นับตั้งแต่ทฤษฎีควอนตัมได้รับการพัฒนาขึ้นในช่วงไตรมาสแรกของศตวรรษที่ 20 เราก็มีชีวิตอยู่กับการแบ่งแยกที่แปลกประหลาด วัตถุต่างๆ ในชีวิตประจำวันของเรามีพฤติกรรม “ปกติ” ดูเหมือนว่าจะเป็นไปตามฟิสิกส์คลาสสิก ในขณะที่วัตถุขนาดจิ๋วสามารถแสดงพฤติกรรมที่สวนทางกับสัญชาตญาณและเผยให้เห็นคุณลักษณะที่น่าสนใจของฟิสิกส์ควอนตัม แต่เส้นแบ่งระหว่างโลกควอนตัมกับโลกคลาสสิก
นั้นอยู่ตรงไหน
กันแน่ ถ้าเป็นเช่นนั้นจริง ถ้าควอนตัมฟิสิกส์เป็นทฤษฎีสากล ทำไมการพูดถึงพฤติกรรมควอนตัมของอิเล็กตรอนจึงเป็นเรื่องที่น่านับถือ แต่พูดถึงฟุตบอลไม่ได้ วิธีหนึ่งในการตอบคำถามเหล่านี้คือทำการทดลองอินเตอร์เฟอโรเมทรีที่มีความละเอียดอ่อน ซึ่งลำแสงของโมเลกุลจะถูกส่งไปตามเส้นทาง
ที่แตกต่างกันสองเส้นทางแล้วนำกลับมารวมกันอีกครั้ง การทดลองเหล่านี้เผยให้เห็นว่าโมเลกุลมีทั้งธรรมชาติของ “คลื่น” และ “อนุภาค” และแสดงพฤติกรรมควอนตัม การวิจัยล่าสุดโดยกลุ่มของเราได้แสดงให้เห็นว่า โมเลกุลที่มีมากถึง 100 อะตอมสามารถรบกวนซึ่งกันและกันได้ การทดลองเหล่านี้
แสดงให้เห็นลักษณะที่ผิดปกติที่สุดอย่างหนึ่งของทฤษฎีควอนตัม กล่าวคือ วัตถุสามารถดำรงอยู่ในสถานะซ้อนทับกัน “พื้นที่ที่ไม่ใช่พื้นที่” นี้มักจะอธิบายอย่างหลวมๆ ว่า “วัตถุชิ้นเดียวที่อยู่ในสถานที่ที่แตกต่างกันสองแห่งในเวลาเดียวกัน” อย่างไรก็ตาม คำอธิบายทั่วไปนี้ไม่มีความหมาย เพื่อดูว่าเหตุใด
ลองพิจารณาการทดลองแบบ ที่คุ้นเคย ซึ่งยังคงเป็นพื้นฐานของการสืบสวนสมัยใหม่ในเลนส์ควอนตัม (รูปที่ 1 ก ) ในรูปแบบที่ง่ายที่สุด แสงจากหลอดไฟสว่างที่ครอบด้วยฟิลเตอร์กระจกสีจะผ่านช่องเดียวแล้วผ่านช่องอื่นๆ อีกสองช่อง ซึ่งวางตำแหน่งใกล้กันมาก ก่อนที่จะตกกระทบกับหน้าจอ
หากรอยแยกแคบเพียงพอและเวฟเล็ตของแสงที่ออกมาจากพวกมันมีความสอดคล้องกัน เช่น มีความสัมพันธ์เฟสที่ชัดเจนในพื้นที่และเวลาที่ขยายออกไป รูปแบบของขอบที่สว่างและมืดจะถูกสร้างขึ้นบนหน้าจอ ขอบเหล่านี้สอดคล้องกับบริเวณที่เวฟเล็ตรบกวนในเชิงสร้างสรรค์และเชิงทำลายตามลำดับ
ในการตรวจสอบ
ว่ามีการรบกวนเกิดขึ้น เราเพียงแค่ปิดหนึ่งในสองสลิต ซึ่งจะทำให้รูปแบบหายไป แต่ดังที่เจฟฟรีย์ อินแกรม เทย์เลอร์ แสดงให้เห็นครั้งแรกในปี 1909 หากคุณเจือจางแหล่งกำเนิดแสงเพื่อให้มีโฟตอนเพียงตัวเดียวในอุปกรณ์ในแต่ละครั้ง คุณจะยังคงสังเกตเห็นรูปแบบการรบกวนเต็มรูปแบบ
โดยที่คุณต้องรอนานพอ ดังนั้นสิ่งที่รบกวนในกรณีนี้คืออะไร? เนื่องจากเราต้องการเวฟเล็ตอย่างน้อยสองเวฟเล็ตเพื่อสร้างรูปแบบการแทรกสอด เป็นไปได้ไหมว่าโฟตอนเดียวจะผ่านสลิตทั้งสองพร้อมกัน
คำถามที่ไม่มีคำตอบน่าเสียดายที่คำถามเหล่านี้ไม่สามารถตอบได้ แม้โดยหลักการแล้ว
เนื่องจากเราไม่สามารถมีทั้งแนวการรบกวนที่สมบูรณ์แบบและข้อมูลทั้งหมดเกี่ยวกับเส้นทางที่โฟตอนไป เราสามารถมีอย่างใดอย่างหนึ่งเท่านั้น หากช่องเปิดทั้งสองช่องเปิดอยู่ เราจะได้รับการรบกวน แต่เราไม่มีข้อมูลว่าช่องใดที่โฟตอนผ่านเข้าไป ในทางกลับกัน การปิดช่องใดช่องหนึ่งจะเป็นการแยกข้อมูล
เส้นทางออก
แต่จะทำลายรูปแบบการรบกวนโดยสิ้นเชิง นี่คือตัวอย่างง่ายๆ ของสิ่งเรียกว่าหลักการเติมเต็ม (โปรดทราบว่าหากเรามีข้อมูลเส้นทางบางส่วน เช่น หากเราสามารถแยกเส้นทางออกจากกันได้ด้วยความน่าจะเป็น เราอาจได้รับสัญญาณรบกวน แม้ว่าความเปรียบต่างระหว่างขอบจะไม่ดีเท่า)
ดังนั้นเราจึงไม่สามารถกำหนดความเป็นจริงใดๆ ให้กับตำแหน่งของโฟตอนที่มันเคลื่อนที่ผ่านอินเตอร์เฟอโรมิเตอร์ได้ เนื่องจากเราไม่มีทางยืนยันเส้นทางของมัน (เช่น ลักษณะของอนุภาคของมัน) โดยไม่ส่งผลกระทบต่อรูปแบบการรบกวน (เช่น ลักษณะของคลื่นของมัน) สิ่งเดียวที่เรารู้คือโฟตอน
เข้าถึงเครื่องตรวจจับหรือไม่ และถ้าเป็นเช่นนั้น ก็มีความเป็นไปได้ที่แน่นอนที่มันผ่านรอยแยกใดรอยหนึ่ง ข้อสังเกตเหล่านี้อาจดูแปลก แต่สิ่งต่างๆ กลับสวนทางกับสัญชาตญาณมากขึ้นเมื่อเราพิจารณาอินเตอร์เฟอโรเมตรีกับอนุภาคขนาดใหญ่ เช่น โมเลกุล โมเลกุลสามารถอยู่ในสองตำแหน่งพร้อมกัน
เช่น “แยกส่วน” และแสดงการรบกวนของคลื่นได้หรือไม่? แล้ววัตถุที่ใหญ่กว่าอย่างลูกฟุตบอลล่ะ พวกมันอาจรบกวนได้ไหม โดยหลักการแล้ว สามารถทำได้ เนื่องจากอนุภาคใดๆ สามารถเชื่อมโยงกับคลื่นที่มีความยาวคลื่น โดยที่hคือค่าคงที่ของพลังค์mคือมวลของอนุภาค และvคือความเร็ว น่าเสียดาย
ที่ความยาวคลื่นของสิ่งที่ใหญ่พอๆ กับลูกฟุตบอลจะเล็กลงและทำให้การทดลองเป็นไปไม่ได้เพราะขอบจะอยู่ใกล้กันเกินไป และแม้ว่าจะสามารถสังเกตเห็นการรบกวนของวัตถุขนาดเล็กกว่า เช่น อิเล็กตรอน อะตอม และโมเลกุล เราต้องจำไว้ว่าวัตถุเหล่านี้สามารถโต้ตอบกับสภาพแวดล้อมโดยรอบได้
โดยการชนกับโมเลกุลอื่นหรือโดยการแลกเปลี่ยนรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า สถานะของสิ่งแวดล้อมจะ “พัวพัน” กับวัตถุควอนตัม ซึ่งหมายความว่าข้อมูลเกี่ยวกับตำแหน่งของวัตถุจะกระจายไปในสภาพแวดล้อมอย่างรวดเร็ว เป็นผลให้ทั้งสองระบบมีความสัมพันธ์กันแม้ว่าจะมีการโต้ตอบเกิดขึ้นแล้วก็ตาม
และโดยหลักการแล้ว เราสามารถได้รับข้อมูลนั้น แม้ว่าผู้สังเกตการณ์จะไม่เคยทำเช่นนั้นจริง ๆ ก็ตาม รูปแบบการรบกวนก็จะหายไป การสูญเสียการเชื่อมโยงกันนี้ หรือที่เราเรียกว่า “ความไม่เชื่อมโยงกัน” เป็นหนึ่งในเหตุผลสำคัญที่ว่าทำไมวัตถุขนาดมหึมาในชีวิตประจำวันของเรา
ไม่เคยแสดงปรากฏการณ์ทางควอนตัม เช่น การรบกวน มีขนาดใหญ่มากจนมีปฏิสัมพันธ์อย่างรุนแรงกับสิ่งแวดล้อมและสูญเสียการเชื่อมโยงกันอย่างรวดเร็ว กล่าวอีกนัยหนึ่ง การไม่มีพฤติกรรมควอนตัมในโลกมาโครนั้นเกิดขึ้นตามธรรมชาติ เนื่องจากเป็นการยากขึ้นเรื่อยๆ ที่จะแยกวัตถุที่มีขนาดและความซับซ้อน
แนะนำ ufaslot888g
