#فیزیک_کوانتوم

◾️تولد دوباره قاعده بورن، (داستان مرموز ظهور واقعیت فیزیکی از دل ریاضیات انتزاعی کوانتومی)

# قسمت اول
@Physics3p

قاعده بورن ، پلی که ریاضیات مکانیک کوانتومی را به دنیای قابل مشاهده‌ و واقعی ما وصل می‌کند. پلی که از قضا خیلی هم خوب کار می‌کند، اما به طرز خنده‌داری واقعا نمی‌دانیم چرا؟ همه می‌دانند که مکانیک کوانتومی، نظریه‌ی عجیبی است، اما ضرورتا نمی‌دانند چرا؟ باور بر این است که دنیای کوانتومی به خاطر برهم‌ نهی‌اش، اصل عدم قطعیتش و درهم تنیدگی‌اش، واقعا عجیب است. چیزی که مکانیک کوانتومی تا این اندازه عجیب کرد، اصل مشهور عدم قطعیت سال ۱۹۲۷ یا درهم تنیدگی سال ۱۹۳۵ نبود، بلکه ماکس بورن در سال ۱۹۲۶ این غرابت را به مکانیک کوانتومی اعطا کرد. او پیشنهاد داد که راه درست تفسیر ماهیت موجی ذرات کوانتومی، این است که آنها را به صورت موج‌های احتمال ببینیم. بورن اظهار داشت که معادله‌ی موج (که سال قبلش توسط شرودینگر ارائه شده بود)، اساسا یک مولفه‌ی ریاضی برای محاسبه‌ی شانس‌ مشاهده‌ی یک نتیجه‌ی خاص در یک آزمایش است. به عبارت دیگر، قاعده‌ی بورن، نظریه‌ی کوانتومی را به آزمایش مربوط می‌کند. اصلا همین قاعده است که مکانیک کوانتومی را یک نظریه‌ی علمی می‌کند، نظریه‌ای که می‌تواند پیش‌بینی‌هایی قابل آزمون انجام دهد. لوییس ماسانس (Lluís Masanes) از کالج لندن می‌گوید:

قاعده‌ی بورن، ارتباط حیاتی بین اشیای ریاضی انتزاعی نظریه‌ی کوانتومی و تجربه و جهان ملموس است مشکل این است که قاعده بورن، واقعا چیزی بیشتر از یک حدس هوشمندانه نبود! در واقع بورن این قاعده را بدون هیچ دلیل بنیادی پیشنهاد کرد!

آدان کابلو (Adán Cabello)، نظریه ‌پرداز کوانتومی دانشگاه سویای اسپانیا می‌گوید:

" قاعده بورن یک شهودِ بدون توجیه دقیق بود،‌ اما کار کرد! "

هنوز پس از گذشت بیش از ۹۰ سال، هیچ کس نتوانسته دلیل آن را توضیح دهد. بدون قاعده بورن نمی‌توان نشان داد مکانیک کوانتومی درباره‌ی ماهیت واقعیت چه می‌گوید. جیولی چیریبلا (Giulio Chiribella) متخصص بنیان‌های مکانیک کوانتومی از دانشگاه هنگ‌کنگ می‌گوید:

"درک قاعده بورن، به عنوان راهی برای درک تصویر دنیای نهفته در نظریه‌ی کوانتومی، بسیار مهم است."

چندین پژوهشگر تلاش کرده‌اند تا قاعده بورن را از اصول بنیادی‌تر بدست آورند، اما هیچ‌یک از آنها به طور گسترده‌ای پذیرفته نشده‌اند. اکنون ماسانس و همکارانش، توماس گالی (Thomas Galley) از موسسه فیزیک نظری پریمیتر در واترلوی کانادا و مارکوس مولر (Markus Müller) از موسسه اپتیک کوانتومی و اطلاعات کوانتومی وین، راه جدیدی برای استخراج این قاعده از اصول عمیق‌تر نظریه کوانتومی پیشنهاد کرده‌اند، رویکردی که می‌تواند توضیح دهد مکانیک کوانتومی چطور به صورت عمومی‌تر از طریق فرآیند اندازه‌گیری به آزمایش ارتباط می‌یابد. ماسانس می‌گوید:

" ما تمام ویژگی‌های اندازه‌گیری‌ در نظریه کوانتوم را بدست می‌آوریم: یعنی سوالات، پاسخ‌ها و احتمال رخداد پاسخ‌ها "

این یک ادعای بزرگ است. این سوال که اندازه گیری در مکانیک کوانتومی به چه معناست، از روزهای ابتدایی تولد آن، یعنی از زمان اینشتین و شرودینگر، سوال مهم و چالش‌برانگیزی بوده و بعید به نظر می‌رسد که این پیشنهاد، حرف آخر باشد. اما این رویکرد ماسانس و همکارانش، مورد ستایش فیزیکدانان قرار گرفته است. چیریبلا می‌گوید من آن را بسیار دوست دارم. کابلو می‌گوید:
این کار، نوع تمرین پالایش است، راهی برای خلاص کردن مکانیک کوانتومی از شر اجزای اضافی‌اش و این کار، قطعا یک وظیفه‌ی مهم است. این اجزای اضافی، علامتی هستند که نشان می‌دهند ما نظریه کوانتومی را کاملا نفهمیده‌ایم.

@Physics3p

🌐 منبع :
دیپ لوک، مترجم ناهید سادات ریاحی