خودکشی کوانتومی: اثبات فرضیه چند جهانی با خشن ترین روش ممکن
در مکانیک کوانتومی چیزی به اسم واقعیت عینی وجود ندارد، به عبارت دیگر هر آنچه که ما می بینیم، حالت‌های احتمالی هستند که در پیکربندی (موقعیت و وضعیت) خاصی دچار فروپاشی شده و قابل مشاهده شده اند… و سایر حالات ممکن در جهان کوانتومی دیگری حضور دارند. در اینجا به معرفی آزمایش کشنده‌ای می‌پردازیم که این فرضیه را محک می‌زند.
نخست، نگاهی به دو تفسیر عمده در مورد ماهیت واقعیت کوانتومی می‌پردازیم(تفسیر کپنهاگی و تفسیر جهان های موازی یا جهان های چندگانه). تفسیر قدیمی تر و کمی برجسته تر برای فیزیک کوانتومی، تفسیر کپنهاگی نام دارد که توسط دو دانشمند برجسته، نیلز بور و ورنر هایزنبرگ در سالهای ۱۹۲۰ تا ۱۹۳۰ میلادی ارائه شده است. براساس مفاهیم بنیادی این تفسیر، همه ی ذرات زیر اتمی تشکیل دهنده ی این جهان میتوانند رفتاری شبیه به تابع موج داشته باشند. تابع موج نمایش احتمالی از مکان ذره و شتاب آن در زمان مورد نظر می‌باشد. بررسی رفتار این ذرات به کشف چگونگی فروکش کردن به یک حالت احتمالی خاص در میان همه ی احتمالات ممکن و درک و مشاهده ی جهان به صورتی که ما می بینیم، کمک خواهد کرد.
تفسیر دیگری که برای مکانیک کوانتومی وجود دارد اولین بار توسط هیو اورت در سال ۱۹۵۷ مطرح شده است. اورت با حفظ کلیت تفسیر کپنهاگی و حذف بخش مهم آن یعنی فروپاشی تابع موج، این تفسیر را ارائه داد. با حذف این قسمت، کلیه ی مقادیر ممکن برای ذرات زیر اتمی همه با هم در حال برهم نهی(superposition) قرار دارند. این به معنی تعداد بسیار بی شمار جهان‌های موازی وجود دارد. حال سوالی که پیش می‌‌آید این است که چرا این طور به نظر می رسد که تمام مدت در سراسر دنیا فروپاشی تابع موج در حال روی دادن است و ما فقط یک جهان را می بینیم؟
اورت و طرفدارانش در پاسخ به این سوال و بیان علت این امر، پدیده ی دیگری به نام واهمدوسی کوانتومی(quantum decoherence) را مطرح میکنند. واهمدوسی کوانتومی به معنای از بین رفتن درهم تنیدگی کوانتومی است. در واقع، برای اینکه همه ی حالت‌های احتمالی ممکن برای یک ذره در حال برهم نهی باشند یا به عبارت دیگر سیستم منسجم و یک دستی داشته باشیم، سیستم باید منزوی باشد. برخورد حتی یک فوتون میتواند انسجام این سیستم را به هم بریزد و منجر به فروپاشی تابع موج شده و تنها یکی از حالات ممکن از میان کلیه احتمالات موجود برای یک ذره را به نمایش بگذارد. فرضیه چندجهانی مزیت‌ها و برتری‌هایی دارد.
تفسیر کپنهاگی وابسته به حضور یک ناظر است، منظور از ناظر در اینجا ناظر زنده و ذی‌شعور نیست، بلکه منظور وجود هر چیزی است که دلیلی بر شروع فروپاشی تابع موج باشد؛ و اگر حضور ناظر ضروری نباشد، بسیاری از تناقضات آشکار مکانیک کوانتومی توجیه و برطرف میشود. اول از همه این نظریه(چندجهانی) به طور هوشمندانه‌ای فرضیه معروف گربه ی شرودینگر را توجیه می‌کند. طبق این فرضیه، گربه ی خیالی که در یک جعبه در حالت برهم نهی کوانتومی قرار داده دارد، میتواند هم زمان هم زنده و هم مرده باشد. تئوری جهان های چند گانه تناقضی با مرده و زنده بودن گربه به طور همزمان ندارد بلکه این دو نتیجه را به دو جهان متفاوت تعمیم می دهد.
در مقابل برتری‌های این تئوری، همواره دو مشکل ظاهراً غیر قابل حل وجود داشته است. اولا، راهی برای آزمایش عملی این نظریه وجود ندارد؛ چیزی که این تئوری را غیر قابل تایید کرده و به آن دید فلسفی به جای دید علمی برای بحث و بررسی می دهد. دوما، این نظریه کاملا گیج کننده است. زیرا با هر حقیقت مشهودی که ما در مورد جهان اطرافمان می‌دانیم به طرز خشک و خشنی مخالفت می‌کند. وجود این دو مشکل دلیلی بر نادرستی این فرضیه نیست، بلکه به این معناست که هنوز در میان سایر نظریات علمی و پرطرفدار این دوره از جایگاه خوبی برخوردار نیست!
فقط یک راه برای اثبات وجود جهان‌های موازی کوانتومی وجود دارد که البته این نظریه را گیج کننده تر و مسخره تر جلوه میدهد. در حال حاضر و احتمالا تا آینده‌ای دور و شاید هم همیشه، این آزمایش تنها یک آزمایش فکری است که اجرای آن نمی‌توان گفت غیرممکن است، اما اگر روزی به مرحله ی اجرا برسد، وجود جهان های موازی فقط برای یک نفر، همان فردی که مورد آزمایش قرار می گیرد، اثبات خواهد شد.
دو نظریه خودکشی کوانتومی و جاودانگی کوانتومی، اولین بار در سال ۱۹۸۷ توسط هنس مروس و یک سال بعد توسط برونو مارچل مطرح شد ولی مکس تگمارک، کیهان شناس معروف دانشگاه ام ای تی، بیشترین پژوهش در این زمینه را انجام داده است. رایج‌ترین روشی که برایِ اثبات این تئوری ارائه شده است به این صورت است که: فردی که برای انجام این آزمایش داوطلب میشود، در اتاقی که مجهز به یک ابزار کشنده مانند یک تفنگ قوی که به سمت سر فرد نشانه گرفته است، قرار داده میشود. هر ۱۰ ثانیه یک بار مقدار چرخش فوتون‌ها اندازه گرفته میشود و براساس نتیجه ی حاصل، دو حالت ممکن است، اتفاق بیفتد: یا تفنگ شلیک می‌کند و فرد می‌میرد یا صدای زنگ رفع خطر شنیده شده و به فرد می‌گوید که زنده است.(شانس روی دادن هر کدام از این حالت ها ۵۰ درصد است.)
آنچه که ما انجام داده ایم این است که بقای فرد را به یک حالت کوانتومی گره زده و مرتبط ساخته ایم؛ به این معنا که فرد در برهم نهی بین دو حالت زنده بودن یا مردن قرار دارد. در دور اول ۵۰ درصد شانس زنده بودن برای شخص وجود دارد و به همین میزان شانس زنده ماندن در دفعات بعدی انجام آزمایش را داراست. مهم نیست چند بار این آزمایش تکرار میشود، نیمی از دفعات فرد زنده خواهد ماند. البته کل شانس‌های زنده ماندنش کمتر از ۵۰ درصد است.
همان طور که گفته شد در دور اول انجام این تست، ۵۰ درصد شانس زنده ماندن وجود دارد، در دفعات بعدی تکرار این آزمایش، ۵۰ درصدی که مرده است شانس برگشت ندارد و فقط ۵۰ درصد زنده دوباره ۵۰ درصد شانس برای زنده بودن را داراست. یعنی شانس زنده ماندن، از ۵۰ درصد در دور اول انجام تست به ۲۵ درصد در دور دوم، ۱۲.۵ درصد در دور سوم، ۶.۲۵ درصد در دور چهارم و … کاهش می‌‌یابد. در واقع می‌توان این طور گفت که در یک جهان، هر فرد آزمایش شونده، نهایتا در ۵۰ مورد از این تست ها زنده خواهد ماند- عددی که خیلی بیشتر از شانس ۱ به کادریلیون برای زنده ماندن است.
وقتی فرد مورد نظر ماشه را فشار میدهد دو احتمال وجود خواهد داشت. یا گلوله شلیک خواهد شد و یا شلیکی رخ نخواهد داد. در واقع او خودکشی می‌کند و یا زنده می‌ماند. هر باری که ماشه فشرده میشود جهان به دو قسمت تقسیم میشود تا بستر برای به حقیقت پیوستن هر دو احتمال فراهم شود. با مرگ او تقسیم شدن جهان براساس احتمال مرگ یا زندگی متوقف خواهد شد. اما برای نسخه‌ی دیگر که زنده است همچنان دو احتمال مرگ و زندگی وجود دارد.
زمانی که فرد ماشه را فشار میدهد و جهان به دو قسمت تقسیم میشود، نسخه‌ای که زنده می‌ماند هیچ گونه اطلاعی از نسخه‌ی دیگر او در جهان دیگر که مرده است ندارد، در عوض او زنده مانده است و به فشار دادن ماشه ادامه میدهد. با هر بار فشار دادن ماشه جهان به تقسیم شدن ادامه میدهد و نسخه‌ای که به حیات ادامه داده است، مدام در حال فشار دادن ماشه خواهد بود و برای همیشه جاودانه خواهد ماند. به این پدیده جاودانگی کوانتومی گفته میشود.
در این صورت فرد آزمایش شونده خواهد توانست تفاوت دو تفسیر کپنهاگی و دنیاهای چندگانه را تشخیص دهد- در حالی که کمتر از ۱ به کادریلیون شانس زنده بودن طبق تفسیر اول (کپنهاگی) وجود دارد، ۱۰۰% شانس زنده بودن طبق تفسیر دوم(چندجهانی) وجود دارد، زیرا نمونه هایی از شخص به دنبال این برهم نهی خاص هستند و سایر نمونه ها مرده اند. بنابراین فرضیه چند جهانی اثبات شده و این فرد طعم جاودانگی کوانتومی را چشیده است.
تنها مشکل کوچکی که وجود دارد این است که با اجرای این آزمایش، درستی یا نادرستی این فرضیه فقط برای شخص آزمایش شونده اثبات خواهد شد. بقیه افراد بدون توجه به این تفسیرها، شانس زنده ماندن فرد آزمایش شونده را بعید و دور از انتظار می‌دانند. بدون شک، احتمال بسیار کم، ۱ به کادریلیون که اساساً غیر ممکن است، همتایان آزمایش شوندگان را متقاعد خواهد کرد که فرضیه چندجهانی را بپذیرند، اما هنوز هم جهان‌های بیشماری وجود دارد که آزمایش شونده در آن مرده است.
مکس تگمارک گفته است که ممکن است روزی تصمیم به اجرای این آزمایش بگیرد و خودش داوطلب انجام آن شود ولی زمانی که پیر شده باشد. او همچنین در سایتش به این نکته اشاره می کند که می توان اجرای این آزمایش را گسترش داد؛ مثلا آن را همزمان روی دو نفر انجام داد بنابراین امکان تبادل اطلاعات در مورد درستی یا نادرستی این فرضیه برای فرد آزمایش شونده با حداقل یک نفر دیگر وجود خواهد داشت. توضیح مکس تگمارک در مورد آزمایش خودکشی کوانتومی را در ویدئوی زیر مشاهده کنید:
من گمان می کنم که افکار بلند پروازانه در مورد این قضیه میتواند تصور طراحی آزمایشی برای اثبات این فرضیه باشد به گونه ای که هر فردی روی کره ی زمین در محفظه ی بزرگی قرار گرفته و در جریان کشف ابدیت کوانتومی شرکت کند. البته بهتر است قبل از به خطر انداختن جان کل جمعیت کره ی زمین، به درستی از تفسیر جهان های چندگانه اطمینان خاطر کسب کنیم. علاوه بر آن، من به عنوان کسی که همواره به دنبال مطالعه ی حقایق علمی هستم، فکر نمیکنم رسیدن به پاسخ یک سوال علمی در تنها یک جهان زنده، ارزش کشتن افرادی در جهان های بی شمار را داشته باشد. هر چند اگر همین سوال را از من در جهان دیگری بپرسید، ممکن است پاسخ متفاوتی بشنوید.
برگردان: سایت علمی بیگ بنگ
منابع: howstuffworks.com , io9.gizmodo.com
بسیارعالی