مکانیک کوانتومی: آیا جهان به علتی نیاز ندارد؟

آیا شکست قانون علیت در مکانیک کوانتوم اثبات عدم نیاز جهان به علت نیست؟

پاسخ ما به سوال بالا چیست؟

هاوارد وایزمن، پروفسور فیزیک در دانشگاه گریفیث، در مقاله‌ای در وبسایت فیزیک طبیعت، توضیح می‌دهد که « جان بل، فیزیکدان اهل ایرلند شمالی، در سال ۱۹۶۴، از نظر ریاضی ثابت کرد که برخی همبستگی‌های کوانتومی، بر خلاف همه رابطه‌های دیگر موجود در جهان، به وجود علتی محلی نیاز ندارند.» آیا این بدان معناست که جهان نیز مستلزم وجود هیچ علتی نیست؟ اگر یک «نوسان کوانتومی» لزوماً به علت محلی نیاز ندارد، آیا می‌توان گفت که نوسان کوانتومی که مولد جهان بوده هم لزوماً به علت نیاز ندارد؟

کلمه کلیدی که در درک درست قضیه بل نباید نادیده گرفته شود، کلمه “محلی” است. برای پاسخ به سؤالات فوق، باید این اصطلاح را تعریف و درک کرد. این مثال ساده را در نظر بگیرید: حدود هشت دقیقه طول می‌کشد تا نور خورشید به زمین برسد. اما فرض کنید شما به تنهایی روی خورشید  و بدون هیچ گونه تعاملی با من ایستاده بودید، اما هر بار که موس کامپیوترم را بر روی زمین کلیک می‌کردم، بلافاصله و خارج از کنترل از جا می‌پریدید و حتی به اندازه آن هشت دقیقه تاخیر نداشتید. نتیجه آنی و در لحظه بود. درواقع عکس‌العمل پریدن شما نتیجه یک علت “غیر محلی” می‌بود. دکتر گری فلدر، پروفسور فیزیک در کالج اسمیت، در مقاله خود با عنوان « کنش ترسناک از راه دور »، اصل محلی (یا اصل جایگزیدگی) را اینگونه توضیح می دهد: “«اصلی مبنی بر اینکه رویدادی که در یک مکان اتفاق می‌افتد، نمی‌تواند به طور آنی روی یک رویداد در جای دیگر تأثیر بگذارد». به عنوان مثال: اگر فردا یک ستاره بسیار دور ناگهان منفجر شود، اصل محلی می‌گوید زمانی که نیاز است تا ما بتوانیم از این رویداد مطلع شویم یا تحت تأثیر آن قرار بگیریم برابر با همان زمانی است که چیزی مثل یک پرتو نور نیاز دارد تا از آن ستاره به زمین سفر کند.” سوال این است که آیا این اصل همیشه صادق است؟ بر اساس آنچه به عنوان قضیه بل شناخته می‌شود، در سطح کوانتومی، اصل محلی صادق نیست. جیکوب آرون، که در New Scientist می‌نویسد، اینگونه شرح می‌دهد که در نظریه کوانتومی، «ذرات می‌توانند درهم تنیده شوند، به طوری که اندازه‌گیری یکی فوراً بر اندازه‌گیری دیگری تأثیر می‌گذارد، حتی اگر از هم دور باشند». فلدر توضیح می‌دهد: «بل ثابت کرد که نتایج پیش‌بینی‌شده توسط مکانیک کوانتومی را با هیچ نظریه‌ای که اصل محلی را حفظ کند نمی‌توان توضیح داد. به عبارت دیگر، اگر آزمایشی مانند آنچه انیشتین، پودولسکی و روزن توصیف کرده‌اند، تنظیم کنید، و نتایج پیش‌بینی‌شده توسط مکانیک کوانتوم را دریافت کنید، هیچ راهی وجود ندارد که اصل محلی درست باشد…. به طور خلاصه، اصل محلی مرده است.»

حال این مساله برای استفاده از قانون علیت جهت اثبات اینکه جهان قادر به ایجاد خودش نیست چه معنایی دارد؟ در پاسخ به این سوال باید سه نکته را در نظر گرفت:

• مهمتر از همه: حتی اگر قضیه بل درست باشد که بسیار محتمل است، قانون علیت،(هر معلولی در جهان نیاز به علتی دارد) را رد نمی‌کند. قضیه بل اینگونه استدلال می‌کند که نیازی به یک علت محلی در سطح کوانتومی وجود ندارد، اما ادعا نمی‌کند که هنوز رابطه ضروری بین علت و معلول وجود ندارد – یعنی علیت هنوز پابرجاست. در حالی که به نظر می‌رسد آزمایش‌های بل نشان می‌دهد که همیشه یک همبستگی مستقیم بین علت و معلول در سطح محلی وجود ندارد، دانشمندان مشاهده می‌کنند که در آزمایش‌های قضیه بل همچنان همبستگی بین علل و معلول‌ها وجود دارد، حتی اگر این همبستگی محلی نباشد. طبق قضیه بل، یک علت می‌تواند فوراً بدون فعل و انفعالی آشکار (یا حداقل قابل درک)، تاثیری دور ایجاد کند (مثلاً الکترون‌های جدا شده می‌توانند فوراً بر یکدیگر تأثیر بگذارند)، اما همچنان حتی اگر تاثیر دور و فوری باشد یک رابطه تأیید شده بین علت و معلول وجود دارد. کلیک‌های من حتی اگر دلیل آن را درک نکنیم سبب پریدن شما می‌شوند و این امر غیرقابل انکار است. به قول وایزمن، در خصوص تفسیر واقعیت غیرمحلی قضیه بل، این امکان وجود دارد که «تنظیم یک دستگاه اندازه‌گیری بتواند بر خواندن ابزار دیگری، هر چند دور، تأثیر بگذارد»، یعنی علت و معلول ظاهراً با هم مرتبط هستند. بنابراین، ممکن است قضیه بل بطور خاص به نوع دیگری از رابطه علت و معلولی اشاره داشته باشد، اما در گام اول نیاز به یک علت را رد نمی‌کند.

• دانشمندان این را می‌پذیرند که به طور کامل صحت قضیه بل را درک نمی‌کنند. آنها بر این اذعان دارند که ممکن است مواردی از واقعیت را کشف نکرده باشیم که می‌تواند بر درک ما از آنچه در سطح کوانتومی اتفاق می‌افتد تأثیر بگذارد و ثابت کند که علت در نهایت هنوز”محلی” است. به عبارت دیگر، در مقایسه با آنچه از قرن‌ها مطالعه من باب زمینه‌های ماکروسکوپی می‌دانیم، وقتی صحبت از مطالعه جهان کوانتومی به میان می‌آید، مبتدی هستیم. به عبارتی ما در مورد آنچه در آن محدوده اتفاق می‌افتد همه پاسخ‌ها را نداریم، اما، از سوی دیگر، شواهد بسیار و غیرقابل انکاری برای قانون علیت وجود دارد.
• دانشمندان حتی تصدیق می‌کنند که قضیه بل ممکن است نادرست باشد و تحقیقات بیشتر و جمع‌آوری داده‌ها ممکن است این واقعیت را آشکار کند. به گفته فلدر، مفروضات پنهان (مثلاً این فرض که “هیچ سیگنالی نمی‌تواند سریع‌تر از سرعت نور منتشر شود” که پایه و اساس نظریه نسبیت انیشتین است) می‌تواند نتایج آزمایش بل را تغییر بدهد. وایزمن اذعان داشت که «قبل از اینکه بیش از حد مضطرب شویم یا پولی خرج کنیم، می‌خواهیم اطمینان حاصل کنیم که همبستگی‌های بل واقعاً وجود دارد. تا بحال هیچ یک از آزمایشات بل بدون حفره نبوده است.

در نهایت همه شواهد مشاهده شده در جهان، چه در سطح کوانتومی و چه در سطح فوق کوانتومی، نشان می‌دهند که در قلمرویی که ما در آن زندگی می‌کنیم، هر معلولی باید دارای علتی باشد. جهان یک معلول است و اگر کسی بخواهد منطقی باشد (یعنی از شواهدی که در اختیار داریم پیروی کند)، باید اذعان کند که می‌بایست علتی نهایی برای جهان وجود داشته باشد، خواه محلی باشد یا نباشد. بر اساس شواهد، آن علت کسی نیست جز خدای کتاب مقدس.

نوشته ؛ جف میلر

منابع

Howard Wiseman (2014), “Bell’s Theorem Still Reverberates,” Nature, 510[7506]:467-469, p. 467

Gary Felder (1999), “Spooky Action at a Distance,” Math and Physics Help,http://www.felderbooks.com/papers/bell.html, italics in orig

Jacob Aron (2015), “Quantum Weirdness is Reality,” New Scientist, 227[3037]:8-9, September 5, p.8

Jeff Miller (2011), “God and the Laws of Science: The Law of Causality,” Apologetics Press,https://apologeticspress.org/APContent.aspx?category=12&article=3716&topic=90

Jeff Miller (2015), “How Can a Person Know Which God Exists?” Reason & Revelation, 35[5]:52-53,May, https://apologeticspress.org/pub_rar/35_5/1505.pdf