اندازه گیری و واقعیت در فیزیک کوانتوم؛ اعداد در چنگال حقیقت طبیعت

آیا آگاهی یک فیزیکدان بر چیزی که اندازه می گیرد موثر است؟؟

مکانیک کوانتوم در دهه ی ۱۹۲۰ متولد شد و از آن پس تا کنون دانشمندان سر بهترین روش برای تفسیر آن مشکلات فراوانی میان خود داشته اند. بسیاری از تفاسیر، شامل تفسیر کپنهاگن که توسط نیلز بور و ورنر هایزنبرگ معرفی شد و مخصوصا، تفسیر فون نیومن- ویگنر، اظهار می کنند که هوشیاری یا آگاهی فردی که آزمایش را هدایت می کند روی نتایج آزمایش تاثیرگذار است. در سوی دیگر، کارل پوپر و آلبرت اینشتین تصور می کردند که یک واقعیت بیرونی وجود دارد. اروین شرودینگر یک آزمون ذهنی معروف را پیش رو قرار داد که در آن سرنوشت یک گربه ی بیچاره قرار بود نقص های مکانیک کوانتوم را توصیف کند.

در جدید ترین مقاله در این باره، کارمندان دولتی فنلاندی با نام های یوشی لیندگرن و یوکا لیوکونن، که در اوقات فراغت خود مکانیک کوانتوم را مطالعه و بررسی می کنند، نگاهی به اصل عدم قطعیت که نخست در سال ۱۹۲۷ توسط هایزنبرگ معرفی شده بود انداخته اند.

بر طبق تفسیر سنتی این اصل، مکان و تکانه (حرکت) را نمی توان همزمان در یک دقت دلخواه معین نمود بطوری که فردی که اندازه گیری می کند همواره روی مقادیر بدست آمده موثر است.

هر چند، آنها در مطالعه خود به این نتیجه رسیدند که هم بستگی میان مکان و تکانه که همان ارتباط میانشان نیز هست، ثابت است.  به بیان دیگر، واقعیت چیزیست که وابسته به فردی که آن را اندازه می گیرد نیست. لیندگرن و لیوکونن در مطالعه خود از روش بهینه سازی دینامیک اتفاقی بهره بردند. در چارچوب نظریه آنها، اصل عدم قطعیت هایزنبرگ یک تظاهر از معادله ترمودینامیکی است، که در آن هم بستگی های متغیر های اتفاقی ناپدید نمی شوند.

نتایج نشان می دهند که هیچ گونه دلیل منطقی وجود ندارد که نتایج وابسته به فرد اندازه گیری کننده باشد.

به گفته ی یوشی لیندگرن:

 طبق مطالعه ما، هیچ چیزی وجود ندارد که نشان دهد آگاهی و هوشیاری فرد باعث اختلال در نتایج شده یا یک نتیجه و واقعیت خاص و مشخص را بسازد.

لیندگرن

این تفسیر، به حمایت از تفاسیری از مکانیک کوانتوم که اصول علمی کلاسیک را پشتیبانی می کنند برمی خواهد.

لیوکونن اضافه می کند:

این تفسیر، معقول و واقع گرایانه است و همزمان تا جایی که امکان دارد ساده است. ما به شفافیت علاقه مندیم  و ترجیح می دهیم تمام موارد استعاری را حذف کنیم.

لیوکونن

این محققین، آخرین مقاله خود را در دسامبر ۲۰۱۹ به چاپ رساندند، که در آن هم چنین از آنالیز ریاضیاتی بعنوان ابزاری برای توضیح مکانیک کوانتوم بهره بردند. روش مورد استفاده آن ها نظریه کنترل بهینه متغیر یا اتفاقی بوده است، که مدت هاست برای حل چنین معماهایی استفاده شده است هم چنان که در چگونگی فرستادن یک راکت از زمین به ماه از آن بهره برده می شود.

با پیروی از اصل تیغ اوکام یا به عبارت دیگر اصل امساک که به نام ویلیام اوکهام معرفی شده است، محققان اکنون تصمیم به انتخاب ساده ترین توضیح ها از میان موارد مناسب موجود گرفته اند.

لیندگرن می گوید:

ما به مطالعه مکانیک کوانتوم بعنوان یک نظریه آماری می پردازیم. ابزار ریاضی مشخص و معلوم است، اما عده ای ممکن است تصور کنند که کسل کننده است. ولی آیا براستی یک توضیح واقعا یک توضیح است، اگر که گنگ و نامفهوم باشد؟؟

لیندگرن

فیزیک سرگرمی بسیار خوبی برای یک کارمند دولتی است!!!!

علاوه بر مطالعه مکانیک کوانتوم، لیندگرن و لیوکونن چیزهای مشترک بسیاری با یکدیگر دارند؛ آن ها هر دو عضو یک کلوب ریاضی در دبیرستان کوپیو لیسؤم بوده اند، هر دوی آن ها بعد از فارغ التحصیلی به پژوهش مشغول بودند، و هر دو بعنوان کارمند دولت مشغول به کار هستند. در حال حاضر لیوکونن مدرک دکتری خود را با عنوان رساله ی تاثیر امواج صوتی هدایت شده توسط اندوسکوپ روی زانو دریافت کرده است و هم اکنون بعنوان بازرس در مرکز تشعشعات و امنیت هسته ای مشغول به فعالیت است.

 

  اطلاعات بیشتر در:

   Jussi Lindgren et al. The Heisenberg Uncertainty Principle as an Endogenous Equilibrium Property of Stochastic Optimal Control Systems in Quantum Mechanics, Symmetry (2020). DOI: 10.3390/sym12091533