اثبات نظریه دنیای موازی

فیزیکدانان کوانتمی دانشگاه کالیفرنیا کشف عجیبی کرده اند که به گونه ای نشان می دهد جسمی که در مقابل یک فرد قرار گرفته و دیده می شود می تواند به صورت همزمان در جهانی موازی نیز وجود داشته باشد.

کد خبر: ۵۹۶۸۲۸

تاریخ: ۲۴ خرداد ۱۳۹۵ - ۰۴:۳۰

به گزارش باشگاه خبرنگاران جوان، این کشف به واسطه ذره ای کوچک و فلزی انجام گرفته است؛ براده ای به قطر یک تار مو، جسمی که بسیار ریز است اما در عین حال می توان آن را با چشم غیر مسلح نیز مشاهده کرد.

دانشمندان این ذره را در کاسه ای مخروطی و تاریک سرد کرده و تمامی هوای اطراف آن را به منظور حذف ارتعاش خارج کردند. سپس محققان ذره را مانند یک دیاپازون حرکت داده و مشاهده کردند ذره در زمانی واحد حرکت کرده و متوقف می شود.

چگونه این پدیده را درک کنیم؟

برای درک این پدیده که کاملا غیر ممکن به نظر می رسد، باید بسیار بسیار کوچک اندیشید، حتی کوچکتر از اتمها، الکترونهایی که به دور هسته اتم در گردشند، در آن واحد در حالتهای چند گانه حرکت می کنند که ثابت کردن آنها تقریبا غیر ممکن است. به بیان ساده تر می توان گفت زمانی که فردی در شهر اکلاهاما به دیدن مادر خود می رود در جهان موازی که ذرات اتمی وی در آن حضور دارند همان فرد در خانه مشغول تماشای تلویزیون است.

به گفته دانشمندان شاید این پدیده کاملا غیر واقعی به نظر آید اما بر پایه علم حقیقی رخ می دهد. بر اساس یکی از نظریه های فیزیکی زمانی که پدیده ای در یک حالت مشاهده می شود این پدیده جهان را به دو بخش تقسیم می کند. نظریه چند حالتی بر این پایه استوار است که جهان فعلی طی مشاهده انسان متوقف شده و انسان تنها یکی از واقعیات در حال وقوع را مشاهده می کند. برای مثال می تواند توپ فوتبال را ببیند که در هوا در پرواز است، اما شاید در جهان موازی این توپ در همان لحظه سقوط کرده باشد و یا شاید اصلا فردی در آن لحظه مشغول بازی فوتبال نباشد.

بسیاری از فیزیکدانان بزرگ پایه های علمی جهان چند حالتی را حتی اگر نتوان آن را به اثبات رساند قبول دارند. "شان کرول" از موسسه تکنولوژی کالیفرنیا یکی از این فیزیکدانان بوده و معتقد است تا زمانی که نتوان تمدنهای فوق پیشرفته بیگانه را تصور کرد که پی به واقعیت این نظریه برده اند، انسانها تحت تاثیر امکان وجود جهانهای دیگر قرار نخواهند گرفت. وی در عین حال معتقد است هرگز فردی قادر به ابداع دستگاهی نخواهد بود که با استفاده از آن بتوان میان این جهانها ارتباط برقرار کرد.

درک واقعیت جهان موازی بستگی شدیدی به درک انسان از زمان دارد. به گفته "کرول" ما زمان را به صورت واقعی احساس نمی کنیم، تنها شاهد گذشت آن هستیم. برای مثال گذشت زمان در هنگام یک مسابقه هیجان انگیز بسیار سریع و در سر کلاس یک درس کسل کننده کاملا کند است. یا هنگامی که فردی تلاش دارد با تاخیر در دفتر کارش حاضر نشود، دقایق برای وی با سرعتی باور نکردنی می گذرند اما چند دقیقه باقی مانده از ساعت کار به راحتی با چندین ساعت برابری می کنند.

بازگشت به آینده

"فرد آلن ولف" از دانشمندان فیزیک کوانتم نیز معتقد است زمان به شکل یک خیابان یک طرفه به نظر می آید که از گذشته به سوی حال در حرکت است، اما با در نظر گرفتن نظریه های قابل ملاحظه ای که در سطح کوانتمی ارائه شده اند، ذرات در آن واحد به سمت عقب و جلو در حرکتند. در صورتی که بتوانیم از بخش "جلو و عقب رفتن در آن واحد" صرف نظر کنیم، شانس درک بخشی از فیزیک را از خود گرفته ایم.

به گفته "ولف" زمان در ماشینهای کوانتمی به صورت مستقیم حرکت نمی کند بلکه حرکتی زیگزاگ داشته و به همین دلیل وی معتقد است امکان ساختن ماشینی که بتواند زمان را منحرف کند، وجود دارد.

به گفته "ریچارد گات" فیزیکدان دانشگاه پرینستون "سرگئی کریکالو" فضانورد روسی که در 6 ماموریت فضایی حضور داشته است نسبت به بقیه انسانهای روی زمین 48/1 ثانیه جوانتر است زیرا وی در سرعتی بسیار بالا در مدار حرکت کرده است و کم سن تر بودن نسبت به بقیه به معنی جهش به آینده و تجربه نکردن زمان حال مشابه با دیگران است. به گفته وی از جهتی می توان گفت این فضانورد به سوی آینده سفر کرده و دوباره بازگشته است!

"گات" می گوید نیوتن باور داشت زمان پدیده ای جهانی است و تمامی ساعتهای جهان به صورت یکسان حرکت می کنند. اکنون با توجه به نظریه نسبیت خصوصی اینشتین می توان گفت سفر به آینده امکان پذیر است. با در نظر گرفتن نظریه گرانش اینشتین، قوانین فیزیک از منظری که امروز آنها را درک می کنیم نشان می دهند حتی سفر در زمان به سوی گذشته نیز امکانپذیر است اما برای مشاهده امکان این سفر باید قوانین جدید فیزیکی در سطح کوانتمی فراگرفته شوند.

درک این قوانین نیز با استفاده از ذره ای فلزی و بسیار کوچک و کاسه ای مخروطی شکل آغاز شده است. در واقع فیزیکدانان دانشگاه کالیفرنیا با ابداع خود مقیاس ماشینهای کوانتمی را به ابعاد بزرگتری تغییر دادند.

بر اساس گزارش فاکس نیوز، مسئله بعدی فراگرفتن چگونگی کنترل ماشینهای کوانتمی و استفاده از آنها برای اجسام بزرگتر است. در این صورت شاید بتوان با دستکاری تنها چند الکترون کوچک به جهان موازی دست پیدا کرد.

آیا جهان‌های موازی واقعاً وجود دارند؟

در سال 1954 یک جوان کاندیدای دکترا به نام «هوگ اورت» در دانشگاه پرینستون با ارائه‌ی یک نظریه‌ی بنیادی خود را مطرح می‌کند (وجود جهان‌های موازی درست مانند دنیای ما).

این جهان‌ها همگی به ما وابسته می‌باشند؛ در واقع آن‌ها از ما جدا شده‌اند و ما نیز از بقیه‌ جدا شده‌ایم. در این جهان‌های موازی نزاع‌های ما نتایج متفاوتی داشته‌اند نسبیت به آن‌چه ما می‌دانیم. گونه‌هایی که در دنیای ما منقرض شدند، سازگار شده‌اند و یا خلق شده باشند. در سایر جهان‌ها، ما انسان‌ها ممکن است منقرض شده باشیم.

این عقیده ذهن را وحشت زده می‌کند و در عین حال قابل درک هم هست. تصورات و ابعاد موازی گونه‌هایی دیگر از ما در نوشته‌های علمی تخیلی ظاهر شدند و به عنوان تعبیرهایی برای متافیزیک به کار رفتند. ولی چرا اصلاً یک جوان آینده‌ی تحصیلی‌اش را باید با طرح چنین نظریه‌ای به خطر بیندازد؟ اورت با نظریه‌ی چند جهانی (MANY WORLDS) کوشید به پرسش دشوارتری در رابطه‌ با فیزیک کوانتم پاسخ دهد: چرا ذرات کوانتمی به‌صورت غیرقابل پیش‌بینی رفتار می‌کنند؟ سطح کوانتم برای علومی که بسیار نوپا هستند دیگر آن‌قدرها هم بالا نیست.

مطالعه‌ی فیزیک کوانتمی در سال 1900 آغاز شد؛ ماکس پلانک برای اولین بار مفهوم آن را به جهان علم معرفی می‌کند. مطالعه‌ی پلانک دربار‌ه‌ی تابش، یافته‌های غیرعادی را نتیجه داد که با قوانین فیزیک کلاسیک تناقض داشت. این یافته‌ها نشان می‌داد که قوانین دیگری در جهان در کار بوده، و در سطحی ژرف‌تر از آن‌چه ما می‌شناسیم فعال است.

در مرتبه‌ی پایین‌تر، فیزیکدانان در حال مطالعه‌ی کوانتم درباره‌ی این دنیای بسیار کوچک، چیزهای عجیب و غریبی را متوجه شدند. یکی این‌که ذراتی که در این مرتبه قرار دارند، برای در‌آمدن به قالب‌های مختلف دلخواه روش خاصی دارند. برای مثال دانشمندان مشاهده‌ کردند که فوتون‌ها مانند ذرات و امواج عمل می‌کنند. حتی یک تک فوتون این تغییر شکل را به نمایش می‌گذارد.

این به عنوان اصل عدم قطعیت هایزنبرگ شناحته می‌شود. ورنر هایزنبرگ پیشنهاد کرده که فقط با مشاهده‌ی جسم کوانتمی رفتار آن ماده را تغییر می‌دهیم . هرگز نمی‌توانیم به طور کامل طبیعت جسم کوانتمی یا خواص آن را همچون سرعت و موقعیت آن مطمئن شویم. این عقیده تعبیر کپنهاگی از مکانیک کوانتمی این که نیلز بوهر آن را مطرح می‌کند. این تعبیر بیان می کند که همه‌ی ذرات کوانتمی در یک وضعیت خاص یا وضعیت دیگر قرار ندارند. لیکن همگی وضعیت‌هایی با احتمال برابر دارند. جمع کُل وضعیت‌های ممکن یک جسم کوانتمی تابع موج نامیده می‌‌شود. حالت یک جسم در همه‌ی وضعیت‌های ممکن برهم‌نهی نامیده می‌شود.

طبق نظریه‌ی بوهر وقتی یک جسم کوانتمی را مشاهده می‌کنیم بر رفتار آن تأثیر می‌گذاریم. مشاهده برهم‌نهی یک جسم و نیروهایی که اساساً جسم در یک حالت از تابع موج خود انتخاب کرده را می‌شکند. این نظریه بیان می‌کند دلیل این را که چرا فیزیکدانان اندازه‌گیری‌های مثبت را از جسم کوانتمی مشابه به‌دست می‌آورند: یک جسم حالت‌های متفاوتی را در حین اندازه‌گیری‌های مختلف انتخاب می‌کند. تعبیر بوهر به ‌طور گسترده‌ای تاکنون توسط بسیاری از انجمن‌های کوانتم مورد قبول واقع شده است. ولی اخیراً نظریه‌ی چند جهانی اورت مورد توجه جدی برخی قرار گرفته است.

نظریه‌ی چند جهانی

«هوگ اورت» جوان با بسیاری از آن‌چه نیلز بوهر در مورد دنیای کوانتم پیشنهاد کرد موافق بود. او با عقیده بر هم‌نهی‌ها و به همان اندازه با اندیشه توابع موج موافق بود. ولی «اورت» با «بوهر» در یک مسأله‌ی اساسی موافق نبود. از نظر اورت اندازه‌گیری یک جسم کوانتمی ناگزیر می کند که به یک حالت قابل درک یا حالت دیگری برود. در عوض گرفتن اندازه‌ی یک جسم کوانتمی شکافی واقعی را در جهان موجب می‌شود. جهان به ‌طور دقیق دونسخه‌ای می‌شود، شکاف برداشتن در یک جهان برای هر نتیجه‌ی ممکن از اندازه است.

به عنوان مثال تابع موج یک جسم هم یک موج و هم یک ذره است. هنگامی که یک فیزیکدان، ذره‌ای را اندازه‌گیری می‌کند، ممکن است دو نتیجه به‌دست آورد: ذره یا موج! این تشخیص نظریه‌ی چند‌جهانی را به‌وجود آورد؛ یعنی رقیبی برای تعبیر کپنهاگی.

هنگامی که یک فیزیکدان چیزی را اندازه‌گیری می‌کند، جهان برای سازگاری آن دو نوع اندازه‌گیری که ذکر کردیم، به دو دنیای مجزا تجزیه می‌شود. بنابراین وقتی یک دانشمند در یکی از این‌ها در می‌یابد که جسم اندازه‌گیری شده موج است، دانشمندی دیگر آن را در دنیای مجزا موج می‌بیند (می‌توانیم برای درک بهتر از چارچوب مرجع‌های متفاوت استفاده کنیم). در این صورت توضیحی هم برای چنین دوگانگی در اندازه‌گیری‌ها دارد.

تعبیر چند جهانی اورت برآن سوی تراز کوانتمی دلالت دارد. اگر یک کنش بیش از یک نتیجه را در بر داشته باشد،‌ (فرض بر درستی نظریه ی اورت) پس با انجام کنش جهان به دو نیم تقسیم می‌شود. حتی وقتی آزمایشگری یکی از کنش‌ها را انتخاب نکند.

این بدان معناست که اگر شما دریابید یکی از نتایج محتمل همیشه این‌است که شما مرده باشید، در جهان دیگر نیز مرده‌اید. این فقط مثالی ساده‌انگاره برای درک بهتر قضیه است. جنبه‌ی دیگر تعبیر چند جهانی این است که مفهوم جهان خط را به هم‌می‌ریزد. فرض کنید جهان‌خطی خورشید گرفتگی زمان باستان را نشان می‌دهد. جهان خط مبتنی بر تعبیر چندجهانی هر کدام از نتایج ممکن را نشان می‌دهد. از این‌جا هر نتیجه‌ی ممکن از آن رویداد حتی اگر برخلاف آن‌چه رویداده است باشد، ممکن است ببینید. گویی آن رویداد جور دیگری اتفاق افتاده.

یک شخص نمی‌تواند از خود دیگرش حتی اگر مرده باشد و در جهانی موازی زندگی می‌کند، آگاهی داشته باشد. بنابراین اصلاً چگون می‌تواینم بدانیم که نظریه‌ی چندجهانی صحیح است؟ پشت گرمی این تعبیر احتمالی نظری در اواخر دهه 1990 است که از آزمایشی ذهنی شکل گرفت. آزمایشی فرضی که برای تأیید یا رد یک ایده به‌کار می‌رود که «انتحار کوانتمی» نامیده می‌شود. این آزمایش ذهنی تکرارپذیر به‌سود نظریه‌ی اورت بود که سال‌های زیادی آن را بی ارزش می‌دانستند. از وقتی تأیید چندجهانی ممکن شد، فیزیکدانان و ریاضیدانان برای تحقیقات خود آن را با معانی نظریه‌‌ای ژرف مورد توجه قرار دادند.