Afshar experiment
افشار تجربہ کوانٹم میکانکس میں ڈبل سلٹ تجربے کا ایک تغیر ہے، جسے شہریار افشار نے 2004 میں وضع کیا اور انجام دیا۔ تجربے میں، لیزر سے پیدا ہونے والی روشنی دو قریبی فاصلے والے پنہولوں سے گزرتی ہے، اور ایک لینس کے ذریعے دوبارہ مرکوز ہوتی ہے تاکہ ہر پنہول کی تصویر ایک علیحدہ سنگل فوٹون ڈٹیکٹر پر گر جائے۔ اس کے علاوہ، لینز کے بالکل سامنے مداخلت کے نمونے کے سیاہ کناروں پر پتلی تاروں کا ایک گرڈ رکھا جاتا ہے۔ افشار نے دعوی کیا کہ یہ تجربہ اس بارے میں معلومات فراہم کرتا ہے کہ فوٹون آلات کے ذریعے کون سا راستہ اختیار کرتا ہے، جبکہ بیک وقت راستوں کے درمیان مداخلت کا مشاہدہ کرنے کی اجازت دیتا ہے۔ افشار کے مطابق، یہ کوانٹم میکانکس کے تکمیلی اصول کی خلاف ورزی کرتا ہے۔ اس تجربے کا تجزیہ کیا گیا ہے اور متعدد محققین نے اسے دہرایا ہے۔ ایسے کئی نظریات ہیں جو تکمیل کی خلاف ورزی کیے بغیر اثر کی وضاحت کرتے ہیں۔ جان جی کریمر کا دعوی ہے کہ یہ تجربہ دیگر تشریحات پر کوانٹم میکانکس کی لین دین کی تشریح کے لیے ثبوت فراہم کرتا ہے۔ شہریار افشار کا تجرباتی کام ابتدائی طور پر بوسٹن کے انسٹی ٹیوٹ فار ریڈی ایشن انڈیوسڈ ماس اسٹڈیز (آئی آر آئی ایم ایس) میں کیا گیا تھا اور بعد میں ہارورڈ یونیورسٹی میں دوبارہ پیش کیا گیا، جب وہ وہاں ایک وزٹنگ محقق کے طور پر تھے۔ نتائج پہلی بار مارچ 2004 میں ہارورڈ میں ایک سیمینار میں پیش کیے گئے تھے۔ اس تجربے کو 24 جولائی 2004 کو مشہور سائنس میگزین نیو سائنٹسٹ کے ایڈیشن میں کور اسٹوری کے طور پر پیش کیا گیا تھا جس کی توثیق یونیورسٹی آف واشنگٹن کے پروفیسر جان جی کریمر نے کی تھی۔ دی نیو سائنٹسٹ فیچر آرٹیکل نے بہت سے ردعمل پیدا کیے، جن میں ایڈیٹر کو لکھے گئے مختلف خطوط بھی شامل ہیں جو 7 اگست اور 14 اگست 2004 کے شمارے میں شائع ہوئے، جن میں افشار کی طرف سے اخذ کیے گئے نتائج کے خلاف بحث کی گئی تھی۔ نتائج 2005 میں ایس پی آئی ای کانفرنس کی کارروائی میں شائع ہوئے تھے۔ ایک فالو اپ پیپر جنوری 2007 میں سائنسی جریدے فاؤنڈیشنز آف فزکس میں شائع ہوا اور فروری 2007 میں نیو سائنٹسٹ میں شائع ہوا۔ تجرباتی سیٹ اپ یہ تجربہ ڈبل سلٹ تجربے کے لیے اسی طرح کے سیٹ اپ کا استعمال کرتا ہے۔ افشار کے متغیر میں، لیزر سے پیدا ہونے والی روشنی دو قریبی فاصلے والے سرکلر پنہولز (سلٹس نہیں) سے گزرتی ہے۔ دوہرے پن ہول کے بعد، ایک لینس روشنی کو دوبارہ مرکوز کرتا ہے تاکہ ہر پن ہول کی شبیہہ الگ الگ فوٹون ڈٹیکٹرز پر گر جائے (شکل۔ 1)۔ پن ہول 2 کے بند ہونے کے ساتھ، ایک فوٹون جو پن ہول 1 سے گزرتا ہے صرف فوٹون ڈٹیکٹر 1 پر اثر انداز ہوتا ہے۔ اسی طرح، پن ہول 1 کے بند ہونے کے ساتھ، ایک فوٹون جو پن ہول 2 سے گزرتا ہے صرف فوٹون ڈٹیکٹر 2 پر اثر انداز ہوتا ہے۔ دونوں پن ہول کھلنے کے ساتھ، افشار کا دعوی ہے کہ حمایت میں وہیلر کا حوالہ دیتے ہوئے، کہ پن ہول 1 فوٹون ڈیٹیکٹر 1 (اور اس کے برعکس پن ہول 2 سے فوٹون ڈیٹیکٹر 2) سے منسلک رہتا ہے، اور اس وجہ سے جب دونوں پن ہول کھلے ہوتے ہیں تو کونسی معلومات محفوظ رہتی ہے۔ جب روشنی لہر کے طور پر کام کرتی ہے، تو کوانٹم مداخلت کی وجہ سے کوئی مشاہدہ کر سکتا ہے کہ ایسے علاقے ہیں جن سے فوٹون گریز کرتے ہیں، جنہیں سیاہ کنارے کہتے ہیں۔ لینس کے بالکل سامنے پتلی تاروں کا ایک گرڈ رکھا جاتا ہے (شکل۔ 2) تاکہ تار ایک مداخلت پیٹرن کے سیاہ کنارے میں پڑے جو دوہری پن ہول سیٹ اپ کے ذریعہ تیار ہوتا ہے۔ اگر پن ہول میں سے ایک کو بلاک کر دیا جائے تو مداخلت کا نمونہ اب نہیں بنے گا، اور تاروں کا گرڈ روشنی میں قابل تعریف انحراف کا سبب بنتا ہے اور اس میں سے کچھ کو متعلقہ فوٹون ڈٹیکٹر کے ذریعے پتہ لگانے سے روکتا ہے۔ تاہم، جب دونوں پن ہول کھلے ہوتے ہیں، تو تاروں کا اثر نہ ہونے کے برابر ہوتا ہے، اس صورت کے مقابلے میں جس میں لینس کے سامنے کوئی تار نہیں رکھے جاتے ہیں (شکل۔ 3)، کیونکہ تار مداخلت کے نمونے کے سیاہ کناروں میں پڑے ہوتے ہیں۔ اثر روشنی کی شدت (فوٹون فلکس) پر منحصر نہیں ہے۔ افشار کی تشریح افشار کا نتیجہ یہ ہے کہ، جب دونوں پن ہول کھلے ہوتے ہیں، تو روشنی تاروں سے گزرتے وقت لہر جیسے رویے کو ظاہر کرتی ہے، کیونکہ روشنی تاروں کے درمیان خالی جگہوں سے گزرتی ہے لیکن خود تاروں سے بچ جاتی ہے، بلکہ لینس سے گزرنے کے بعد ذرہ نما رویے کو بھی ظاہر کرتی ہے، جس میں فوٹون ایک مربوط فوٹو ڈٹیکٹر میں جاتے ہیں۔ افشار کا استدلال ہے کہ یہ طرز عمل تکمیل کے اصول سے اس حد تک متصادم ہے کہ یہ ایک ہی فوٹون کے لیے ایک ہی تجربے میں لہر اور ذرہ دونوں کی خصوصیات کو ظاہر کرتا ہے۔ افشار اس بات پر زور دیتا ہے کہ بیک وقت مداخلت کی اعلی مرئیت V کے ساتھ ساتھ اعلی امتیاز D (کس راستے کی معلومات کے مطابق) ہے، تاکہ V2 + D2> 1، اور لہر-ذرہ دوہری تعلق کی خلاف ورزی ہو۔ استقبالیہ کی مخصوص تنقید متعدد سائنس دانوں نے افشار کی ان کے نتائج کی تشریح پر تنقید شائع کی ہے، جن میں سے کچھ تکمیل کی خلاف ورزی کے دعووں کو مسترد کرتے ہیں، جبکہ وہ اس بات کی وضاحت کرتے ہیں کہ تکمیل تجربے سے کس طرح نمٹتی ہے۔ مثال کے طور پر، ایک مقالہ افشار کے بنیادی دعوے کا مقابلہ کرتا ہے، کہ اینگلٹ-گرینبرگر دوہری تعلق کی خلاف ورزی کی گئی ہے۔ محققین نے افشار کے استعمال کردہ مداخلت کے نمونے کی مرئیت کی پیمائش کے لیے ایک مختلف طریقہ استعمال کرتے ہوئے اس تجربے کو دوبارہ چلایا، اور تکمیل کی کوئی خلاف ورزی نہیں پائی، یہ نتیجہ اخذ کرتے ہوئے کہ "یہ نتیجہ ظاہر کرتا ہے کہ کوپن ہیگن کی کوانٹم میکانکس کی تشریح سے اس تجربے کی مکمل وضاحت کی جا سکتی ہے۔" ذیل میں متعدد ناقدین کے مقالے کا خلاصہ ہے جس میں ان کے اہم دلائل اور ان کے درمیان اختلافات کو اجاگر کیا گیا ہے: روتھ کاسٹنر، کمیٹی آن دی ہسٹری اینڈ فلاسفی آف سائنس، یونیورسٹی آف میری لینڈ، کالج پارک۔ کاسٹنر کی تنقید، جو ایک ہم مرتبہ جائزہ لینے والے مقالے میں شائع ہوئی ہے، ایک سوچ کا تجربہ ترتیب دے کر اور اس کی خامی کو بے نقاب کرنے کے لیے افشار کی منطق کو اس پر لاگو کر کے آگے بڑھتی ہے۔ وہ تجویز کرتی ہے کہ افشار کا تجربہ ایک الیکٹران کو اسپن اپ حالت میں تیار کرنے اور پھر اس کے سائیڈ وے اسپن کی پیمائش کرنے کے مترادف ہے۔ اس کا مطلب یہ نہیں ہے کہ کسی نے بیک وقت کسی الیکٹران کی اوپر سے نیچے گھماؤ کی حالت اور سائیڈ وے گھماؤ کی حالت کا پتہ لگا لیا ہے۔ افشار کے تجربے پر لاگو ہوتا ہے: "اس کے باوجود، گرڈ کو ہٹائے جانے کے باوجود، چونکہ فوٹون ایک سپرپوزیشن S میں تیار کیا جاتا ہے، اس لیے t2 پر آخری اسکرین پر پیمائش واقعی میں کبھی بھی 'کس طرف' کی پیمائش نہیں ہوتی (اصطلاح روایتی طور پر سلٹ بیس پر قابل مشاہدہ منسلک ہوتی ہے)، کیونکہ یہ ہمیں یہ نہیں بتا سکتی کہ 'اصل میں فوٹون کس سلٹ سے گزرا تھا۔' ڈینیل ریٹزنر، ریسرچ سینٹر فار کوانٹم انفارمیشن، انسٹی ٹیوٹ آف فزکس، سلوواک اکیڈمی آف سائنسز، براٹسلاوا، سلوواکیا۔ ریٹزنر نے افشار کے ترتیب کے عددی تخروپن انجام دیے، جو ایک پری پرنٹ میں شائع ہوئے اور وہی نتائج حاصل کیے جو افشار نے تجرباتی طور پر حاصل کیے تھے۔ اس سے وہ استدلال کرتے ہیں کہ فوٹون لہر کے رویے کی نمائش کرتے ہیں، جس میں اعلی فریج کی مرئیت بھی شامل ہے لیکن کسی بھی طرح کی معلومات نہیں، یہاں تک کہ جب وہ ڈٹیکٹر کو مارتے ہیں: "دوسرے لفظوں میں دو چوٹی کی تقسیم ایک مداخلت کا نمونہ ہے اور فوٹون لہر کے طور پر برتاؤ کرتا ہے اور اس وقت تک کوئی ذرہ خصوصیات ظاہر نہیں کرتا جب تک کہ وہ پلیٹ سے نہ ٹکرائے۔ اس کے نتیجے میں اس طرح سے کبھی بھی معلومات حاصل نہیں کی جا سکتی ہیں۔ " ڈبلیو جی انروہ، برٹش کولمبیا انروہ یونیورسٹی میں طبیعیات کے پروفیسر، کاسٹنر کی طرح، ایک ایسا انتظام ترتیب دے کر آگے بڑھتے ہیں جو انہیں لگتا ہے کہ مساوی لیکن آسان ہے۔ اثر کا سائز بڑا ہوتا ہے تاکہ منطق میں خامی کو دیکھنا آسان ہو۔ انرو کے خیال میں کہ خامی یہ ہے کہ، اس صورت میں جب تاریک کناروں کی پوزیشن پر کوئی رکاوٹ موجود ہو، یہ نتیجہ اخذ کرتا ہے کہ اگر ذرہ کا پتہ ڈٹیکٹر 1 میں لگایا گیا تھا، تو یہ راستہ 1 سے آیا ہوگا۔ اسی طرح، اگر اس کا پتہ ڈٹیکٹر 2 میں لگایا گیا، تو یہ راستہ 2 سے آیا۔ دوسرے لفظوں میں، وہ مداخلت کے نمونے کے وجود کو قبول کرتا ہے لیکن کس طرح کی معلومات کے وجود کو مسترد کرتا ہے۔ لوبوس موٹل، فزکس کے سابق اسسٹنٹ پروفیسر، ہارورڈ یونیورسٹی۔ موٹل کی تنقید، جو ان کے بلاگ میں شائع ہوئی ہے، انرو اور کاسٹنر جیسے مختلف تجربے کی تجویز کرنے کے بجائے افشار کے اصل سیٹ اپ کے تجزیے پر مبنی ہے۔ انرو اور کاسٹنر کے برعکس، ان کا ماننا ہے کہ کونسی معلومات ہمیشہ موجود رہتی ہے، لیکن ان کا استدلال ہے کہ مداخلت کے نمونے کا ماپا ہوا تضاد دراصل بہت کم ہے: "کیونکہ دوسرے، درمیانی تصویر سے یہ سگنل (خلل) چھوٹا ہے (مساوی طور پر، یہ صرف فوٹون کے بہت چھوٹے حصے کو متاثر کرتا ہے)، اس کے برعکس V بھی بہت چھوٹا ہے، اور لامحدود پتلی تاروں کے لیے صفر پر جاتا ہے۔" وہ یہ بھی استدلال کرتے ہیں کہ اس تجربے کو کلاسیکی برقی حرکیات کے ساتھ سمجھا جا سکتا ہے اور اس کا "کوانٹم میکانکس سے کوئی تعلق نہیں ہے"۔ اولے سٹیورناگل، اسکول آف فزکس، فلکیات اور ریاضی، یونیورسٹی آف ہارٹفورڈشائر، برطانیہ۔ اسٹیور ناگل ایک سیٹ اپ میں مختلف منتقل شدہ، اضطراری اور عکاسی شدہ طریقوں کا مقداری تجزیہ کرتا ہے جو افشار سے صرف قدرے مختلف ہوتا ہے۔ انہوں نے یہ نتیجہ اخذ کیا کہ اینگلٹ-گرینبرگر دوہری تعلق سختی سے مطمئن ہے، اور خاص طور پر یہ کہ پتلی تاروں کے لیے کنارے کی مرئیت کم ہے۔ کچھ دوسرے ناقدین کی طرح، وہ اس بات پر زور دیتے ہیں کہ مداخلت کے نمونے کا اندازہ لگانا پیمائش کرنے کے مترادف نہیں ہے: "آخر کار، افشار کی طرف سے دیئے گئے تجزیے میں سب سے بڑی کمزوری یہ ہے کہ مداخلت کا نمونہ موجود ہونا چاہیے۔" اینڈریو نائٹ، شعبہ طبیعیات، نیو یارک یونیورسٹی کا استدلال ہے کہ افشار کا تکمیلی کی خلاف ورزی کرنے کا دعوی ایک سادہ منطقی عدم مطابقت ہے: اس تجربے کو ترتیب دے کر تاکہ فوٹون دو پنہولوں پر مقامی طور پر مربوط ہوں، پنہول لازمی طور پر ان فوٹونوں سے ممتاز نہیں ہیں۔ "دوسرے لفظوں میں، افشار اور دیگر۔ ایک سانس میں دعوی کریں کہ انہوں نے تجربہ ترتیب دیا ہے تاکہ پن ہول اے اور بی کو بعض فوٹونوں کے ذریعے فطری طور پر الگ نہ کیا جا سکے [خاص طور پر، فوٹون جو پن ہول کے ذریعے پھیلے ہوئے چوڑائی پر مقامی طور پر مربوط ہونے کے لیے پیدا ہوتے ہیں جو اس طرح ان میں فرق کرنے سے قاصر ہوتے ہیں]، اور دوسری سانس میں ان ہی فوٹونوں کے ساتھ پن ہول اے اور بی کو الگ کرنا۔ "افشار کے شریک مصنفین ایڈورڈو فلوریس اور ارنسٹ نوسیل نے کاسٹنر کے سیٹ اپ پر تنقید کی ہے اور ایک متبادل تجرباتی سیٹ اپ کی تجویز پیش کی ہے۔ افشار کے لینس کو ہٹا کر اور ایک چھوٹے سے زاویے پر دو بیموں کو اوورلیپ کرنے کا سبب بن کر، فلوریس اور دیگر۔ اس کا مقصد یہ ظاہر کرنا ہے کہ رفتار کا تحفظ دونوں پن ہول کھلے ہونے پر کس راستے کی معلومات کے تحفظ کی ضمانت دیتا ہے۔ لیکن یہ تجربہ اب بھی لوبوس کے اعتراض سے مشروط ہے کہ 2 بیموں میں ایک ذیلی خوردبین انحراف کا نمونہ ہوتا ہے جو پھسلن سے پہلے بیموں کے ارتکاز سے پیدا ہوتا ہے۔ نتیجہ یہ ہوتا کہ تاروں تک پہنچنے سے پہلے کس پھسلن کو کھولا گیا تھا۔ جان جی کریمر نے کوپن ہیگن کی تشریح اور کئی دنیاؤں کی تشریح پر کوانٹم میکانکس کی اپنی لین دین کی تشریح کی حمایت کرنے کے لیے تجربے کی افشار کی تشریح کو اپنایا۔ وہیلر کا تاخیر سے انتخاب کا تجربہ تاخیر سے انتخاب کوانٹم صافی کمزور پیمائش وہیلر-فین مین جذب نظریہ حوالہ جات کوانٹم پیمائش طبیعیات کے تجربات طبیعیات کا فلسفہ