در ۳۰ام نوامبر ۲۰۱۶، حدود صد هزار داوطلب از سراسر دنیا در یک بازی ویدیویی شرکت نمودند. چنین جمعیتی یقیناً می‌تواند آب پاکی را روی دست آلبرت اینشتین بریزد!
فیزیک حاکم بر اکثر جوانب دنیای ما، برای عملکرد مناسب به ریاضیات وابسته است. ولی یکی از این جنبه‌ها، با عنوان در هم تنیدگی کوانتومی (quantum entanglement)، می‌تواند با نقض این مورد، موجب دلسردی شود. در هم تنیدگی ذهن اینشتین را به شدت درگیر کرده بود، چرا که به نظر می‌رسید قادر است اطلاعات را بی‌درنگ و با سرعتی فراتر از سرعت نور منتقل نماید. اینشتین گمان می‌کرد که تعدادی متغیر پنهان در جهان وجود دارد که می‌تواند در هم تنیدگی را بدون نیاز به حرکت ماورای نور (superluminal motion) توجیه نماید. اگر بخواهیم ساده‌تر بگوییم، از دیدگاه اینشتین، ما هر چه بیشتر راجع به یک سامانه کوانتومی بدانیم، به همان اندازه قادر خواهیم بود خصوصیات دو ذره در هم تنیده را پیش‌بینی کنیم. ولی آزمایش جدیدی که به سرپرستی مورگان میچل (Morgan Mitchell) از انستیتو علوم فوتونیک اسپانیا به انجام رسیده، این دیدگاه اینشتین را نقض می‌کند. این آزمایش که با عنوان آزمایش بزرگ بل (BIG Bell Test) شناخته می‌شود، نشان می‌دهد که فیزیک کوانتومی اساساً شبح‌وار است و هیچ‌گونه متغیر پنهانی در کار نیست.
داوطلبانی که در این تست شرکت نمودند، عمدتاً گیمر بودند. آزمایش بزرگ بل در حقیقت یک بازی button-mashing است، که شرکت‌کنندگان در آن مرتباً کلیدهای خاصی را پشت سر هم فشار داده و سعی می‌کنند تا حد ممکن تصادفی عمل کنند.
در هم تنیدگی، یا به قول اینشتین “کنش شبح‌وار از راه دور”، به توصیف دو جسم می‌پردازد که با فاصله‌ای بسیار زیاد از یک‌دیگر جدا شده‌اند، ولی در عین حال، ریاضیات حاکم بر آن‌ها جدایی‌ناپذیر است؛ بدین معنی که اندازه‌گیری یکی بلافاصله روی دیگری تأثیرگذار خواهد بود. دانشمندان از همان سال ۱۹۳۵ که فیزیک کوانتومی پایه‌گذاری شد، از روابط شبح‌وار حاکم بر آن آگاهی داشتند.
مقاله مرتبط: “کنش شبح‌وار از راه دور” اینشتین در اجسامی که با چشم دیده می‌شوند، اثبات شد
بیایید اول نگاهی به عملکرد اشیا در دنیای واقعی داشته باشیم. فرض کنیم شما یک عدد سیب و یک عدد پرتقال در اختیار دارید. هر یک را داخل کیسه‌ای قرار می‌دهید و سپس هر کدام از کیسه‌ها را به دو دانش‌آموز می‌دهید که در جهت مخالف هم، به سمت مدارس جداگانه حرکت می‌کنند. اگر یکی از این دانش‌آموزان کیسۀ خود را گشوده و با یک پرتقال در داخل آن مواجه شود، بلافاصله متوجه خواهد شد که دوستش سیب را در اختیار دارد. واضح است که نگاه کردن دانش‌آموز اولی به پرتقال داخل کیسه باعث نشده که میوۀ درون کیسۀ دانش‌آموز دوم به سیب تبدیل شود. اگر یک ناظر که از بیرون این ماجرا را تماشا می‌کرده، از تمام اطلاعات موجود دربارۀ وضعیت فوق آگاهی داشته باشد، می‌تواند از همان ابتدا حدس بزند که کدام دانش‌آموز کدام میوه را در اختیار دارد. این دیدگاهی است که اینشتین راجع به عملکرد فیزیک کوانتومی داشت.
