جدید ترین عناوین خبری امروز
مجله علمی کیهان‌شناس

توجه: کلمه عبور به آدرس ایمیل شما ارسال خواهد شد.

هر زمانی که شما چیزی را می‌بینید، لمس می‌کنید و یا می‌بویید، در حال تجربه‌ی جهان کوانتومی هستید

هر زمانی که شما چیزی را می‌بینید، لمس می‌کنید و یا می‌بویید، در حال تجربه‌ی جهان کوانتومی هستید

تا جایی که به فیزیک مربوط می‌شود، دو واقعیت وجود دارد: اولی همان چیزی است که ما هر روز تجربه می‌کنیم؛ یک جسم تنها یک‌بار وجود دارد و هیچ چیزی از میان دیوار عبور نمی‌کند یا در یک لحظه در دو مکان قرار ندارد.
واقعیت دوم مربوط به ابعاد بسیار بسیار کوچک است؛ جایی که دیگر قوانین به همان صورت قبلی باقی نمی‌مانند! این دو مورد به ترتیب دنیاهای فیزیک کلاسیک و فیزیک کوانتومی هستند. اما اگر خوب دقت کنید متوجه می‌شوید که همه چیز از ذرات کوانتومی تشکیل شده است و این بدان معناست که بسیاری از تجربیات روزمره‌ی شما، همان‌طور که درک می‌کنید، به فیزیک کوانتومی بسیار نزدیک است.

چیزی که من می‌بینم را می‌بینی؟

نور، یک مثال معروف از عجایب دنیای کوانتومی است. نور، همان زمانی که به عنوان یک موج پیوسته است، در عین حال به شکل ذره‌ای گسسته است که با نام فوتون می‌شناسیم. نمایش معروف این پدیده‌ی عجیب، در آزمایش دو شکاف به خوبی دیده می‌شود. جایی که فوتون‌های مستقل از میان دیواری با دو شکاف عبور می‌کنند، در سمت دیگر دیوار، الگوهایی را به شکل موج بر روی صفحه ایجاد می‌کنند.
زمانی که شما یک آشکارگر فوتون را تنظیم می‌کنید تا عبور فوتون‌ها از هر شکاف را اندازه‌گیری کنید، آن‌ها در هر نقطه، دو نوار روشن ایجاد می‌کنند! درست مانند اینکه آن‌ها فوتون‌های منفرد باشند. نکته‌ی قابل توجه این است که ذرات کوانتومی به هر دو شکل موج و ذره وجود دارند. زمانی که آن‌ها مورد اندازه‌گیری یا مشاهده واقع شوند، در آن نقطه به یک حالت درمی‌آیند.

فیزیکدانان با به دام انداختن ۱۰ جفت فوتون، رکورد جدیدی را ثبت کردند

چشم‌های شما به لطف نوری که در حال برخورد با شبکیه‌ی چشمتان است، تصویری از جهان را می‌سازد. پس آیا می‌توانیم چشم را نیز یک آشکارساز فوتون در نظر بگیریم؟!
تحقیقات اخیر معتقدند که نمی‌توانیم! این پژوهش‌ها نشان می‌دهند که انسان ممکن است قادر به تشخیص یک تک فوتون با نرخی بهتر از نرخ تصادفی باشد و این آغازی برای این احتمال است که چشمان ما نیز می‌توانند پدیده‌های کوانتومی را تشخیص دهند.

تاکنون دانشمندان با کمک داوطلبان انسانی، سعی کرده‌اند درک انسان در مورد درهم‌تنیدگی کوانتومی را بیازمایند. به احتمال زیاد، تلاش ما فایده‌ای ندارد. بیشتر متخصصان فکر می‌کنند که برای شناخت واقعی این پدیده، چشم یک وسیله‌ی اندازه‌گیری ناقص است. اما خب تا زمانی که خودتان امتحان نکنید، نمی‌توان به جواب قطعی رسید.

اعتبار تصویر: ipopba / iStock / Getty Images Plus
اعتبار تصویر: ipopba / iStock / Getty Images Plus

لمس فضای خالی

احساس لامسه‌ی شما نیز بر پایه‌ی جهان کوانتومی است. حتی بیشترین درصد از چگالیِ سنگین‌ترین جسمی که تاکنون در دست گرفته‌اید نیز از فضای خالی تشکیل شده است! زیرا ماده از اتم و اتم‌ها از یک هسته‌ی بسیار کوچک تشکیل شده‌اند که الکترون‌های کوچکتری با فاصله‌ی نسبتاً زیاد به دور آن در حال گردش‌اند. اگر هسته را به اندازه‌ی یک تیله فرض کنید، آنگاه باید طول یک زمین فوتبال (بدون هیچ‌گونه اغراقی) را برای رسیدن به دورترین الکترون‌ها بپیمایید!

حتی اینکه حس می‌کنید جسمی جامد است نیز به فیزیک کوانتوم برمی‌گردد. اصل طرد پائولی می‌گوید که تعداد الکترون‌هایی که می‌توانند در یک مدار خاص به دور یک اتم بگردند، محدود است. الکترونی از یک اتم در آرنج دست شما، نسبت به یک اتم در فنجان قهوه، کشش بیشتری دریافت می‌کند و نمی‌تواند از آن رها شود. بنابراین، این الکترون‌ها یکدیگر را خنثی می‌کنند و شما احساس می‌کنید در حال لمس یک جسم جامد هستید.

بررسی درهم‌تنیدگی کوانتومی در ابرهای چگال اتمی

بیدار شدن و بوییدن در حال تونل‌زنی

عجیب‌ترین حس کوانتومی شما ممکن است حس بویایی شما باشد. زمانی که شما بوی قهوه‌ی در حال دم شدن را حس می‌کنید، مولکول‌های قهوه از طریق هوا منتقل شده و از میان یک لایه‌ی نازک مخاطی به درون بینی شما می‌روند و داخل گیرنده‌های بویایی، در سلول‌های عصبی می‌شوند که مستقیماً به لُب بویایی مغزتان متصل است. (یک واقعیت جالب: این سلول‌های عصبی مرکزیِ بویایی یا نورون‌های بویایی، تنها بخش از سیستم عصبی مرکزی شماست که همیشه در معرض دنیای بیرونی قرار دارد.)

چگونه این گیرنده‌ها، مولکول‌ها را به یک رایحه تبدیل می‌کنند؟! هرکسی حدسی می‌زند. معروف‌ترین نظریه، مولکول‌ها و عصب‌های بویایی را به قفل و کلید تشبیه می‌کند. مولکول‌هایی با شکل مشخص به گیرنده‌هایی با شکل خاص سازگار می‌شوند و مغز شما می‌گوید: «اوه من این شکل را می‌شناسم. این قهوه است.»

اما این مدل یک مشکل دارد. مولکول‌ها با اشکال بسیار متفاوت از هم، می‌توانند بویی یکسان داشته باشند و مولکول‌های شبیه به هم می‌توانند بویی متفاوت بدهند! به نظر می‌رسد فاکتور دیگری نیز باید وجود داشته باشد تا این مسئله را توجیه کند. شاید فیزیک کوانتومی بتواند کمک کند.

مولکول‌ها متناسب با جرم، پیوند و ساختارشان دارای فرکانس‌های ارتعاشی متفاوتی هستند. بینی ما ممکن است علاوه بر شکل، تفاوت ارتعاش‌های بین مولکول‌ها را نیز تشخیص دهد. شواهدی نیز برای این حرف وجود دارد. یک دانشمند در دهه‌ی ۱۹۹۰ عطرهایی از دو مولکول با شکل‌های متفاوت اما ارتعاش مولکولی یکسان را با یکدیگر مقایسه کرد و دریافت که آن‌ها بوی دقیقاً یکسانی دارند.

گرانش کوانتومی چیست؟

اگر بینی ما واقعا ارتعاشات را تشخیص می‌دهد، به لطف تونل‌زنی کوانتومی است. این پدیده، که گاهی اوقات ذرات را از موانع جامد عبور می‌دهد، می‌تواند در بسیاری از حالت‌ها و موقعیت‌ها حداقل برای یک‌بار رخ دهد.
ارتعاشات مولکولی ممکن است نیروی مناسب را برای ایجاد یک تونل الکترونی در حال گردش به دور یک بخش از گیرنده‌ی بویایی به دیگری فراهم کند. هنگامی که یک فرکانس ارتعاشی مولکول با انرژی یک گیرنده‌ی خاص مطابقت دارد، احتمال بیشتری دارد که یک الکترون تونل بزند. این میزان تونل‌زنی خاص ممکن است باعث ایجاد تحریک عصبی خاصی شود و این درکی از عطرهای خاص را در مغز شما ایجاد می‌کند.

بینایی، لامسه و بویایی فقط یک حس نیستند، بلکه مبتنی بر فیزیک کوانتومی می‌باشند. به عنوان مثال، سلول‌های مو در گوش داخلی شما، به تحرکات در مقیاس زیر اتمی حساس می‌باشند. دانشمندان تاکنون درباره‌ی کارکرد ذرات بنیادی در حس‌های شنوایی و چشایی شما کاوش نکرده‌اند. چه کسی می‌داند، ممکن است به زودی دریابیم که هر پدیده‌ی فیزیک کلاسیک که تجربه می‌کنیم، واقعاً کار فیزیک کوانتوم باشد. به هر حال چه کسی می‌تواند یک مرز مشخص بین این دو قرار دهد؟

منبع: curiosity.com

 دسته‌ها:
avatar
  Subscribe  
Notify of

رصد و اکتشافات فضایی

ماه‌گرفتگی چیست
ماه‌گرفتگی چیست و ماه‌گرفتگی بعدی چه زمانی اتفاق می‌افتد؟
43
کشف ماده ژله‌ای در ماه
کشف ماده ژله‌ای توسط کاوشگر چینی در قسمت پنهان ماه
140
گذر کاوشگر خورشیدی پارکر
سومین گذر کاوشگر خورشیدی پارکر از نزدیکی خورشید
83
بارش شهابی برساووشی
چرا بارش شهابی برساووشی سالی یک‌بار اتفاق می‌افتد؟
56
سیاره پرجرم
دومین سیاره پرجرم در مدار ستاره‌ی همسایه‌مان پیدا شد
77