آیا اگر کسی روی صندلی ننشیند، صندلی وجود دارد؟ مکانیک کوانتومی رابطه‌ای می‌گوید نه!

منتشر شده در thenextweb به تاریخ ۲۸ ژوئن ۲۰۲۱
لینک منبع Does a chair exist if nobody sits on it? Relational quantum mechanics says ‘NO!’

تصور کنید که بنشینید و کتاب مورد علاقه خود را بردارید. شما به تصویر روی جلد اول نگاه می‌کنید، انگشتانتان را روی جلد نرم کتاب حرکت می‌دهید، و همان طور که در میان صفحات کتاب حرکت می‌کنید، آن بوی آشنای کتاب را حس می‌کنید. برای شما، این کتاب از طیف وسیعی از ظاهر حسی تشکیل شده‌است.

اما شما همچنین انتظار دارید که این کتاب موجودیت مستقل خودش را در پس آن ظواهر داشته باشد. بنابراین وقتی کتاب را روی میز قهوه می‌گذارید و وارد آشپزخانه می‌شوید، یا خانه خود را ترک می‌کنید تا به سر کار بروید، انتظار دارید که کتاب هنوز هم درست مثل زمانی که آن را نگه‌داشته بودید به نظر برسد، احساس شود، و بو داشته باشد.

انتظار داشتن از اشیا برای داشتن موجودیت مستقل خود-مستقل از ما، و هر شی دیگری-در واقع یک فرض عمیق است که ما درباره جهان می‌سازیم. این فرض منشا خود را در انقلاب علمی قرن هفدهم دارد و بخشی از چیزی است که ما آن را جهان‌بینی مکانیکی می‌نامیم. با توجه به این دیدگاه، جهان مانند یک ماشین ساعت کاری عظیم است که قطعات آن توسط قوانین حرکت کنترل می‌شود.

این دیدگاه از جهان مسئول بسیاری از پیشرفت‌های علمی ما از قرن هفدهم است. اما همانطور که کارلو روولی فیزیکدان ایتالیایی در کتاب جدید خود Helgoland استدلال می‌کند‌، تئوری کوانتوم - نظریه فیزیکی که جهان را در کوچکترین مقیاس توصیف می‌کند - تقریباً به طور قطع این جهان‌بینی را نادرست نشان می‌دهد. در عوض، روولی استدلال می‌کند که ما باید جهان‌بینی «رابطه‌ای» را اتخاذ کنیم.

رابطه‌ای بودن به چه معناست؟

در طول انقلاب علمی، پیشگام فیزیک انگلیسی اسحاق نیوتن، و همتای آلمانی او گوتفرید لایبنیز در مورد ماهیت فضا و زمان با یکدیگر مخالف بودند.

نیوتن ادعا کرد که فضا و زمان مانند یک «ظرف» برای محتوای جهان عمل می‌کنند. یعنی اگر بتوانیم محتویات جهان را حذف کنیم-همه سیارات، ستاره‌ها و کهکشان‌ها-ما با فضا و زمان خالی باقی خواهیم ماند. این دیدگاه «مطلق» از فضا و زمان است.

از سوی دیگر، لایبنیتز ادعا کرد که فضا و زمان چیزی بیش از مجموع فواصل و مدت‌های بین همه اشیا و حوادث جهان نیستند. اگر ما محتوای جهان را حذف کنیم، فضا و زمان را نیز حذف می‌کنیم. این دیدگاه «رابطه‌ای» از فضا و زمان است: آن‌ها تنها روابط فضایی و زمانی بین اشیا و رویدادها هستند. دیدگاه رابطه‌ای فضا و زمان، هنگامی که انیشتین نسبیت عام را توسعه داد، الهام‌بخش اصلی او بود.

روولی از این ایده برای درک مکانیک کوانتومی استفاده می‌کند. او ادعا می‌کند که اشیا نظریه کوانتومی، مانند یک فوتون، الکترون یا دیگر ذرات بنیادی، چیزی بیش از ویژگی‌هایی نیستند که در هنگام تعامل با اشیا دیگر از خود نشان می‌دهند.

این خواص یک شی کوانتومی از طریق آزمایش‌ها تعیین می‌شوند و شامل چیزهایی مانند موقعیت شی، اندازه حرکت و انرژی هستند. آن‌ها با هم حالت یک شی را می‌سازند.

با توجه به تفسیر رابطه‌ای رووللی، این ویژگی‌ها همه چیزی هستند که برای شی وجود دارد: هیچ ماده فردی زیربنایی وجود ندارد که «دارای» ویژگی‌ها باشد.

بنابراین چگونه این به ما کمک می‌کند تا نظریه کوانتوم را بفهمیم؟

پازل کوانتومی شناخته‌شده گربه شرودینگر را در نظر بگیرید. ما یک گربه را در یک جعبه با یک عامل کشنده (مانند یک شیشه گاز سمی) قرار می‌دهیم که با یک فرآیند کوانتومی (مانند فروپاشی یک اتم رادیواکتیو) فعال می‌شود، و در آن را می‌بندیم.

فرآیند کوانتومی یک رویداد تصادفی است. هیچ راهی برای پیش‌بینی آن وجود ندارد، اما ما می‌توانیم آن را به گونه‌ای توصیف کنیم که فرصت‌های مختلف فروپاشی اتم را به ما بگوید یا نه در یک دوره زمانی. چون فساد باعث باز شدن شیشه گاز سمی و در نتیجه مرگ گربه می‌شود، مرگ یا زندگی گربه نیز یک اتفاق کاملا تصادفی است.

طبق نظریه کوانتومی ارتودکس، گربه نه مرده و نه زنده است تا زمانی که ما جعبه را باز کرده و سیستم را مشاهده کنیم. یک معما باقی می‌ماند در مورد این که این برای گربه دقیقا چه شکلی خواهد بود، که نه مرده باشد و نه زنده.

اما با توجه به تفسیر رابطه‌ای، وضعیت هر سیستم همیشه در ارتباط با یک سیستم دیگر است. بنابراین فرآیند کوانتومی در جعبه ممکن است یک نتیجه نامحدود در رابطه با ما داشته باشد، اما یک نتیجه قطعی برای گربه داشته باشد.

پس کاملا منطقی است که گربه نه برای ما مرده باشد و نه زنده، و در عین حال قطعا خودش مرده یا زنده باشد. یک واقعیت برای ما واقعی است و یک واقعیت برای گربه واقعی است. وقتی جعبه را باز می‌کنیم، حالت گربه برای ما مشخص می‌شود، اما گربه هرگز در حالت نامشخص برای خودش نبود.

این چه چیزی در مورد واقعیت به ما می‌گوید؟

روولی استدلال می‌کند که چون جهان ما در نهایت کوانتوم است، ما باید به این درس‌ها توجه کنیم. به طور خاص، اشیائی مانند کتاب مورد علاقه شما ممکن است تنها ویژگی‌های خود را در ارتباط با دیگر اشیا، از جمله شما، داشته باشند.

خوشبختانه، آن شامل تمام اشیا دیگر، مانند میز قهوه شما نیز هست. بنابراین وقتی به سر کار می‌روید، کتاب مورد علاقه شما به ظاهر شدن ادامه می‌دهد و این زمانی است که آن را در دست دارید. با این حال، این یک بازنگری دراماتیک از ماهیت واقعیت است.

در این دیدگاه، جهان یک شبکه پیچیده از روابط متقابل است، به طوری که اشیا دیگر وجود فردی مستقل از اشیا دیگر ندارند-مانند یک بازی بی‌پایان از آینه‌های کوانتومی. علاوه بر این، ممکن است هیچ ماده «متافیزیکی» مستقلی وجود نداشته باشد که واقعیت ما را تشکیل دهد که زیربنای این شبکه باشد.

همان‌طور که رو ولی می‌گوید:

ما چیزی جز تصاویر نیستیم. واقعیت، از جمله خود ما، چیزی جز یک پرده نازک و شکننده نیست که ورای آن … هیچ چیز وجود ندارد.

این متن با استفاده از ربات ترجمه مقالات کوانتوم ترجمه شده و به صورت محدود مورد بازبینی انسانی قرار گرفته است.در نتیجه می‌تواند دارای برخی اشکالات ترجمه باشد.

مقالات لینک‌شده در این متن می‌توانند به صورت رایگان با استفاده از مقاله‌خوان ترجمیار به فارسی مطالعه شوند.