گذر زمان در فضا متفاوت است و بیشترین مقذار آن در فضای بیرونی کهکشانها و کمترین مقدار آن یعنی صفر بر روی فشرده ترین ذرات مادی یعنی فوتونها میباشد. هر چه به جرم نزدیکتر میشویم گذر زمان کندتر میشود و هر چه گذر زمان کندتر باشد خواص جرم از فضا قابل حصول است بنابراین میتوان در نقطه ای از فضا با خواص زمانی مشخص جرمی را احساس نمود در حالی که جرم واقعی وجود ندارد. این موضوع در تبدیلات ذره-موج اهمیت زیادی پیدا میکند.
وقتی یک ذره با جرم مشخص در حال حرکت است زمان بر روی این ذره گذر خاص خود را دارد هر نوع تغییر در گذر زمان میتواند اندازه گیری ما از آن ذره را مختل نماید دو حالت در این خصوص متصور است اول اینکه گذر زمان بر روی یک ذره کاهش یابد که در این صورت ما در اندازه گیری جرم را بیشتر از آنچه که میباشد اندازه گیری میکنیم و حالت دوم این است که گذر زمان بر روی یک ذره افزایش یابد که این موضوع باعث میشود جرم را کمتر از مقدار واقعی اندازه گیری نماییم .
حال ذره ای را در نظر میگیریم که گذر زمان بر روی آن افزایش یافته است یا ذره وارد فضایی شده است که زمان سریعتر میگذرد (نسبت به آنچه در فضای قبلی میگذشته است) در این حالت ذره به سرعت جرم خود را از دست میدهد و با توجه به اینکه با دور شدن از جرم زمان با سرعت بیشتری میگذرد ما یک گرادیان زمانی در اطراف جرم داریم که این موضوع باعث میشود کم شدن جرم ذره اولی با افزایش احساس جرم گونه فضای اطراف ذره توام باشد و در نتیجه جرم را به صورت پخشیده و موج گونه مشاهده مینماییم این اثر در حقیقت تبدیل ذره به موج میباشد و تغییرات مداوم گذر زمان در یک فضای مشخص میتواند حالتی از وجود یا عدم وجود جرم را به وجود بیاورد که این موضوع به تبدیلات ذره موج منجر میشود.
اگر بتوانیم گذر زمان را در یک محدوده خاصی از فضا کنترل نماییم میتوانیم یک جرم را در قسمتی از فضا از بین برده و در قسمت دیگری از فضا به وجود آوریم در این صورت ما یک ذره را به موج تبدیل نموده ایم این موضوع دلیلی بر پایستگی زمان در فضا میباشد یعنی اگر گذر زمان در یک نقطه از فضا کاهش یابد به همان اندازه در نقطه دیگری با افزایش گذر زمان روبرو هستیم.
پایستگی زمان در به وجود آمدن جرم و از بین رفتن آن در یک فضای نامشخص موضوع مهمی میباشد به این صورت که ممکن است جرمی که با کنترل زمان از دست رفته است میلیاردها سال نوری آن ورتر از جرم اصلی دوباره تشکیل شود و این موضوع وابسته به این است که گذر زمان در کدام نقطه از فضا دوباره جبران شود. یکی از موضوعات مهم در نتیجه انتقال جرم در یک فضای مشخص به وجود میآید موضوع اندازه گیری است اندازه گیری ما کنترل زمانی به وجود می آورد و باعث میشود تغییراتی در تبدیلات صورت گیرد. مشاهده ما کنترل زمانی ایجاد مینماید و میتواند منجر به پایستگی زمانی در همان نقطه مشاهده شود و در نتیجه نتیجه کار را تغییر دهد.
مجید جویا: به نظر می رسد که یک قرن کافی نیست. صد سال پیش از این، اولین کنفرانس جهانی فیزیک در بروکسل بلژیک برگزار شد. موضوع عمده بحث این بود که با نظریه جدید و عجیب کوانتوم چکار میتوان کرد؛ و این که آیا میتوان آن را با تجربیات زندگی روزمره ترکیب کرد و به یک تعریف منطقی از جهان ما دست یافت یا خیر.
