ذره، موج، هر دو یا هیچکدام؟ آزمایشی که هر آنچه دربارۀ واقعیت می‌دانیم به چالش می‌کشد (2)

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری آنا،‌ در سال 1803، آزمایش دو شکاف توماس یانگ نشان داد که نور مانند موج رفتار می‌کند و براین اساس الگوهای تداخلی ایجاد می‌شود. این کشف باورهای نیوتن را به چالش کشید و تا به امروز ادامه دارد. مکانیک کوانتومی توسط پلانک و اینشتین توسعه یافت و واحد انرژی فوتون معرفی شد.  مکانیک کوانتومی توضیح دقیقی برای رفتار نور ارایه می‌دهد. آزمایش‌های تک فوتونی نظریه کوانتومی را تأیید کرده‌اند. تابع موجی به دقت مکان فوتون را توصیف می‌کند و تداخل را نشان می‌دهد.

آزمایش توماس یانگ نشان داد که نور موجی‌شکل است. آزمایش وی مهر تأییدی بر مکانیک کوانتوم زد. دوگانگی موج-ذره نور از اسرار بنیادین فیزیک برشمرده می‌شود. مکانیک کوانتومی با تابع موجی، موقعیت فوتون را توصیف می‌کند و تداخل روی صفحه را تشریح می‌کند.

تابع موجی چیست؟
در آزمایش دو شکاف، تداخلْ زمانی اتفاق می‌افتد که چیزی با هر دو شکاف تعامل داشته باشد. این وضعیت در نظریه کوانتومی معمولاً با تابع موج توصیف می‌شود. برخی تابع موجی را واقعی نمی‌دانند و آن را مرتبط با اطلاعات در نظر می‌گیرند، اما اگر آن را واقعی در نظر بگیریم سؤالاتی دربارۀ تاثیرات همزمان آن بر فواصل بسیار دور مطرح می‌شود. این همان چیزی است که مدت‌ها فکر انیشتین را آشفته کرده بود. تفسیرهایی مانند نظریۀ جهان‌های پرشمار پیشنهاد می‌کند که همۀ نتایج ممکن در جهان‌هایی جداگانه و بدون فروپاشی تابع موجی ممکن است. این نظریه به بحث‌هایی در مورد تکثیر جهان‌ها و ماهیت احتمالات انجامیده است.
نظریه بوهمی (de Broglie-Bohm theory) نشان می‌دهد که ذرات دارای ویژگی‌های مشخصی هستند و نوعی موج اولیه بستر آنها را هدایت می‌کند. این نظریه دیدگاه مرسوم دربارۀ مکانیک کوانتومی را به چالش می‌کشد. فیزیکدانانی مانند جان ویلر (John Wheeler) نیز به نقش مشاهده در تشخیص واقعیت پرداختند و مفاهیمی مانند آزمایش «انتخاب تاخیری» را معرفی کردند. مطابق این مفهوم، مشاهده یا نادیده‌گرفتن اطلاعات می‌تواند رفتار ذره‌ای یا موجی را منجر شود.
آزمایش‌های تیم اَسپه نشان داد هنگامی که اطلاعات مربوط به جهت فوتون‌ها نادیده گرفته شود، فوتون‌ها رفتار موجی از خود نشان می‌دهند. این یافته بحث‌هایی را در مورد ماهیت واقعیت و نقش مشاهده در شکل‌گیری آن به راه انداخت. آزمایش فکری مارلان اسکالی (Marlan Scully) دربارۀ فوتون‌های درهم‌تنیده نشان داد که چگونه حذف اطلاعات دربارۀ «جهت حرکت» می‌تواند رفتار فوتون را بین وضعیت ذره‌ای و موجی تغییر دهد. این آزمایش‌ها ماهیت گیج‌کنندۀ مکانیک کوانتومی را برجسته می‌کنند و درک متعارف ما از جهان را به چالش می‌کشند و پرسش‌های عمیقی دربارۀ ویژگی‌های بنیادین واقعیت و مشاهده در جهان کوانتومی به وجود می‌آورند.
بزرگتر و بزرگتر
پژوهشگران همچنان به اکتشافات و ارائۀ تفسیر‌های تازه ادامه می‌دهند. آزمایش‌های اخیر شامل شکاف‌های زمانی نیز شده است که در طیف فرکانس الگوهای تداخلی ایجاد می‌کنند و برای مشاهده پدیده‌های کوانتومی ماکرومولکول‌ها را از خلال شکاف‌ها ارسال می‌کنند. دانشمندان در تلاشند تا مرز میان جهان‌های کوانتومی و کلاسیک را تعیین کنند. به همین دلیل برخی از نظریه‌ها آستانۀ اندازه‌ها برای گذار از فیزیک کوانتومی به کلاسیک را پیشنهاد می‌دهند. پژوهشگران همچنین در حال بررسی مفاهیم نظریۀ بوهمی در آزمایش‌های دو شکاف و پیش‌بینی توزیع ذرات و زمان رسیدن فوتون به صفحه هستند. بیش از ربع هزاره پس از آغاز بحث‌ها با آزمایش توماس یانگ، این تحقیقات نوین اهمیت اسرار دیرپای فیزیک را برجسته می‌کنند و درک ما از واقعیت و مکانیک کوانتومی را به چالش می‌کشند.