قرائن و اشارات (۵۱) - نگاهي بر نظريه مکانيک کوانتوم
پيش از اين خوانديم:
ساختار نوروني مغز انسان
در باره اصل آنتروپيک
هارموني کل و جزء
اراده انسان و علم ازلي خداوند
حيات فقط از حيات ميزايد
لينک کامل مقالات اين وبلاگ
نگاهي بر نظريه مکانيک کوانتوم
براي مطالعه خصوصيات کوانتيک ذهن، آشنائي با مفاهيم مکانيک کوانتوم ضروري است. اما ورود به مبحث مکانيک کوانتوم بدون استفاده از رياضيات کاري بس مشکل است. با اين حال، در اينجا ميکوشيم در مورد مفاهيم بنيادي مکانيک کوانتوم معرفي کوتاهي داشته باشيم تا ادامه بحثهاي مارا اندکي آسانتر کند. خواننده بايد اين آمادگي را داشته باشد که از ذهنيتهاي مأنوس خود در مورد فضا و زمان و ساير خواص فيزيکي اندکي فاصله بگيرد، زيرا مکانيک کوانتوم به نوعي وادي حيرت شبيه است. حتي دانشمندان متخصص اين رشته اشعار ميدارند که اين علم «غير قابل فهم» است. مکانيک کوانتوم علمي است که شعور عادي انسان و حتي دانشمندان همواره آن را پس زده است، ولي يافتههاي تجربي، آنان را همواره مجبور به پذيرش اصول آن نموده است. در واقع هيچ رشته علمي ديگري وجود ندارد که مانند مکانيک کوانتوم همواره با بدبيني و اکراه مواجه شده و در انتها بتواند اصول خود را با اتکا به يافتههاي تجربي به طور کامل بر محافل علمي بقبولاند. اين دانش غير عادي قادر به توضيح پديدههائي بوده است که از هيچ طريق ديگري قابل توضيح نبودند. مثلا اين که چرا عناصر طبيعي و ساختمان اتمي آنها بايد به همان شکلي باشند که هستند، صرفا به کمک تئوري کوانتوم توضيح داده ميشود. لذا عليرغم نامأنوس بودن شديد مکانيک کوانتوم و جبههگيريهاي محافل علمي در برابر آن، مشروعيت و انسجام اين علم در طول بيش از يک قرن همواره در حال ارتقاء بوده است.
چنانکه گفتيم، مکانيک کوانتوم علمي است که به شدت بر تجربه و آزمايش متکي است و از اين طريق به خوبي ثابت شده است که مکانيک کوانتوم زيربناي جهان فيزيکي ما را تشکيل ميدهد و لاغير. اگر کسي بپرسد که در زندگي عادي چگونه ميتوانيم با پديدهاي کوانتيک آشنا بشويم، تنها پاسخي که ميتوانيم به او بدهيم عبارت از آن است که پديدههاي کوانتيک در همهجا در اطراف ما و در درون ما جريان دارند، اما قابل مشاهده نيستند. مثلا پديده فتوسنتز در گياهان و پديده ذهن و خودآگاهي در انسان ماهيتي کوانتيک دارند. اگر شخص سوال کننده بر سوال خود اصرار ورزد، و مايل باشد که يک پديده کوانتيک را به صورت عريان ببيند، ميتوانيم خورشيد را به او نشان بدهيم، هرچند نگاه مستقيم به آن را به هيچ کس توصيه نميکنيم. در واقع مشکل در پيدا کردن يک پديده کوانتيک نيست، مشکل در پيدا کردن مکان يا موقعيتي است که در آنجا بتوانيم از نفوذ مکانيک ک
وانتوم مصونيت داشته باشيم. عليرغم تمامي اين محدوديتها، به عنوان گامي موثر در آشنائي با مکانيک کوانتوم سعي ميکنيم يکي از پديدههاي کوانتيک را در منزل يا محل کار خود، يا در صورت امکان در آزمايشگاه مدرسه و يا دانشگاه تجربه کنيم که به «آزمايش يانگ» معروف است. در اين آزمايش، يک منبع نور در برابر صفحهاي قرار دارد و بر روي صفحه دو شيار باريک در مجاورت هم تعبيه شدهاند. پرتو نوري که بر صفحه ميتابد ضمن عبور از شيارهاي آن بر روي صفحه دومي که روبهروي صفحه اول قرار دارد ميتابد. اگر نور را صرفا از ماهيت ذره بدانيم، در آن صورت بايد در صفحه تصوير مشخصا تصوير دو شيار را طبق شکل فوق داشته باشيم. اما برخلاف تصور ما، در عمل آنچه در آزمايش يانگ ملاحظه ميکنيم، تشکيل نوارهاي متعدد روشن و تاريک به صورت موازي طبق شکل بعدی است. 
