آزمایش های عملی و فکری شُکوفنده نظریه درهمتنیدگی کوانتومی
نام نویسنده: مسلم نوروزی، دانشجوی کارشناسی ارشد دانشگاه صنعتی شریف.
Intellectual and Practical experiments revealingthe theory of Quantum Entanglement
Moslem Norozi, graduate student of Sharif University of Technology
بیشک مکانیک کوانتومی در پیشبرد اهداف بشر امروز نقش بیبدیلی را به خود اختصاص داده است. در میان پدیدههای بسیار مهم و متعددی که این شاخه از علم فیزیک به دنیای علم معرفی کرده است، پدیده درهمتنیدگی کوانتومی جایگاه بسیار مهمی دارد. این پدیده به همبستگی بین دستگاههای کلاسیک و کوانتومی برمیگردد و بهواسطه کاربردهای زیادی که در زندگی کنونی بشر دارد، به موضع مهمی برای مطالعه علاقهمندان به علم فیزیک تبدیل شده است. در اینمقاله به آزمایش های عملی و فکری قبل از سال 1972 توسط کلاوزر و فریدمن در زمینه پیدایش پدیده درهمتنیدگی کوانتومی میپردازیم و نشان میدهیم که سرنخ اولیه این ایده نه در آزمایش فکری EPR بلکه در آزمایش دو شکاف یانگ بوده است.
Abstract
There is no doubt that the quantum mechanics assigned unique role in development of
present mankind goals. Among the very important and different phenomena that this
branch of physics science introduce to the mankind, the phenomena of quantum
entanglement have remarkable position. This phenomena is come back to correlation
between the classical and quantum mechanics and because of it considerable applications in the present mankind lives, it has changed to a important subject for the scientists who is interested in physics.
In this article we discuss about the experimental and intellectual experiments before 1972 by John Clauser and Stuart Freedman in the field of the appearance of quantumentanglement and mention that the initial idea clues is not in EPR intellectual experiment but it is in Double-silt experiment of Young.
کلمات کلیدی
درهم تنیدگی کوانتومی (Quantum entanglement)
آزمایش دو شکاف (Double-slit experiment)
پارادوکس EPR(EPR paradox)
اثر آهارانوف-بوهم (Aharonov-Bohm effect)
گربه ویلر (Wheeler’s cat)
PACS Number: Quantum mechanics (مکانیک کوانتومی)
مقدمه
اشیاء درهمتنیده (ذرات یا فوتونها) با یکدیگر همبستگی دارند زیرا طی فرآیندهایی تولیدشدهاند که آنها را به شکلی خاص به یکدیگر مربوط ساختهاند. برای نمونه، زمانی که در اتم، یکی از الکترونها به اندازه دو تراز انرژی پائین میآید، دو فوتونی که حین سقوط الکترون گسیل میشوند، درهمتنیده خواهند بود (ترازهای انرژی با مدار یک الکترون در اتم، رابطه دارند). تا وقتی که هیچ یک در راستای معین نجهیدهاند، هر دوی آنها همواره در دو سمت مخالف اتم یافت خواهند شد و چنین فوتونها یا ذراتی، که به شکلی تولیدشدهاند که آنها را به هم مرتبط ساخته است، تا ابد درهمتنیده باقی خواهند ماند. چنانچه یکی از آنها تغییری پیدا کند، همتایش هر جای دنیا که باشد در همان لحظه دچار تغییر خواهد شد.
در سال 1935، اینشتین به کمک دو همکارش روزن و پودولسکی سیستمی را متشکل از دو ذره مجزا در نظر گرفتند که طبق قوانین مکانیک کوانتومی مجاز شمرده میشوند. ثابت شد که حالت این سیستم درهم تنیده است. اینشتین، پودولسکی و روزن از این درهمتنیدگی نظری ذرات جدا از هم بهره برده تا بدین موضوع اشاره نمایند که اگر مکانیک کوانتومی به چنین اثرات عجیب و غریبی امکان وجود بدهد، آنوقت جایی از نظریه باید اشتباه یا ناقص بوده باشد. در سال 1957 فیزیکدانی به نام دیوید بوهم و یاکیر آهارانوف، نتایج آزمایشی را که شکنوف و سی. اس وو تقریباً یک دهه پیش از آن انجام داده بودند، تحلیل نمودند. تجزیه و تحلیل های این دو فیزیکدان ردپای احتمالی از درهمتنیدگی سیستم های مجزا را در طبیعت آشکار نمود. بعداً در سال 1972، دو فیزیکدان آمریکایی به نام جان کلاوزر و استوارت فریدمن، مدرکی را ارائه نمودند مبنی بر آنکه درهمتنیدگیواقعاً وجود دارد. و چند سال بعد، یک فیزیکدان فرانسوی به نام آلن اسپه شاهدی کامل تر و قانعکننده تر مبنی بر وجود چنین پدیدهای را فراهم آوردند.
هر دو گروه کار نظری اساسی جان بل را پی گیری میکردند و مصمم شدند تا نشان دهند که آزمایش ذهنی اینشتین-پودولسکی-روزن تنها ایدهای پوچ برای رد کامل نظریه کوانتومی نبوده و بالعکس، توصیفی از یک پدیده واقعی بوده است. وجود چنین پدیدهای، مدرکی را به نفع مکانیک کوانتومی و علیه دیدگاههای محدود به واقعی بودن فراهم آورد.
تفاوت آزمایش عملی با آزمایش فکری
آزمایش فکری ابزاری ابتکاری است که در فعالیت های مختلف فیلسوفان و دانشمندان بهکارمیرود. این نوع آزمایش در حوزههای مختلف مانند ...................
|