ماهیت واقعیت: ویژگی های برتر فیزیک کوانتومی ما را به صورت رایگان بخوانید

دنیای «کلاسیک» که ما می بینیم و تجربه می کنیم، از ذرات زیراتمی بیرون می آید که همگی توسط نظریه کوانتومی اداره می شوند. این جهان در ابتدایی ترین شکل خود است و با عجیب بودن معروفش می تواند بیش از کمی نگران کننده به نظر برسد. نترس ! در این پکیج ویژه، شما را به گشت و گذار در ذرات و نیروهای شناخته شده دعوت می کنیم. قوانین و پدیده‌هایی که فیزیک کوانتومی را به دلیل عجیب بودن شهرت داده است. ذرات فرضی که می توانند برخی از بزرگترین اسرار فیزیک را حل کنند. و احمقانه ترین ایده ها در مورد آنچه ممکن است در لایه عمیق تری از واقعیت در کمین باشد. من به شما قول می دهم، این است هیجان انگیزتر – و کمتر گیج کننده – از آن چیزی است که فکر می کنید.

آیا واقعیت بدون ما وجود دارد؟

آزمایش فکری معروف اروین شرودینگر می‌گوید که گربه‌ای که در جعبه‌ای به دام افتاده است که می‌تواند آن را بکشد، به طور همزمان مرده و زنده است، تا زمانی که جعبه را باز کنید. این برای نشان دادن پوچ بودن اصرار نظریه کوانتومی بر اینکه اشیا تنها زمانی واقعی می شوند که آنها را مشاهده کنیم طراحی شده است. ناراحتی هرگز از بین نرفت، اگرچه بیشتر مردم به تازگی ادامه دادند. اما چند سال پیش، فیزیکدانان نسخه جدیدی از گربه شرودینگر را ارائه کردند که پارادوکسی حتی گیج کننده تر از نسخه اصلی را به تصویر می کشد – پارادوکسی که به نظر می رسد مفهوم حقیقت مطلق و عینی را تضعیف می کند. میو!

چرا همه چیز می تواند از پیش تعیین شده باشد؟

این ایده که چیزها تنها زمانی به‌طور آشکار «واقعی» می‌شوند که ما آن‌ها را مشاهده یا اندازه‌گیری کنیم، کاملاً دیوانه‌کننده به نظر می‌رسد، و با این حال، بیشتر فیزیکدانان مدت‌هاست که هرگونه تردید فلسفی در مورد آن را بلعیده‌اند. پس ریاضی جواب میده به قول معروف خفه شو حساب کن! اما قبل از اینکه ناظران آگاه برای تقطیر مه کوانتومی وجود داشته باشند چه اتفاقی افتاد؟ عجیب است، همانطور که این ویژگی توضیح می دهد، یک تفسیر جایگزین وجود دارد که نه تنها مشکل ناظر را از بین می برد، بلکه اسرار کیهان شناسی را نیز درک می کند، از نحوه کار سیاهچاله ها تا اینکه چرا زمان فقط در یک جهت جریان نمی یابد.

یک چرخش جدید و حتی عجیب تر در گربه شرودینگر

چه بخواهید اصول اولیه تئوری کوانتومی را بیاموزید و چه با ارزش ترین فرضیات خود در مورد آنچه واقعاً واقعی است به چالش بکشید، می توانید با کلیک بر روی آنها و ثبت نام به عنوان کاربر newscientist.com، دسترسی رایگان خود به این مقالات برتر را باز کنید.

راهنمای مبتدی شما برای دنیای کوانتومی

بر اساس تئوری کوانتومی، تا زمانی که به آن نگاه نکنیم، نمی‌توانیم بفهمیم که چیزی اینجاست یا آنجا، یا این یا آن. به عنوان مثال، تنها زمانی که یک ذره “اندازه گیری” می شود، ویژگی های تعریف شده ای را به خود می گیرد. اما چیزهای مهمتر چطور؟ در این داستان، ما به مجموعه‌ای از آزمایش‌ها نگاه می‌کنیم که با بررسی اینکه آیا اجسام ماکروسکوپی رفتارهای کوانتومی از خود نشان می‌دهند یا خیر، مرزهای مبهم بین دنیای کوانتومی و «کلاسیک» را بررسی می‌کنند. خطرات زیاد است، زیرا اگر فکر کنیم چیزهایی وجود دارند، چه به آنها نگاه کنیم چه نبینیم، کار می تواند یک بار برای همیشه ثابت کند که ما در اشتباهیم.

