🌐 Philosophy of science 🌐

✨✨✨✨✨✨✨✨✨✨✨✨✨✨✨✨

🔳 هیو اورت (Hugh Everett ) و مسئله اندازه گیری

🔷 فیزیکدانان مکتب کپنهاگی ،خیلی علاقه مند بودند که فرآیند اندازه‌گیری را بخش بنیادینی از بهترین توصیف ما از جهان تلقی کنند. اما اگر سیستم مورد نظر را تمام عالم فرض کنیم چه اتفاقی می افتد . آنچه که برای رهیافت کپنهاگی حیاتی است تمایز بین سیستم کوانتومی تحت اندازه گیری و مشاهده گری کلاسیکی است که اندازه گیری را انجام می دهد.

🔷 اگر سیستم مورد بحث ،کل جهان هستی باشد ،همه در درون آن هستیم: مشاهده گری در بیرون وجود ندارد که به او متوسل شویم.سالها بعد استیون هاوکینگ و دیگران ،کیهانشناسی کوانتومی را مطالعه کردند تا بحث کنند که چگونه یک جهان خودبسنده می تواند لحظه ای آغازین داشته باشد که احتمالا با مهبانگ شناخته می شود

🔷 در حالی که سایر دانشمندان فیزیک به مباحثی از قبیل گرانش کوانتومی فکر می کردند،هیو اورت علاقه مند به مسائل بنیادی ،مخصوصا مسئله اندازه گیری شد. اورت به وضوح استدلال کرد که اگر بخواهیم به زبان کوانتومی درباره ی جهان صحبت کنیم،نمی توانیم قلمرو کلاسیکی جداگانه ای در نظر بگیریم.با هر بخشی از عالم می باید بر طبق قواعد مکانیک کوانتومی رفتار شود از جمله مشاهده گرهای موجود در آن.

🔷 حالت کوانتومی منحصر به فردی وجود خواهد داشت که اورت آن را «تابع موج جهان » می نامد.اگر همه چیز کوانتومی است و جهان با تابع موجی یگانه توصیف می شود،اندازه گیری چگونه روی می‌دهد ؟ استدلال اورت این بود که اندازه گیری باید نوعی برهم‌کنش مابین بخشی از جهان هستی با بخش دیگری از آن باشد.او به سادگی متوجه شد که به دلیل تحول تابع موج جهان هستی بر اساس معادله ی شرودینگر ،این رویدادی است که باید به طور خودکار اتفاق افتد.

🔷 نیازی نیست که برای اندازه‌گیری به قاعده ی خاصی متوسل شویم ،پدیده ها همیشه باهم تصادم داشته اند.به همین دلیل است که اورت عنوان مقاله نهایی خود را در این زمینه را «فرمول بندی حالت های نسبی از مکانیک کوانتومی » انتخاب کرد.هنگام برهمکنش اسباب اندازه گیری با سیستم کوانتومی ،آنها درهم تنیده می شوند.

🔷 هیچ رمبش تابع موج یا قلمرو کلاسیکی در کار نیست.خود اسباب به یک برهم‌نهی تحول می یابد که با حالت سیستم مورد مشاهده ، درهم‌تنیده شده است.نتایج به وضوح معین اندازه گیری ( مثلا اسپین بالا برای الکترون) تنها نسبت به حالت خاصی از اسباب اندازه گیری معنا پیدا می‌کند ( نتیجه اندازه گیری من روی الکترون ،اسپین بالا است) .نتایج ممکن دیگر هنوز وجود دارند و کاملآ واقعی هستند ، درست مانند جهان های جداگانه.



کانال جذاب فلسفه علم 👇👇

@vahidbehmaram1371

✨✨✨✨✨✨✨✨✨✨✨✨✨✨✨✨

🔳 بشر معاصر تنها با خود مواجه است

🔷 از آغاز پرسیده ام که آیا می توانیم دگرگونی در بنیان های علم نوین را حاصل دگرگونی بنیاد های هستی خود بدانیم ؟ این تغییرات همزمان در موارد مختلف نمود دارد؛ در شکل زندگی ،در عادت های فکری ،در فاجعه های عمومی ،در جنگ و در انقلاب. اگر با مطالعه وضعیت علم نوین بکوشیم بفهمیم بنیان ها کجا تغییر کرده اند ، به نظر می رسد شاید ساده انگارانه نباشد که بگوییم برای نخستین بار در طول تاریخ ، بشر معاصر تنها با خود مواجه است و شریک یا رقیبی ندارد

