اپیزود ۳ – آزمایش دوشکاف و نظریه‌ی جهان‌های موازی

امروز می‌خوام در مورد یکی از تفسیرهایی که از فیزیک کوانتوم وجود داره صحبت کنم. تفسیری که معتقده ما در بی‌نهایت جهان موازی یا به عبارت بهتر، توی یه واقعیت چندجهانی زندگی می‌کنیم. برای توضیح این ایده، مجبورم یه کم از خود فیزیک کوانتوم بگم. پس خودتونو برای عجیب‌ترین آزمایش فیزیک آماده کنین.

—

تصور کنین یه منبع نور به صفحه‌ای بتابه که روش دو تا شکاف وجود داره. نوری که از این دو شکاف ساتع می‌شه رو اگه روی یه پرده بندازیم، این تصویر موج‌مانند از نور رو به دست می‌ده. امواج نوری که از دو شکاف بیرون میان، روی هم تداخل می‌کنن. اگه هر دو موج دقیقن بیفتن روی هم، امواج همدیگه رو تقویت می‌کنن و ما نور روی پرده می‌بینیم. اگه امواج نور به این صورت همدیگه رو خنثا کنن، همدیگرو دفع می‌کنن و نوری روی پرده‌ی پشتی دیده نمی‌شه. در نهایت ما یه طناب با چندین گره روی پرده می‌بینیم که بهش می‌گیم نقش تداخل. این یکی از ویژگی‌های نوره که ما دویست ساله می‌شناسیم. به این آزمایش می‌گن آزمایش دو شکاف یا آزمایش یونگ.

اگر هر ذره یا حتا مولکول بزرگی رو هم به سمت این دو شکاف شلیک کنیم، باز هم به جای دو تا باریکه‌ی نور روی پرده، همین نقش تداخل رو می‌بینیم. تا این‌جا اتفاق عجیبی نیفتاده. اما حالا بیاین به جای این که نور رو ول بدیم طرف شکاف‌ها، هر سری یه دونه نور – یعنی یه فوتون نور – رو به سمت شکاف‌ها شلیک کنیم. وقتی این ذره‌ها رو دونه‌دونه پرتاب می‌کنیم، به نظر می‌رسه که هر ذره یه جایی رو به صورت اتفاقی انتخاب می‌کنه و فرود میاد. اما اگر این کار رو ادامه بدیم، متوجه می‌شیم که دقیقن همون الگویی که قبلن روی پرده ایجاد شده بود ایجاد می‌شه.

چی شد؟ مگه هر ذره از قصد ذره‌هایی که بعدن قراره پرتاب بشن خبر داره؟ یا ذره‌هایی که در آینده پرتاب می‌شن مگه خبر دارن که ذره‌ی قبلی کجای پرده فرود اومده که بتونن موقعیت خودشونو با اون هماهنگ کنن؟ چرا ما دقیقن همون نقش تداخل رو روی پرده می‌بینیم؟ به نظر میاد که تک‌تک ذره‌ها با این که فقط از یکی از شکاف‌ها خارج شدن، با این حال می‌دونستن که دو تا شکاف وجود داشته و نه یک شکاف. اگه فرض بگیریم که اتم‌ها یا فوتون‌هایی که روی پرده‌ی پشتی فرود میان نصف نمی‌شن و همونجور که شلیک شدن فرود میان، به نظر می‌رسه که ذره‌ها به صورت همزمان از هر دو تا شکاف رد می‌شن.

برای این که بفهمیم فاز این ذرات یا امواج چیه، میایم اونا رو بررسی می‌کنیم. چی‌کار می‌کنیم؟ یه دستگاهی درست بالای یکی از شکاف‌ها قرار می‌دیم که به محض این که خروج ذره از شکاف رو دید، بوق بزنه. دستگاه ما گزارش می‌کنه که ۵۰٪ مواقع ذره از شکاف بالایی خارج شده و ۵۰٪ مواقع از شکاف پایینی. اما قسمت خیلی هیجان‌انگیز قضیه این‌جاست. به محض این که دستگاه روشن می‌شه، دیگه اون نقش تداخل روی پرده دیده نمی‌شه، بلکه فقط دو تا خط نوری دیده می‌شه. Zچی شد؟!Z حالا شلیک کننده‌ی نور رو بذارین روشن باشه و یواشکی دستگاه آشکارگر رو از برق بکشین. می‌بینین که دوباره همون نقش تداخل ایجاد می‌شه.

آیا این به این معنیه که امواج از ما می‌ترسن و راهشونو عوض می‌کنن؟ چطور امکان داره که صرفن مشاهده‌ی یک پدیده اون پدیده رو تغییر بده؟! این قضیه انقدر عجیبه که هرکس بتونه دلیل اون رو توضیح بده، همین الآن بهش جایزه‌ی نوبل فیزیک می‌دن. این‌جوری به نظر می‌رسه که فوتون‌ها نه‌تنها می‌تونن به گذشته یا آینده سفر کنن و از سرنوشت و سرگذشت دوستاشون اطلاع داشته باشن، بلکه تا می‌فهمن یکی داره نگاشون می‌کنه، خودشون رو می‌زنن به اون راه و انگار نه انگار که تا همین چند دقیقه پیش حالت موج داشتن.

خوب بذارین اول ببینیم موج چیه. ما هنوز نمی‌دونیم موج دقیقن چی هست ولی تفسیرهای مختلفی از مکانیک کوانتوم سعی کردن این پدیده‌ی عجیب رو توضیح بدن. هایزنبرگ و بور که استاد فیزیک دانشگاه کپنهاگ بودن، معتقد بودن که تابع موج، یعنی موجی که قبل از رسیدن به پرده وجود داره یه پدیده‌ی فیزیکی نیست بلکه فقط الگوی احتمالاتیه که تصمیم می‌گیره هر فوتون کجای پرده فرود بیاد. طبق «تفسیر کپنهاگی»، این موج وقتی به پرده می‌رسه، از بین می‌ره و تبدیل به یک واقعیت فیزیکی می‌شه. به اصطلاح فیزیکدانا، تابع موج فرو می‌کاهه. طبق این تفسیر، قبل از فروکاهیده شدن موج و فرود ذره روی پرده، امکان نداره بتونیم خواص ذره رو پیشبینی کنیم. انگار که جهان همه‌ی احتمالات رو به صورت همزمان در خودش داره و فقط در لحظه‌ای که اتفاقی به وقوع می‌پیونده، اون رو انتخاب می‌کنه. از اون عجیب‌تر اینه که انگار همه‌ی اون احتمالات با هم در تماس هستن و حرکتشون رو با هم هماهنگ می‌کنن.

فیزیک کوانتوم، حدسای خیلی دقیقی در مورد واقعیت زده و تفسیر کپنهاگی باهاش هماهنگی زیادی داره. اما این تفسیر، تنها تفسیری نیست که جواب می‌ده. تفسیرهای دیگه‌ای هستن که به تابع موج یک واقعیت فیزیکی می‌دن. تفسیر «جهان‌های موازی» که اسمش اصلیش «تابع موج فراگیر» هست، یکی از این تفسیرها از فیزیک کوانتومه که Hugh Everett در سال ۱۹۵۷ معرفی کرد. طبق این تفسیر، تابع موج هرگز فروکاهیده نمی‌شه. اگر یکی از ذرات مثلن بر اساس احتمالات تابع موج در نهایت روی این قسمت از پرده فرود بیاد، بقیه‌ی احتمالات از بین نمی‌رن، بلکه همشون اتفاق می‌افته. فقط این‌که توی یک واقعیت موازی اتفاق می‌افته. در حقیقت، نتیجه‌ای که ما روی پرده می‌بینیم، احتمالی هست که توی واقعیت تاریخی ما به عنوان شاهد اتفاق افتاده و احتمالات دیگه، همه توی محورهای زمانی دیگه اتفاق می‌افته. ما توی کدوم واقعیت هستیم؟ خوب همه‌ی موقعیت‌های ذره روی پرده احتمال مساوی دارن، اما احتمال فرود ذره توی بعضی از قسمت‌ها مثل وسط پرده بیشتره و ما توی محتمل‌ترینِ این تاریخ‌ها وجود داریم.

طبق این تفسیر، هر بار که یک حالت کوانتوم به دو تا احتمال مختلف می‌رسه، واقعیت دوشاخه می‌شه. یک شاخش به یک حالت و شاخه‌ی دیگه به حالت دیگه اتفاق می‌افته. یعنی تصورشو بکنین! هرجای جهان هر ذره‌ای با هر ذره‌ی دیگه واکنش نشون بده، واقعیت و تاریخ، چند شاخه می‌شه و همه‌ی این واقعیت‌ها و همه‌ی این تاریخ‌ها یه جایی وجود دارن. این به معنی وجود تعداد بی‌نهایت زیادی از واقعیت‌ها یا جهان‌ها هست که از زمان بیگ‌بنگ وجود داشتن. یعنی هر ورژن ممکنی از شما یه جایی توی جهان وجود داره. شما فقط اون نسخه‌ای هستین که توی این نسخه از واقعیت وجود داره.

این تفسیر از مکانیک کوانتوم مورد قبول خیلی از فیزیکدانا هست، اما شانس واقعی بودنش با شانس واقعی بودن خیلی از تفسیرهای دیگه از کوانتوم برابره. توی ویدئوهای بعدی بازم در مورد ویژگی‌های عجیب غریب جهان حرف می‌زنم. مثلن این که، اگه ما توی نسخه‌های مختلف و توی واقعیت‌های مختلف وجود داریم، آیا می‌تونیم به اون‌ها سفر کنیم؟ و اگه فوتون‌ها می‌تونن از بقیه‌ی دوستاشون خبر داشته باشن، آیا مام می‌تونیم از واقعیت خودمون توی جهان‌های موازی خبردار بشیم؟ اگه از این ویدئو خوشتون اومده، روی لینک سابسکرایب کلیک کنید و عضو این کانال بشید و اگه خارج از ایران زندگی می‌کنین، از طریق صفحه‌ی کرونوس روی سایت Patreon از ما پشتیبانی کنید تا بتونیم ویدئوهای بیشتر و بهتری بسازیم. مرسی از منبع عظیم انرژیتون و این که اونو به اشتراک می‌ذارید.

آدرس ویدئو: https://www.youtube.com/watch?v=5yl5zhlH2mg