این سوالی است که به گزارش نیوساینتیست، بعد از گذشت یک قرن، هنوز هم ذهن فیزیکدانها را به خود مشغول کرده است. ذرات کوانتومی مانند اتمها و مولکولها از این امکان غریب برخوردارند که در آن واحد، در دو مکان متفاوت ظاهر شوند؛ همزمان به صورت ساعتگرد و پادساعتگرد بچرخند؛ و غریبتر از همه اینکه حتی از فاصلهای به اندازه نیمی از دنیا، بدون لحظهای درنگ بر هم تاثیر بگذارند.
ولی اینجا یک مساله وجود دارد، ما هم از اتمها و مولکولها تشکیل شدهایم، پس چرا نمیتوانیم هیچ یک از این کارها را انجام دهیم؟ این سوالی است که هاروی براون از دپارتمان فلسفه علم در دانشگاه هاروارد، درگیر ان است: «مکانیک کوانتوم در کجا متوقف میشود؟»
به نظر میرسد به رغم اینکه هنوز پاسخی برای این سوال یافت نشده، اما تلاش برای یافتن این پاسخ، بیپاداش نبوده است. مثلا سبب پیدایش حوزه جدیدی از دانش کوانتوم شده که توجه صنایع هایتک و جاسوسهای دولتی را به خود جلب کرده است. یک زاویه حمله جدید در تلاش برای یافتن نظریه نهایی فیزیک را در منظر دید ما قرار میدهد، و شاید حتی منشا پیدایش جهان را نیز برای ما آشکار سازد. با در نظر گرفتن این که روزی منتقدین کوانتوم (مانند اینشتین) این نظریه را «بالش لطیفی» میدانستند که تنها به کار خوابیدن فیزیکدانها میآید؛ این نتایج دست کم برای یک بالش بسیار درخشان بودهاند.
از بد حادثه برای اینشتین، نظریه کوانتوم به یک شاهکار بدل شد. هنوز هیچ آزمایشی پیشبینیهای آن را رد نکرده و میتوانیم بپذیریم که راه خوبی برای توصیف عملکرد جهان در مقیاس بسیار کوچک است. و خوب فقط یک مشکل دارد: این یعنی چه؟
فیزیکدانها تلاش دارند تا پاسخ را «تفسیر» کنند: تفکرات فلسفی کاملا سازگار با آزمایشهایی که در پس نظریه کوانتوم نهفتهاند. به گفته ولاتکو ودرال که وقتش را بین دانشگاه آکسفورد و مرکز فناوریهای کوانتوم در سنگاپور تقسیم میکند؛ «دریایی از تفاسیر وجود دارد».
در طول تاریخ، هیچ نظریه علمی دیگری نبوده که بتوان از چنین زوایای متفاوتی به آن نگریست. چگونه چنین چیزی ممکن است؟
برای
مثال چیزی را که امروزه به نام تعبیر کپنهاگ میشناسیم، در نظر بگیرید.
این تفسیر که توسط دانشمند دانمارکی نیلز بور ارائه شده است، چنین بیان
میکند که هر تلاشی برای صحبت در مورد مکان یک الکترون در اتم، بدون
اندازهگیری آن بیمعنی است. فقط زمانی میتوان هر ویژگی ذرات را یک صفت
فیزیکی نامید و گفت که آنها در عالم واقع وجود دارند که بتوان با یک ابزار
غیر کوانتومی یا «کلاسیک»؛ آن ذرات را مشاهده و با آنها ارتباط برقرار
کرد.
بعد از آن تفسیر «دنیاهای متعدد» مطرح میشود، که در آن غرابت کوانتوم به این ترتیب توضیح داده میشود که هر چیزی که در جهان ما وجود دارد، در هزاران دنیای موازی دیگر نیز موجود است، و وجودی چندگانه دارد. یا شاید شما تفسیر بروگلی-بوهم را ترجیح دهید، که در آن نظریه کوانتوم ناقص فرض میشود: ما با برخی خصوصیات پنهان مواجهیم که اگر آنها را میدانیتسم، همه چیز آشکار میشد.
