گربه شرودینگر

گربه شرودینگر

فیزیک کوانتوم از نظر شرودینگر

اروین شرودینگر فیزيكدان اتريشي تئوری كوانتوم را ارائه كرد و در توسعه آن نقش بسيار موثري ایفا كرد. قواعد حاكم بر دنياي كوانتوم آنچنان عجيب است كه حتي آلبرت اينشتين هم دست هايش را به علامت تسليم بالا برد گفت: «اگر فيزيك كوانتوم، صحيح باشد، آن وقت بايد اذعان كرد، قوانين جهان بسيار عجيب است.» حتي خود شرودینگر هم از تفسير يافته هاي خود ناخرسند بود و با تاسف بسيار به يكي از همكاران خود گفته است: «از اين كه در مورد تئوري كوانتوم كار مي كند چندان راضي نيست.

مسئله اي كه اينشتين، شرودینگر و فيزيكدانان پس از آن ها را، تا اين حد متحير كرد تقابل اين مشاهدات با واقعيت بود ومطابق تئوري كوانتوم، ذرات فقط وقتي وجود دارند كه بتوان آن ها را «مشاهده» كرد.

آزمایش شرودینگر

تجربيات هر روزه ما چيزی خلاف اين را بيان می كند. در ابتدای كار، توصيف شرودینگر از تابع موج ـ مفهومی رياضی كه موقعيت و حركت های ممكن ذرات را بيان می كند ـ بسيار عجيب به نظر می رسید. نه سال بعد وي آزمايش گربه را طراحي كرد تا بتواند توسط اين آزمايش اختلاف بين واقعيت های ملموس توسط انسان و واقعيت هاي دنياي كوانتوم را كه خود خالق آن بود بیان كند.

در اين «آزمايش ذهنی» كه گاهی اوقات از آن به عنوان آزمايشي خيالي نيز نام می برند، او اتاقی دربسته یا جعبه ای را تصور كرد كه گربه ای زنده درون آن قرار دارد و نیز  شامل یک شیشه سیانور و مقدار كمی ماده راديواكتيو است.

اين مقدار ماده راديواكتيو آن قدر كم است كه در طول یک ساعت ممكن است يكي از اتم های ماده راديواكتيو متلاشی شود، اما با احتمالی مشابه ممكن است هيچ كدام از اتم ها دچار تلاشي نشود .

اگر اتم راديواكتيو تجزيه شود، پرتوهای حاصل، يك شمارشگر گايگر را به كار مي اندازد و از طريق يك رله، چكش كوچكی را فعال مي كند كه شيشه سيانور را مي شكند و باعث مرگ گربه مي شود. مي توان گفت بعد از گذشت یک ساعت با برداشتن در جعبه می توان دريافت آيا گربه زنده است يا مرده.

فیزیک کوانتوم در زندگی

در زندگي روزمره  همانطور که احتمال پنجاه پنجاه برای متلاشی شدن اتم رادیواکتیو وجود دارد،احتمال پنجاه  پنجاه نیز وجود دارد كه گربه كشته شود یا زنده بماند  و بدون نگاه كردن به درون جعبه مي توانيم با خوشحالي تمام بگوييم كه گربه درون آن مرده يا زنده است.

اما براساس نظريه كوانتوم هيچ كدام از اين دو امكاني كه براي ماده راديواكتيو و در نتيجه گربه وجود دارد واقعيت ندارد، مگر آنكه  مشاهده شوند.  

این گونه پارادوکس‌ها در مکانیک کوانتومی بسیار زیادند. اما با این همه مکانیک کوانتومی در پیش‌بینی نتایج بسیاری از آزمایش‌ها به‌طور درخشانی موفق بوده‌است و زمینه تقریباً تمامی علم و فن نوین است. بر رفتار ترانزیستورها و مدارهای مجتمع که جزء اساسی وسایلی نظیر تلویزیون و رایانه‌اند، فرمان می‌راند و نیز بنیاد شیمی و زیست‌شناسی نوین می‌باشد. بر اساس نظریه مکانیک کوانتوم، یک ذره می‌تواند در دو حالت به‌طور هم‌زمان باشد.

هدف شرودینگر

هدف شرودینگر نشان دادن این موضوع بود که این مسئله درست نیست. شرودینگر می‌گوید که یک گربه در یک جعبه حاوی مواد سمی قرار داده شده‌است که احتمال مرگ و زنده بودن گربه، برابر و پنجاه  درصد می‌باشد. بر اساس نظریه کوانتوم، از آنجا که ما داخل جعبه را نمی‌بینیم، گربه هم زنده و هم مرده‌است. ما می‌دانیم که این مسئله ممکن نیست، چیزی نمی‌تواند هم زنده باشد و هم مرده، و این مسئله و پارادوکسی بود، که شرودینگر می‌خواست نشان دهد.

اگرچه شرودینگر اين فرضيه را با هدف ژرف‌انديشي درباره طبيعت حقيقت در جهان هستي و نمايش عجيب بودن مكانيك كوانتوم و همچنين تشريح نكته‌اي در مكانيك كوانتوم درباره طبيعت ذرات موجي مطرح كرده‌بود، فيزيكدانان در چند دهه بعد دريافتند كه اتم‌ها مي‌توانند نسخه واقعي گربه شرودینگر را به نمايش بگذارند.

مقاله

شرودینگر آزمایش ذهنی خود را در قالب مقاله ای  به نام EPR(حروف اول نام اينشتين، پودولسکی و روزندر) در سال ۱۹۳۵ منتشر کرد. این مقاله بر طبیعت عجیب برهم‌نهی كوانتومی تاكيد داشت، وضعیتی كه در آن یک سيستم كوانتومی مانند يك اتم، يا فوتون مي‌تواند در تركيبی از حالت‌های چندگانه وجود داشته‌باشد كه به نتايج احتمالی متفاوتی منجر می‌شود. 

پلاسما حالت چهارم ماده

صهبا شهسواری

مطالب مرتبط

دیدگاهها

نظر:

پانزده + 17 =