کوی دانش - kooy

ارتباط کوانتومی می تواند بر رابطه علت و معلولی دلالت داشته باشد

ارتباط کوانتومی می تواند بر رابطه علت و معلولی دلالت داشته باشد
05 فروردین
15:00 1394
آیا مصرف یک دارو و بهبودی پس از آن به معنای آن است که حتماً دارو سبب بهبود شما شده است؟ آیا واقعاً مالیات اقتصاد را بر می انگیزد و یا این اقتصاد است که خودش را ترمیم می کند؟ مشکل پاسخ گویی به چنین پرسش هایی (با نتیجه گیری از روابط مربوط به علت و سبب) به علم و فراتر از علم می رسد.

معمولاً ارتباط، به تنهایی دلالت بر رابطه علت و معلولی ندارد ولی پژوهش های جدید انجام شده توسط مؤسسه Perimeter و "مؤسسه محاسبات کوانتومی" (IQC) نشان داده است که درباره متغیرهای کوانتومی، گاهی این موضوع درست است.

کار جدید در این مورد که در نشریه نیچر ساینس منتشر شده است، نتیجه همکاری بین پژوهشگران دانشکده Perimeter، مؤسسه IQC و چندین مرکز دیگر می باشد.

برای اینکه از تفاوت بین "ارتباط" و "رابطه علت و معلولی" تجسمی عملی داشته باشید، آزمایش مربوط به یک دارو را در نظر بگیرید: برخی از افراد دارویی را مصرف می کنند و تعدادی از آنها بهبود پیدا می کنند. حتی نتیجه امیدوار کننده تری هست مبنی بر اینکه پزشکان متوجه شده اند در بین کسانی که این دارو را مصرف می کنند، 60 درصد بهبود پیدا می کنند و از کسانی که از این دارو استفاده نمی کنند، تنها 40 درصد حالشان بهتر می شود. پزشکان از این موضوع چه نتیجه ای می توانند بگیرند؟

در حالت نخست، ممکن است این گونه به نظر برسد که دارو سبب بهبود حال بیمار شده است ولی پزشکان پیش از نتیجه گیری، به اطلاعات بیشتری نیاز دارند. ممکن است این بدان علت باشد که مردان بیش از زنان دارو مصرف می کنند و مردان بیش از زنان به صورت خود به خود بهبود می یابند. در این مورد، احتمالاً یک علت معمولی (جنسیت) می تواند ارتباط موجود را توضیح دهد.

این آزمایش خیالی نشان می دهد که چقدر هوشمندانه می توان ارتباط های علت و معلولی را از ارتباط هایی که از دلائل معمولی سرچشمه می گیرند، تشخیص داد. به همین دلیل است که در ذهن همه پژوهشگرانی که آمار برای آنها اهمیت دارد، این هشدار جای گرفته است: "ارتباط دلالت بر رابطه علت و معلولی ندارد"

در خلال سده گذشته، دانشمندان، ریاضی دان ها و فیلسوفان، ابزارهای نیرومندی را برای باز کردن تار و پودهای علت، اثر و ارتباط ایجاد کرده اند که حتی برای پیچیده ترین سیستم ها نیز به کار می آیند. در مورد سیستم هایی که تنها دو متغیر دارند (مانند آزمایش دارو که در بالا بیان شد)، این سخت ترین حالت است که به کار گرفته می شود. شما اگر می خواهید از نشان دادن فرضیاتی پرهیز کنید مبنی بر اینکه چه موردی در حال رخ دادن است، می باید در مورد متغیر A مداخله کنید (که در این مورد، مصرف دارو می باشد). به این علت که در آزمایش واقعی دارو که با دقت زیادی به صورت تصادفی انجام می شود، افرادی تعیین می شوند تا دارو را مصرف کنند و برخی دیگر نیز از دارونما استفاده می کنند. تنها مداخله فعال در مورد متغیر A می باشد که می تواند ارتباط علت و معلولی را با متغیر B برقرار سازد.

ولی درباره متغیرهای کوانتومی چه می توان گفت؟ پژوهش اخیر نشان می دهد که انواع معینی از ارتباط های کوانتومی سبب رابطه علت و معلولی می شوند (حتی بدون وجود مداخله فعالی که متغیرهای کلاسیک به آن نیاز دارند).

پژوهش اخیر هم تئوری است و هم تجربی. پژوهشگرانی که از جنبه تئوری بر روی موضوع کار کرده اند، موقعیت را به عنوان مشاهده گری دیده اند که درباره دو متغیر کوانتومی کاوش کرده اند (مثلا" ویژگی های پلاریزاسیون دو فوتون) و متوجه شدند که این دو متغیر با هم ارتباط دارند. اندازه گیری، در یک زمان و در دو نقطه انجام می شود ولی مشاهده گر نمی داند که آیا به یک فوتون دو بار نگاه می کند (که یک ارتباط علت و معلولی را نشان می دهد) و یا اینکه یک جفت از فوتون های entanglement شده (1) را می بیند (که نشانگر یک ارتباطِ با علت معمولی می باشد).

دیدگاه اساسی نظریه پردازها آن است که ارتباط های اندازه گیری شده بین یک فوتون در یک زمان و همان فوتون در زمانی دیگر، نسبت به ارتباط اندازه گیری شده بین دو فوتون entanglement شده، الگوی متفاوتی داشته است. به عبارت دیگر آنها کشف کردند که تحت موقعیت های درست، می توانند رابطه علت و معلولی را از دلیل عادی تشخیص دهند.

در ضمن در مؤسسه محاسبات کوانتومی، ابزارهایی برای این ایده قابل توجه تست وجود دارد. پژوهشگران این مؤسسه دستگاهی ساختند که می تواند دو فوتون entanglement شده A و B را تولید کند. آنها A را اندازه گرفتند و سپس جفت- فوتون را از طریق یک دروازه فرستادند که یا فوتون A را انتقال می داد و یا فوتون A و فوتون B را سوئیچ می کرد و فوتون B را انتقال می داد.

این دروازه می تواند بین دو سناریو مبادله شود، به گونه ای که یکی یا دیگری بر اساس نتیجه مولد عدد تصادفی باشد. پژوهشگران در سوی دیگر این دروازه، اندازه گیری دیگری انجام دادند در حالی که نسبت به فوتونی که اندازه گیری کرده بودند، دید نداشتند. دقیقاً به گونه ای که نظریه پردازان پیشگویی کرده بودند، آنها دو الگوی متمایز از ظهور ارتباط را دیدند.

این بدان معنی است که پژوهشگرانی که متغیرهای کوانتومی را اندازه گیری می کنند، می توانند موردی را بسنجند که پژوهشگرانِ سنجشگرِ متغیرهای کلاسیک نمی توانند آن را اندازه گیری کنند: اختلاف بین علت و معلول و علت معمولی در سیستمی را بیان کنید که تنها دو متغیر دارد، بدون آنکه یک مداخله فعال بر روی نخستین متغیر انجام دهید.

این کشف هم از بابت اطلاعات کوانتومی و هم هم از بابت پایه های کوانتومی، بسیار مهم است.

این کار مطالعاتی، یک کلاس جدید از مواردی را پایه ریزی می کند که سیستم های کوانتومی می توانند انجام دهند و سیستم های کلاسیک نمی توانند. هنوز بسیار زود است که بگوییم این موضوع چه نقشی ایفاء می کند ولی چنین مزایای کوانتومی، امیدی را از بابت فناوری های کوانتومی پی ریزی می کند: مثلاً entanglement کوانتومی، رمز نویسی کوانتومی را انجام می دهد و سوپرپوزیشن کوانتومی (2)، محاسبه کوانتومی را در بر می گیرد.

کشف مزایای جدید کوانتومی از نظر تاریخی منجر به نتایج جالبی شده است و پژوهشگران امیدوارند که این مزیت جدید کوانتومی به گونه مناسبی دنبال شود.

برای کسانی که به پایه های کوانتوم علاقمند هستند، این کار مطالعاتی، چهار چوب جدیدی برای پرسیدن پرسش های پایه ای درباره مکانیک کوانتوم ارائه می دهد. مباحثه با نشاط و دراز مدتی در زمینه مرتبط با مفاهیم کوانتومی وجود دارد که مربوط به "واقعیت" می باشد و نیز درباره مواردِ مربوط به شناخت ما از واقعیت. مثلاً اینکه آیا عدم قطعیت کوانتومی در مورد پلاریزاسیونِ یک فوتون به آن معنی است که خودِ فوتون، هیچ پلاریزاسیون تعریف شده ای ندارد و یا اینکه مشاهده کننده چنین فوتونی، شناخت محدودی دارد.

ارتباط ها درباره آنچه که مشاهده کننده می تواند به آن پی ببرد می باشد، در حالی که روابط علت و معلولی درباره روابط فیزیکی بین سیستم ها است. این پژوهش، دریچه جدیدی بر روی چنین پرسش هایی می گشاید.

تیم پژوهشی، این کار را برای مطرح پرسش هایی از این قبیل می داند: این تکنیک ها چگونه برای سناریوهایی ایجاد می شوند که بیش از دو سیستم را درگیر می کند؟ آیا لیست روابط احتمالیِ علت و معلولی بین سیستم های کوانتومی، بزرگ تر از لیست مربوط به سیستم های کلاسیک می باشد؟ و مهم ترین و مهیج ترین پرسش آن است که: ما چگونه باید علّیّت را در جهان کوانتومی درک کنیم؟

..................................................................................................................................................

(1) Quantum entanglement  یک پدیده فیزیکی می باشد و هنگامی رخ می دهد که جفت ها یا گروه هایی از ذرات، ایجاد می شوند و یا به روش هایی مورد تعامل قرار می گیرند، به گونه ای که حالت کوانتومی هر ذره را نمی توان جداگانه شرح داد. در واقع حالت کوانتومی برای یک سیستم به عنوان یک کلیت مطرح است.

(2) سوپرپوزیشن (superposition)، یک اصل مربوط به نظریه کوانتوم است که مفهوم چالش برانگیزِ ماهیت و رفتار ماده و نیروها را در سطح زیر اتمی شرح می دهد.

کلمات کلیدی

اشتراک

درباره نویسنده

ابراهیم یگانه

ابراهیم یگانه

با درودهای گرم به همه.

 

*  تحصيلات: لیسانس الكترونيك

*  تاریخ تولد: 1342

*  سابقه کار ترجمه (به جز سایت کوی دانش): همکاری با دارالترجمه ها، شرکت ها و اعضاء هیئت علمی دانشگاه ها و دانشجویان مقاطع تحصیلی مختلف، ترجمه چندین سایت (سایت آمریکایی سرطان، ...)

*  پیشینه شغلی در سایر زمینه ها: مهندس بازنشسته ایران خودرو با تجربه علمی و عملی در زمینه بهینه سازی مصرف انرژی (برق، آب، گاز، هوای فشرده) در صنایع و در محیط های خانگی.

شما اولین نفری باشید که برای این خبر نظر میدهد
تصویر امنیتی



عبارت در تصویر را وارد کنید


محققان راهی برای خودترمیمی کامپوزیتها در دمای بسیار پایین یافتند

محققان راهی برای خودترمیمی کامپوزیتها در دمای بسیار پایین یافتند

دانشمندان روشی را توسعه داده اند که توسط آن موادی که عموماً در صنایع هوایی و ماهواره ها استفاده می شوند می توانند به خودترمیمیِ شکستها و خش های خود در دمای زیر انجماد بپردازند. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه باشید...

مطالعه متن کامل
راه حلی مؤثر و کم هزینه برای ذخیره انرژی خورشیدی

راه حلی مؤثر و کم هزینه برای ذخیره انرژی خورشیدی

چگونه می توان انرژی خورشیدی را برای استفاده در زمانی که تابش خورشید وجود ندارد ذخیره کرد؟ یک راه حل تبدیل انرژی خورشیدی به هیدروژن توسط الکترولیز آب است. این ایده به این صورت است که از الکتریسیته ای که توسط انرژی خورشیدی (پنلهای خورشیدی) بدست می آید برای تجزیه ملوکولهای آب به اکسیژن و هیدروژن استفاده شود. سپس هیدروژن خالص را می توان بعنوان منبع انرژی الکتریسیته ویا یک منبع سوختی استفاده کرد. اما دقیقاً همینجاست که موضوع پیچیده می شود. حتی با وجود فناوری های مختلفِ تولید هیدروژن و نتایج نوید بخش آزمایشگاهی، هنوز این روش بسیار ناپایدار و گران است و صرفاً برای استفاده های بزرگ تجاری دارای صرفه است. حال، رویکرد جدیدی توسط محققانِ سوئیسی عرضه شده است. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه باشید...

مطالعه متن کامل
تولید سوخت از دی اکسید کربن

تولید سوخت از دی اکسید کربن

در مطالعه ای جدید که توسط دپارتمان انرژی آرگونه از لابراتوار ملی آمریکا و دانشگاه ایلینویز در شیکاگو انجام شد، محققان موفق به یافتن راهی شدند تا با کمک نور آفتاب، دی اکسید کربن را به یک منبع قابل استفاده انرژی تبدیل کنند. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه شوید...

مطالعه متن کامل
قهوه جوشی با قابلیت کشت قارچ

قهوه جوشی با قابلیت کشت قارچ

اگر از زمره عاشقان قهوه هستید و در عین حال قارچ هم از چاشنی های همیشگی غذاهای شماست احتمالاً از همین الان تصمیم قطعی برای خرید این دستگاه را خواهید گرفت. این دستگاه جالب توسط آدریان پرز طراح بارسایی طراحی و تولید شده است. دستگاه های قهوه جوش صرفاً دو دهم درصد از قهوه را تبدیل به نوشیدنی می کنند و مابقی بصورت تفاله دور ریخته می شود. گرچه استفاده از تفاله قهوه بعنوان بستری برای پرورش قارچ موضوع جدیدی نیست ولی در پشت دستگاهی که در ادامه بررسی می کنیم تفکر خلاقانه ای وجود دارد. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه شوید...

مطالعه متن کامل
پیشرفت تکنولوژی پهپادها

پیشرفت تکنولوژی پهپادها

پهپادها بزودی قادر خواهند بود همانند یک پرنده ویا یک حشره بالدار تصاویر محیط را دریافت کرده، پردازش نمایند و بدون نیاز به دخالت نیروی انسانی، رادار وحتی هدایت GPS ماهواره ای راه خود را بیابند. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه شوید...

مطالعه متن کامل
بسیاری از مومیایی های مصری بی استخوان بوده اند

بسیاری از مومیایی های مصری بی استخوان بوده اند

تیمی از دانشمندان که در حالِ اسکن صدها مومیایی از حیوانات مصری بودند به این موضوع شگفت انگیز پی بردند که تقریبا یک سوم مومیایی های یادشده فاقد استخوان بودند. محققان در پروژه ای که بزرگترین مطالعه از نوع خود محسوب می شود، با استفاده از اشعه ایکس و سی تی اسکن داخل بیش از 300 مومیایی حیوانات مصری از جمله گربه، پرنده و کرکودیل را بررسی کردند که در چندین موزه مختلف انگلستان نگهداری می شوند.

مطالعه متن کامل
توصیه های سلامت: خود را به طور منظم وزن کنید

توصیه های سلامت: خود را به طور منظم وزن کنید

نظارت بر خود بخش مهمی از کاهش وزن و بدست آوردن وزنی سالم محسوب می شود. اما «وزن کردن» قواعدی دارد که ما در اینجا با شما درمیان میگذاریم. با کوی دانش همراه شوید...

مطالعه متن کامل
ردیابی طولانی مدت اجسام بسیار ریز به روش ذره بینی فراپایدار

ردیابی طولانی مدت اجسام بسیار ریز به روش ذره بینی فراپایدار

جیلا (JILA) نام مؤسسه ‌ای در آمریکاست که در سال ۱۹۶۲ تحت عنوان پروژه ‌ای مشترک بین «مؤسسه ملی فناوری و استانداردها» (NIST) و «دانشگاه کلرادو در بولدر» تأسیس شد. تحقیقات این مرکز تاکنون ۳ جایزه نوبل را برای محققان آن از جمله اریک کرنل به ارمغان آورده است. حال محققینِ این مؤسسه، این بار ابزاری میکروسکوپی طراحی کرده اند که پایداری آن به حدی است که قابلیت اندازه گیری دقیق جنبش سه بعدی تک ملکول ها را در زمان طولانی دارد. این زمان طولانی از محدودیت کنونی پایداری این ابزارها (در حد چند ده ثانیه) صدها برابر بیشتر است.

مطالعه متن کامل
7 مثال برای اثبات اینکه صفحه بزرگتر (اینچِ بیشتر)، لزوما به معنای گوشی هوشمند بزرگتر نیست

7 مثال برای اثبات اینکه صفحه بزرگتر (اینچِ بیشتر)، لزوما به معنای گوشی هوشمند بزرگتر نیست

همانطور که می دانیم صفحه گوشی هوشمند اندازه استانداردی ندارد، اما در این میان یک نکته آشکار است و آن اینکه ظرف سال های گذشته، اندازه صفحات گوشی های هوشمند مداوم رو به افزایش و بزرگ شدن داشته است. البته لاجرم با بزرگ شدن اندازه صفحه، اندازه کلی گوشی های هوشمند هم افزایش یافته است، با این وجود صفحه نمایش بزرگتر لزوما به معنی گوشی هوشمند بزرگتر نیست.

مطالعه متن کامل
مقایسه گلکسی Note Edge ِ سامسونگ با G3 ال‌جی

مقایسه گلکسی Note Edge ِ سامسونگ با G3 ال‌جی

یکی از جذاب ترین گوشی های هوشمند اخیر، گلکسی Note Edge سامسونگ است، که با صفحه نمایشی غیر معمول و جدیدش، موجی تازه از نوآوری را وارد صنعت گوشی های هوشمند کرده است. با این وجود چگونه این گوشی که بدون شک دارای جایگاه ویژه ای است، می‌خواهد در مقابل اولین گوشی هوشمند از تولید کننده ای شناخته شده در ارائه صفحه نمایش Quad HD و pixel-rich، یعنی G3 ال‌جی، بایستد؟ علاوه بر این، آیا شما فبلت عجیب سامسونگ را به گوشی برجسته ای که LG اخیرا عرضه کرده است، ترجیح دهید؟ ما این دو گوشی را مقایسه می‌کنیم و به این سوال ها پاسخ می‌دهیم.

مطالعه متن کامل