و بسیاری دیگر از این دست تفاسیر وجود دارند، فهرستی از تفاسیر که تمامی ندارد. در صد سال گذشته، باغ وحش کوانتوم به جایی شلوغ و پر سر و صدا مبدل شده است. ولی در این میان، تنها چند تفسیر هستند که برای فیزیکدانها اهمیت دارند:
کپنهاگ شگفت انگیز
محبوبترین این تفاسیر، تفیسر
کپنهاگ بور است. عمده دلیل محبوبیت آن، این است که فیزیکدانها نمیخواهند
خود را با فلسفه درگیر کنند. میتوان از ابهامات این تفسیر (مانند اینکه
دقیقا چه چیزی انداه گیری را شکل میدهد، و یا چرا باید تغییری در بافت
واقعیت ایجاد کند) چشمپوشی کرد تا به یک پاسخ مفید از نظریه کوانتوم دست
یافت.
به همین دلیل است که برخی اوقات، کاربرد بیسوال تفسیر کپنهاگ، به نام تفسیر «ساکت شو و حساب کن» نامیده میشود. ودرال میگوید: «با دانستن این که اکثر فیزیکدانها میخواهند فقط محاسبات را انجام دهند و نتایج را اعمال کنند، اکثر آنها در گروه ساکت شو و حساب کن قرار میگیرند».
ولی این رویکرد دو مشکل دارد. اول، هیچ گاه نمیتواند چیزی در مورد طبیعت بنیادین واقعیت به ما بیاموزد. برای نیل به این مقصود باید به دنبال جاهایی گشت که در آنها نظریه کوانتوم صادق نیست.
دوم، کار در درون یک چارچوب خودساخته، به این معنی است که یافتن کاربردهای جدید برای نظریه کوانتوم چندان محتمل نیست. چشم اندازهایی که مکانیک کوانتوم در دیدرس ما قرار میدهد، میتواند راهگشای ایدههای نو باشد. ودرال میگوید: «اگر به حل معماهای متفاوت میپردازید، برایتان مفید خواهد بود اگر با تفاسیر متفاوتی آشنا باشید».
در قلب این حوزه، پدیده درهمتنیدگی قرار دارد که در آن، دادهها در مورد ویژگیهای یک دسته ذرات کوانتومی، بین آنها به اشتراک گذاشته میشود. نتیجه چیزی است که اینشتین «حرک شبح وار در دوردست» نامیده بود: اندازهگیری یک ویژگی از یک ذره، همزمان بر صفات شرکای درهمتنیده آن تاثیر میگذارد، حال هرچقدر از هم فاصله داشته باشند.
پدیده درهمتنیدگی بنیادی از محاسبات کوانتوم را بنا نهاده که در آن، تنها یک اندازهگیری میتواند به شما پاسخ هزاران و شاید میلیونها محاسبه را که به طور موازی با ذرات کوانتوم انجام شدهاند بدهد؛ رمزنگاری کوانتوم نیز از پیامدهای آن است، حوزهای که از دادهها با استفاده از طبیعت اندازهگیریهای کوانتوم محافظت میکند.
هر دوی این فناوریها، توجه دولتها و صنایع را به خود جلب کردهاند، که میخواهند بهترین فناوریها را در اختیار داشته باشند، و مانع از دستیابی رقبا و دشمنان خود به آنها شوند. ولی فیزیکدانها عملا بیشتر مجذوب چیزهایی میشوند که این پدیده در مورد طبیعت واقعیت به ما میگوید. به نظر میرسد که یک مفهوم آزمایشات دادههای کوانتوم این باشد که دادههایی که در ذرات کوانتوم نگهداری میشوند، در بنیاد واقعیت قرار میگیرند.
