क्वांटम डार्विनिज्म: एक आइडिया बताते हुए वस्तुनिष्ठ वास्तविकता पहला टेस्ट पास करता है

तीन प्रयोगों ने क्वांटम डार्विनवाद की पुष्टि की है - एक सिद्धांत जो बताता है कि क्वांटम संभाव्यताएं उद्देश्य शास्त्रीय वास्तविकता कैसे उत्पन्न कर सकती हैं

यह आश्चर्य की बात नहीं है कि क्वांटम भौतिकी में एक विचित्र और प्रतिस्पर्शी विज्ञान की प्रतिष्ठा है। जिस दुनिया में हम रहते हैं वह हमें क्वांटम-मैकेनिकल नहीं लगती। और 20 वीं शताब्दी तक, हर किसी ने माना कि भौतिकी के शास्त्रीय नियम, आइजैक न्यूटन और अन्य वैज्ञानिकों द्वारा काटे गए - जिसके अनुसार वस्तुओं में हमेशा सटीक स्थान और गुण होते हैं - सभी पैमानों पर काम करते हैं। लेकिन मैक्स प्लैंक, अल्बर्ट आइंस्टीन, नील्स बोह्र और उनके अन्य समकालीनों ने पाया कि बहुत नीचे, परमाणुओं और उप-परमाणु कणों के बीच, यह विशिष्टता गायब हो जाती है, संभावनाओं से एक गड़बड़ में बदल जाती है। उदाहरण के लिए, आमतौर पर एक निश्चित स्थान को इसके लिए जिम्मेदार नहीं ठहराया जा सकता है - हम केवल इसे किसी विशेष स्थान पर खोजने की संभावना की गणना कर सकते हैं। एक अप्रिय सवाल उठता है: क्वांटम संभावनाएं शास्त्रीय दुनिया की स्पष्ट तस्वीर में कैसे जोड़ती हैं?

भौतिक विज्ञानी कभी-कभी इस परिवर्तन को "क्वांटम-शास्त्रीय संक्रमण" कहते हैं। लेकिन वास्तव में, यह मानने का कोई कारण नहीं है कि बड़े और छोटे के पास मौलिक रूप से अलग-अलग नियम हैं, या कि उनके बीच एक तेज उछाल है। हाल के दशकों में, शोधकर्ताओं ने बहुत अच्छी तरह से समझा है कि कैसे क्वांटम यांत्रिकी अनिवार्य रूप से एक कण या अन्य सूक्ष्म प्रणाली की बातचीत के माध्यम से शास्त्रीय हो जाती है।

इस सैद्धांतिक मंच में सबसे उल्लेखनीय विचारों में से एक यह है कि वस्तुओं के कुछ गुण जिन्हें हम शास्त्रीय भौतिकी के साथ जोड़ते हैं - उदाहरण के लिए, स्थान और गति - प्रक्रिया में क्वांटम संभावनाओं के एक मेनू से चुने जाते हैं, विकास में प्राकृतिक चयन की तरह थोड़ा सा: जीवित रहने की बारी। एक अर्थ में, सबसे "उपयुक्त"। प्राकृतिक चयन की तरह, जो लोग खुद की अधिक प्रतियां बनाते हैं वे जीवित रहते हैं। इसका मतलब है कि कई स्वतंत्र पर्यवेक्षक क्वांटम प्रणाली को माप सकते हैं और परिणामों पर सहमत हो सकते हैं - जो शास्त्रीय व्यवहार की कसौटी है।


चीन के हेफ़ेई यूनिवर्सिटी ऑफ़ साइंस एंड टेक्नोलॉजी से चाओयांग लू और जियान-वी पैन

"क्वांटम डार्विनवाद" (सीडी) नामक यह विचार अच्छी तरह से बताता है कि हम अपने आस-पास की दुनिया को इस तरह क्यों महसूस करते हैं, न कि उस अजीब तरीके से जो परमाणुओं और मूलभूत कणों के पैमाने पर खुद को प्रकट करता है। और जबकि पहेली का विवरण अभी भी अस्पष्ट है, सीडी क्वांटम और शास्त्रीय भौतिकविदों के बीच स्पष्ट अंतर को बंद करने में मदद करता है।

और केवल हाल ही में सीडी प्रयोगात्मक रूप से सत्यापित करने में सक्षम हैं। इटली, चीन और जर्मनी के तीन स्वतंत्र अनुसंधान समूह प्राकृतिक नियंत्रण की एक विशेषता की तलाश कर रहे थे - विभिन्न नियंत्रित वातावरणों में क्वांटम प्रणाली के कई "छाप"। अब तक, ये परीक्षण अल्पविकसित स्तर पर किए जा रहे हैं, और विशेषज्ञों का कहना है कि बहुत कुछ किया जाना बाकी है इससे पहले कि हम आत्मविश्वास से कह सकें कि सीडी हमें एक सच्ची तस्वीर देती है कि क्वांटम मैकेनिक्स द्वारा दिए गए कई विकल्पों में से हमारी ठोस वास्तविकता कैसे उभरती है। लेकिन अब, सिद्धांत की पुष्टि की जा रही है।

योग्यतम की उत्तरजीविता

सीडी के दिल में मापने का अस्पष्ट विचार निहित है, अर्थात्, अवलोकन करना। शास्त्रीय भौतिकी में, हम सब कुछ वैसा ही देखते हैं जैसा कि यह है। हम एक टेनिस बॉल को 200 किमी प्रति घंटा करते हुए देखते हैं क्योंकि इसमें इतनी गति है। बात करने के लिए और क्या है?

क्वांटम भौतिकी में, ऐसा नहीं है। यह पूरी तरह से स्पष्ट नहीं है कि औपचारिक गणितीय प्रक्रिया एक क्वांटम वस्तु के बारे में "मामलों की स्थिति" की बात करती है। वे एक निश्चित विवरण का प्रतिनिधित्व करते हैं, जो इंगित करता है कि माप के बाद हमारा क्या सामना हो सकता है। उदाहरण के लिए, यह तथ्य कि क्वांटम कण में एक साथ कई संभावित अवस्थाएँ हो सकती हैं - इस स्थिति को "सुपरपोज़िशन" कहा जाता है। इसका मतलब यह नहीं है कि कण एक साथ कई राज्यों में है - इसका मतलब है कि जब हम माप लेते हैं, तो हम इनमें से एक परिणाम देखेंगे। और माप से पहले, विभिन्न राज्य तरंगों के तरीके में एक दूसरे के साथ हस्तक्षेप करते हैं, जिससे अधिक या कम संभावना होती है।

लेकिन हम क्वांटम सुपरपोजिशन क्यों नहीं देखते हैं? एक कण के विभिन्न राज्यों की ये सभी संभावनाएं मानव तराजू से क्यों नहीं बचती हैं?

अक्सर यह कहा जाता है कि सुपरपोज़िशन एक नाजुक चीज है, जब क्वांटम सिस्टम शोर वातावरण से टकराता है तो इसे तोड़ना आसान होता है। लेकिन यह पूरी तरह सच नहीं है। आपस में जुड़ने वाली दो क्वांटम वस्तुएं एक दूसरे के साथ "उलझ" जाती हैं, एक सामान्य क्वांटम अवस्था में प्रवेश करती हैं जिसमें उनके गुणों की संभावनाएं एक दूसरे पर निर्भर होने लगती हैं। मान लीजिए कि हम एक परमाणु को इसकी संभावित अवस्थाओं के दो संभावित राज्यों में "स्पिन": "अप" और "डाउन" राज्यों के सुपरपोजिशन में डालते हैं। हम एक परमाणु को हवा में छोड़ते हैं, जहां वह एक वायु अणु से टकराता है और उससे उलझ जाता है। अब वे एक संयुक्त महाप्रबंध में हैं। यदि परमाणु के स्पिन को निर्देशित किया जाता है, तो वायु अणु को एक दिशा में बंद किया जा सकता है, और यदि नीचे है, तो दूसरे में, ये दो संभावनाएं एक साथ मौजूद हैं। अन्य वायु अणुओं के साथ टकराव की संख्या में वृद्धि के साथ, उलझाव फैलता है, और सुपरपोजिशन, जो एक बार केवल इस परमाणु पर लागू होता है, और भी अधिक फैल जाता है। एक परमाणु के राज्य अब एक दूसरे के साथ सुसंगत रूप से हस्तक्षेप नहीं करते हैं, क्योंकि अब वे पर्यावरण के अन्य राज्यों से उलझे हुए हैं - जिनमें, संभवतः, कुछ बड़े मापक उपकरण शामिल हैं। इस उपकरण के लिए, सब कुछ ऐसा लगता है जैसे परमाणु का सुपरपोज़िशन गायब हो गया है, और इसे संभव शास्त्रीय राज्यों के मेनू से बदल दिया गया है जो अब एक दूसरे के साथ हस्तक्षेप नहीं करते हैं।

यह प्रक्रिया, जिसमें "क्वांटमनेस" पर्यावरण में गायब हो जाती है, को डिकॉयरेन्स कहा जाता है। यह क्वांटम-शास्त्रीय संक्रमण का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है, यह समझाते हुए कि क्वांटम व्यवहार कई इंटरेस्टिंग कणों के साथ बड़ी प्रणालियों में क्यों देखना मुश्किल है। यह प्रक्रिया बेहद तेज है। यदि हवा में एक पारंपरिक धूल कण को ​​एक दूसरे से इस धूल के कण की चौड़ाई की दूरी पर स्थित दो अलग-अलग भौतिक स्थानों का एक क्वांटम सुपरपोजिशन दिया जाता है, तो हवा के अणुओं के साथ टकराव में परिणाम होगा - सुपरपोजिशन की अवांछनीयता - लगभग 10 ^-31 एस में। निर्वात में भी, प्रकाश के फोटॉन जल्दी से सड़न का कारण बनेंगे: आप इसके सुपरपोजिशन को नष्ट किए बिना धूल के एक छींटे को नहीं देख सकते हैं।

हैरानी की बात है, हालांकि डिकॉयेंस क्वांटम यांत्रिकी का एक सीधा परिणाम है, जर्मन भौतिक विज्ञानी हेंज-डाइटर ज़ी ने इसे केवल 1970 के दशक में खोजा था। पोलिश मूल के एक अमेरिकी भौतिक विज्ञानी वोज्शिएक ज़्यूरेक ने 1980 के दशक की शुरुआत में इस विचार पर काम किया और इसमें प्रसिद्धि को जोड़ा, और अब प्रयोग भी इसका समर्थन कर रहे हैं।


वोज्शिएक ज़्यूरेक, लॉस एलामोस राष्ट्रीय प्रयोगशाला में सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी

हालांकि, उद्देश्य, शास्त्रीय वास्तविकता की उपस्थिति की व्याख्या करने के लिए, यह केवल यह कहने के लिए पर्याप्त नहीं है कि decoherence सभी क्वांटम व्यवहार को समाप्त कर देता है और इसलिए पर्यवेक्षक के लिए सब कुछ क्लासिक दिखता है। कुछ पर्यवेक्षक किसी तरह क्वांटम सिस्टम के गुणों पर सहमत हो सकते हैं। न्यू मैक्सिको में लॉस अलामोस नेशनल लेबोरेटरी में काम करने वाले ज़्यूरेक का मानना ​​है कि दो स्थितियां सच हैं।

सबसे पहले, क्वांटम सिस्टम में ऐसे राज्य होने चाहिए जो पर्यावरण द्वारा नष्ट किए गए विनाशकारी क्षय के लिए विशेष रूप से प्रतिरोधी हों। ज़्यूरेक उन्हें "सूचक राज्य" कहते हैं, क्योंकि उन्हें मापने वाले उपकरण के डायल पर पॉइंटर के संभावित राज्यों के माध्यम से एन्कोड किया जा सकता है। कण का विशिष्ट स्थान, इसकी गति, क्वांटम स्पिन का मूल्य, ध्रुवीकरण की दिशा - यह सब मापने वाले उपकरण पर सूचक की स्थिति के रूप में लिखा जा सकता है। ज़्यूरेक का तर्क है कि शास्त्रीय व्यवहार - अच्छी तरह से परिभाषित, स्थिर, उद्देश्य गुणों का अस्तित्व - केवल क्वांटम वस्तुओं के सांकेतिक राज्यों के अस्तित्व के कारण ही संभव है।

एक गणितीय दृष्टिकोण से, सांकेतिक राज्यों की ख़ासियत यह है कि वे पर्यावरण के साथ बातचीत से परेशान नहीं होते हैं जो विकृति का कारण बनते हैं: सांकेतिक राज्य या तो संरक्षित है या लगभग समान है। इसका मतलब यह है कि पर्यावरण अंधाधुंध रूप से नहीं कुचलता है, लेकिन कुछ राज्यों को चुनता है, दूसरों को नष्ट करता है। उदाहरण के लिए, एक कण का स्थान क्षय के लिए प्रतिरोधी है। लेकिन एक ही समय में, विभिन्न स्थानों के सुपरपोजिशन सांकेतिक राज्य नहीं हैं: पर्यावरण के साथ बातचीत उन्हें स्थानीय संकेतित राज्यों में डिकोड करती है, जिससे कि उनमें से केवल एक का निरीक्षण करना संभव हो जाता है। ज़्यूरेक ने 1980 के दशक में सांकेतिक राज्यों के इस "पर्यावरण-जनित सुपर-चयन" का वर्णन किया।

लेकिन एक दूसरी शर्त है जिसके लिए एक क्वांटम संपत्ति का पालन किया जाना चाहिए। यद्यपि पर्यावरण के साथ बातचीत करने के लिए प्रतिरक्षा, सांकेतिक स्थिति की स्थिरता की गारंटी देता है, फिर भी हम किसी भी तरह इसके बारे में काफी जानकारी प्राप्त करते हैं। और यह तभी संभव है जब इसे वस्तु के वातावरण पर अंकित किया जाए। उदाहरण के लिए, जब आप कोई ऑब्जेक्ट देखते हैं, तो यह जानकारी आपके रेटिना पर उस पर बिखरने वाले फोटॉन की बदौलत हो जाती है। वे इस जानकारी को वस्तु के कुछ पहलुओं की आंशिक प्रतियों के रूप में आपके स्थान, आकार और रंग के बारे में कुछ कहते हुए स्थानांतरित करते हैं। कई पर्यवेक्षकों के लिए मापा मूल्य से सहमत होने के लिए, ऐसी कई प्रतियों की आवश्यकता होती है - और यह दुनिया की शास्त्रीय तस्वीर का एक मानदंड है। इस प्रकार, जैसा कि 2000 के दशक में ज़्यूरेक ने दावा किया था, एक निश्चित संपत्ति का निरीक्षण करने की हमारी क्षमता न केवल इस बात पर निर्भर करती है कि इसे एक संकेतक राज्य के रूप में चुना गया था, बल्कि यह भी कि पर्यावरण पर छाप कितना मजबूत है। केवल उन स्थितियों को जो प्रतियों के निर्माण के साथ सबसे अच्छा सामना करते हैं - इसलिए बोलने के लिए, उनमें से सबसे अनुकूलित - हम निरीक्षण कर सकते हैं। इसलिए, ज़रिक इस विचार को क्वांटम डार्विनवाद कहता है ।

यह पता चला है कि समान स्थिरता संपत्ति जो पर्यावरण के प्रभाव के तहत सांकेतिक राज्यों के सुपर-चयन की उपस्थिति को बढ़ावा देती है, सीडी के सिद्धांत के अनुसार अनुकूलनशीलता में भी योगदान देती है, अर्थात, अपनी खुद की प्रतियां बनाने की क्षमता। "अवलोकन के माध्यम से चारों ओर सिस्टम की गिरावट का कारण बनता है," ज़्यूरक ने कहा, "और वही प्रक्रिया जो डिकॉयर्स के लिए जिम्मेदार है, उसे पर्यावरण में जानकारी की कई प्रतियां छोड़नी चाहिए।"

