دنیاهای موازی ، از تئوری تا واقعیت

ندازه گیری کوانتومی؟
حالا سری می زنیم به "اندازه گیری کوانتومی" که یکی مسائل زیبا و فریبنده کوانتوم که هنوز بعد از حدود 70 سال از طرح آن هنوز جواب قطعی و قانع کننده ای برایش پیدا نشده است.در بسیاری از کتاب ها و سایت ها در مورد این تئوری مطالبی نوشته شده است،اما بیشترشان با فرمول و شکل و تصاویر گوناگون است که برای یک فرد عادی فهمیدنش قدری سخت و دشوار است. البته در شرح کوانتوم اشاره ای به آن شد ولی اگر متوجه نشده اید کار را به من بسپارید تا به طور خلاصه شده برای شما بیان کنم.

 در فیزیک کلاسیک،(منظور نیوتونی است)،اندازه گیری مشکلی ایجاد نمی کند؛فقط باید آنچه را هست مشاهده کرد.پیش از اندازه گیری شاید تنها کاری که از ما ساخته است این باشد که بگوییم که احتمال آمدن شیر یا خط سکه 2/1 است.اما وقتی ببینیم که شیر یا خط آمده است دلیلش این است که واقعا هم چنین بوده است.

در نظریه کوانتومی متعارف،اندازه گیری متفاوت است،زیرا اصل بر هم نهی سبب می شود که حالات ممکن بدیل،درست تا دم آخر با هم بمانند،تا اینکه بالاخره ناگهان یکی از حالت ها به صورت چیزی که تحقق یافته است ظاهر می شود.پیش از این دیدیم که یکی از فکرهایی که در این باره می توان کرد به صورت رمبش بسته موج بیان می شود.احتمال فوتون در "اینجا" و "آنجا" و "هرجا" گسترده است،اما وقتی فیزیکدان از راه آزمایش از آن بپرسد "کجایی؟" و پاسخ "اینجا" ظاهر می شود،همه احتمال ها به این امر واقع "رمبش پیدا می کنند". اما مسئله مهمی که هنوز در بحث ما پاسخ نیافته است این است:چگونه چنین چیزی رخ می دهد؟

بگذارید مثالی بزنیم تا مسئله روشن تر شود،باز هم فوتونی را در نظر می گیریم، این فوتون در راه خود به یک دوراهی می رسد که یکی از آن ها به آینه ای بازتابنده و راه دیگری به یک شیشه کدر می رسد در فیزیک کلاسیک اگر مشخصات فوتون را مثل،زاویه،نیروهایی که بر فوتون تاثیر می گذارند،و غیره می دانستیم، میتوانستیم احتمال هایی که به سرنوشت فوتون منجر می شود را مشخص کنیم. اما همان طور که می دانیم اجسام ریز مانند(فوتون، الکترون، پروتون،...) از قوانین کلاسیک پیروی نمی کنند،وباید این قوانین جای خود را به فیزیک کوانتوم بدهند.در اینجا مسئله فرق می کند،اصل برهم نهی باعث می شود،تا احتمال های موجود برای برای رسیدن فوتون به شیشه کدر یا آینه بازتابنده با هم برهم کنش داشته باشند (یعنی با هم قاطی می شوند). درنتیجه ما نمی توانیم از سرنوشت فوتون که به آینه یا شیشه کدر می رسد اطمینان حاصل کنیم، پس تا آخرین لحظه ای که فوتون به دو راهی می رسد،ما فقط مشتی از احتمالات را در دست داریم، و برای فوتون هم همین اتفاق می افتد،هیچ سرشت پنهانی در خود ندارد تا یکی از احتمالات را بر دیگری ترجیح دهد.

بازگردیم به آزمایش،تنها کاری که از ما برمی آید صبر است،تا فوتون یکی از راه های پیش رو را انتخاب کرده که یا به آینه می رسد و یا به شیشه کدر. جان مسئله در همینجاست چه کسی در مورد کار تک تک فوتون تصمیم می گیرد؟ همان طور که گفتیم فوتون تا آخرین لحظه احتمالات را بر دوش می کشد و ما هم نمی توانیم در مورد سرنوشت آن اطمینان حاصل کنیم چه چیزی باعث می شود که آخرین لحظه فوتون یکی از راه ها را بر دیگری ترجیح دهد؟ و انسانی که در بیرون آن دستگاه در حال مشاهده است یا درخشش آینه را می بیند یا در آشامیده شدن فوتون را؟

مسئله پیچیده تر می شود وقتی نتایج این پدیده را در جهان واقعی بیان کنیم،زیرا همه ی ما و هر آنچه که در دور بر ماست،از(پروتون،الکترون ،نوترون) ساخته شده است.و هرکدام از این ها احتمالات گوناگونی در پیش روی دارند،ولی به نتایج مشخصی می رسند! آیا آگاهی ما در فروریختن تابع موج(همان احتمالات) تاثیر دارد؟ آیا وقتی ما به ماه نگاه نمی کنیم،ماه در ابرهای  احتمالات است و شکلی درهم و برهم دارد و وقتی به آن نظر می کنیم به شکل ماه در می آید؟ مثل آن است که بگوییم که تا وقتی به توپ بیلیارد نگاه نکردیم نه قرمز است و نه آبی، و زمانی که بدان نظر می افکنیم به رنگ مشخصی در می آید!  بلی، این داستان علمی-تخیلی نیست، این فیزیک کوانتوم است.هیچ کس در جهان بیش از     این نمی داند...و

            

اگر این نتایج را برخلاف عقل سلیم می دانید،در پاسخ باید گفت غیرقابل پیش بینی بودن جوهره فیزیک کوانتوم است،برای همین فیزیکدانان بزرگ از جمله:"اینشتین،اروین شرودینگر،نیلزبور و..." با آن که نقش مهمی در پیشرفت فیزیک کوانتوم داشتند، ولی به مخالفت با آن پرداختند.

در تمامی این سال ها فیزیکدانان بی کار نشسته اند، و برای برون یافت از نتایج آن تئوری های مختلفی ارائه دادند، که در ادامه به بعضی از مهمترین آنها اشاره می کنم.

1 بی موردی

برخی از مفسران کوشش کرده اند که مسئله را از سر باز کنند و گفته اند که اصلا مسئله بی موردی است.یکی از دلایلی که در تایید این نظر می آورند این نظر پوزیتیویستی است که کار علم فقط پرداختن به همبستگی میان پدیده هاست و کوشش برای فهم پدیده ها از جمله وظایف آن نیست.و اگر بتوانیم  محاسبات کوانتومی را انجام بدهیم ، و اگر میان نتایج محاسبات و آزمایشی که عملا انجام می دهیم همبستگی رضایت بخشی وجود داشته باشد،که البته وجود هم دارد،نباید خواستار چیز دیگری باشیم.طالب چیز دیگری بودن افزون طلبی بیهوده فکری است.این استدلال یک خصوصیت دارد آن هم دید حداقلی آن در مورد فیزیک است.به ویژه فرض می کند که فیزیک کاری با فهم جزئیات فرایند های فیزیکی خاص ندارد.این نظر شاید با طبع کسانی که گرایش فلسفی ویژه ای دارند سازگار باشد،اما برای دانشمندان،که می خواهند به بیشترین فهم ممکن از گردش کار جهان دست پیدا کنند، رماننده است.در کار فکری به کم راضی شدن خیانت است.

2 فیزیک جدید

بعضی گفته اند که مسئله اندازه گیری را تنها با استفاده بیش از اصول شناخته شده علم نمی توان حل کرد،بلکه این کار به اندیشه بنیادی تری نیاز دارد.(گیراردی و ریمر و وبر) پیشنهاد بسیار جالب و نوآورانه ای کردند.این سه گفته اند که رمبش کاتوره ای تابع موج در فضا یک خاصیت عام است،اما سرعت و نوع این رویداد بستگی به مقدار ماده موجود دارد.اگر موجودات کوانتومی را به تنهایی در نظر بگیریم،این سرعت به قدری کم است که هیچ اثر محسوسی ندارد.اما در صورتی که ماده به مقادیر کلان حضور داشته باشد (مثلا،در یک دستگاه اندازه گیری کلاسیک) رمبش چنان سریع می شود که عملا به صورت آنی رخ می دهد.

علی الاصول می توان در مورد این پیشنهاد، از راه انجام دادن آزمایش های ظریفی به قصد آشکار کردن جلوه های دیگر این تمایل به رمبش،تحقیق کرد.اما چون فعلا این گونه تایید های تجربی وجود ندارد،بیشتر فیزیکدانان به نظریه به چشم یک تئوری موردی نگاه می کنند و آن را قانع کننده نمی دانند.

3 جهان های موازی

فرض جسورانه دیگر این است که مفهوم رمبش را از بیخ و بن انکار کنیم.هواداران این فرض می گویند که اگر در راه فوتون احتمالات زیادی وجود دارد،چرا باید بر اساس دید کوتاه ما فقط یکی از احتمالات به واقعیت منجر شود،و یا به بیان علمی رمبش بسته ی موج رخ دهد. به واقع این فرض بیان می کند:تمام احتمالات به وقوع می پیوندد ولی در جهان های موازی. مثلا در مورد فوتون اگر صبر کنیم و درخشش آینه را ببینیم،مسئله به همینجا ختم نمی شود،در جهان موازی ما فوتون راه رسیدن به شیشه کدر را طی می کند، و با در آشامیده شدن در شیشه به پایان می رسد.این نتیجه برای کیهان شناسان فرضیه خوبی بود،زیرا توانسته بودند جهان های دیگر را به فیزیک کوانتوم ببرند.اما مشکلی که در راه این نظریه است،آزمودن آن است، چطور باید با جهان های موازی که در هر لحظه جهان را تکه پاره می کند ارتباط برقرار کرد؟ مشکل دیگر آن،این است که هر عملی که ما انجام می دهیم باعث تکه پاره شدن جهان می شود وبه جهان های موازی بیشتری منجر می شود(نمودار فرضیه شبیه درختی است که هرچه به بالا می رویم شاخه و برگ هایش بیشتر می شود) البته باید گفت که این نظریه با حمایت بسیاری از بزرگان در حال حیات، جهان مثل" استیفن هاوکینگ،کیپ ثورن، و..." برخوردار می باشد.

4 آگاهی

 آخرین نظریه و مهمترین، از نظر من، آگاهی است. که قََصد تشریح کامل آن را دارم. معمار اصلی این یده یکی از برجسته ترین متفکر جهان یعنی دیوید بوهم است، او در این باره می گوید:در آزمایش هایی که بشر برای فهم بیشتر، انجام می دهد،در آخرین زنجیره همیشه یک انسان در حال مشاهده امور است.مثلا در آزمایش فوتون باید یک انسان باشد که درخشش آینه یا ندیدن آن را ببیند. تاثیر داروها و یا آسیب دیدگی مغز نشان می دهند که امور مادی می توانند بر امور ذهنی تاثیر بگذارند،پس چرا نباید انتظار داشت که عکس این توانایی هم وجود داشته باشد و امور ذهنی بر امور مادی تاثیر بگذارند؟

جواب این نظریه به سوال بالا مثبت است.و برهان آن، به آگاهی مشاهده گری که در بیرون دستگاه است مربوط می شود. زیرا آن فرد قبل از آزمایش فوتون، انتظار دارد یا درخشش آینه را ببیند،و یا در آشامیده شدن آن را.و هرگز آماده دیدن هردو پدیده در آن واحد را ندارد زیرا فوتون قابل تقسیم شدن نیست،پس آگاهی فرد قبل از آزمایش، تاثیر بر نتیجه آن می گذارد. مثلا وقتی فیزیکدان"اروین شرودینگر" به مسئله اندازه گیری فکر کرد،پارادوکسی به نام"گربه شرودینگر" را مطرح کرد،او داستان را چنین بازگو کرده است:

(گربه ای درون اتاقک پولادین زندانی است.همچنین دستگاه اهریمنی نیز درون اتاق است:در شمارنده ی گایگری، تکه کوچکی ماده پرتوزا است. چنان کوچک که شاید در هر ساعت،یکی از اتم ها واپاشد و با همان احتمال،شاید هیچ اتمی دچار واپاشی نشود.اگر اتمی وابپاشد،لوله ی شمارنده ی تخلیه شده و با رله ای،چکشی رها می شود و باردان شیشه کوچکی را که در آن اسید هیدروساینیک است،می شکند.چنانچه این سامانه را برای یک ساعت رها کنیم،می توان گفت اگر اتمی وانپاشیده است، گربه هنوز زنده است. نخستین واپاشی اتم به کشته شدن گربه با زهر می انجامد.

 به دیگر سخن،پس از سپری شدن یک ساعت تا زمانی که در اتاق را باز نکرده و گربه را ندیده ایم،مکانیک کوانتوم گویا گربه را در حالت بر هم نهش می داند.یعنی بر اساس اصل برهم نهی بعد از یک ساعت گربه در حالتی نیمه مرده-نیمه زنده است، و چون انسانی تا به حال گربه ای نیمه مرده-نیمه زنده ندیده است،پس آگاهی فرد از موجودیت گربه باعث می شود که وقتی در جعبه باز شود یا گربه را زنده و یا مرده ببیند. 

دیوید بوهم وقتی به این سوالات فکر کرد،به جواب قانع کننده ای نرسید، تا اینکه با مجموعه مقالات"کارل پریبرام"  که متخصص فیزیولوژی اعصاب است،را خواند.جالب است هردو در یک زمان،و جدا از هم به نتایج مشابه ای رسیده بودند،که بعد با همکاری همدیگر توانستند"نظریه هولوگرافیک" را تدوین کنند.

هولوگراف یک تصویر سه بعدی است که بر روی یک صفحه دو بعدی  به وجود می آید. که معمولا شرکت ها بر روی محصولات خود از آن استفاده می کنند که با نام برچسب هولوگرام معروف است.

 اگر بخواهیم این آزمایش را انجام بدهیم،ابتدا نور لیزر را به دو بخش تقسیم می کنیم یکی از پرتوها به آینه ای برخورد و بازتاب آن به یک صفحه نمایش می رسد،و پرتو بعدی به جسمی که می خواهیم از آن تصویر هولوگرافیک بدست بیاوریم(مثلا سیب) برخورد می کند و بازتاب این پرتو هم به صفحه نمایش می رسد،آنگاه ما یک تصویر هولوگرافیک از سیب در دست داریم.این تصویر ویژگی خاصی با تصاویر معمولی دارد اول اینکه می تواند، تمام اطلاعات ابعاد بالاتر را( مثل سیب سه بعدی ) را در بعدی کمتر(دو بعد) زخیره کند، ویژگی بعدی آن،  تصویر سیب به صورت مجازی در هوا به وجود می آید،که معمولا در فیلم های علمی –تخیلی از آن استفاده می شود.و ویژگی سوم اینکه اگر سرتان را به جهت های مختلف بگردانید تصویر سیب دگرگون می شود،و جاهای تاریک را با کمی تغییر زاویه می توانید ببینید.   

  از منظری دیگر،شواهدی در کار است که نشان می دهد جهان ما و هر آنچه در آن است- از دانه های برف تا درختان کاج تا شهاب های فرو افتاده والکترون های چرخان- همگی فقط تصاویر شبح وار،یا فرافکنش هایی از سطح واقعیتی است چنان دور از واقعیت خاص ما،که تقریبا ورای مکان و زمان قرار می گیرند. (یعنی ما در حال زندگی در کره ای پنج بعدی هستیم،که سایه های ما روی پوسته چهار بعدی کره می افتد)

با این حال،پس از کسب این عقاید،بوهم و پریبرام بزودی دریافتند که الگوی هولوگرافیک جهان می تواند پاره ای رمز و رازهای دیگر را نیز توضیح دهد،از جمله:ناتونی آشکار هرگونه نظریه، قطع نظر از اینکه تا چه حد ادراک پذیر باشد، در توضیح و بررسی همه پدیده ها یی که در طبیعت موجودند؛توانایی افرادی که فقط با یک گوش می توانند منبعی را که صدا از آن ساطع شده بخوبی مشخص کنند؛و قابلیت ما در تشخیص چهره کسی که سالهاست او را ندیده ایم در حالی که بسیار تغییر کرده است.

اما جذابترین جنبه الگوی هولوگرافیک این بود که این الگو طیف وسیعی از پدیده هایی بسیار گریزان و دور از دسترس را به ناگاه بامعنا و فهمیدنی می ساخت؛پدیده هایی که قاعدتاً خارج از فهم پدیده های علمی قرار می گرفتند.از جمله تله پاتی، پیش آگاهی، احساس عرفانی وحدانیت ویکی شدن با کل کائنات، و حتی"جنبش فراروانی" یعنی توانایی ذهن در به حرکت در آوردن اشیاء بی آنکه تماسی در کار باشد.

این نظریه موفق ترین تئوری موجود برای پاسخ به "اندازه گیری کوانتومی" است، برای همین بسیاری از فیزیکدانان به این مقوله گِرَویده اند. اما مخالفان هم کم نیستند ویکی از سوالاتی که در پی رد این نظریه بیان می کنند، آن است که در بسیاری از تحولات عالم از جمله: به وجود آمدن منظومه شمسی، یا تحولات زمین از جایی خشک وگرم به سرزمینی پر آب و به وجود آمدن اولین تک سلولی ها و ادامه تکامل آن،هیچ انسانی وجود نداشته است که نظر به این حوارث بیندازد.پس چگونه جهان به چنین نظمی رسیده است، آیا جهان قبل از انسان در هاله ای از احتمالات بوده است؟ و جواب کسانی که به نظریه هولوگرافیک گِرَویده اند این است که در دوران پیش از انسان آگاهی کامل تری بوده که به آن "آفریدگار" می گویند.

 باید بگویم که گرچه دانشمندان و مردم عامه راه های مختلفی را برای زندگی پیش می گیرند، اما بیشترشان به، وجود آگاهی عمیق تر و بینشی ژرف تر در زندگی پی برده اند، که نمی توان آن را با درک حقیر انسانی بیان کرد. وشاید نابغه قرن بیستم یعنی "آلبرت اینشتین"  آن را بهتر بیان کند:{ما مثل یک بچه کوچک هستیم که به یک کتابخانه بزرگ وارد شده باشد،که مملو از کتاب هایی به زبان های مختلف است.این بچه می داند که حتما باید کسی باید این کتاب ها را نوشته باشد،اما نمی داند چگونه، این بچه زبانی را که این کتاب ها با آن نوشت شده را نمی فهمد،او به طور مبهمی حس می کند، که باید نظمی مرموز در چیدمان کتاب ها باشد،اما نمی داند این نظم چیست،این حالت به نظر من نحوه برخورد حتی باهوش ترین انسانها نسبت به خداست.ما به طور حیرت انگیزی می بینیم که جهان دارای نظم است، واز قوانین مشخصی پیروی می کند،ولی فقط به طرز مبهمی این قوانین را درک می کنیم.}

البته هنوز هم مسئله"اندازه گیری کوانتومی" حل نشده است.و مقالات زیادی در سایت ها، و مجله ها ، چاپ می شود که برای رد و یا دلیلی برای اثبات فرضیه ای خاص ارائه می شود که مهم ترین آن"جهان های موازی" و "آگاهی" است.