اینشتین سه سال در دفتر محقرش در ادارۀ ثبت اختراعات سوئیس به طور مخفیانه در حال مطالعه بود. درِ دفتر را می بست و شروع می کرد به خواندن و نوشتن. و هر وقت کسی در می زد تا بیاید تو، فوراً دفتر دستکش را می گذاشت توی کشو تا کسی که آمده بود آنجا متوجه نشود او دارد در اداره کار شخصی خود را انجام می دهد. آن وقت بعد از رفتن آن شخص دوباره مشغول مطالعه و نوشتن می شد. سه سال از اشتغالش در آن اداره و مطالعه¬اش در آنجا می گذشت که دکترایش را از دانشگاه پلی تکنیک زوریخ گرفت. و همزمان با آن، سه تا مقاله در جلد ١٧ از Annalen der Physik ، یعنی سالنامۀ فیزیک، چاپ کرد. این در سال ١٩٠۵بود، که او ٢۶ سال داشت. اما با همین سه تا مقاله مسیر علم و فلسفه و شناختِ بشر از ماده و واقعیت را تغییر داد. این شماره از آن نشریۀ فیزیک اکنون فقط در بعضی کتابخانه ها و کلکسیون مجموعه¬دارها پیدا می شود. باری، از این سه تا مقاله، یکی دربارۀ مکانیک استاتیک statistical mechanicsبود، یکی دربارۀ تئوری کوانتومquantum theory، یکی هم دربارۀ نسبیت relativity . موضوع مقالۀ سوم، یعنی تئوری نسبیت، فعلاً موضوع بحث ما نیست. دربارۀ آن شاید بعداً چندتا یادداشت بنویسم. اما دو مقالۀ دیگر، یکی مستقیماً دربارۀ کوانتوم است و آن را توضیح خواهم داد، و مقالۀ دیگر هم هرچند موضوعش مستقیماً به تئوری کوانتوم مربوط نمی شود، چون دربارۀ اتم است بد نیست به آن هم اشاره¬ای بشود. چون تئوری کوانتوم دربارۀ دنیای اتم است. ائوری کوانتوم وقتی به وجود آمد که فیزیکدان ها فهمیدند ماده از اتم ساخته شده است.
اینشتین در ١۴ مارس آبان ١٨٧٩ در شهر ی به نام اُلم Ulm در آلمان متولد شد. در خانواده¬ای یهودی و متوسط الحال. کمی بعد از تولد او، خانواده¬اش به مونیخ مهاجرت کردند. آنجا پدرش یک کارگاه کوچک الکتروشیمیایی دایر کرد. گفته¬اند اینشتین در دوران کودکی¬اش بچۀ باهوشی نبوده. جتی یک کم شبیه خنگ ها بوده. خواهرش گفته خیلی دیر زبان یاد گرفت. هر کس یک چیزی می گفت این هم حرف های او را آهسته زیر لب تکرار می کرد. گاهی هم که جوابی به سؤال ها می داد، جواب خودش را هم دوباره زیر لب تکرار می کرد. اما قدرت تجسمش خیلی بالا بوده. در ساختن برج های بلند با ورق، و بازی با جورچین های مختلف، خیلی مهارت داشته. پدر و مادرش با آن که یهودی بودند اما یهودی چندان مؤمنی نبودند و تعصب خاصی به دینشان نداشتند. حتی اینشتین را در مدرسۀ کاتولیک ها ثبت نام کردند. تحصیلات چندانی نداشتند اما نسبتاً روشنفکر بودند. به موسیقی خیلی علاقه داشتند. خود آلبرت هم، آن چنان که خودش نوشته است، در همان اوایل جوانی¬اش دیگر به خدای شخص گونه Personal God اعتقاد نداشته است. خدای شخص گونه یعنی همان خدایی که بسیاری از ادیان بزرگ دنیا معرفی می کنند و صفت هایش شبیه صفت های خود انسان اما در حد متعالی و ایده آل است و مخصوصاً سرنوشت بشر در دست اوست. خدای اینشتین کاری به کار انسان ندارد. او خدا را همان نظم و قوانین علمی می دانسته است که می دید بر جهان حاکم است. برای همین بود که پذیرفتن آن تاس بازی های دنیای اتم برایش خیلی سخت بود. این چیزها را خودش در اتوبیوگرافی خودش نوشته است.
اینشتین چهارده ساله شده بود که پدرش ورشکست شد و خانواده رابرداشت و به ایتالیا رفت. اینشتین اول با آنها نرفت. ماند در مونیخ تا سال تحصیلی تمام شود . بعد از پایان سال تحصیلی بود که رفت در ایتالیا به خانواده¬اش ملحق شد. اما گویا در ایتالیا نتوانست وارد دانشگاه شود. این بود که رفت سوئیس. آنجا هم در در کنکور پلی تکنیک زوریخ رد شد. بنابراین مجبور شد برود یک دورۀ پیش دانشگاهی بگذراند و دیپلم آنجا را بگیرد. بعد از گرفتنِ دیپلم دوباره در کنکور پلی تکنیک شرکت کرد و این بار، که در ١٨٩۶ بود، در رشتۀ فیزیک آن دانشگاه قبول شد و تحصیلات دانشگاهی¬اش را شروع کرد.
در١٩٠٠ ، که ٢١ سالش شده بود، با هر مصیبتی که بود لیسانسش را گرفت. چون از امتحان خیلی بدش می آمد و به زور می توانست برای امتحان درس بخواند. برعکس آنچه ممکن است بعضی ها تصور کنند، ریاضیاتش هم چندان خوب نبوده است. اصلاً غیر از فیزیک هیچ کدام از درس های دیگرش خوب نبوده. باری، بعد از فارغ التحصیلی، دو سالی از طریق تدریس خصوصی زندگی خودش را می گذراند تا این که در ١٩٠٢به کمک یکی از دوستانش در ادارۀ ثبت اختراعات شهر بِرن سوئیس استخدام شد.
اینجا گویا برایش کویت بوده. کار آن چنانی نداشته است. برای همین فرصت کافی داشته تا روی تز دکترایش هم کار کند و در اوقات فراغتش آن چنان که دلخواه خودش بوده فیزیک بخواند.
.
اینشتین در ١۴ مارس آبان ١٨٧٩ در شهر ی به نام اُلم Ulm در آلمان متولد شد. در خانواده¬ای یهودی و متوسط الحال. کمی بعد از تولد او، خانواده¬اش به مونیخ مهاجرت کردند. آنجا پدرش یک کارگاه کوچک الکتروشیمیایی دایر کرد. گفته¬اند اینشتین در دوران کودکی¬اش بچۀ باهوشی نبوده. جتی یک کم شبیه خنگ ها بوده. خواهرش گفته خیلی دیر زبان یاد گرفت. هر کس یک چیزی می گفت این هم حرف های او را آهسته زیر لب تکرار می کرد. گاهی هم که جوابی به سؤال ها می داد، جواب خودش را هم دوباره زیر لب تکرار می کرد. اما قدرت تجسمش خیلی بالا بوده. در ساختن برج های بلند با ورق، و بازی با جورچین های مختلف، خیلی مهارت داشته. پدر و مادرش با آن که یهودی بودند اما یهودی چندان مؤمنی نبودند و تعصب خاصی به دینشان نداشتند. حتی اینشتین را در مدرسۀ کاتولیک ها ثبت نام کردند. تحصیلات چندانی نداشتند اما نسبتاً روشنفکر بودند. به موسیقی خیلی علاقه داشتند. خود آلبرت هم، آن چنان که خودش نوشته است، در همان اوایل جوانی¬اش دیگر به خدای شخص گونه Personal God اعتقاد نداشته است. خدای شخص گونه یعنی همان خدایی که بسیاری از ادیان بزرگ دنیا معرفی می کنند و صفت هایش شبیه صفت های خود انسان اما در حد متعالی و ایده آل است و مخصوصاً سرنوشت بشر در دست اوست. خدای اینشتین کاری به کار انسان ندارد. او خدا را همان نظم و قوانین علمی می دانسته است که می دید بر جهان حاکم است. برای همین بود که پذیرفتن آن تاس بازی های دنیای اتم برایش خیلی سخت بود. این چیزها را خودش در اتوبیوگرافی خودش نوشته است.
اینشتین چهارده ساله شده بود که پدرش ورشکست شد و خانواده رابرداشت و به ایتالیا رفت. اینشتین اول با آنها نرفت. ماند در مونیخ تا سال تحصیلی تمام شود . بعد از پایان سال تحصیلی بود که رفت در ایتالیا به خانواده¬اش ملحق شد. اما گویا در ایتالیا نتوانست وارد دانشگاه شود. این بود که رفت سوئیس. آنجا هم در در کنکور پلی تکنیک زوریخ رد شد. بنابراین مجبور شد برود یک دورۀ پیش دانشگاهی بگذراند و دیپلم آنجا را بگیرد. بعد از گرفتنِ دیپلم دوباره در کنکور پلی تکنیک شرکت کرد و این بار، که در ١٨٩۶ بود، در رشتۀ فیزیک آن دانشگاه قبول شد و تحصیلات دانشگاهی¬اش را شروع کرد.
در١٩٠٠ ، که ٢١ سالش شده بود، با هر مصیبتی که بود لیسانسش را گرفت. چون از امتحان خیلی بدش می آمد و به زور می توانست برای امتحان درس بخواند. برعکس آنچه ممکن است بعضی ها تصور کنند، ریاضیاتش هم چندان خوب نبوده است. اصلاً غیر از فیزیک هیچ کدام از درس های دیگرش خوب نبوده. باری، بعد از فارغ التحصیلی، دو سالی از طریق تدریس خصوصی زندگی خودش را می گذراند تا این که در ١٩٠٢به کمک یکی از دوستانش در ادارۀ ثبت اختراعات شهر بِرن سوئیس استخدام شد.
اینجا گویا برایش کویت بوده. کار آن چنانی نداشته است. برای همین فرصت کافی داشته تا روی تز دکترایش هم کار کند و در اوقات فراغتش آن چنان که دلخواه خودش بوده فیزیک بخواند.
.
اینشتین در ١۴ مارس آبان ١٨٧٩ در شهر ی به نام اُلم Ulm در آلمان متولد شد. در خانواده¬ای یهودی و متوسط الحال. کمی بعد از تولد او، خانواده¬اش به مونیخ مهاجرت کردند. آنجا پدرش یک کارگاه کوچک الکتروشیمیایی دایر کرد. گفته¬اند اینشتین در دوران کودکی¬اش بچۀ باهوشی نبوده. جتی یک کم شبیه خنگ ها بوده. خواهرش گفته خیلی دیر زبان یاد گرفت. هر کس یک چیزی می گفت این هم حرف های او را آهسته زیر لب تکرار می کرد. گاهی هم که جوابی به سؤال ها می داد، جواب خودش را هم دوباره زیر لب تکرار می کرد. اما قدرت تجسمش خیلی بالا بوده. در ساختن برج های بلند با ورق، و بازی با جورچین های مختلف، خیلی مهارت داشته. پدر و مادرش با آن که یهودی بودند اما یهودی چندان مؤمنی نبودند و تعصب خاصی به دینشان نداشتند. حتی اینشتین را در مدرسۀ کاتولیک ها ثبت نام کردند. تحصیلات چندانی نداشتند اما نسبتاً روشنفکر بودند. به موسیقی خیلی علاقه داشتند. خود آلبرت هم، آن چنان که خودش نوشته است، در همان اوایل جوانی¬اش دیگر به خدای شخص گونه Personal God اعتقاد نداشته است. خدای شخص گونه یعنی همان خدایی که بسیاری از ادیان بزرگ دنیا معرفی می کنند و صفت هایش شبیه صفت های خود انسان اما در حد متعالی و ایده آل است و مخصوصاً سرنوشت بشر در دست اوست. خدای اینشتین کاری به کار انسان ندارد. او خدا را همان نظم و قوانین علمی می دانسته است که می دید بر جهان حاکم است. برای همین بود که پذیرفتن آن تاس بازی های دنیای اتم برایش خیلی سخت بود. این چیزها را خودش در اتوبیوگرافی خودش نوشته است.
اینشتین چهارده ساله شده بود که پدرش ورشکست شد و خانواده رابرداشت و به ایتالیا رفت. اینشتین اول با آنها نرفت. ماند در مونیخ تا سال تحصیلی تمام شود . بعد از پایان سال تحصیلی بود که رفت در ایتالیا به خانواده¬اش ملحق شد. اما گویا در ایتالیا نتوانست وارد دانشگاه شود. این بود که رفت سوئیس. آنجا هم در در کنکور پلی تکنیک زوریخ رد شد. بنابراین مجبور شد برود یک دورۀ پیش دانشگاهی بگذراند و دیپلم آنجا را بگیرد. بعد از گرفتنِ دیپلم دوباره در کنکور پلی تکنیک شرکت کرد و این بار، که در ١٨٩۶ بود، در رشتۀ فیزیک آن دانشگاه قبول شد و تحصیلات دانشگاهی¬اش را شروع کرد.
در١٩٠٠ ، که ٢١ سالش شده بود، با هر مصیبتی که بود لیسانسش را گرفت. چون از امتحان خیلی بدش می آمد و به زور می توانست برای امتحان درس بخواند. برعکس آنچه ممکن است بعضی ها تصور کنند، ریاضیاتش هم چندان خوب نبوده است. اصلاً غیر از فیزیک هیچ کدام از درس های دیگرش خوب نبوده. باری، بعد از فارغ التحصیلی، دو سالی از طریق تدریس خصوصی زندگی خودش را می گذراند تا این که در ١٩٠٢به کمک یکی از دوستانش در ادارۀ ثبت اختراعات شهر بِرن سوئیس استخدام شد.
اینجا گویا برایش کویت بوده. کار آن چنانی نداشته است. برای همین فرصت کافی داشته تا روی تز دکترایش هم کار کند و در اوقات فراغتش آن چنان که دلخواه خودش بوده فیزیک بخواند.