🔷 مبارزه انسان با عوامل خارجی نخستین موردی است که این مسأله را آشکارا به ذهن می رساند.انسان در گذشته از طرف جانوران وحشی ، بیماری ،گرسنگی ،سرما و دیگر نیروهای طبیعت تهدید می شد.در این مبارزه ،هر توسعه فناوری به معنای تقویت انسان ،یعنی پیشرفت انسان به حساب می آمد.در عصر ما جمعیت بی وقفه رو به افزایش است و دیگرانی که سهم خود را از این منابع می خواهند ، عوامل محدود کننده امکانات ،یا عوامل تهدیدکننده به شمار می آیند.توسعه فناوری در این وضعیت الزاماً به معنای پیشرفت نیست

🔷 عبارت «بشر معاصر تنها با خود مواجه است » در عصر فناوری بیش از پیش صادق است.بشر در گذشته تصور می‌کرد تنها طبیعت را در برابر خود دارد.انواع جانوران مختلف در طبیعت می زیستند و طبیعت گستره ای بود که بنا بر قوانین خاص خود عمل می کرد،قوانینی که انسان آن را به حدی دگرگون کرده است که تنها با ساخته های دست بشر مواجه می شویم ،یعنی تنها خود را می بینیم...چه با ابزار زندگی روزمره سر و کار داشته باشیم،غذایی دستگاه پخته بخوریم یا در طبیعتی که انسان دگرگون کرده است سفر کنیم.درست است که این روند در کل جهان به انجام نرسیده ،اما در نواحی دست نخورده نیز قوای برتر انسان‌ دیر یا زود دخالت خواهد کرد


👤 ورنر هایزنبرگ

📚 کتاب : فیزیک و طبیعت


کانال جذاب فلسفه علم 👇👇

@vahidbehmaram1371

✨✨✨✨✨✨✨✨✨✨✨✨✨✨✨✨

🔳 تفسیر های مکانیک کوانتومی


🔷 بخش عمده‌ای از دشواری تفسیری مربوط به مکانیک کوانتومی در ارتباط با چیزی است که اصطلاحا «مسئله اندازه گیری » نامیده می شود: جهان زود گذر کوانتومی چگونه در هنگامی در هنگامی که یک اندازه گیری را انجام می دهیم ،به طور دقیق مورد تمرکز قرار می گیرد ؟

🔷 مرز بین جهان های کوانتومی و جهان کلاسیک _ بین چیزهایی که وقتی کاری به کارشان نداریم،خواص کاملآ معینی ندارند،و چیزهایی که با قطعیتی اطمینان بخش اندازه گیری می کنیم و می بینیم _ کجا است ؟

🔷 بسیاری از پدران بنیان گذار _ مردانی همچون نیلس بور ، ورنر هایزنبرگ ،و پائولی _ معتقد بودند که فایده ای ندارد که نگران چنین مسائلی باشیم و طرفدار پیروی از فلسفه ی کپنهاگ بودند (آنتی رئالیست)

🔷 آنها خیلی راحت دنیا را به دو قسمت می کردند ،یکی با رفتار کوانتومی و دیگری با رفتار کلاسیک ، بدون آنکه مشخص کنند که چگونه در هنگام اندازه گیری از یکی به دیگری گذار می کند .از نظر آنها ،مکانیک کوانتومی کار می کرد و همین برای شان کافی بود .

🔷 ولی یک چنین نگرش اثبات گرایانه‌ای ممکن است مانع از پیشرفت علم شود .گرچه البته ممکن است به درک بهتر برخی پدیده ها و حتی به توسعه فناوری‌های جدید کمک کند، ولی به ما کمک نمی کند که حقیقتا بفهمیم

🔷 از نظر کپنهاگی ها ،تمام آنچه را که مکانیک کوانتومی می تواند درباره ی جهان به ما بگوید و آنچه را نمی تواند بگوید ، واقعا می فهمند ، و این واقع گرایان هستند که حاضر نیستند این مطلب را بپذیرند یا بفهمند

🔷 تفسیر های مختلف مکانیک کوانتومی ،تصویر های بسیار متفاوتی از واقعیت ترسیم می کنند : جهان های موازی (تفسیر جهان های چندگانه) یا وجود دارند و یا وجود ندارند ؛ میدان کوانتومی ناجایگزیده ( تفسیر متغیر های پنهان موج خود ران) یا هست و یا نیست.(رئالیستی)

🔷 طبیعت اهمیتی به بحث های کوچک ما بر سر تفسیر درست مکانیک کوانتومی نمی دهد _ همچنان به روش معمول خود رفتار می کند، و بدون وابستگی به ادراک ما، به هستی خود ادامه می دهد.

