کوانتوم

نظریه های فیزیکی برای توضیح پدیده هایی که مشاهده می کنیم و یافتن رابطه بین آنها ساخته می شوند . نظریه های فیزیکی فقط فرضیه هستند، یعنی شکل خاصی از جهان را بررسی می کنند که فرضی است . هر نظریه ای از فرضیات خود نتایجی استخراج می کند که قابل تجربه مستقیم باشند این نتایج را پیش بینی های آن فرضیه یا نظریه می نامند. ممکن است این پیش بینی ها درست یا نادرست باشند و از این طریق است که نظریه ها مورد آزمایش قرار می گیرند.

نکته ظریفی که در این میان وجود دارد فاصله ای است که بین نظریه و تجربه مستقیم وجود دارد. تجربه مستقیم ما، ادراکات حسی است که به کمک آن تصویری از اطراف خود می سازیم و رای بیان این تصویر مفاهیمی مانند زمان و مکان و حرکت در ذهن ما شکل می گیرد، این تصویر را تصویر ماکرو از عالم و مفاهیم موجود در آن را مفاهیم ماکرو (کلان ) می نامیم .

مثلا زمان و مکان و جسم را که مستقیما ادراک می کنیم مفاهیم ماکرو هستند. اما آنچه که در یک نظریه فیزیکی آورده می شود و تصویری که از عالم ارائه می کند لزومی ندارد دقیقا همانهایی باشند که در سطح ماکرو از عالم دیده می شود ولی باید با آنها ارتباطاتی داشته باشد که بتواند منجر به پیش بینی های قابل تجربه شود.

البته اولین نظریه های فیزیکی مانند مکانیک نیوتونی بسیار به تصویر ماکرو از عالم نزدیک است و دقیقا از همان مفاهیمی استفاده می کند که در سطح ماکرو دیده می شود. فضا و زمان در مکانیک نیوتونی دقیقا همانی است که مستقیا مشاهده می کنیم .

هرچه جسمی را ریزتر کنیم باز هم جسمی به دست می آوریم با همان خواص جسم بزرگتر فقط اندازه آن کوچک شده است . طبق این نظریه جهان در سطح میکرو(اندازه های هر چقدر کوچک) دقیقا همان شکلی را دارد که جهان در سطح ماکرو دارد.

طبیعی است که اولین نظریه های فیزیکی چنین فرضیاتی داشته باشند و دلیلی نداریم که غیر از این فکر کنیم . اصولا دایره تصورات ما از عالم، محدود به همان تصویری است که ادراکات حسی ما ایجاد می کنند و لذا توانایی ساختن تصویر خارج از ادراکات حسی را نداریم و هرچه در تصور خود بسازیم از همان اجزایی استفاده خواهیم کرد که در تصویر ماکرو از جهان می شناسیم. بنابراین اگر تصویر ذهنی ما از جهان در سطح میکرو غیر از تصویر ماکرو آن باشد با معضل عدم امکان تصور یا نداشتن تصویر از آن روبرو خواهیم شد.

پیش بینی های مکانیک نیوتونی برای جهان در سطح ماکرو و سرعتهای اجسام که نزدیک سرعت نور نباشند، همگی قابل قبول و صحیح بودند ولی در سطح اجسام به اندازه اتمها (میکرو ) کاملا نادرست هستند. این به معنای آن است که جهان به شکلی که مکانیک نیوتونی فرض می کند نیست و مطمئنا جهان در سطح میکرو به گونه ای دیگر است.

اصلاحات مکانیک نیوتونی جهت درک جهان در سطح میکرو کاملا تدریجی و حدودا در یک دوره سی ساله انجام شده و نظریه جدید نظریه کوانتوم نام گرفت.

علت این نامگذاری اولین مشکلی بود که مکانیک نیوتونی با آن روبرو شد. طبق نظریه مکانیک نیوتونی تابش انرژی از یک جسم به طور پیوسته انجام می شود و انرژی به طور پیوسته از یک جسم دارای حرارت خارج می شود ،اما تجربه خلاف این مطلب را نشان داد.

تجربه جدید با فرض اینکه انرژی بصورت واحدها و یا بسته های جدا از هم و بدون پیوستگی از اجسام دارای حرارت خارج می شوند، قابل توضیح بود ،لذا اصلاح نظریه توسط ماکس پلانک انجام شد . کلمه کوانتوم نیز که به معنی گسسته است از همین تجربه گرفته شده است .

و نهایتا نظریه ای که توانست تجربه جدید را توضیح دهد نظریه کوانتوم نامیده شد. در نظریه نهایی کوانتوم همچنان مفاهیم ماکرو زمان، مکان، سرعت، جرم و ذره حضور دارند زیرا بدون این مفاهیم نمی توان نظریه ای بنا کرد که با تصویر ماکرو جهان ارتباط برقرار کند.

