کشف بزرگ فیزیک‌دانان؛ «هیچ چیز» چیست؟
مجله علمی ایلیاد - یکی از سوالات فلسفی که ذهن ما را همواره مشغول کرده این است که «هیچ‌چیز» چیست؟ آیا هیچ‌چیز می‌تواند چیزی باشد؟ اگر نمی‌تواند چیزی باشد، چطور «یک چیز» از «هیچ‌چیز» بوجود می‌آید؟ اگر تنها یک رشته‌ی علمی در خط مقدمِ چنین مفاهیم متناقضی باشد، آن «تئوری کوانتوم» است. در تئوری کوانتوم در واقع «هیچ‌چیز»، «یک چیز» است!
بر اساس مکانیک کوانتوم، حتی یک خلاء خالی نیز کاملاً خالی نیست. بلکه دارای ذرات ریز عجیب و غریبی است که در بُعد زمان، بین بودن و نبودن تغییر می‌کنند که این تغییرات قابل مشاهده نیست. پوچی، در کوانتوم مسأله‌ای مضحک و غیرمنطقی، در‌عین حال غریضی است. چنین موجودیتی متناقض است ولی در بعضی مفاهیم ضروری نیز، وجود دارد.
علم با مسائلی که قابل مشاهده نیستند، رابطه‌ی خوبی ندارد. همین مسأله، اهمیت این کشف را توسط فیزیک‌دانان دانشگاه کنستانز آلمان نشان می‌دهد. طبق تحقیقات این دانشمندان که اخیراً در مجله Nature منتشر شده، در واقع «پوچی» که در سطح کوانتوم قرار دارد، نه تنها یک «چیز» است، بلکه تغییرات آن‌را نیز می‌توان فهمید و حتی مشاهده کرد.
این مسأله از منظر کوانتوم غیرممکن به‌نظر می‌رسد. چون از بدیهیات جالب کوانتوم این است که نمی‌توان چیزی را بدون تغییر دادن آن، اندازه‌گیری کرد. به عبارتی دیگر، شما اگر بخواهید چیزی را در سطح کوانتوم مشاهده کنید؛ عمل مشاهده، آن چیز را تغییر داده و شرایط واقعی را از بین می‌برد. ادعای محققان دانشگاه کنستانز آلمان خلاف این اصل کوانتوم است. آن‌ها ادعا می‌کنند که تاریکی مطلق را به دقت مشاهده کردند و ماهیت حقیقی آن‌را دریافته‌اند. ادعای اصلی آن‌ها این است که توانسته‌اند روشی برای مشاهده‌ی چیزی در سطح کوانتوم بیابند بدون آن که آن چیز را نابود کنند!
فهمیدن پوچی
محققان چطور این کار را انجام دادند؟ در روش پیشنهادی آن‌ها باید یک موج از لیزر را به مدت چند فمتوثانیه، که برابر است با یک میلیونیم میلیاردیم ثانیه، در یک خلاء فشرده روشن کرد. وقتی که این لیزر از خلاء عبور می‌کند، تغییرات قطبی در نور را می‌توان برای ترسیم نقشه‌ای از پوچی کوانتومی بررسی کرد. نکته‌ی عجیب این روش ارائه شده، فشردن خلاء است. شاید راحت‌ترین راه برای فهمیدن این نکته این است که به اتفاقی که بعد از فشردن یک بادکنک می‌افتد فکر کنید. بادکنک شروع به بزرگ شدن می‌کند و در بعضی جاهای بادکنک فشار وجود دارد و در جاهای دیگر فشاری نیست.
با فشردن خلاء، تغییرات کوانتومی در بعضی جاهای این خلأ به اوج خود می‌رسد و در بعضی جاها به پایین‌ترین حد خود نائل می‌شود. اگر صحت این روش تایید شود، اتفاق بزرگی در علم خواهد افتاد. این دانشگاه آلمانی طی بیانیه‌ای اعلام کرد: «در این شیوه‌ی محاسباتی، نیازی به تقویت یا اندازه‌گیری فوتون‌ها نیست. بلکه می‌توان به‌صورت مستقیم اختلالات الکترومغناطیسی در خود خلاء را مشاهده کرد و عدم مطابقت‌های ایجاد شده در مشاهدات بخاطر این خلاء را نیز مشاهده و اندازه‌گیری کرد.»
این تحقیقات محدودیت‌هایی دارد. در بهترین حالت، نشان‌دهنده‌ی اولین درک ما از موضوعات دست‌نیافتی است. با این حال می‌توان آن‌را قدمی رو به جلو دانست که ما را به فهم بیشتر مسائل غیرمنطقی سوق می‌دهد. چه چیزی در قلب تاریکی است؟ به زودی خواهیم فهمید.
نوشته: برایان نلسون
ترجمه: مجله علمی ایلیاد