Massaçusets Texnologiya İnstitutunun ("MIT") tədqiqatçıları kvant və klassik fizika arasındakı uçurumu aradan qaldıran mühüm kəşfə imza atıblar. Yeni araşdırmada alimlər nümayiş etdiriblər ki, adətən kvant hissəciklərinə aid edilən qəribə davranışları təsvir etmək üçün klassik fizikadan götürülmüş riyazi ideyalardan istifadə etmək mümkündür. Kvant hesablamaları və sensorika kimi tətbiqi sahələrin inkişafına baxmayaraq, subatom səviyyəsindəki proseslərin çoxu hələ də elm üçün sirr olaraq qalır. "MIT"-nin Qeyri-xətti Sistemlər Laboratoriyasının əməkdaşları Vinfrid Lomiller və Jan-Jak Slotin bu sirləri açmaq üçün yeni riyazi formulyasiya təklif ediblər. Bu yanaşma alimlərə kvant mexanikasında istifadə olunan Şrödinger tənliyi ilə eyni nəticələrə klassik fizika prinsipləri ilə çatmağa imkan verir.
İki yarıq təcrübəsi necə izah olunur?
Tədqiqatçılar öz nəzəriyyələrini iki yarıq təcrübəsi və kvant tunellənməsi də daxil olmaqla, bir neçə kvant-mexaniki ssenaridə sınaqdan keçiriblər. Klassik fizika baxımından, tək bir foton metal divardakı yarıqlardan birindən keçərək qarşı tərəfə çatmalıdır. Lakin təcrübələr zamanı alimlər bir-birini əvəz edən parlaq və qaranlıq zolaqlar müşahidə ediblər. Bu fenomen fotonun eyni anda birdən çox yolla hərəkət etməsi, hər iki yarıqdan keçməsi və özü ilə interferensiya yaratması nəticəsində baş verir. Zolaqlı naxış göstərir ki, fotonun iki interferensiya yolu dalğa kimi davranır və bu, kvant hissəciyinin dalğaya bənzədiyini sübut edir.
Feynman nəzəriyyəsinə hansı alternativ təklif edilir?
Məşhur fizik Riçard Feynman bu davranışı izah etməyin çətin olduğunu bildirirdi. O qeyd edirdi ki, bunun üçün fotonun keçə biləcəyi hər bir nəzəri yolu (istər düz xətt, istərsə də ziqzaq) hesablamaq və ortalamaq lazımdır. Lakin Slotin və Lomiller kvant superpozisiyasının fotona bir çox trayektoriya üzrə hərəkət etməyə imkan verdiyini dərk edərək, klassik fizikanın buna necə yanaşacağını araşdırıblar. Onlar sonsuz sayda yolu hesablamaq əvəzinə, eyni nəticəni verə bilən "ən az təsirli klassik yolları" hesablamağı təklif ediblər.
Yeni riyazi model necə işləyir?
Bu məqsədlə alimlər Hamilton-Yakobi tənliyindən istifadə ediblər. Bu tənliyə görə, A nöqtəsindən B nöqtəsinə atılan obyekt elə bir real yolla hərəkət edir ki, bu yolun hər bir nöqtəsində onun təsiri minimuma enir. İki yarıq təcrübəsinə klassik fizikanın komponenti olan sıxlığı əlavə edən alimlər, Hamilton-Yakobi tənliyini modifikasiya ediblər. Nəticədə məlum olub ki, Feynman-ın irəli sürdüyü kimi sonsuz sayda deyil, yalnız iki klassik yolu nəzərdən keçirmək kifayətdir. Alimlərin hesablamaları fotonun mümkün yollarının paylanmasını göstərən dalğa funksiyasını yaradıb və bu, Şrödinger tənliyinin proqnozları ilə tam üst-üstə düşüb.
Əldə edilən nəticələr kvant mexanikasının əsaslarını daha sadə yollarla anlamağa kömək edir.
"Biz göstəririk ki, kvant mexanikasından olan Şrödinger tənliyi və klassik fizikadan olan Hamilton-Yakobi tənliyi sıxlığın müvafiq hesablanması zamanı əslində eynidir,"- deyə Jan-Jak Slotin mətbuat açıqlamasında bildirib. O əlavə edib ki, bu, sırf riyazi nəticədir və kvant hadisələrinin klassik miqyasda baş verdiyini iddia etmirlər. Əsas məqsəd kvant davranışını çox sadə klassik alətlərin köməyi ilə hesablamağın mümkünlüyünü sübut etməkdir.