تشکيل نوارهاي متوالي روشن و تاريک که ناشي از تداخل دو موج است، ماهيت موجي نور را به سهولت برما توضيح ميدهد.
نکته اينجاست که اگر روي يکي از شيارها را بپوشانيم به نحوي که نور فقط از طريق يکي از شيارها عبور کند، طبيعتا دو منبع موج تبديل به يک منبع ميشود و تداخلي نيز صورت نميگيرد، لذا در اين حالت ناحيه کوچکي از صفحه تصوير روش خواهد شد. البته به جاي آن که مشخصا تصوير يک شيار را بر روي صفحه تصوير داشته باشيم، اين تصوير به علت پراکندگي نسبي نور اندکي پهنتر خواهد شد که آن هم امري عادي است. اما چنانکه گفتيم، امر غير عادي هنگامي اتفاق ميافتد که اجازه بدهيم نور از هر دو شيار عبور کند. در اين صورت ذهن عادي انتظار دارد که تصوير دو شيار را بر روي صفحه تصوير داشته باشيم. اما آنچه مشاهده ميشود، عبارت است از طيفي متوالي از نوارهاي تاريک و روشن که هيچ شباهتي به تصوير شيارها ندارد. علت اين پديده را صرفا ميتوانيم با ماهيت موجي نور توضيح بدهيم.
نوارهاي متوالي تاريک و روشن که در آزمايش يانگ به وجود ميآيند و بر خاصيت موجي نور دلالت مينمايند.
ضمنا ميدانيم که نور از ذراتي موسوم به فوتون تشکيل ميشود که سيلي از آنها در هر پرتو نور در حرکت است که شايد تعدادي از آنها از طريق شيار اول و تعدادي ديگر از طريق شيار دوم عبور ميکنند و در آن سوي صفحه با همديگر تداخل ميکنند. پرسيدني است که آيا اين خاصيت موجي، در تک تک فوتونها نيز وجود دارد، يا اين که اين پديده از ورود فوتونها به صورت پيدرپي ناشي ميشود؟ اگر فوتون منفردي را از يکي از شيارها عبور بدهيم، انعکاس آن بر روي صفحه تصوير چگونه خواهد بود؟ براي پاسخگوئي به اين سوال، آزمايش يانگ را طوري ترتيب ميدهيم که فوتونها يک به يک به صفحه تابانده شوند و بين فوتونهاي متوالي فاصله زماني کافي منظور ميکنيم تا با هم تداخل نکنند. چه حادثهاي روي خواهد داد؟ ذهن عادي انتظار دارد که هر فوتون واحد بتواند از يکي از دو شيار عبور کرده و نقطه روشني را در صفحه تصوير به وجود آورد و در نهايت باز هم شاهد تشکيل تصوير دو خط موازي بر روي صفحه تصوير باشيم. تاباندن فوتونهاي منفرد به سهولت عملي نيست، اما دانشمندان در آزمايشگاههاي پيشرفته از عهده چنين کاري برميآيند. در اين نوع آزمايش از يک منبع ليزري، فيلترهاي خاص براي جذب نور و از دستگاههاي بسيار حساسي موسوم به فوتومالتيپلايير استفاده ميشود تا ضمن تقويت اثر فوتونها به ميزان حدود يک ميليون برابر بتوان برخورد فوتونهاي منفرد را بر روي صفحه حساسي مانند فيلم عکاسي ثبت نمود. در چنين آزمايشي با حادثهاي روبهرو ميشويم که ذهن مارا در حيرت مضاعف غرق ميکند. به جاي آن که دو خط موازي روش بر روي صفحه تصوير مشاهده شود، باز هم شاهد تشکيل طيفي از خطوط روش و تاريک خواهيم بود. اين طيف يک باره به وجود نميآيد، بلکه با برخورد هر فوتون اثراتي روي صفحه حساس باقي ميماند و با انباشت اين اثرات در نهايت به تصوير طيف معروف ميرسيم. اين بدان معني است که با عبور هر فوتون منفرد، باز هم دو منبع موج با يکديگر تداخل ميکنند. اگر فوتون منفردي تنها از يکي از شيارها عبور کرده باشد، حتي اگر خاصيت موجي نيز داشته باشد، نميتواند در آن سوي صفحه با چيزي تداخل کند، اما همه نشانهها حاکي از آن است که فوتون منفرد گوئي در آن سوي شيارها با خودش تداخل ميکند و منجر به ظهور طيف متوالي ميشود. اين آشکارا بدان مفهوم است که هر فوتون منفرد از هر دو شيار عبور ميکند! اما مگر ممکن است که فوتوني واحد از هر دو شيار عبور بکند؟ چه ذهن ما بتواند اين نکته را به آساني بپذيرد يا نپذيرد، بايد قبول کنيم که فوتون از هر دو شيار عبور کرده است!
توماس يانگ (۱۸۲۹- ۱۷۷۳) دانشمند انگليسي بنيانگذار نظريه موجي نور که با آزمايش تابش نور از طريق شيارهاي مجاور، ماهيت موجي نور را مستدل گردانيد.
به اين ترتيب متوجه ميشويم که فوتون به آساني اجازه نميدهد که انسان بتواند با قطعيت از محل عبور آن آگاهي داشته باشد. اين يکي از بارزترين مسائلي است که در مکانيک کوانتوم با آن مواجهيم و در باره آن بيشتر سخن خواهيم گفت. «مکانيک کوانتوم» در سادهترين تعبير عبارت است از مجموعه قوانين حرکت ذرات و اصل بنيادين آن دلالت بر آن دارد که کميتهاي فيزيکي مانند انرژي ماهيتي گسسته دارند که ناشي از ماهيت موجي ماده است. اين کميتها همواره به صورت «بستههاي متوالي» انتشار مييابند و نميتوانند به صورت پيوسته تغيير کنند. تفاوت اصلي مکانيک کوانتوم با مکانيک نيوتون در همين نکته نهفته است. در مکانيک نيوتون، همه کميتهاي فيزيکي ماهيتي پيوسته و جرياني سيال دارند.
براي اين که ذهن خود را آماده پذيرش بيشتر مفاهيم مکانيک کوانتوم بکنيم، لازم است به يک فرق بزرگ ديگر نيز توجه جدي بکنيم. در مکانيک نيوتون، تأثير متقابل اجسام از طريق زمان و مکان تحقق مييابد، مانند آن که دو جرم همديگر را جذب يا دفع کنند، يا موجي بتواند از يک نقطه به نقطه ديگر منتشر شود. يعني اجسام محاط در مکان و زمان هستند و از همان طريق هم بر همديگر تأثير ميگذارند. در مکانيک کوانتوم قضيه متفاوت است. دو ذره بعد از آن که در مجاورت هم و تحت تأثير متقابل همديگر قرار گرفتند، ممکن است بعد از آن که از هم دور شدند، نوعي ارتباط متقابل را حفظ کنند که ربطي به مکان ندارد (همبستگي کوانتيک ذرات يا Quantum Entanglement). علوم مأنوس دلالت بر آن دارند که اجسام از طريق مکان و زمان از همديگر تفکيک شدهاند و ارتباط فيزيکي همواره از طريق مکان و زمان صورت ميگيرد، اما ظاهرا در مکانيک کوانتوم سخن از آنچنان ارتباطات فيزيکي در ميان است که از طريق مجراهائي غير از مکان و زمان برقرار ميشود. مثلا اگر در اثر تلاشي يک اتم، دو الکتروني که اسپين مخالف همديگر داشتند، از آن جدا شده و در جهات مخالف از همديگر دور شوند، اين دو الکترون طوري رفتار ميکنند که گوئي اسپين آنها همچنان مخالف يکديگر است و سنجش اسپين يکي از آن دو، به منزله سنجش اسپين الکترون ديگر است. فهم اين مسأله از يکي از دو طريق تسهيل ميشود. يا بايد معتقد به وجود مجراهائي غير از مکان و زمان باشيم که ذرات ميتوانند از آن طريق با همديگر ارتباط فعال داشته باشند، و يا اين که چنين استدلال کنيم که چون در مکانيک کوانتوم هيچ ذرهاي در مکان قطعي قرار ندارد، و در آن واحد به صورت موج در پهنه فضا و زمان گسترده است، بنابر اين چنين امواجي همواره از کنار همديگر عبور ميکنند و بر همديگر تأثير ميکنند که شرائط لازم براي «همبستگي کوانتيک» آنها را فراهم مي آورد. دانشمنداني با وجهه علمي طراز اول مانند آلبرت اينشتين به پديده «همبستگي کوانتيک ذرات» (Quantum Entanglement) با اکراه نگريستند و سعي در وضع نظريهاي براي «دور زدن» اين پديده داشتند، اما قادر به ايجاد تزلزل در بنياد اين علم نشدند. علت مخالفت اينشتين و همکاران وي با مفهوم «همبستگي کوانتيک ذرات» از آن جهت بود که چنين مفهومي ظاهرا با تئوري نسبيت تعارض داشت، زيرا مستلزم انتشار فعل و انفعالات فيزيکي با سرعتي فراتر از سرعت نور و يا مستلزم نقض قوانين زمان- مکان به تعبير تئوري نسبيت بود. اما تجربيات عملي حقانيت اين پديده را اثبات کرد. لذا پديده «همبستگي کوانتيک» به عنوان ارتباط فيزيکي بدون اتکا به مجراي زمان و مکان نه يک داستان تخيلي علمي است و نه موضوع کارتونهاي سرگرمي، بلکه يک واقعيت علمي است که، چنانکه خواهيم ديد، ممکن است مبناي تکنولوژي سالهاي آينده را تشکيل بدهد. در واقع عبور فوتوني منفرد از هر دو شيار در آن واحد، چنانکه در آزمايش يانگ ديديم، نيز نمودي از پديده «لامکاني» است و حکايت از آن دارد که يک ذره ممکن است در آن واحد در مکانهاي متعدد وجود داشته باشد.
اينک معرفي کوتاه خود از مکانيک کوانتوم را پي ميگيريم. چون در مکانيک کوانتوم، هيچ يک از وضعيتهاي ذره جنبه قطعي ندارد، براي تبيين وضعيتهاي کوانتيک ذرات از يک مفهوم رياضي موسوم به «تابع موج» استفاده ميشود. تابع موج تابعي است که حالات کوانتيک يک ذره را به صورت يک کميت مختلط بيان ميکند که شاخصي از احتمال موجوديت ذره در هر يک از وضعيتهاي کوانتيک ميباشد. چون هيچ يک از وضعيتهاي متصور براي ذره جنبه قطعي ندارد، بنابر اين، تابع موج ضرورتا يک کميت احتمالي را بيان ميکند. يک مفهوم محوري مهم در مکانيک کوانتوم نيز «اصل عدم حتميت» است. اصل عدم حتميت هايزنبرگ اصلي است که مطابق آن، دو وضعيت کوانتيک يک ذره نظير مکان و مومنتوم را نميتوان با دقت دلخواه تعيين کرد و اِعمال دقت بيشتر در سنجش يکي از آنها لاجرم منجر به کاهش دقت در سنجش کميت ديگر ميشود. از آنجا که موقعيت مکاني و ساير وضعيتهاي ذره همگي جنبه احتمالي دارند، بنابر اين در مکانيک کوانتوم فرض بر اين است که ذره در آن واحد در هر يک از چند مکان ميتواند موجود باشد. مطابق اصل چند مکاني يا «سوپرپوزيسيون»، هر ذره در حالت تجريد (بدون مداخله مشاهدهگر) ميتواند با احتمال معيني در آن واحد در هر يک از وضعيتها و نقاط مکاني متعدد موجود باشد. اما هنگامي که مشاهدهگر قصد تعيين مختصات و موقعيت ذره را ميکند، اين احتمالات در هم ميريزد و ذره موقعيت و مختصات مشخصتري به خود ميگيرد. اين پديده به «تقليل تابع موج» (Collapse of The Wavefunction) معروف است که بر اساس آن هنگامي که مشاهدهگري ميخواهد در مورد وضعيت يک ذره، سنجشي را انجام دهد، خاصيت ذرهاي بر خاصيت موجي غلبه ميکند و وضعيت چندمکاني تحليل ميرود و ذره جايگاه معيني را در مکان کسب ميکند. سوپرپوزسيون و تقليل تابع موج دو مفهوم متقابلند. سوپرپوزيسيون دلالت بر آن دارد که ذره در آن واحد در وضعيتهاي متعدد قرار دارد و تقليل تابع موج بدان مفهوم است که ذره وضعيتهاي کوانتيک مشخصي به خود گرفته است و به جهان «مأنوس» ما وارد شده است.
اصل عدم حتميت و تقليل تابع موج تا اين اواخر به اين ترتيب توجيه ميشد که حضور يک مشاهدهگر، اعم از مشاهدهگر هوشمند مانند انسان، يا مشاهدهگرهاي فيزيکي از قبيل دوربين يا صفحات حساس و غيره که قصد تعيين مختصات ذره را داشته باشند، وارد نوعي فعل و انفعال با ذره ميشوند و همين امر موجب تغيير در مختصات مورد بحث ميشود. هنوز هم اين نظريه طرفداران بسيار دارد. اما آزمايش را ميتوان طوري ترتيب داد که مشاهدهگر هيچگونه تأثيري بر موضوع مشاهده نداشته باشد. مثلا در آزمايش يانگ ميتوان ترتيبي اتخاذ کرد که مشاهده عبور فوتون از اين يا آن شيار بدون کوچکترين تداخل با فوتون تحقق يابد. معمولا براي اين منظور در مدخل هر يک از شيارها يک کريستال ظريف براي پلاريزه کردن نور قرار داده ميشود به نحوي که فوتونهاي عبور کننده از يک شيار داراي پلاريزاسيون افقي و ديگري داراي پلاريزاسيون عمودي باشد. اين کار بدان ميماند که هر فوتون را «علامتگذاري» کرده باشيم تا در آن سوي صفحه بتوانيم آن را شناسائي کنيم و مسير عبور آن را شناسائي کنيم. به اين ترتيب توانستهايم مسير عبور فوتونها را شناسائي کنيم، بي آن که در حرکت آنها دخل و تصرفي کرده باشيم. آزمايشگر در طول چنين آزمايشي ميتواند با قطعيت بگويد که فوتونهاي داراي پلاريزاسيون افقي همگي از يک شيار و فوتونهاي داراي پلاريزاسيون عمودي همگي از شيار ديگر عبور کردهاند. پيش از اين ديده بوديم که فوتونها اجازه داشتن چنين اطلاعات دقيقي در باره خودشان را به مشاهدهگر نميدهند و به محض اين که آزمايشگر بخواهد مکان مشخصي را براي آنها تدارک ببيند، آنها طوري رفتار ميکنند که گوئي «در همه جا حضور دارند». اينک که کوشيدهايم تا مکان عبور فوتونها را به صورت «نامحسوس» و بدون تأثيرگذاري بر آنها تعريف کنيم، مايليم بدانيم که رفتار آنها چگونه خواهد بود. در اين آزمايش مشاهده ميکنيم که فوتونهائي که از شيارها عبور ميکنند، تشکيل طيف متوالي را نميدهند و صرفا با تصوير دو شيار بر روي صفحه مقابل مواجهيم. لذا در چنين شرائطي که مشاهدهگر هيچگونه تداخلي با ذره ندارد، باز هم رفتار ذره دچار تغيير ميشود. يعني کسب هر نوع اطلاعات در باره وضعيت ذره، حتي به صورت نامحسوس و بدون تداخل با آن، موجب ميشود که رفتار ذره تغيير کند. حال پرسيدني است که ذره از کجا ميداند که مسير آن را رديابي ميکنند؟
اين موضوع عجيب که گوئي ذره از نوعي شعور برخوردار است و ميتواند از حضور يک مشاهدهگر، حتي مشاهدهگري نامحسوس و بدون تداخل، آگاه باشد و رفتار خود را تغيير دهد، طي تجربيات مختلف علمي به اثبات رسيده است. در حاليکه در آزمايش عادي يانگ در مورد پلاريزاسيون نور عبور کننده از اين يا آن شيار بيخبر بوديم، در آزمايش جديد در باره پلاريزاسيون نوري که از اين يا آن شيار عبور ميکند، آگاهي دارشتيم. تجربه نشان ميدهد که فوتونها نسبت به اين «آگاهي» حساسيت نشان ميدهند، و رفتار خود را تغيير ميدهند، زيرا در اين حالت با کمال تعجب مشاهده ميشود که نوري که به صفحه تصوير ميرسد، قادر نيست طيف نوارهاي تاريک و روشن را به وجود آورد. به عبارت ديگر خاصيت موجي نور نميتواند خود را نشان دهد. علت زايل شدن خاصيت موجي نور به اين مسأله مربوط ميشود که آزمايشگر کوشيده است بر ماهيت نوري که از هر يک از شيارها عبور ميکند، ولو به صورت نامحسوس اشراف داشته باشد. اينک وضعيت آزمايش را باز هم به ميزان جزئي تغيير ميدهيم، به اين ترتيب که در بين صفحه اول و صفحه دوم کريستال ديگري قرار ميدهيم تا به کمک آن، دو پرتو نور پلاريزه را مجددا با همديگر تلفيق بکنيم (که به منزله از بين بردن اطلاعات و حذف تأثير مشاهدهگر است). اينک طيف نوارهاي روشن و تاريک مجددا ظاهر ميشود. اين آشکارا بدان معني است که صِرف داشتن آگاهي از پلاريزايسيون نور عبور کننده از اين يا آن شيار موجب زايل شدن خاصيت موجي ميشود و حذف اين «آگاهي» باعث ظهور مجدد خاصيت موجي ميگردد. لذا شرط اين که هر فوتون منفردي بتواند با خود تداخل کند، عبارت از آن است که بتواند «بدون اشراف آزمايشگر» از «هر دو شيار» به طور همزمان عبور کند، و هر تمهيدي که براي تشخيص عبور فوتونها از اين يا آن شيار به کار بسته شود و بخواهد عبور از اين يا آن شيار را بر فوتون تحميل کند، موجب زايل شدن خاصيت موجي خواهد شد. حال پرسيدني است که فوتون منفردي که به مدخل شيارها ميرسد، از کجا ميداند که در آن سوي صفحه، دستگاهي براي تلفيق امواج کار گذاشته شده است، تا هنگام عبور از شيارها رفتاري متناسب با موقعيت آن سوي صفحه داشته باشد؟ اين آزمايش بعضي خاصيتهاي کوانتيک، از جمله «خاصيت لامکاني» را آشکارا مستدل ميکند. بايد بپذيريم که اين سوي صفحه با آن سوي صفحه غير از ارتباط مکاني، از نوع ديگري از ارتباط نيز بهرهمند است که ماهيت مکاني ندارد، يعني اين سوي صفحه و آن سوي صفحه براي فوتون در حکم محيطي واحد محسوب ميشود. شکل ديگر بيان اين مسأله عبارت از آن است که فوتون در آن واحد در بيش از يک مکان حضور دارد. اگر اين مطالب بر ذهن شما ثقيل ميآيد، خود را ملامت نکنيد، زيرا متخصصين دانش کوانتوم نيز از اين نارسائي در عذاب بودهاند و هستند!
اينک به بحث «وابستگي کوانتيک» برميگرديم و ميکوشيم ظرفيتهاي تکنولوژيک آن را به اجمال مرور بکنيم. گفتيم که ذراتي که اجزاء يک سيستم کوانتيک مانند اتم را تشکيل ميدهند، بعد از جدائي از آن و حرکت در مسيرهاي متفاوت، عليرغم بعد مسافت، اين وابستگي را حفظ ميکنند. منظور از وابستگي کوانتيک آن است که اگر يکي از آن دو ذره را مورد مشاهده قرار دهيم و بکوشيم مثلا اسپين آن را اندازه بگيريم، اين کار در حکم آن است که همين مشاهده را روي ذره وابسته به آن انجام داده باشيم، هرچند در بين آنها مسافتي نيز موجود باشد. علاوه بر اين، ميدانيم که عمل مشاهده و اندازه گيري موجب ميشود که ذره از ماهيت موجي خود دور بشود و به ماهيت ذرهاي نزديک شود و مختصات مشخصي پيدا کند که اين پديده را «تقليل تابع موج» ناميدهايم. بايد دقت کنيم که اگر تقليل تابع موج در مورد يکي از ذرات وابسته اتفاق افتاد، در مورد ذره ديگر نيز اتفاق خواهد افتاد و بعد مسافت در اين حالت مانعي در اين کار ايجاد نميکند. اين کار به منزله آن است که فعل و انفعالي با سرعتي بيش از سرعت نور از يک نقطه به نقطه ديگر منتقل شود. تحقيقات نشان داده است که فعل و انفعال بين دو سيستم کوانتيک به هم پيوسته با سرعتي در حدود ۱۰ هزار برابر سرعت نور روي ميدهد. بنا بر اين اگر بتوانند سيستمهاي کوانتيک وابسته به همديگر را در مسافتهاي بعيد مورد استفاده قرار بدهند، اين امر نويدبخش پيشرفتهاي خارق العاده در امر ارتباطات و انتقال اطلاعات محسوب ميشود. گزارشهاي متعددي در خصوص استفاده از سيستمهاي کوانتيک وابسته به هم در مسافتهاي مختلفي از اعشار ميليمتر گرفته تا چندين ده کيلومتر وجود دارد که همگي حائز اهميتند. مثلا اگر دو اتم بتوانند از فاصله اعشار ميليمتر رفتارهاي وابسته به هم را حفظ کنند، يک سيستم مخابراتي کوانتيک کاملا موفق را تشکيل ميدهند، زيرا اين فاصله به نسبت ابعاد اتمها فاصله بزرگي است و بدان ميماند که دو توپ فوتبال از فاصله حدود ۱۰۰ کيلومتر در وابستگي کوانتيک با يکديگر باشند. گزارشي نيز وجود دارد حاکي از اين که دانشمندان توانستهاند با استفاده از تکنولوژي وابستگي کوانتيک از جزائر قناري به جزيرهاي با فاصله حدود ۱۲۰ کيلومتر ارسال اطلاعات کنند و چنانکه خواهيم ديد، دانش ارتباطات کوانتيک نويد بخش ارسال اطلاعات با «مصونيت مطلق» است.
امروزه در آزمايشگاههاي پيشرفته جهان ميکوشند با استفاده از اصل همبستگي کوانتيک به نوعي از تکنولوژي جديد مخابراتي نايل شوند که انتقال اطلاعات با مصونيت مطلق را امکانپذير سازد و همين امر ممکن است انقلابي تکنولوژيک را موجب شود. روش کلي کار به اين ترتيب است که اطلاعات مخابراتي در مبدأ به صورت دو پرتو الکتروني وابسته به يکديگر (با همبستگي کوانتيک) مدوله ميشود و به صورت جداگانه ارسال ميشود، به نحوي که استخراج مجدد اطلاعات در مقصد مستلزم تداخل دو پرتو اوليه باشد. حال اگر مشاهدهگري در طول مسير، چه به صورت عمدي و چه به صورت ناآگاهانه اقدام به رخنه کردن در اطلاعات مذکور را بنمايد، علاوه بر آن که صرفا پارازيت خواهد شنيد، به علت «تقليل تابع موج»، امکان تلفيق مجدد و بازسازي اطلاعات اوليه را نيز به طور کامل منتفي خواهد شد.