اینشتین سه سال در دفتر محقرش در ادارۀ ثبت اختراعات سوئیس به طور مخفیانه در حال مطالعه بود. درِ دفتر را می بست و شروع می کرد به خواندن و نوشتن. و هر وقت کسی در می زد تا بیاید تو، فوراً دفتر دستکش را می گذاشت توی کشو تا کسی که آمده بود آنجا متوجه نشود او دارد در اداره کار شخصی خود را انجام می دهد. آن وقت بعد از رفتن آن شخص دوباره مشغول مطالعه و نوشتن می شد. سه سال از اشتغالش در آن اداره و مطالعه¬اش در آنجا می گذشت که دکترایش را از دانشگاه پلی تکنیک زوریخ گرفت. و همزمان با آن، سه تا مقاله در جلد ١٧ از Annalen der Physik ، یعنی سالنامۀ فیزیک، چاپ کرد. این در سال ١٩٠۵بود، که او ٢۶ سال داشت. اما با همین سه تا مقاله مسیر علم و فلسفه و شناختِ بشر از ماده و واقعیت را تغییر داد. این شماره از آن نشریۀ فیزیک اکنون فقط در بعضی کتابخانه ها و کلکسیون مجموعه¬دارها پیدا می شود. باری، از این سه تا مقاله، یکی دربارۀ مکانیک استاتیک statistical mechanicsبود، یکی دربارۀ تئوری کوانتومquantum theory، یکی هم دربارۀ نسبیت relativity . موضوع مقالۀ سوم، یعنی تئوری نسبیت، فعلاً موضوع بحث ما نیست. دربارۀ آن شاید بعداً چندتا یادداشت بنویسم. اما دو مقالۀ دیگر، یکی مستقیماً دربارۀ کوانتوم است و آن را توضیح خواهم داد، و مقالۀ دیگر هم هرچند موضوعش مستقیماً به تئوری کوانتوم مربوط نمی شود، چون دربارۀ اتم است بد نیست به آن هم اشاره¬ای بشود. چون تئوری کوانتوم دربارۀ دنیای اتم است. ائوری کوانتوم وقتی به وجود آمد که فیزیکدان ها فهمیدند ماده از اتم ساخته شده است.
.
اینشتین چهارده ساله شده بود که پدرش ورشکست شد و خانواده رابرداشت و به ایتالیا رفت. اینشتین اول با آنها نرفت. ماند در مونیخ تا سال تحصیلی تمام شود . بعد از پایان سال تحصیلی بود که رفت در ایتالیا به خانواده¬اش ملحق شد. اما گویا در ایتالیا نتوانست وارد دانشگاه شود. این بود که رفت سوئیس. آنجا هم در در کنکور پلی تکنیک زوریخ رد شد. بنابراین مجبور شد برود یک دورۀ پیش دانشگاهی بگذراند و دیپلم آنجا را بگیرد. بعد از گرفتنِ دیپلم دوباره در کنکور پلی تکنیک شرکت کرد و این بار، که در ١٨٩۶ بود، در رشتۀ فیزیک آن دانشگاه قبول شد و تحصیلات دانشگاهی¬اش را شروع کرد.
در١٩٠٠ ، که ٢١ سالش شده بود، با هر مصیبتی که بود لیسانسش را گرفت. چون از امتحان خیلی بدش می آمد و به زور می توانست برای امتحان درس بخواند. برعکس آنچه ممکن است بعضی ها تصور کنند، ریاضیاتش هم چندان خوب نبوده است. اصلاً غیر از فیزیک هیچ کدام از درس های دیگرش خوب نبوده. باری، بعد از فارغ التحصیلی، دو سالی از طریق تدریس خصوصی زندگی خودش را می گذراند تا این که در ١٩٠٢به کمک یکی از دوستانش در ادارۀ ثبت اختراعات شهر بِرن سوئیس استخدام شد.
اینجا گویا برایش کویت بوده. کار آن چنانی نداشته است. برای همین فرصت کافی داشته تا روی تز دکترایش هم کار کند و در اوقات فراغتش آن چنان که دلخواه خودش بوده فیزیک بخواند.
اینشتین سه سال در دفتر محقرش در ادارۀ ثبت اختراعات سوئیس به طور مخفیانه در حال مطالعه بود. درِ دفتر را می بست و شروع می کرد به خواندن و نوشتن. و هر وقت کسی در می زد تا بیاید تو، فوراً دفتر دستکش را می گذاشت توی کشو تا کسی که آمده بود آنجا متوجه نشود او دارد در اداره کار شخصی خود را انجام می دهد. آن وقت بعد از رفتن آن شخص دوباره مشغول مطالعه و نوشتن می شد. سه سال از اشتغالش در آن اداره و مطالعه¬اش در آنجا می گذشت که دکترایش را از دانشگاه پلی تکنیک زوریخ گرفت. و همزمان با آن، سه تا مقاله در جلد ١٧ از Annalen der Physik ، یعنی سالنامۀ فیزیک، چاپ کرد. این در سال ١٩٠۵بود، که او ٢۶ سال داشت. اما با همین سه تا مقاله مسیر علم و فلسفه و شناختِ بشر از ماده و واقعیت را تغییر داد. این شماره از آن نشریۀ فیزیک اکنون فقط در بعضی کتابخانه ها و کلکسیون مجموعه¬دارها پیدا می شود. باری، از این سه تا مقاله، یکی دربارۀ مکانیک استاتیک statistical mechanicsبود، یکی دربارۀ تئوری کوانتومquantum theory، یکی هم دربارۀ نسبیت relativity . موضوع مقالۀ سوم، یعنی تئوری نسبیت، فعلاً موضوع بحث ما نیست. دربارۀ آن شاید بعداً چندتا یادداشت بنویسم. اما دو مقالۀ دیگر، یکی مستقیماً دربارۀ کوانتوم است و آن را توضیح خواهم داد، و مقالۀ دیگر هم هرچند موضوعش مستقیماً به تئوری کوانتوم مربوط نمی شود، چون دربارۀ اتم است بد نیست به آن هم اشاره¬ای بشود. چون تئوری کوانتوم دربارۀ دنیای اتم است. ائوری کوانتوم وقتی به وجود آمد که فیزیکدان ها فهمیدند ماده از اتم ساخته شده است.
.
ریچارد فاینمن، که یکی دیگر از نوابغ فیزیک و از معماران تئوری کوانتوم بود، یک بار گفته بود: اگر یک روز قرار باشد تمام اطلاعات علمی بشر نابود شود و فقط یک جمله از آن برای انتقال به آیندگان نجات پیدا کند، بهتر است آن جمله این باشد: «همه چیز از اتم ساخته شده است – از ذرات بسیار کوچکی که دائم در حال حرکت و جا به جا شدن هستند، هر وقت کمی از هم فاصله دارند همدیگر جذب می کنند، و هر وقت به هم نزدیک شوند همدیگر را دفع می کنند.»
... all things are made of atoms-little particles that move around in perpetual motion, attracting each other when they are a little distance apart, but repelling upon being squeezed into one another.
اما در سال ١٩٠۵، که اینشتین آن سه تا مقاله¬اش را چاپ کرد هنوز دانشمندان به وجود اتم اعتقاد نداشتند. البته از ٢٠٠٠ سال قبل از آن گاهی کسانی گفته بودند ماده از ذرات ریزی ساخته شده است و اسم آن ذرات را هم اتم گذاشته بودند، اما این فقط در حد حرف بود. هیچ دلیلی برای وجود آن نداشتند. تصوری هم که از شکل و ساختمان آن داشتند زمین تا آسمان فرق می کرد با شکل و ساختمانی که اکنون از اتم می شناسیم. آنها گفته بودند اتم یک چیز بسیار ریز و توپُری است که اجزایی از خود ندارد و هیچ جوری نمی شود آن را تقسیم کرد. یا اگر نشانه هایی از آن در علم شیمی به دست آمده بود، اما فیزیکدان ها آن نشانه ها را جدی نمی گرفتند. فیزیکدان های اواخر قرن نوزدهم شدیداً تحت تأثیر عقاید ارنست ماخ فیزیکدان اتریشی بودند که گفته بود در فیزیک فقط آن تئوری ها ارزش دارند که از آزمایش های مستقیمِ پدیده ها به وجود آمده باشند. در غیر این صورت نمی شود به آنها اعتماد کرد. اتم هم چیزی نیست که بشود به راحتی آن را مشاهده کرد یا آزمایش مستقیم روی آن انجام داد. برای این که تصوری از کوچکی آن داشته باشیم گفته¬ای از یکی دیگر از فیزیکدان ها را نقل می کنم. از دکتر هاینتس پگلز. گفته بود اتم ها این قدر کوچک¬اند که می شود گفت در آخرین نفسی که هر کس خواهد کشید، مطمئناً دست کم یکی از آن اتم هایی خواهد بود که در هوای تنفس ژولیوس سزار هنگامی از دهانش بیرون آمدند که او گفت: «و تو هم، بروتوس؟» [هنگامی که قاتلان ژولیوس سزار به اتاق او وارد می شوند تا او را بکشند، او ناگهان می بیند دوستش بروتوس هم در میان آنهاست، و آمده است او را بکشد. در این هنگام است که آن حرف تاریخیِ خود را خطاب به دوست سابق و قاتلِ فعلی¬اش بر زبان می آرد: اِت تو، بروتِه؟ و تو هم، بروتوس؟] باری، وقتی در هوای فقط یک باز دم از تنفس انسان آن قدر اتم می تواند بگنجد که همۀ انسان هایی که از آن پس در کرۀ زمین خواهند مرد دست کم یکی از آن اتم ها را در آخرین نفس خود استنشاق خواهند کرد، از روی آن می توان تصور کرد اندازۀ اتم چقدر ناچیز است و آزمایش مستقیم بر روی چنین چیزی چقدر ناممکن یا دست کم سخت خواهد بود.
در آن زمان یک تئوری دربارۀ گازها و مایعات بود که می گفت گازها و مایعات از اتم ها یا ملکول هایی تشکیل شده¬اند که اینها دائم در حال حرکت و جنب و جوش هستند. مدلی هم که برایش ارائه می دادند به صورت یک اتاقِ پر از توپ های تنیس بود، که این توپ ها دائم و در جهات مختلف در حال حرکت و خوردن به همدیگر یا به دیوارهای اتاق هستند. اما مسئله این بود که اتم خیلی کوچک است و نمی دانستند چطور باید درستی چنین مدلی را از طریق آزمایش نشان دهند.
انیشتین گفت در آن اتاقی که مدلی از گازها و مایعات است، می توان یک توپ بسکتبال اضافه کرد. بدیهی است که آن توپ های تنیس که دائم و به طرز کاملاً تصادفی در اتاق با سرعت حرکت می کنند، در هر لحظه¬ای تعدادی از آنها به آن توپ بسکتبال خواهند خورد و نخواهند گذاشت آن توپ ساکن بماند. می توان با اتم ها یا ملکول های گازها و مایعات چنین آزمایشی را انجام داد. می توان مثلاً داخل یک ظرف پر از محلول، مقداری گردۀ گل یا گیاه اضافه کرد. اگر مایع چیزی مثل آن اتاق باشد، آن وقت این گرده ها هیچ وقت در داخل مایع به حالت سکون در نخواهند آمد. حتی اگر خود مایع کاملاً به حالت رکود درآمده باشد. این اولین آزمایش اولین آزمایشی بود که تصویری علمی از ساختمان ماده را ترسی می کرد وجود چیزی به نام اتم را تأیید می کرد.
.
... all things are made of atoms-little particles that move around in perpetual motion, attracting each other when they are a little distance apart, but repelling upon being squeezed into one another.
اما در سال ١٩٠۵، که اینشتین آن سه تا مقاله¬اش را چاپ کرد هنوز دانشمندان به وجود اتم اعتقاد نداشتند. البته از ٢٠٠٠ سال قبل از آن گاهی کسانی گفته بودند ماده از ذرات ریزی ساخته شده است و اسم آن ذرات را هم اتم گذاشته بودند، اما این فقط در حد حرف بود. هیچ دلیلی برای وجود آن نداشتند. تصوری هم که از شکل و ساختمان آن داشتند زمین تا آسمان فرق می کرد با شکل و ساختمانی که اکنون از اتم می شناسیم. آنها گفته بودند اتم یک چیز بسیار ریز و توپُری است که اجزایی از خود ندارد و هیچ جوری نمی شود آن را تقسیم کرد. یا اگر نشانه هایی از آن در علم شیمی به دست آمده بود، اما فیزیکدان ها آن نشانه ها را جدی نمی گرفتند. فیزیکدان های اواخر قرن نوزدهم شدیداً تحت تأثیر عقاید ارنست ماخ فیزیکدان اتریشی بودند که گفته بود در فیزیک فقط آن تئوری ها ارزش دارند که از آزمایش های مستقیمِ پدیده ها به وجود آمده باشند. در غیر این صورت نمی شود به آنها اعتماد کرد. اتم هم چیزی نیست که بشود به راحتی آن را مشاهده کرد یا آزمایش مستقیم روی آن انجام داد. برای این که تصوری از کوچکی آن داشته باشیم گفته¬ای از یکی دیگر از فیزیکدان ها را نقل می کنم. از دکتر هاینتس پگلز. گفته بود اتم ها این قدر کوچک¬اند که می شود گفت در آخرین نفسی که هر کس خواهد کشید، مطمئناً دست کم یکی از آن اتم هایی خواهد بود که در هوای تنفس ژولیوس سزار هنگامی از دهانش بیرون آمدند که او گفت: «و تو هم، بروتوس؟» [هنگامی که قاتلان ژولیوس سزار به اتاق او وارد می شوند تا او را بکشند، او ناگهان می بیند دوستش بروتوس هم در میان آنهاست، و آمده است او را بکشد. در این هنگام است که آن حرف تاریخیِ خود را خطاب به دوست سابق و قاتلِ فعلی¬اش بر زبان می آرد: اِت تو، بروتِه؟ و تو هم، بروتوس؟] باری، وقتی در هوای فقط یک باز دم از تنفس انسان آن قدر اتم می تواند بگنجد که همۀ انسان هایی که از آن پس در کرۀ زمین خواهند مرد دست کم یکی از آن اتم ها را در آخرین نفس خود استنشاق خواهند کرد، از روی آن می توان تصور کرد اندازۀ اتم چقدر ناچیز است و آزمایش مستقیم بر روی چنین چیزی چقدر ناممکن یا دست کم سخت خواهد بود.
