علوم پایه، فیزیک 1565 بازدید

گربه شرودینگر یک آزمایش نظری است که به بررسی حالت‌های کوانتومی می‌پردازد. یکی از عجیب‌ترین ایده‌ها در مورد جهان کوانتومی، تصور حالت‌های نامشخص است. در جهان متعارف و کلان عادی، ما به چیزهایی عادت کرده‌ایم که به سادگی و به شیوه‌ای ساده وجود دارند. هر چیزی که به آن نگاه می‌کنیم یا در دید ما قرار ندارد، به سادگی و صرف نظر از مشاهدات ما وجود دارد. اما در جهان کوانتومی، سیستم‌های فردی بسته به اندازه گیری یا عدم اندازه گیری آن‌ها رفتار متفاوتی از خود نشان می‌دهند.

شاید مشهورترین بیان این ایده در قالب گربه شرودینگر باشد، جایی که یک سیستم به گونه‌ای تنظیم شده است که اگر اتم رادیواکتیو واپاشی انجام دهد گربه می‌میرد، اما اگر واپاشی صورت نگیرد گربه زنده می‌ماند. اما برای این آزمایش افسانه‌‌ها نسبت به حقایق پیرامون این آزمایش بیشتر مورد توجه و بحث قرار گرفته‌اند، این موضوعی است که برای بسیاری از تئوری‌های علمی اتفاق می‌افتد که حاشیه بیشتر از اصل موضوع مورد توجه عموم جامعه قرار می‌گیرد. در این مطلب قصد داریم بررسی کنیم که واقعا پشت این آزمایش معروف چه می‌گذرد و این آزمایش چه دستاوردی برای علم داشته است.

آزمایش گربه شرودینگر چیست؟

در ابتدا مهم است که بدانیم ایده آزمایش گربه شرودینگر از کجا آمده است. در تعریف این آزمایش باید گفت این نظریه یک آزمایش فیزیکی با نتایج بدون ابهام اما بسیار غیرقابل تصور است. تنها کاری که باید انجام دهید این است که یک باریکه نور به دو شکاف نازک و نزدیک به یکدیگر بتابانید و مشاهده کنید که چه نوع الگویی در نمایشگر در صفحه سمت دیگر نمایش داده می‌شود. تا زمانی که نور شما تمام طول موج‌ها را به اندازه یکسانی داشته باشد و فقط به صفحه مقابل نگاه کنید، یک الگوی تداخل یا مجموعه‌ای جایگزین از بسیاری از نوارهای روشن و تاریک را دریافت خواهید کرد.

اما اگر مشخص شود که نور از ذرات فوتون ساخته شده است و هر فوتون باید از شکاف اول یا شکاف دیگر عبور کند، بازی عجیب خواهد شد. حتی ارسال فوتون‌ها بصورت همزمان، الگوی تداخل را به شما می‌دهد و این ایده به ذهن خطور می‌کند تا اندازه گیری کنید که هر فوتون از کدام شکاف عبور کرده است. به محض انجام این کار که احتمال دارد در آن موفق نیز باشید الگوی تداخل از بین می‌رود.

آزمایش شکاف یانگ
تصویر ۱: اگر اندازه گیری کنید که یک الکترون هنگام انجام یک آزمایش شکاف دو ذره‌ای در هر زمان از چه شکافی عبور می‌کند، الگوی تداخلی را در صفحه پشت آن مشاهده نمی‌کنید. در عوض الکترون‌ها (یا فوتون‌ها) نه به عنوان امواج، بلکه به عنوان ذرات کلاسیک رفتار می‌کنند.

چگونه باید این موضوع را تفسیر کرد. این آزمایش از بسیاری جهات، نشان دهنده نحوه عملکرد فیزیک کوانتومی و همچنین دلیل عجیب بودن آن است. گویی هر یک از کوانتوها مانند امواج رفتار می‌کنند و با خود تداخل دارند و به طور همزمان از هر دو شکاف عبور کرده و الگوی مشاهده شده را تولید می‌کنند. اما اگر این ریسک را انجام دهید و بر روی آن‌ها این اندازه گیری را انجام دهید که از کدام شکاف عبور می‌کنند خواهید دید آن‌ها فقط از شکاف اول یا شکاف دیگر عبور می‌کنند و دیگر اثر تداخلی را ایجاد نخواهند کرد.

