فیزیکدان نظری ایتالیایی معتقد است واقعیت ما "بازی آینه های کوانتومی" است

فهرست مطالب:

فیزیکدان نظری ایتالیایی معتقد است واقعیت ما "بازی آینه های کوانتومی" است
فیزیکدان نظری ایتالیایی معتقد است واقعیت ما "بازی آینه های کوانتومی" است
Anonim

کارلو روولی ، فیزیکدان نظری ایتالیایی ، بنیانگذار نظریه گرانش کوانتومی حلقه ، در کتاب خود به نام "Helgoland" سعی می کند نظریه پیچیده دیوانه وار مکانیک کوانتومی را با توجه به دنیای فوتون ها ، الکترون ها ، اتم ها و مولکول ها ، که از قوانین پیروی می کند ، توضیح دهد. که با واقعیت فیزیکی روزمره ما مغایرت دارد. به یاد بیاورید که نظریه کوانتوم از مشاهدات نظریه نسبیت هایزنبرگ و اینشتین نشأت گرفت. قبل از انیشتین ، دانشمندان معتقد بودند که جهان قابل پیش بینی و قطعی با مکانیسم ساعت کار اداره می شود. بنابراین ، ایده نیوتونی در مورد "زمان واقعی" مطلق ، که به طور غیرقابل تحملی در جهان می تپید ، با نظریه اینشتین مخالفت شد که می گوید "اکنون" واحد وجود ندارد ، بلکه تعداد زیادی "حال" وجود دارد. هایزنبرگ و پیروانش معتقد بودند که ما نمی توانیم وضعیت فعلی جهان را با جزئیات بشناسیم. تنها کاری که ما مجاز به انجام آن هستیم ، کشف جهان با استفاده از مدل های عدم قطعیت و احتمالات است.

روولی می نویسد: "رمز و راز نظریه کوانتوم ممکن است در نهایت فراتر از درک عمیق ما بر روی زمین باشد. اما مکانیک نیوتنی ، در حالی که بسیار قدیمی نیست ، دیگر نمی تواند هر جنبه ای از جهان را که در آن زندگی می کنیم توضیح دهد."

واقعیت کوانتومی

نظریه کوانتومی ما را دعوت می کند تا جهان را به عنوان یک مهد گربه عظیم روابط ببینیم ، جایی که اجسام فقط از نظر نحوه تعامل با یکدیگر وجود دارند. روولی معتقد است که نظریه هایزنبرگ نظریه ای درباره چگونگی "تأثیر" چیزها بر یکدیگر است. این ستون فقرات همه فن آوری های مدرن - از رایانه تا انرژی هسته ای ، لیزر ، ترانزیستور و اسکنرهای MRI را تشکیل می دهد.

فیزیکدان ایتالیایی در اختراعات خود نظریه کوانتوم را در فلسفه های مختلف به کار می برد. مردم به دلیل تعامل مداوم با یکدیگر وجود دارند. در مورد اتم ها و الکترون ها نیز همین اتفاق می افتد.

Image
Image

کارلو روولی در سخنرانی در رم / © مارکو تمبارا / ویکی پدیا

بنابراین ، بیایید یک الکترون بگیریم که در نقطه A ساطع می شود و در نقطه B یافت می شود. می توان فرض کرد که الکترون یک مسیر را دنبال می کند (مانند یک ماشین از نقطه A تا نقطه B) ، اما برای توضیح مشاهدات تجربی ، هایزنبرگ رد کرد مفهوم مسیر الکترون و نظریه کوانتومی حاصله به احتمالات می پردازد و به شما امکان می دهد احتمال یافتن الکترون را در نقطه B محاسبه کنید.

در عین حال ، ما چیزی در مورد مسیری که الکترون در آن حرکت می کند نمی دانیم. در سخت ترین شکل خود ، نظریه کوانتوم هرگونه واقعیت الکترون را تا زمان کشف آن کاملاً تکذیب می کند (برخی را به این استدلال می رساند که یک ناظر آگاه به نوعی واقعیت را ایجاد می کند).

