شناسهٔ خبر: 53503 - سرویس اندیشه
نسخه قابل چاپ

درآمدی بر برخی مسائل مکانیک کوانتوم؛

آیا مکانیک کوانتوم نظریۀ کاملی است؟

فیزیک اما اگر مکانیک کوانتوم ‎را نظریه‎ای کامل ندانیم، به دسته‎ای از نظریه‌ها می‎رسیم که نظریه‎های متغیرهای نهان خوانده می‌شوند. اگر مکانیک کوانتوم را ناقص در نظر بگیریم، می‌توانیم بگوییم سیستم قبل از اندازه‌گیری هم در آن حالت بوده است، ولی چون توصیف مکانیک کوانتوم ناقص بوده، به همین دلیل نتوانسته است حالت متعین ذره را برای ما مشخص کند و صرفاً یک برهم‌نهی از حالات ممکن را برای ما مشخص کرده است.

فرهنگ امروز/ نرگس فتحعلیان*:

بعد از کتاب دکتر مهدی گلشنی با عنوان «تحلیلی از دیدگاههای فلسفی فیزیک‌دانان معاصر»، کتاب «مبانی فلسفی مکانیک کوانتوم» نوشتۀ دکتر علیرضا منصوری را میتوان تنها کتاب موجود به زبان فارسی در زمینۀ بحثهای فلسفی پیرامون نظریۀ مکانیک کوانتوم دانست. همچنین این کتاب جامعترین اثر فارسی حاضر در زمینۀ تحقیقی مسئلۀ اندازهگیری در مکانیک کوانتوم است.

کتاب «مبانی فلسفی مکانیک کوانتوم» با زبانی ساده به توضیح مهمترین مسائل مربوط به مکانیک کوانتوم میپردازد. فصل اول، «فیزیک و متافیزیک»، به بیان رابطۀ فیزیک و متافیزیک با تمرکز بر تحول تاریخی مکانیک کوانتوم تخصیص یافته است. فصول بعدی کتاب رابطۀ فیزیک با فلسفه و متافیزیک را دربارۀ دو مسئلۀ مهم در مبانی فلسفی مکانیک کوانتوم، یعنی ناموضعیت و مسئلۀ اندازهگیری را پیگیری میکند. قسمت عمدۀ کتاب (از فصل سوم تا دهم) به بررسی مسئلۀ اندازهگیری در مکانیک کوانتوم، یعنی معرفی مسئله و تحقیق مهمترین مدلهای ارائهشده برای آن میپردازد. باید توجه کرد که به دلیل کثرت نظرات در این بحث و باز بودن مسئله انتظار نداریم که فصول کتاب تمامی دایرۀ این بحث را پوشش دهند، اما میتوان آن را مقدمۀ خوب و کامل و مناسبی به زبان فارسی برای ورود به بحث دانست. در فصل نهم، نویسنده دربارۀ مسئلۀ اندازهگیری، ایدۀ جدید و مبتکرانهای با عنوان «تعبیر سیگما» طرح میکند که از متافیزیک صدرایی متأثر است. در ادامه قدری بیشتر به هر فصل کتاب وارد میشوم و میکوشم شمایی کلی از مطالب برای خواننده تصویر کنم.

 نویسنده در پیشگفتار، بدفهمیهای نقش فلسفه و ارتباط آن با علم را مطرح میکند و از کمتوجهی به ارتباط متقابل علم و فلسفه شِکوه میکند و در این زمینه دو جریان فکری پوزیتیویستی و تحلیل زبانی را ذکر میکند؛ اولی با معیار پوزیتیویستی به تمایز نادرست بین علم و فلسفه دست میزند و دومی با کاهش فعالیت فلسفی به تحلیل زبانی، از دیگر جنبههای این فعالیت غافل میشود. نویسنده تأکید میکند که نمیتوان حل مسائل فلسفه و معرفتشناسی را از پیش منحصر به روشی واحد و منحصربه‌فرد دانست، فلذا باید افق روششناسی را گستردهتر در نظر گرفت.

فیزیک و متافیزیک با یکدیگر چه ارتباطی دارند؟ آیا مرزبندی بین حوزههای مختلف دانش ذاتی است و یا مقتضیات سازمانی و نهادی است؟ ریشۀ ضدیت با متافیزیک چیست؟ این پرسشها در فصل اول کتاب طرح میشوند و از منظر عقلانیت نقاد به پاسخ آن‌ها پرداخته میشود. ما دربارۀ «موضوعات»، تحقیق و پژوهش نمیکنیم بلکه برای حل مسائل است که تلاش میکنیم، مسائلی که محدودیتپذیر نیستند و ممکن است از حدود موضوع بحث یا دانش مربوطه بگذرند و به موضوعات دیگر -خواه فیزیک، خواه فلسفه و متافیزیک- نیز وارد شوند. در فصل اول میبینیم در مقابل رویکردی که متافیزیک را بیاهمیت میشمارد چگونه و تا چه حد پیدایش و شکلگیری نظریۀ کوانتوم -که یکی از موفقترین نظریههای علمی متأخر است- مدیون ایدهها و اندیشههای متافیزیکی و فلسفی بوده است. مثالهای تاریخی مانند تلاش پلانک در رابطه با تابش جسم سیاه (بحث پیوستگی انرژی) یا اینشتین در اثر فوتوالکتریک (کوانتش نور) نشان میدهند که چگونه فیزیک و متافیزیک در تأثیر و تأثر متقابل بودهاند؛ فلذا حذف و طرد اندیشههای متافیزیکی از علم نه ممکن است و نه مطلوب، بلکه نظریهپردازیهای علمی درگیر و مدیون نظرورزیهای متافیزیکی است و ریشههای علم تجربی را باید در متافیزیک جست. متافیزیک برای نظریهپردازیهای علمی نقش راهنما دارد و در تعیین چارچوبها برای علم مؤثر است و میتواند هستیشناسی نظریههای ما را تعیین کند و دیدگاههایی دربارۀ ماهیت اشیا به دست دهد. اندیشهورزیهای متافیزیکی موتور محرکۀ علم است. متافیزیک نه فیزیک گذشته بلکه فیزیک آینده است؛ یعنی ایدهها و راهحلهای اولیه در بسیاری از مسائل بنیادی علم ابتدا به شکل نظریههای متافیزیکی طرح و بعد با ابزار منطقی و ریاضی دقیق به تجربه نزدیک میشود، به‌طوری‌که انقلابهای علمی معمولاً پیرامون مسائلی شکل میگیرند که به دلایل متافیزیکی برای دانشمندان مهم هستند.

در ادامۀ کتاب، در فصل دوم، مقالۀ معروف EPR (اینشتین، پادولسکی و روزن، ۱۹۳۵) و پاسخهای مربوط به آن مطرح میشود. ماجرا از اصل عدم قطعیت هایزنبرگ و تعابیر متفاوت از آن شروع شد، تعابیری که غالباً دربارۀ معنای عدم قطعیت یا معنا و مفهوم محدودیت در اندازهگیری کوانتومی بود. به‌طورکلی دو تعبیر از عدم قطعیت رایج بود: تعبیری حداقلی که بنا بر آن عدم قطعیت و محدودیت در اندازهگیری، محدودیتی معرفتشناختی است و تعبیری حداکثری که طبق آن مشاهده نه تنها بر اندازهگیری تأثیری ندارد بلکه آن را میآفریند. اینشتین در کنفرانس سولوی در ۱۹۳۰ به تعبیر دوم اعتراض کرد و صریحاً کوشید تا عدم قطعیت را رد کند؛ او آزمایش فکری «ساعت در جعبه» را مطرح ساخت که زمینهساز مقالۀ EPR‌ شد و پس از آن نیز با طرح آزمایشهای گوناگون کوشید تا پایههای مکانیک کوانتوم را به چالش بکشد. آزمایش «ساعت در جعبه» نیز زمینهساز تعبیر رابطهای بور شد. هرچند بور به مقاله EPR پاسخ داد، اما نتوانست اینشتین را قانع کند. خلاصۀ نتیجهگیری EPR آن بود که باید بپذیریم مکانیک کوانتوم کامل نیست و یا آن را کامل بدانیم و بپذیریم که موضعیت نقض میشود. اینشتین از ۱۹۳۵ تلاش میکرد که نشان دهد مکانیک کوانتوم کامل نیست. اینشتین سالها بعد وضعیت را به این شکل بیان کرد که گویی باید یکی از موارد زیر را رد کنیم: الف) توصیف تابع موج از سیستمهای منفرد کامل است. ب) حالات واقعی اشیا از لحاظ فضایی جدا از هم و مستقل از یکدیگرند. در این فصل با بررسی دقیق تلاش اینشتین زمینههای فلسفی آن روشن میشود؛ همچنین واکنش بور، یامر و کمبل توضیح داده میشود و روایت بوهمی EPR و قضیۀ بل شرح داده میشود.

مسئلۀ مهم دیگری که با مسئلۀ ناموضعیت کوانتومی گره خورده و به نوعی از آن پایهایتر است، مسئلۀ اندازهگیری در مکانیک کوانتوم است؛ فصل ۳ تا انتهای کتاب به این مسئله و رویکردهای متفاوت به آن اختصاص یافته است.

طبق واقعگرایی کلاسیک آنچه در فرایند اندازهگیری کمیتی فیزیکی صورت میگیرد مشخص کردن خاصیتی مستقل از ما است که پیش از اندازهگیری نیز وجود داشته است. طبق فرض موضعیت، این واقعیت عینیِ مورد ‌اندازهگیری با انجام عملی فیزیکی در فاصلهای دور نمیتواند به‌طور آنی تغییر کند. اگر بتوانیم با عملیاتی معین مقدار کمیتی متعلق به شیئی دور را پیشبینی کنیم، آن‌وقت آن کمیت الزاماً پیش از اندازهگیری نیز آن مقدار را داشته است؛ این فرضهایی است که در مکانیک کوانتوم به چالش کشیده میشود. اندازهگیری کوانتومی با شهود کلاسیک ما از اندازهگیری در توافق نیست. ما در شهود کلاسیک تصور میکنیم که حتی اگر اندازهگیری روی سیستم صورت نگیرد سیستم دارای خاصیتش هست؛ اما نظریۀ کوانتوم به ما نمیگوید که برای مثال، آیا ذره پیش از اندازهگیری موقعیت مکانی مشخصی داشته و یا پس از اندازهگیری است که دارای موقعیت مکانی میشود؟ در اینجا تعابیر مختلفی از این مسئلۀ بنیادین مکانیک کوانتوم مطرح میشود. در تعبیر استاندارد از مکانیک کوانتوم، سیستم قبل از اندازهگیری در حالت خالص قرار دارد که خود به‌صورت برهمنهی از حالات خالص ممکن است.

تعبیر دیگر تعبیر کپنهاگی است که در ابتدای ظهور و شکل‌گیری مکانیک کوانتوم به رهبری بور و همفکرانش دنبال شد. یکی از مهم‌ترین ویژگیهای این تعبیر «آموزۀ مفاهیم کلاسیک» است. به‌طور خلاصه، این تعبیر با در نظر گرفتن تمایز دنیای بزرگمقیاس و دنیای کوچکمقیاس مدعی حل مسئلۀ اندازه‌گیری است. شرودینگر آزمایش فکری گربۀ شرودینگر را طرح کرد تا نشان دهد راهحل تعبیر کپنهاگی در تمایز بین دنیای کوچکمقیاس و بزرگمقیاس به توضیح نتایج خلاف شهود حالات برهم‌نهی در فرایند اندازه‌گیری کمکی نمی‌کند. جعبهای بسته را در نظر بگیریم که درون آن گربهای است. درون این جعبه ظرفی شیشهای حاوی یک مادۀ سمی قرار دارد که انتشار آن موجب مرگ گربه می‌شود. همچنین چکشی بالای این ظرف شیشهای تعبیه شده است که به طریقی به یک آشکارساز ذرهای کوانتومی متصل است، به‌نحوی‌که به‌محض آشکارسازی کوانتومی، چکش رها می‌شود و ظرف شیشهای میشکند و بلافاصله گربه را میکشد. بر اساس مکانیک کوانتوم قبل از اندازه‌گیری، یعنی قبل از اینکه درب جعبه باز شود، تابع موج گربه یک برهم‌نهی از دو حالت گربۀ زنده و گربۀ مرده است. پس از اندازه‌گیری، حالت گربه به یکی از این دو حالت تقلیل مییابد. اما معنی اینکه گربه قبل از اندازه‌گیری در حالت زنده و مرده است، چیست؟ این آزمایش نشان می‌دهد که عدم تعین در سطح کوانتومی (کوچکمقیاس) می‌تواند به سطح بزرگمقیاس نیز تسری یابد و در این صورت ما با نتایجی خلاف شهودمان مواجه خواهیم شد. یک راه‌حل این است که خود گربه را به‌عنوان یک ناظر در نظر بگیریم که خودش و دستگاه را اندازه‌گیری می‌کند. در این صورت تابع موج گربه همواره در حالت خالص است: یا زنده یا مرده. اما این شیوۀ پاسخ به مسئله موجب می‌شود که پرسش جدیتری ایجاد شود: چه چیزی را دستگاه اندازه‌گیری مینامیم؟

مسئلۀ اندازه‌گیری طبق تقریر مادلین، حاصل جمع سه ادعای دوبه‌دو ناسازگار است: الف- تابع موج کامل است. ب- معادلۀ تحول دینامیکی یک معادلۀ خطی است. ج- ما در اندازه‌گیری در نهایت به نتایج متعینی میرسیم. مدلهایی که برای رفع تناقض بین این سه ادعا، اولی را کنار میگذارند، مدلهایی هستند که تحت عنوان کلی متغیرهای نهان شناخته می‌شوند. آن‌ها که ب را رها می‌کنند، مدلهای تقلیلی هستند و دستۀ آخر که به یک معنا ادعای ج را کنار میگذراند، یکی از انواع مدل حالت نسبی اورت هستند. اما مدلهایی که برای حل این مسئله ارائه شدهاند به‌طورکلی و خصوصاً از نظر فلسفی چه تفاوتی با هم دارند؟ واقعیت این است که انتخاب هریک از این مدلها تعهدات متافیزیکی متفاوتی را در پی خواهد داشت که می‌تواند به فیزیکی متفاوت از دیگری منجر شود؛ مثلاً اگر گزینۀ متغیرهای نهان را انتخاب کنیم باید مشخص کنیم که این متغیرهای نهان چه هستند و قوانین حاکم بر آن‌ها چگونهاند؟ اگر مدلهای تقلیلی را که مبتنی بر ارائۀ یک معادلۀ غیرخطی هستند انتخاب کنیم، باید پاسخ دهیم که در نهایت چه زمانی و چگونه این تقلیل رخ می‌دهد؟ در مورد سوم هم باید بگوییم منظور از اینکه نتایج متعینی نداریم، چیست و لااقل توضیحی برای این داشته باشیم که چرا در آزمایشها «به نظر میآید» که با نتایج متعین مواجه میشویم. در اینجا به‌روشنی تأثیر و تأثر فیزیک و فلسفه را می‌توان دید؛ از یک ‌طرف متافیزیکهای متفاوتی که در پس هریک از این مدل‌ها وجود دارد ما را به سمت طرح پرسشهای فیزیکی متفاوتی هدایت می‌کند و از طرف دیگر می‌بینیم که چگونه نظریهپردازیهای متفاوت متافیزیکی، امکانهای متفاوت فیزیکی را فراهم می‌کند.

در یک تقسیم‌بندی کلی می‌توان گفت راهکارهایی که برای این مسئله طرح شدهاند یا ۱) تعبیر استاندارد را میپذیرند یا اساساً کاری به آن ندارند ولی برآنند که اصلاحی در دینامیک خطی نظریه اعمال کنند (مثل نظریۀ GRW) یا ۲) دینامیک خطی را می‌پذیرند و در تعبیر استاندارد اصلاحاتی وارد میکنند (مانند نظریۀ متغیر نهان بوهم، تعبیر چندجهانی اوِرِت و تعابیر وجهی) یا ۳) هم تعبیر استاندارد و هم دینامیک خطی را میپذیرند ولی سعی دارند تفاوت بین حالت خالص و مخلوط را برای مقاصد عملی قابل چشمپوشی بدانند (نظریههای همدوسزدایی).

اگر اندازه‌گیری در اصل تقلیل واقعاً یک برهم‌کنش فیزیکی معمولی باشد، پس باید بتوانیم یک مدل فیزیکی برای آن ارائه کنیم. اما ممکن است اصلاً آن را یک برهم‌کنش فیزیکی ندانیم؛ چنین رویکردی به وارد کردن ذهن و شعور به‌عنوان عامل فرایند تقلیل میانجامد که در راستای برنامۀ فوننویمان (در اوایل دهۀ ۶۰ میلادی با ویگنر) ادامه یافت و مبتنی بر این ایده بود که «شعور» عامل تقلیل تابع موج است و باید به‌نحوی شعور را وارد فیزیک کنیم. اما وارد کردن «شعور» به‌عنوان عامل یک اختلال فعال که یک اثر فیزیکی را روی یک حالت کوانتومی اعمال کند برای بسیاری از فیزیک‌دانان قابل ‌قبول نبود؛ ازاین‌رو برخی با در نظر گرفتن فرایند تقلیل به‌عنوان یک فرایند کاملاً فیزیکی به سراغ «مدل‌های تقلیل دینامیکی» رفتند که مشهورترین آن‌ها مدل GRW است (این مدلها در فصل پنجم کتاب مورد بحث قرار گرفتهاند). شکل اولیهای این مدل در سالهای ۱۹۸۵ و ۱۹۸۶ توسط گیراردی و ریمینی و وبر ارائه شد و به نظریۀ GRW شهرت یافت و انواع بعدی آن نیز هریک ‌گونهای تغییریافته از این نظریۀ اولیه به شمار میروند. در مدل‌های تقلیل دینامیکی برای ارائۀ یک توصیف واحد از سطح کوچکمقیاس و بزرگمقیاس، معادلۀ دینامیکی استاندارد طوری اصلاح می‌شود که بعد از زمانی معین شکل تابع موج عوض می‌شود، به‌نحوی‌که دامنۀ یکی از جملات بزرگ می‌شود و بقیه به سمت صفر میل میکنند. به‌این‌ترتیب، حالت سیستم از یک حالت برهم‌نهی محض به یک حالت معین تقلیل مییابد. به اعتقاد طرف‌داران این نظریه، اصلاح معادلۀ دینامیکی به این شکل موجب می‌شود که تقلیل تابع موج بهطور خودبه‌خود صورت گیرد و امکان ارائۀ یک توصیف واحد هم در سطح کوچکمقیاس و هم بزرگمقیاس فراهم شود. این مدل با مشکلاتی روبه‌رو است مثل برگشت‌ناپذیری، فقدان تبیینی برای عدم تقارن تعین مکان، دنباله‌های تابع موج و تعمیم نسبیتی.

غیر از تعبیر تقلیلی و تعبیر استاندارد، تعابیر دیگری نیز وجود دارد که با فرض کامل بودن مکانیک کوانتوم ارائه شده است؛ یکی از آن‌ها برنامۀ همدوسی‌زدایی است که آن نیز در همان چارچوب و فرمالیسم و تعبیر استاندارد برای حل مسئلۀ اندازه‌گیری ارائه شده است و در فصل ششم آمده است. این مدل مبتنی بر این پیش‌فرض است که جهان را می‌توان به «سیستم» و «محیط» منفک کرد و گرچه درجات آزادی محیط در ارتباط با مشاهدۀ ما و متأثر از آن نیست، ولی در تحول حالت سیستم دخالت دارد. در این مدل برخلاف رویکرد کلاسیک، سیستم مورد مطالعه منزوی در نظر گرفته نمی‌شود، بلکه در فرایند اندازه‌گیری، برهم‌کنش سیستم کوانتومی با محیط اطراف خود را نیز باید لحاظ کرد، چون همین برهم‌کنش است که موجب گذار سیستم از حالتهای برهم‌نهی کوانتومی به حالات متعین کلاسیک می‌شود. اگرچه این رویکرد از این نظر که در چارچوب نظریۀ استاندارد به مسئلۀ اندازه‌گیری می‌پردازد جذابیت داشته است، اما بسیاری از طرف‌داران اولیۀ این نظریه در حال حاضر آن را راهحل مناسبی برای حل مسئلۀ اندازه‌گیری نمیدانند.

از طرف دیگر ارائۀ یک راهحل برای مسئلۀ اندازه‌گیری برای آن دسته که استراتژی تغییر تعبیر مکانیک کوانتوم را دنبال می‌کنند به این امر بستگی دارد که مکانیک کوانتوم را نظریهای کامل بدانیم یا ناقص. مدل حالت نسبی که در فصل هفتم آمده است با استراتژی تغییر تعبیر مکانیک کوانتوم و با فرض کامل بودن توصیف تابع موج برای حل مسئلۀ اندازه‌گیری پیشنهاد شده است. اورت در سال ۱۹۵۷ در واکنش به مسئلۀ اندازه‌گیری، امکان صدق معادلات دینامیکی حرکت را برای کل جهان مطرح کرد و اصل تقلیل را کنار گذاشت. او برای توضیح اینکه چگونه ناظر در فرایند اندازه‌گیری در نهایت به نتایج متعین دست مییابد این ایده را داشت که دستیابی به نتایج متعین تجربی ناشی از تجربۀ ذهنی ناظرانی است که خود آن‌ها را باید به‌عنوان یک سیستم فیزیکی که با مکانیک کوانتوم توصیف می‌شوند در نظر گرفت.

مدل حالت نسبی این تفاوت را با تعبیر استاندارد دارد که درعین‌حال که تابع موج را توصیف کاملی از واقعیت فیزیکی می‌داند، زبان کلاسیک را برای توصیف اندازه‌گیری مناسب نمی‌داند. البته انتظار میرود این نظریه توضیح دهد اگر در واقع اصلاً نتایج متعینی وجود ندارد، پس چرا دستکم این‌طور «به نظر میرسد»؟ ولی در پاسخ به این پرسش به دلیل ابهاماتی که در نظریۀ اورت وجود داشت، بازسازیهای مختلفی از آن صورت گرفت که به نظریه‌های چندجهانی و چندذهنی و تک‌ذهنی و حداقلی مشهور شد. این تعابیر مختلف به یک معنا پاسخهای مختلف به پرسش اخیر هستند. به‌عنوان‌مثال، به دنبال کار اورت، دِویت تعبیری مشهور برای تعبیر «چندجهانی» ارائه کرد که بر اساس آن باید دو مؤلفۀ حالت برهم‌نهی را نمایش دو جهان فیزیکی مجزا بدانیم. ایده این است که در جریان اندازه‌گیری تعداد جهانهای فیزیکی از یکی به چند تا تکثیر پیدا می‌کند و هریک از مؤلفه‌ها در یکی از این جهانهای مستقل رخ می‌دهد.

هرچند تابع موج به‌صورت یک برهم‌نهی از حالات است، ولی نکته اینجاست که ناظر همۀ اجزا تابع موج را نمی‌بیند، بلکه تنها یک جز آن را میبیند، در عین اینکه همۀ اجزای ممکن وجود دارند و همگی تحقق‌ یافته‌اند. با هر اندازه‌گیری جهان به مجموعهای از جهانها تقسیم می‌شود که هریک یک نتیجۀ ممکن اندازه‌گیری را دربر دارند، یا به عبارتی در هریک از جهانها یکی از این نتایج ممکن تحقق یافته است و به همین دلیل چنین تعبیری به تعبیر چندجهانی معروف شده است.

یکی از مشکلات این تعبیر این است که پاسخ به این پرسش که چه جهانهایی وجود دارد به این بستگی پیدا می‌کند که چه جملاتی در بردار حالت کلی وجود دارد و این امر خود به این بستگی دارد که بردار را در چه پایههایی از فضا بنویسیم. درحالی‌که در خود فرمالیسم مکانیک کوانتوم چیزی وجود ندارد که برای یکی از پایه‌های خاص ارجحیتی قائل شود. لذا اگر قرار باشد امری عینی در مورد این جهانها وجود داشته باشد، باید به‌نحوی یک اصل کلی به فرمالیسم اضافه شود تا یک پایۀ خاص را به‌عنوان پایۀ ارجح معرفی کند و این اصل درعین‌حال باید تضمین کند که جهانهایی را به ما نشان دهد که نتیجۀ اندازه‌گیری به‌عنوان واقعیاتی در آن جهانها باشند؛ اما در حال حاضر در نظریۀ کوانتوم چنین پایهای وجود ندارد.

اما اگر مکانیک کوانتوم را نظریهای کامل ندانیم، به دستهای از نظریه‌ها میرسیم که نظریههای متغیرهای نهان خوانده می‌شوند. اگر مکانیک کوانتوم را ناقص در نظر بگیریم، می‌توانیم بگوییم سیستم قبل از اندازه‌گیری هم در آن حالت بوده است، ولی چون توصیف مکانیک کوانتوم ناقص بوده، به همین دلیل نتوانسته است حالت متعین ذره را برای ما مشخص کند و صرفاً یک برهم‌نهی از حالات ممکن را برای ما مشخص کرده است؛ اگر چنین فرضی را در پیش بگیریم، در این صورت تابع موج، دانش ما از سیستم را توصیف می‌کند و تقلیل تابع موج دیگر یک تغییر فیزیکی و واقعی نیست، بلکه صرفاً یک تغییر معرفتی است؛ بدین معنی که دانش ما نسبت به حالت سیستم، قبل از انجام عمل اندازه‌گیری صرفاً منحصر به یک برهم‌نهی از حالتهای ممکن بود و با وجود آنکه سیستم واقعاً در یک حالت معین قرار داشته است، ولی شناختی نسبت به این حالت متعین سیستم نداشتیم، اما بر اساس فرض تقلیل پس از انجام عمل اندازه‌گیری، ما نسبت به حالت متعین سیستم شناخت پیدا می‌کنیم؛ به این معنی تقلیل تابع موج بیانگر یک تغییر معرفتی است و از لحاظ فیزیکی تفاوتی بین دو وضعیت سیستم (قبل و بعد از اندازه‌گیری) وجود ندارد. شاید در نظر اول چنین تعبیری از تابع موج به نظر خوب برسد، اما مشکلات جدی در پی خواهد داشت؛ مثلاً با چنین تعبیری از تابع موج نمی‌توانیم پدیدۀ تداخل را توضیح دهیم.

 برای جلوگیری از معضل فوق می‌توانیم تعبیر خود را از تابع موج به این شکل تعدیل ‌کنیم که منظور از اینکه تابع موج بیانگر توصیف ما از سیستم است، این نیست که خود در امر تداخل شرکت دارد، بلکه منظور این است که ما از آن صرفاً برای محاسبه و پیش‌بینی پدیدۀ تداخل استفاده می‌کنیم. در چنین توصیفی دلیل اصلی پدیدههای تجربی در جایی دیگر است: فرض این است که باید اطلاعات نهفته و نهانی وجود داشته باشد که در حال حاضر در دامنۀ دانش ما از سیستم قرار نگرفتهاند و لذا در تابع موج وجود ندارند. چنین رویکردی ما را به سمت دسته‌ای از نظریه‌ها تحت عنوان متغیرهای نهان هدایت می‌کند که مشهورترین آن‌ها یعنی نظریۀ بوهم در فصل هشتم آمده است. این نظریه‎‎ که رویکردی کاملاً متفاوت با نظریۀ استاندارد دارد، بار نخست توسط دوبروی در سال ۱۹۳۰ ارائه شد و پس از آن در دهۀ ۱۹۵۰ توسط بوهم توسعه یافت. در این نظریه سخنی از تقلیل تابع موج به میان نمیآید و از آنجا که توصیف تابع موج توصیف کاملی در نظر گرفته نمی‌شود و توصیف وضعیت پس از اندازه‌گیری -علاوه بر تابع موج- وابسته به مقادیر متغیرهایی است که نتیجه را ثبت می‌کنند، مسئلۀ اندازه‌گیری از اساس منتفی می‌شود. بوهم در نظریۀ کلگرایانهاش با عنوان متغیرهای نهان چنین فرض کرد که جهان به‌صورت یک هولوگرام است؛ به این معنی که جهان دارای نظمی درونی است و هر نقطهای در آن مثل هولوگرام همۀ اطلاعات راجع به کل جهان را دربر دارد. نظریۀ بوهم هرچند همان محتوای تجربی نظریۀ کوانتوم متعارف را داراست ولی هستی‌شناسی متفاوتی دارد.

با توجه به توضیحات فوق، کتاب «مبانی فلسفی مکانیک کوانتوم» درآمد خوبی به برخی مسائل مکانیک کوانتوم مانند ناموضعیت و مسئلۀ اندازهگیری است. امید است که انتشار این کتاب مقدمهای را برای پژوهشهای بیشتر در این موضوعات و همچنین دیگر مسائل مرتبط با مبانی فلسفی مکانیک کوانتوم مانند ناهمدوسی، تمایزناپذیری ذرات کوانتومی، مسئلۀ جهت زمان در رابطه با مکانیک کوانتوم، تفاسیر مختلف احتمال، واقعگرایی حالات کوانتومی، محاسبات و اطلاعات کوانتومی، مسئلۀ واقعیت تابع موج و رابطۀ آن با واقعیت فیزیکی، گرانش کوانتومی و مانند آن فراهم کند و شاهد انتشار مطالعات و تحقیقات بیشتری در این زمینه باشیم.

مشخصات کتاب: مبانی فلسفی مکانیک کوانتوم، علیرضا منصوری، ناشر: نی، تعداد صفحه: ۳۳۶ صفحه، قیمت: ۲۴ هزار تومان

*دکترای فیزیک و استادیار دانشگاه

نظرات مخاطبان 0 1

  • ۱۳۹۶-۱۱-۱۸ ۱۶:۳۳ 0 0

    مکانیک کوانتمی صحیح است نه مکانیک کوانتم
                                

نظر شما