وقتی گذشته را تغییر میدهیم!
سید مصطفی صابری | روزنامهنگار
در جهانِ عادتکرده به حرکتِ یکسویه زمان، تصور اینکه آینده بتواند بر گذشته تأثیر بگذارد شبیه ایدههای فیلمهای علمی تخیلی است. اما فیزیک کوانتوم، در سالهای اخیر زمزمهای تازه را میان معادلاتش پیدا کرده که ایدهای شگفتانگیز و انقلابی است: «شاید آنچه گذشته مینامیم هنوز تمام نشده باشد». پژوهشهایی در قلمرو علیتِ معکوس نشان میدهند تصمیمهایی که همین امروز میگیریم، ممکن است در سطح بنیادین، نقشی در بازچینی تاریخ ذرات داشته باشند؛ به تعبیری انگار جهان پیشاپیش از اراده ما آگاه است و طرح اولیه خود را مطابق آن بازمینویسد. در این روایت تازه از زمان، اکنون به نقطه تلاقیِ دو رودخانه بدل میشود: «یکی از گذشته میآید، دیگری از آینده» و هر انتخاب انسانی، شاید موجی به دو سو بفرستد؛ یعنی پژواکی در افقِ پیشرو و سایهای در اعماقِ پیشآمده. کمی فانتزی و شاعرانه به نظر میرسد اما آیا واقعاً میتوان گفت که گذشته هنوز منتظر تصمیم امروزِ ماست؟
وقتی علم از فیلمهای نولان جلو میزند
رود ساترلند، فیزیکدان نظری دانشگاه کوئینز بلفاست، معتقد است که تصویر ما از زمان بهصورت خطی و یکطرفه صرفاً یک عادت ذهنی است، نه واقعیتی بنیادین. او با تکیه بر فرمالیسم «دوحالته» که پیشتر توسط یعقوب اهرانوف و لو وایدمن مطرح شد، جهان را مجموعهای از مسیرهای درهمتافته میبیند که نهتنها از گذشته به آینده، بلکه از آینده به گذشته هم تغذیه میشوند؛ یک چیزی شبیه سینمای پیچیده کریستوفر نولان در «بین ستارهای» و «تنت». در این مدل، هر رویداد کوانتومی نه بر اساس یک «شرط آغازین»، بلکه بر پایه دو مرز تعیین میشود: «یکی در مبدأ و دیگری در مقصد». ساترلند همراه با کن وارتن این نگاه را «جهان متقارن زمانی» مینامد؛ جهانی که در آن، قانونهای فیزیکی در هر دو جهت زمان صادقاند. به زعم آنها، در پدیدههایی مانند درهمتنیدگی، ذرات از آینده «اطلاعات بازگشتی» دریافت و رفتار فعلیشان را بر همان اساس تنظیم میکنند. به این ترتیب، راز ارتباط آنی میان ذرات در فواصل بزرگ شاید نه درهم تنیدگی کوانتومی و سرعتی فراتر از نور، بلکه در نوعی گفتوگوی خاموش میان گذشته و آینده نهفته باشد؛ گفتوگویی که خودِ زمان، زبانِ آن است. خب واقعاً اینجا باید بگوییم علم سینمای نولان را هم جا گذاشت.
