دانشمندان نظریه کوانتومی گربه شرودینگر را در سطح مولکول‌های بزرگ آزمایش کردند

شما احتمالا با نظریه گربه شرودینگر که در آن، یک گربه موجود در داخل جعبه، همزمان می‌تواند هم زنده باشد و هم مرده، آشنایی دارید. این نظریه، اغلب برای توضیح پارادوکس چندحالتی در مکانیک کوانتوم استفاده می‌شود. حالا دانشمندان اخیرا تئوری گربه شرودینگر را در مورد مولکول‌های بزرگی که از ۲۰۰۰ اتم تشکیل شده‌اند، به کار برده‌اند.

اصل برهم‌نهی کوانتومی، به دفعات بر روی سیستم‌های کوچک‌تر آزمایش شده و پژوهشگران با موفقیت نشان داده‌اند که ذرات منفرد می‌توانند در یک لحظه خاص، در دو جا حضور داشته باشند. اما این اصل، تابه‌حال در مقیاس بزرگی انجام نشده است.

گربه شرودینگر

آزمایش جدید، به دانشمندان اجازه خواهد داد تا فرضیات مکانیک کوانتوم را بازتعریف نمایند و درک خود را درباره اینکه این شاخه از فیزیک، در حقیقت چگونه عمل می‌کند، عمیق‌تر کنند.

محققین مطالعه حاضر می‌گویند که نتایج آنها، سازگاری فوق‌العاده‌ای را با نظریه کوانتوم نشان می‌دهند و نمی‌توان آنها را به روش کلاسیک توضیح داد.

تحقیق جدید، شامل معادلات شرودینگر نیز می‌شود؛ معادلاتی که توضیح می‌دهند یک ذره منفرد، چگونه می‌تواند به صورت موج، همزمان در مکان‌های مختلف رفتار کند و مانند امواج آب، با ذرات دیگر تداخل نماید.

دانشمندان برای انجام تحقیق، یک آزمایش دو شکاف (Double slit) را که در مکانیک کوانتوم بسیار معروف است، ترتیب دادند. این آزمایش، شامل تاباندن ذرات منفرد نور (فوتون‌ها) از دو شکاف می‌شود. اگر با فوتون‌ها مانند ذرات رفتار شود، تصویر حاصل از نور تابیده شده بر روی صفحه‌ای که در طرف دیگر شکاف‌ها قرار دارد، یک نوار ساده را نشان خواهد داد. اما در واقعیت، این نور تابانده شده به طرف دیگر شکاف‌ها، یک الگوی تداخلی را از خود نشان می‌دهد؛ یعنی الگویی متشکل از نوارهای چندگانه که باهم تداخل می‌کنند. این موضوع تایید می‌کند که ذرات نور می‌توانند به صورت موج نیز عمل کنند.

آزمایش دو شکاف

پس می‌توان اینگونه نتیجه‌گیری کرد که فوتون‌ها، درست مانند گربه شرودینگر، در یک لحظه می‌توانند در دو مکان حضور داشته باشند. اما همانطور که احتمالا می‌دانید، گربه مذکور، تا زمانی در دو حالت قرار دارد که مشاهده نشده است. به‌محض باز کردن در جعبه، مشخص خواهد شد که گربه مرده است یا زنده.

این موضوع در مورد فوتون‌ها هم صادق است. به محض اینکه نور به‌طور مستقیم مشاهده یا اندازه‌گیری شود، خاصیت برهم نهی، ناپدید شده و حالت فوتون مشخص می‌گردد. این یکی از بغرنج‌ترین مسایل مکانیک کوانتومی است.

البته پیش از این، آزمایش‌های دو شکاف زیادی در مورد الکترون‌ها، اتم‌ها و مولکول‌های کوچک‌تر انجام شده است، اما حالا دانشمندان، آن را در مورد مولکول‌های بزرگ‌تر نیز به کار برده‌اند. آنها در آزمایش خود، از مولکول‌های سنگینی که متشکل از ۲۰۰۰ اتم بودند، استفاده کردند.

این مولکول‌ها، به oligo-tetraphenylporphyrinهای غنی‌شده با زنجیره‌های fluoroalkylsulfanyl معروفند و برخی از آنها، جرمی معادل ۲۵۰۰۰ برابر جرم اتم هیدروژن دارند.

اما نکته مهم اینجاست که با بزرگ‌تر شدن مولکول‌ها، ناپایداری آنها نیز بیشتر می‌شود و دانشمندان تنها قادر بودند در مدت زمان بسیار کوتاه هفت میلی‌ثانیه، لحظه تداخل آنها را با استفاده از یک ابزار جدیدا طراحی شده به نام matter-wave interferometer ثبت کنند.

در آزمایش مذکور، حتی لازم بود که فاکتورهایی مانند چرخش زمین و جاذبه آن نیز در نظر گرفته شوند. اما با وجود همه این سختی‌ها، این کار، ارزش تلاش کردن را داشت و حالا ما به لطف این تحقیق می‌دانیم که مولکول‌های بزرگ هم مانند اتم‌های بسیار کوچک‌تر می‌توانند در یک لحظه خاص در دو مکان حضور داشته باشند.

از آنجاییکه مکانیک کوانتوم در مقیاس‌های کوچک عمل می‌کند و فیزیک کلاسیک نیز در مقیاس‌های بزرگ؛ بنابراین هرچه اندازه مولکول‌های به کار رفته در آزمایش دو شکاف، بزرگ‌تر گردد، ما بیشتر به مرز کوانتوم-کلاسیک نزدیک خواهیم شد. رکورد قبلی برای این نوع مطالعه، شامل مولکول‌هایی متشکل از ۸۰۰ اتم بود.

Yaakov Fein، فیزیکدان از دانشگاه وین اتریش می‌گوید که: آزمایشات تجربی ما نشان داد که مکانیک کوانتوم با همه عجیب بودنش، به‌طرز شگفت‌انگیزی تنومند هم هست و ما امیدواریم که آزمایش‌های آینده، در مقیاس‌های حتی بزرگ‌تری نیز انجام گردد.

نتایج تحقیق فوق در مجله Nature Physics چاپ شده است.

نوشته دانشمندان نظریه کوانتومی گربه شرودینگر را در سطح مولکول‌های بزرگ آزمایش کردند اولین بار در اخبار تکنولوژی و فناوری پدیدار شد.

دانشمندان توانستند گربه شرودینگر را در سطح کوانتومی ایجاد کنند!

گربه شرودینگر

مکانیک کوانتوم اغلب برای عموم مردم به سختی قابل درک است، آن هم به‌ویژه وقتی که صحبت از نظریه «گربه شرودینگر» می‌شود. تئوری گربه شرودینگر یک آزمایش فکری است که سالها ذهن دانشمندان را به خود مشغول کرده است. حالا گروهی از محققین نشان داده‌اند که چگونه گربه معروف شرودینگر می‌تواند براساس اصول کوانتومی زنده و نمرده باشد.

ابتدا اجازه بدهید کمی درباره نظریه گربه شرودینگر توضیح بدهیم. در سال ۱۹۳۵ اروین شرودینگر فیزیکدان نروژی بر روی اصلی به نام «بر هم ‌نهی» (superposition) کار می‌کرد. بر هم نهی، زمانی رخ می‌دهد که دو موج باهم برخورد می‌کنند و بین آنها اندرکنش اتفاق می‌افتد. نتیجه برهم‌کنش آنها نیز بسته به شرایط، ممکن است متفاوت باشد. این اصل، در همه جای دنیای اطراف ما، از امواج آب یک دریاچه گرفته تا هدفون‌های نویز کنسلینگ وجود دارد و قابل مشاهده است.