در آن زمان یک تئوری دربارۀ گازها و مایعات بود که می گفت گازها و مایعات از اتم ها یا ملکول هایی تشکیل شده¬اند که اینها دائم در حال حرکت و جنب و جوش هستند. مدلی هم که برایش ارائه می دادند به صورت یک اتاقِ پر از توپ های تنیس بود، که این توپ ها دائم و در جهات مختلف در حال حرکت و خوردن به همدیگر یا به دیوارهای اتاق هستند. اما مسئله این بود که اتم خیلی کوچک است و نمی دانستند چطور باید درستی چنین مدلی را از طریق آزمایش نشان دهند.
انیشتین گفت در آن اتاقی که مدلی از گازها و مایعات است، می توان یک توپ بسکتبال اضافه کرد. بدیهی است که آن توپ های تنیس که دائم و به طرز کاملاً تصادفی در اتاق با سرعت حرکت می کنند، در هر لحظه¬ای تعدادی از آنها به آن توپ بسکتبال خواهند خورد و نخواهند گذاشت آن توپ ساکن بماند. می توان با اتم ها یا ملکول های گازها و مایعات چنین آزمایشی را انجام داد. می توان مثلاً داخل یک ظرف پر از محلول، مقداری گردۀ گل یا گیاه اضافه کرد. اگر مایع چیزی مثل آن اتاق باشد، آن وقت این گرده ها هیچ وقت در داخل مایع به حالت سکون در نخواهند آمد. حتی اگر خود مایع کاملاً به حالت رکود درآمده باشد. این اولین آزمایش اولین آزمایشی بود که تصویری علمی از ساختمان ماده را ترسی می کرد وجود چیزی به نام اتم را تأیید می کرد.
.
مقالۀ دوم اینشتین
مقالۀ دوم اینشتین که در ١٩٠۵ در Annalen der Physik چاپ شد، دربارۀ پدیده-ای بود که در فیزیک و شیمی به اثر فتوالکتریک مشهور است. اگر یک دسته اشعۀ نور به سطح یک فلز تابیده شود، باعث می شود الکترون هایی از سطح آن آزاد شده و در فضا راه بیفتند. اینها چون بار الکتریکی با خود دارند یک جریان برق در مسیر خود ایجاد می کنند. این را می گویند اثر فتو الکتریک. اثر فتو الکتریک یعنی برقی که نور آن را ایجاد می کند. فوتو یعنی نور، الکترو هم یعنی برق. در آسانسور ها همین نوع جریان برق است که در را می بندد. وقتی در آسانسور باز است، لامپ مخصوصی روشن می شود که نورِ آن می خورَد به صفحۀ مخصوصی که در برابرش قرار گرفته است. الکترون هایی که در اثر برخوردِ آن نور از سطح فلز آزاد می شوند، جریان برقی ایجاد می کنند که شدت آن ابتدا کم است، اما مثلاً بعد از یک دقیقه به حدی می شود که می تواند در را ببند. برای همین است که اگر بخواهیم درِ آسانسور چند لحظۀ دیگر هم باز بماند، باید جلو نور آن لامپ را بگیریم تا الکترون ها آزاد نشوند. آن هم که وقتی درِ آسانسور دارد بسته می شود اگر یک نفر بیاید تو، در خود به خود بر می گردد و باز می مانَد، همین اتفاق می افتد. آن شخص هنگام گذشتن از در، جلوِ تابش آن نور را می گیرد و باعث قطع جریانِ برقی می شود که داشت در را می بست. مقالۀ دوم اینشتین دربارۀ این اثر نور بود. نور تاریخچۀ جالبی در فیزیک دارد.
افلاطون فکر می کرد وقتی چیزی را می بینم به خاطر این است که چشم های ما اشعه¬هایی نامرئی از خودشان می تابانند که به آن چیز می خورد و در پرتوِ این اشعه هاست که ما آن را می بینیم. نیوتون فکر می کرد آن چیزی که در معرضِ دیدِ ما قرار می گیرد و ما آن را می بینیم، جویباری از یک نوع ذرات از خودش ساطع می کند که اینها وارد چشم ما می شوند و چشم ما از روی اینها آن چیز را می بیند. یک دانشمندی به نام کریستین هویگنس Christian Huygens گفته بود اشیای روشن موج هایی از خودشان می فرستند که وارد چشم ما می شود و چشم ما از روی آن موج هاست که اشیا را می بیند. گفتۀ افلاطون خیلی پرت بوده است. چشم های ما نیست که اشعه هایی به چیزی می تاباند و ما در پرتو آنها آن چیز را می بینم. هر چه هست از اشیا می آید و به چشم ما می تابد. اما از آن دو نظریۀ دیگر کدام درست بوده است؟ نظریۀ نیوتون یا هویگنس؟ بعداً که ماهیت نور را شناختیم خود به خود این را خواهیم دانست.
آزمایش دو شکاف- به قول یکی از فیزیکدانها، یکی از زیباترین آزمایش های تمام تاریخ فیزیک آزمایشی است که فیزیکدانی انگلیسی به نام تامس یانگ در ١٠٨١ انجام داد. این آزمایش که به آزمایش دو شکاف مشهور است، پایۀ تئوری کوانتوم است. در هر حال، آزمایش یانگ به این صورت بود که آمد روی یک ورق مقوا دوتا شکاف کوچک مستطیلی شکل و موازی هم ایجاد کرد. آن وقت یک منبع نور را جلو این مقوا گذاشت تا نورش به آن بتابد و از شکاف هایش رد شود. شعاع های نور بعد از گذشتن از این دو تا شکاف می خوردند به یک صفحه¬ای که می توانست سایۀ صفحۀ مقوا و نوری را که از آن دو شکاف تابیده بود در خودش نشان دهد. چیزی مثل یک فیلم عکاسی. تصویری که روی صفحه ایجاد می شد بسیار جالب بود. آن تصویر عبارت بود از یک ردیف خط های پهن روشن و تاریک، که به موازات هم روی صفحه افتاده بودند. چنین تصویری را فقط موج می تواند ایجاد کند. یعنی این که آزمایش یانگ به روشنی نشان می داد نور به صورت دو تا موج از آن دوتا شکاف گذر کرده و آن تصویر را روی صفحه ایجاد کرده است. بعداً هم این آزمایش هزارها بار به صورت های گوناگون تکرار شد و همۀ آنها حکایت از این داشتند که نور به صورت موج حرکت می کند. از آن پس همۀ دانشمندان فیزیک معتقد بودند نور به صورت موج است و به صورت موج حرکت می کند، و حالت پیوستاری دارد. چون موج چیزی است که باید به صورت پیوستار باشد.
.
مقالۀ دوم اینشتین که در ١٩٠۵ در Annalen der Physik چاپ شد، دربارۀ پدیده-ای بود که در فیزیک و شیمی به اثر فتوالکتریک مشهور است. اگر یک دسته اشعۀ نور به سطح یک فلز تابیده شود، باعث می شود الکترون هایی از سطح آن آزاد شده و در فضا راه بیفتند. اینها چون بار الکتریکی با خود دارند یک جریان برق در مسیر خود ایجاد می کنند. این را می گویند اثر فتو الکتریک. اثر فتو الکتریک یعنی برقی که نور آن را ایجاد می کند. فوتو یعنی نور، الکترو هم یعنی برق. در آسانسور ها همین نوع جریان برق است که در را می بندد. وقتی در آسانسور باز است، لامپ مخصوصی روشن می شود که نورِ آن می خورَد به صفحۀ مخصوصی که در برابرش قرار گرفته است. الکترون هایی که در اثر برخوردِ آن نور از سطح فلز آزاد می شوند، جریان برقی ایجاد می کنند که شدت آن ابتدا کم است، اما مثلاً بعد از یک دقیقه به حدی می شود که می تواند در را ببند. برای همین است که اگر بخواهیم درِ آسانسور چند لحظۀ دیگر هم باز بماند، باید جلو نور آن لامپ را بگیریم تا الکترون ها آزاد نشوند. آن هم که وقتی درِ آسانسور دارد بسته می شود اگر یک نفر بیاید تو، در خود به خود بر می گردد و باز می مانَد، همین اتفاق می افتد. آن شخص هنگام گذشتن از در، جلوِ تابش آن نور را می گیرد و باعث قطع جریانِ برقی می شود که داشت در را می بست. مقالۀ دوم اینشتین دربارۀ این اثر نور بود. نور تاریخچۀ جالبی در فیزیک دارد.
افلاطون فکر می کرد وقتی چیزی را می بینم به خاطر این است که چشم های ما اشعه¬هایی نامرئی از خودشان می تابانند که به آن چیز می خورد و در پرتوِ این اشعه هاست که ما آن را می بینیم. نیوتون فکر می کرد آن چیزی که در معرضِ دیدِ ما قرار می گیرد و ما آن را می بینیم، جویباری از یک نوع ذرات از خودش ساطع می کند که اینها وارد چشم ما می شوند و چشم ما از روی اینها آن چیز را می بیند. یک دانشمندی به نام کریستین هویگنس Christian Huygens گفته بود اشیای روشن موج هایی از خودشان می فرستند که وارد چشم ما می شود و چشم ما از روی آن موج هاست که اشیا را می بیند. گفتۀ افلاطون خیلی پرت بوده است. چشم های ما نیست که اشعه هایی به چیزی می تاباند و ما در پرتو آنها آن چیز را می بینم. هر چه هست از اشیا می آید و به چشم ما می تابد. اما از آن دو نظریۀ دیگر کدام درست بوده است؟ نظریۀ نیوتون یا هویگنس؟ بعداً که ماهیت نور را شناختیم خود به خود این را خواهیم دانست.
آزمایش دو شکاف- به قول یکی از فیزیکدانها، یکی از زیباترین آزمایش های تمام تاریخ فیزیک آزمایشی است که فیزیکدانی انگلیسی به نام تامس یانگ در ١٠٨١ انجام داد. این آزمایش که به آزمایش دو شکاف مشهور است، پایۀ تئوری کوانتوم است. در هر حال، آزمایش یانگ به این صورت بود که آمد روی یک ورق مقوا دوتا شکاف کوچک مستطیلی شکل و موازی هم ایجاد کرد. آن وقت یک منبع نور را جلو این مقوا گذاشت تا نورش به آن بتابد و از شکاف هایش رد شود. شعاع های نور بعد از گذشتن از این دو تا شکاف می خوردند به یک صفحه¬ای که می توانست سایۀ صفحۀ مقوا و نوری را که از آن دو شکاف تابیده بود در خودش نشان دهد. چیزی مثل یک فیلم عکاسی. تصویری که روی صفحه ایجاد می شد بسیار جالب بود. آن تصویر عبارت بود از یک ردیف خط های پهن روشن و تاریک، که به موازات هم روی صفحه افتاده بودند. چنین تصویری را فقط موج می تواند ایجاد کند. یعنی این که آزمایش یانگ به روشنی نشان می داد نور به صورت دو تا موج از آن دوتا شکاف گذر کرده و آن تصویر را روی صفحه ایجاد کرده است. بعداً هم این آزمایش هزارها بار به صورت های گوناگون تکرار شد و همۀ آنها حکایت از این داشتند که نور به صورت موج حرکت می کند. از آن پس همۀ دانشمندان فیزیک معتقد بودند نور به صورت موج است و به صورت موج حرکت می کند، و حالت پیوستاری دارد. چون موج چیزی است که باید به صورت پیوستار باشد.
.
آزمایش دو شکاف
telegram: www.tg-me.com/apjmn
telegram: www.tg-me.com/Quantum_by_Abbas_Pejman
instagram.com/pejman_abbas
telegram: www.tg-me.com/apjmn
telegram: www.tg-me.com/Quantum_by_Abbas_Pejman
instagram.com/pejman_abbas
خلاقیت در دنیای علم به این صورت است که ناگهان دانشمندی در یک چیز خاصی کلیتی را می بیند. مثلاً اگر این را در مورد نور در نظر بگیریم، اثر فتوالکتریک آن می شود یک چیز خاص و این هم که نور کلاً از چه چیزی ساخته شده است، می شود کلیت آن. اثر فتوالکتریک عبارت از این بود که نور اگر به سطح فلزی بتابد الکترون هایی را از سطح آن آزاد می کند و این الکترون ها که از سطح فلز آزاد شده اند در مسیر حرکت خود جریان برق ایجاد می کنند. خلاقیت اینشتین هم در مقالۀ دومش به همین صورت بود. از روی همان خاصیت فتوالکتریک نور ماهیت آن را حدس زد. گفت نور هم مثل الکترون باید به صورت دیسکریت باشد. یعنی هر نوری با طول موج مشخص و فرکانس مشخص، از ذراتی تشکیل شده باشد که هر کدام از آنها مقداری انرژی با خود حمل می کنند و مقدار این انرژی هم در همۀ آنها یکسان است. ذراتی که بعداً اسمشان شد فوتون. این برعکس آن چیزی بود که آن زمان فیزیکدان ها و حتی خود پلانک در مورد نور می گفتند. فیزیکدان های آن زمان تقریباً همه¬شان فکر می کردند نور حالت پیوستار دارد. برای این که آزمایش دو شکاف به وضوح نشان می داد نور به صورت موج است و موج هم باید حالت پیوستار داشته باشد. چطور ممکن است موج حالت دیسکریت داشته باشد! اما اینشتین با قطعیت تمام در مقاله¬اش می گفت نور هم مثل الکترون ها حالت دیسکریت دارد و به صورت بارانی از ذرات حرکت می کند که اینها هر کدام یک کوانتوم انرژی در خود دارند. آن وقت در همان مقاله¬اش فرمولی را بر این اساس برای اثر فتوالکتریک می نوشت. به این صورت:
Ekmax = hf–Φ
در این معادله، معنی اجزا این است:
E = الکترون
K =کینتیک [انرژی حرکتی]
Max = ماکزیمم
hf =انرژی فوتون
Φ [ فی] = انرژی خروج = حداقل انرژی¬ای که لازم است یک الکترون را از فلز بکند
این معادله را بیشتر از این شرح نمی دهم. فقط برای این نوشتم که با آن آشنا باشیم. اما بد نیست بدانیم اگر الکترون در سطح فلز باشد راحت تر کنده می شود تا الکترونی که در جای عمیقتری از آن است. چون اگر در جای عمیق¬تری باشد لای اتم های بیشتر یگیر می کند و بیرون آمدنش سخت است. و نکتۀ اصلی فرمول هم در آن hf یا انرژی فوتون است . یعنی معادله با فرض دیسکریت بودن نور تنظیم شده است. بنابراین اگر بشود این معادله را با آزمایش تأیید کرد، دست کم تا حدود زیادی حرف اینشتین دربارۀ ماهیت نور هم تأیید می شود. اما مسئله این بود که فیزیکدان ها نمی توانستند این را با آزمایش تأیید کنند. بیست سال طول کشید تا توانستند بالاخره با انجام آزمایش هایی درستی این معادله را نشان دهند و ثابت شود نور حالت دیسکریت دارد نه کونتینوئوم. و در آن بیست سال داستان های جالبی هم اتفاق افتاد. اولاً که تا ده سال هیچ فیزیکدانی این حرف اینشتین را قبول نکرد که نور به صورت ذره است! در سال ١٩١٣ فیزیکدان ها یک توصیه نامه برایش نوشتند تا عضو آکادمی علوم پروس شود. نامه می گفت واقعاً هیچ مسئلۀ مهمی در فیزیک نیست که اینشتین در حل آن سهم بزرگی نداشته باشد. البته در فرضیه¬اش در مورد نور دچار اشتباه شده، اما این اشتباه در برابر کارهای دیگری که کرده قابل اغماض است... اینشتین با این نامه رفت عضو آکادمی علوم پروس شد، اما از حرفش برنگشت. یک فیزیکدان آمریکایی به نام میلیکان هم سال ها وقت صرف کرد تا بلکه بتواند با آزمایش ثابت کند معادلۀ اینشتین در مورد اثر فتوالکتریک درست است. اما نتوانست. و در نهایت گفت مطلقاً نمی شود گفت حرف اینشتین در مورد نور درست است. اما باز هم اینشتین از حرفش برنگشت.