जानकारी अधिभार

बेशक, यह मायने नहीं रखता है कि क्वांटम प्रणाली के बारे में जानकारी जो उसके पर्यावरण पर अंकित है, एक पर्यवेक्षक द्वारा पढ़ी जाती है - एक व्यक्ति; शास्त्रीय व्यवहार की उपस्थिति के लिए आवश्यक सभी जानकारी, वहां प्रकट होने के लिए जानकारी के लिए, ताकि इसे सिद्धांत रूप में माना जा सके। "यह आवश्यक नहीं है कि प्रणाली का औपचारिक अर्थों में अध्ययन किया जाए", ताकि यह एक शास्त्रीय में बदल जाए, सीडी के एक समर्थक वाटरलू में इंस्टीट्यूट ऑफ थियोरेटिकल फिजिक्स परिधि के एक भौतिक विज्ञानी जेस रिडेल ने कहा। "यह माना जाता है कि सीडी शास्त्रीय भौतिकी के बारे में सभी को समझाती है या मदद करती है, जिसमें रोजमर्रा की स्थूल वस्तुएं भी शामिल हैं जो प्रयोगशाला के बाहर मौजूद हैं या मनुष्य की उपस्थिति से बहुत पहले मौजूद हैं।"

दस साल पहले, जब रीडेल ज़्यूरेक के स्नातक छात्र थे, तो उन्होंने सैद्धांतिक रूप से दिखाया कि एक सरल, आदर्शित क्वांटम प्रणाली से जानकारी "पर्यावरण में बड़ी संख्या में प्रतियां छोड़ती है," रीडेल ने कहा, "इसलिए यह चर के अर्थ का पता लगाने के लिए पर्यावरण के एक छोटे हिस्से तक पहुंचने के लिए पर्याप्त है" । उन्होंने गणना की कि 1 illm के व्यास के साथ धूल का एक धब्बा, 1 μs के लिए सूर्य द्वारा प्रबुद्ध, प्रति 100 मिलियन बिखरने वाले फोटॉनों के बारे में जानकारी मुद्रित करता है।

यह इस अतिरेक के कारण है कि उद्देश्य शास्त्रीय गुण हैं। दस पर्यवेक्षक धूल के एक धब्बे के स्थान को माप सकते हैं और इसे उसी स्थान पर पा सकते हैं, क्योंकि सभी के पास जानकारी की एक अलग प्रति है। इस अर्थ में, हम एक उद्देश्य "स्थान" को धूल का एक छींटा दे सकते हैं, इसलिए नहीं कि यह "है" इसका अर्थ है (जो भी इसका मतलब है), लेकिन क्योंकि इसके स्थान की स्थिति पर्यावरण में इसकी कई प्रतियों को प्रिंट कर सकती है, इसलिए कि अलग पर्यवेक्षक सर्वसम्मति से आएंगे।

इसके अलावा, आपको लगभग सभी संभावित जानकारी एकत्र करने के लिए अधिकांश पर्यावरण को ट्रैक करने की आवश्यकता नहीं है - और यदि आप पर्यावरण के एक छोटे प्रतिशत से अधिक ट्रैक करते हैं तो आपको कोई लाभ नहीं मिलेगा। "सूचना है कि आप सिस्टम के बारे में एकत्र कर सकते हैं जल्दी से संतृप्त है," Riedel कहा।

यह अतिरेक सीडी की एक बानगी है, जिसे बेलफ़ास्ट में क्वीन्स यूनिवर्सिटी के भौतिक विज्ञानी मौरो पेटरनोस्त्रो ने समझाया, जिन्होंने तीन नए प्रयोगों में से एक में भाग लिया। "यह संपत्ति शास्त्रीय चित्र में संक्रमण की विशेषता है," उन्होंने कहा।

सीडी क्वांटम यांत्रिकी के व्यापक मिथक को परिभाषित करता है, जैसा कि स्पेन में सेविले विश्वविद्यालय के सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी अदन कैबेलो कहते हैं, अर्थात्: क्वांटम और शास्त्रीय दुनिया के बीच संक्रमण समझ से बाहर है, और यह कि क्वांटम सिद्धांत मापन के परिणामों का वर्णन नहीं कर सकता है। इसके विपरीत, वह कहते हैं, "क्वांटम सिद्धांत पूरी तरह से शास्त्रीय दुनिया की उपस्थिति का वर्णन करता है।"

पूरी तरह से सही कैसे खुला का सवाल है। कुछ शोधकर्ताओं का मानना ​​है कि डिकॉयेंस और सीडी क्वांटम-शास्त्रीय संक्रमण का पूरा विवरण देते हैं। लेकिन, हालांकि ये विचार यह समझाने की कोशिश करते हैं कि बड़े पैमाने पर, सुपरपोजिशन गायब क्यों हो जाती है और केवल ठोस, "शास्त्रीय" गुण बने रहते हैं, सवाल यह है कि माप अद्वितीय परिणाम क्यों देते हैं। जब किसी कण का एक विशिष्ट स्थान चुना जाता है, तो उसके क्वांटम विवरण से उत्पन्न होने वाली अन्य संभावनाओं का क्या होता है? क्या वे किसी भी मायने में वास्तविक थे? शोधकर्ताओं को शाब्दिक रूप से क्वांटम यांत्रिकी की दार्शनिक व्याख्या करने के लिए मजबूर किया जाता है, क्योंकि कोई भी यह पता नहीं लगा सकता है कि एक प्रयोग में इस प्रश्न का उत्तर कैसे प्राप्त किया जाए।

प्रयोगशाला को

कागज पर, सीडी काफ़ी ठोस लगती है। और हाल ही में जब तक, वह सब का दावा कर सकता था। लेकिन पिछले एक साल में, शोधकर्ताओं की तीन टीमों ने स्वतंत्र रूप से प्रायोगिक परीक्षणों के लिए सिद्धांत का अध्ययन किया, इसकी मुख्य विशेषता का अध्ययन किया: जिस तरह से क्वांटम सिस्टम ने अपनी प्रतियां अपने पर्यावरण पर छापीं।

क्वांटम प्रणाली के बारे में जो जानकारी है, उसके बारे में विस्तार से पता लगाने की क्षमता पर आधारित प्रयोग उसके पर्यावरण पर अंकित है। यह मामले में नहीं किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, जब धूल के एक धब्बे के साथ-साथ अनगिनत अणु हवा में उड़ जाते हैं। इसलिए दोनों टीमों ने एक तरह के "कृत्रिम वातावरण" में एक क्वांटम ऑब्जेक्ट बनाया, जिसमें केवल कुछ कण थे। दोनों प्रयोग - जिनमें से एक पेटरनस्त्रो द्वारा रोम के सपन्याजा विश्वविद्यालय में सहयोगियों के साथ आयोजित किया गया था, और दूसरा क्वांटम सूचना विशेषज्ञ जियान-वी पैन और चीन के विज्ञान और प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय के उनके सह-लेखकों द्वारा - क्वांटम प्रणाली के रूप में एक एकल फोटॉन का उपयोग किया गया था, और कई और फोटॉन खेले गए पर्यावरण की भूमिका, उसके साथ बातचीत करना और उसके बारे में जानकारी भेजना।

दोनों टीमों ने ऑप्टिकल उपकरणों के माध्यम से फोटॉन को कई जटिल समूहों में संयोजित किया। तब उन्होंने पर्यावरण से फोटॉन का अध्ययन किया ताकि यह पता लगाया जा सके कि सिस्टम के फोटॉन की सांकेतिक स्थिति के बारे में उन्हें क्या जानकारी है - इस मामले में, यह ध्रुवीकरण (ऑसिलेटिंग इलेक्ट्रोमैग्नेटिक फील्ड्स का ओरिएंटेशन) था, जो क्वांटिटी प्रॉपर्टीज में से एक है जो सीडी सिलेक्शन फिल्टर से गुजर सकती है।

सीडी की प्रमुख भविष्यवाणी संतृप्ति प्रभाव है। यदि आप पर्यावरण में बहुत कम संख्या में कणों को ट्रैक करते हैं, तो आप क्वांटम प्रणाली के बारे में जो भी जानकारी एकत्र कर सकते हैं, वह लगभग आपके लिए उपलब्ध होगी। पान ने कहा, "बातचीत के माहौल का कोई भी छोटा सा हिस्सा, शास्त्रीय प्रणाली की अधिकतम जानकारी प्रदान करने के लिए पर्याप्त होगा।"

दो टीमों ने ठीक वैसा ही खोजा। पर्यावरण से केवल एक फोटॉन के मापन ने प्रणालीगत फोटॉन के ध्रुवीकरण के बारे में बहुत सारी उपलब्ध जानकारी का पता लगाया, और आसपास के फोटॉनों के एक बड़े अंश को मापने से कभी कम नई जानकारी मिली। यहां तक ​​कि एक एकल फोटॉन एक वातावरण के रूप में सेवा कर सकता है, जो डिकॉरेन्स और चयन का कारण बनता है, पान ने समझाया, अगर वह एकल प्रणालीगत फोटॉन के साथ काफी सक्रियता से बातचीत करता है। कमजोर इंटरैक्शन के साथ, आपको पर्यावरण के एक बड़े हिस्से को ट्रैक करना होगा।


फेडोर झेज्को, क्वांटम ऑप्टिक्स संस्थान, जर्मनी में उल्म विश्वविद्यालय के निदेशक


सिंथेटिक हीरा

जर्मनी में उल्म विश्वविद्यालय के क्वांटम प्रकाशिकी संस्थान से क्वांटम ऑप्टिक्स, फ्योडोर जेलेज़्को में विशेषज्ञता वाले भौतिक विज्ञानी के मार्गदर्शन में सीडी का तीसरा प्रायोगिक सत्यापन, जिसमें ज़्यूरेक और अन्य ने भाग लिया, एक पूरी तरह से अलग प्रणाली और पर्यावरण का उपयोग किया। वे हीरे के क्रिस्टल जाली में कार्बन परमाणु के स्थान पर एक एकल नाइट्रोजन परमाणु से बने थे - तथाकथित हीरे या एनवी केंद्र में नाइट्रोजन-प्रतिस्थापित रिक्ति। चूंकि कार्बन परमाणु की तुलना में नाइट्रोजन परमाणु में एक और इलेक्ट्रॉन होता है, इसलिए अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन पड़ोसी कार्बन परमाणुओं में अपने लिए एक जोड़ा नहीं खोज पाते हैं और एक रासायनिक बंधन बनाते हैं। नतीजतन, एक अप्रकाशित इलेक्ट्रॉन एक अकेला "स्पिन" की भूमिका निभाता है, जो कि दोनों दिशाओं के एक सुपरपोजिशन में, सामान्य मामले में, ऊपर या नीचे इशारा करते हुए तीर की तरह है।

स्पिन चुंबकीय रूप से कार्बन नाभिक के साथ बातचीत कर सकता है जो परमाणु में कार्बन -13 आइसोटोप के रूप में मौजूद है, और कार्बन परमाणुओं की कुल संख्या का लगभग 0.3% बनाते हैं। , -12, . NV- -13 1 .

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ज़्यूरेक का कहना है कि चूंकि फोटॉनों के साथ प्रयोग कृत्रिम रूप से प्रतियां बनाते हैं, वास्तविक वातावरण के अनुकरण के रूप में, वे एक चयन प्रक्रिया को शामिल नहीं करते हैं जो "प्राकृतिक" सांकेतिक राज्यों का चयन करता है जो कि डिकॉयर्स के प्रतिरोधी हैं। शोधकर्ता स्वयं सांकेतिक अवस्थाओं को लिखते हैं। इस मामले में, हीरे का वातावरण वास्तव में सांकेतिक राज्यों का कारण बनता है। "हीरे की योजना पर्यावरण के आकार के कारण इसकी समस्याएं हैं," ज़्यूरेक ने कहा, "लेकिन यह कम से कम प्राकृतिक है।"

क्वांटम डार्विनवाद का सामान्यीकरण

अब तक, सीडी पर पकड़ है। "इन सभी अध्ययनों में पाया गया है कि क्या उम्मीद थी, कम से कम लगभग," ज़्यूरक ने कहा।

रिडेल का कहना है कि शायद ही कोई विपरीत की उम्मीद कर सकता है: उनकी राय में, सीडी अपने पर्यावरण के साथ एक क्वांटम प्रणाली की बातचीत के लिए मानक क्वांटम यांत्रिकी का सिर्फ एक गहन और व्यवस्थित अनुप्रयोग है। हालांकि, यह क्वांटम माप के बहुमत बनाने के लिए लगभग असंभव है, अगर माप पर्याप्त रूप से सरल किए जाते हैं, तो भविष्यवाणियां स्पष्ट होंगी, उन्होंने कहा: "सीडी स्थिरता के लिए क्वांटम सिद्धांत के आंतरिक सत्यापन की तरह है।"

हालांकि, ये अध्ययन, पहली नज़र में, सीडी के अनुरूप हैं, उन्हें इस बात का प्रमाण नहीं माना जा सकता है कि यह सिद्धांत शास्त्रीय दुनिया के निर्माण की प्रक्रिया का एकमात्र सही विवरण है, या यहां तक ​​कि यह पूरी तरह से सही है। कैबेलो के साथ शुरू करने के लिए, तीन प्रयोग केवल वास्तविक वातावरण के होते हैं जो योजनाबद्ध संस्करण देते हैं। इसके अलावा, प्रयोग दुनिया के शास्त्रीय चित्र की उपस्थिति के अन्य तरीकों को बाहर नहीं करते हैं। पोलैंड में ग्दान्स्क यूनिवर्सिटी ऑफ टेक्नोलॉजी के पावेल गोरोडेत्स्की और उनके सहयोगियों द्वारा विकसित स्पेक्ट्रम प्रसारण का सिद्धांत, उदाहरण के लिए, सीडी को सामान्य बनाने की कोशिश कर रहा है। स्पेक्ट्रम प्रसार का सिद्धांत (जो अब तक कई आदर्श मामलों के लिए काम किया गया है) एक उलझी हुई क्वांटम प्रणाली और इसके वातावरण की स्थिति की चिंता करता है, जो उद्देश्यपूर्ण जानकारी देता है,जो कई पर्यवेक्षक सिस्टम की स्थिति को परेशान किए बिना प्राप्त कर सकते हैं। दूसरे शब्दों में, वह न केवल यह गारंटी देने की कोशिश करती है कि विभिन्न पर्यवेक्षक सिस्टम की प्रतियों को पर्यावरण में एक्सेस कर सकते हैं, बल्कि यह भी कि अभिगम प्रक्रिया के दौरान वे अन्य प्रतियों को प्रभावित नहीं करते हैं। यह वास्तव में "क्लासिक" आयामों की एक संपत्ति भी है।

गोरोडेत्स्की और अन्य सिद्धांतकार भी सीडी को एक सैद्धांतिक मंच में शामिल करने की कोशिश कर रहे हैं, जिसे दुनिया के एक मनमाने ढंग से विभाजन को एक प्रणाली और इसके वातावरण में शामिल करने की आवश्यकता नहीं है, लेकिन बस विचार करता है कि शास्त्रीय वास्तविकता विभिन्न क्वांटम प्रणालियों के इंटरैक्शन से कैसे निकलती है। पैटरनोस्ट्रो का कहना है कि प्रयोगात्मक तरीकों को खोजने का काम जो इन सिद्धांतों की भविष्यवाणियों के बीच बहुत सूक्ष्म अंतर निर्धारित कर सकता है।

फिर भी, शोधकर्ता हार नहीं मान रहे हैं, और उन्हें स्वयं क्वांटम दुनिया के सिद्धांतों का अध्ययन करने की हमारी क्षमता में सुधार करना चाहिए। "इन प्रयोगों के संचालन के लिए सबसे अच्छा तर्क शायद एक अच्छा व्यायाम है," रीडेल ने कहा। "सीडी के प्रत्यक्ष प्रदर्शन के लिए बहुत जटिल मापों की आवश्यकता हो सकती है जो मौजूदा प्रयोगशाला प्रौद्योगिकियों की क्षमताओं की सीमाओं का विस्तार करते हैं।" यह समझने का एकमात्र तरीका है कि हमारे माप का मतलब बेहतर गुणवत्ता माप लेना प्रतीत होता है।