ایدۀ فیزیک کوانتومی که انیشتین همواره از آن نفرت داشت، به اثبات رسید!

ما معادلات فیزیک را برای درک بهتر جهان خلق نموده‌ایم؛ از همین رو، جداسازی این معادلات از خصوصیات ذاتی مواد، کار چندان ساده‌ای نخواهد بود.
به نظر می‌رسد یکی از عجیب‌ترین قضایایی که بشر تا کنون با آن مواجه شده، موردی که اینشتین آن را به تمسخر “کنش شبح‌وار در دوردست^۱” می‌خواند؛ چیزی فراتر از ریاضیات محض بوده، و یکی از حقایق هستی است.

به تازگی، گروهی از فیزیک‌دانان بریتانیایی با استفاده از ریاضیات پیشرفته به نتیجه‌ای اینشتین‌کاه (!) دست یافته‌اند که گام بسیار مهمی برای پاسخ دادن به این سوال اساسی محسوب می‌شود:

آیا مکانیک کوانتوم صرفاً در مرزهای ریاضیات محدود شده است، و یا چیزی فراتر بوده و ذات فیزیکی دارد؟

اساسی‌ترین برهان این حکم جدید نیز بدین مضمون است که:

تمام نظریه‌های جدید فیزیک باید با آن چیزی که در دبیرستان یاد گرفته‌ایم سازگار باشد.

شاید عجیب باشد که برخلاف دیدگاه اینشتین؛ توصیف طبیعت، بدون درهم‌تنیدگی ممکن نیست. بسیاری از فیزیک‌دانان چنین می‌پندارند که نظریه‌ای عمیق‌ و جامع‌تری نیز نسبت به کوانتوم وجود دارد؛ ولی خود این نظریۀ همه‌فن‌حریف نیز به درهم‌تنیدگی نیاز دارد [تا صحیح محسوب شود].

مقالۀ مرتبط: ماهوارۀ چینی؛ گسترش مرزهای درهم‌تنیدگی کوانتومی

مکانیک کوانتوم در واقع همان نظریه‌ای است که رفتار کوچک‌ترین اجزای طبیعت، مانند فوتون و الکترون، را توجیه می‌کند. ذرات رفتار موجی دارند (و بر عکس)، و محققان پیش از مشاهدۀ خود این ذره، صرفاً می‌توانند با استفاده از احتمالات – و بدون هیچ قطعیتی – به شرح خصوصیات آن بپردازند. بدین معنی که؛ به جای این که حکم دهند که “این توپ آبی‌رنگ است“، صرفاً اعلام می‌کنند که “احتمال سبز و یا آبی‌رنگ بودن این توپ، فلان قدر است“. ولی هنگامی که دو تا از این توپ‌ها وارد تعامل شوند، لاجرم درهم‌تنیده می‌شوند؛ بدین مفهوم که شما فقط مجاز خواهید بود به صورت هم‌زمان به شرح خصوصیات این دو توپ بپردازید، و توصیف جداگانۀ آن دو ممکن نخواهد بود. از همین رو، احتمال فلان رنگ بودن یک توپ، به شکل کاملاً مستقیم روی رنگ توپ دیگر تأثیرگذار خواهد بود، و مهم نیست این دو توپ چقدر از یک‌دیگر فاصله داشته باشند.

دانشمندان می‌توانند درهم‌تنیدگی را مشاهده کنند. برای مثال؛ محققان چینی موفق شدند نوعی ارتباط بین‌ذره‌ای مخصوص بین ذرات نور ساطع شده از ایستگاهی روی زمین و ماهواره‌ای در ارتفاع ۱۰۰ کیلومتری، برقرار نمایند. در ادامه، کاشف به عمل آمد که بر اساس قوانین فیزیک کلاسیک، چنین ارتباطی اصلاً نمی‌تواند وجود خارجی داشته باشد! اینشتین همواره از این قضیه متنفر بود؛ چرا که بر طبق آن، ذرات نور بدون آن که حتی به هم‌دیگر نزدیک باشند، دائماً یک‌دیگر را تحت تأثیر قرار می‌دهند.

نتایج مطالعۀ جدید جاناتان ریچنز (Jonathan Richens) و همکارانش که در ژورنال Physical Review Letters منتشر شده، به مشاهدۀ درهم‌تنیدگی نپرداخته است. در حقیقت پایه‌ای‌ترین هدف این مقاله، اثبات این اصل بوده که “کوانتوم بخش اجتناب‌ناپذیر هر نظریۀ فیزیکی است”.

البته نتیجه‌گیری فوق با استفاده از ریاضیات بسیار پیشرفته حاصل شده است، ولی مثال جالبی که ریچنز آورده، می‌تواند مطلب را کاملاً روشن سازد.