🔷 اگر مشکلی در توافق بر سر چگونگی رفتار جهان کوانتومی داشته باشیم، در آن صورت مشکل از ماست.این باور انیشتین بود .او هم واقع گرا بود.او معتقد بود که فیزیک باید توصیف باید توصیف کننده ی این باشد که جهان واقعا چگونه است ، و اگر بیش از یک توصیف وجود داشته باشد که با فرمول های ریاضی مکانیک کوانتومی جور در بیاید ، ما نباید به این راضی شویم


کانال جذاب فلسفه علم 👇👇

@vahidbehmaram1371

✨✨✨✨✨✨✨✨✨✨✨✨✨✨✨✨

🔳 نیروها از مقیاس کیهانی تا درون هسته اتم

🔷 از چهار نیروی شناخته شده ، نیروی الکترومغناطیس به همراه گرانش،مستقیم یا غیر مستقیم مسئول تقریباً تمام پدیدهایی است که در طبیعت شاهد آن هستیم.در مقیاس میکروسکوپی ،مواد به وسیله ی نیروهای الکترومغناطیسی بین اتم ها سرهم نگه داشته می شوند..در مقیاس کیهانی ،گرانش است که مواد را سرهم نگه می دارد.

🔷 اما درون هسته اتم،جهان بسیار متفاوتی وجود دارد.از آنجا که هسته از دو نوع ذره تشکیل شده است ،یعنی پروتون ها با بار مثبت و نوترونها با بار خنثی ( که بر روی هم نوکلئون نامیده می شوند)، لذا دافعه ی الکترومغناطیسی بین پروتونها قاعدتاً باید هسته ها را از هم دور کند ، گرانش هم در این مقیاس بسیار کوچک ، ضعیف تر از آن است که فایده‌ ی چندانی داشته باشد.

🔷 با این حال اجزای هسته محکم در کنار هم نگه داشته می شوند.این به خاطر نیروی دیگری است که مانند چسبی پروتون ها را به نوترونها و حتی پروتون ها را با وجود دافعه‌ی بار مثبت آنها به پروتونهای دیگر می چسباند.به آن نیروی هسته ای قوی می گویند ، و قوی تر از همه بین اجزای کوچک تر تشکیل دهنده ی پروتونها و نوترونها ،یعنی خود کوارک ها ،عمل می‌کند ،که به وسیله نوعی « ذرات حامل نیرو» به نام گلوئون به هم متصل می شوند.به این ترتیب کوارک ها از طریق مبادله ی گلوئون ها به یکدیگر جذب می شوند ،در حالی که یک کوارک و یک الکترون از طریق نیروی الکترومغناطیسی با مبادله فوتون برهمکنش می نمایند (زیرا هر دو بار الکتریکی دارند)

🔷 نیروی دیگر نیز هست_ چهارمین و (تا آنجا که شناخته شده) آخرین نیروی طبیعت _ که آن هم عمدتاً منحصر به هسته اتم ها است.این نیرو ، نیروی هسته ای ضعیف نامیده می شود (همانگونه که کوارک ها گلوئون مبادله می کنند و الکترون ها فوتون) .

🔷 این نیروی ضعیف نیز مانند نیروی هسته‌ای قوی در برد بسیار کوتاهی می‌کند ، و ما اثرات آن را به صورت مستقیم مشاهده نمی کنیم.لیکن با فرآیند های فیزیکی حاصل از این نیرو کاملآ آشنا هستیم ،زیرا موجب تبدیل پروتون ها و نوترونها به یکدیگر می شود ،که نمونه آن هم به نوبه ی خود منجر به رادیو اکتیو یته ی بتا می شود: ذرات بارداری که از هسته خارج می شود. ذرات بتا نیز دو نوع ،الکترون ها و پوزیترون ها هستند


کانال جذاب فلسفه علم 👇👇

@vahidbehmaram1371

✨✨✨✨✨✨✨✨✨✨✨✨✨✨✨✨

🔳 درهم‌تنیدگی ،اندازه گیری، و ناهمدوسی (بخش اول)

🔷 یکی از ژرف ترین و توضیح ناپذیر ترین پیش بینی های مکانیک کوانتومی ،مفهوم درهم‌تنیدگی است .در جهان کوانتومی ،دو یا چند ذره ممکن است در فاصله ای از فضا به طور لحظه ای به هم پیوسته باشند ، به گونه ای که با منطق منافات دارد.

