اینشتین دربارهی «عمل شبحوار» چه اشتباهی کرد؟
مجله علمی ایلیاد - مطالعهای جدید بر روی ۱۰۰،۰۰۰ داوطلب نشان میدهد که درهمتنیدگی کوانتومی عملی است. این پدیده همان چیزی است که اینشتین دربارهی آن مطمئن نبود و آنرا «عمل شبحوار در مسافت» نامید. این ایده بیان میکند که ذرات میتوانند وقتی به یکدیگر متصل نیستند، بر یکدیگر تاثیر بگذارند؛ حتی در طول مسافتهای طولانی. این ایده ما را از قلمرو فیزیک کلاسیک خارج کرده و وارد مکانیک کوانتومی میکند.
اینشتین کاملاً با ایدهی مکانیک کوانتومی موافق نبود، اما چیز دیگری را در پشت صحنه معرفی کرد که باعث این عمل شبحوار میشود؛ چیزی که هنوز مشخص نشده است. قبلاً اثبات درهمتنیدگی کوانتومی را مشاهده کردهایم، اما برای دانشمندان آسان نیست که ثابت کنند دقیقاً چه اتفاقی میافتد؛ این احتمال وجود دارد همانطور که اینشتین فکر میکرد متغیرهای پنهان و ناشناخته این اثرات را ایجاد کنند. در اینجا گروه داوطلبها وارد صحنه میشوند. بازیهایی که آنها از طریق تلفنهای هوشمند و دستگاههای دیگر انجام میدهند، برای تولید اعداد کاملاً تصادفی طراحی شده است؛ این تصادفی بودن باید ثابت کند که هیچ مجموعهی پنهانی از متغیرها یا ساختارها در بازی وجود ندارد.
سپس اعدادِ تولیدشده در یکسری از آزمایشهای کوانتومی در ۱۲ آزمایشگاه مختلف بهکار رفتند و ذرات درگیرشده مثل فوتونها را در محیطهای گوناگونی اندازهگیری کردند. این آزمایشها از لحاظ فنی «تستهای زنگ» نامیده میشوند که برای تایید ایدهی درهمتنیدگی کوانتومی طراحی شدهاند. برای اولینبار، این تحقیق یکی از شناختهشدهترین روزنهها را در تست زنگ میبندد؛ یعنی اعدادِ بهکار رفته واقعاً غیرقابل پیشبینی نیستند. داشتن اعداد واقعاً تصادفی خیلی دشوار است، به همین دلیل گروه داوطلبها کنترل شدند.
یکی از اعضای گروه، «اندرو وایت» از دانشگاه کوینزلند در استرالیا گفت: «مردم غیرقابل پیشبینی هستند و در زمان استفاده از تلفنهای هوشمند حتی غیرقابلپیشبینیتر میشوند. از گروهها خواستیم تا با استفاده از تلفنهای هوشمند یا دستگاههای دیگر اعداد غیرقابل پیشبینی ارائه دهند. سپس این اعداد تصادفی مشخص کردند که اتمها، فوتونها و اَبَررساناهای درهمتنیدهی گوناگون چگونه در آزمایشها اندازهگیری شدند. این کار روزنهای مهم را در آزمایشهای اصل «قلمرو محلی» اینشتین بست.»
مفهوم قلمرو محلی این ایده را بیان میکند که عملیات یا مشاهدات هیچ تاثیری بر محلهای دیگر نمیگذارند و چیزی که دربارهی جهان مشاهده میکنیم، ثابت باقی میماند، حتی زمانیکه آنرا مشاهده نمیکنیم. فیزیک کوانتومی ضرورتاً از این قوانین پیروی نمیکند. با گردآوری ورودیهای تصادفی زیاد، نتایج نشان میدهد که فیزیک کوانتومی واقعاً میتواند جهان پیرامون ما را توضیح دهد، بدون اینکه هیچ متغیر پنهانی در آن درگیر باشد. متاسفیم اینشتین.
یکی از محققان، «مارتین رینگباور» از دانشگاه کوینزلند، توضیح داد: «هر آزمایشگاه یک آزمایش جداگانه را انجام میدهد تا قلمرو محلی را در سیستمهای فیزیکی متفاوت آزمایش کند و همچنین مفاهیم دیگر مربوط به این قلمرو را بیازماید. ما نشان دادیم که خاصیتی کلیدی از درهمتنیدگی در فضا که به اصطلاح «مونوگامی درهمتنیدگی» نامیده میشود، در حیطهی زمانی کاربردی ندارد.»
این مطالعه کارهای مشابهی بر روی تستهای زنگ که در اوایل سال ۲۰۱۸ انجام شده بودند را دنبال میکند. دانشمندان سطوح جدیدی از تصادفی بودن را توسعه میدهند که میتواند ثابت کند، ایدههای کوانتوم با نوعی نظم یا الگوی پنهان شده در پسزمینه پشتیبانی نمیشوند.
محققان میپذیرند که آزمایشات آنها بخش کوچکی از تصویر بزرگتری است و ما دقیقاً همه چیز را دربارهی فیزیک کوانتومی نمیدانیم، اما این مرحلهی مهم دیگری به سوی درک درهمتنیدگی و قلمرو محلی است و فقط میخواهیم نشان دهیم که در کنار چک کردن رسانههای جمعی و چرخ زدن در وبسایتها میتوانید کارهای خیلی زیادی با تلفنهای همراهتان انجام دهید. یکی از محققان، «جف پراید» از دانشگاه گریفیث در استرالیا، گفت: «من خیلی از پیشرفت و مشارکت عموم لذت بردم. لذت بردم که به مردم فرصت دادیم کاری را انجام دهند که بر چگونگی اجرای آزمایش تاثیر گذاشت.»
این تحقیق در مجلهی Nature منتشر شده است.
نوشته: دیوید نیلد
ترجمه: سحر اللهوردی - مجله علمی ایلیاد
ترجمه: سحر اللهوردی - مجله علمی ایلیاد