اما درک این مفهوم در مکانیک کوانتومی کمی سخت است. طبق اصل بر هم نهی کوانتومی، تا زمانی که یک شی کوانتومی مشاهده نشده است می‌تواند به‌طور همزمان در تمام حالت‌های ممکن قرار داشته باشد. بنابراین بر هم نهی به معنای ترکیب تمام حالت‌هایی است که شی می‌تواند از نظر تئوریک در آن‌ها قرار داشته باشد. یعنی ذره تا وقتی که رویت نشده، می‌تواند به‌طور همزمان چندین سرعت داشته باشد و در چندین مکان نیز حضور داشته باشد.

اما از آنجاییکه شرودینگر علاقه‌ای به مکانیک کوانتوم نداشت برای اینکه نشان دهد ایده‌های آن تا چه اندازه مضحک و خنده‌دار است نظریه معروف خود را ارایه کرد.

نظریه گربه شرودینگر به این صورت است که گربه‌ای در محفظه‌ای فلزی محصور شده که در داخل آن، وسایل دیگری از جمله یک شمارشگر گایگر، یک شیشه پر از مواد سمی، یک ماده رادیواکتیو مانند اورانیوم، یک چکش و یک ردیاب الکترونیکی نیز وجود دارد. همانطور که می‌دانید، اتم اورانیوم ناپایدار است و دچار فروپاشی رادیو اکتیو می‌شود. اگر یک اتم اورانیوم فرو بپاشد، توسط شمارشگر گایگر شناسایی می‌گردد. حال، با فروپاشی اتم اورانیوم، یک ردیاب الکترونیکی، چکشی را که به آن وصل است به حرکت در خواهد آورد. چکش هم به نوبه خود، شیشه مواد سمی را خواهد شکست و گربه خواهد مرد. از نظر مکانیک کوانتوم احتمال اینکه گربه داخل جعبه، مرده یا زنده باشد ۵۰-۵۰ است و  برای دانستن موضوع، باید در جعبه را باز کرد و گربه را مشاهده کرد. از نظر شرودینگر تصور گربه‌ای که نه مرده باشد و نه زنده، بسیار مضحک است. اما فیزیکدانان زیادی از آن زمان تابه‌حال، نظریه او را  مثل او نمی‌نگریستند. حالا در جدیدترین مطالعه‌ای که در این‌باره انجام شده، تیمی از محققین آلمانی، ایتالیایی و آمریکایی یک آزمایش واقعی با بیست کیوبیت (واحد اطلاعات کوانتومی، شبیه به اعداد ۰ یا ۱ در یک بیت باینری) انجام داده‌اند تا نشان دهند گربه معروف داخل جعبه هم می‌تواند زنده باشد و هم مرده.

گربه شرودینگر

همانطور که احتمالا می‌دانید، بیت‌های باینری فقط به صورت خطی قابل پردازش هستند؛ برای مثال یک ۰ بعد از یک ۱ خوانده می‌شود و همینطور به طور خطی و پشت‌سرهم ادامه می‌یابد. اما در مکانیک کوانتومی این‌طور نیست و کیوبیت‌ها می‌توانند در یک حالت بر هم نهی قرار بگیرند و این همان چیزی است که محققین به دنبال بررسی آن هستند. جالب است بدانید که با بیست کیوبیت، بیش از یک میلیون حالت بر هم نهی وجود خواهد داشت.

Jian Cui، که از اعضای گروه و فیزیکدانی در موسسه Peter Grünberg است، در یک بیانیه مطبوعاتی گفته که بررسی کیوبیت‌ها در حالت بر هم نهی گربه شرودینگر، جهت توسعه تکنولوژی‌های کوانتومی بسیار با اهمیت است. او اظهار داشته که مسیر توسعه کامپیوترهای کوانتومی آینده، از حالت‌های بر هم نهی می‌گذرد.

