🔵 رقیب سرسخت نظریه کوانتوم

🔰 آیا کوانتوم بوهمی حرفی فراتر از کوانتوم استاندارد برای گفتن دارد؟

اولین بار دوبروی در سال ۱۹۲۴ ایدۀ موج راهنما را در تز دکترایش مطرح کرد که در آن علاوه بر ذرات، یک موج راهنما نیز وجود داشت که میتوانست پایداری الکترون در مدار اتمی را توجیه کند. همین ایده باعث بردن جایزۀ نوبل برای او شد و به شرودینگر ایده داد تا معادلۀ موجی کوانتوم را در ۱۹۲۶ ارائه کند. با این حال نظریۀ موج راهنما نتوانست در کنفرانس سولوی در مقابل نسخه کپنهاگی کوانتوم پیروز شود. دوبروی که در این کنفرانس نظریۀ خود را ارائه کرد با ایرادی از سوی پائولی در مورد پراکندگی غیرالاستیک مواجه شد و در آن زمان نتوانست به این ایراد پاسخ دهد و برای ۲۵ سال این ایده کنار گذاشته شد.

این بوهم بود که در سال ۱۹۵۲ نشان داد می توان به ایراد پائولی به نظریه موج راهنما پاسخ داد و توصیف سازگار و عینی از پدیده های کوانتومی ارائه کرد. ایدۀ بوهم توسط او و شاگردانش دنبال شد و توصیفات جذابی از پدیده های کوانتومی توسط آن ها ارائه گشت. برای مثال، در شکل زیر مسیرهای پیشبینی شده برای اتم های هلیوم را در آزمایش دوشکاف مشاهده میکنید که نشان میدهد چگونه ذرات توسط پتانسیل کوانتومی هدایت میشوند و طرح تداخلی را پدید می آوردند. در ادامۀ توسعه این نظریه، کاربردهای نظری و محاسباتی بسیاری برای آن پیدا شد. برای مثال مقالاتی که در مجلات بسیار معتبر Nature و Science چاپ شده اند مزیت استفاده از مسیرهای بوهمی را در حل مسائل گرانش کوانتومی و همچنین در محاسبات سریع برای سیستم های کوانتومی چند ذره نشان می دهند.

🔰 دو چالش مهم کوانتوم بوهمی

علاوه بر مزیت های توصیفی و محاسباتی کوانتوم بوهمی، این نظریه توصیف سازگارتری نسبت به کوانتوم استاندارد از طبیعت ارائه میکند. در این نظریه معضل اندازه گیری و مسئله زمان رسیدن وجود ندارد. با وجود این مزایا، منتقدان این نظریه دو چالش عمده را برای آن مطرح کرده اند. اولین چالش این است که اگر نتایج کوانتوم بوهمی و استاندارد با یکدیگر تفاوتی نداشته باشند، چگونه میتوان میان آنها نظریه درست تر را تشخیص داد. دومین چالش این است که آیا کوانتوم بوهمی می تواند پیشبینی ای فراتر از کوانتوم استاندارد داشته باشد و در جایی که کوانتوم استاندارد توانی برای پیشبینی ندارد، پدیده ای جدید را پیش بینی کند؟

🔰 تمایز آزمایشگاهی کوانتوم بوهمی و استاندارد

در سه دهۀ اخیر، تلاش های بسیاری درجامعه فیزیک بنیادی ایران در زمینۀ کوانتوم بوهمی صورت گرفته است که عمدۀ آنها تحت نظر و راهنمایی دکتر مهدی گلشنی بوده است. یکی از اولین تلاش ها در جهت حل چالش های این نظریه در سال ۲۰۰۱ توسط دکتر امید اخوان (استاد فیزیک دانشگاه شریف) و در زمان دانشجویی ایشان تحت هدایت دکتر گلشنی بود. ایشان در کاری ابتکاری نشان دادند که میتوان در آزمایش جفت دو شکاف پیشبینی ای متفاوت از کوانتوم استاندارد ارائه کرد (لینک مقاله دکتر اخوان). با وجود تلاش گروه های آزمایشگاهی مختلف برای مشاهده این مغایرت، متاسفانه بدلیل محدودیت های عملیاتی مربوط به قطر بیم لیزر، پیشبینی ایشان به صورت دقیق مشاهده نشد. با این حال این کار برای نسل های بعدی الهام بخش بود تا اینکه در سال ۲۰۲۳ گروه فیزیک بنیادی ایرانی تحت هدایت دکتر گلشنی توانست آزمایشی را پیشنهاد دهد که بتوان با تجهیزات کوانتومی موجود روز دنیا، میان پیشبینی تعابیر مختلف کوانتوم از جمله کوانتوم استاندارد و بوهمی تمایز قائل شد. این آزمایش بر اساس آزمایش معروف دو شکاف است که در آن بجای پرده عمودی، از پرده افقی استفاده شده است.
🔗 لینک این مقاله:
www.nature.com/articles/s42005-023-01315-9

