در این وبلاگ تازه ترین اخبار و مطالب تاریخی و آموزشی جالب درباره فیزیک ارائه می شوند

همیشه وقتی سخن از اینشتین به میان می­آید، ذهن­ها متوجه نظریه نسبیت و پیامدهای آن می­شود. اما کمتر کسی این نکته را بخاطر می­آورد که اینشتین همانطور که در اولین انقلاب علمی قرن بیستم یعنی نطریه نسبیت سهیم بود، در انقلاب دیگر یعنی فیزیک کوانتمی نقش بسزایی داشت.

حتی جایزه نوبل هم به خاطر مقاله اثر فوتوالکتریک که تأکیدی بر کوانتمی بودن نور بود، به او اهداء شد. اما بازی سرنوشت آنگونه شکل گرفت که یکی از بزرگترین حامیان مکانیک کوانتمی منتقد طراز اول آن نیز باشد. در اینجا می­خواهیم نگاهی اجمالی به واکنش اینشتین نسبت به مکانیک کوانتمی و مباحث او با بنیان­گذاران نظریه کوانتم مکانیک به ویژه بور و هایزنبرگ داشته باشیم.

در سال 1927 پنجمین و معروفترین گردهمایی سولوی با موضوع بحث "فیزیک کوانتمی" برگزار شد. در بین شرکت کنندگان 9 فیزیک­دان برجسته حضور داشتند که همه آنها به نوعی در شکل­گیری نظریه کوانتم سهم داشتند و دارای جایزه نوبل بودند. از جمله این دانشمندان ماکس پلانک، نیلز بور، ورنر هایزنبرگ، اروین شرودینگر، آلبرت اینشتین و ... بودند.

در این گردهمایی اینشتین به خاطر دریافت جایزه نوبل به قدر کافی مشهور بود. هنگام برگزاری پنجمین کنفرانس سولوی، حدود دو سال بود که از ارائه فرمول­بندی شسته رفته­ای از کوانتم مکانیک می­گذشت. ماکس بورن یک فرمول­بندی آماری از مکانیک کوانتمی منتشر کرده بود، هایزنبرگ اصل عدم قطعیت را مطرح کرده بود. نیلز بور نیز بر اساس این دستاوردها تعبیر معرفت شناختی خود را از مکانیک کوانتم همراه با اصل مکملّیّت ارائه کرده بود. همه این موارد دلایل کافی بودند که اینشتین در تمام طول کنفرانس با بور و هایزنبرگ به بحث بنشیند.

نکته مهم در اصل عدم قطعیت هایزنبرگ این بود که نمی­توان مکان و تکانه(سرعت) یک ذره را به طور همزمان و دقیق اندازه­گیری کرد. با اندازه­گیری مکان عدم قطعیتی در اندازه­گیری سرعت بوجود می­آید و بالعکس.]جالب است بدانید که هایزنبرگ این اصل را به عنوان پایان­نامه دکترای خود و در دو ورق A4 نوشت[. با مطرح شدن این اصل جنجال برانگیز خیلی­ها عدم قطعیت را ذاتی طبیعت دانستند و گفتند که این مشکل دستگاه اندازه گیری یا ناظر نیست] یعنی مشکل از رفتار طبیعت است[. به این ترتیب اصل علّیّت را زیر سئوال بردند. به این معنی که وقتی نمی­توانیم زمان حالِ یک سامانه را به طور دقیق بدانیم، پس از آینده آن نیز چیزی نمی­دانیم و از آنجا که این جهل به ذات طبیعت نه به دستگاه اندازه­گیری مربوط است، روابط علّت و معلول مخدوش می­شود. این نتیجه گیری از یک اصل کاملاً فیزیکی یکی از جنبه­های تعبیر کپنهاگی از مکانیک کوانتم نامیده می­شود.

اینشتین به هیچ وجه نمی­توانست زیر بار یک چنین تعبیری برود. او فیزیکدانی بود که به دنبال کشف طبیعت بود و یک چنین نظریه­ای با این نتایج عجیب و غیر شهودی او را راضی نمی­کرد. اینشتین به رئالیسم اعتقاد داشت و نمی­توانست بپذیرد که مشاهده کننده، واقعیت یک پدیده فیزیکی را تعیین می­کند.

 او معتقد بود که فیزیک­دانان به ایده­آلیسمی روی آورده­اند که آنها را سرمست کرده و از هدف اصلی علم و همچنین فیزیک دور کرده است. به همین دلیل در گردهمایی سولوی به شدت در مقابل نظریات بور و هایزنبرگ موضع گیری کرد. هایزنبرگ در خاطرات خود می­نویسد:"همه بحث­ها در سر میز غذا شکل می­گرفت نه در تالار کنفرانس. بور و اینشتین کانون همه بحث­ها بودند. بحث­ معمولاً از سر میز صبحانه شروع می­شد. و اینشتین آزمایش فکری جدیدی که گمان می­کرد اصل عدم قطعیت را رد می­کند، مطرح می­کرد. پس از بحث­های بسیار در طول روز، بور سرمیز شام به اینشتین ثابت می­کرد که آن آزمایش نمی­تواند اصل عدم قطعیت را خدشه دار کند. اینشتین کمی ناراحت می­شد اما صبح روز بعد با یک آزمایش فکری جدید که پیچیده­تر از آزمایش قبلی بود، از راه می­رسید.

پس از چند روز پاول اهرنفست، فیزیکدان هلندی که دوست اینشتین بود گفت:"من به جای تو خجالت می­کشم، استدلالهای تو در برابر مکانیک کوانتمی شبیه استدلالهایی است که مخالفانت در برابر نظریه نسبیت می­آورند."

اینشتین با این بازیهای فکری می­خواست ناسازگاری در مکانیک کوانتمی را نشان دهد تا بتواند آن را رد کند، اما موفق نشد. اینشتین همیشه می­گفت خدواند شیر یا خط بازی نمی­کند. او معتقد بود اگر خدا می­خواست تاس بازی کند، این کار را به طور کامل انجام می­داد و در آن صورت ما مجبور نبودیم به دنبال قوانین طبیعت بگردیم چرا که دیگر قانونی نمی­توانست وجود داشته باشد. جواب بور به تمامی این جملات نغز این بود که:"ما هم وظیفه نداریم برای خدا در اداره کردن جهان تعیین تکلیف کنیم." به این ترتیب بور توانست در پنجمین گردهم­آیی سولوی از سازگاری منطقی تعبیر کپنهاگی دفاع کند. اما بحث­های اینشتین و بور هم­چنان ادامه داشت و به ششمین کنفرانس سولوی در سال1930 نیز کشیده شد و باز هم اینشتین نتوانست نتیجه­ای بگیرد.

پس از آن سعی کرد مکانیک کوانتمی را ناقص نشان دهد. اینشتین در رابطه با اصل عدم قطعیت با نیلز بور به بحث پرداخت و سرانجام نیز بوسیله نظریه نسبیت عام که خود ارائه کرده بود شکست خورد. در سال 1930 در کنفرانس بروکسل برای نقض اصل عدم قطعیت آزمایشی ذهنی پیشنهاد کرد. در آن زمان بور چیزی برای گفتن نداشت و با چهره­ای عبوس به هتل رفت اما صبح روز بعد با چهره­ای بشاش در تالار اجتماعات حاضر شد و منتظر اینشتین ماند. وقتی اینشتین وارد شد، بور با لبخندی با او شروع به صحبت کرد و برای توجه دادن به اهمیت موضوع این گونه گفت:" بد نبود اگر در آزمایش خود توجهی به نظریه نسبیت عام خود می­کردید."

بور در جواب آزمایشی که اینشتین طراحی کرده بود، از نظریه نسبیت عام خود اینشتین در رد ادعای او استفاده کرد و بالاخره توانست اینشتین را قانع کند.

منبع:

فیزیک از آغاز تا به امروز، حسین جوادی

+ نوشته شده در  شنبه 1388/02/05ساعت 10:29 PM  توسط عمران زینتی  |