در تحقیق مذکور، بیست بیت کوانتومیِ درهم‌تنیده (entangled)، در یک حالت بر هم نهی قرار داده شدند. بیشترین تعداد کیوبیت‌هایی که قبلا طی یک کار تحقیقاتی در این وضعیت قرار داده شده‌‌اند، ۱۴ بیت بوده که به سال ۲۰۱۱ برمی‌گردد. محققین در ادامه آزمایش، از پرتوهای لیزر دستگاهی به نام انبرک نوری (optical tweezers) برای به دام انداختن تک‌تک اتم‌ها استفاده کردند. آنها سپس به کمک لیزر دیگری، اتم‌های به دام افتاده را تا زمان رسیدن آنها به حالت اتم ریدبرگ برانگیخته کردند. برای کسانی که نمی‌دانند اتم ریدبرگ چیست باید بگوییم که در فیزیک اتمی می‌توان یک اتم خاص را به گونه‌ای ایجاد کرد که در آن تنها یک تک الکترون در حالت برانگیخته و در فاصله‌ای بسیار دورتر از حد معمول به دور هسته آن بچرخد. به این اتم، اتم ریدبرگ گفته می‌شود.

اما نتیجه آزمایش تیم تحقیقاتی، این شد که آنها توانستند در یک پروسه بسیار پیچیده و طاقت‌فرسا و با استفاده از بر هم نهی بیست بیت کوانتومیِ درهم‌تنیده، به حالت‌های اتمی گربه شرودینگر دست یابند.

این برای اولین بار در سال جاری نیست که دانشمندان درباره معمای گربه شرودینگر تحقیق می‌کنند. اوایل امسال نیز تیمی از دانشگاه ییل آمریکا اعلان کردند که به روشی برای نجات گربه داخل محفظه دست یافته‌اند.

نوشته دانشمندان توانستند گربه شرودینگر را در سطح کوانتومی ایجاد کنند! اولین بار در اخبار تکنولوژی و فناوری پدیدار شد.

دانشمندان استرالیایی ثابت کردند که سفر در زمان امکان‌پذیر است

سفر در زمان یکی از مفاهیمی است که تنها در رمان‌های تخیلی، فیلم‌ها و گفتگوهایی با محوریت اما و اگرهای زندگی، آن را می‌شنویم. اما امکان‌پذیر بودن آن از چندین دهه قبل برای بسیاری از پژوهشگران ثابت شده است.

گویا آی تی – در سال جاری میلادی، گروهی از دانشمندان کوئیزلند استرالیا، نحوه‌ی رفتار احتمالی فوتون‌های سفر در زمان را شبیه‌سازی کردند. آنها متوجه شدند در سطح کوانتومی، پارادوکس پدربزرگ، پدیده‌ای که سفر در زمان را غیرممکن می‌کند، قابل حل است.

پژوهش این دانشمندان با نام ”شبیه‌سازی آزمایش منحنی‌های زمان‌گونه‌ی بسته“ در جدیدترین شماره‌ی ژورنال Nature Communications چاپ شده است. پژوهشگران در طی تحقیقات خود از فوتون‌ها یا ذرات مستقل نور برای بازگردانی ذرات کوانتومی مسافر زمان، استفاده کردند. دانشمندان در طی پروسه‌ی تجزیه و تحلیل رفتار ذرات، متوجه پدیده‌ی عجیبی شدند.
پروفسور تیموتی رالف از دست‌اندرکاران و مولفان پژوهش توضیح می‌دهد: ”عدم انسجام و پیوستگی از ویژگی‌های ذرات کوانتومی است و این امر فضای کافی برای جنبش و تکان خوردن به‌منظور اجتناب از وضعیت‌های سفر زمان ناپایدار را برای آنها فراهم می‌کند. پژوهش ما موجب شکل‌گیری بینش‌های جدیدی در این باره که طبیعت کجا و چگونه ممکن است رفتاری متفاوت با آن چه که در نظریه‌های ما پیش‌بینی شده در پیش گیرد، خواهد شد.
کرم چاله زمانی
به‌منظور شبیه‌سازی، دانشمندان نحوه‌ی چگونگی رفتار فوتونی که در زمان سفر کرده و با نسخه اصلی خود ارتباط برقرار می‌کند را مورد بررسی قرار دادند.
دیلی‌میل این طور گزارش می‌دهد:
پژوهشگران در آزمایش خود مدلی را به کار گرفتند که قبلا استفاده شده بود؛ در این مدل فوتون در فضایی با سرعت عادی سفر خود را شروع کرده و با فوتون دیگری که توسط یک کرم‌چاله در یک حلقه‌‌ی‌ سفر زمانی گیر افتاده و از آن با نام ”منحنی‌ زمان‌گونه‌ی بسته” یا CTC یاد می‌شود، تعامل می‌کند.
دانشمندان با شبیه‌سازی رفتار فوتون دوم امکان بررسی رفتار فوتون اول را پیدا کردند و نتایج نشان داد که اگر فوتون دوم در زمان مناسب آماده شود، امکان تکامل تدریجی و پیوسته آن وجود خواهد داشت.

پارادوکس پدربزرگ این طور می‌گوید که یک مسافر زمان که قرار است به گذشته سفر کند، شاید به اشتباه مانع از ملاقات پدربزرگ و مادربزرگش شده (برای مثال تصادفا یکی از این دو را به قتل برساند)، و در نتیجه ا متولد شدن خود، جلوگیری نماید. پس اگر او هرگز متولد نشود، چگونه ‌توانسته در زمان سفر کند؟!
نظریه‌‌های نسبیت عام و خاص آلبرت انیشتین فیزیکدانان را به این سمت هدایت کرده که سفر در زمان را امکان‌پذیر تصور کنند. نظریه‌ی نسبیت خاص این طور می‌گوید که فضا و زمان جنبه‌هایی از پدیده‌ای مشترک به نام ”دستگاه چهار بُعدی“ هستند. نظریه‌ی مذکور این طور می‌گوید که زمان، بسته به سرعت حرکت شما می‌تواند سریع‌تر یا کندتر بگذرد، و البته ممکن است چیزهای دیگری هم روی سریع‌تر و کندتر شدن سرعت آن تاثیر گذار باشند. نظریه‌ی نسبیت عام ادعا می‌کند سفر به گذشته وابسته به مسیر زمان فضایی است، درست همانند یک CTC که به نقطه‌ی شروع‌اش در فضا برگردد، اما این کار را پیش از موعد مقرر انجام دهد.
با توجه به این که ذرات کوانتومی تقریبا خارج از محدوده‌ی فیزیک عمل می‌کنند، در سال ۱۹۹۱ پیش‌بینی می‌شد مکانیک کوانتوم قادر به عبور از بعضی پارادوکس‌های نظریه‌ی نسبیت انیشتین شود.

مارتین رینگ‌باوئر، سرپرست اصلی پروژه و دانشجوی دوره‌ی دکترا بخش ریاضیات و فیزیک دانشگاه کوئیزلند در این رابطه می‌گوید: ”مساله‌ی سفر در زمان وجود رابطه‌ میان دو تئوری بسیار موفق اما ناسازگار فیزیک یعنی نظریه‌ی نسبیت عام انیشتین و نظریه‌ی مکانیک‌های کوانتومی را به خوبی نشان می‌دهد. نظریه‌ی انیشتین، جهان را مشتمل از تعداد نامحدودی ستاره و کهکشان می‌داند در حالی که مکانیک کوانتوم توصیفی بسیار عالی از جهانی متشکل از اتم‌ها و مولکول‌های بسیار کوچک است.“
در سال ۲۰۱۲ جایزه نوبل فیزیک به طور مشترک به دو فیزیکدان برجسته به نام‌های دیوید واین‌لند و سرگی هاروشه رسید. این دو موفق شدند چگونگی تاثیر ”شگفتی‌های کوانتوم“ را نه تنها در سطح دنیای میکرو نشان دهند بلکه ثابت کردند اثرات آن را در سطح ماکرو (مقیاسی فوق‌العاده وسیع‌تر) هم می‌توان دید.

هر چند همه دانشمندان و پژوهشگران روی مساله‌ی امکان‌پذیر سفر در زمان اتفاق‌ نظر ندارند. برای مثال استفان هاوکینگ در یکی از مستندهای پخش شده در شبکه‌ی بی‌بی‌سی به صراحت می‌گوید که چنین چیزی امکان‌پذیر نیست. اما صرفنظر از وجود مشکلات فیزیکی و پارادوکس‌ها، چنین پیشرفت‌هایی در نظریه‌های کوانتومی، دریچه‌ها را به سوی درک بهتر راه‌های بالقوه برای غلبه بر پارادوکس‌های سفر در زمان باز خواهند کرد.
به دنیای فیزیک کوانتومی خوش آمدید، دنیایی که نیلز بور، فیزیکدان برجسته‌ی دانمارکی در مورد آن چنین می‌گوید: “اگر مکانیک کوانتومی شما را شگفت‌زده نکرده پس مشخص است آن را درک نکرده‌اید.“

ریچارد فاینمن، از برجسته‌ترین فیزیکدانان قرن بیستم و برنده جایزه‌ی نوبل، مکانیک کوانتوم را این طور توصیف می‌کند: ”ما تصمیم گرفتیم پدیده‌ای را بررسی کنیم که توضیح آن با استفاده از روش‌های مرسوم غیر ممکن است، بهتر بگویم کاملا غیرممکن است، و البته مرکز مکانیک کوانتومی درون این پدیده قرار دارد. در دنیای واقعی، تنها راز موجود را در خود جای داده است.“

دانشمندان استرالیایی ثابت کردند که سفر در زمان امکان‌پذیر است

سفر در زمان یکی از مفاهیمی است که تنها در رمان‌های تخیلی، فیلم‌ها و گفتگوهایی با محوریت اما و اگرهای زندگی، آن را می‌شنویم. اما امکان‌پذیر بودن آن از چندین دهه قبل برای بسیاری از پژوهشگران ثابت شده است.

گویا آی تی – در سال جاری میلادی، گروهی از دانشمندان کوئیزلند استرالیا، نحوه‌ی رفتار احتمالی فوتون‌های سفر در زمان را شبیه‌سازی کردند. آنها متوجه شدند در سطح کوانتومی، پارادوکس پدربزرگ، پدیده‌ای که سفر در زمان را غیرممکن می‌کند، قابل حل است.

پژوهش این دانشمندان با نام ”شبیه‌سازی آزمایش منحنی‌های زمان‌گونه‌ی بسته“ در جدیدترین شماره‌ی ژورنال Nature Communications چاپ شده است. پژوهشگران در طی تحقیقات خود از فوتون‌ها یا ذرات مستقل نور برای بازگردانی ذرات کوانتومی مسافر زمان، استفاده کردند. دانشمندان در طی پروسه‌ی تجزیه و تحلیل رفتار ذرات، متوجه پدیده‌ی عجیبی شدند.
پروفسور تیموتی رالف از دست‌اندرکاران و مولفان پژوهش توضیح می‌دهد: ”عدم انسجام و پیوستگی از ویژگی‌های ذرات کوانتومی است و این امر فضای کافی برای جنبش و تکان خوردن به‌منظور اجتناب از وضعیت‌های سفر زمان ناپایدار را برای آنها فراهم می‌کند. پژوهش ما موجب شکل‌گیری بینش‌های جدیدی در این باره که طبیعت کجا و چگونه ممکن است رفتاری متفاوت با آن چه که در نظریه‌های ما پیش‌بینی شده در پیش گیرد، خواهد شد.
کرم چاله زمانی
به‌منظور شبیه‌سازی، دانشمندان نحوه‌ی چگونگی رفتار فوتونی که در زمان سفر کرده و با نسخه اصلی خود ارتباط برقرار می‌کند را مورد بررسی قرار دادند.
دیلی‌میل این طور گزارش می‌دهد:
پژوهشگران در آزمایش خود مدلی را به کار گرفتند که قبلا استفاده شده بود؛ در این مدل فوتون در فضایی با سرعت عادی سفر خود را شروع کرده و با فوتون دیگری که توسط یک کرم‌چاله در یک حلقه‌‌ی‌ سفر زمانی گیر افتاده و از آن با نام ”منحنی‌ زمان‌گونه‌ی بسته” یا CTC یاد می‌شود، تعامل می‌کند.
دانشمندان با شبیه‌سازی رفتار فوتون دوم امکان بررسی رفتار فوتون اول را پیدا کردند و نتایج نشان داد که اگر فوتون دوم در زمان مناسب آماده شود، امکان تکامل تدریجی و پیوسته آن وجود خواهد داشت.

