گربه شرودینگر:‌ فلسفه‌ای که اینترنت به آن مدیون است

«اروین شرودینگر»، فيزيکدان اتريشی، يکی از بنيان‌گذاران فيزيک کوانتوم است. اما در واقع به چيزی معروف است که یک جورهایی واقعا هيچ‌وقت انجام نداد. يک آزمايش ذهنی که شامل یک گربه می‌شود. اروين شرودینگر تصور کرد که يک گربه‌ای رو توی يک جعبه مهر و موم شده بزاری، آن هم با يه دستگاهی که ۵۰ درصد شانس کشتن گربه رو ظرف يک ساعت داره. بعد پرسید:‌بعد از یک ساعت،‌ گربه تو چه وضعيتيه؟

عقل سلیم می‌گوید که گربه ممکن است با احتمال نصف نصف، زنده باشد يا مرده،‌ اما شرودينگر اذعان کرد که طبق قوانين فيزيک کوانتوم، لحظه قبل از باز شدن جعبه، قسمت‌های مساوی از گربه هم‌زمان هم زنده هستند هم مرده! فقط با باز شدن جعبه است که ما به حالت قطعی می‌بينيم و تا پیش از آن، وضع گربه بسته به احتمالات است؛ نصفش يک چيزی است و نصفش چيزی ديگر. اين به نظر نامعقول می‌آید و از قضا، نکته مدنظر شرودينگر هم همین بود.

شرودینگر این فيزيک کوانتوم رو آن‌قدر از نظر فلسفی آزاردهنده يافت که نظريه‌ای رو که به ساخت آن کمک کرده بود را رها کرد و به نوشتن راجع به زيست شناسی رو آورد.

همان‌طور که شايد نامعقول به نظر برسد، گربه شرودينگر خيلی‌ هم واقعی است، در واقع حتی ضروری است. اگر برای اجسام کوانتومی ميسر نبود که همزمان تو دو حالت باشند، کامپيوتری که داريد باهاش اين ويديو رو می‌بينيد نمی تونست وجود داشته باشد. 

پديده کوانتومی «فوق وضعيت» نتيجه‌ای از رفتار دوگانه ذره و موج همه چيز است. برای اينکه جسمی طول موج داشته باشد بايد در جاهايی از فضا پخش بشود.  به اين معنی که همزمان جاهای مختلفی را هم اشغال می‌کند. به هرحال، طول موج يک جسم که محدود شده به يک جای کوچک از فضاست، نمی‌تواند درست تعريف شود. بنابراين همزمان توی طول موج‌های مختلف وجود دارد. ما اين ويژگی‌های موج را برای اشيای روزمره نمی بينيم. چون طول موج با زياد شدن جنبش آنی کم می‌شود وگربه هم خب نسبتا چاق و بزرگ است.

اگر ما يه اتم خالی رو درنظر بگيريم و به اندازه يک منظومه شمسی بزرگش کنيم، طول موج يک گربه که داره از يه فيزيکدان فرار ميکنه به اندازه یک اتم کوچک تو همون منظومه شمسی خواهد بود که برای آشکارسازی خيلی کوچيکه. پس ما رفتار موج رو از يک گربه نخواهيم ديد. اگرچه يک ذره کوچک مثل الکترون می‌تونه شواهد شگرفی از رفتار دوگانش رو به نمايش بگذاره.

اگر ما هر دفعه يک الکترون به يک دسته شکاف دوتايی نازک که تو يه مانع بريده شدن شليک کنيم، هر الکترون تو طرف ديگری در يک مکان و در یک فاصله خاص شناسايی می‌شود. مثل يک ذره، اما اگر به دفعات اين آزمايش را انجام دهیم و ردپای تک تک آشکارسازی‌ها را دنبال کنیم، می‌بينيم يک الگو به‌جا گذاشتند که مشخصه موج را دارد. مثل يک دسته از خطوط.

جاهايی با الکترون زياد هستند که توسط جاهايی که اصلن الکترون وجود ندارد، جدا شده‌اند. اگر يکی از شکاف‌ها را ببندید، می‌بينید که خطوط از بين می‌روند. اين نشان می‌دهد که الگو نتيجه حرکت هم زمان الکترون‌ها در دو تا شکاف است. يک تک الکترون انتخاب نمی‌کند که از چپ برود يا از راست بلکه هم‌زمان هم به چپ می‌رود و هم به راست.

اين فوق وضعيت حالت‌ها همچنين منجر به فناوری مدرن می‌شود و الکترون نزديک به هسته اتم، در يک موج گسسته مثل مدار وجود دارد. دو اتم رو بهم نزديک کنید، والکترون‌ها نمی‌خواهد يکی از آن‌ها را انتخاب کند، بلکه بين آن‌ها به اشتراک گذاشته می‌شود و اينجوری بعضی از پيوندهای شيميايی شکل می‌گیرد.

الکترون توی مولکول فقط توی اتم «آ» يا اتم «ب» نيست. بلکه هم توی “آ» است و هم توی “ب”. همينطوری که اتم اضافه ميکنی، الکترون ها پراکنده ترن ميشن و بين اتم های بيشتری هم همزمان به اشتراک گذاشته ميشن. الکترون های يک جسم جامد، فقط به يک اتم خاص مقيد نيستن بلکه بين همشون به اشتراک گذاشته شده که توی فضای زيادی گسترده می‌شود.

اين فوق وضعيت غول‌آسای حالت‌ها، حرکت الکترون از بين مواد رو شفاف سازی می‌کند. چه يک رسانا باشد، يا نارسانا يا نيم رسانا. فهميدن اين‌که الکترون‌ها چگونه بين اتم‌ها به اشتراک گذاشته می‌شود، به ما اجازه می‌دهد تا به طور دقيق خصيصه‌های مواد نيم رسانا مثل سيليکون را کنترل کنيم.

ترکيب نيم رساناهای مختلف به طور صحيح به ما اين اجازه را می‌دهد تا ترانزيستوری در يک مقياس کوچک درست کنيم که ميليون‌ها از آن در یک تراشه کامپيوتری وجود دارد. 

اون تراشه‌ها و الکترون‌های پراکنده آن‌ها، کامپيوتری که با آن دارید اين ويدئو رو ميبينید را تغذيه می‌کنند. يک جوک قديمی است که می‌گوید «اينترنت هست تا بشه ويدئوهای گربه رو بشه به اشتراک گذاشت!». اگرچه توی يه مرحله عميق، کامپيوتر زندگی‌اش رو به يک فيزيکدان اتريشی و گربه خياليش مديون است!

اصل ویدیو به زبان انگلیسی از این‌جا. ویدیوی زیر، زیرنویس فارسی دارد.

پاسخی بگذارید

در پایین مشخصات خود را پر کنید یا برای ورود روی شمایل‌ها کلیک نمایید:

نشان‌وارهٔ وردپرس.کام

شما در حال بیان دیدگاه با حساب کاربری WordPress.com خود هستید. بیرون رفتن / تغییر دادن )

تصویر توییتر

شما در حال بیان دیدگاه با حساب کاربری Twitter خود هستید. بیرون رفتن / تغییر دادن )

عکس فیسبوک

شما در حال بیان دیدگاه با حساب کاربری Facebook خود هستید. بیرون رفتن / تغییر دادن )

عکس گوگل+

شما در حال بیان دیدگاه با حساب کاربری Google+ خود هستید. بیرون رفتن / تغییر دادن )

درحال اتصال به %s