آزمایش بزرگ بل از چه قرار است؟
بر اساس مطالعاتی که جان استوارت بل در این زمینه انجام داده، فیزیک کوانتومی از این فرضیه اینشتین پیروی نمی‌کند. اگر میوه‌ها از قوانین مکانیک کوانتومی پیروی می‌کردند، در آن صورت تا زمانی که کیسه‌ها گشوده نشده و اندازه‌گیری صورت نگیرد، در هر کیسه به طور هم‌زمان هم سیب و هم پرتقال خواهیم داشت. با گشودن هر کیسه، میوۀ داخل آن هویت منحصربه‌فرد خود را پیدا می‌کند؛ فارغ از این مسئله که دو میوه چقدر از یک‌دیگر فاصله دارند. هیچ داده‌ای سریع‌تر از نور حرکت نمی‌کند. هرچقدر هم آگاهی در مورد وضعیت داشته باشید، تا زمانی که اندازه‌گیری لازم روی محتوای دو کیسه صورت نگیرد، هرگز نمی‌توان حدس زد کدام میوه در داخل کدام کیسه قرار گرفته است (به یاد بیاورید که پیش از انجام اندازه‌گیری، دو میوه به طور هم‌زمان در داخل کیسه حضور دارند). هیچ‌گونه حقیقت پنهان و آمادۀ کشفی وجود ندارد که در پیش‌بینی محتوای درون کیسه‌ها به ما کمک کند.
تعداد متنابهی از آزمایش‌ها این مسئله را اثبات کرده است. این آزمایش‌ها بر روی این حقیقت استوارند که پس از چند بار اندازه‌گیری، روابط خاصی برقرار خواهند شد که تنها موقعی امکان‌پذیر خواهند بود که ذرات در جهت طبیعت شبح‌وار، ولی نه چندان واقعی در هم تنیدگی عمل نمایند.
آزمون‌های بل همواره به یک سامانه در هم تنیده نیاز دارند که در آن فاصلۀ کافی بین دو ذره در هم تنیده برقرار شود. در آزمون‌های جدیدتر یک سری قوانین تعریف شده که روش اندازه‌گیری تحت از سلیقه‌های شخصی متأثر نشود. به بیان ساده‌تر، در این آزمون فقط می‌توان با استفاده از یک سری آشکارساز فقط‌سیب و فقط‌پرتقال که ترتیب تصادفی هم دارند، محتویات درون کیسه‌ها را اندازه‌گیری نمود. ولی از سوی دیگر نمی‌توان صد درصد مطمئن بود که ترتیب اشیا واقعاً تصادفی بوده و هیچ‌گونه نیروی خارجی پنهان روی آن تأثیر نگذارد.
بل برای حل مشکل عدم قطعیت تصادفی بودن، پیشنهاد داد اختیار انسان وارد کار شود. آزمایش بزرگ بل هم بر همین اساس طراحی شده است.
این تست یک بازی است که در آن بازیکن در یک جهت حرکت کرده و مرتباً دکمه‌های صفر و یک را پشت سر هم فشار می‌دهد. این کار بسیار سریع صورت می‌گیرد و بازیکن باید سعی کند تا حد امکان پیش‌بینی‌ناپذیر عمل نماید. در این بازی غول‌آخرهایی وجود دارد که باید با حدس زدن آن‌ها شکست بدهید. که باز هم مکانیسم آن بسیار تصادفی عمل می‌کند. به گزارش وایرد، محققان فرآیند ثبت نام این صد هزار شرکت‌کننده را از طریق یک کمپین روابط عمومی در مقیاس گسترده انجام داده بودند.
عملکرد این بازیکنان، اعدادی تصادفی را به دستگاه‌های اندازه‌گیری اختصاصی در ۱۲ لابراتوار (واقع در ۵ قاره) ارسال نمود. این دستگاه‌ها آزمون‌های به‌خصوصی را در مورد در هم تنیدگی انجام می‌دهد. داده‌های تصادفی حاصل از آزمایش بزرگ بل تعیین می‌کرد که چه تنظیماتی روی دستگاه‌های اندازه‌گیری‌کننده اعمال شود. تمام این آزمایش‌ها در نهایت وجود ارتباطات شبح‌وار را اثبات کرده و نشان دادند که هیچ‌گونه متغیر پنهانی روی نتایج حاصل از اندازه‌گیری ذرات در هم تنیده اعمال نفوذ نمی‌کند.
متأسفانه این بار دیدگاه اینشتین درست از آب در نیامد. روابط بین ذرات کوانتومی واقعاً شبح‌وار است.
در صورتی که مایل به انجام دادن آزمایش بزرگ بل هستید به این لینک مراجعه کنید: BIG Bell Test
لطفاً سردرگم نشوید!
اینشتین روابط حاکم بر ذرات کوانتومی یا همان در هم تنیدگی کوانتومی را شبح‌وار توصیف کرده بود، چرا که نمی‌توانست آن را کاملاً درک کند. با این وجود، عقیده داشت تعدادی متغیر پنهان در کار هستند که در صورت کشف شدن قادر به توجیه نمودن کنش شبح‌وار خواهند بود. آزمایش‌هایی که طی سال‌های اخیر صورت گرفته، حاکی از آن است که توصیف ادیبانۀ اینشتین، واقعیت بیشتری نسبت به فرضیۀ وی دارد!
برای کسب اطلاعات بیشتر به این مقاله مراجعه کنید: ایدۀ فیزیک کوانتومی که انیشتین همواره از آن نفرت داشت، به اثبات رسید!
