آیا چشم انسان می‌تواند تک‌فوتون را تشخیص دهد؟

حساسیت چشم انسان به‌عنوان حسگری بیولوژیکی چقدر است؟ چرا پاسخ این سؤال اهمیت دارد؟

دانشمندان در مناظره با یکدیگر، بررسی می‌کنند که آیا یافته‌های پژوهش‌ها ثابت می‌کنند که چشم انسان می‌تواند تک‌فوتون‌ها را تشخیص دهد یا خیر. اگر چشمان شما بتواند چنین مقادیر بسیار کوچکی از انرژی را تشخیص دهد؛ آنگاه باید گفت که حسگرهای بیولوژیکی حتی در محیط‌های مرطوب بسیار قدرتمند هستند.

دیدن تک‌فوتون‌ها

فیزیک‌دان‌ها در حال حاضر می‌دانند سلول‌های استوانه‌ای در پشت چشمان ما آن‌قدر به نور حساس هستند که حتی با یک تک‌فوتون تحریک می‌شوند. اما آیا این حساسیت به سیستم‌های شناختی و بصری مغز منتقل می‌شوند و ادراک ایجاد می‌کنند؟ پاسخ به این سؤال به تکنیکی احتیاج دارد که تا همین اواخر در دسترس نبود. حال، فیزیک‌دان‌ها می‌توانند با استفاده از تفنگ‌های فوتونی، جفت‌های فوتونی را به میزان نیاز و تضمین‌شده تولید کنند.

آزمایش توانایی انسان در ادراک یک تک‌فوتون بسیار ساده است. یک تک‌فوتون به چشم انسان شلیک می‌شود و سپس بررسی می‌کنند که آیا شخص مورد آزمایش آن را تشخیص داده است یا خیر. جفت‌های فوتونی در این آزمایش خیلی مهم هستند؛ زیرا بدین طریق است که پژوهشگران می‌توانند تشخیص بدهند تفنگ فوتونی چه هنگام شلیک کرده است. با وجود این ساختار ساده، دستیابی به نتایج خوب دشوار است؛ زیرا مشاهده‌گرهای انسان، غیر قابل اعتماد هستند و دستیابی به نتیجه‌ای مشخص از نظر آماری، به تعداد زیادی آزمایش نیاز دارد.

ماه گذشته، دانشمندان دانشگاه وین در اتریش، یافته‌های خود را منتشر کردند. نتایج آنان مشابه پژوهش‌های پیشین بود. اما پژوهش آن‌ها از یک نظر بسیار منحصر‌به‌فرد بود. آن‌ها از مشاهده‌گرها خواسته بودند درجه‌ی اطمینان مشاهده‌ی خود را ثبت کنند. مشاهده‌گرها در حدود نیمی از موارد (۵۱.۶ درصد) تک‌فوتون‌ها را دیده بودند. این گروه، نتیجه‌ی پژوهش خود را این‌گونه بیان کرد:

انسان‌ها می‌توانند برخورد تک‌فوتون با قرنیه‌ی چشمشان را با احتمالی بالا تشخیص دهند.

فوتون

پژوهشگران دانشگاه ایلینوی در اوربانا-چمپین این نتیجه‌گیری را زیر سؤال بردند. آن‌ها معتقدند که دیتای به‌دست‌آمده، از چنین نتیجه‌ای حمایت نمی‌کند. آن‌ها معتقدند که آزمایش فاقد اهمیت کافی آماری است. از آنجا که گروه دانشگاه ایلینوی، تحقیقاتی در زمینه‌ی دید انسان انجام داده است، در این زمینه متخصص محسوب می‌شود.

حس‌های قدرتمند ما

چرا این موضوع اهمیت دارد؟ توانایی تشخیص چنین مقدار بسیار کوچکی از انرژی، محدودیت‌های فیزیکی بیولوژی را در عملکرد مغز انسان تعریف می‌کند؛ ماشینی که در محیطی مرطوب و با حضور نویزی مداوم عمل می‌کند. اگر چشم ما بتواند تک‌فوتون‌ها را تشخیص دهد (با احتساب اینکه هر کدام ۱۰ تا ۱۹ ژول انرژی‌ دارند) تصویری تأثیرگذار از قدرت حسگرهای بیولوژیکی انسان خواهیم داشت.

مهندسان و فیزیک‌دان‌ها آرزو دارند که بتوانند چنین دقت و حساسیتی را در ماشین‌های خودشان و در محیط‌های گرم و مرطوب پیاده‌سازی کنند. اگر ما ماشین‌های ساخت خود را بر اساس حسگرهای بیولوژیکی خودمان مدل‌سازی کنیم، به اهداف بزرگ‌تری دست خواهیم یافت. همان‌طور که محدودیت‌های حسی‌مان بر ما آشکارتر می‌شود، می‌توان انتظار پیشرفت‌های بزرگ‌تری در فناوری داشت.

منبع futurism

مقاله های مرتبط

  دیدگاه
کاراکتر باقی مانده