در تکنولوژي کنوني کامپيوتر، دسترسي به اطلاعات خروجي کامپيوتر به سهولت امکانپذير است، اما در کامپيوترهاي کوانتيک «مشاهده» کردن اطلاعات خروجي نوعي اخلال در کار کامپيوتر محسوب ميشود که با پديده موسوم به «تقليل تابع موج» در ارتباط است. موسسات تحقيقاتي معظمي در حال حاضر کوشش در حل اين معضل دارند و بدون ترديد رازداري شديدي نيز بر اين حوزه از علم حاکم است. مکانيک کوانتوم کمکم به افق جديد تکنولوژيهاي نوين مبدل ميشود که توليد کامپيوترهاي کوانتيک مهمترين آنهاست. براي نگهداري و پردازش اطلاعات در يک کامپيوتر کوانتيک از وضعيتهاي کوانتيک ذرات مانند اسپين، پلاريزاسيون، بار الکتريکي و امثال آن استفاده ميشود. اما ميدانيم که ذره پيش از اندازهگيري، در وضعيت معيني قرار ندارد، بلکه با درجه احتمال مختلف در همه وضعيتهاي قابل تصور موجود است که آن را اصل «سوپرپوزيسيون» ناميدهايم. همچنين ميدانيم که در اثر مشاهده يک کميت کوانتيک، حادثهاي موسوم به «تقليل تابع موج» روي ميدهد که بر اساس آن، ذره از «وضعيتهاي متعدد همزمان» تجريد ميشود و وضعيت مشخصي را اتخاذ ميکند. پديده مهم ديگري که در توليد کامپيوترهاي کوانتيک نقش حساسي خواهد داشت، پديده «وابستگي کوانتيک» است که مطابق آن، چنانکه دو ذره در اثر فعل و انفعال متقابل به همديگر وابسته شوند، بعد از آن که از همديگر دور شدند، اين وابستگي عليرغم بعد مسافت ادامه مي يابد. لذا تسلط بر اين سه پديده، يعني سوپرپوزيسيون، تقليل تابع موج و وابستگي کوانتيک شرط اصلي تکوين تکنولوژي کامپيوترهاي کوانتيک محسوب ميشود. اينک تحقيقات جدي در حوزه «کامپيوترهاي کوانتيک» جريان دارد و پردازش و انتقال ديتا از طريق سيستمهاي کوانتيک نويدبخش کارائيهاي فني نويني است که طبيعتا مورد توجه محافل نظامي و امنيتي قدرتهاي بزرگ نيز هست. از اين منظر، ممکن است کسب آگاهي، حتي در سطح معلومات عمومي، در باره آخرين دستآوردهاي تکنولوژيک در اين زمينه مشکل و يا حتي محال باشد. اما ورود به بحث مکانيک کوانتوم، به خودي خود براي ما هدف نبود، بلکه ميخواهيم به اين ترتيب به آخرين نظريات علمي در باره فرآيندهاي ذهن گريزي بزنيم که ماهيتي کوانتيک دارند. ادامه بحثهاي ما در خصوص فرايندهاي کوانتيک ذهن در گرو اين مسأله است که بر پديدههاي سوپرپوزيسيون (superposition)، تقليل تابع موج (wavefunction collapse) و وابستگي کوانتيک (quantum entanglement) اشرافي نسبي داشته باشيم.
منابع استفاده شده:
۱ – دائره المعارف ويکيپديا، مکانيک کوانتوم
۲ – مکانيک کوانتوم، هنري کريپس، دائره المعارف فلسفي استانفورد
۳ - معماي کوانتوم (بروس روزن بلوم، فرد کوتنر، دانشگاه کاليفورنيا در سانتا کروز)
۴ – در باره کيوبيت (مقالهاي بسيار آموزنده در باره «بيت کوانتيک» يا اجزاء اطلاعات در کامپيوترهاي کوانتيک)، جوزف آلتپتر
۵ – دنياي کوانتوم، نشره علمي نيوسانينتيست
جهان بينی در پرتو علم نوين، بين النهرين گهواره تمدن، قرآن: رستاخيز فرهنگي مشرق زمين، ، هويت و رابطه آن با زندگي فرهنگي و اجتماعي، زبان: انعکاس طرز زندگي و گذشته ملتها، مسیرهای تکوین، طیف گم شده (حقیقت انسان و حقیقت خدا)