سال ١٩٢٣ شد. یعنی تقریباً بیست سال از عمر فرمول اینشتین درمورد اثر فتوالکتریک گذشت، بدون این که هیچ آزمایشی آن را تأیید کرده باشد. آن وقت دوتا دانشمند اتمی، یکی آمریکایی به نام کمپتون، و دیگری هلندی به نام دِبی، هر یک مستقل از دیگری به فکرشان رسید روی آن نوری که الکترون ها هنگام فرار از سطح فلز از خود منتشر می کنند آزمایش هایی انجام دهند. وقتی آزمایش کردند دیدند این نورها به صورت ذره هستند. فرمول اینشتین تأیید شد. و سال بعد، آکادمی نوبل سوئد جایزۀ فیزیکش را به خاطر همین فرمول به اینشتین داد.
.
Ekmax = hf–Φ
در این معادله، معنی اجزا این است:
E = الکترون
K =کینتیک [انرژی حرکتی]
Max = ماکزیمم
hf =انرژی فوتون
Φ [ فی] = انرژی خروج = حداقل انرژی¬ای که لازم است یک الکترون را از فلز بکند
این معادله را بیشتر از این شرح نمی دهم. فقط برای این نوشتم که با آن آشنا باشیم. اما بد نیست بدانیم اگر الکترون در سطح فلز باشد راحت تر کنده می شود تا الکترونی که در جای عمیقتری از آن است. چون اگر در جای عمیق¬تری باشد لای اتم های بیشتر یگیر می کند و بیرون آمدنش سخت است. و نکتۀ اصلی فرمول هم در آن hf یا انرژی فوتون است . یعنی معادله با فرض دیسکریت بودن نور تنظیم شده است. بنابراین اگر بشود این معادله را با آزمایش تأیید کرد، دست کم تا حدود زیادی حرف اینشتین دربارۀ ماهیت نور هم تأیید می شود. اما مسئله این بود که فیزیکدان ها نمی توانستند این را با آزمایش تأیید کنند. بیست سال طول کشید تا توانستند بالاخره با انجام آزمایش هایی درستی این معادله را نشان دهند و ثابت شود نور حالت دیسکریت دارد نه کونتینوئوم. و در آن بیست سال داستان های جالبی هم اتفاق افتاد. اولاً که تا ده سال هیچ فیزیکدانی این حرف اینشتین را قبول نکرد که نور به صورت ذره است! در سال ١٩١٣ فیزیکدان ها یک توصیه نامه برایش نوشتند تا عضو آکادمی علوم پروس شود. نامه می گفت واقعاً هیچ مسئلۀ مهمی در فیزیک نیست که اینشتین در حل آن سهم بزرگی نداشته باشد. البته در فرضیه¬اش در مورد نور دچار اشتباه شده، اما این اشتباه در برابر کارهای دیگری که کرده قابل اغماض است... اینشتین با این نامه رفت عضو آکادمی علوم پروس شد، اما از حرفش برنگشت. یک فیزیکدان آمریکایی به نام میلیکان هم سال ها وقت صرف کرد تا بلکه بتواند با آزمایش ثابت کند معادلۀ اینشتین در مورد اثر فتوالکتریک درست است. اما نتوانست. و در نهایت گفت مطلقاً نمی شود گفت حرف اینشتین در مورد نور درست است. اما باز هم اینشتین از حرفش برنگشت.
سال ١٩٢٣ شد. یعنی تقریباً بیست سال از عمر فرمول اینشتین درمورد اثر فتوالکتریک گذشت، بدون این که هیچ آزمایشی آن را تأیید کرده باشد. آن وقت دوتا دانشمند اتمی، یکی آمریکایی به نام کمپتون، و دیگری هلندی به نام دِبی، هر یک مستقل از دیگری به فکرشان رسید روی آن نوری که الکترون ها هنگام فرار از سطح فلز از خود منتشر می کنند آزمایش هایی انجام دهند. وقتی آزمایش کردند دیدند این نورها به صورت ذره هستند. فرمول اینشتین تأیید شد. و سال بعد، آکادمی نوبل سوئد جایزۀ فیزیکش را به خاطر همین فرمول به اینشتین داد.
.
در یادداشت قبلی گفته بودم خلاقیت در دنیای علم به این صورت است که ناگهان دانشمندی در «یک چیز خاص» کلیتی را می بیند. معنای این حرف این است که مثلاً انرژی الکترون را می شود یک چیز خاص یا به عبارت دقیق¬تر یک انرژی خاص در نظر گرفت. انرژی¬ای که در داخل اتم و در اطراف هستۀ آن است. معلوم شده بود این انرژی به صورت کوانتوم است. و اینشتین از روی این فهمید که انرژی نور هم باید به صورت کوانتوم باشد، یعنی نور هم به صورت ذرات باشد. مسئله چندان مشکل نبود. همان نورهایی که در پدیدۀ فتوالکتریک یا هنگام فرار الکترون ها از سطح فلز تشعشع می شود، همان نورها در طیف نور خورشید هم دیده می شود. بنابراین وقتی فرمول پلانک در مورد نورهای فتوالکتریک صدق می کند، در مورد نورهای دیگر از همان نوع هم باید صدق کند. یعنی دلیلی ندارد این انرژی در الکترون به صورت کوانتوم باشد اما در فوتون به صورت پیوستار! اما همچنان که دیدیم، فیزیکدان های دیگر این را تا بیست سال قبول نمی کردند. آیا آنها معنی این فرمول را نمی دانستند؟ یا آدم های کم هوشی بودند؟ بدیهی است که بسیاری از آنها انسان های نابغه¬ای بودند. معنی E = mc2 را هم به خوبی می دانستند. اما مسئله این بود که آزمایش ها نمی توانستند درستی حرف اینشتین را در مورد ذراتی بودن نور تأیید کنند. در فیزیک هم تا آزمایش ها چیزی را تأیید نکنند نمی شود آن را قبول کرد. یعنی نباید قبول کرد. در یادداشت های پیشین دیدیم که آزمایش دو شکاف به وضوح نشان می داد نور به صورت موج حرکت می کند. فیزیکدان ها این را می دیدند اما آن چیزی را که اینشتین می گفت نمی توانستند ببیننند. این بود که به آن آزمایش دو شکاف اعتماد می کردند تا به حرف اینشتین، که هیچ آزمایشی نمی توانست صحت آن را تأیید کند. دیگر این که یک چیز عجیب دیگر هم در مورد الکترون و دیگر ذرات دنیای اتم بود که همنوز نمی دانستند. اما بیست سال که گذشت، ناگهان آزمایش ها نشان دادند نور هم به صورت بارانی از ذرات حرکت می کند! و در آزمایش های دیگری ناگهان دیدند الکترون هم نه فقط به صورت ذره است، بلکه به صورت موج هم هست! یعنی موج و ذره هیچ فرقی با هم ندارند! منتهی ظاهراً مغز ما آن طور طراحی نشده است که بتواند این پدیدۀ عجیب را حس یا درک کند. دنیای کوانتوم خودش را نشان می داد. به دنیای کوانتوم خوش آمدید. فردا وارد دنیای کوانتوم می شویم.
.
.
همان آزمایشِ دو شکاف، که در ١٠٨١ نشان داده بود نور به صورت موج است، در قرن بیستم نشان داد نور به صورت ذره است. منتهی این بار دانشمندان آن را به صورت خاصی انجام دادند. ضمناً بد نیست بدانید که دکتر تامس یانگ، که این آزمایش را ابداع کرد، پزشک بود. اما به فیزیک هم خیلی علاقه داشت و تحقیقات فیزیکی هم انجام می داد.
یک بار دیگر آزمایش دکتر یانگ را مرور می کنیم. دکتر یانگ یک صفحۀ مات که نور نمی توانست از آن عبور کند انتخاب کرد و دوتا شکاف موازی به شکلِ مستطیل در آن ایجاد کرد. شکاف ها خیلی کوچک و نزدیک هم بودند. آن وقت یک نور تک رنگ، یعنی نوری که فقط از یک فرکانس تشکیل شده و نه از چند رینگ یا فرکانس، به آن شکاف ها تاباند. نور در این آزمایش باید نور خالص یا تک رنگ باشد، یعنی فقط یک فرکانس در آن باشد، چون اگر مخلوطی از چند فرکانس باشد نتیجۀ آزمایش چندان واضح در نمی آید. باری، نور از خود آن صفحۀ مات نمی توانست عبور کند، اما از آن دو شکاف کوچک که کنار هم قرار داشتند عبور می کرد. پشتِ این صفحۀ مات هم یک پرده گذاشته بود که وقتی نور از آن دو شکاف عبور می کرد به آن پرده می خورد. نور روی این پرده نوارهای باریکی در کنار هم ایجاد می کرد که یک در میان روشن و تاریک بودند. چنین تصویری را فقط موج می تواند ایجاد کند. بنابراین مشخص بود که نوری که به آن دو شکاف می رسید به شکل موج از آنها رد می شد و می رفت آن تصویر تیپیک را روی صفحه می ساخت.
اما فیزیکدانانِ قرن بیستم آمدند این آزمایش را یک کم پیشرفته¬ترش کردند. اول این که نور را فوق العاده ضعیف کردند. مثلاً می شود با دور کردن منبع نوری که به صفحۀ مات و دوتا شکافش می تابد آن را ضعیف کرد. بنابراین اگر نور از فوتون ساخته شده باشد، با ضعیف شدنش تعداد فوتون هایی که با هر بار روشن کردن منبع به صفحۀ مات می تابند فوق العاده کم خواهد شد. مثلاً در حد فقط چندتا فوتون. به جای آن پرده هم که پشت صفحۀ مات بود، یک فیلم عکاسی گذاشتند. چه اتفاقی افتاد؟ نور خیلی ضعیف شده، و به جای پرده هم یک صفحۀ حساس گذاشته شده است. منبع نور را روشن و بلافاصله خاموش می کردند. نور بسیار ضعیفی از دور می آمد و به صفحۀ حساس فیلم می خورد. اوایل آزمایش که هنوز نورِ خیلی کمی به صفحۀ حساس یا فیلم عکس رسیده بود، چندان چیزی روی آن مشاهده نمی شد. اما وقتی منبع نور را به دفعات زیاد روشن می کردند، بعد از یک مدتی دوباره همان تصویری که با نور قوی روی پرده می افتاد اینجا هم ظاهر می شد. یعنی آزمایش همچنان نشان می داد که نور به صورت موج است.
آن وقت می آمدند یکی از شکاف ها را می بستند. آزمایش را عیناً مثل دفعۀ قبل تکرار می کردند. تنها فرقی که داشت این بار مثلاً شکاف چپ بسته شده بود و فقط شکاف راست باز بود. نور ضعیف از دور می آمد و می خورد به صفحۀ مات، که فقط شکاف راستش باز بود. این بار هم اوایل چندان چیزی روی صفحۀ حساس دیده نمی شد. اما وقتی منبع نور را به دفعات زیاد روشن می کردند، بعد از مدتی دوباره تصویر ظاهر می شد. اما این بار دیگر به صورت آن نوارهای تاریک و روشنی نبود که در کنار هم قرار می گرفتند. این بار به صورت نقطه نقطه بود. چنین تصویری را فقط ذرات می توانند ایجاد کنند، نه موج. باری، آن وقت شکاف چپ را باز می کردند و شکاف راست را می بستند. آزمایش را عیناً مثل دفعه های قبل تکرار می کردند. این بار هم باز تصویری که روی صفحۀ حساس ظاهر می شد به شکل نقطه نقطه بود. یعنی این که هر وقت قرار بود نور از دو تاشکاف بگذرد، خودش را به شکل موج در می آورد، و هر وقت قرار بود از یک شکاف بگذرد به شکل ذره در می آمد و از آن می گذشت.
الآن که تکنولوژی خیلی پیشرفت کرده است، آزمایش دو شکاف را حتی هر بار با شلیک فقط یک فوتو ن به طرف صفحۀ مات انجام می دهند. نتیجۀ آزمایش همان است که گفتم. فوتون هر وقت که قرار است از دو تا شکاف بگذرد، خود را به شکل موج در می آرد. یعنی، در آنِ واحد، هم از این شکاف می گذرد هم از آن شکاف. اما وقتی قرار است فقط از یک شکاف بگذرد، خود را به شکل ذره در می آرد و از آن می گذرد. این البته خودش خیلی عجیب و تکان دهنده است. اما یک چیز دیگر هم هست که حتی عجیب¬تر است. چیست؟ می توانید بگویید؟
.
یک بار دیگر آزمایش دکتر یانگ را مرور می کنیم. دکتر یانگ یک صفحۀ مات که نور نمی توانست از آن عبور کند انتخاب کرد و دوتا شکاف موازی به شکلِ مستطیل در آن ایجاد کرد. شکاف ها خیلی کوچک و نزدیک هم بودند. آن وقت یک نور تک رنگ، یعنی نوری که فقط از یک فرکانس تشکیل شده و نه از چند رینگ یا فرکانس، به آن شکاف ها تاباند. نور در این آزمایش باید نور خالص یا تک رنگ باشد، یعنی فقط یک فرکانس در آن باشد، چون اگر مخلوطی از چند فرکانس باشد نتیجۀ آزمایش چندان واضح در نمی آید. باری، نور از خود آن صفحۀ مات نمی توانست عبور کند، اما از آن دو شکاف کوچک که کنار هم قرار داشتند عبور می کرد. پشتِ این صفحۀ مات هم یک پرده گذاشته بود که وقتی نور از آن دو شکاف عبور می کرد به آن پرده می خورد. نور روی این پرده نوارهای باریکی در کنار هم ایجاد می کرد که یک در میان روشن و تاریک بودند. چنین تصویری را فقط موج می تواند ایجاد کند. بنابراین مشخص بود که نوری که به آن دو شکاف می رسید به شکل موج از آنها رد می شد و می رفت آن تصویر تیپیک را روی صفحه می ساخت.
اما فیزیکدانانِ قرن بیستم آمدند این آزمایش را یک کم پیشرفته¬ترش کردند. اول این که نور را فوق العاده ضعیف کردند. مثلاً می شود با دور کردن منبع نوری که به صفحۀ مات و دوتا شکافش می تابد آن را ضعیف کرد. بنابراین اگر نور از فوتون ساخته شده باشد، با ضعیف شدنش تعداد فوتون هایی که با هر بار روشن کردن منبع به صفحۀ مات می تابند فوق العاده کم خواهد شد. مثلاً در حد فقط چندتا فوتون. به جای آن پرده هم که پشت صفحۀ مات بود، یک فیلم عکاسی گذاشتند. چه اتفاقی افتاد؟ نور خیلی ضعیف شده، و به جای پرده هم یک صفحۀ حساس گذاشته شده است. منبع نور را روشن و بلافاصله خاموش می کردند. نور بسیار ضعیفی از دور می آمد و به صفحۀ حساس فیلم می خورد. اوایل آزمایش که هنوز نورِ خیلی کمی به صفحۀ حساس یا فیلم عکس رسیده بود، چندان چیزی روی آن مشاهده نمی شد. اما وقتی منبع نور را به دفعات زیاد روشن می کردند، بعد از یک مدتی دوباره همان تصویری که با نور قوی روی پرده می افتاد اینجا هم ظاهر می شد. یعنی آزمایش همچنان نشان می داد که نور به صورت موج است.
آن وقت می آمدند یکی از شکاف ها را می بستند. آزمایش را عیناً مثل دفعۀ قبل تکرار می کردند. تنها فرقی که داشت این بار مثلاً شکاف چپ بسته شده بود و فقط شکاف راست باز بود. نور ضعیف از دور می آمد و می خورد به صفحۀ مات، که فقط شکاف راستش باز بود. این بار هم اوایل چندان چیزی روی صفحۀ حساس دیده نمی شد. اما وقتی منبع نور را به دفعات زیاد روشن می کردند، بعد از مدتی دوباره تصویر ظاهر می شد. اما این بار دیگر به صورت آن نوارهای تاریک و روشنی نبود که در کنار هم قرار می گرفتند. این بار به صورت نقطه نقطه بود. چنین تصویری را فقط ذرات می توانند ایجاد کنند، نه موج. باری، آن وقت شکاف چپ را باز می کردند و شکاف راست را می بستند. آزمایش را عیناً مثل دفعه های قبل تکرار می کردند. این بار هم باز تصویری که روی صفحۀ حساس ظاهر می شد به شکل نقطه نقطه بود. یعنی این که هر وقت قرار بود نور از دو تاشکاف بگذرد، خودش را به شکل موج در می آورد، و هر وقت قرار بود از یک شکاف بگذرد به شکل ذره در می آمد و از آن می گذشت.
الآن که تکنولوژی خیلی پیشرفت کرده است، آزمایش دو شکاف را حتی هر بار با شلیک فقط یک فوتو ن به طرف صفحۀ مات انجام می دهند. نتیجۀ آزمایش همان است که گفتم. فوتون هر وقت که قرار است از دو تا شکاف بگذرد، خود را به شکل موج در می آرد. یعنی، در آنِ واحد، هم از این شکاف می گذرد هم از آن شکاف. اما وقتی قرار است فقط از یک شکاف بگذرد، خود را به شکل ذره در می آرد و از آن می گذرد. این البته خودش خیلی عجیب و تکان دهنده است. اما یک چیز دیگر هم هست که حتی عجیب¬تر است. چیست؟ می توانید بگویید؟
.
دکتر شانکار، استاد فیزیک دانشگاه ییل در یکی از ترم های کوانتوم به دانشجویانش می گوید:
We are going to focus on quantum mechanics from now on till the end. I’ve got bad news and good news. The bad news is that it is going to be hard for you to follow the physics intuitively, and the good news is that nobody can. Richard Feynman, one of the leading physicists of our time, used to say that no one understands quantum mechanics. Here then is my modest goal. Right now, I’m the only one who doesn’t understand quantum mechanics. After these lectures, every one of you will be unable to understand it.
از حالا به بعد می خواهیم فقط به مکانیک کوانتوم بپردازیم. خبر بد و خبر خوبی برایتان دارم. خبر بد این که برایتان سخت خواهد بود فیزیک را از این به بعد بتوانید به طریق شهودی بفهمید، و خبر خوب هم این که هیچ کس نمی تواند بفهمد. ریچارد فاینمن، یکی از فیزیکدان های پیشتاز معاصر، همیشه می گفت هیچ کس مکانیک کوانتوم را نمی فهمد. بنابراین گل متواضعانۀ خودم را می زنم. الآن من اینجا تنها کسی هستم که مکانیک کوانتوم را نمی فهمد. وقتی این درس ها تمام شد، شما هم هیچ کدامتان قادر نخواهید بود آن را بفهمید.
البته همچنان که دکتر شانکار خودش هم می گوید منظورش از فهمیدن، فهم یا درک شهودی است. نه فقط دکتر شانکار و ریچارد فاینمن، بلکه تا حالا هیچ فیزیکدان دیگری هم نتوانسته است پدیده های کوانتوم را به طریق شهودی بفهمد. حتی اینشتین هم نفهمید. بنابراین لازم است معنای دقیق فهم یا درک شهودی را بدانیم.
شهود الان در فارسی دوتا معنی دارد. یکی همان معنای قدیم آن است که عبارت است از این که انسان چیزی را بفهمد یا آن چیز ناگهان به ذهنش برسد، بدون این که از طریق روش های علمی یا فلسفی و با تحقیق و تفکر به آن رسیده باشد. اما شهودی که امروزه در متن های علمی می بینم معنای دیگری دارد. معنای این شهود یعنی درک یا فهمی که از مشاهدۀ یک چیز یا فقط با حس کردن آن برای ما حاصل می شود، اعم از این که این درک غلط باشد یا درست. و در هر حال، مغز ما هیچ مشکلی با آن ندارد. فوقش آن را غلط می داند و فقط همین. برای مثال، وقتی سوار قطار هستیم و قطار با سرعت از کنار درخت هایی می گذرد، احساس می کنیم درخت ها دارند با سرعت به سمت عقب ما حرکت می کنند. این می شود درک شهودی. یعنی درکی که از مشاهدۀ آن درخت ها برای ما حاصل می شود. اما می دانیم که درک واقعی این پدیده عکس این است. ما هستیم که داریم به سرعت حرکت می کنیم و از کنار آن درخت ها رد می شویم. در هر حال، مغز ما هیچ مشکلی با آن ندارد. فقط می داند غلط است. همین. یا مثلاً خورشید را در نظر بگیریم. می بینیم که هر روز صبح در جایی از آسمان ظاهر می شود، بعد همین طور در آسمان حرکت می کند و می رود در یک جای دیگری از آسمان ناپدید می شود. یعنی مشاهده می کنیم خورشید دارد به دور ما و کرۀ زمین می گردد. این هم می شود درک شهودی دیگر، که البته باز هم غلط است. اما مغز ما با این هم هیچ مشکلی ندارد. فقط می داند غلط است. همین. اما درک شهودی پدیده های کوانتوم این جوری نیست. درک شهودی این پدیده ها مغز ما را شوکه می کند! مغز ما اصلاً به این چور پدیده ها عادت ندارد. حتی وقتی مطمئن می شود که اینها کاملاً درست هستند، باز هم نمی تواند با آنها کنار بیاید. هر بار که به آنها فکر می کند واقعاً برایش شوک آور است. الان در درستی پدیده های درستی تقریباً جای هیچ شکی نیست. این تقریباً را هم محض احتیاط می گویم. مثلاً همین ماهیت دوگانۀ ذرات اتمی را در نظر بگیریم. تمام آزمایش هایی که در این مورد صورت گرفته، نشان داده است که ذرات اتمی گاهی به صورت ذره ظاهر می شوند گاهی به صورت موج. حتی حتی اختراعات بسیار پیشرفته و دقیقی بر اساس این پدیده ها صورت گرفته است که فوق العاده موفق بوده اند. مثل تمام دستگاه های لیزری. مثل همین گوشی ها یا موبایل های ما. همۀ اینها طبق تئوری کوانتوم و بر اساس همین جور خواص ذرات اتمی ساخته شده¬اند. خلاصه این که آن چیزی که معز انسان و مخصوصاً دانشمندان کوانتوم تلان دیگر کاملاً می داند این چیزهایی که در دنیای اتم مشاهده می کند کاملاً درست، اما مسئله¬ای که هست نمی تواند با آنها کنار بیاید. این چیزها برایش قابل درک نیست. دکتر شانکار این را می گوید.
باری، یکی از عجیب¬ترین این پدیده ها هم پدیده¬ای است که در یادداشت قبلی به آن اشاره کردم اما نگفتم چیست. اگر در آزمایش دو شکاف بیشتر دقت کنیم، خواهیم دید آن کسی که آزمایش می کند، اگر بخواهد ذرۀ اتمی به صورت موج ظاهر شود، ذره به صورت موج ظاهر می شود، و اگر بخواهد به صورت ذره ظاهر شود، ذره به صورت ذره ظاهر می شود. این در اختراعات هم باز به همین صورت است است. درکی شهودی، و درست، که دانشمندان را دیوانه کرده است!
.
We are going to focus on quantum mechanics from now on till the end. I’ve got bad news and good news. The bad news is that it is going to be hard for you to follow the physics intuitively, and the good news is that nobody can. Richard Feynman, one of the leading physicists of our time, used to say that no one understands quantum mechanics. Here then is my modest goal. Right now, I’m the only one who doesn’t understand quantum mechanics. After these lectures, every one of you will be unable to understand it.
از حالا به بعد می خواهیم فقط به مکانیک کوانتوم بپردازیم. خبر بد و خبر خوبی برایتان دارم. خبر بد این که برایتان سخت خواهد بود فیزیک را از این به بعد بتوانید به طریق شهودی بفهمید، و خبر خوب هم این که هیچ کس نمی تواند بفهمد. ریچارد فاینمن، یکی از فیزیکدان های پیشتاز معاصر، همیشه می گفت هیچ کس مکانیک کوانتوم را نمی فهمد. بنابراین گل متواضعانۀ خودم را می زنم. الآن من اینجا تنها کسی هستم که مکانیک کوانتوم را نمی فهمد. وقتی این درس ها تمام شد، شما هم هیچ کدامتان قادر نخواهید بود آن را بفهمید.
البته همچنان که دکتر شانکار خودش هم می گوید منظورش از فهمیدن، فهم یا درک شهودی است. نه فقط دکتر شانکار و ریچارد فاینمن، بلکه تا حالا هیچ فیزیکدان دیگری هم نتوانسته است پدیده های کوانتوم را به طریق شهودی بفهمد. حتی اینشتین هم نفهمید. بنابراین لازم است معنای دقیق فهم یا درک شهودی را بدانیم.
شهود الان در فارسی دوتا معنی دارد. یکی همان معنای قدیم آن است که عبارت است از این که انسان چیزی را بفهمد یا آن چیز ناگهان به ذهنش برسد، بدون این که از طریق روش های علمی یا فلسفی و با تحقیق و تفکر به آن رسیده باشد. اما شهودی که امروزه در متن های علمی می بینم معنای دیگری دارد. معنای این شهود یعنی درک یا فهمی که از مشاهدۀ یک چیز یا فقط با حس کردن آن برای ما حاصل می شود، اعم از این که این درک غلط باشد یا درست. و در هر حال، مغز ما هیچ مشکلی با آن ندارد. فوقش آن را غلط می داند و فقط همین. برای مثال، وقتی سوار قطار هستیم و قطار با سرعت از کنار درخت هایی می گذرد، احساس می کنیم درخت ها دارند با سرعت به سمت عقب ما حرکت می کنند. این می شود درک شهودی. یعنی درکی که از مشاهدۀ آن درخت ها برای ما حاصل می شود. اما می دانیم که درک واقعی این پدیده عکس این است. ما هستیم که داریم به سرعت حرکت می کنیم و از کنار آن درخت ها رد می شویم. در هر حال، مغز ما هیچ مشکلی با آن ندارد. فقط می داند غلط است. همین. یا مثلاً خورشید را در نظر بگیریم. می بینیم که هر روز صبح در جایی از آسمان ظاهر می شود، بعد همین طور در آسمان حرکت می کند و می رود در یک جای دیگری از آسمان ناپدید می شود. یعنی مشاهده می کنیم خورشید دارد به دور ما و کرۀ زمین می گردد. این هم می شود درک شهودی دیگر، که البته باز هم غلط است. اما مغز ما با این هم هیچ مشکلی ندارد. فقط می داند غلط است. همین. اما درک شهودی پدیده های کوانتوم این جوری نیست. درک شهودی این پدیده ها مغز ما را شوکه می کند! مغز ما اصلاً به این چور پدیده ها عادت ندارد. حتی وقتی مطمئن می شود که اینها کاملاً درست هستند، باز هم نمی تواند با آنها کنار بیاید. هر بار که به آنها فکر می کند واقعاً برایش شوک آور است. الان در درستی پدیده های درستی تقریباً جای هیچ شکی نیست. این تقریباً را هم محض احتیاط می گویم. مثلاً همین ماهیت دوگانۀ ذرات اتمی را در نظر بگیریم. تمام آزمایش هایی که در این مورد صورت گرفته، نشان داده است که ذرات اتمی گاهی به صورت ذره ظاهر می شوند گاهی به صورت موج. حتی حتی اختراعات بسیار پیشرفته و دقیقی بر اساس این پدیده ها صورت گرفته است که فوق العاده موفق بوده اند. مثل تمام دستگاه های لیزری. مثل همین گوشی ها یا موبایل های ما. همۀ اینها طبق تئوری کوانتوم و بر اساس همین جور خواص ذرات اتمی ساخته شده¬اند. خلاصه این که آن چیزی که معز انسان و مخصوصاً دانشمندان کوانتوم تلان دیگر کاملاً می داند این چیزهایی که در دنیای اتم مشاهده می کند کاملاً درست، اما مسئله¬ای که هست نمی تواند با آنها کنار بیاید. این چیزها برایش قابل درک نیست. دکتر شانکار این را می گوید.
