ماجرای مرموز گربه آقای شرودینگر

هوپا/ اصل عدم قطعيت هايزنبرگ ديدگاه ما را نسبت به رويدادهاي آينده و نحوه پيش گويي رويدادها از طريق قوانين علمي به کلي دگر گون ساخت. اين مطلب در دهه بيست، هايزنبرگ‏، اروين شرودينگر و پل ديراک را بر آن داشت تا مکانيک را بازسازي نمايند. آنها براساس اصل عدم قطعيت، نظريه جديدي بنام مکانيک کوانتومي تدوين نمودند. در اين نظريه، ذرات داراي وضعيت و سرعت مجزا و در عين حال مشاهده ناپذير نيستند. بلکه آنها داراي حالت کوانتومي اند که ترکيبي از وضعيت و سرعت مي باشد. به طور کلي مکانيک کوانتومي، براي يک مشاهده، نتيجه اي واحد را پيش بيني نمي کند. بلکه مجموعه اي از احتمالات را مطرح مي سازد و درجه احتمال هريک را مشخص مي کند. اين بدين معني است که اگر سيستمهاي مشابه بسياري را در شرايط مساوي اندازه گيري کنيم، در مي يابيم که تعداد معيني سيستم در حالت A و تعدادي ديگر در حالت B و... قرار دارند. اما براي يک سيستم منفرد هيچگاه نمي توان گفت که اين سيستم پس از اندازه گيري در کدام حالت قرار خواهد گرفت. مکانيک کوانتومي به اين ترتيب عنصر پشبيني ناپذيري يا تصادف و احتمال را وارد علم مي کند. انشتين برغم نقش مهمي که در تدوين مکانيک کوانتومي داشت قويا به اين امر اعتراض داشت. او به خاطر آزمايش فوتوالکتريک که يکي از پايه هاي شکل گيري مکانيک کوانتومي به حساب مي آيد، جايزه نوبل دريافت کرد اما با اين همه هرگز نپذيرفت که جهان بر حسب تصادف اداره مي شود. اين جمله معروف او احساساتش را به خوبي بيان مي کند: « خداوند در اداره جهان تاس نمي ريزد.» در اينجا به يکي از پارادوکسهاي مطرح شده توسط شرودينگر اشاره مي کنيم: فرض کنيد گربه اي در جعبه اي در بسته زنداني است. در اين جعبه يک شيشه گاز سيانور، يک چکش، يک سنسور راديو اکتيو و يک منبع راديو اکتيو نيز وجود دارد. همانطور که مي دانيد ذرات راديو اکتيو بصورت نامنظم تابش مي کنند و به همين دليل براي آنها نيمه عمر در نظر مي گيرند. حال فرض کنيد سنسور و چکش طوري تنظيم شده باشند که در صورت تابش موج راديو اکتيو بين ساعت 12 و 12:01، چکش شيشه حاوي گاز را شکسته و گربه بميرد. اگر شما در ساعت 12:30 درب جعبه را باز کنيد چه خواهيد ديد؟ اگر از طريق فرمول نيمه عمر منبع، احتمال تابش بين ساعت 12 و 12:01 را 90% پيش بيني کنيد. گربه داخل جعبه در هنگام برداشن درب جعبه 90% مرده است و 10% زنده است. اما وقتي درب جعبه را بر مي داريد خواهيد ديد که گربه يا مرده و يا زنده است. نمي توان گفت 90% سلولهاي بدن گربه مرده اند و 10% آنها زنده اند. در فاصله يک لحظه، احتمال به يقين تبديل خواهد شد. اين امر کاملا متضاد با مکانيک کوانتومي مي باشد. همانطور که گفتيم هيچگاه نمي توان موقعيت يک سيستم را به دقت اندازه گيري نمود. اما در اين مثال کاملا اين امر ممکن شده است. اين گونه پارادوکسها در مکانيک کوانتومي بسيار زياد است. اما با اين همه مکانيک کوانتومي در پيش بيني نتايج بسياري از آزمايشها به طور درخشاني موفق بوده است و زمينه تقريبا تمامي علم و فن نوين است. بر رفتار ترانزيستورها و مدارهاي مجتمع که جزء اساسي وسائلي نظير تلوزيون و کامپيوترند، فرمان مي راند و نيز بنياد شيمي و زيست شناسي نوين مي باشد. تنها مسائل فيزيکي که مکانيک کوانتومي هنوز موفق به يکپارچگي و وحدت آنها نشده است، عبارنتد از: گرانش و ساختمان کلان جهان.