🔷 از نظر فنی ،به این ناجایگزیدگی می گویند ، و می توان آن را به این صورت بیان کرد که چیزی که در اینجا رخ می‌دهد ،می تواند به طور لحظه ای بر چیزی که در آنجا رخ می دهد ،تاثیر بگذارد ،یا تحت تاثیر آن قرار گیرد .می گوییم که این دو ذره با حالت کوانتومی یکسانی توصیف می شوند ، یعنی تابع موج یکسانی دارند.

🔷 انیشتین همیشه در پذیرش ناجایگزیدگی مشکل داشت ،و آن را «تاثیر شبح وار از راه دور » می نامید ، و حاضر نبود قبول کند که هیچ نوع ارتباطی بین ذرات زیر اتمی بتواند با سرعت بیشتر از نور در فضا منتقل شود ،چرا که این نظریه نسبیت خاص را نقض می کرد.ولی از نظر اصولی ،ذراتی که در دو سوی مقابل گیتی هستند ،می توانند به این صورت به یکدیگر پیوسته باشند.پیشگامان کوانتوم نشان دادند که درهم‌تنیدگی به طور طبیعی از معادله های آنها نتیجه می شود، و آزمایش های انجام شده در دهه ۱۹۷۰ و ۱۹۸۰ نشان داد که انیشتین در این زمینه اشتباه می کرد: اکنون به طور تجربی می دانیم که ذرات کوانتومی می توانند ارتباط دوربرد لحظه ای باهم داشته باشند.گیتی ما واقعاً ناجایگزیده است

🔷 امروزه ،بسیاری از پژوهشگران فعال در عرصه نورشناسی کوانتومی ،نظریه اطلاعات کوانتومی ،و حتی گرانش کوانتومی ،پیوند ژرفی را بین درهم‌تنیدگی و مسئله مرکزی اندازه‌گیری در مکانیک کوانتومی مشاهده می کنند . ابتدا باید بپذیریم که یک سیستم کوانتومی _ مثلاً یک اتم _ حقیقتا بخشی از جهان اطراف خود است ، و در نظر گرفتن آن به صورت جدا واقعاً صحیح نیست.بلکه باید تاثیر محیط اطراف را در محاسبات خود بگنجانیم.

🔷 یک چنین « سامانه ی کوانتومی باز » مسئله ی بسیار پیچیده تری را پدید می آورد که باید حل کنیم ،ولی در عین حال ،به ما امکان می دهد که تا حدودی در درک معنای انجام اندازه گیری روی یک سیستم کوانتومی پیشرفت داشته باشیم، و برای توصیف اینکه چگونه وقتی یک مشاهده انجام می دهیم ،ابهام کوانتومی به صورت واقعیت متبلور می شود ،بتوانیم چیزی فراتر از نیلس بور بگوییم که آن را « یک عامل برگشت ناپذیر » می نامید


کانال جذاب فلسفه علم 👇👇

@vahidbehmaram1371

✨✨✨✨✨✨✨✨✨✨✨✨✨✨✨✨✨✨✨✨✨✨✨✨✨✨✨✨✨✨✨✨

🔳 پارادوکس EPR ( بخش چهارم)

🔷 با کار جان استوارت بل، فیزیکدانی از ایرلند شمالی که در آزمایشگاه سرن در ژنو کار می کرد ،چنان امیدی به یاس تبدیل شد.او در دهه ی ۱۹۶۰ به خاطر موضوعی در تاریخ فیزیک به مبانی مکانیک کوانتومی علاقه مند شد که بی اعتبارتر از آن فرض می شد که ارزش صرف زمان و فکر کردن داشته باشد.امروزه قضیه بل درباره ی درهم‌تنیدگی یکی از مهم ترین نتایج فیزیک به شمار می‌رود

🔷 این قضیه از ما می خواهد که بار دیگر آلیس و باب و کیوبیت های درهم‌تنیده ی آنها را با اسپین های همراستا شده در نظر بگیریم.(حالت های کوانتومی این چنینی را امروزه حالت های بل می نامند ، هر چند این دیوید بوهم بود که نخستین بار معمای EPR را با این اصطلاحات مفهومی سازی کرد .)