مقابله با بزرگترین راز نظریه کوانتومی

درهم تنیدگی کوانتومی جایی است که به نظر می رسد دو ذره کاملاً جدا شده بر یکدیگر تأثیر می گذارند، علیرغم اینکه راهی برای برقراری ارتباط ندارند. اما اگر درهم تنیدگی نیز می تواند در طول زمان رخ دهد، به طوری که یک ذره می تواند تحت تاثیر رویدادهایی که در آینده رخ می دهد، چه اتفاقی بیفتد؟ در اینجا، ولاتکو ودرال، فیزیکدان دانشگاه آکسفورد، توضیح می‌دهد که چگونه آزمایش‌هایی که دقیقاً این موضوع را نشان می‌دهند، او و همکارانش را به بازنگری اساسی در زمان در قلمرو کوانتومی تشویق کردند. او می‌گوید با انجام این کار، در نهایت می‌توانیم نظریه گرانش آلبرت انیشتین را با نظریه کوانتومی تطبیق دهیم و بفهمیم که در مرکز یک سیاه‌چاله چه اتفاقی می‌افتد، جایی که این دو نظریه باید کنار هم قرار گیرند.

نظریه کوانتومی، اما حتی عجیب تر

چه اتفاقی می‌افتد وقتی فازی کوانتومی احتمال به‌عنوان چیزی معین ظاهر می‌شود؟ فرض طولانی مدت این است که نتیجه فردی یک اندازه گیری به طور تصادفی رخ می دهد و بنابراین جهان در اساسی ترین شکل خود نامعین یا تصادفی است. با این حال، همانطور که این داستان تحریک آمیز نشان می دهد، برخی از فیزیکدانان معتقدند که جهان کوانتومی ممکن است قطعی باشد و تصادفی بودن ظاهری آن فقط مصنوع از دیدگاه محدود ما است. همانطور که متوجه خواهید شد، این “ابر جبرگرایی” بسیار بحث برانگیز است و ارزش وقت شما را دارد.

چگونه درهم تنیدگی زمان می تواند ما را به مرکز یک سیاهچاله ببرد

برای دعوت هرچه بیشتر افراد به تجربه هیجان دست و پنجه نرم کردن با واقعیت در ابتدایی‌ترین شکل آن، هفت مورد از محبوب‌ترین مقاله‌های عمیق اسرار کوانتومی خود را تا ۱۱ ژوئن برای خواندن رایگان ارائه می‌کنیم.

انیشتین درهم تنیدگی کوانتومی را “عمل ترسناک از راه دور” نامید، اما از تنها ویژگی عجیب و غم انگیز دنیای زیراتمی فاصله زیادی دارد. برای درک اینکه چرا اینقدر عجیب است، فیزیکدانان مدت‌هاست که پایه‌های نظریه کوانتومی را بررسی کرده‌اند – و در سال‌های اخیر نسخه جدیدی را ارائه کرده‌اند که حتی عجیب‌تر از نسخه اصلی به نظر می‌رسد. همانطور که در این داستان توضیح می‌دهیم، جانشین بالقوه با همه چیزهایی که قبلاً می‌دانیم مطابقت دارد، اما همچنین یک نسخه شدید از درهم تنیدگی را پیش‌بینی می‌کند که حتی بیشتر توهین به شهود ما است. همچنین به طور اتفاقی ساختاری ریاضی دارد که از نامزدی برای نظریه معمایی گرانش کوانتومی پشتیبانی می کند. و باور کنید یا نه، ما در حال آزمایش آن هستیم.