آیا علیت در دنیای کوانتومی در نهایت محکوم به فناست؟ (مصاحبه)

حتما تا کنون شما هم به این سوال فکر کرده‌اید که کدام یک اول به وجود آمده است، مرغ یا تخم مرغ؟ الیز کرال، فیلسوف فیزیک در کالج شهر نیویورک، بر اساس آزمایش‌هایی که به تازگی انجام شده پاسخ ‌می‌دهد که هر دو.  این آزمایش‌‌ها نشان می‌دهند توالی‌های علًی می‌توانند در مدارهای کوانتومی مخلوط شوند. وب‌سایت خبری انجمن فیزیک آمریکا (APS) اخیرا با الیز کرول مصاحبه کوتاهی کرده تا نشان دهد فیلسوف فیزیک بودن چگونه است. کرال نیز اشتیاق خود را برای کند و کاو درمورد مفاهیم علیت را بیان کرده است. با دیپ لوک همراه باشید…

عمده فعالیت‌های الیز کرال (Elise Crull)، به عنوان یک فیلسوف، متمرکز بر تفسیرهای فیزیک کوانتومی و آزمایش‌هایی است که تصورات کلاسیک ما از علیت را مورد تردید قرار می‌دهند. کرال، نتایج آزمایش‌هایی از این قبیل را مطالعه می‌کند تا معنای آن‌ها را کشف کند. سوال اینجاست که آیا علیت می‌تواند با عدم قطعیت کوانتومی همزیستی داشته باشد؟ چرا پیکان زمان در یک جهت است؟ کرال می‌گوید که او هنوز پاسخ این سؤالات را نمی‌داند، اما فکر می‌کند دانشمندان می‌توانند از تأمل در چنین معماهایی بهره‌مند شوند.

– چطور شد که فیلسوف فیزیک شدید؟

+ من در مقطع کارشناسی فیزیک و نجوم خواندم و مکانیک کوانتومی را دوست داشتم. بسیار علاقه‌مند برای رسیدن به انتهای همه مسائل بودم و در نهایت فیزیک کوانتومی توانست این اشتیاق و بی قراری را برطرف کند. در سال اول، فهمیدم که زیرشاخه‌ای از فلسفه، به نام فلسفه علم وجود دارد. با خود فکر کردم که این همان کاری است که می‌خواهم تا آخر عمر انجام دهم.

– زمینه شغلی شما شامل چه مجموعه کارهایی می‌شود؟

+ تحقیق من دو مسیر متفاوت دارد. اولی تاریخی است و شامل بررسی آرشیوها برای کشف مجدد صداهای گمشده در بنیان‌های فیزیک کوانتومی است. یکی از این صداها، صدای گرته هرمن (Grete Hermann) فیلسوف نئوکانتی آلمانی است که در دهه ۱۹۳۰ بر روی تفسیرهای اولیه مکانیک کوانتومی کار می‌کرد. هرمن، دانش‌آموز امی نوتر (Emmy Noether)، ریاضیدان زن آن زمان بود. او چارچوبی فلسفی برای درک دوگانگی موج-ذره اجسام کوانتومی ارائه کرد. مسیر دیگر بر مفاهیم فلسفی فیزیک کوانتومی تمرکز دارد. درهم تنیدگی، برهم نهی و واهمدوسی. تمامی این‌ مفاهیم از منظر متافیزیکی بسیار گیج کننده هستند. حتی پس از ۱۰۰ سال، ما هنوز در مورد آنچه در قلمرو کوانتومی، «واقعی» است، مباحثه می‌کنیم. من آخرین مقالات فیزیک را مطالعه می‌کنم و با دانشمندان در حال کار، صحبت می‌کنم. و سپس به عنوان یک فیلسوف، خوب فکر می‌کنم و سعی می‌کنم بفهمم آزمایش های کوانتومی در مورد زمان، علیت و سایر مفاهیم عمیق فلسفی به ما چه می‌گویند.

– کمی در مورد آزمایش‌هایی که مورد بررسی قرار داده‌اید، توضیح دهید.

+ آزمایش‌ها شامل مرتب‌سازی علی نامعین گیت‌ها در مدار کوانتومی است. چینش این آزمایش‌ها، شبیه یک آزمایش دو شکاف است، که در آن یک ذره دو مسیر دارد و به نظر می‌رسد همزمان هر دو را طی می‌‌کند. اما اینجا به جای دو مسیر، ما دو فرآیند را در نظر می‌گیریم. در یکی از فرآیند‌ها، A باعث B می‌شود و در فرآیند دیگر، B باعث A می‌شود. در موارد خاص، به نظر می‌رسد هر دو فرآیند رخ می‌دهد. این امر ممکن است غیرممکن به نظر برسد، اما آزمایش‌های محاسبات کوانتومی، این برهم‌نهی علی را نشان داده‌اند. در واقع مدارهای کوانتومی با ترتیب علی نامعین، محاسبات خاصی را سریع‌تر  از مدارهایی با ترتیب علی معین انجام می‌دهند. این آزمایش‌ها تنها چند سال قدمت دارند، بنابراین فیلسوفان اندکی درباره آن‌ها نوشته‌اند. هدف من این است که به تلاش خود ادامه دهم و بفهمم آیا آزمایش‌های مرتب‌سازی علی نامعین می‌توانند دلالت بر علیت داشته باشند؟ آیا باید علیت را در سطوح کوانتومی فراموش کنیم؟ شاید برای گفتن این حرف خیلی زود باشد. اما این سوال مربوط به یک بحث حساس و مداوم در جامعه فلسفه علم است که آیا علیت بخشی اساسی از جهان است یا ساختاری سطح بالاتر، که از توصیف ما درمورد جهان بیرون می‌آید؟

– آیا اکثر فیزیکدانان در برابر دست کشیدن از علیت، مقاومت می‌کنند؟

+ بله! تصور علم بدون علیت سخت است. اما فکر می‌کنم که بدیهی گرفتن روابط علی کلاسیک، دیدگاه ما را نسبت به طبیعت محدود می‌کند. در نسبیت عام، فیزیکدانان معمولا مدل‌هایی را که در داشتن نوع درست روابط علی ناکام هستند، نادیده می‌گیرند. به نظر من این رویکرد به خودی خود دارای مشکل است. زیرا آن مدل‌ها، از ابتدا چیزی را فرض می‌کنند که به نظر نمی‌رسد در سطوح کوانتومی وجود داشته باشد. من فکر می‌کنم که کنار گذاشتن این فرضیه‌ها می‌تواند امکان در نظر گرفتن دسته بزرگ‌تری از مدل ها را فراهم کند. یک رویکرد گسترده‌تر برای علیت، می تواند به ویژه برای مدل سازی گرانش کوانتومی مفید باشد. گرانش کوانتومی، موضوع بسیار جذابی برای گفت و گو میان فیلسوفان و فیزیکدانان است. گرانش کوانتومی گیج کننده است، چراکه در برخی از مدل‌ها زمان، به عنوان یک ویژگی برآمده تلقی می‌شود؛ در حالی که ما تمایل داریم زمان را جدایی‌ناپذیر از هستی بدانیم. فیلسوفان شاید بتوانند در اینجا راهنمایی‌هایی ارائه دهند؛ زیرا زمان و علیت، از دیرباز مباحث بسیار مهم متافیزیک بوده‌اند.

– آیا فیزیکدانان باید بیشتر به فلسفه بپردازند؟

+ قطعا بله! من‌ می‌توانم برای مدت طولانی در مورد چرایی پاسخ خود، موعظه کنم. اینشتین یک متفکر عمیق فلسفی بود. او معتقد بود، برای دستیابی به یک کشف بزرگ باید پیشینه فلسفی و تاریخی آنچه را که می‌خواهد مطالعه کند، بداند. چنین بینش فلسفی‌ای، استقلال از تعصبات نسل شخص را به ارمغان می‌آورد. مهندسان، ریاضیدانان و فیزیکدانان جوان و نوپا باید حداقل یک واحد درسی را بگذرانند که به آن‌ها اجازه دهد درباره ماهیت اکتشافات علمی بنشینند و بحث کنند. این یکی از مهارت‌هایی است که آن‌ها در آزمایشگاه برای ارائه رویکردهای جایگزین برای یک مسئله به آن نیاز دارند.

– به دانشجویانی که به فلسفه علاقه دارند چه می‌گویید؟

+ من به آن‌ها می‌گویم که تا جایی که امکان دارد اطلاعات خود را در تمام جنبه‌ها بالا ببرند و دانش عام خود را حفظ کنند. جامعه زمانی رو به بدتر شدن می‌رود که دانش‌ آموزان در ابتدای تحصیل مجبور به انتخاب تخصص شوند. بنابراین، توصیه من این است که کنجکاو باقی بمانید. به طور گسترده مطالعه کنید و یاد بگیرید تا بتوانید مجموعه سوالات متفاوت بپرسید. من فکر می‌کنم که این ویژگی‌ها ارزشمند خواهند بود و مهم نیست که در نهایت در چه زمینه‌ای فعالیت خواهند داشت.

• منبع :‌ physics.aps.org