🔷 فرض کنید آلیس برای ذره ی خود اسپین عمودی را اندازه‌ می گیرد و اسپین را به سمت بالا می یابد.در این صورت می دانیم که اگر باب نیز اسپین عمودی را اندازه‌گیری کند جهت آن را به بالا خواهد دید .از این گذشته ،بر طبق قواعد معمولی مکانیک کوانتومی می دانیم که اگر باب راستای افقی را برای اندازه‌گیری اسپین انتخاب کند احتمال اینکه اسپین چپ یا راست باشد، پنجاه - پنجاه است.

🔷 می توانیم بگوییم که اگر باب اسپین عمودی را بسنجد ،همبستگی بین نتیجه ی او و نتیجه آلیس ۱۰۰ درصد است (دقیقا می دانیم او چه خواهد یافت) در حالیکه اگر او اسپین افقی را بسنجد ،درصد همبستگی صفر خواهد بود (از نتیجه ای که او به دست خواهد آورد چیزی نمی دانیم)

🔷 اگر حوصله ی باب در فضاپیمایش بر مدار آلفا قنطورس سر برود و بخواهد اسپین ذره ی خود را در زاویه هایی مابین راستای افقی و عمودی اندازه گیری کند چه؟ ( برای راحتی فرض می کنیم آلیس و باب عملاً در تعداد زیادی از زوج های درهم‌تنیده ی بل شریک اند و می توانند این اندازه گیری ها را بارها و بارها انجام دهند و فقط بر این موضوع تمرکز می کنیم که وقتی آلیس اسپین خود را بالا می یابد چه می شود)

🔷 سپس باب معمولاً اما نه همیشه ،خواهد دید که اسپین ذره با هر جهتی که عمود و به سمت بالا است، بیشتر هم راستا می شود.در واقع از نظر ریاضی نیز این شدنی است: اگر محور باب در ۴۵ درجه باشد ، یعنی دقیقا در نیمه راه بین راستای افقی و عمودی ، بین نتایج او و آلیس همبستگی ۷۱ درصد وجود خواهد داشت (این عدد عکس جذر عدد ۲ است)

🔷 آنچه که بل تحت فرضیات به ظاهر منطقی نشان داد این بود که اینگونه پیش بینی های کوانتوم مکانیکی ،پر نظریه های محلی غیر قابل بازسازی هستند. در حقیقت او نامساوی مشخصی را به اثبات رساند: بهترین کاری که می توانید بدون کنشی اسرار آمیز از راه دور انجام دهید به دست آوردن همبستگی ۵۰ درصد بین آلیس و باب در زاویه ۴۵ درجه است.

🔷 پیش بینی کوانتومی همبستگی ۷۱ درصد ،نامساوی بل را نقض می کند .مابین رویای ساده ی دینامیک محلی بنیادین و پیش بینی های مکانیک کوانتومی از جهان واقعی ،تفاوتی مشخص و غیر قابل انکار وجود دارد



کانال جذاب فلسفه علم 👇👇

@vahidbehmaram1371

🔷 گیبز و بولتسمان توانستند این دانش ناقص را به گونه‌ای ریاضی تبیین کنند.گیبز نشان داد که به خصوص در مورد دما،برداشت ما ارتباط زیادی با ناقص بودن معلومات ما دارد.هنگامی که دمای دستگاه خاصی را بدانیم ،به این معناست که آن دستگاه را باید صرفاً دستگاهی در بین مجموعه ای کامل از دستگاه ها بدانیم.این مجموعه از دستگاه ها را می شود دقیقا با ریاضیات توصیف کرد ،اما همین کار در مورد دستگاه منفردی که با آن سرو و کار داریم ممکن نیست.گیبز با این کار نیمه ناخودآگاه گامی برداشت که در آینده نتایج بسیار مهمی یافت .او نخستین کسی بود که مفهمومی فیزیکی ارائه کرد که می شد آن را صرفا در مورد جسمی که از آن اطلاعات ناقص داریم اعمال کرد .

🔷 مثلاً اگر از حرکت و مکان هر مولکول گاز آگاه باشیم ،سخن از دمای آن بی مورد است.مفهوم دما را تنها هنگامی می توان به گونه ای معنادار به کار گرفت که دستگاه به تمامی شناسایی نشده باشد و بخواهیم از معلومات ناقص خود نتیجه گیری آماری کنیم

👤 هایزنبرگ

📚 کتاب: فیزیک و طبیعت


کانال جذاب فلسفه علم 👇👇

@vahidbehmaram1371