هر كسی از نظریه كوانتوم شوكه نشود آن را نفهمیده است

حوزه های معدودی از پژوهش علمی وجود داشته اند كه مانند نظریه كوانتوم تاثیر عمیقی بر فلسفه داشته باشند

حوزه های معدودی از پژوهش علمی وجود داشته اند كه مانند نظریه كوانتوم تاثیر عمیقی بر فلسفه داشته باشند. دلیل امر به این حقیقت مربوط می شود كه به قول نویسنده كتاب های علمی جان گریپین: «در دنیای مكانیك كوانتوم، قوانین فیزیك كه برای هر كسی آشنا هستند دیگر عمل نمی كنند، در عوض احتمالات هستند كه بر رویدادها حكم می رانند.»آلبرت اینشتین، برخلاف بور، نه تنها از برخی از استلزامات نظریه كوانتوم تكان خورده بود، بلكه از آنها هراسان بود.

چنانچه مشهور است او با عدم قطعیت كوانتومی با همین اظهارنظر صریح مخالفت می كرد كه: «خدا تاس نمی اندازد.» اروین شرودینگر یكی از معماران نظریه كوانتوم، كه به همان اندازه از این وضع آشفته بود، تجربه خیالی ساده ای را طرح كرد تا بیهودگی یكی از این استلزامات را نشان دهد.

او اتاقی دربسته یا جعبه ای را تصور كرد كه گربه ای زنده درون آن قرار دارد و نیز حاوی «وسیله ای جهنمی» شامل یك شیشه سیانور و مقدار كمی ماده رادیواكتیو است. این مقدار ماده رادیواكتیو آن قدر كم است كه در طول یك ساعت ممكن است یكی از اتم های ماده رادیواكتیو متلاشی شود، اما با احتمالی مشابه ممكن است هیچ كدام از اتم ها دچار تلاشی نشود. اگر اتم رادیواكتیو تجزیه شود پرتوهای حاصل یك شمارشگر گایگر را به كار می اندازد و از طریق یك رله چكش كوچكی را فعال می كند كه شیشه سیانور را می شكند و باعث مرگ گربه می شود.

در زندگی روزمره احتمال پنجاه _ پنجاه وجود دارد كه گربه كشته شود و بدون نگاه كردن به درون جعبه می توانیم با خوشحالی تمام بگوییم كه گربه درون آن مرده یا زنده است. اما براساس نظریه كوانتوم هیچ كدام از این دو امكانی كه برای ماده رادیواكتیو و در نتیجه گربه وجود دارد واقعیت ندارد، مگر آنكه مشاهده شوند.

فروپاشی اتمی نه اتفاق می افتد و نه اتفاق نمی افتد، گربه نه كشته می شود و نه كشته نمی شود، مگر هنگامی كه ما به درون جعبه نگاه كنیم و ببینیم كه چه اتفاقی رخ داده است.

نظریه پردازانی كه تفسیر استاندارد از مكانیك كوانتومی را می پذیرند می گویند كه گربه در حالتی غیرقطعی و نامعین _ به عبارت دیگر در یك «ابرمرتبه حالت ها» (Superposition of States) _ نه مرده و نه زنده وجود دارد، تا زمانی كه یك مشاهده گر واقعاً به درون جعبه بنگرد و ببیند كه گربه زنده است یا مرده.متاسفانه برخلاف میل شرودینگر، این تجربه تخیلی نه تنها باعث نشد كه فیزیكدانان پوچی بعضی از خصوصیات نظریه كوانتوم را درك كنند، جعبه شرودینگر برای اكثریت فیزیكدانان به مثال اعلای استلزام های غیرمعمول و فوق العاده این نظریه بدل شد.

«ابرمرتبه حالت ها» به جای به هم ریختن نظریه كوانتوم به خصلت معرف آن بدل شد.آنهایی كه تجربه خیالی شرودینگر را با معنایی كه در نظر داشتند مطرح می كردند می توانستند با این حقیقت تسكین یابند كه موقعیت یاوه ای كه در آن گربه به طور همزمان هم زنده و هم مرده است به طور واقعی در آزمایشگاه قابل بازآفرینی نیست.

دلیل این امر ناپیوستگی كوانتومی (quantum decoherence) است _ پدیده ای كه به وسیله آن یك «ابرمرتبه» از یك حالت به حالت دیگر بدل می شود. سرعت این ناپیوستگی در یك سیستم فیزیكی به اندازه آن بستگی دارد. در حالی كه در موجودیت های فیزیكی در اندازه اتم ممكن است در یك «ابرمرتبه حالت ها» وجود داشته باشند، موجودیت های بزرگ تر، به خصوص در اندازه یك گربه، كه متشكل از میلیاردها اتم هستند، در یك حالت منفرد و معین ثابت می شوند.

در نتیجه افرادی كه با موضع اینشتین همدلی دارند می توانند مدعی شوند كه گرچه خصوصیات غریب كوانتومی ممكن است در جهان زیراتمی مصداق داشته باشند، در دنیای روزمره متشكل از اشیای معمول مثل گربه، كتاب و افراد و... خدا از هر لحاظ تاس نمی اندازد. اما اكنون حتی این دفاع (تاحدی نومیدانه) از شعور عام در خطر سرنگون شدن است.

فیزیكدانان ویلیام مارشال، كریستوف سایمون و ویك بوویستر اخیراً آزمایشی را طراحی كرده اند كه در آن می توان از «ناپیوستگی كوانتومی» اجتناب كرد تا به یك «ابرمرتبه حالت ها» در مورد جسمی در اندازه حدود یك گلبول قرمز (به طور مشخص آینه ای با قطر ?? میكرون یا یك صدم میلی متر) دست یافت، اندازه ای كه شاید در مقایسه با یك گربه بزرگ نباشد ولی در مقیاس های اتمی بسیار بزرگ است. براساس گزارش مارشال و همكارانش: «این جسم تقریباً دامنه ای ? برابر بیشتر از هر ابرمرتبه مشاهده شده تا به حال دارد.»

این آزمایش فرضی در اصول بر تعامل یك فوتون منفرد نور با یك آینه كوچك كه بر روی یك بازوی كوچك نصب شده است تكیه دارد. فشار تابش فوتون برای جابه جا كردن آینه كوچك كافی است. به وجود آمدن یك ابرمرتبه فوتون باعث می شود سیستم به صورت یك ابرمرتبه حالت های متناظر با دو جایگیری متمایز آینه تكوین پیدا كند.پیشنهاد این دانشمندان اولین پیشنهاد برای تعیین كردن چگونگی ایجاد و مشاهده یك ابرمرتبه ماكروسكوپیك نیست، اما اولین پیشنهادی محسوب می شود كه امكان تحقق آن با تكنولوژی فعلی وجود دارد.

در واقع در حال حاضر ساختن اجزای لازم برای این آزمایش در جریان است و بنابراین تنها اندكی باید صبر كرد تا گونه ای از «وسیله جهنمی» شرودینگر به واقعیتی مشاهده پذیر بدل شود. معانی ضمنی این آزمایش بر آفرینندگان آن پوشیده نیست چرا كه بدون اغراق اظهار می كنند: «اینكه انجام آزمایشی بر روی یك میز توانایی بالقوه به آزمون گذاشتن مكانیك كوانتوم را در نظامی كاملاً نوین در اختیار بگذارد، امری فوق العاده است.»

و غیرعادی تر این است كه این آزمایش بر مبنای تجربه ای فرضی تكوین یافته است كه در اصل برای افشا كردن پوچی نظریه كوانتوم طراحی شده بود. شرودینگر مسلماً از روبه رو شدن با این آزمایش شوكه می شد.