وقتی نگاه ما واقعیت را میسازد
در دل رازآلودترین لایههای فیزیک کوانتوم، پرسشی که قرنها فلاسفه را درگیر کرده، دوباره سر برمیآورد: «آیا جهان بدون آگاهی ما وجود دارد»؟ آزمایش معروف «دو شکاف» نشان داد ذرات بنیادی مثل الکترون، تا زمانی که مشاهده نشوند، نه ذرهاند و نه موج، بلکه ابری از احتمالات هستند. اما همین که ناظر وارد صحنه میشود، تابع موج فرومیریزد و یکی از احتمالها به واقعیت بدل میشود. از اینجاست که مفهوم ناظر، از جایگاه یک تماشاگر، به نقش بازیگر اصلی ارتقا مییابد. هواداران «علیتِ معکوس» این پدیده را لایهای عمیقتر میخوانند. در نگاه رود ساترلند و کن وارتن، ناظر تنها نتیجه آزمایش را انتخاب نمیکند، بلکه با انتخاب خود، تاریخ ذره را هم بازنویسی میکند. اندازهگیری در لحظه حال، میتواند هم وضعیت فعلی و هم شرایط اولیه را تعیین کند، گویی آگاهی ما بر صفحهای دوسویه از زمان نقش میزند. برخی فیزیکدانان این تفسیر را نوعی «بازتاب ذهن در معادلات» میدانند، عدهای هم میگویند رفتار ذره به صورت موج است و باعث پدیده دو شکاف میشود. گروهی دیگر معتقدند آگاهی، بخش جدانشدنی از واقعیت فیزیکی است. اما اگر چنین باشد، هر مشاهده نهتنها دریچهای به آینده است، بلکه اثری بر گذشته هم میگذارد. اساساً این ایده مفهوم حضور ناظر بهعنوان عنصر اصلی در شکلگیری واقعیت را مطرح میکند.
اختیار انسان در جهانی از احتمالها
نظریه علیت معکوس، در ظاهر، مرز سنتیِ میان اختیار، تقدیر و مسئولیت را کمرنگ میکند. اگر آینده بتواند بر گذشته تأثیر بگذارد، پس آیا تصمیمهای ما واقعاً آزادند؟ در نگاه رود ساترلند و دیگر مدافعان تفسیر کوانتومیِ زمانِ دوسویه، جهان نه مجموعهای از حوادث قطعی، بلکه شبکهای از احتمالات است که با هر انتخاب، شکل تازهای میگیرد. این تصویر، مفهوم اختیار را محدود نمیکند، بلکه آن را پیچیدهتر میسازد؛ اراده انسان، تنها در مسیر آینده حرکت نمیکند، بلکه در بافتی متقارن، بر ساختار گذشته هم سایه میافکند. این ایده کوانتومی میگوید: قوانین طبیعت، بهجای تحمیل ضرورت، بستری از امکان فراهم میکنند تا تصمیمهای ما معنا یابند. به بیان دیگر، احتمال به جای جبر مینشیند. ما در هر لحظه، با انتخاب خود، گذشته و آینده را در یک الگوی مشترک از معنا پیوند میزنیم. این نگاهی است که علمِ نوین، نه در تقابل با فلسفه اختیار، بلکه در خدمتِ فهمِ عمیقتر از مسئولیت انسانی و حضورِ آگاهانه در جهان قرار میدهد. با این اوصاف چون احتمالات یک انتخاب بیشتر است تبیین مقوله اختیار متفاوت از قبل میشود.
ایدههای کوانتومی در زندگی روزمره کاربرد دارند؟
امسال سه فیزیکدان برجسته برای تحقیق روی موضوع تونلزنی کوانتومی جایزه نوبل فیزیک گرفتند. همین اتفاق نشان میدهد دنیای فیزیک کوانتوم هرچند در زندگی روزمره ما ملموس و حتی قابل درک نیست اما چه اهمیتی دارد. با اینحال وقتی مفاهیم کوانتومی را مرور میکنیم مثل برهمنهی، درهم تنیدگی و چیزهای دیگر را ،با این پرسش روبهرو میشویم که آیا ایدهای در مقیاس کوانتومی را میتوان مستقیم به زیست روزمره تعمیم داد؟ آیا چون در مقیاس کوانتومی عبور یک ذره از موانع ممکن است در زندگی روزمره هم این اتفاق میافتد؟ یا به فرض سرنوشت گذشته ذرات در این ابعاد قابل تغییر باشد؛ آیا زندگی روزمره از این مفاهیم عجیب تبعیت دارد؟
کوانتوم کجای زندگی ماست؟
پاسخ، محتاطانه است. دینامیکهای میکروسکوپی زیر سلطه برهمنهی، درهمتنیدگی و تقارن زمانی رخ میدهد، اما در مقیاس کلان، فروکاهی همدوسی و اختلالات محیطی اثر آنها را خاموش میکند. با این حال، پیامدهای مفهومیشان به شیوه غیرمستقیم وارد عقل سلیم میشود: اندیشیدن احتمالاتی به جای جبر ساده، حساسیت به نقش چارچوب مشاهده در تبیین پدیدهها و آشنایی با اینکه گذشته و آینده در تبیینهای علمی گاه با قیود مرزی مشترک توصیف میشوند. اینها به ما ابزار فکری میدهند، نه نسخههای رفتاری آنی.
افق جهانهای موازی
وقتی درباره علیت معکوس مطالعه میکنیم شباهتهایی بین آن و ایده «جهانهای موازی» حس میکنیم. در مولتی ورس هر انتخاب ما حالت تازهای از واقعیت را ایجاد میکند؛ شاید در یک واقعیت ممکن نوازنده باشیم، در یکی غارنشین و در دیگری حتی به دنیا نیامده باشیم. «علیت معکوس» میگوید برای سازگاری با نسبیت، برخی قیود آینده میتوانند در مدلسازی به گذشته نفوذ کنند. در مقابل، جهانهای موازی فروریزش تابع موج ذرات را انکار میکنند و همه نتایج ممکن را در شاخههای همزیست میدانند؛ یعنی تمام واقعیتهای ممکن را رخ داده شده فرض میکنند. ایده جهانهای موازی هرچند سادهتر درک میشود اما برای آن هم شواهدی نیست. همانطور که عدهای آزمایش «دوشکاف» و رفتار موجمانند ذرات را دلیلی بر «علیت معکوس» میدانند، برخی دیگر همین آزمایش و همینطور اصل عدم قطعیت و آزمایش «گربه شرودینگر» را شواهدی بر وجود جهانها یا واقعیتهای موازی و ممکن میدانند.
ایدهای جذاب، نه حقیقتی قطعی
«علیت معکوس» هنوز اثبات نشده است. آزمایشهای وینگر و دوستش با وجود الهامبخشی، در چارچوب استاندارد هم قابل توضیحاند. اما بهرغم اثبات نشدن این ایده، رد هم نشده و ارزش علم در همین حرکتِ دایمی تا گسترش فهم انسان از مکانیزم جهان است، چراکه هرجا تبیینی دقیقتر بیاید، روایت پیشین کنار میرود و اگر روزگاری شواهد بر اشتباه بودن ایدههای کوانتومی گواهی کنند بازهم از ارزش آنها در تکامل و پیشبرد علم بشری کاسته نمیشود. بههرحال فیزیک کوانتوم افقهای تازهای گشوده که هم در فناوریهای کوانتومی و هم در زبان اندیشه سودمندند، اما گذر از میکرو به ماکرو باید با دقت و پرهیز از شتابزدگی انجام شود و درباره علیت معکوس بهعنوان یکی از نتایج فیزیک کوانتوم با همه جذابیتش، همین قاعده برقرار است.
وقتی علم از فیلمهای نولان جلو میزند
رود ساترلند، فیزیکدان نظری دانشگاه کوئینز بلفاست، معتقد است که تصویر ما از زمان بهصورت خطی و یکطرفه صرفاً یک عادت ذهنی است، نه واقعیتی بنیادین. او با تکیه بر فرمالیسم «دوحالته» که پیشتر توسط یعقوب اهرانوف و لو وایدمن مطرح شد، جهان را مجموعهای از مسیرهای درهمتافته میبیند که نهتنها از گذشته به آینده، بلکه از آینده به گذشته هم تغذیه میشوند؛ یک چیزی شبیه سینمای پیچیده کریستوفر نولان در «بین ستارهای» و «تنت». در این مدل، هر رویداد کوانتومی نه بر اساس یک «شرط آغازین»، بلکه بر پایه دو مرز تعیین میشود: «یکی در مبدأ و دیگری در مقصد». ساترلند همراه با کن وارتن این نگاه را «جهان متقارن زمانی» مینامد؛ جهانی که در آن، قانونهای فیزیکی در هر دو جهت زمان صادقاند. به زعم آنها، در پدیدههایی مانند درهمتنیدگی، ذرات از آینده «اطلاعات بازگشتی» دریافت و رفتار فعلیشان را بر همان اساس تنظیم میکنند. به این ترتیب، راز ارتباط آنی میان ذرات در فواصل بزرگ شاید نه درهم تنیدگی کوانتومی و سرعتی فراتر از نور، بلکه در نوعی گفتوگوی خاموش میان گذشته و آینده نهفته باشد؛ گفتوگویی که خودِ زمان، زبانِ آن است. خب واقعاً اینجا باید بگوییم علم سینمای نولان را هم جا گذاشت.