پارادوکس پدربزرگ این طور می‌گوید که یک مسافر زمان که قرار است به گذشته سفر کند، شاید به اشتباه مانع از ملاقات پدربزرگ و مادربزرگش شده (برای مثال تصادفا یکی از این دو را به قتل برساند)، و در نتیجه ا متولد شدن خود، جلوگیری نماید. پس اگر او هرگز متولد نشود، چگونه ‌توانسته در زمان سفر کند؟!
نظریه‌‌های نسبیت عام و خاص آلبرت انیشتین فیزیکدانان را به این سمت هدایت کرده که سفر در زمان را امکان‌پذیر تصور کنند. نظریه‌ی نسبیت خاص این طور می‌گوید که فضا و زمان جنبه‌هایی از پدیده‌ای مشترک به نام ”دستگاه چهار بُعدی“ هستند. نظریه‌ی مذکور این طور می‌گوید که زمان، بسته به سرعت حرکت شما می‌تواند سریع‌تر یا کندتر بگذرد، و البته ممکن است چیزهای دیگری هم روی سریع‌تر و کندتر شدن سرعت آن تاثیر گذار باشند. نظریه‌ی نسبیت عام ادعا می‌کند سفر به گذشته وابسته به مسیر زمان فضایی است، درست همانند یک CTC که به نقطه‌ی شروع‌اش در فضا برگردد، اما این کار را پیش از موعد مقرر انجام دهد.
با توجه به این که ذرات کوانتومی تقریبا خارج از محدوده‌ی فیزیک عمل می‌کنند، در سال ۱۹۹۱ پیش‌بینی می‌شد مکانیک کوانتوم قادر به عبور از بعضی پارادوکس‌های نظریه‌ی نسبیت انیشتین شود.

مارتین رینگ‌باوئر، سرپرست اصلی پروژه و دانشجوی دوره‌ی دکترا بخش ریاضیات و فیزیک دانشگاه کوئیزلند در این رابطه می‌گوید: ”مساله‌ی سفر در زمان وجود رابطه‌ میان دو تئوری بسیار موفق اما ناسازگار فیزیک یعنی نظریه‌ی نسبیت عام انیشتین و نظریه‌ی مکانیک‌های کوانتومی را به خوبی نشان می‌دهد. نظریه‌ی انیشتین، جهان را مشتمل از تعداد نامحدودی ستاره و کهکشان می‌داند در حالی که مکانیک کوانتوم توصیفی بسیار عالی از جهانی متشکل از اتم‌ها و مولکول‌های بسیار کوچک است.“
در سال ۲۰۱۲ جایزه نوبل فیزیک به طور مشترک به دو فیزیکدان برجسته به نام‌های دیوید واین‌لند و سرگی هاروشه رسید. این دو موفق شدند چگونگی تاثیر ”شگفتی‌های کوانتوم“ را نه تنها در سطح دنیای میکرو نشان دهند بلکه ثابت کردند اثرات آن را در سطح ماکرو (مقیاسی فوق‌العاده وسیع‌تر) هم می‌توان دید.

هر چند همه دانشمندان و پژوهشگران روی مساله‌ی امکان‌پذیر سفر در زمان اتفاق‌ نظر ندارند. برای مثال استفان هاوکینگ در یکی از مستندهای پخش شده در شبکه‌ی بی‌بی‌سی به صراحت می‌گوید که چنین چیزی امکان‌پذیر نیست. اما صرفنظر از وجود مشکلات فیزیکی و پارادوکس‌ها، چنین پیشرفت‌هایی در نظریه‌های کوانتومی، دریچه‌ها را به سوی درک بهتر راه‌های بالقوه برای غلبه بر پارادوکس‌های سفر در زمان باز خواهند کرد.
به دنیای فیزیک کوانتومی خوش آمدید، دنیایی که نیلز بور، فیزیکدان برجسته‌ی دانمارکی در مورد آن چنین می‌گوید: “اگر مکانیک کوانتومی شما را شگفت‌زده نکرده پس مشخص است آن را درک نکرده‌اید.“

ریچارد فاینمن، از برجسته‌ترین فیزیکدانان قرن بیستم و برنده جایزه‌ی نوبل، مکانیک کوانتوم را این طور توصیف می‌کند: ”ما تصمیم گرفتیم پدیده‌ای را بررسی کنیم که توضیح آن با استفاده از روش‌های مرسوم غیر ممکن است، بهتر بگویم کاملا غیرممکن است، و البته مرکز مکانیک کوانتومی درون این پدیده قرار دارد. در دنیای واقعی، تنها راز موجود را در خود جای داده است.“

تئوری جدیدی که پنج مسئله بغرنج فیزیک را حل کرد!

تئوری جدیدی که پنج مسئله بغرنج فیزیک را حل کرد!

یک تئوری جدید ادعا می‌کند که توانسته پنج مشکل فیزیک را همزمان حل کند. این تئوری که توسط جمعی از محققان فیزیک دانشگاه پاریس ساکلی ارایه شده، چند ذره جدید معرفی کرده و سعی می‌کند که پنج مسئله فیزیک را همزمان حل کند. این پنج تئوری عبارتند از: ماده تاریک، تورم کیهانی، نیروی قوی، نوسان نوترینو و تولید باریون. همه این مسائل بخشی از مکانیک کوانتومی هستند.

این تئوری SMASH نامیده شده و تئوری استاندارد فیزیک را گسترش می‌دهد. مدل استاندارد کاتالوگی از تمامی ذراتی است که فیزیکدانان می‌شناسند. در این مدل می‌توانید کوارک‌ها، الکترون‌ها، نوترینوها و ذره هیگز را بیابید. در حالت کلی، ۱۷ رده مختلف ذره در مدل استاندارد وجود دارد.

اما در فیزیک مسائلی وجود دارد که مدل استاندارد قادر به حل آن نیست. یکی از بزرگترین مسائل ماده تاریک است. ماده تاریک ماده‌ای است که ما نمی‌توانیم آن را ببینیم، اما ۹۰ درصد جرم کیهان را تشکیل می‌دهد. فیزیکدانان گمان می‌برند که ماده تاریک یک ذره باشد، اما هیچ ذره‌ای در مدل استاندارد تاکنون ویژگی‌های آن را ندارد.

برخی از فیزیکدانان مدل‌هایی برای تکمیل مدل استاندارد ارایه داده‌اند، اما هر کدام از آنها صدها ذره به مدل اضافه می‌کند، که ما توانایی آشکارسازی آنها را نداریم. تئوری SMASH تنها شش ذره به مدل اضافه می‌کند. این ذرات عبارتند از: سه نوترینو، یک فرمیون و یک میدان که از دو ذره اکسیون و تورم تشکیل شده است. اکسیون وجود ماده تاریک را توجیه می‌کند و تورم، تورم کیهانی را توضیح می‌دهد. SMASH پیش‌بینی می‌کند که ذره اکسیون ۱۰ میلیارد بار سبکتر از الکترون باشد.

بهترین قسمت این است که این تئوری را می‌توان بزودی تست کرد. قسمتی از تئوری در آزمایشگاه CULTASK در کره جنوبی، قسمتی از آن در آزمایشگاه ORPHEUS در ایالات متحده و قسمتی نیز در آزمایشگاه MADMAX در آلمان تست خواهند شد. اگر این تئوری درست از آب در آید، می‌توان گفت که شاهد یکی از بزرگترین تئوری‌های چند دهه اخیر در فیزیک خواهیم بود.

نوشته تئوری جدیدی که پنج مسئله بغرنج فیزیک را حل کرد! اولین بار در پدیدار شد.