عضو هیئت علمی دانشگاه صنعتی شریف:
به جامعه بین المللی علمی حق ارزیابی بدهیم
به گزارش مطب نما، اصفهان در بیانیه انتشار یافته توسط انجمن فیزیک در سال ۱۳۹۹، بر چندین اصل تاکید گردیده است. بعضی از آنها عبارتند از: به جای رقابت، همکاری بین المللی صورت گیرد. پرهیز از خود ارزیابی، به این معنا که به جامعه بین المللی علمی حق ارزیابی بدهیم، خصومت و عداوتی وجود ندارد، بلکه برای همکاریهای بین المللی در همه جای دنیا آغوش باز وجود دارد.
هشتاد و دومین جلسه باشگاه فیزیک اصفهان با عنوان «جهان کوانتومی، فناوری های کوانتومی و راهی که باید طی کنیم» در تاریخ ۱۰ بهمن ماه ۱۴۰۲، در تالار میرزاخانی واقع در شهر علم اصفهان برگزار گردید. در این برنامه، وحید کریمی پور، عضو هیئت علمی دانشگاه صنعتی شریف، به ذکر نکاتی در رابطه با خصوصیت های کوانتومی جهان، چگونگی ظهور فناوری های کوانتومی، قدرت خارق العاده آنها و همینطور راهی که کشور ما باید بپیماید تا با این فناوری های نوظهور همراه شود، پرداخت.
این عضو هیئت علمی دانشگاه با معرفی جهان کوانتومی اظهار نمود: اگر از قرن چهار پیش از میلاد و دوران ارسطو آغاز نماییم، متفکرین و دانشمندان به صورت کلی با سوال مواجه بودند؛ همچون این که «جهان از چه ساخته شده است؟» و «حرکت چگونه صورت می گیرد؟». در اینجا با پرسش اول کاری نداریم، اما برای پاسخ به آن به چهار عنصر بنیادین (آب، باد، خاک و آتش) تشکیل دهنده جهان اشاره می نماییم.
وی اضافه کرد: توجیه حرکتی هر یک از این عناصر این گونه است که هر کدام مکانی طبیعی را به خود اختصاص داده اند. بعنوان مثال، مکان طبیعی خاک از سایرین پایین تر است و بعد از آن آب، سپس هوا و بالاتر از همه، آتش قرار دارد. با همین نظریه خیلی از حقایق توصیف می شوند؛ مثلاً این که سنگ رها شده با عبور از هوا به خاک بازمی گردد یا حرکت شعله های آتش به سمت بالا است.
این استاد دانشگاه افزود: همینطور ارتباط جالبی هم میان این توجیه و ریاضیات و مفاهیم انتزاعی کشف شد و از نظر هندسی به هر عنصر شکلی را اختصاص دادند. در همان زمان هم افلاطون اثبات نموده بود که تنها پنج چندوجهی منتظم وجود دارد. هر چندوجهی متناظر با یکی از این عناصر بود؛ بعنوان مثال، خاک با مکعب (قرارگیری مکعب ها در کنار هم ساختاری محکم را به وجود می آورد)، آتش با هرم چهاروجهی (گوشه های تیز و سوزانندگی آن با هم متناسب است)، آب با ۲۰ وجهی (خاصیت لغزندگی اتم های آب بر یکدیگر) و... در نتیجه برای هر یک از عناصر یک مکان، حرکت و تناظر با مفاهیم انتزاعی ریاضی داریم.
کریمی پور خاطرنشان کرد: این نظریه موفق بود و حدود ۲۰۰۰ سال دوام داشت اما به تدریج دقیق تر شد. مکانیک کلاسیک و مکانیکی که امروزه می شناسیم، با فعالیت گالیله و نیوتن شروع شد. نیوتن در کتابی به نام «اصول ریاضی فلسفه طبیعی» گرانش و مکانیک را بگونه ای امروزه می شناسیم، معرفی می کند و می گوید چیزی به نام حرکت طبیعی وجود ندارد و برای هر حرکتی نیرو ضروری است. (F=ma قانون دوم نیوتن) تنها کافی است که در لحظه صفر مکان و سرعت یک ذره را داشته باشیم تا مسیر مشخص شود.
او افزود: حالا می توانیم بپرسیم که چگونه الکترون ها در درون اتم حرکت می کنند؟ این مورد در شروع قرن ۲۰ مشغله فکری فیزیکدانان و شیمیدانان بود. ۳۰۰ سال بعد از نیوتن، به مکانیک کوانتومی دست یافتیم که متوجه شدیم قوانین مکانیک نیوتن برای درون اتم صادق نیست. مهم ترین کسانی که دریچه دنیای کوانتومی را به روی ما گشودند انیشتین، پلانک و بور بودند. در فاصله سالهای ۱۹۰۰ تا ۱۹۱۳ تمامی مفاهیمی که از قبل داشتیم واژگون شد و وارد دنیای جدیدی به نام دنیای کوانتومی شدیم.
وی افزود: با کنار رفتن معادلات مکانیک نیوتنی، معادلات جدیدی برای دنیای درون اتم ها توسط هایزنبرگ نوشته شد. نکته اصلی، اصل عدم قطعیت است، به این معنا که با فرض آگاه بودن نسبت به مکان و سرعت ذره در لحظه صفر می توانیم چگونگی مسیر را متوجه شویم، اما نشان داده شد که این تصور اشتباه بود، چون که قادر به تعیین همزمان مکان و سرعت نیستیم که این ناتوانی ناشی از ضعف تکنولوژیک نیست، بلکه به صورت اصولی امکانپذیر نیست.
کریمی پور با اشاره به اینکه معادله ای به نام شرودینگر داریم که جایگزین F=ma شد، افزود: می توانیم به صورت احتمالاتی بگوییم که یک ابر الکترونی چگونه حرکت می کند، اما این که بگوییم الکترون در کدام قسمت از این ابر وجود دارد، امکان پذیر نیست. این عصاره مکانیک کوانتومی است.
وی در قسمت دوم صحبت های خود به فناوری های کوانتومی اشاره نمود و اضافه کرد: این چارچوب مکانیک کوانتومی مبنای تمامی تکنولوژی قرن ۲۰ است. فناوری های کوانتومی محصول ۲۰ سال گذشته و زمانیکه وارد قرن ۲۱ شدیم است که قابل مقایسه با فناوری های پیشین نیست و حاصل پیشرفت در زمینه فیزیک اتمی، مولکولی و اپتیک در فاصله بین ۱۹۶۰ تا ۲۰۲۰ است.
وی خاطرنشان کرد: این فناوری های کوانتومی حداقل بر چهار حوزه تأثیر دارند که به سه مورد از آنها یعنی رایانش کوانتومی، اطلاعات کوانتومی و سنسورهای کوانتومی به صورت مختصر می پردازیم. منظور از رایانش کوانتومی کامپیوتری با سرعت پردازش بسیار بالا است که برای ذخیره سازی و حل مسائل مورد استفاده قرار می گیرد. به این صورت که اگر برای حل مساله ای از کامپیوتری کلاسیک استفاده نماییم و پردازش آن ۱۰ هزار سال زمان ببرد، اما اگر بخواهیم با کامپیوتر کلاسیک آن مساله را حل نماییم، به جای یک کامپیوتر از ۱۰ کامپیوتر استفاده می نماییم و این زمان به یک هزار سال کاسته می شود، ولی این مدت هم زمان زیادی است. در مقابل، اگر از کامپیوتر کوانتومی استفاده نماییم، امکان دارد همان مساله را در دو دقیقه حل نماییم.
کریمی پور در رابطه با خصوصیت های اطلاعات کوانتومی، اظهار نمود: دنیای امروزه دنیای مبادله اطلاعات است، هدف اینست که تمامی پیام ها را بشنوید، ولی معنای آنها را متوجه نشوید. فقط مخاطب پیام است که آنرا متوجه می شود. مساله ما اینست که با مکانیک کوانتومی ممکن می شود. چنین حالتی از یک شی کوانتومی هیچ خصوصیت ذاتی ندارد، به خودی خود معنا دارد ولی خصوصیت های آن معنا ندارد مگر این که مشاهده شوند که به چگونگی مشاهده وابسته است. بنابر این، این که خصوصیت ذاتی اشیای کوانتومی بر اثر مشاهده پدیدار می شود، بسته به نوع مشاهده، مبنای اصلی رمزنگاری کوانتومی است.
او افزود: همینطور نشان داده شده که حالت های کوانتومی و ذرات کوانتومی قابل کپی کردن نیستند که یکی از طریق های سرقت پیام ها کپی کردن است.
وی همینطور در رابطه با سنسورهای کوانتومی اظهار داشت: در تکنولوژی و فناوری کوانتومی با تشکیل تغییراتی در درون اتم میتوان آنرا از حالت پایین به صورت پله به پله بالا برد؛ هنگامی که به بالا می رسد باد کرده و توده ای بزرگ می شود که چنین اتمی مانند یک آنتن بسیار حساس عمل می کند و بدین سان است که میتوان فوتون ها را شناسایی کرد که نوبل ۲۰۱۲ هم به همین خاطر اعطا شد. یکی دیگر از کاربردهای سنسورهای کوانتومی در ثبت میدان گرانش یا انواع آن است.
کریمی پور در قسمت سوم صحبت های خود، یعنی راهی که باید طی نماییم، اظهار نمود: می خواهیم در این نشست راهی به قسمت واقع گرایانه پیدا نماییم که این قسمت علاوه بر غمگین بودن، خنده دار هم است. در بیانیه انتشار یافته توسط انجمن فیزیک در سال ۱۳۹۹، بر چندین اصل تاکید گردیده است. بعضی از آنها عبارتند از: به جای رقابت، همکاری بین المللی صورت گیرد. پرهیز از خود ارزیابی، به این معنا که به جامعه بین المللی علمی حق ارزیابی بدهیم، خصومت و عداوتی وجود ندارد، بلکه برای همکاریهای بین المللی در همه جای دنیا آغوش باز وجود دارد، وجود سرمایه گذاری قابل قبول مادی، پرهیز از شتابزدگی و اقدامات نمایشی و اهتمام به تقویت زیرساخت های علمی و فناوری و هم توجه به مزیت نسبی کشور ضروری است تا افراد، لابراتوار ها، دانشگاه ها، شهرها و... را تقویت نماییم و میان آنها و جامعه بین المللی همکاری ایجاد نماییم.
سپس این عضو هیئت علمی دانشگاه صنعتی شریف، ضمن اشاره به خبری که در سالهای گذشته در خبرگزاری ها در رابطه با نقض قانون دوم نیوتن با تولید ماده ای با جرم منفی انتشار یافته بود، تصریح کرد: ماده ای با جرم منفی کشف نشده و حقیقت ندارد، ازاین رو بر موارد ذکر شده در زمینه کوانتومی هم تاثیری ندارد.
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب