادامه از تشکیل کارگروه‌هایی همچون اینترنت اشیاء و هوشمندسازی، ارتباطات نسل جدید، ماهواره و سنجش از راه دور و امنیت سایبری به عنوان یکی از اقدامات این ستاد در سالی که گذشت، یاد کرد. 

بازدید از شرکت‌های دانش‌بنیان و آزمایشگاه‌های تخصصی در راستای رصد، شناسایی و ترویج امید در حوزه فناوری‌های اتصال‌پذیری و ارتباطات از دیگر برنامه‌هایی است که دبیر ستاد توسعه فناوری‌های اتصال‌پذیری و ارتباطات به آنها اشاره کرد و در این راستا، بازدید از آزمایشگاه تحقیقاتی و مرکز نوآوری و شرکت‌های دانش‎‌بنیان مستقر در دانشگاه علم و صنعت، مجموعه‌های شتاب‌دهنده و شرکت‌های دانش‌بنیان شهر اصفهان، هلدینگ گرین‌وب و کارخانه نوآوری خراسان رضوی و بررسی مسائل فناورانه بخش رادیویی نسل پنجم ارتباطی را در نشستی با شرکت‌های دانش‌بنیان از دیگر اقدامات این ستاد برشمرد.

به گفته کرباسی، حضور ستاد در چهارمین رویداد هفته ایران دیجیتال، کنفرانس ظرفیت شبکه ملی اطلاعات ویژه توسعه هوشمندسازی، چهاردهمین نمایشگاه فناوری‌ نانو ۱۴۰۲ و  بیست و چهارمین نمایشگاه بین‌المللی تلکام ۱۴۰۲ از دیگر فعالیت‌های نمایشگاهی ستاد توسعه فناوری‌های اتصال پذیری و ارتباطات است.

وی ادامه داد: برگزاری سه دوره رویداد کاشتن برای آینده با عناوین «دنیای شگفت‌انگیز ارتباطات از ژرفای کوانتوم تا ماورای ماهواره‌ها»، «اتصال‌پذیری، ارتباطات و هوش مصنوعی» و «ایران هوشمند و متصل» و حمایت‌های مالی از نهادها و دانشجویان با موضوعاتی همچون هکاتون، برگزاری اولین دوره ASMMasters و مسابقه طراحی و ساخت ماهواره‌های مکعبی Qsat (کیوست) و برگزاری دو دوره‌ آموزشی «امنیت سایبری» و «آشنایی‌ با فناوری‌های نوظهور و مشاغل آینده با عنوان اتصال‌پذیری و ارتباطات نسل جدید»  از دیگر رویدادها و مسابقات و دوره‌های آموزشی است که این ستاد در سال گذشته به انجام رسانده است.

انتهای پیام