🔰 پیشبینی پدیده کوانتومی جدید بوسیله کوانتوم بوهمی

همانطور که قبلا گفتیم، در کوانتوم استاندارد روش بدون ابهامی برای محاسبۀ زمان رسیدن ذرات کوانتومی وجود ندارد. خصوصا در حضور پتانسیل خارجی مانند گرانش و یا در مورد ذرات درهمتنیده. اما زمان رسیدن ذرات در کوانتوم بوهمی از روی مسیر ذرات کاملا قابل محاسبه است. این مسئله باعث شد که گروه فیزیک بنیادی تحت نظر دکتر گلشنی بتواند آزمایشی بر پایۀ ستاپ جفت دو شکاف (مانند ستاپ پیشنهادی دکتر اخوان اما با پرده های افقی) ارائه کند که تحلیل آن تنها در چارچوب کوانتوم بوهمی میسر است و در آن پدیده کوانتومی جدیدی به نام تداخل ناموضعی زمانی پیشبینی شده است که میتواند به تکنولوژی های جدیدی در اطلاعات کوانتومی منجر شود و نگاه هستی شناسانه جدیدی را از کوانتوم ارائه کند. این پدیده در «کنفرانس زمان در نظریه کوانتوم» که در ایرلند برگزار گشت ارائه شد و میتوانید ویدیو آن را از اینجا مشاهده نمایید.#QC52
🔗 لینک مقاله تداخل ناموضعی زمانی:
www.nature.com/articles/s41598-024-54018-8

🧑🏻‍💻 تولید محتوا توسط Quantum problems

🌀 @QuantCamp | کمپین کوانتوم

🔵 بررسی کامل تمامی تفاسیر مطرح مکانیک کوانتومی! دعوای فیزیک‌دانان بر سر مفهوم کوانتوم!

توی این کانال ویدئوهای زیادی در مورد کوانتوم ساختم و توی یکی از آخرین این ویدئوها که در مورد یکسری باورهای غلط در مورد کوانتوم بود مفصل توضیح دادم که این مباحثی که خیلی از جاها می‌شنوید به کوانتوم نسبت می‌دن بیشتر مربوط به تفاسیر کوانتوم می‌شه نه خود اصل این علم.

توی این ویدئو سعی می‌کنم صرفا یک اشاره کوتاه و گذرا به همه این تفاسیر داشته باشم و خیلی هم وارد جزئیات این تفاسیر نمی‌شم. در انتهای ویدئو هم یک موضوع مهم رو مطرح می‌کنم. #QC69

🧑🏻‍💻 تولید محتوا توسط مجله خلقت

🌀 @QuantCamp | کمپین کوانتوم

🔵 راه حل دانشمندان ایرانی برای حل مشکل صد ساله کوانتوم

یکی از بزرگترین مشکلات مکانیک کوانتوم علی رغم همه دستاوردها و تکنولوژی‌هایی که برای ما به همراه داشته این هست که هنوز کسی معنا و مفهوم پدیده‌های کوانتومی رو نمی‌دونه. یعنی کسی نمی‌دونه که مثلا تابع موج در واقع چیه و موقع مشاهده یا اندازه گیری دقیقا چه اتفاقی می‌افته. افراد زیادی تلاش کردن که جواب این سوالات رو بدن و این تلاش منجر شده به ارائه تفاسیر مختلفی از مکانیک کوانتومی که هر کدوم ادعا می‌کنه ماهیت و مفهوم این پدیده های کوانتومی رو فهمیده.

توی ویدئویی مفصل به این تفاسیر پرداختم و توضیح دادم که بزرگترین مشکل در حال حاضر کوانتوم اینه که هیچ آزمایشی طرح نشده که بتونه نشون بده کدوم یک از این تفاسیر درست هستن.

حالا یک گروه از پژوهشگران ایرانی از دانشگاه شریف که در حوزه فیزیک بنیادی کار می‌کنن به سرپرستی دکتر علی آیت راهی رو پیشنهاد دادن که شاید بتونه این مشکل صد ساله رو حل کنه. توی این ویدئو می‌خوام به این موضوع بپردازم و یه گپی هم با دکتر آیت بزنم. #QC75

🧑🏻‍💻 تولید محتوا توسط مجله خلقت

🌀 @QuantCamp | کمپین کوانتوم

🔷 کوانتوم و علیت

💠 کارگاه فلسفۀ علم

🏢 مرکز فلسفه و علوم بنیادی دانشگاه شیراز

👤 علی آیت اله رفسنجانی

🗓 مهر ۱۴۰۳

🆔 @QMproblems

🔹 مقاله ای با طعم فیزیک و حقوق

در مقاله‌ای با عنوان «حقوق محاسبه ناپذیر: انقلاب در هوش مصنوعی برای حل مسائل سخت حقوق محاسباتی»، سه پژوهشگر ایرانی از مرکز فلسفه و علوم بنیادی دانشگاه شیراز نظریه‌ای نوآورانه را مطرح می‌کنند که می‌تواند آینده هوش مصنوعی و حقوق را متحول سازد.

این مقاله که در مجله ای بسیار معتبر در انتشارات دانشگاه آکسفورد چاپ شده است با نگاهی بین‌رشته‌ای میان حقوق، فلسفه ذهن، فیزیک کوانتومی و علوم اعصاب، مفهوم «حقوق غیر قابل محاسبه» را پیشنهاد می‌دهد. نویسندگان استدلال می‌کنند که جنبه‌هایی از حقوق—مانند قضاوت انسانی، وجدان، اراده و اخلاق—ماهیتی غیر الگوریتمی و غیر محاسباتی دارند و از چارچوب‌های محاسباتی کنونی فراتر می‌روند.

برخلاف رویکردهای رایج در هوش مصنوعی که به تکرار الگوریتم‌ها و استنتاج آماری محدود می‌شوند، این پژوهش خواستار توسعه نسلی جدید از «هوش مصنوعی آگاه» است که با الهام از نظریه‌های کوانتومی (نظیر نظریه ابن سینا-بوهم یا نظریه پنروز-هَمروف) و سیستم‌های زیستی (مانند مغزهای آزمایشگاهی) بتواند به صورت بنیادین با مفاهیم انسانی در حقوق درگیر شود و بتوان به آن مسئولیت ذاتی نسبت دهد.

این مقاله نه‌تنها محدودیت‌های فلسفی و فنی هوش مصنوعی در حقوق را بعنوان هارد پرابلم های حقوق محاسباتی آشکار می‌سازد، بلکه مسیر انقلابی برای ترکیب تکنولوژی با آگاهی و اخلاق انسانی در فضای حقوقی ارائه می‌کند—مسیر آینده‌ای که در آن ماشین‌ها نه فقط محاسبه‌گر، بلکه آگاه، تفسیرگر و مسئول‌اند.

هستۀ مرکزی نظریۀ مطرح شده در این مقاله توجه به آگاهی بعنوان یک هویت حقیقی، واقعی و بنیادی در عالم است که قابل توضیح با سایر مفاهیم موجود در فیزیک و ریاضیات نبوده و نیازمند تغییری پارادایمیک در نظریه های بنیادی علوم است. این مقاله نمونه ای از نتیجۀ تحقیقات بین رشته ای علوم انسانی و علوم تجربی و ریاضی است با نگرش بومی است که میتواند ادبیات تحقیقات حقوقی را در مرز های علوم مدرن توسعه دهد.

❇️ به دکتر محمد جمالی، جلال الدین یوسفی و ابراهیم دهنوی بابت چاپ این پژوهش ارزشمند بین رشته ای تبریک عرض میکنم.

لینک مقاله:

https://academic.oup.com/ijlit/article-abstract/doi/10.1093/ijlit/eaaf013/8189333?redirectedFrom=fulltext

مکانیک کوانتومی بدون عملگر مکان!

خوشبختانه پس از طی فرایند حدود یک سال و نیم از داوری، مقاله مکانیک کوانتومی غیرهایزنبرگی در مجله معتبر Quantum چاپ شد.

در این مقاله نشان داده شده است که چگونه می توان مکانیک کوانتومی را به صورت سازگار بدون داشتن عملگر بنیادی مکان فرمول بندی کرد. در چنین فرمول بندی بدون عملگر مکان طبیعتا فرمول جابجایی مشهور هایزنبرگ را نیز نخواهیم داشت به همین دلیل مکانیک کوانتومی غیرهایزنبرگی نام گذاری شده است. نشان داده شده است که این فرمول بندی یک تعمیم از نظریه کوانتومی خواهد بود برای مثال در این نظریه یک طول کمینه و روابط عدم قطعیت اصلاح شده را خواهیم داشت.

چاپ این مقاله بسیار ارزشمند و بنیادی در مجله بسیار معتبر Quantum را به برادران و اساتید بزرگوارم جناب آقایان دکتر محمدجواد کاظمی و دکتر قدیر جعفری عزیز تبریک عرض مینمایم.

مطمئنا این کار زمینه ساز کارهای بزرگ بعدی در بنیادهای کوانتوم خواهد بود.

🎩 نشد سر زمان کلاه بگذاریم، در عوض کلاه مکان رو برمیداریم!

یکی از اصول مکانیک کوانتومی این است که برای هر کمیتی که در آزمایشگاه قابل اندازه گیری و مشاهده باشد یک عملگر ریاضی تعریف میشود. با استفاده از عملگر های متناظر با هر کمیت نیز میتوان توزیع احتمال مقادیر حاصل از اندازه گیری آن کمیت را پیش بینی نمود. برای مثال مکان یک ذره یک کمیت مشاهده پذیر است، در نتیجه برای آن یک عملگر در کوانتوم داریم که با نماد X و یک ^ (هَت یا همان کلاه) بالای آن نمایش می دهیم. کمیت های قابل اندازه گیری دیگر مانند تکانه،‌ انرژی، اسپین و ... نیز همین گونه هستند.

یکی از معضلات جدی نظریه کوانتوم این است که در این نظریه، متناظر با کمیت مشاهده پذیر زمان (T) عملگری وجود ندارد. این در حالی است که از همان ابتدای پیدایش کوانتوم این کمیت در آزمایشگاه اندازه گیری می شده و اکنون نیز ما این کمیت را با دقت های بسیار بالا میتوانیم اندازه بگیریم. (پیش تر این معضل را در اینجا توضیح داده ام.) تلاش های بسیاری برای حل این معضل انجام گرفته و نظریه پردازان مطرحی از جمله بوهم، آهارونوف و روولی تلاش کرده اند تا عملگری برای این کمیت ارائه کنند و به قولی بر سر T کلاه بگذارند :) باوجود تمام تلاشها در بیش از نیم قرن گذشته،‌ تاکنون هیچ راه حل مورد توافقی برای این مسئله ارائه نشده است.

با اینحال،‌ شاید باید به شکل دیگری به این مسئله نگاه بیاندازیم. شاید راه حل برعکس است. یعنی بجای اینکه سعی کنیم زمان را عملگر کنیم و کلاه بر سرش بگذاریم، بیاییم و کلاه مکان را هم برداریم و دیگر آن را عملگری نگاه نکنیم. اگر بتوانیم به صورت سازگار چنین کنیم، تقارن میان مکان و زمان (که در نسبیت وجود دارد) در کوانتوم نیز باز می گردد. این ایده ای است که در مقاله اخیر دکتر کاظمی و دکتر جعفری مطرح شده است. این مقاله که در مجله بسیار مطرح Quantum منتشر شده، به کلی ماجرا را عوض میکند و با کنار گذاشتن رابطه جابجایی هایزنبرگ یک نسخه عام تر از کوانتوم ارائه میکند.

البته این اولین بار نیست که با حذف برخی اصول، به نظریات عمومیت بیشتری داده شده است. مثال بارز آن ظهور هندسه نااقلیدسی است که ریاضی دانانی نظیر گاوس و ریمان با حذف اصل پنجم اقلیدس به آن دست یافتند و میدانیم که تا چه اندازه در توسعه نظریه نسبیت عام و گرانش کاربرد داشته است. در اینجا نیز، نظریه کوانتوم تعمیم یافته با حذف رابطه جابجایی مکان و تکانه، رابطه عدم قطعیت هایزنبرگ را اصلاح میکند و در نتیجه آن یک طول بنیادی کمینه در معادلات ظاهر میشود. جالب اینجاست ما از نظریات و آزمایشات ذهنی گرانش کوانتومی انتظار وجود چنین طولی را داشتیم. کار بسیار ارزشمند دیگری که این محققان انجام داده اند مقایسه پیشبینی این نظریه کوانتوم تعمیم یافته با داده های آشکارساز امواج گرانشی AURIGA و همچنین گذار طیفی اتم هیدروژن است که بوسیله آن حد بالایی برای طول بنیادی مشخص نموده اند.

💎 انجام چنین پژوهش های بنیادی و دست اول در بالاترین سطوح علمی جهان باعث افتخار جامعه فیزیک بنیادی ایران است. امیدوارم که این مسیر توسط این بزرگواران و دیگر علاقه مندان این حوزه دنبال شود تا بزودی شاهد برخواستن تحولات اساسی در مرزهای علم از سرزمینمان باشیم.

🆔 @QMproblems

زمان یک مشاهده پذیر کوانتومی است یا یک پارامتر کلاسیک؟

در این مقاله، ما در مورد این پرسش بنیادی در سیستم های درهم‌تنیده بحث کرده ایم و نشان داده ایم که چگونه می توان این پرسش را با استفاده از فناوری های کنونی اپتیکِ اتمی بصورت تجربی بررسی کرد.

https://arxiv.org/abs/2512.13502

زمان در مکانیک کوانتومی: پارامتر یا عملگر؟


افتخار همکاری دیگر با دکتر محمدجواد کاظمی عزیز و دیگر همکاران گرامی

Arrival Time -- Classical Parameter or Quantum Operator?

MohammadJavad Kazemi, MohammadHossein Barati, Ghadir Jafari, S. Shajidul Haque, Saurya Das

Abstract:

The question of how to interpret and compute arrival-time distributions in quantum mechanics remains unsettled, reflecting the longstanding tension between treating time as a quantum observable or as a classical parameter. Most previous studies have focused on the single-particle case in the far-field regime, where both approaches yield very similar arrival-time distributions and a semi-classical analysis typically suffices. Recent advances in atom-optics technologies now make it possible to experimentally investigate arrival-time distributions for entangled multi-particle systems in the near-field regime, where a deeper analysis beyond semi-classical approximations is required. Even in the far-field regime, due to quantum non-locality, the semi-classical approximation cannot generally hold in multi-particle systems. Therefore, in this work, two fundamental approaches to the arrival-time problem -- namely, the time-parameter and time-operator approaches -- are extended to multi-particle systems. Using these extensions, we propose a feasible two-particle arrival-time experiment and numerically evaluate the corresponding joint distributions. Our results reveal regimes in which the two approaches yield inequivalent predictions, highlighting conditions under which experiments could shed new light on distinguishing between competing accounts of time in quantum mechanics. Our findings also provide important insights for the development of quantum technologies that use entanglement in the time domain, including non-local temporal interferometry, temporal ghost imaging, and temporal state tomography in multi-particle systems.

https://arxiv.org/abs/2512.13502


مسئله زمان رسیدن یکی از چالشی ترین مسائل بنیادی در نظریه کوانتومی است. زمان در معادله شرودینگر به صورت یک پارامتر ظاهر می شود. از طرف دیگر همان طور که در همه کتاب های درسی می بینیم هر مشاهده پذیری در نظریه کوانتومی متناظر با یک عملگر است. از طرف دیگر زمانی که طول می کشد که ذره ای را در آشکارساز ببینیم یک کمیت قابل اندازه گیری در آزمایشگاه است. سوال این است که این کمیت را نظریه کوانتومی چگونه پیش بینی می کند. دو رویکرد کلی وجود دارد یا برای این کمیت عملگر مناسبی پیشنهاد کنیم و یا اینکه این کمیت را از روی مشاهده پذیرهای دیگر محاسبه کنیم و زمان همچنان پارامتر بماند. در این مقاله پیشنهاد شده است که توزیع مشترک زمان رسیدن در سیستم های چند ذره ای برای این دو رویکرد متفاوت است و در آزمایشگاه می تواند اندازه گیری و بین این دو رویکرد تمایز قائل شد.