طرفداران تفسیر کپنهاگ مانند زایلینگر، سیستمها را به مثابه حاملهای داده مینگرند، و اندازهگیری با استفاده از ابزارهای کلاسیک اهمیتی برایشان ندارد: این تنها یک راه برای ثبت تغییری در محتوای داده سیستم است. زایلینگر میگوید: «اندازهگیری، دادهها را به روز میکند». این تمرکز بر روی دادهها به عنوان عنصر بنیادین واقعیت، برخی را نیز برآن داشته تا خود جهان را یک کامپیوتر کوانتومی بزرگ بدانند.
دنیاهای چندگانهبا این وجود، به رغم تمام گامهایی که در نتیجه تفسیر کپنهاگ برداشته شده، خیلی از فیزیکدانها میخواهند سوی دیگر آن را نیز ببینند.
فرض طبیعت اشیا به عنوان مقیاس جهان، به منتقدین تفسیر کپنهاگ هم بهانههای خوبی داده است. اگر فرایند اندازهگیری با استفاده از ناظر کلاسیک برای خلق واقعیتی که مشاهده میکنیم بنیادی است، چه چیزی مشاهدات ایجادکننده محتوای جهان را انجام داده است؟ به گفته براون، «شما واقعا نیاز به یک ناظر بیرون از سیستم دارید، ولی طبق تعریف هیچ چیزی بیرون از جهان وجود ندارد».
به همین دلیل است که اخترشناسان بیشتر علاقهمند به تفسیری هستند که در اواخر دهه 1950 توسط هیو اورت از دانشگاه پرینستون مطرح شد. طبق تفسیر «دنیاهای چندگانه» او از مکانیک کوانتوم، واقعیت به مفهوم اندازهگیری وابسته نیست. در عوض، هزاران احتمال متفاوت ذاتی هر سیستم کوانتوم، هریک در دنیای خود ظاهر میشوند. دیوید دوچ از دانشگاه آکسفورد که نقشههای اولین کامپیوتر کوانتوم را طراحی کرده، میگوید که اکنون تنها میتواند به عملیات کامپیوتری به صورت جهانهای چندگانه بیندیشد. برای او هیچ تفسیر دیگری معنی ندارد.
البته این تفسیر هم منتقدین خود را دارد. تیم مادلین، از دپارتمان فلسفه علم دانشگاه راتگرز نیوجرسی، نمیتواند بپذیرد که «دنیاهای چندگانه» توانسته باشد چارچوب خوبی فراهم کند که بتوان بر مبنای آن توضیح داد که چرا احتمال رخداد برخی از خروجیهای کوانتوم بیش از بقیه است.
به گفته مادلین، دنیاهای چندگانه بیان میدارد که با توجه به چندگانه بودن دنیاها، تمامی خروجیهای ممکن اتفاق میافتند، ولی هیچگاه توضیح نمیدهد که چرا ناظران همواره محتملترین خروجی ممکن را میبینند. امری که از دید وی «یک مشکل خیلی عمیق است».
هرچند به گفته دوچ این مشکل با کار نظریهپردازان پیرو این تفسیر حل شده، اما مباحثات وی پیچیدهاند و هنوز نتوانستهاند همه را قانع کنند. ولی مسئله پیچیدهتر، چیزی است که طرفداران دنیاهای چندگانه، «اعتراض ناظر دیرباور» مینامند. مفهوم آشکار دنیاهای چندگانه این است که چندین نسخه از ما وجود دارند، و برای مثال الویس پریسلی هنوز در دنیاهای دیگر در حال اجرای برنامه است. هضم این مفهوم کار سادهای نیست!
دوچ و براون هر دو ادعا دارند که دنیاهای موازی، توجه خیلی از اخترشناسان را به خود جلب کرده است. بحثها در مورد نظریه ریسمان، کیهان شناسی و اخترشناسی رصدی، برخی از اخترشناسان را بر آن داشته تا ادعا کنند که ما در یکی از دنیاهای چندگانه زندگی میکنیم.
