کوانتوم و زندگی

علم کوانتوم یعنی شناخت دنیای ریز مقیاس و اینکه جهان در کوچک‌ترین جزءهای خودش، مثل ذرات بنیادی، چطور رفتار می‌کند. کوانتوم،: دنیای ریز مقیاس را توصیف می‌کند. کوانتوم به ما نشان می‌دهد که جهان در بنیادی‌ترین لایه‌ی خود چگونه کار می‌کند. این علم کمک به فهم رفتار ذره و انرژی در عمق هستی و دنیای ریز مقیاس می‌کند. علم کوانتوم می‌گوید: دنیای ریز مقیاس خیلی متفاوت از دنیایی است که در زندگی روزمره می‌بینیم. در دنیای ریز مقیاس یک ذره می‌تواند هم‌زمان در چند حالت باشد یا ارتباطی عجیب و سریع با ذره‌ای دیگر برقرار کند. این شناخت فقط یک کشف نظری نیست، بلکه زاویه‌ی نگاه ما به واقعیت و قوانین طبیعت را هم عوض کرده است. کوانتوم می گوید: ذرات ریز مقیاس، ذرات هوشمندی هستند. چناچه مولوی این اشعار را قرن هفتم سروده است:

جمـــله  ذرات  عالم  در  نهـان                                       با تو می‌گویند روزان و شبان

ما ســمعیم و بــصیرم و هشیـم                                     با شما نا محرمان ما خامشیم

چون شما سوی جمادی مـی‌روید                                     محرم جان جمادان کی شوید

شناخت علم کوانتوم از این رو برای بشر اهمیت دارد که به او امکان می‌دهد عمیق‌ترین لایه‌های واقعیت طبیعی را درک کند. در سطح بنیادی، مکانیک کوانتومی توضیح می‌دهد که ذرات ریزِ سازنده‌ی جهان ــ از الکترون‌ها و پروتون‌ها تا فوتون‌ها ــ چگونه رفتار می‌کنند و چه قوانینی بر آن‌ها حاکم است. این شناخت نه تنها تصویر ما از جهان را دگرگون کرده، بلکه چارچوبی نو برای پرسش از ماهیت واقعیت، علیت و حتی مفهوم احتمال در اختیار بشر گذاشته است. دستاوردهای فعلی علم کوانتوم چیزهایی هستند که ما هر روز بدون اینکه حتماً به آن فکر کنیم از آن‌ها استفاده می‌کنیم. مثلاً:

• رایانه و موبایل: ترانزیستورها که قلب همه‌ی دستگاه‌های دیجیتال هستند، بر پایه‌ی اصول کوانتوم ساخته می‌شوند.
• لیزر: از بارکدخوان فروشگاه گرفته تا جراحی چشم و اینترنت فیبر نوری، همه با لیزر کار می‌کنند که پدیده‌ای کوانتومی است.
• تصویربرداری پزشکی (MRI): برای دیدن داخل بدن بدون جراحی، از قوانین کوانتوم استفاده می‌شود.
• سلول‌های خورشیدی و ال ای دی‌ها: تولید برق از نور خورشید و چراغ‌های کم‌مصرف امروزی هم بر پایه‌ی اثرات کوانتومی هستند.
• جی‌پی‌اس دقیق و ساعت‌های اتمی: زمان‌سنجی فوق‌العاده دقیق که حتی مسیر هواپیماها و ماهواره‌ها را کنترل می‌کند، با فیزیک کوانتوم ممکن شده است.

دستاوردهای آینده‌ی علم کوانتوم: دستاوردهای آینده‌ی علم کوانتوم  هنوز در حال شکل‌گیری هستند، اما دانشمندان پیش‌بینی می‌کنند که چند تحول بزرگ در راه است:

• رایانش کوانتومی: ساخت رایانه‌هایی بسیار قدرتمند که می‌توانند مسائلی را حل کنند که رایانه‌های امروزی حتی در میلیون‌ها سال هم قادر به حل آن نیستند. این موضوع می‌تواند در طراحی دارو، کشف مواد جدید و حل مسائل پیچیده علمی کاربرد داشته باشد.
• ارتباطات کوانتومی: ایجاد شبکه‌های ارتباطی فوق‌امن که به دلیل قوانین کوانتومی، هیچ‌کس نمی‌تواند پیام‌ها را شنود یا هک کند.
• حسگرهای کوانتومی: دستگاه‌هایی بسیار دقیق برای اندازه‌گیری، مثلاً تشخیص بیماری در مراحل بسیار ابتدایی، یا کشف منابع زیرزمینی بدون حفاری.
• انرژی‌های نو: با درک بهتر پدیده‌های کوانتومی، می‌توان روش‌های کارآمدتری برای تولید و ذخیره‌ی انرژی پیدا کرد.
• شبیه‌سازی کوانتومی  استفاده از سامانه‌های کوانتومی برای شبیه‌سازی پدیده‌های طبیعی بسیار پیچیده، مانند رفتار مولکول‌های زیستی یا شرایط درون ستارگان.