پارادوکس گربه ی شرودینگر

خصوصیت بنیادی اصل موضوع های مکانیک کوانتومی این است که حالت یک سامانه اغلب با برهم نهش همدوس داده می شود. اما هرگز یک برهم نهش همدوس را مشاهده نمی کنیم!

اصل موضوع فروکاهش می گوید که در اثر اندازه گیری کوانتومی، بردار حالت یک سامانه از برهم نهش همدوس به یک ویژه حالت کاهش می یابد. پس هر وقت که به یک سامانه نگاه می کنیم، به یکی از ویژه حالت هایش نگاه می کنیم. با این حال، میپذیریم که وقتی نگاه نمی کنیم، حالت سامانه ممکن است به صورت برهم نهش همدوس درآید. مفهوم هستی شناختی بر هم نهش همدوس چیست؟ چه چیزی در این «نگاه کردن» وجود دارد که آن را قادر می کند جادوی فروکاهش بردار حالت را به صحنه بیاورد؟ این پرسش ها به شکلی بسیار زیرکانه در پارادوکس گربه ی شرودینگر گنجانده شدند.

 

فرض کنید یک گربه را به همراه یک اتم پرتوزا، یک شمارگر گایگر، یک چکش و یک بطری حاوی سم در قفسی قرار داده ایم. همچنین فرض کنید که نیم عمر اتم داخل قفس یک ساعت باشد، یعنی این اتم در هر یک ساعت پنجاه درصد شانس واپاشی داشته باشد. اگر اتم واپاشی کند، شمارگر گایگر فعال می شود، این فعالیت جکش را به حرکت درمی آورد، چکش متحرک هم بطری سم را می شکند و گربه کشته می شود. اگر اتم واپاشی نکند، هیچ یک از این چیزها رخ نمی دهد و گربه زنده خواهد بود. پرسش این است که سرنوشت گربه در پایان یک ساعت چیست؟

 

اگر کلاسیکی فکر کنید، یک تشابه ذهنی با سکه ای که شخصی برای شیر یا خط پرتاب کرده است درست می کنید. اگر این سکه پس از پرتاب در کف دست شخص پنهان بماند، نمی دانیم که شیر آمده است یا خط. اما البته می دانیم که یا شیر است یا خط؛ گربه یا مرده است یا زنده و برای هر وضعیت شانس 50 درصد موجود است، اما فقط نمی دانیم که کدام وضعیت رخ داده است.

 

اما مکانیک کوانتومی شما را وادار می کند که متفاوت فکر کنید. چگونه مکانیک کوانتومی حالت گربه را در پایان یک ساعت توصیف می کند؟ در اصل به صورت گربه ای نیم زنده و نیم مرده، به صورت یک بر هم نهش همدوس.

 

|گربه> = 2√/1 {|گربه ی زنده>+e^iθ |گربه مرده>} (1)

 

که در آن θ فاز دلخواه است. معنی این دوپارگی اهریمنی چیست؟

 

البته، هیچ کس واقعاً یک بر هم کنش همدوس را ندیده است. در واقع اگر درون قفس را مشاهده کنیم، گربه را یا زنده و یا مرده می یابیم. و بدین ترتیب، این پرسش مطرح می شود که چه چیز خاصی در مشاهده ی ما وجود دارد که این دوپارگی را برطرف می کند؟

 

تعبیر کپنهاگی فقط تا حدی این پارادوکس را توضیح می دهد. برای شروع، می توانیم از اصل مکلمیت استفاده کنیم. برهم کنش همدوس یک ساختار اتنزاعی است، و گربه به صورت انتزاعی، می تواند هم زنده باشد و هم مرده. این توصیفی مکمل است؛ مکمل از این نظر که هنگام مشاهده، مرده بودن یا زنده بودن گربه را توصیف می کند. به علاوه، با پیروی از هایزنبرگ، می توانیم بگوییم که حالت گربه از رابطه (1)، گربه را به صورت بالقوه در دنیای امکانات توصیف می کند. تنها مشاهده است که حقیقت زنده یا مرده بودن گربه را آشکار می کند.

 

اما حتی اگر چنین باشد، پرسش های پارادوکس دار دیگری باقی می ماند: هنگامی که مشاهده انجام میگیرد، یعنی هنگامی که قفس گربه گشوده می شود چه کسی یا چه چیزی نتیجه را مشخص می کند؟ آیا ابزار اندازه گیری اتم، مثل شمارگر گایگر، است که مشخص می کند؟ آیا گربه است و یا شخص مشاهده کننده؟ چنان که شاید اینشتین در اینجا می پرسید که چه کسی با سرنوشت گربه تاس بازی می کند؟ چه زمانی و در جه مرحله ای از آزمایش تابع موج می رمبد، یعنی چه چیزی سازنده مشاهده است؟

 

 


بنده دانشجوی دکترای فیزیک ماده چگال از دانشگاه تربیت مدرس تهران هستم. حوزه مورد علاقه من فیزیک محاسباتی (به طور خاص نظریه تابعیت چگالی) و همچنین سیستم های توپولوژیک است.


There are no comments yet

  • سلام , مهمان
  • خروج
  • ورود

    Or use one of these social networks

This site is protected by wp-copyrightpro.com