براون اذعان میکند: «ما در وضعیتی گرفتار شدهایم که احتمالا نمیتوانیم به طور تجربی بین اورت و بروگلی-بوم یکی از انتخاب کنیم. البته این امر دلیلی برای بدبینی نیست. فکر میکنم که پیشرفت قابل ملاحظهای رخ داده است. خیلیها میگویند که به دلیل نبود یک آزمایش قاطع متمایز کننده هیچ کار نمیتوانیم انجام دهیم، ولی این دقیقا همان امری است که سبب میشود که برخی از تفاسیر از دیگران بهتر باشند».
هرچند ودرال خود را در گروه دنیاهای چندگانه قرار میدهد، ولی به باور او، در انتخاب یک گروه تنها مسئله علایق قرار دارد. «در همه این موارد، نمیتوانید تمایز تجربی بین آنها قائل شوید، در نتیجه فقط باید از غرایز خود پیروی کنید».
این ایده که فیزیکدانها تنها از روی هوس یکی از این تفاسیر را انتخاب کنند، به نظر غیر علمی میآید، ولی تاکنون که ضرری نداشته است!
نظریه کوانتوم دنیا را از طریق محصولات جانبی خود تغییر داده است، (مثل ترانزیستور و لیزر) و شاید چیزهای دیگری هم در راه باشند. فیزیکدانها با داشتن تفاسیر متفاوت برای پیگیری، ایدههایی برای انجام آزمایشها به نحوی متفاوت مییابند. به گفته ودرال، داشتن ذهنی باز در مورد معنی نظریه کوانتوم شاید بتواند حوزه جدیدی را در فیزیک باز کند.
می دانید که فیزیک کوانتوم شاخه ای عجیب و غریب از علم است، ولی قطار دانش
مدام ما را در سرزمین عجایب جلوتر می برد. این بار تیمی از دانشمندان، از
در هم تنیدگی کوانتومی
استفاده کرده اند تا به دو فوتون "که هرگز در یک زمان وجود نداشته اند"
امکان برقراری ارتباط با یکدیگر را بدهند. وقتی می نویسیم "ارتباط دو فوتون
از ورای زمان" یعنی مدتی پس از نابودی اولی، دومی به وجود آمده و هرگز هم
زمان در دنیا نبوده اند. اما داستان چیست؟
در هم تنیدگی کوانتومی
یک پدیده قدیمی و رازآلود با این معنا است که برخی ذرات، مثل فوتون ها و
الکترون ها، می توانند "یک بار" بر همدیگر اثر متقابل بگذارند ولی همچنان
حتی پس از جدایی، کیفیت هایی نظیر چرخش یا قطبی شدگی شان مشترک باشد و "با
تغییر حالت یکی، دیگری نیز تغییر کند." این چیزی بود که باعث شد اینشتین به
ایده "رفتار شبح وار در فاصله فیزیکی" اشاره کند، زیرا تغییرات در یک نقطه
بلافاصله در نقطه دیگر بروز می یافتند.
اما در این پژوهش جدید دانشمندان پا را فراتر گذاشته اند و جفت فوتونی را
خلق کرده اند که در فضا (مکان) با یکدیگر در هم تنیدگی نداشته اند، بلکه
تنها در زمان چنین بوده اند. البته در واقعیت، این فرآیند نه از 2 که از 4
فوتون تشکیل شده.
تیم پژوهشی ابتدا با استفاده از لیزر، 2 فوتون را در هم تنیدند -که آنها را
P1 و P2 نامگذاری می کنیم. سپس میزان پولاریزاسیون P1 را اندازه گرفته و
آن را نابوده کردند. در گام بعد جفت فوتون دوم یعنی P3 و P4 خلق و از هم
جدا شدند. سپس P2 (از مرحله اول) با P3 در هم تنیده گردید و در ادامه آن
طور که تیم تحقیقاتی می گوید، مشخص شد که P4 از خودش در هم تنیدگی رفتاری
مشابه با P1 را بروز می دهد و این در حالی بود که این دو هرگز همزمان وجود
نداشته اند.