باری، یکی از عجیب¬ترین این پدیده ها هم پدیده¬ای است که در یادداشت قبلی به آن اشاره کردم اما نگفتم چیست. اگر در آزمایش دو شکاف بیشتر دقت کنیم، خواهیم دید آن کسی که آزمایش می کند، اگر بخواهد ذرۀ اتمی به صورت موج ظاهر شود، ذره به صورت موج ظاهر می شود، و اگر بخواهد به صورت ذره ظاهر شود، ذره به صورت ذره ظاهر می شود. این در اختراعات هم باز به همین صورت است است. درکی شهودی، و درست، که دانشمندان را دیوانه کرده است!
.
λ = h/p
بعد از آن که معلوم شد نور از واحدهایی به نام فوتون تشکیل می شود که می توانند هم به صورت موج درآیند هم به صورت ذره، کم کم معلوم شد الکترون ها هم می توانند این کار را بکنند. آن وقت آزمایش های دیگری توانستند نشان دهند حتی اتم ها و ملکول ها هم می توانند به صورت موج ظاهر شوند. معمولاً تصور بر این است اتم ها و ملکول ها به صورت ذره هستند، اما حقیقت این است که اینها هم می توانند به صورت موج در بیایند. یعنی گاهی به صورت ذره باشند گاهی به صورت موج. تا کنون موج و ذره بودنِ ملکول هایی مرکب از ١٠٨ اتم در آزمایش ها نشان داده شده است. یعنی آزمایش دو شکاف را با ملکول هایی هم که از ١٠٨ اتم کربن تشکیل شده بود انجام داده¬اند و این ملکول ها در آن آزمایش ها به صورت موج هم ظاهر شده¬اند. طول این موج برای هر ذره¬ای از فرمول دوبروی محاسبه می شود:
λ = h/p
در این فرمول:
λ = طول موج
P = مومنتوم (جرم ضربدر سرعت)
h = ثابت پلانک
ثابت پلانک که یادمان هست چه عدد کوچکی بود. حالا باید آن عدد را تقسیم بر مومنتوم هر ذره¬ای بکنیم تا طول موج آن به دست آید. مومنتوم هم که یعنی جرمِ ذره ضربدر سرعت آن. سرعت ذرات اتمی خیلی بالاست، اما جرمشان فوق العاده کوچک است. آن حرف دکتر پگلز را به یاد بیاوریم که گفت «جرم اتم ها این قدر کوچک است که می شود گفت در آخرین نفسی که هر کس خواهد کشید، مطمئناً دست کم یکی از آن اتم هایی خواهد بود که در هوای بازدمِ ژولیوس سزار هنگامی از دهانش بیرون آمدند که او گفت: و تو هم، بروتوس؟» این است که حاصل ضرب سرعت آنها در جرمشان یک عدد فوق العاده کوچکی می شود. به طوری که وقتی ثابت پلانک به این عدد تقسیم شود، عددی به دست می آید که نسبتاً بزرگ است. یعنی اینها طول موج نسبتاً بزرگی دارند. به طوری که این طول موج می تواند آن دیوارۀ بین دو شکاف را در آزمایش دو شکاف پوشش دهد. یعنی هم از این طرف دیواره از شکاف راست بگذرد، هم از آن طرفش از شکاف چپ بگذرد. حالا جسمی را در نظر بگیرید که مثلاً به اندازۀ یک ارزن است . جرم این ارزن تریلیون ها تریلیون بار بزرگ تر از جرم یک الکترون یا فوتون است. وقتی با چنین ذره¬ای آزمایش دوشکاف انجام شود، یعنی آن را به طرف آن دوتا شکافِ صفحۀ مات شلیک کنند، جرمش ضربدر سرعتش عدد نسبتاً بزرگی می شود. بنابراین وقتی ثابت پلانک به این عدد تقسیم شود تا معلوم شود وقتی به موج تبدیل شود چه طول موجی خواهد داشت، برای طول موجش عدد ی به دست خواهد آمد که حتی تریلیون ها برابر کوچک تر از ثابت پلانک است. این است که طول موجش در حدی نیست که بتواند دیوارۀ بین دو شکاف را پوشش دهد. فیزیکدانان معتقدند ما هم وقتی می دویم، یا حتی راه می رویم، هم به شکل جسم جرم دار هستیم هم به شکل موج. منتهی طول موجمان آنقدر ناچیز است که اصلاً به دردمان نمی خورد. چراکه هیچ دو سوراخی در دنیا نیست که دیوارۀ بینشان آنقدر نازک باشد که طول موج ما بتواند آن را پوشش دهد و ما بتوانیم در آن واحد از هر دوی آنها رد شویم. این است که همیشه فقط به صورت جسم جرم دار عمل می کنیم.
فرمول λ = h/p را یکی از معماران کوانتوم به نام لوئی دوبروی نوشت، که از شاهزادگان فرانسه بود. این فرمول را هم فقط از روی نبوغ نوشت، وگرنه وقتی آن را نوشت هنوز هیچ فیزیکدانی فکر نمی کرد الکترون ها هم بتوانند، مثل فوتون ها، هم به صورت ذره باشند هم به صورت موج درآیند. جالب¬تر این که آن را وقتی نوشت که داشت تز دکترایش را می نوشت. اساتیدش نتوانستند این را ازش قبول کنند. اما مسئله این بود که این فرضیه و فرمولی که برایش نوشته بود، بعضی رفتارهای عجیب و غریب و غامض الکترون ها را توضیح می داد. این بود که تز را برای اینشتین فرستادند. اینشتین گفت کشف درخشانی کرده است. آنگاه دکترایش را بهش دادند و سال بعد که آزمایش ها این کشف را تأیید کردند، جایزۀ نوبل هم بهش دادند.
@Quantum_by_Abbas_Pejman
بعد از آن که معلوم شد نور از واحدهایی به نام فوتون تشکیل می شود که می توانند هم به صورت موج درآیند هم به صورت ذره، کم کم معلوم شد الکترون ها هم می توانند این کار را بکنند. آن وقت آزمایش های دیگری توانستند نشان دهند حتی اتم ها و ملکول ها هم می توانند به صورت موج ظاهر شوند. معمولاً تصور بر این است اتم ها و ملکول ها به صورت ذره هستند، اما حقیقت این است که اینها هم می توانند به صورت موج در بیایند. یعنی گاهی به صورت ذره باشند گاهی به صورت موج. تا کنون موج و ذره بودنِ ملکول هایی مرکب از ١٠٨ اتم در آزمایش ها نشان داده شده است. یعنی آزمایش دو شکاف را با ملکول هایی هم که از ١٠٨ اتم کربن تشکیل شده بود انجام داده¬اند و این ملکول ها در آن آزمایش ها به صورت موج هم ظاهر شده¬اند. طول این موج برای هر ذره¬ای از فرمول دوبروی محاسبه می شود:
λ = h/p
در این فرمول:
λ = طول موج
P = مومنتوم (جرم ضربدر سرعت)
h = ثابت پلانک
ثابت پلانک که یادمان هست چه عدد کوچکی بود. حالا باید آن عدد را تقسیم بر مومنتوم هر ذره¬ای بکنیم تا طول موج آن به دست آید. مومنتوم هم که یعنی جرمِ ذره ضربدر سرعت آن. سرعت ذرات اتمی خیلی بالاست، اما جرمشان فوق العاده کوچک است. آن حرف دکتر پگلز را به یاد بیاوریم که گفت «جرم اتم ها این قدر کوچک است که می شود گفت در آخرین نفسی که هر کس خواهد کشید، مطمئناً دست کم یکی از آن اتم هایی خواهد بود که در هوای بازدمِ ژولیوس سزار هنگامی از دهانش بیرون آمدند که او گفت: و تو هم، بروتوس؟» این است که حاصل ضرب سرعت آنها در جرمشان یک عدد فوق العاده کوچکی می شود. به طوری که وقتی ثابت پلانک به این عدد تقسیم شود، عددی به دست می آید که نسبتاً بزرگ است. یعنی اینها طول موج نسبتاً بزرگی دارند. به طوری که این طول موج می تواند آن دیوارۀ بین دو شکاف را در آزمایش دو شکاف پوشش دهد. یعنی هم از این طرف دیواره از شکاف راست بگذرد، هم از آن طرفش از شکاف چپ بگذرد. حالا جسمی را در نظر بگیرید که مثلاً به اندازۀ یک ارزن است . جرم این ارزن تریلیون ها تریلیون بار بزرگ تر از جرم یک الکترون یا فوتون است. وقتی با چنین ذره¬ای آزمایش دوشکاف انجام شود، یعنی آن را به طرف آن دوتا شکافِ صفحۀ مات شلیک کنند، جرمش ضربدر سرعتش عدد نسبتاً بزرگی می شود. بنابراین وقتی ثابت پلانک به این عدد تقسیم شود تا معلوم شود وقتی به موج تبدیل شود چه طول موجی خواهد داشت، برای طول موجش عدد ی به دست خواهد آمد که حتی تریلیون ها برابر کوچک تر از ثابت پلانک است. این است که طول موجش در حدی نیست که بتواند دیوارۀ بین دو شکاف را پوشش دهد. فیزیکدانان معتقدند ما هم وقتی می دویم، یا حتی راه می رویم، هم به شکل جسم جرم دار هستیم هم به شکل موج. منتهی طول موجمان آنقدر ناچیز است که اصلاً به دردمان نمی خورد. چراکه هیچ دو سوراخی در دنیا نیست که دیوارۀ بینشان آنقدر نازک باشد که طول موج ما بتواند آن را پوشش دهد و ما بتوانیم در آن واحد از هر دوی آنها رد شویم. این است که همیشه فقط به صورت جسم جرم دار عمل می کنیم.
فرمول λ = h/p را یکی از معماران کوانتوم به نام لوئی دوبروی نوشت، که از شاهزادگان فرانسه بود. این فرمول را هم فقط از روی نبوغ نوشت، وگرنه وقتی آن را نوشت هنوز هیچ فیزیکدانی فکر نمی کرد الکترون ها هم بتوانند، مثل فوتون ها، هم به صورت ذره باشند هم به صورت موج درآیند. جالب¬تر این که آن را وقتی نوشت که داشت تز دکترایش را می نوشت. اساتیدش نتوانستند این را ازش قبول کنند. اما مسئله این بود که این فرضیه و فرمولی که برایش نوشته بود، بعضی رفتارهای عجیب و غریب و غامض الکترون ها را توضیح می داد. این بود که تز را برای اینشتین فرستادند. اینشتین گفت کشف درخشانی کرده است. آنگاه دکترایش را بهش دادند و سال بعد که آزمایش ها این کشف را تأیید کردند، جایزۀ نوبل هم بهش دادند.
@Quantum_by_Abbas_Pejman
الکترون و فوتون، تقسیم ناپذیر¬اند. همین طور است اتم و ملکول. هر کدام اینها یک کوانتوم هستند. یعنی این که یک الکترون و دو الکترون و سه الکترون می توانیم داشته باشیم، اما مثلاً یک الکترون و نصفی یا یک الکترون و سه چهارم یک الکترون نمی توانیم داشته باشیم. چون اگر می شد علاوه بر یک الکترونِ کامل، هر کسری از آن را هم داشته باشیم، آن وقت دنیا پیوستار می شد، و این مغایر با ذات ماده و این دنیاست، که حالت کوانتومی دارد. این مفهوم برای درک عجیب¬و¬غریب بودنِ دنیای میکروسکوپیک خیلی مهم است. در زبان انگلیسی، این عجیب و غریب بودن دنیای اتمی را با لغت weirdnress بیان می کنند. اینشتین هم رفتارهای ذرات اتمی را با لغت spooky بیان کرد. اسپوکی یعنی ترس¬آور، وهم¬آلود، شبح¬وار. برای چه اینشتین از چنین کلمه¬ای برای توصیف رفتار این ذرات استفاده کرد. در آزمایش دو شکاف وقتی فوتون یا هر ذرۀ دیگر از هر دو شکاف می گذرد، این یعنی چه؟ الان گفتیم این فوتون تقسیم ناپذیر است. یعنی نمی تواند نصفش از این شکاف بگذرد، نصفش از آن شکاف! بنایراین باید، در آنِ واحد، هم از این شکاف گذشته باشد، هم از آن شکاف!
آزمایش دو شکاف را کمی دقیق¬تر و بیشتر توضیح می دهم. ممکن است تصور شود وقتی نور به آن دو تا شکاف می تابد، بعضی فوتون ها از این شکاف می گذرند، و بعضی های دیگر از آن یکی شکاف، و این ها پشت صفحۀ مات به شکل موج با هم تداخل می کنند. البته آزمایش به این صورت هم می تواند انجام شود. یعنی آن را هر بار با تاباندنِ دسته¬ای از فوتون ها انجام دهند نه با تاباندن فقط یک فوتون. آن وقت شاید بشود همین چیزی را گفت که الان گفتم. یعنی تصور کرد فوتون هایی که از شکاف راست گذشته¬اند با فوتون هایی که از شکاف چپ گذشته¬اند با هم به شکل موج تداخل می کنند و آن تصویری را که مخصوص تداخل امواج است پدید می آرند. اما نه، این طور نیست. الان آزمایش دو شکاف را هر بار با شلیک فقط یک فوتون انجام می دهند. یکی از شکاف ها بسته است. یک فوتون به طرف شکاف دیگر شلیک می شود. فوتون وقتی از شکاف گذشت، عکسش روی صفحۀ حساس می افتد و خودش از بین می رود. این عکس فقط به شکل یک نقطۀ روشن است. یعنی این که فوتون به شکل ذره بوده است که عکسش این جوری افتاده. اما وقتی این آزمایش با دو شکاف باز انجام شود. در این صورت، با شلیک هر فوتون به سمت آن دو شکاف، عکسی که از آن فوتون روی صفحۀ حساس می افتد مثل دفعۀ قبل نیست. به شکل نقاط روشن و تاریک متعددی است که در کنار هم قرار می گیرند. یعنی عکسی از تداخل دو تا موج کوچک. وقتی هم تعدادشان زیاد شد، طرح واضحی از تداخل امواج ظاهر می شود. یعنی این که فوتون این بار به شکل ذره نبوده. برای این که عکسش به شکل یک نقطه روی صفحۀ حساس نیفتاده. بلکه هر بار عکسش به شکل طرحی از تداخل دو تا موج افتاده است. تنها چیزی که دربارۀ این می شود گفت این است که هر بار یک فوتون به صورت دوتا موج از شکاف ها رد شده. یکی از این شکاف، یکی از آن شکاف. و اینها بعد از رد شدن از شکاف ها تداخل کرده¬اند. اما فوتون که نمی تواند تقسیم شود. پس فقط می ماند این که در آن واحد هم از این شکاف گذشته، هم از آن شکاف.
البته برای این که مسئله دقیق¬تر درک شود، لازم است یک چیزهایی راجع به خواص موج و ذره و تفاوت آنها با یکدیگر بدانیم. در یکی از یادداشت های بعدی این را هم خواهم گفت.
بنابراین تا حالا چند تا تا رفتار عجیب و غریب در دنیای اتم دیده¬ایم. یکی تصادفی بودنِ صِرفِ اتفاقاتی که در داخل اتم می افتد. به طوری که فقط با درصدی احتمال می توان گفت مثلاً در فلان لحظه فلان اکترون در کدام نقطه خواهد بود. بیش¬تر از این امکان ندارد. همچنان که وقتی سکه¬ای را به هوا می اندازیم، هیچ گاه با قطعیت نمی توانیم بگوییم خط می آید، یا شیر می آید. پنجاه درصد احتمال دارد خط بیاید، پنجاه درصد هم احتمال دارد شیر بیاید. خلاصه این که قطعیت می رود کنار. در حالی که در دنیای ماکروسکوپیک، با قطعیت می شود گفت مثلاً کرۀ ماه در فلان تاریخ، خسوف خواهد داشت. رفتار عجیب و غریب دیگر همین خاصیت دوگانۀ ذرات اتمی است. هم می توانند به صورت موج ظاهر شوند، هم به صورت ذره. رفتار سوم این بود که هر وقت آزمایش کننده بخواهد این ذره به صورت ذره ظاهر شوند، آنها به صورت ذره ظاهر می شوند، و هر وقت بخواهد به صورت موج ظاهر شوند، آنها به صورت موج ظاهر می شوند. و خاصیت چهارم هم این که در ی لحظۀ مشخص می توانند در دو جا باشند! اما هنوز این عجایب و غرایب ادامه دارد.
.
آزمایش دو شکاف را کمی دقیق¬تر و بیشتر توضیح می دهم. ممکن است تصور شود وقتی نور به آن دو تا شکاف می تابد، بعضی فوتون ها از این شکاف می گذرند، و بعضی های دیگر از آن یکی شکاف، و این ها پشت صفحۀ مات به شکل موج با هم تداخل می کنند. البته آزمایش به این صورت هم می تواند انجام شود. یعنی آن را هر بار با تاباندنِ دسته¬ای از فوتون ها انجام دهند نه با تاباندن فقط یک فوتون. آن وقت شاید بشود همین چیزی را گفت که الان گفتم. یعنی تصور کرد فوتون هایی که از شکاف راست گذشته¬اند با فوتون هایی که از شکاف چپ گذشته¬اند با هم به شکل موج تداخل می کنند و آن تصویری را که مخصوص تداخل امواج است پدید می آرند. اما نه، این طور نیست. الان آزمایش دو شکاف را هر بار با شلیک فقط یک فوتون انجام می دهند. یکی از شکاف ها بسته است. یک فوتون به طرف شکاف دیگر شلیک می شود. فوتون وقتی از شکاف گذشت، عکسش روی صفحۀ حساس می افتد و خودش از بین می رود. این عکس فقط به شکل یک نقطۀ روشن است. یعنی این که فوتون به شکل ذره بوده است که عکسش این جوری افتاده. اما وقتی این آزمایش با دو شکاف باز انجام شود. در این صورت، با شلیک هر فوتون به سمت آن دو شکاف، عکسی که از آن فوتون روی صفحۀ حساس می افتد مثل دفعۀ قبل نیست. به شکل نقاط روشن و تاریک متعددی است که در کنار هم قرار می گیرند. یعنی عکسی از تداخل دو تا موج کوچک. وقتی هم تعدادشان زیاد شد، طرح واضحی از تداخل امواج ظاهر می شود. یعنی این که فوتون این بار به شکل ذره نبوده. برای این که عکسش به شکل یک نقطه روی صفحۀ حساس نیفتاده. بلکه هر بار عکسش به شکل طرحی از تداخل دو تا موج افتاده است. تنها چیزی که دربارۀ این می شود گفت این است که هر بار یک فوتون به صورت دوتا موج از شکاف ها رد شده. یکی از این شکاف، یکی از آن شکاف. و اینها بعد از رد شدن از شکاف ها تداخل کرده¬اند. اما فوتون که نمی تواند تقسیم شود. پس فقط می ماند این که در آن واحد هم از این شکاف گذشته، هم از آن شکاف.
البته برای این که مسئله دقیق¬تر درک شود، لازم است یک چیزهایی راجع به خواص موج و ذره و تفاوت آنها با یکدیگر بدانیم. در یکی از یادداشت های بعدی این را هم خواهم گفت.
بنابراین تا حالا چند تا تا رفتار عجیب و غریب در دنیای اتم دیده¬ایم. یکی تصادفی بودنِ صِرفِ اتفاقاتی که در داخل اتم می افتد. به طوری که فقط با درصدی احتمال می توان گفت مثلاً در فلان لحظه فلان اکترون در کدام نقطه خواهد بود. بیش¬تر از این امکان ندارد. همچنان که وقتی سکه¬ای را به هوا می اندازیم، هیچ گاه با قطعیت نمی توانیم بگوییم خط می آید، یا شیر می آید. پنجاه درصد احتمال دارد خط بیاید، پنجاه درصد هم احتمال دارد شیر بیاید. خلاصه این که قطعیت می رود کنار. در حالی که در دنیای ماکروسکوپیک، با قطعیت می شود گفت مثلاً کرۀ ماه در فلان تاریخ، خسوف خواهد داشت. رفتار عجیب و غریب دیگر همین خاصیت دوگانۀ ذرات اتمی است. هم می توانند به صورت موج ظاهر شوند، هم به صورت ذره. رفتار سوم این بود که هر وقت آزمایش کننده بخواهد این ذره به صورت ذره ظاهر شوند، آنها به صورت ذره ظاهر می شوند، و هر وقت بخواهد به صورت موج ظاهر شوند، آنها به صورت موج ظاهر می شوند. و خاصیت چهارم هم این که در ی لحظۀ مشخص می توانند در دو جا باشند! اما هنوز این عجایب و غرایب ادامه دارد.
.
An electron in the two-slit state behaves diffrently from an electron in the one-slit state. Th evidence for the existence of these two states is that a two-slit electron’s impact on the screen is always consistent with the two-slit pattern, whereas a one-slit electron’s impact is always consistent with the one-slit pattern. Figure 6.3 shows the one-slit state as it develops over time. Figure 6.3c and d show the electron just after being “prepared” in the one-slit state by passing through the single slit.
.
.
سلام دوستان عزیز و همکلاسان خوب
به کانال کوانتوم خوش آمدید. به دنیای کوانتوم هم خوش آمدید. ممنون از این که دنیای اینجا را هم با آمدن به آن زیبا می کنید. همچنان که دنیای زندگی را با آمدن به آن زیبا و تحمل پذیر کرده¬اید.
هر پیشنهادی در مورد یادداشت ها دارید حتماً با من در میان بگذارید. هر نظری هم در بارۀ هر مطلبی دارید، می توانید با فوروارد کردنِ یادداشتِ مربوطه به یکی از گروه هایی که من هم آنجا هستم، آن را بیان کنید. می دانم با تمام کوششی که می کنم، بعضی نکته ها ممکن است مبهم باشد. اما این را هم می دانم که همۀ این ها با مقداری تفکر و تعمق بیشتر دربارۀ آنها و بعضی توضیحات، می تواند روشن بشود.
@Quantum_by_Abbas_Pejman
به کانال کوانتوم خوش آمدید. به دنیای کوانتوم هم خوش آمدید. ممنون از این که دنیای اینجا را هم با آمدن به آن زیبا می کنید. همچنان که دنیای زندگی را با آمدن به آن زیبا و تحمل پذیر کرده¬اید.
هر پیشنهادی در مورد یادداشت ها دارید حتماً با من در میان بگذارید. هر نظری هم در بارۀ هر مطلبی دارید، می توانید با فوروارد کردنِ یادداشتِ مربوطه به یکی از گروه هایی که من هم آنجا هستم، آن را بیان کنید. می دانم با تمام کوششی که می کنم، بعضی نکته ها ممکن است مبهم باشد. اما این را هم می دانم که همۀ این ها با مقداری تفکر و تعمق بیشتر دربارۀ آنها و بعضی توضیحات، می تواند روشن بشود.
@Quantum_by_Abbas_Pejman
آزمایش خیالی
آزمایش خیالی، که در آلمانی آن را می گویند گِدان۫کِن اکسپرمنت gedanken experiment ودر انگلیسی هم thought experiment ، یکی از اصطلاحات بسیار رایج در متون فیزیکی است. آزمایش خیالی چیست؟
وقتی دانشمندی متوجه می شود بعضی قوانین فیزیکی معنای پنهانی در خود دارند که در نگاه اول نمی شود آنها را دید، برای این که این معنای پنهان را بیان کند، یک آزمایش خیالی طراحی می کند و با انجام خیالیِ آن آزمایش آن معنی را نشان می دهد. حالا آزمایش دو شکاف را در نظر می گیریم. در این آزمایش، که آزمایشِ واقعی است، نشان داده می شود که ذرۀ اتمی می تواند در آنِ واحد از دو مسیر برود! یا به عبارتِ دیگر، در آنِ واحد در دو جای مختلف باشد. چیزی که الآن یک واقعیت مسلم در دنیای اتم است. برای این که هزار بار در آزمایش های گوناگون نشان داده شده است، حتی اگر قبولِ این چنین چیزی برای مغز ما ناممکن باشد. در هر حال، اینجا این همان چیزی است که بهش قانون فیزیکی می گویند. یعنی وقتی صحبت از این می کنیم که ذرات اتمی می توانند در آنِ واحد از دو مسیر مختلف بروند یا در آنِ واحد در دو نقطۀ مختلف باشند، در واقع داریم از یک قانون فیزیکی یا کوانتومی صحبت می کنیم. اما این قانون یک معنای عجیب و مهمی هم در خود دارد، که در نگاه اول چندان جلب توجه نمی کند. کسی که این معنا را با طرح یک آزمایش خیالی شرح داد، فیزیکدان مشهور آلمانی، اروین شرودینگر بود. آزمایشی هم که برای آن طرح کرد اسمش است گربۀ شرودینگر، که یکی از گربه های مشهور جهانی و از شخصیت های بزرگ دنیای کوانتومی است. این آزمایش خیلی مهم است. برای توضیح آن باید چندتا عکس خوب پیدا کنم. دارم در کتاب های کوانتومی می گردم بلکه چنین عکس هایی پیدا کنم تا بتوانم آن را خوب توضیح دهم. تا آماده شدنِ یادداشت، شما هم درباره-اش فکر کنید. دربارۀ این که چه معنای پنهانی در این هست که ذرات اتمی می توانند در آنِ واحد در دو نقطۀ محتلف باشند.
@Quantum_by_Abbas_Pejman
آزمایش خیالی، که در آلمانی آن را می گویند گِدان۫کِن اکسپرمنت gedanken experiment ودر انگلیسی هم thought experiment ، یکی از اصطلاحات بسیار رایج در متون فیزیکی است. آزمایش خیالی چیست؟
وقتی دانشمندی متوجه می شود بعضی قوانین فیزیکی معنای پنهانی در خود دارند که در نگاه اول نمی شود آنها را دید، برای این که این معنای پنهان را بیان کند، یک آزمایش خیالی طراحی می کند و با انجام خیالیِ آن آزمایش آن معنی را نشان می دهد. حالا آزمایش دو شکاف را در نظر می گیریم. در این آزمایش، که آزمایشِ واقعی است، نشان داده می شود که ذرۀ اتمی می تواند در آنِ واحد از دو مسیر برود! یا به عبارتِ دیگر، در آنِ واحد در دو جای مختلف باشد. چیزی که الآن یک واقعیت مسلم در دنیای اتم است. برای این که هزار بار در آزمایش های گوناگون نشان داده شده است، حتی اگر قبولِ این چنین چیزی برای مغز ما ناممکن باشد. در هر حال، اینجا این همان چیزی است که بهش قانون فیزیکی می گویند. یعنی وقتی صحبت از این می کنیم که ذرات اتمی می توانند در آنِ واحد از دو مسیر مختلف بروند یا در آنِ واحد در دو نقطۀ مختلف باشند، در واقع داریم از یک قانون فیزیکی یا کوانتومی صحبت می کنیم. اما این قانون یک معنای عجیب و مهمی هم در خود دارد، که در نگاه اول چندان جلب توجه نمی کند. کسی که این معنا را با طرح یک آزمایش خیالی شرح داد، فیزیکدان مشهور آلمانی، اروین شرودینگر بود. آزمایشی هم که برای آن طرح کرد اسمش است گربۀ شرودینگر، که یکی از گربه های مشهور جهانی و از شخصیت های بزرگ دنیای کوانتومی است. این آزمایش خیلی مهم است. برای توضیح آن باید چندتا عکس خوب پیدا کنم. دارم در کتاب های کوانتومی می گردم بلکه چنین عکس هایی پیدا کنم تا بتوانم آن را خوب توضیح دهم. تا آماده شدنِ یادداشت، شما هم درباره-اش فکر کنید. دربارۀ این که چه معنای پنهانی در این هست که ذرات اتمی می توانند در آنِ واحد در دو نقطۀ محتلف باشند.
@Quantum_by_Abbas_Pejman
دوستان! لطفاً روی این مسئله هم فکر کنید:
در آزمایش دو شکاف دیدیم وقتی یکی از شکاف ها را ببیندیم و فوتون را به سمت آن هدایت کنیم، فوتون به شکل ذره از آن شکاف عبور می کند. اما اگر هر دو شکاف باز باشد و فوتون را به سوی آنها هدایت کنیم، فوتون به شکل موج از آنها عبور می کند. حالا سؤال. اصلاً آزمایش را می گذاریم کنار. نوری که در طبیعت هست، به شکل ذره است یا موج؟ اگر جوابی برای این سؤال به فکرتان رسید لطفاً بفرستید گروه یا بفرستید پی وی من.
@Quantum_by_Abbas_Pejman
در آزمایش دو شکاف دیدیم وقتی یکی از شکاف ها را ببیندیم و فوتون را به سمت آن هدایت کنیم، فوتون به شکل ذره از آن شکاف عبور می کند. اما اگر هر دو شکاف باز باشد و فوتون را به سوی آنها هدایت کنیم، فوتون به شکل موج از آنها عبور می کند. حالا سؤال. اصلاً آزمایش را می گذاریم کنار. نوری که در طبیعت هست، به شکل ذره است یا موج؟ اگر جوابی برای این سؤال به فکرتان رسید لطفاً بفرستید گروه یا بفرستید پی وی من.
@Quantum_by_Abbas_Pejman
خدمت همۀ دوستان و سروران عزیز سلام عرض می کنم. مخصوصاً خوش آمد می گویم به آنهایی که طی دیروز و دیشب به این جمع پیوسته¬اند. هر چند سعادت نداشته¬ام بعضی از ایشان را حضوراً ملاقات کنم اما از بعضی شواهد و قرائن می دانم از بزرگان اندیشه و فلسفه هستند. افتحار بزرگی است برای بنده که به این جمع پیوسته¬اند. امیدوارم از نظرات و رهنمودهای خود هم بهره¬مندم بگردانند. با تقدیم احترام، عباس پژمان
@Quantum_by_Abbas_Pejman
@Quantum_by_Abbas_Pejman
ماهیت نور
در آزمایش دو شکاف دیدیم وقتی یکی از شکاف ها را ببیندیم و فوتون را به سمت آن هدایت کنیم، فوتون به شکل ذره از آن شکاف عبور می کند. اما اگر هر دو شکاف باز باشد و فوتون را به سوی آنها هدایت کنیم، فوتون به شکل موج از آنها عبور می کند. حالا می تواند سؤالی در ذهن ما ایجاد شود. اصلاً آزمایش را می گذاریم کنار. نوری که در طبیعت هست، به شکل ذره است یا موج؟
الان این دیگر بدون شک یک واقعیت کوانتومی است که الکترون و هر ذرۀ اتمی می تواند در آنِ واحد در دو نقطۀ مختلف ظاهر شود. این را نه فقط همۀ فیزیکدان ها به عنوان واقعیت می شناسند، بلکه فلاسفه¬ای هم که با فیزیک آشنا هستند به عنوان واقعیت می شناسند. البته مغز ما طوری طراحی شده، یا به عبارت دیگر سیم¬پیچی هایش در طی میلیون ها سال طوری صورت گرفته است که نمی تواند چنین چیزی را درک کند. اما همین مغز به راه های دیگری می تواند چنین واقعیت هایی را کشف کند و واقعی بودنِ آنها را نشان دهد. الان تعداد این جور واقعیت ها که در دنیای کوانتوم هست نسبتاً کم هم نیست! در هر حال، یکی از آنها هم ماهیت نور است.
الان نزدیک صد سال است که آزمایش های بسیار دقیق و پیشرفته نشان می دهد نور می تواند هم به شکل بارانی از ذره ها باشد، هم به شکل موج ظاهر شود. در بعضی آزمایش ها به شکل ذره خودش را نشان می دهد، در بعضی آزمایش های دیگر به شکل موج! و سؤال ما این بود که این نور پیش از آن آزمایشی که انجام می دهیم تا ببینیم نور ذره است یا موج، و نور در آن آزمایش گاهی به صورت ذره ظاهر می شود گاهی به شکل موج، پیش از آن آزمایش به چه صورت است. یا آن نوری که ما هر روز آن را می بینیم به چه صورت است؟ ذره است؟ یا موج؟ یا هر دو؟ چون آن سؤال فقط این سه جواب را می تواند داشته باشد.
اما نکته اینجاست که چنین چیزی را با آزمایش نمی شود مشخص کرد! برای این که تا بخواهیم آزمایشی روی نور صورت دهیم، نور یا خودش را به صورت ذره در می آرد یا به شکل موج. آن هم بسته به این که طرح آزمایش ما به چه صورت باشد. اگر طوری باشد که بخواهیم نور به صورت موج ظاهر شود، به صورت ذره ظاهر می شود، و اگر بخواهیم به صورت ذره ظاهر شود، به صورت ذره ظاهر می شود!
فقط از طریق فرمول های ریاضی است که ثابت می شود نور در هر لحظه که در نظر بگیریم، هم به صورت ذره است هم به صورت موج، که البته تصورش برای ما غیر ممکن است. این هم خودش در عجیب و غریب بودنش یک چیزی مثل همان الکترون است که در هر لحظه می تواند در دو نقطۀ مختلف باشد. مخصوصاً اگر در ماهیت موج و ذره اندکی دقت کنیم.
هر ذره¬ای این مشخصات را دارد:
١- اعم از این که متحرک باشد یا ثابت، در هر لحظه¬ای مکان مشخصی دارد.
٢- اعم از این که ثابت باشد یا متحرک در هر لحظه¬ای سرعت مشخصی دارد [اگر ثابت باشد سرعتش صفر است].
٣- جرم مشخصی دارد.
۴- در هر لحظه¬ای مومنتوم مشخصی دارد که از حاصل ضرب سرعت و جرم آن به دست می آید [وقتی دو ذره به هم بخورند مومنتوم ذره¬ای که کم بود بیشتر می شود و و مونتوم آن یکی که بیشتر بود کم¬تر می شود].
و اما موج. موج یک چیز لغزنده و بی ثباتی است. بنابراین هیچ مکان مشخصی نمی توان برایش قائل شد. مرتب در حال گسترش در یک فضاست و طرح یا شکلی ایجاد می کند که دائم در حال تغییر است. اصلاً شکل است تا هر جیز دیگر. جرمی نمی توان برایش قائل شد.
حالا باید در نظر بگیریم که فوتون و هر ذرۀ اتمی دیگر، در هر لحظه¬ای، هم موج است هم ذره!
باری، وقتی دانشمندان فیزیک با این جور واقعیت های عجیب و غریب روبرو شدند، یک دو دستگی هم بینشان ایجاد شد. یک عده دنبال این بودند که یک تفسیر معقولی برای این وضعیت پیدا کنند. مثل اینشتین و شرودینگر. اینها می گفتند این چیزی که در دنیای اتم هست این بیشتر مسخره بازی و تاس بازی و اینهاست! اما یک عدۀ دیگر، امثال نیلز بوهر و ورنر هایزنبرگ می گفتند همین است که هست! اینها می گفتند تفسیر این وضعیت و دنبال این بودن که یک توضیح معقولی برایش پیدا شود، کار ما نیست. همین که آزمایش ها این چیزها را برای ما ثابت می کنند، و مخصوصاً تکنولوژی می تواند بر اساس همین وضعیت اختراعاتی صورت دهد، کافی است. اینشتین تا آخر عمرش این را نپذیرفت. بحث های زیادی بین اینشتین و بوهر درگرفت. اما این بار اینشتین، با تمام کوشش هایی که کرد، شکست خورد. شرودینگر هم آن آزمایش معروفش گربۀ شرودینگر را برای این طراحی کرد که مسخرگی چنین وضعی را نشان دهد. گربه¬ای که می تواند، در آن واحد، هم سمی را خورده و مرده باشد، هم آن سم را نخورده و زنده باشد ...
@Quantum_by_Abbas_Pejman
در آزمایش دو شکاف دیدیم وقتی یکی از شکاف ها را ببیندیم و فوتون را به سمت آن هدایت کنیم، فوتون به شکل ذره از آن شکاف عبور می کند. اما اگر هر دو شکاف باز باشد و فوتون را به سوی آنها هدایت کنیم، فوتون به شکل موج از آنها عبور می کند. حالا می تواند سؤالی در ذهن ما ایجاد شود. اصلاً آزمایش را می گذاریم کنار. نوری که در طبیعت هست، به شکل ذره است یا موج؟
الان این دیگر بدون شک یک واقعیت کوانتومی است که الکترون و هر ذرۀ اتمی می تواند در آنِ واحد در دو نقطۀ مختلف ظاهر شود. این را نه فقط همۀ فیزیکدان ها به عنوان واقعیت می شناسند، بلکه فلاسفه¬ای هم که با فیزیک آشنا هستند به عنوان واقعیت می شناسند. البته مغز ما طوری طراحی شده، یا به عبارت دیگر سیم¬پیچی هایش در طی میلیون ها سال طوری صورت گرفته است که نمی تواند چنین چیزی را درک کند. اما همین مغز به راه های دیگری می تواند چنین واقعیت هایی را کشف کند و واقعی بودنِ آنها را نشان دهد. الان تعداد این جور واقعیت ها که در دنیای کوانتوم هست نسبتاً کم هم نیست! در هر حال، یکی از آنها هم ماهیت نور است.
الان نزدیک صد سال است که آزمایش های بسیار دقیق و پیشرفته نشان می دهد نور می تواند هم به شکل بارانی از ذره ها باشد، هم به شکل موج ظاهر شود. در بعضی آزمایش ها به شکل ذره خودش را نشان می دهد، در بعضی آزمایش های دیگر به شکل موج! و سؤال ما این بود که این نور پیش از آن آزمایشی که انجام می دهیم تا ببینیم نور ذره است یا موج، و نور در آن آزمایش گاهی به صورت ذره ظاهر می شود گاهی به شکل موج، پیش از آن آزمایش به چه صورت است. یا آن نوری که ما هر روز آن را می بینیم به چه صورت است؟ ذره است؟ یا موج؟ یا هر دو؟ چون آن سؤال فقط این سه جواب را می تواند داشته باشد.
اما نکته اینجاست که چنین چیزی را با آزمایش نمی شود مشخص کرد! برای این که تا بخواهیم آزمایشی روی نور صورت دهیم، نور یا خودش را به صورت ذره در می آرد یا به شکل موج. آن هم بسته به این که طرح آزمایش ما به چه صورت باشد. اگر طوری باشد که بخواهیم نور به صورت موج ظاهر شود، به صورت ذره ظاهر می شود، و اگر بخواهیم به صورت ذره ظاهر شود، به صورت ذره ظاهر می شود!
فقط از طریق فرمول های ریاضی است که ثابت می شود نور در هر لحظه که در نظر بگیریم، هم به صورت ذره است هم به صورت موج، که البته تصورش برای ما غیر ممکن است. این هم خودش در عجیب و غریب بودنش یک چیزی مثل همان الکترون است که در هر لحظه می تواند در دو نقطۀ مختلف باشد. مخصوصاً اگر در ماهیت موج و ذره اندکی دقت کنیم.
هر ذره¬ای این مشخصات را دارد:
١- اعم از این که متحرک باشد یا ثابت، در هر لحظه¬ای مکان مشخصی دارد.
٢- اعم از این که ثابت باشد یا متحرک در هر لحظه¬ای سرعت مشخصی دارد [اگر ثابت باشد سرعتش صفر است].
٣- جرم مشخصی دارد.
۴- در هر لحظه¬ای مومنتوم مشخصی دارد که از حاصل ضرب سرعت و جرم آن به دست می آید [وقتی دو ذره به هم بخورند مومنتوم ذره¬ای که کم بود بیشتر می شود و و مونتوم آن یکی که بیشتر بود کم¬تر می شود].
و اما موج. موج یک چیز لغزنده و بی ثباتی است. بنابراین هیچ مکان مشخصی نمی توان برایش قائل شد. مرتب در حال گسترش در یک فضاست و طرح یا شکلی ایجاد می کند که دائم در حال تغییر است. اصلاً شکل است تا هر جیز دیگر. جرمی نمی توان برایش قائل شد.
حالا باید در نظر بگیریم که فوتون و هر ذرۀ اتمی دیگر، در هر لحظه¬ای، هم موج است هم ذره!
باری، وقتی دانشمندان فیزیک با این جور واقعیت های عجیب و غریب روبرو شدند، یک دو دستگی هم بینشان ایجاد شد. یک عده دنبال این بودند که یک تفسیر معقولی برای این وضعیت پیدا کنند. مثل اینشتین و شرودینگر. اینها می گفتند این چیزی که در دنیای اتم هست این بیشتر مسخره بازی و تاس بازی و اینهاست! اما یک عدۀ دیگر، امثال نیلز بوهر و ورنر هایزنبرگ می گفتند همین است که هست! اینها می گفتند تفسیر این وضعیت و دنبال این بودن که یک توضیح معقولی برایش پیدا شود، کار ما نیست. همین که آزمایش ها این چیزها را برای ما ثابت می کنند، و مخصوصاً تکنولوژی می تواند بر اساس همین وضعیت اختراعاتی صورت دهد، کافی است. اینشتین تا آخر عمرش این را نپذیرفت. بحث های زیادی بین اینشتین و بوهر درگرفت. اما این بار اینشتین، با تمام کوشش هایی که کرد، شکست خورد. شرودینگر هم آن آزمایش معروفش گربۀ شرودینگر را برای این طراحی کرد که مسخرگی چنین وضعی را نشان دهد. گربه¬ای که می تواند، در آن واحد، هم سمی را خورده و مرده باشد، هم آن سم را نخورده و زنده باشد ...
@Quantum_by_Abbas_Pejman