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क्या आप कभी एक ही समय में एक से अधिक स्थानों पर रहे हैं? यदि आप एक परमाणु से बहुत बड़े हैं, तो उत्तर नहीं होगा।
लेकिन परमाणुओं और कणों को क्वांटम यांत्रिकी के नियमों द्वारा नियंत्रित किया जाता है, जिसमें कई अलग-अलग संभावित परिस्थितियां एक साथ सहवास कर सकती हैं।
क्वांटम सिस्टम को "तरंग फ़ंक्शन" कहा जाता है: एक गणितीय वस्तु जो इन विभिन्न संभावित स्थितियों की संभावनाओं का वर्णन करती है।
और ये विभिन्न संभावनाएं तरंग फ़ंक्शन में सह-अस्तित्व कर सकती हैं, जिसे विभिन्न राज्यों का "सुपरपोज़िशन" कहा जाता है। उदाहरण के लिए, एक बार में कई अलग-अलग स्थानों पर मौजूद एक कण जिसे हम "स्थानिक सुपरपोजिशन" कहते हैं।
यह केवल तभी होता है जब माप किया जाता है कि तरंग फ़ंक्शन "ढह जाता है" और सिस्टम एक निश्चित स्थिति में समाप्त होता है।
आमतौर पर, क्वांटम यांत्रिकी परमाणुओं और कणों की छोटी दुनिया पर लागू होती है। जूरी अभी भी बाहर है कि बड़े पैमाने पर वस्तुओं के लिए इसका क्या मतलब है।
हमारे शोध में, ऑप्टिका में आज प्रकाशित, हम एक प्रयोग का प्रस्ताव करते हैं जो इस कांटेदार प्रश्न को एक बार और सभी के लिए हल कर सकता है।
इरविन श्रोडिंगर की बिल्ली
1930 के दशक में, ऑस्ट्रियाई भौतिक विज्ञानी एरविन श्रोडिंगर अपने प्रसिद्ध विचार प्रयोग के साथ एक बॉक्स में एक बिल्ली के बारे में आए, जो क्वांटम यांत्रिकी के अनुसार, एक ही समय में जीवित और मृत हो सकता है।
इसमें, एक बिल्ली को एक मोहरबंद बॉक्स में रखा जाता है, जिसमें एक यादृच्छिक क्वांटम घटना में इसे मारने की 50-50 संभावना होती है। जब तक बॉक्स नहीं खोला जाता है और बिल्ली को देखा जाता है, तब तक बिल्ली दोनों मृत है और उसी समय जीवित।
दूसरे शब्दों में, बिल्ली का अवलोकन होने से पहले एक तरंग फ़ंक्शन (कई संभावनाओं के साथ) के रूप में मौजूद है। जब इसका अवलोकन किया जाता है, तो यह एक निश्चित वस्तु बन जाती है।
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श्रोडिंगर की बिल्ली क्या है?
बहुत बहस के बाद, उस समय वैज्ञानिक समुदाय "आम सहमति" के साथ पहुंचेकोपेनहेगन व्याख्या"। यह मूल रूप से क्वांटम यांत्रिकी केवल परमाणुओं और अणुओं पर लागू होता है, लेकिन बहुत बड़ी वस्तुओं का वर्णन नहीं कर सकता है।
पता चला कि वे गलत थे।
पिछले दो दशकों में या तो, भौतिकविदों तैयार हो चुका है क्वांटम में बताता है अरबों-खरबों परमाणु से बनी वस्तुएं - काफी बड़ी है जिसे नग्न आंखों से देखा जा सकता है। हालांकि, यह है अभी तक नहीं स्थानिक सुपरपोजिशन शामिल है।
एक तरंग फ़ंक्शन वास्तविक कैसे बनता है?
लेकिन लहर फ़ंक्शन एक "वास्तविक" वस्तु कैसे बन जाती है?
इसे भौतिक विज्ञानी "क्वांटम मापन समस्या" कहते हैं। इसने लगभग एक सदी से वैज्ञानिकों और दार्शनिकों को हैरान कर दिया है।
यदि कोई ऐसा तंत्र है जो बड़े पैमाने पर वस्तुओं से क्वांटम सुपरपोजिशन की क्षमता को हटा देता है, तो उसे किसी तरह लहर फ़ंक्शन को "परेशान" करना होगा - और यह गर्मी पैदा करेगा।
यदि ऐसी गर्मी पाई जाती है, तो इसका मतलब है कि बड़े पैमाने पर क्वांटम सुपरपोजिशन असंभव है। यदि इस तरह की गर्मी से इंकार किया जाता है, तो यह संभावना है कि प्रकृति किसी भी आकार में "क्वांटम" होने का बुरा नहीं मानती।
यदि उत्तरार्द्ध है, तो प्रौद्योगिकी को आगे बढ़ाने के साथ हम बड़ी वस्तुओं को रख सकते हैं, शायद भावुक प्राणी भी, क्वांटम राज्यों में।
यह क्वांटम सुपरपोजिशन में एक गुंजयमान यंत्र का एक चित्रण है। लाल लहर लहर फ़ंक्शन का प्रतिनिधित्व करती है। क्रिस्टोफर बेकर, लेखक प्रदान की
भौतिकविदों को पता नहीं है कि बड़े पैमाने पर क्वांटम सुपरपोजिशन को रोकने वाला तंत्र कैसा दिखेगा। कुछ के अनुसार, यह एक है अज्ञात ब्रह्मांड क्षेत्र। अन्य लोग गुरुत्वाकर्षण पर शक इसके साथ कुछ करना पड़ सकता है।
भौतिकी के लिए इस साल का नोबेल पुरस्कार विजेता, रोजर पेनरोज़, सोचते हैं कि यह एक परिणाम हो सकता है जीवित प्राणियों की चेतना.
मिनीस्कूल आंदोलनों का पीछा करना
पिछले एक दशक में, भौतिकविदों को बुखार के कारण गर्मी का पता लगाने में मदद मिली है, जो लहर समारोह में गड़बड़ी का संकेत देगा।
यह पता लगाने के लिए, हमें एक ऐसी विधि की आवश्यकता होगी, जो "अतिरिक्त" ऊष्मा के अन्य सभी स्रोतों को दबा सके (जो कि "अतिरिक्त" ऊष्मा की एक सटीक माप के रूप में प्राप्त हो सकती है)।
हमें क्वांटम "बैकएक्शन" नामक एक प्रभाव को भी बनाए रखने की आवश्यकता होगी, जिसमें स्वयं को देखने का कार्य गर्मी पैदा करता है।
हमारे शोध में, हमने एक ऐसा प्रयोग तैयार किया है, जिससे पता चल सकता है कि बड़े पैमाने पर वस्तुओं के लिए स्थानिक सुपरपोजिशन संभव है या नहीं। सबसे अच्छा इस प्रकार प्रयोग इसे हासिल नहीं कर पाए हैं।
छोटे बीम के साथ उत्तर ढूंढना जो कंपन करता है
हमारे प्रयोग का उपयोग किया गया है की तुलना में बहुत अधिक आवृत्तियों पर गुंजयमान यंत्र का उपयोग करेगा। यह फ्रिज से किसी भी गर्मी के मुद्दे को हटा देगा।
जैसा कि पिछले प्रयोगों में था, हमें पूर्ण शून्य से ऊपर 0.01 डिग्री केल्विन पर एक फ्रिज का उपयोग करने की आवश्यकता होगी। (निरपेक्ष शून्य सैद्धांतिक रूप से न्यूनतम तापमान है)।
बहुत कम तापमान और बहुत उच्च आवृत्तियों के इस संयोजन के साथ, गुंजयमान यंत्र में कंपन "बोस संघनन" नामक एक प्रक्रिया से गुजरते हैं।
आप इसे रेज़ोनेटर के रूप में इतना ठोस रूप से जमे हुए देख सकते हैं कि फ्रिज से उबलती हुई गर्मी इसे झकझोर नहीं सकती, थोड़ा सा भी नहीं।
हम एक अलग माप रणनीति का भी उपयोग करेंगे जो गुंजयमान यंत्र की गति को बिल्कुल भी नहीं देखता है, बल्कि इसमें ऊर्जा की मात्रा होती है। यह विधि दृढ़ता से बैकएशन हीट को भी दबा देगी।
लेकिन हम ऐसा कैसे करेंगे?
प्रकाश के एकल कण गुंजयमान यंत्र में प्रवेश करेंगे और किसी भी अतिरिक्त ऊर्जा को अवशोषित करते हुए कुछ मिलियन बार आगे-पीछे उछलेंगे। वे अंततः गुंजयमान यंत्र छोड़ देते हैं, अतिरिक्त ऊर्जा को दूर ले जाते हैं।
प्रकाश कणों की ऊर्जा को मापने के द्वारा, हम निर्धारित कर सकते हैं कि क्या गुंजयमान यंत्र में गर्मी थी।
यदि गर्मी मौजूद थी, तो यह एक अज्ञात स्रोत का संकेत देगा (जिसे हमने नियंत्रित नहीं किया था) ने तरंग फ़ंक्शन को परेशान किया था। और इसका मतलब होगा कि बड़े पैमाने पर सुपरपोज़िशन होना असंभव है।
क्या सब कुछ क्वांटम है?
हमारे द्वारा प्रस्तावित प्रयोग चुनौतीपूर्ण है। यह उस तरह की चीज नहीं है जिसे आप रविवार की दोपहर को लापरवाही से सेट कर सकते हैं। यह विकास के वर्षों, लाखों डॉलर और कुशल प्रयोगात्मक भौतिकविदों का एक पूरा गुच्छा ले सकता है।
बहरहाल, यह हमारी वास्तविकता के बारे में सबसे आकर्षक प्रश्नों में से एक का जवाब दे सकता है: क्या सब कुछ क्वांटम है? और इसलिए, हम निश्चित रूप से सोचते हैं कि यह प्रयास के लायक है।
मानव, या बिल्ली, को क्वांटम सुपरपोज़िशन में डालने के लिए - वास्तव में हमारे लिए यह जानने का कोई तरीका नहीं है कि यह कैसे प्रभाव होगा।
सौभाग्य से, यह एक ऐसा सवाल है जिसके बारे में हमें अभी सोचने की जरूरत नहीं है।
लेखक के बारे में
स्टीफन फोरस्टनर, पोस्टडॉक्टोरल रिसर्च फेलो, क्वींसलैंड विश्वविद्यालय
इस लेख से पुन: प्रकाशित किया गया है वार्तालाप क्रिएटिव कॉमन्स लाइसेंस के तहत। को पढ़िए मूल लेख.