محققین این پروژه در این باره چنین توضیح داده اند:
در سناریویی که ما در اینجا داشتیم، سنجش ویژگی های فوتون آخر بر روی توصیف فیزیکی فوتون اول تاثیر گذاشت، حتی قبل از اینکه فوتون آخر وجود داشته باشد. "این رفتار شبح وار" نشان از الگو گرفتن آن، از گذشته سیستم دارد. دیدگاه دیگری که می توان داشت این است که سنجش اولین فوتون، بی درنگ ویژگی های فوتون آخر را تعیین می کند که در این مورد، فعالیت مورد نظر مربوط به آینده بخشی از سیستم است که حتی هنوز خلق هم نشده.این اولین بار است که دانشمندان در عمل نشان می دهند که فعالیت های کوانتومی در فاصله ای نسبت به هم، نه فاصله مکانی بلکه حتی فاصله زمانی نیز قابل انتقال هستند. البته هنوز واقعاً روشن نیست که چنین دستاوردی یعنی مراوده فوتون ها از ورای سنگ قبر (!) به چه کار خواهد آمد ولی این، چیزی از شگفت انگیز بودن یافته جدید کم نمی کند.
بر اساس تفسیر کپنهاگی از مکانیک کوانتومی، حالت دو ذره جفت شده تا زمان مشاهده نامعین باقی میماند. با انجام اندازه گیری یکی از کمیتهای جفت شده ذره اول معین میشود، این امر موجب میشود بی درنگ مقدار متناظر در ذره دوم مشخص گردد. به عبارت دیگر اگر دو سیستم یک بار با هم اندرکنش داشته و سپس از هم جدا شوند، اندازه گیری روی یکی از آن ها تاثیری آنی در حالت دیگری ایجاد می کند، حتی اگر این دو ذره خیلی از هم دور شده باشند. به طور مثال با مشخص شدن اینکه اسپین یکی از ذرات ساعتگرد است، اسپین ذره دوم بی درنگ به حالت پادساعتگرد میرود.
--برگرفته از ویکی پدیا
![]() |
تعریف : موج
الکترومغناطیس تولید شده توسط یک لایه یا یک زیر لایه از یک اتم ( تراز
انرژی ) ، فقط قابل جذب توسط همان لایه یا زیر لایه از اتم دیگر است . به
بیان دیگر موج الکترومغناطیس تولید شده توسط یک لایه یا یک زیر لایه از یک
اتم ، فقط در همان لایه یا زیر لایه از اتم دیگر القا یا شارژ میشود . به
طور مثال همانطور که میدانیم تمامی وسایل مخابراتی که برای انتقال صوت ،
تصویر ، اطلاعات و ... از امواج الکترومغناطیسی بهره میجویند برای عمل
کرد خود یک محدوده فرکانس مشخص و تعریف شده استاندارد و بینالمللی دارند
که نمیتوانند و نباید وارد محدوده فرکانسهای دیگر شوند . به طور مثال
امواج برنامههای رادیو و تلویزیون ، بی سیم پلیس و ادارات ، نیروهای
نظامی ، شرکتهای خصوصی ، موبایل ، ماهواره ، رادیو آماتورها و .........
هر کدام برای خود محدوده و پهنای باند دارند که ورود به حریم دیگران تخلف
فرکانسی محسوب میشود و به تاثیرات آن پارازیت گفته میشود . اما هر دستگاه
مخابراتی در نهایت یک محدودیت سخت افزاری برای استفاده از کل فرکانسها و
هر فرکانس یک محدودیت فیزیکی برای کاربرد دارد . در واقع در اتمها هم
اینگونه است ، یک لایه یا یک زیر لایه نمیتواند امواج گسیل شده توسط
لایهها یا زیر لایههای نا همسان از اتم دیگری را جذب کند . به شکل زیر
دقت کنید .
همانطور که از شکل فوق برمیآید تبادل انرژی فقط در لایهها و زیر لایههای همسان و مشابه مجاز و عملی است .