واقعیت پنهان

از دهه 1950 ، دانشمندان سعی کردند نظریه کوانتوم را با الزامات فیزیک کلاسیک مطابقت دهند ، از جمله دفاع از یک واقعیت "پنهان" که در آن یک الکترون واقعاً یک مسیر دارد یا با فرض اینکه یک الکترون تمام مسیرهای ممکن را طی می کند ، اما این مسیرها در جهان های مختلف ظاهر می شوند … اما روولی این تلاش ها را رد می کند.

در عوض ، فیزیکدان در کتاب جدید خود (هلگولند) ، تفسیر "رابطه ای" را توضیح می دهد ، که در آن یک الکترون ، به عنوان مثال ، فقط هنگامی که با چیز دیگری در تعامل است ، دارای ویژگی است. هنگامی که الکترون برهم کنش نمی کند ، فاقد خواص فیزیکی است: بدون موقعیت ، بدون سرعت ، بدون خط سیر.

حتی ریشه ای تر این ادعای روولی است که می گوید خواص الکترون فقط برای جسمی است که با آن در تعامل است و نه برای سایر اجسام. روولی می نویسد: "جهان در دیدگاه های زیادی تقسیم شده است که اجازه نمی دهد بینش جهانی بدون ابهام وجود داشته باشد."

Image
Image

همانطور که فایننشال تایمز می نویسد ، فیزیک کوانتوم را نمی توان کاملاً روشن کرد ، اما روولی در ارائه وضوح تا حد ممکن عالی است.

این انتظار که اشیاء وجود مستقل خود را خواهند داشت - مستقل از ما و سایر اشیاء - در واقع یک فرضیه ریشه دار است که ما درباره جهان مطرح می کنیم. این فرض ریشه در انقلاب علمی قرن 17 دارد و بخشی از چیزی است که ما جهان بینی مکانیکی می نامیم. با توجه به این دیدگاه ، جهان مانند یک ساعت بزرگ غول پیکر است ، که بخشهایی از آن تحت قوانین حرکت تعیین شده اداره می شود - کارلو روولی ، هلگولند.

فعل و انفعالات شی و فضا-زمان

بنابراین ، اگر فضا و زمان را مجموع فاصله ها و دوام بین همه اجسام و رویدادهای جهان در نظر بگیریم و محتویات جهان را از معادله حذف کنیم ، به طور خودکار هم فضا و هم زمان را "حذف" می کنیم. این یک دیدگاه "رابطه ای" نسبت به فضا-زمان است: آنها فقط روابط مکانی و زمانی بین اشیا و رویدادها هستند. هنگامی که اینشتین نسبیت عام را توسعه داد ، نگرش رابطه ای به فضا و زمان منبع اصلی الهام برای اینشتین بود.

Image
Image

به سختی می توان درک ما از فضا-زمان را کامل نامید.

روولی از این ایده برای درک مکانیک کوانتومی استفاده می کند. او استدلال می کند که اجسام نظریه کوانتوم ، مانند فوتون ، الکترون یا سایر ذرات بنیادی ، چیزی بیشتر از خواصی نیستند که هنگام تعامل با اجسام دیگر - در رابطه با آنها - از خود نشان می دهند. این خواص یک جسم کوانتومی با آزمایش تعیین می شود و شامل مواردی مانند موقعیت ، حرکت و انرژی جسم است. آنها با هم وضعیت جسم را تشکیل می دهند.

با توجه به تفسیر رابطه ای روولی ، این ویژگی ها همه آن چیزی است که یک جسم دارد ، به این معنی که هیچ ماده زیرین فردی وجود ندارد که "دارای" ویژگی باشد.

