مکانیک کوانتومی و نسبیت، کدام یک گسترده تر است؟

کشف نسبیت و مکانیک کوانتومی را میتوان بزرگترین دستاورد علمی تاریخ بشر دانست. این دو مفهوم بزرگ زندگی بشر را به سرعت تغییر دادند.

نسبیت و مکانیک کوانتومی

اگر نگاه عمیق‌تری به تاریخ بشر و تاثیر کشفیات علمی بر آن بگذاریم به سرعت متوجه تغییر تقریبا هر چیزی در زندگی بشر مدرن پس از کشف نسبیت و مکانیک کوانتومی میشویم. نسبیت (خاص و عام) که بیشتر بخش های آن خصوصا درمورد نسبیت عام به وسیله‌ی آلبرت انیشتن تکمیل شد برای اولین بار نگاهی عمیق و وسیع از عالم اطراف به ما ارائه کرد و برای اولین بار توانست دروازه‌ی علم را به روی مفاهیمی مانند سفر در زمان و یکتایی فضا-زمان و .. ارائه کند.

بسیاری از علاقه مندان به فیزیک میدانند که با وجود اینکه انیشتن از کاشفان اولیه کوانتوم بود و حتی برای آزمایشی در همین حوزه بنام اثر فوتو الکتریک جایزه‌ی نوبل گرفت بعدها به یکی از ترسناک‌ترین منتقدین این نظریه تبدیل شد (درمورد دلیل اصلی مخالفت انیشتن با کوانتوم مطلب دیگری منتشر خواهد شد). خارج از موضوع پاسخ های عجیب فیزیک کوانتومی که اصولا بر پایه‌ی احتمال بنا شده اند موضوع دیگری که انیشتن با آن مشکل داشت بعضی از مفاهیم غیرمنطقی مانند درهم تنیدگی کوانتومی بود.

به هر حال امروزه میتوان مدعی شد که انیشتن به طور کامل درمورد مکانیک کوانتومی اشتباه میکرد و همانطور که خود او نیز در اواخر عمر گفت شاید خدا نیز کمی بد اندیش است.

مکانیک کوانتومی و نسبیت، کدام یک کامل‌تر هستند؟

شاید جالب باشد که بدانید تا اواسط دهه‌ی 70 میلادی بسیاری از دانشمندان در حال تلاش برای یافتن روش‌های جدیدی در علم برای جایگزینی نسبیت و خصوصا کوانتوم بودند. مکانیک کوانتومی حتی امروزه نیز موضوع و مفهومی بسیار عجیب و گاها بی ربط به نظر میرسد و حقیقتا کسی حتی ذره‌ای درک عمیق از مفاهیم آن ندارد و به مانند یک مفهوم انتزاعی کامل بشر تنها توانسته روش‌های استفاده از آن را فراگرفته بگیرد.

اینکه دانشمندان چگونه از مفهومی که چیزی درمورد آن نمیدانند استفاده میکنند خود موضوع جالبی است که آنرا با جمله‌ای از جان فون نیومان بیان میکنیم: گاهی لازم نیست همه چیز را درک کرد بلکه تنها کافیست روش استفاده از آنرا فراگرفت.

در همین زمینه نسبیت نیز سختی‌های خاص خود را دارد اما به دلایلی که بیشتر به منطق علمی انیشتن برمیگردد درک اصل مفاهیم این نظریه آنچنان دشوار نیست و درکل میتوان نوعی منطق انسانی بین بخش‌های مختلف آن برقرار کرد.

اما سوال جالبی در این زمینه وجود دارد که در نهایت با علم امروزی کدام یکی از این دو نظریه کامل‌تر هستند؟

کاربردهای این دو نظریه تاکنون توانسته اند زندگی بشر را تغییر دهند. تمام وسایل الکتریکی مدرن بر پایه‌ی مکانیک کوانتومی بنا شده‌اند و ساخت جی پی اس ها و بسیاری از کشفیات اخترشناسی بدون وجود نسبیت غیرممکن بودند و همین موضوعات به سادگی قدرت و اهمیت این دو نظریه را میرساند.