وقتی نگاه ما واقعیت را میسازد
در دل رازآلودترین لایههای فیزیک کوانتوم، پرسشی که قرنها فلاسفه را درگیر کرده، دوباره سر برمیآورد: «آیا جهان بدون آگاهی ما وجود دارد»؟ آزمایش معروف «دو شکاف» نشان داد ذرات بنیادی مثل الکترون، تا زمانی که مشاهده نشوند، نه ذرهاند و نه موج، بلکه ابری از احتمالات هستند. اما همین که ناظر وارد صحنه میشود، تابع موج فرومیریزد و یکی از احتمالها به واقعیت بدل میشود. از اینجاست که مفهوم ناظر، از جایگاه یک تماشاگر، به نقش بازیگر اصلی ارتقا مییابد. هواداران «علیتِ معکوس» این پدیده را لایهای عمیقتر میخوانند. در نگاه رود ساترلند و کن وارتن، ناظر تنها نتیجه آزمایش را انتخاب نمیکند، بلکه با انتخاب خود، تاریخ ذره را هم بازنویسی میکند. اندازهگیری در لحظه حال، میتواند هم وضعیت فعلی و هم شرایط اولیه را تعیین کند، گویی آگاهی ما بر صفحهای دوسویه از زمان نقش میزند. برخی فیزیکدانان این تفسیر را نوعی «بازتاب ذهن در معادلات» میدانند، عدهای هم میگویند رفتار ذره به صورت موج است و باعث پدیده دو شکاف میشود. گروهی دیگر معتقدند آگاهی، بخش جدانشدنی از واقعیت فیزیکی است. اما اگر چنین باشد، هر مشاهده نهتنها دریچهای به آینده است، بلکه اثری بر گذشته هم میگذارد. اساساً این ایده مفهوم حضور ناظر بهعنوان عنصر اصلی در شکلگیری واقعیت را مطرح میکند.
اختیار انسان در جهانی از احتمالها
نظریه علیت معکوس، در ظاهر، مرز سنتیِ میان اختیار، تقدیر و مسئولیت را کمرنگ میکند. اگر آینده بتواند بر گذشته تأثیر بگذارد، پس آیا تصمیمهای ما واقعاً آزادند؟ در نگاه رود ساترلند و دیگر مدافعان تفسیر کوانتومیِ زمانِ دوسویه، جهان نه مجموعهای از حوادث قطعی، بلکه شبکهای از احتمالات است که با هر انتخاب، شکل تازهای میگیرد. این تصویر، مفهوم اختیار را محدود نمیکند، بلکه آن را پیچیدهتر میسازد؛ اراده انسان، تنها در مسیر آینده حرکت نمیکند، بلکه در بافتی متقارن، بر ساختار گذشته هم سایه میافکند. این ایده کوانتومی میگوید: قوانین طبیعت، بهجای تحمیل ضرورت، بستری از امکان فراهم میکنند تا تصمیمهای ما معنا یابند. به بیان دیگر، احتمال به جای جبر مینشیند. ما در هر لحظه، با انتخاب خود، گذشته و آینده را در یک الگوی مشترک از معنا پیوند میزنیم. این نگاهی است که علمِ نوین، نه در تقابل با فلسفه اختیار، بلکه در خدمتِ فهمِ عمیقتر از مسئولیت انسانی و حضورِ آگاهانه در جهان قرار میدهد. با این اوصاف چون احتمالات یک انتخاب بیشتر است تبیین مقوله اختیار متفاوت از قبل میشود.
ایدههای کوانتومی در زندگی روزمره کاربرد دارند؟
امسال سه فیزیکدان برجسته برای تحقیق روی موضوع تونلزنی کوانتومی جایزه نوبل فیزیک گرفتند. همین اتفاق نشان میدهد دنیای فیزیک کوانتوم هرچند در زندگی روزمره ما ملموس و حتی قابل درک نیست اما چه اهمیتی دارد. با اینحال وقتی مفاهیم کوانتومی را مرور میکنیم مثل برهمنهی، درهم تنیدگی و چیزهای دیگر را ،با این پرسش روبهرو میشویم که آیا ایدهای در مقیاس کوانتومی را میتوان مستقیم به زیست روزمره تعمیم داد؟ آیا چون در مقیاس کوانتومی عبور یک ذره از موانع ممکن است در زندگی روزمره هم این اتفاق میافتد؟ یا به فرض سرنوشت گذشته ذرات در این ابعاد قابل تغییر باشد؛ آیا زندگی روزمره از این مفاهیم عجیب تبعیت دارد؟
کوانتوم کجای زندگی ماست؟
پاسخ، محتاطانه است. دینامیکهای میکروسکوپی زیر سلطه برهمنهی، درهمتنیدگی و تقارن زمانی رخ میدهد، اما در مقیاس کلان، فروکاهی همدوسی و اختلالات محیطی اثر آنها را خاموش میکند. با این حال، پیامدهای مفهومیشان به شیوه غیرمستقیم وارد عقل سلیم میشود: اندیشیدن احتمالاتی به جای جبر ساده، حساسیت به نقش چارچوب مشاهده در تبیین پدیدهها و آشنایی با اینکه گذشته و آینده در تبیینهای علمی گاه با قیود مرزی مشترک توصیف میشوند. اینها به ما ابزار فکری میدهند، نه نسخههای رفتاری آنی.
افق جهانهای موازی
وقتی درباره علیت معکوس مطالعه میکنیم شباهتهایی بین آن و ایده «جهانهای موازی» حس میکنیم. در مولتی ورس هر انتخاب ما حالت تازهای از واقعیت را ایجاد میکند؛ شاید در یک واقعیت ممکن نوازنده باشیم، در یکی غارنشین و در دیگری حتی به دنیا نیامده باشیم. «علیت معکوس» میگوید برای سازگاری با نسبیت، برخی قیود آینده میتوانند در مدلسازی به گذشته نفوذ کنند. در مقابل، جهانهای موازی فروریزش تابع موج ذرات را انکار میکنند و همه نتایج ممکن را در شاخههای همزیست میدانند؛ یعنی تمام واقعیتهای ممکن را رخ داده شده فرض میکنند. ایده جهانهای موازی هرچند سادهتر درک میشود اما برای آن هم شواهدی نیست. همانطور که عدهای آزمایش «دوشکاف» و رفتار موجمانند ذرات را دلیلی بر «علیت معکوس» میدانند، برخی دیگر همین آزمایش و همینطور اصل عدم قطعیت و آزمایش «گربه شرودینگر» را شواهدی بر وجود جهانها یا واقعیتهای موازی و ممکن میدانند.
ایدهای جذاب، نه حقیقتی قطعی
«علیت معکوس» هنوز اثبات نشده است. آزمایشهای وینگر و دوستش با وجود الهامبخشی، در چارچوب استاندارد هم قابل توضیحاند. اما بهرغم اثبات نشدن این ایده، رد هم نشده و ارزش علم در همین حرکتِ دایمی تا گسترش فهم انسان از مکانیزم جهان است، چراکه هرجا تبیینی دقیقتر بیاید، روایت پیشین کنار میرود و اگر روزگاری شواهد بر اشتباه بودن ایدههای کوانتومی گواهی کنند بازهم از ارزش آنها در تکامل و پیشبرد علم بشری کاسته نمیشود. بههرحال فیزیک کوانتوم افقهای تازهای گشوده که هم در فناوریهای کوانتومی و هم در زبان اندیشه سودمندند، اما گذر از میکرو به ماکرو باید با دقت و پرهیز از شتابزدگی انجام شود و درباره علیت معکوس بهعنوان یکی از نتایج فیزیک کوانتوم با همه جذابیتش، همین قاعده برقرار است.