اما برای توصیف وضعیت یک ذره مفهوم جدیدی ارائه می شود که تابع (ریاضی) موج ذره نام دارد. مشابه این مفهوم درمکانیک نیوتونی معادله حرکت یک ذره است. تابع موج هر ذره وضیعت مکانی ذره را در طی زمان مشخص می کند. اما در اینجا تفاوتی جدی و اساسی با مکانیک نیوتونی وجود دارد ، تابع موج نمی تواند بگوید ذره در هرلحظه خاص در کجا است و فقط می تواند شدت وجودش را در هر نقطه ای معین کند. تابع موج ،سرعت حرکت و جهت حرکت را نیز مشخص نمی کند و فقط می تواند گستره ای از سرعتها و جهت های حرکت را مشخص کند و نشان دهد که ذره با چه شدتی این سرعتها و جهتهای حرکت را دارد.

یک تفسیر طبیعی از این وضعیت آن است که بالاخره ذره در مکانی خاص قرار دارد و سرعت مشخصی هم دارد ولی نظریه کوانتوم توانایی مشخص کردن آن را ندارد.

اما کسی که چنین تفسیری می کند ناخودآگاه فرض کرده است  که جهان در سطح میکرو مانند جهان در سطح ماکرو است و فقط باید قوانین آن را کشف کند. اکنون پس از گذشت هشتاد سال از نهایی شدن نظریه کوانتوم کسی اعتقاد ندارد که این فرمولبندی از نظریه کوانتوم ضعف نظریه کوانتوم است بلکه ساختار جهان به همین شکل است که نظریه کوانتوم می گوید : ذرات واقعا جا و مکان و سرعت مشخصی ندارند، نه این که ذرات جا و مکان مشخص داشته باشند ولی نظریه کوانتوم نتواند آن را مشخص کند.

تفسیر عمیقتر این وضعیت آن است که جهان در سطح میکرو غیر از جهان در سطح ماکرو است و ساختار آن باید پیچیده تر باشد. در سطح میکرو ممکن است مفاهیم زمان و مکان معنای درستی نداشته باشند و مفاهیم دیگری حضور داشته باشند که از تصور ما خارج است.

برای برقرار شدن ارتباط با جهان سطح میکرو، نظریه کوانتوم چاره ای جز آن ندارد که مجددا از همان مفاهیم مکان و زمان در جهان ماکرو استفاده کند ولی نحوه استفاده و نتیجه گیری آن به گونه ای است که برای ما قابل تصور نیست.

ذراتی که همه جا هستند و هر سرعتی را کم و بیش دارند برای ما معنادار نیست زیرا تنها ذرات قابل تصور برای ما آنهایی هستند که در سطح ماکرو قابل رویت است ،یعنی جا ومکان خاص وسرعت مشخصی دارند و ما آنها را می بینیم.

یکی از مشخصه های دیگر نظریه کوانتوم آن است که برخلاف وضعیت جهان قابل رویت اطراف، معادلات آن هیچ ذره ای را مجبور نمی کنند در مکان مشخصی قرار بگیرد بلکه احتمال حضور را مشخص می کند. بنابراین تا آنجا که مربوط به یک ذره خاص می شود به هیچ وجه معین نخواهد شد که حتما در جای مشخصی قرار بگیرد، اما اگر دسته زیادی از ذرات در کار باشند چون احتمال مشخص است تقریبا وضعیت اکثریت ذرات یا اصطلاحا رفتار آماری ذرات مشخص می شود .

بنابراین نظریه کوانتوم نظم آماری برای جهان را پیش بینی می کند نه نظم فردی برای ذرات را.

این نکته (نظم آماری یا نظام کلی) با آموزه های دینی ما نیز کاملا سازگار است، زیرا از یک طرف وجود نظم و قوانین حاکم در سطح ماکرو را توضیح می دهد و از طرف دیگر نقض این نظم و نافرمانیهای گاه به گاه آنرا مانع نمی شود. یعنی خداوند عالم نظم را بر جهان قرار داد و از طرفی هم دست خود را نبسته است که نتواند این نظم را بر هم زند و مثلا آتش را بر ابراهیم گلستان
کند. در این نظریه فضا برای درک و بیان این مفهوم که ذرات تحت فرمان خدا باشند کاملا باز است و نیز اینکه خداوند فعال ما یرید بوده ولی همچنان نظم ثابتی در جهان ماکرو برقرار باشد، قابل توضیح است. همچنین در این نظریه فضا برای ایفای نقش اراده و اختیار انسانی نیز وجود دارد تا انسان نیز به اذن خداوند تاثیر خود را بر عالم داشته باشد.

*ماکس کارل ارنست لودویک پلانک دانشمند فیزیکدان آلمانی که در ۴ اکتبر ۱۹۴۷ وفات یافته است پدر نظریه کوانتوم لقب گرفته است . او دبیر ریاضیش هرمان مولر را نختسین کسی می داند که اولین بار معنای برخی قوانین فیزیک را به او فهماند، ماکس پلانک در سال ۱۹۱۸ با نظر موافق و همراهی کسانی چون آلبرت انیشتین توانست جایزه نوبل فیزیک را تصاحب کند. انجمن علمی ماکس پلانک که در سال ۱۹۱۱ تاسیس شده است همچنان به فعالیت خود ادامه می دهد . تمبر
یادبود وی در سال ۱۹۵۰ در آلمان شرقی منتشر شد. ستایش نامه البرت انیشتین درباره این مرد بزرگ خواندنی است.

اشتراک گذاری

پاسخی بگذارید

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