اما در پاسخ به این سوال که کدام یک از این دو نظریه که تمام دنیای فیزیک را شامل میشوند کاملتر هستند میتوان مدعی شد که مکانیک کوانتومی در مقایسه با نسبیت کاملتر است، اما علت چیست؟

حقیقت این است که بخش بزرگی از مشکلات فعلی دنیای علم در حوزه ی اتحاد مفهوم گرانش و دنیای کوانتومی ناشی از نسبیت است. برای مثال نظریه ی نسبیت در توصیف حوادث مرکز یک سیاه چاله تا حد زیادی ناقص است و پاسخ های فعلی که بخش بزرگی از آنها را هاوکینگ به دست آورد ممکن است در آینده نقض شوند.

در این میان نکته‌ی جالب اینجاست که کوانتوم با وجود تمام سختی‌های مفهومی خود در تمام حوزه‌هایی که تاکنون استفاده شده پاسخگو بوده است. در مقاله ای در سال 2015 این مطلب عنوان شده بود که دقت و حوزه‌ی استفاده از این نظریه بسیار گسترده بوده و در تمام بخش هایی که تاکنون به کاررفته است پاسخگو بوده و این موضوعی است که نسبیت در بخش‌های خاصی در آن عاجز است.

مکانیک کوانتومی و نسبیت، کدام یک گسترده تر است؟

مکانیک کوانتومی و نسبیت، کدام یک گسترده تر است؟

آیا ممکن است طبیعت آنگونه که ما فکر میکنیم نباشد؟

سوال بسیار بزرگی که در دنیای علم ذهن‌های بسیاری را به خود مشغول کرده است این موضوع است که طبیعت در سطوح بسیار ریز و بزرگ چگونه کار میکند؟

برای مثال یکی از موضوعات مهم در فیزیک مفهوم بینهایت هاست. گاه و بیگاه در فیزیک پاسخ بعضی از سوالات شامل بینهایت‌هایی میشود که معنی خاصی ندارند و باید از آنها کناره گیری کرده و روش دیگری یافت. تا سال‌های سال این بینهایت‌ها به روشهای مختلف که بیشتر شامل خلاقیت‌های ریاضی میشدند قابل حل بودند اما امروزه این مشکل به سادگی قابل حل نیست و سوال بزرگ اینجاست، آیا اصولا این موضوع غلط است؟

بسیاری از دانشمندان مانند فریمن دایسون معتقدند که ممکن است بشر در حوزه‌ای از علم باشد که این بینهایت‌ها دیگر بی‌معنی نباشند. این موضوع از آن لحاظ بسیار با اهمیت میشود که اصولا در علم چیزی به نام بینهایت نداریم و اصولا هرچیزی باید دارای محدودیتی باشد در غیراینصورت قادر به درک نخواهیم بود.

موضوعات اینچنینی باعث بروز بحث‌های بسیاری در علم شده‌اند و درصورتی که واقعا در حوزه ای از علم باشیم که چنین موضوعی در آن صادق است باید منتظر یک توقف علمی بسیار طولانی مدت بود.

درنهایت طبیعت چگونه است؟

در زمان کشف مکانیک کوانتومی بسیاری از دانشمندانی که خود روی این نظریه کار میکردند از دیدن نتایج و رفتار عجیب ذرات زیر اتمی بسیار متعجب بودند و در این میان بسیاری قطار کوانتوم را به دلیل همین مسائل رها کردند.

حقیقت این است که در حوزه‌ کوانتومی طبیعت با چیزی که منطق بشر توانایی درک آنرا دارد بسیار متفاوت تر رفتار میکند. ذرات میتوانند به طور همزمان در دو جای مختلف باشند و همین ذرات میتوانند با سرعتی سریع تر از سرعت نور و از فاصله‌ای بسیار طولانی بر یکدیگر اثر کنند.

اینکه این رفتار طبیعت بر چه اساس است موضوعی است که ماهیتی فلسفی دارد و پاسخی نیز ندارد اما شاید بتوان گفت به مانند دیگر موارد طبیعت همواره یک قدم از بشر جلوتر است.

scpience

علاقه مند به علوم مختلف...موسس سایت wonder237.ir سابق. (( کپی بخش یا کل هر کدام از مطالب اسپاینس تنها با کسب مجوز از سایت امکان پذیر است. ذکر نام سایت الزامی است. ))

شاید این مطالب را هم دوست داشته باشید

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *