1. آزمایش شکاف و تکانه (کنفرانس سولوی ۱۹۲۷)
🧪 طرح آزمایش انیشتین:
او پیشنهاد آزمایشی داد که در آن یک فوتون از میان یک شکاف عبور میکند؛ طبق فیزیک کلاسیک، اگر ما بدانیم فوتون از کدام نقطه رد شده مکان آن برای ما مشخص خواهد شد. انیشتین گفت اگر ما شکاف را روی یک فنر بسیار حساس قرار دهیم، وقتی الکترون از آن رد میشود، شکاف به دلیل "لگد" خوردن (Recoil) کمی جابهجا میشود و این یعنی نقض اصل عدم قطعیت و رفع ابهامی که مکانیک کوانتوم بر آن اصرار داشت.
🛡 پاسخ بور:
بور پس از یک شب بیخوابی پاسخ داد: اگر بخواهید تکانهی شکاف را با آن دقتِ بالا اندازه بگیرید، طبق خودِ اصل عدم قطعیت، مکانِ خودِ شکاف دچار ابهام میشود. یعنی وقتی شکاف روی فنر نوسان میکند، ما دیگر جای دقیق آن شکاف را نمیدانیم. در نتیجه، ابهام در مکان شکاف دقیقاً به همان اندازهای است که ابهام در مکان الکترون را جبران کند. در نتیجه اصل عدم قطعیت همچنان پابرجاست.
2. شکاف دوگانه و ردیابی فوتون (سولوی ۱۹۲۷)
🧪 طرح آزمایش انیشتین:
بار دیگر اینشتین سناریوی پیچیدهتری را طراحی کرد؛ او گفت اگر در یک آزمایش دو شکاف، ما شکاف اول را به گونهای نصب کنیم که با عبور فوتون کمی جابهجا شود و سیگنالی دریافت کنیم، پس میتوانیم بفهمیم فوتون از کدام شکاف رد شده و همزمان الگوی تداخلی (رفتار موجی) را روی پرده ببینیم. این یعنی مشاهدهی همزمان رفتار "ذرهای" و "موجی" که بور آن را محال میدانست.
🛡 پاسخ نیلز بور:
بور با تکیه بر "اصل مکملیت" ثابت کرد که عملِ اندازهگیریِ مسیرِ ذره (فهمیدن اینکه از کدام شکاف رد شده)، باعث از بین رفتنِ همفازیِ امواج میشود. به محض اینکه تلاش کنید بفهمید فوتون کجاست، ویژگیِ موجیِ آن فرو میپاشد و الگوی تداخلی ناپدید میشود. در واقع، طبیعت اجازه نمیدهد هر دو جنبهی واقعیت را در یک آزمایشِ واحد ببینید.
3. جعبه فوتون و ساعت (کنفرانس سولوی ۱۹۳۰)
🧪 طرح آزمایش انیشتین: انیشتین جعبهای را تصور کرد که پر از فوتون است. روی جعبه یک ساعت و یک دریچه وجود دارد که توسط ساعت کنترل میشود. ساعت در یک لحظهی بسیار دقیق، دریچه را برای یک آن باز میکند تا فقط "یک فوتون" خارج شود.
۱. زمانِ خروج با ساعت به طور دقیق مشخص است (Δt بسیار کوچک است).
۲. با وزن کردن جعبه قبل و بعد از خروج فوتون، طبق فرمول E = mc²، انرژیِ فوتونِ خارج شده به طور دقیق محاسبه میشود (ΔE بسیار کوچک خواهد بود). در نتیجه این یعنی اندازهگیری همزمان و دقیق انرژی و زمان، که ناقض رابطه عدم قطعیت انرژی و زمان است.
ΔE · Δt ≥ h / 4π
h : ثابت پلانک
ΔE : عدم قطعیت انرژی
Δt : عدم قطعیت زمان
🛡 پاسخ بور :
بور این بار از "نسبیت عام" خود انیشتین علیه او استفاده کرد! او گفت وقتی فوتون از جعبه خارج میشود، جعبه کمی سبکتر شده و به دلیل نیروی فنر (ترازوی وزنکشی) به سمت بالا حرکت میکند. طبق نسبیت عام، ساعت در یک میدان گرانشی متفاوت با سرعت متفاوتی کار میکند (اتساع زمان گرانشی). بور ثابت کرد که همین جابهجایی ناچیز در میدان گرانشی، باعث میشود عقربهی ساعت دقیقاً به همان میزانی که برای حفظ اصل عدم قطعیت لازم است، دچار خطا شود.
4. پارادوکس EPR سال (۱۹۳۵)
آخرین و جدیترین چالش انیشتین سالها پس از کنفرانس سولوی مطرح شد.
🧪 طرح آزمایش انیشتین:
انیشتین به همراه پودولسکی و روزن (EPR) سیستمی را تصور کردند که در آن دو ذره با هم برهمکنش داشته و سپس از هم دور میشوند (درهمتنیدگی).
طبق کوانتوم، این دو ذره درهمتنیده یک سیستم واحد هستند. اگر ما مکان ذره اول را اندازه بگیریم، بلافاصله مکان ذره دوم را خواهیم دانست، بدون اینکه به آن دست زده باشیم. انیشتین گفت یا این اطلاعات با سرعتی بیشتر از سرعت نور منتقل شده (که محال است) یا اینکه ذرات ویژگیهای پنهانی دیگری دارند که مکانیک کوانتوم آنها را نمیشناسد. او این ارتباط را "کنش شبحوار در فاصله دور" نامید.
🛡 پاسخ بور:
بور با تکیه بر "اصل مکملیت" پاسخ داد که شما نمیتوانید ذرات درهمتنیده را به عنوان دو موجودیت جدا از هم در نظر بگیرید. کل جهان آزمایش (ذرات و دستگاه اندازهگیری) یک "واحد جداییناپذیر" است. واقعیتِ یک ذره تا زمانی که اندازهگیری نشود، تعریف نشده است. بنابراین، اندازهگیری روی ذره اول، نه یک پیام به ذره دوم، بلکه تعریف واقعیتی برای کل آن سیستم در آن لحظه است.
🏛 نتیجهگیری این تقابلها
🟡 انیشتین : معتقد بود "واقعیت" (reality) مستقل از ناظر (observer) وجود دارد و فیزیک باید بتواند آن را با قطعیت توصیف کند.
🟢 بور : معتقد بود فیزیک نه دربارهی خود طبیعت، بلکه دربارهی "دانش ما" از طبیعت است و "عمل مشاهده" بخشی از ساختار واقعیت است.
#TheQuantumDawn
@QUSTmedia