چگونه نظریه کوانتوم را درک کنیم؟

روولی در مقاله خود برای گفتگو ، نگاهی به معمای کوانتومی معروف گربه شرودینگر ارائه می دهد. ما گربه را در جعبه ای با مقداری ماده کشنده (به عنوان مثال ، یک بطری گاز سمی) ، که توسط یک فرایند کوانتومی (به عنوان مثال ، پوسیدگی یک اتم رادیواکتیو) تحریک می شود ، قرار می دهیم و درب آن را می بندیم.

یک فرایند کوانتومی یک رویداد تصادفی است. پیش بینی آن غیرممکن است ، اما ما می توانیم آنچه اتفاق افتاده را به گونه ای توصیف کنیم که شانس های مختلف پوسیدگی یا عدم وجود اتم در یک بازه زمانی مشخص را تعیین کند. از زمان باز کردن جعبه ، گاز را از بطری خارج می کنیم ، بنابراین ، مرگ گربه و زندگی او نیز یک رویداد کاملاً تصادفی است.

Image
Image

بر اساس نظریه کوانتومی ، تا زمانی که جعبه را باز نکنیم و سیستم را مشاهده نکنیم ، گربه نه مرده است و نه زنده است. این یک راز است که گربه اگر نه زنده بود و نه مرده چه حسی داشت.

اما بر اساس تفسیر رابطه ای ، وضعیت هر سیستمی همیشه در ارتباط با سیستم دیگر است. بنابراین ، یک فرایند کوانتومی در یک جعبه ممکن است نسبت به ما یک نتیجه نامعلوم داشته باشد ، اما برای یک گربه یک نتیجه قطعی است.

بنابراین کاملاً منطقی است که گربه برای ما نه زنده است و نه مرده ، اما در عین حال می تواند مرده و زنده باشد. برای ما در کل این داستان ، یک واقعیت واقعی است و یک واقعیت برای یک گربه واقعی است. وقتی جعبه را باز می کنیم ، وضعیت گربه برای ما قطعی می شود ، اما گربه هرگز برای خود در وضعیت نامشخصی قرار نگرفته است. در تفسیر رابطه ای نگرش جهانی ، "الهی" به واقعیت ، e وجود دارد.اما پس این چه چیزی درباره ماهیت واقعیت به ما می گوید؟

Image
Image

به احتمال زیاد ، ما هرگز پاسخ این س realityال را که واقعیت کوانتومی چیست چیست ، نمی دانیم. اما ارزش امتحان کردن را دارد.

روولی استدلال می کند که از آنجا که جهان ما در نهایت کوانتوم است ، ارزش توجه به درک مشابه آن را دارد. به طور خاص ، اشیایی مانند ، به عنوان مثال ، یک کتاب مورد علاقه ، می توانند ویژگی های خود را فقط در ارتباط با سایر اشیاء ، از جمله شما داشته باشند. خوشبختانه این مورد شامل همه موارد دیگر مانند تلفن هوشمند یا کابینت آشپزخانه نیز می شود. اما علیرغم سادگی ظاهری ، چنین دیدگاهی از جهان بازاندیشی چشمگیری در ماهیت واقعیت است.

از این منظر ، جهان یک شبکه پیچیده از ارتباطات متقابل است ، به طوری که اجسام دیگر مانند بازی بی پایان آینه های کوانتومی ، مستقل از اجسام دیگر ، وجود جداگانه خود را ندارند. علاوه بر این ، کاملاً محتمل است که در قلب این شبکه هیچ ماده "متافیزیکی" مستقلی وجود نداشته باشد که واقعیت ما را تشکیل دهد.

بنابراین ممکن است (به قول خود روولی) واقعیت پیرامون ، از جمله خود ما ، چیزی بیش از یک حجاب نازک و شکننده نیست ، که در پشت آن … هیچ چیز وجود ندارد. و اگر معمای ماهیت آگاهی را به این اضافه کنیم ، همه چیز حتی پیچیده تر می شود.

توصیه شده: