چالش جدی در نظریه «بوهر»پس از ۸۰ سال

[fr.chemi3t]

شهریار صدیق افشار، استاد جوان ایرانی دانشگاه «روئن» آمریکا که با ارائه نظریه ای درباره ماهیت دوگانه نور، نظریه «بوهر» - از پذیرفته شده ترین نظریه های فیزیک کوانتوم - را پس از ۸۰ سال با قاطعیت رد کرده است و با چاپ نتایج آزمایش تازه اش در یکی از معتبرترین مجلات فیزیک جهان که جمعی از داوران آن از برندگان جایزه نوبل فیزیک هستند، بار دیگر بر اهمیت نظریه بنیادینش صحه گذاشت.
بر اساس نظریه پروفسور صدیق افشار که با آزمایش های مختلف صحت آن را نشان داده، نور می تواند به صورت همزمان، ماهیت موجی و ذره ای داشته باشد. در صورت اثبات این فرضیه جدید، بر بخش مهمی از نظریه «تعبیر کپنهاک» نیلرز بوهر - فیزیکدان مشهور دانمارکی - خط بطلان کشیده می شود.
بر اساس بخشی از نظریه بوهر که به اصل «مکملیت» موسوم است، ماهیت دوگانه موجی- ذره ای نور در هیچ سیستمی به طور همزمان قابل مشاهده نیست و با توجه به نحوه طراحی آزمایش، تنها یکی از دو پدیده موجی یا ذره ای بودن نور نمود می یابد؛ در حالی که به ادعای صدیق افشار، وی در آزمایش ابداعی خود که نتایج آن اینک در یکی از معتبرترین مجلات فیزیک دنیا به چاپ رسیده، به روشی نشان داده که نور می تواند به طور همزمان ماهیت ذره ای و موجی داشته باشد.
به گفته این استاد فیزیک، تئوری وی می تواند برخی مفاهیم فیزیک مهم و اساسی فیزیک و همچنین مباحث و مسائل مطرح در حوزه اخترفیزیک و کیهان شناسی از جمله ماهیت ماده و انرژی تاریک، انفجار بزرگ (بیگ بنگ)، ساختار فضا زمان و ... را نیز با دیدگاهی کاملا جدید توضیح دهد. از بعد تاریخی نیز این نظریه می تواند به سلطه ۸۰ ساله نظریه «بوهر» و تئوری های منبعث از آن در حوزه مکانیک کوانتوم که آلبرت انیشتین فیزیک پیشه نام آور قرن نیز با وجود تلاشی که کرد نتوانست آن را رد کند، پایان دهد.
طرح این نظریه جسورانه از سوی صدیق افشار و تایید این تئوری که البته مستلزم انجام آزمایش های مختلف و توجه و بررسی دقیق از آن از سوی جامعه فیزیک در روندی طولانی و چندین ساله است از جنبه ای دیگر نیز حائزاهمیت بسیار است و آن طرح یک مبحث بنیادی و جریان ساز در حوزه فیزیک از سوی یک دانشمند ایرانی پس از قرن ها تقلید و رخوت علمی کشور در حوزه علوم جدید است.
شهریار صدیق افشار، فیزیکدان ایرانی مقیم بوستون با اشاره به چاپ مقاله خود در این زمینه در مجله «Foundations of Physics» اظهار داشت؛ چاپ مقاله آزمایش های اخیر من در این مجله که ویراستار اصلی آن - جرالد هدوت - و تعدادی دیگر از ویراستاران آن از برندگان جایزه نوبل فیزیک هستند و بر خلاف اغلب مجلات علمی در هر شماره آن تنها تعداد بسیار معدودی از مقالات داوری شده چاپ می شوند، نشان دهنده توجه جامعه فیزیک به اهمیت این آزمایش است که راه را برای ارائه رسمی تئوری جدید درباره ماهیت نور هموار می کند و تاکیدی است بر اینکه جامعه فیزیک نمی تواند به سادگی از کنار این تئوری که بعد از ۸۰ سال با آزمایش های عملی و تئوری بوهر را به چالش کشیده است، بگذرد.
این استاد و فیزیکدان جوان ایرانی که نخستین بار، دو سال و نیم پیش با چاپ مقاله ای در مجله علمی «نیوساینتیست» نظریه جنجالی خود را مطرح کرده است، از آنچه بی توجهی و مقاومت فیزیکدانان در برابر این نظریه چالش برانگیز و خصوصا برخوردهای تبعیض آمیز با خود، خواند، انتقاد و خاطر نشان کرد؛ علت اینکه این نظریه را پیش از طرح در ژورنال های تخصصی فیزیک در نشریه «نیوساینتیست» ارائه کردم شکستن جو سنگین و مقاومتی بود که در برابر طرح این نظریه ساختاری و چالش برانگیز ایجاد شده بود، به طوری که حتی اجازه طرح این مسئله را نمی دانند. در واقع طی دو سال و نیم گذشته این نظریه از سوی افکار عمومی مورد داوری قرار گرفت و کسانی که در برابر طرح اینچنین نظریه ای مقاومت می کردند متوجه شدند که نمی توان به سادگی از کنار آن گذشت و چنین مبارزه و پیگیری ای بود که جامعه فیزیک را در بالاترین سطح ناچار به تایید اهمیت این آزمایش کرد.
پژوهشگر سابق دانشگاه هاروارد که در دوران نوجوانی نیز از برگزیدگان یکی از نخستین دوره های جشنواره بین المللی «خوارزمی» بوده است، تصریح کرد؛ طرح این نظریه جدید که پس از هشت دهه بر بخش مهمی از نظریه «تعبیر کپنهاک» بوهر خط بطلان می کشد، می تواند انجماد و سد فکری ای را که در جامعه فیزیک ایجاد شده و اجازه تفکر را از فیزیکدان ها سلب کرده و آنها را به پذیرفتن بی چون و چرای نظریه های قبلی وا می دارد، بشکند و راه را برای حرکت به سمت ایده جدید در عرصه فیزیک هموار کند. وی درباره آزمایش چالش برانگیز خود اظهار داشت.
اساس تحقیقات من مبتنی بر یک آزمایش مشهور درباره پدیده «تداخل» است که طی آن به صفحه ای که شکاف یا سوراخ ریزی روی آن قرار دارد نور تابانده می شود. در مقابل این صفحه، صفحه دیگری قرار دارد که روی آن دو سوراخ ریز ایجاد شده است. نوری که از شکاف اول عبور می کند به این دو شکاف تابانده می شود و پس از خروج از این دو شکاف به صورت دو پرتو روی یک صفحه عکاسی می افتد که در فاصله معینی در برابر صفحه دوم قرار دارد. از آنجا که نور به صورت موج عمل می کند این دو پرتو نور روی صفحه با یکدیگر برخورد کرده و پدیده «تداخل» رخ می دهد.
به گفته وی، اگر پرتوهای تابانده شده در حالی که هر دو در نقطه حداکثر یا حداقل خود قرار دارند با یکدیگر تلاقی کنند، نقطه ای نورانی تر روی صفحه عکاسی ظاهر می شود و اگر دو پرتو در حالتی متفاوت با یکدیگر تلاقی کنند، اثر یکدیگر را خنثی کرده و به صورت نقطه ای تاریک روی صفحه ظاهر می شوند.
صدیق افشار درباره آزمایش ابداعی خود که به گفته وی نخستین بار در موسسه خصوصی «مطالعات ازدیاد جرم بر اثر تابش» در بوستون انجام شده اظهار داشت؛ در این آزمایش که اساس بسیار ساده ای دارد، یک پرتو لیزری به صفحه ای تیره که دارای دو سوراخ است تابانده می شود. از آنجا که به جای نور معمولی از لیزر استفاده می شود نیازی به صفحه اول که دارای یک سوراخ است، نیست.
در فاصله دور از صفحه، لنزی قرار دارد که نوری را که از داخل هر روزنه می آید جذب می کند و مجددا پرتوهای منتشر شده را روی یک آینه متمرکز می کند که هرکدام را به یک آشکارساز فوتون جداگانه باز می تاباند؛ بدین ترتیب می توان با توجه به شدت و ضعف پرتو لیزری، تعداد فوتون هایی را که از هر سوراخ بیرون می آیند ثبت کرد.
صدیق افشار با اذعان به اینکه ثبت مقدار فوتون هایی که به سمت هر روزنه می روند به مفهوم ماهیت ذره ای نورست، درباره چگونگی اثبات کرد همزمان دو پدیده ذره ای و موجی بودن نور در این آزمایش گفت؛ در آزمایش پیشنهادی الگوی تداخل به صورت مستقیم مشاهده نمی شود بلکه به شکل غیرمستقیم به اثبات می رسد.
بدین منظور تعدادی سیم های نازک درست در جایی که باید فریزهای تاریک از الگوی تداخلی وجود داشته باشند، قرار داده می شوند. سپس یکی از روزنه ها بسته می شوند در این حالت از تشکیل الگوی تداخلی جلوگیری می شود و نور به راحتی همزمان با خروج از یک روزنه تکی، منتشر می شود، به این ترتیب بخشی از نور که به سیم های فلزی برخورد می کند در تمام راستاها متفرق می کند و اینکه نور به آشکارساز فوتون های مربوط به آن روزنه برسد بی مفهوم می شود، اما هنگامی که روزنه بسته، کامل باز شد، شدت نور در هر آشکارساز به مقدار اولیه (زمانی که سیم ها در محل قرار داده نشده بودند) باز می گردد چون سیم ها در فریزهای تاریک از الگوی تداخلی قرار دارند که نور حاصل از دو شکاف یکدیگر را خنثی می کنند و در نتیجه هیچ نوری به آنها برخورد نکرده و بنابراین هیچ یک از فوتون ها منتشر نمی شوند.
به اعتقاد وی، این امر حاکی از وجود الگوی تداخلی یعنی حالتی است که شکل موجی نور نمود می یابد، در حالی که می توان شدت نور خارج شده از هر شکاف را نیز با یک آشکارساز فوتون اندازه گیری کرد و تعداد فوتون عبوری از میان هر شکاف را تعیین کرد؛ بدین ترتیب این آزمایش بطلان اصل مکملیت را اثبات می کند.
صدیق افشار با اشاره به اینکه کریستوفر استابز از دانشگاه هاروارد نیز این آزمایش را در آزمایشگاه دانشگاه و با حضور خود وی بررسی کرده و به نتیجه مشابهی دست یافته است، خاطرنشان کرد؛ در ادامه تحقیقات، اخیرا این آزمایش با تغییر دتکتورها و سیستم آماری، به صورت تک فوتونی نیز انجام شده که نتایج کاملا مشابهی در پی داشته است که در مقاله ارائه شده در مجله «Foundations of Physics» تشریح شده است.
چاپ مقاله مربوط به آزمایش اخیر که تایید آزمایش اولیه نیز هست، در واقع نخستین بازبینی و داوری رسمی درباره نظریه مطرح شده درباره ماهیت نور است که البته پیش از آن نیز طی دو سال گذشته، آزمایش های دیگری انجام شده بود که مسائل مطرح شده پیرامون آزمایش اولیه در آنها به طور جدی مورد توجه قرار گرفته بود.
وی تصریح کرد؛ در حال حاضر ضمن پاسخ گویی به ایرادات و نظرات منتقدان بطور عمومی با نوشتن مقالاتی در مجلاتی نظیر «American Journal of Physics» و طرح مباحث آموزشی این آزمایش، در حال طراحی یکسری آزمایش های جدید هستم که از سال آینده اجرا خواهد شد.
صدیق افشار درباره ماهیت ظاهرا متناقض نور، طبق نظریه وی، گفت؛ اگرچه مشاهده همزمان ماهیت دوگانه موجی ذره ای نور، امری به نظر متناقض است ولی آنطور که در آزمایش نشان داده شده، نور حقیقتا چنین ماهیتی دارد؛ با این نظریه، دنیای فیزیک، وارد عرصه جدیدی می شود و باید منتظر آینده بود تا مفهوم واقعی این مسئله و نتایج آن به تدریج روشن شود. وی با تاکید بر اینکه هیچ موجود ذره یا موجی، نمی تواند همزمان یا دفعتا به دیگری تبدیل شود و به هرحال یکی از آنها یا هردوی آنها است، اظهار داشت؛ به عقیده من نور شامل یک قسمت موجی و یک قسمت ذره ای است که توسط قسمت موجی به پیش رانده می شود که البته در آزمایش های بعدی، قصد داریم قسمت موجی نور را ایزوله کرده و آن را به صورت مجزا بررسی و آثار فیزیکی مترتب بر آن را مطالعه کنیم.
فیزیکدان ایرانی دانشگاه «روئن» تاکید کرد؛ البته براساس تئوری جدید «هم آفرینی» (OMNIGENESIS) که با هدف یافتن منشأ اینرسی در اجسام ارائه کرد ه ام و در واقع این آزمایش ها در راستای طرح آن نظریه بوده، می توان ماهیت جالب نور را کاملا توجیه کرد.
این استاد فیزیک و پژوهشگر سابق دانشکده دانشگاه «هاروارد» خاطرنشان کرد؛ برای آزمایش این تئوری باید نحوه بر هم کنش دو جرم را که منبع تشعشع الکترومغناطیس تلقی می شوند بررسی می کردم که طبق این تئوری امواج حاصل از آنها با هم تداخل دارند. در حل این مسئله که به two body problem موسوم است برای من بسیار مهم بود که ماهیت موجی (پیوسته) یا ذره ای پرتوهای تابش شده از آنها را مشخص کنم که با انجام آزمایش اخیر ثابت شد که میدان تابشی ذرات بنیادی به صورت موجی است.
وی خاطرنشان کرد؛ بر اساس این تئوری ذرات بنیادی به عنوان منبع تابش امواج الکترومغناطیس در نظر گرفته می شوند و بدین ترتیب می توان اینرسی را بدون استفاده از قانون «ماخ» که در نسبیت عمومی انیشتین به کار رفته، توضیح داد.