این یک موضوع را کاملاً روشن می‌کند و آن موضوع این است که عمل مشاهده یک سیستم کوانتومی می‌تواند در واقع نتیجه را بسیار تغییر دهد. اما این موضوع مانند بیشتر کشفیات در فیزیک، فقط سوالات بیشتری را ایجاد می‌کند. برای مثال تحت چه شرایطی نتیجه مشاهده تغییر می‌کند؟ منظور از مشاهده چیست؟ و آیا نیاز است که حتماً یک انسان مشاهده گر باشد یا اندازه گیری ابزار غیر زنده نیز کافی است؟ این‌ها همه سوالات درست و خوبی بودند و این سوالات دقیقاً در مورد این گونه مسائل بود که باعث شد اروین شرودینگر پارادوکس معروف گربه خود را تدوین و منتشر کند. این نظریه به این صورت بیان شد:

  • شما یک سیستم بسته یعنی یک جعبه در اختیار دارید.
  • جایی که درون جعبه یک سیستم کوانتومی مانند یک اتم رادیواکتیو وجود دارد.
  • وقتی اتم واپاشی می‌کند، دری باز می‌شود.
  • پشت در غذای مسموم شده گربه قرار دارد.
  • همچنین در جعبه یک گربه است که وقتی غذا در دسترس او قرار گیرد، آن را می‌خورد.
  • بنابراین شما به مدت زمان نیمه عمر یک اتم رادیو اکتیو را صبر می‌کنید.
  • سپس سوال اصلی را می‌پرسید، آیا گربه زنده است یا مرده؟

این دقیقاً ایده کامل آزمایش نظریه گربه شرودینگر است. بنابراین وقتی جعبه را باز می‌کنید چه اتفاقی می‌افتد؟ باز کردن جعبه معادل مشاهده است و بنابراین با دو حالت رو به رو می‌شویم که عبارتند از:

  1. شما یک گربه مرده را خواهید یافت که غذای خورده شده توسط واپاشی اتم رادیواکتیو را خورده است، یا
  2. شما یک گربه زنده را پیدا خواهید کرد که هیچ غذایی در آن خورده نشده و اتم رادیواکتیو اصلی نیز هنوز واپاشی نشده است.
آزمایش گربه شرودینگر
تصویر ۲: دو حالت ممکن است برای گربه رخ دهد.

اما قبل از اینکه جعبه را باز کنید به این دلیل که با سیستم‌های کوانتومی سر و کار دارید سیستم گربه/غذا/اتم باید در ترکیب فوقانی هر دو حالت باشد. فقط یک احتمال نامعلوم وجود دارد، این که اتم واپاشی شده باشد، بنابراین اتم باید همزمان به صورت برهم نهی از حالت‌های واپاشی شده و غیر واپاشی شده در نظر گرفته شود. از آنجا که واپاشی اتم در صندوق گربه و غذا را کنترل می‌کند و غذا تعیین می‌کند که آیا گربه زنده می‌ماند یا می‌میرد، بنابراین خود گربه باید در حالت برهم نهی از حالت‌های کوانتومی قرار گیرد. به این صورت، تا زمانی که مشاهده‌ای صورت نگیرد گربه هم تا حدی مرده و هم تا حدی زنده است. و این موضوع به طور خلاصه، بزرگترین افسانه و تصور غلط مربوط به گربه شرودینگر است.

در واقع اروین شرودینگر ایده گربه خود را به عنوان یک آزمایش پیشنهادی ارائه نداد. او تصمیم نگرفت که سوالات عمیقی در مورد نقش یک انسان در فرآیند مشاهده انجام دهد. او در واقع ادعا نکرد که گربه خود در یک ترکیب فوقانی از حالت‌های کوانتومی، جایی که به طور همزمان نیمه مرده و بخشی زنده است، قرار دارد که این حالت معادل این است که به نظر می‌رسد فوتون در آزمایش دو شکاف تا حدی از هر دو شکاف عبور می‌کند.

هر ایده‌ای در این راستا خود یک افسانه و تصور غلط است که با هدف اولیه شرودینگر در ارائه این آزمایش فکری مغایرت دارد. اما سوال این است که هدف واقعی او چه بود؟ هدف او این بود که نشان دهد اگر مکانیک کوانتومی را اشتباه تفسیر کرده یا درک نادرستی از آن داشته باشید، چگونه می‌توان به آسانی به یک پیش بینی پوچ مانند پیش بینی یک گربه نیمه مرده و نیمه زنده رسید.

به عبارت دیگر، تقریباً همه چیزهایی که در مورد گربه شرودینگر شنیده‌اید احتمالاً افسانه است، با این استثنا که سیستم‌های کوانتومی در واقع با یک ترکیب فوق العاده احتمالی از همه حالت‌های ممکن و مجاز توصیف شده‌اند. مشاهده یا اندازه‌گیری، همیشه یک و تنها یک حالت قطعی را آشکار می‌کند.

این نتیجه نه تنها درست است، بلکه بدون توجه به تفسیر کوانتومی که انتخاب می‌کنید، نیز جواب صحیحی را می‌دهد. مهم نیست که آیا شما یک نتیجه را از مجموعه همه نتایج احتمالی انتخاب می‌کنید یا خیر. فرقی نمی‌کند که شما یک تابع موج نامشخص را به حالت قطعی تبدیل می‌کنید یا خیر. مهم نیست که شما از یک مجموعه بی نهایت جهان موازی یک جهان خاص را انتخاب می‌کنید یا خیر. در حقیقت تنها چیزی که اهمیت دارد این است که یک مشاهده کوانتومی رخ داده است.

در واقع گربه خود یک ناظر کاملاً معتبر است. واقعیت باز شدن در یا دروازه و مکانیزم کنترل کننده فعال شدن آن، یک مشاهده کاملاً معتبر است. قرار دادن یک شمارنده گایگر در آنجا، یعنی وسیله‌ای که به واپاشی رادیواکتیو حساس است به عنوان یک مشاهده محسوب می‌شود. در حقیقت، هرگونه تعامل غیرقابل برگشتی که در آن سیستم اتفاق بیفتد، حتی اگر کاملاً از جهان خارج در آن جعبه جدا شده باشد، یک و تنها یک حالت قطعی را آشکار می‌کند و آن حالت این است که یا اتم دچار واپاشی شده است یا خیر.

دلیل اصلی این امر به سادگی قابل توضیح است. در حقیقت هر برهم کنش بین دو ذره کوانتومی، پتانسیل تعیین حالت کوانتومی را دارد و به طور موثر عملکرد موج کوانتومی را در رایج ترین تفسیر فرو می‌ریزد. طبیعتاً در این آزمایش واپاشی (یا عدم واپاشی) اتم، مکانیسم در را به راه می‌اندازد (یا قادر به ایجاد آن نیست) و تنها در همان جا گذار از این رفتار کوانتومی عجیب به رفتار آشنای کلاسیکی اتفاق می‌افتد.

آزمایش گربه شرودینگر

شرودینگر نیز در این مورد بسیار واضح بود و اظهار داشت که در این موارد معمولی است که عدم قطعیتی که در ابتدا محدود به حوزه اتمی بود به عدم قطعیت کلان تبدیل می‌شود که می‌تواند با مشاهده مستقیم حل شود. این تفسیر ما را از پذیرفتن ساده لوحانه مدل مبهم برای بازنمایی واقعیت باز می‌دارد. در حقیقت این آزمایش به خودی خود، هیچ چیز مبهم یا متناقضی را تجسم نمی‌کند. بلکه در حقیقت بیان می‌کند که بین یک عکس تار یا خارج از فوکوس و یک تصویر لحظه‌ای از ابرها و ساحل مه تفاوت وجود دارد.

آزمایش گربه شرودینگر
تصویر ۳: تار بودن تصویر ربطی به این که جهان تار است ندارد.

به عبارت دیگر شرودینگر می‌دانست که گربه باید مرده یا زنده باشد. خود گربه هرگز در برهم نهی از حالت‌های کوانتومی قرار نمی‌گیرد، بلکه در هر لحظه از زمان یا به طور قطعی مرده یا به طور قطعی زنده خواهد بود. شرودینگر معتقد بود که فقط به این دلیل که دوربین شما فوکوس ندارد، به این معنی نیست که واقعیت اساساً تار شده است.

وقتی اینشتین در سخنرانی خود با عنوان «خدا در جهان تاس نمی‌ریزد» در مورد این موضوع صحبت کرد به همان چیزی اشاره کرد که در آزمایش شرودینگر وجود دارد. در واقع، اینشتین سوالاتش را برای خود شرودینگر نوشت و با بلاغت بیان کرد که آیا وضعیت گربه تنها زمانی ایجاد می‌شود که یک فیزیکدان وضعیت را در زمان معینی بررسی می‌کند؟

پاسخ این سوال شاید البته نه باشد. در حقیقت، حفظ این رفتار کوانتومی نامعلوم بسیار دشوار است. این یکی از چالش‌های اصلی در ایجاد سیستم‌های کوانتومی در مقیاس بزرگتر است. درهم آمیختن چند هزار اتم برای مدت کوتاهی یک دستاورد اخیر است و یکی از دلایلی که محاسبات کوانتومی بسیار دشوار است این است که کیوبیت‌های درهم تنیده را فقط می‌توان در چنین بازه‌های زمانی کوتاه در حالت نامعلوم نگهداری کرد.

جهان کوانتومی مطمئناً برای همه ما مکانی نا آشنا است و گربه شرودینگر بیشتر نشان می‌دهد که تفسیر نادرست آن برای ما چقدر آسان است. شاید مهمترین افسانه در مورد گربه شرودینگر این باشد که اصلاً ربطی به عجایب کوانتومی دارد.

برای آشنایی بیشتر با مفاهیم فیزیک کوانتومی، می‌توانید فیلم آموزش مکانیک کوانتومی ۱ را که توسط فرادرس ارائه شده است مشاهده کنید. لینک این آموزش در ادامه آورده شده است.

آزمایش گربه شرودینگر چه چیزی را ثابت کرد؟

گربه شرودینگر یک آزمایش واقعی نبود و بنابراین هیچ چیزی را از نظر علمی اثبات نکرد. گربه شرودینگر حتی بخشی از هیچ نظریه علمی نیست. گربه شرودینگر به سادگی یک ابزار آموزشی بود که شرودینگر برای نشان دادن نحوه سوء تفسیر نظریه کوانتوم از آن استفاده کرد. شرودینگر آزمایش خیالی خود را با گربه انجام داد تا نشان دهد که تفسیرهای غلط ساده از نظریه کوانتوم می‌تواند منجر به نتایج نامعقول شود که با دنیای واقعی مطابقت ندارد. امروزه بسیاری از علوم عامه پسند در عصر ما، پوچی را از آزمایش گربه شرودینگر را پذیرفته‌اند و ادعا می‌کنند که جهان واقعاً به این شکل عمل می‌کند.

آزمایش گربه شرودینگر

در نظریه کوانتوم، ذرات کوانتومی می‌توانند همزمان در حالت ترکیبی از حالت‌ها وجود داشته باشند و در اثر تعامل با ذرات دیگر به یک حالت واحد فرو ریزند. برخی از دانشمندان در آن زمان که نظریه کوانتوم در حال توسعه بود یعنی دهه 1930، از علم به حوزه فلسفه وارد شدند و اظهار کردند که ذرات کوانتومی تنها در صورت مشاهده توسط یک ناظر آگاه به یک حالت فرو می‌ریزند. شرودینگر این مفهوم را پوچ دانست و آزمایش فکری خود را برای روشن ساختن نتیجه پوچ و منطقی چنین ادعاهایی ابداع کرد.

در آزمایش خیالی شرودینگر همان طور که گفته شد شما گربه‌ای را در جعبه‌ای با مقدار کمی ماده رادیواکتیو قرار می‌دهید. هنگامی که ماده رادیواکتیو واپاشی می‌کند شمارنده گایگر را فعال می‌کند که باعث انتشار سم یا انفجار می‌شود که در نتیجه گربه را می‌کشد. در حال حاضر واپاشی ماده رادیواکتیو تحت قوانین مکانیک کوانتومی اداره می‌شود. این بدان معنی است که اتم در حالت ترکیبی بین واپاشی و عدم واپاشی قرار دارد. اگر ایده مبتنی بر ناظر را در این مورد به کار ببریم، هیچ ناظر آگاهی وجود ندارد زیرا همه چیز در یک جعبه مهر و موم شده است. بنابراین کل سیستم به عنوان ترکیبی از دو احتمال باقی می‌ماند. گربه به طور همزمان مرده و زنده است. از آنجا که وجود گربه‌ای که همزمان مرده و زنده است پوچ است و در دنیای واقعی اتفاق نمی‌افتد این آزمایش فکری نشان می‌دهد که فروپاشی عملکرد موجی کوانتوم فقط به دلیل وجود ناظر آگاه نیست.

اینشتین نیز با ایده ناظر به همین مشکل برخورد کرد و به شرودینگر برای تصویر سازی هوشمندانه‌اش تبریک گفت. از آن زمان شواهد زیادی وجود دارد که نشان می دهد فروپاشی عملکرد موجی تنها توسط ناظران آگاه انجام نمی‌شود. در حقیقت، هر فعل و انفعالی که یک ذره کوانتومی ایجاد می‌کند، می‌تواند حالت خود را از بین ببرد. تجزیه و تحلیل دقیق نشان می‌دهد که آزمایش گربه شرودینگر در دنیای واقعی به شرح زیر انجام می‌شود.

به محض این که اتم رادیواکتیو با شمارنده گایگر تعامل می‌کند از یک حالت واپاشی/عدم واپاشی به یک حالت قطعی سقوط می‌کند. شمارنده گایگر قطعاً فعال می‌شود و گربه قطعاً کشته می‌شود، یا شمارنده گایگر قطعاً روشن نمی‌شود و گربه قطعاً زنده است، اما واضح است که هر دو حالت اتفاق نمی‌افتد.

به طور خلاصه فروپاشی حالت کوانتومی فقط توسط ناظران آگاه انجام نمی‌شود و آزمایش گربه شرودینگر فقط یک ابزار آموزشی بود که سعی شده با کاهش تصور ناظر به پوچی، این واقعیت را آشکارتر کند. متأسفانه، بسیاری از نویسندگان علوم عامه پسند در روزگار ما همچنان این تصور غلط را منتشر می‌کنند که یک حالت کوانتومی (و بنابراین خود واقعیت) توسط ناظران آگاه تعیین می‌شود. آن‌ها از این ادعای غلط به عنوان سکوی پرش در بحث‌های غیر اساسی و غیرعلمی درباره ماهیت واقعیت، آگاهی و حتی عرفان شرقی استفاده می‌کنند. از نظر آن‌ها گربه شرودینگر نشانه نقض ادعاهای آن‌ها نیست، بلکه اثبات این است که جهان به همان اندازه که آن‌ها ادعا می کنند پوچ است. به بیانی دیگر می‌توان گفت چنین نویسندگان یا متفکرانی یا مفهوم گربه شرودینگر را اشتباه درک کرده‌اند یا عمداً از آن برای بالا بردن فروش کتاب خود استفاده می‌کنند.

چند تئوری علمی به نام حیوانات مختلف وجود دارد؟

شش نظریه به نام حیوانات مختلف وجود دارد
تصویر ۴: شش نظریه به نام حیوانات مختلف وجود دارد.

شاید برای شما جالب باشد که بدانید شش تئوری علمی با استفاده از حیوانات تعریف شده‌اند که یکی از آن‌ها آزمایش گربه شرودینگر است. حیوانات اغلب توسط دانشمندان و روانشناسان برای نشان دادن یا اثبات ایده‌های نظری مورد استفاده قرار می گیرند. «نائومی آلدرمن» (Naomi Alderman) به دنبال داستان سگ‌های پاولوف در داستان‌های علمی بوده است. اما آیا در مورد نظریه‌های مربوط به خارپشت و خرس سفید چیزی شنیده‌اید؟ در ادامه به اختصار تئوری‌های علمی که با حیوانات تعریف شده‌اند را معرفی می‌کنیم و سپس به صورت مفصل بر آزمایش گربه شرودینگر تمرکز خواهیم کرد.

نظریه سگ‌های پاولوف چیست؟

ایوان پاولوف، فیزیولوژیست روسی در هنگام تحقیق در مورد ترشحات گوارشی سگ‌ها به طور تصادفی به نظریه شرطی سازی کلاسیک یا «پاسخ پاولوویایی» (Pavlovian response) برخورد کرد. پاولوف متوجه شد که سگ‌های مورد مطالعه او هر زمان که تکنسین آزمایشگاه را که معمولاً به آن‌ها غذا می‌دهد می‌بینند شروع به شادی کردن می‌کنند. او متوجه شد که سگ‌ها با مربی که به آن‌ها غذا می‌دهد ارتباط برقرار کرده و با دیدن او شروع به ترشح بزاق می‌کنند زیرا انتظار داشتند که به آن‌ها غذا داده شود.

نظریه سگ‌های پاولوف
تصویر ۵: نظریه سگ‌های پاولوف

پاولوف برای اثبات نظریه خود، مجموعه‌ای از آزمایشات را انجام داد که در آن هر زمان که به سگ‌ها غذا می‌دادند صدایی مانند زنگ، هارمونیم یا مترونوم را پخش می‌کرد. در هر مورد او دریافت که سگ‌ها ناخودآگاه سر و صدای جدید را با خوردن وصل می‌کنند و به محض شنیدن آن حتی اگر غذا وجود نداشت، بزاق دهانشان شروع به ترشح می‌کرد.

پاولوف استدلال کرد که پاسخ‌های انسانی را نیز می‌توان به شیوه‌ای مشابه شرطی کرد و عبارت واکنش یا عکس العمل پاولوویایی اکنون معمولاً برای توصیف واکنش آموخته شده غیر ارادی استفاده می‌شود.

آزمایش گربه شرودینگر

فیزیک کوانتومی نحوه رفتار عناصر زیر اتمی را که جهان ما را تشکیل می‌دهند توضیح می‌دهد و در این مقیاس برخی اتفاقات عجیب و غریب رخ می‌دهد. در سال 1935، اروین شرودینگر تلاش کرد تا اعمال نظریه کوانتوم را در اجسام بزرگتر با پیوند رفتار یک اتم رادیواکتیو با سرنوشت یک گربه نشان دهد.

فیزیکدان اتریشی یک آزمایش نظری را توصیف کرد که در آن گربه‌ای را در یک جعبه قفل شده با یک ماده رادیواکتیو و یک شمارنده گایگر قرار می‌دهند تا به محض تشخیص رادیواکتیویته، یک ویال سم را باز کند. در طول یک ساعت، 50 درصد احتمال دارد که این ماده شروع به واپاشی کند که در این حالت شمارنده گایگر سبب می‌شود تا سم آزاد شده و گربه کشته شود.

نظریه کوانتومی می‌گوید ذرات زیر اتمی تا زمانی که مشاهده نشوند می‌توانند همزمان در دو حالت باشند. به طور مشابه، از آنجا که زندگی گربه به آنچه که در داخل اتم رادیواکتیو اتفاق می‌افتد بستگی دارد، تا زمانی که در جعبه نگاه نکنیم گربه از نظر تئوریک هم زنده و هم مرده است.

برای شرودینگر این آزمایش فکری یک پارادوکس را در قلب مکانیک کوانتومی برجسته کرد و آن موضوع این بود که در حالی که یک ذره ممکن است بتواند در دو حالت وجود داشته باشد، گربه باید زنده یا مرده باشد بدون توجه به این که در آن مشاهده شده است یا نه و هر دو حالت نمی‌تواند اتفاق افتد.

نکته مهم: آزمایش گربه شرودینگر یک آزمایش تئوری بود و در آن هیچ گربه‌ای آسیب ندید.

نظریه میمون بی نهایت چیست؟

قضیه نامحدود میمون‌ها در مورد احتمال است و بیان می‌کند که بی نهایت میمون که به طور تصادفی روی تعداد بی نهایت صفحه کلید تایپ می‌کنند، در نهایت آثار کامل شکسپیر را بازتولید خواهند کرد.

در حالی که این یک نظریه تقریباً قطعی است اما احتمال وقوع آن در واقعیت بی نهایت کوچک است. بسیاری از تریلیون‌ها میمون در حال تایپ کردن از ابتدای زمان تا پایان جهان بسیار بعید است که حتی بتوانند کتاب رویای نیمه شب تابستان را تولید کنند. این موضوع بدان معنا نیست که مردم در اثبات این نظریه تلاشی انجام نداده‌اند، برعکس در سال 2002، دانشجویان هنر و استادان «دانشگاه پلیموث» (Plymouth University) یک کامپیوتر را در محفظه‌ای با شش میمون ماکاک قرار دادند تا ببینند چه چیزی ممکن است به دست آید یا حتی به آن نزدیک شود. پس از یک ماه، میمون‌ها پنج صفحه متن ناخوانا نوشته بودند که عمدتاً از حرف s تشکیل شده بود. همچنین میمون‌ها بر روی صفحه کلید سنگ زده بودند و از آن به عنوان توالت نیز استفاده کرده بودند.

نظریه اثر پروانه‌ای چیست؟

اثر پروانه ای
تصویر ۶: نظریه اثر پروانه‌ای

اثر پروانه‌ای بر این ایده استوار است که در سیستم‌های پیچیده، یک رویداد کوچک یا تغییر شرایط می‌تواند در نهایت پیامدهای مهمی داشته باشد. ادوارد لورنز ریاضیدان و هواشناس آمریکایی برای نشان دادن این مفهوم مثالی بیان کرد که پروانه‌ای که بال‌های خود را در جنگل بارانی تکان می‌دهد، می‌تواند چند هفته بعد هزاران مایل دورتر گردباد ایجاد کند.

لورنز در دهه 1960 و هنگام اجرای داده‌های مدل سازی آب و هوا از طریق رایانه با این ایده روبرو شد. هنگامی که او محاسبه قبلی را با استفاده از اعدادی که با تعداد اعشار کمتری گرد شده بودند تکرار کرد، متوجه شد که پیش بینی آب و هوا نتایج بسیار متفاوتی را به نمایش گذاشت و تغییر جزئی در شرایط اولیه منجر به ایجاد یک الگوی کاملا جدید آب و هوایی در کمتر از دو ماه آینده شده بود.

اثر پروانه‌ای ممکن است استعاره‌ای شفاف برای توضیح غیرقابل پیش بینی بودن سیستم‌های آشفته ارائه دهد، اما احتمالاً به معنای واقعی کلمه درست نیست. در حقیقت دانشمندان بیان می‌کنند که تاثیر واقعی پروانه‌ای که بال‌هایش را تکان می‌دهد آن قدر کوچک است که به سرعت توسط فشار هوای اطراف جذب می‌شود اما می‌تواند نمادی از تغییراتی کوچکی باشد که منجر به تاثیرات زیاد در سیستم‌های غیرخطی و آشفته می‌شود.

نظریه معمای غیر قابل حل خارپشت چیست؟

این نظریه روانشناختی که چندان شناخته شده نیست، ابتدا توسط فیلسوف آرتور شوپنهاور ارائه شد. در این نظریه دشواری‌های صمیمیت انسان را از طریق استعاره جوجه تیغی‌هایی که برای گرم شدن در زمستان جمع شده‌اند، توصیف کرده است. این نظریه که به عنوان مشکل خارپشت‌های کوهستانی نیز شناخته می‌شود نشان می‌دهد که چگونه مانند جوجه تیغی‌هایی که با خارهای تیز پوشیده شده‌اند هرچه از نظر احساسی به یکدیگر نزدیک می‌شویم، بیشتر از یکدیگر آسیب خواهیم دید. در عین حال، اگر ما تصمیم بگیریم که همواره فاصله خود را حفظ کنیم در نهایت سرد و تنها می‌شویم. بنابراین باید یک حد وسط میانی مناسب را پیدا کنیم. این جوجه تیغی هیچ معضلی ندارد و دقیقاً می‌داند چگونه میانه مناسب را پیدا کند.

نظریه خارپشت
تصویر ۷: نظریه معمای غیر قابل حل خارپشت

تئوری مشکل خرس سفید چیست؟

فئودور داستایوفسکی نویسنده مشهور روسی در یکی از کتاب‌هایش می‌نویسد، سعی کنید این وظیفه را برای خود تعیین کنید که به خرس قطبی فکر نکنید و خواهید دید که هر لحظه این موضوع به ذهن شما حمله می‌کند. آنچه داستایوسکی توصیف می‌کند یک سناریوی روانشناختی است که امروزه به عنوان ironic process theory شناخته می‌شود و اولین بار توسط روانشناس دانیل وگنر در سال 1987 مورد مطالعه قرار گرفت.

تحقیقات وگنر نشان داده است که هرچه بیشتر از مردم خواسته شود تا یک فکر ناخواسته (مانند تصویر یک خرس سفید) را سرکوب کنند، احتمال بروز آن بیشتر است. این امر ناشی از یک فرآیند ذهنی سرگرم کننده متناقض است، در حالی که یک قسمت از مغز این فکر را طبق دستور نادیده می‌گیرد، بخشی دیگر به طور متناوب آن را به خاطر می‌آورد تا اطمینان حاصل شود که این فکر با موفقیت فراموش شده است.

معرفی فیلم آموزش مکانیک کوانتومی ۱

معرفی فیلم آموزش مکانیک کوانتومی ۱

مجموعه فرادرس در تولید و تهیه محتوای آموزشی خود اقدام به تهیه فیلم آآموزش مکانیک کوانتومی ۱ کرده است. این مجموعه آموزشی از شش درس تشکیل شده و برای دانشجویان رشته‌ فیزیک در مقطع کارشناسی و کارشناسی ارشد مفید است.

درس اول این مجموعه به بیان جنبه‌های تاریخی مکانیک کوانتوم و درس دوم به بررسی مکانیک کلاسیکی می‌پردازد. درس سوم به بررسی صورت بندی مکانیک کوانتومی یعنی بردارها در یک فضای مختلط خطی N بعدی، عملگرهای خطی، ویژه مقدارها و ویژه بردارها، جبر ویژه مقدارها و ویژه بردارها برای عملگرهای هرمیتی، جابجاگر و مساله ویژه مقدار، عملگر تصویرگر، اصول موضوع مکانیک کوانتومی، دینامیک کوانتومی، حالت‌های مانا، ابعاد فضای کوانتومی، نمایش مختصه‌ای، گذار به مکانیک موجی، معادله موج شرودینگر و معادله موج شرودینگر و جریان احتمال اختصاص دارد. در درس چهارم مکانیک موجی در یک بعد بررسی می‌شود و در درس پنجم این مجموعه مکانیک موجی در سه بعد مورد مطالعه قرار می‌گیرد. در نهایت و در درس آخر این مجموعه بررسی ذرات بدون بر هم کنش پوشش داده می‌شود.

جمع‌بندی

در این مطلب در مورد گربه شرودینگر و تئوری کوانتومی نهفته در آن صحبت کردیم. به صورت کلی در علوم مختلف، شش نظریه با استفاده از حیوانات مختلف و نحوه رفتار آن‌ها بیان شده است. ما در این مطلب نظریه کوانتومی نهفته در آزمایش گربه شرودینگر که نشان دهنده مفهوم اندازه گیری در مکانیک کوانتومی است را بررسی کردیم.

اگر این مطلب برای شما مفید بوده است، آموزش‌ها و مطالب زیر نیز به شما پیشنهاد می‌شوند:

بر اساس رای 10 نفر
آیا این مطلب برای شما مفید بود؟
اگر بازخوردی درباره این مطلب دارید یا پرسشی دارید که بدون پاسخ مانده است، آن را از طریق بخش نظرات مطرح کنید.

«سارا داستان»، دکتری فیزیک نظری از دانشگاه گیلان دارد. او به فیزیک بسیار علاقه‌مند است و در زمینه‌ متون فیزیک در مجله فرادرس می‌نویسد.

نظر شما چیست؟

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