جهان كوانتومي - بخش يازدهم و آخر

و در نهايت جهان كلاسيكي شد!

چگونه جهاني كه در ميان عدم قطعيت كوانتومي متولد شده بود ، اين چنين كلاسيكي شد؟
آيا ما بايد تصور كنيم كه تمامي جهان تا زمانيكه هوش در نوع بشر تكامل نيافته بود ، در حالتي از ابهام كوانتومي كيهاني باقي ماند؟

به نظر ميرسد كه جهان در يك رويداد كوانتومي متولد شده است . سوالي كه به ذهن ميرسد اين است كه پس چرا جهان اكنون اين چنين پابرجا و منطقي به نظر ميرسد؟ به خاطر بياوريد كه چگونه رايانه كوانتومي ميتواند حالت دروني كوانتومي اش را حفظ كند ، در حاليكه روي محاسبه اي كار ميكند كه در پاسخ به يك اندازه گيري ِ درست طراحي شده ، تنها به يك پاسخ معين ميرسد . هر فرآيند فيزيكي در جهان ، همين كار را در مقياسي بزرگتر انجام ميدهد: هستي هاي بنيادي ، بنابر قوانين نظريه كوانتومي با يكديگر برهم كنش ميكنند و تنها هنگامي قابل تشخيص ميشوند كه اندازه گيري و يا مشاهده اي صورت گيرد . هر پديده كلاسيكي كه در جهان اطراف ما قرار دارد در حقيقت نتيجه يك محاسبه كوانتومي است كه به اين سوال پاسخ ميدهد: "من چه چيز كلاسيكي اي هستم؟"

همين اصل در مورد توپ هاي بيلياردِ برخورد كننده ، موج هاي غلتان بر روي اقيانوس ، صفحات قاره اي در حال حركت بر سطح زمين و حتي نور خورشيدي كه چهار ميليارد سال پيش به سطح سياره ما برخورد كرد و به موجب آن حيات اوليه شكل گرفت نيز وجود دارد . در يك سطح بنيادي ، همه چيز از مولفه هاي كوانتومي ساخته شده است ؛ اما در عين حال ، تمام چيزهايي كه زماني كافي در كنار ما ميمانند تا به آنها توجه كنيم ، كلاسيكي هستند . اين مطلب در مورد كل جهان نيز صادق است . بدون يك نظريه كوانتومي از گرانش ، ما دقيقا نميدانيم جهاني كه در اطراف خود ميبينيم چگونه از مه بانگ بوجود آمده است ، پس سوال پيش مي آيد كه چه كسي يا چيزي بعدا معاني كلاسيكي را از ريشه هاي كوانتومي استخراج كرد؟
بنا بر سنتي كه نيلز بور وضع كرد ، مباحث مربوط به ماهيت اندازه گيري در نظريه كوانتومي ، تفاوت آشكاري را ميان سيستم كوانتومي كه اندازه گيري ميشود و سيستم كلاسيكي جداگانه اي كه اندازه گيري را انجام ميدهد ، درنظر ميگيرند . در يك سو ، اين عقيده وجود دارد كه اندازه گيريها تنها زماني به واقعيت در مي آيند كه انسان مشاهده گر هوشمندي براي ديدن آنها وجود داشته باشد . چنين چيزي به اين معناست كه اگر بازوي مكانيكي يك روبات ، جعبه حاوي گربه "نيمه مرده – نيمه زنده" شرودينگر را باز كند قادر نخواهد بود اين موجو نگون بخت رااز تنگنايي كه در آن قرار گرفته برهاند . به جاي آن ، روبات بايد گربه را در برابر يك انسان مشاهده گر قرار دهد تا حالت آن تعيين شود.
اگر اين نوع نگرش درباره كل جهان اعمال شود ، باعث بروز مشكلاتي ميشود . ستارگان ، سيارات و كهكشانها – همانند همه چيزهاي ديگر – هركدام يك سيستم موانتومي هستند . اما آيا ما بايد تصور كنيم كه تمامي جهان تا زمانيكه هوش در نوع بشر تكامل نيافته بود ، در حالتي از ابهام كوانتومي ِ كيهاني باقي ماند؟ در چه موقع از دوره اي كه هوش انساني در حال پديدار شدن بود ، جهان مجبور شد لباس ابهام كوانتومي خود را از تن درآورد و به شكل پايدار كنوني درآيد؟ اگر به همين ترتيب ادامه دهيد ، ميبينيد كه عقيده لزوم وجود يك انسان مشاهده گر ِ هوشمند ، احمقانه بنظر ميرسد ؛ اما از طرف ديگر ، اگر جهان پيش از ورود ما پايداري كلاسيكي خود را پيدا كرده باشد ، چه نوع اندازه گيري يا مشاهده اي باعث اين تغيير حالت شده است؟
آيا "جدايي" ميتواند پاسخ اين معما باشد؟ اگر ويژگيهاي كلاسيكي ميتوانند از دل سيستمهاي كوانتومي بيرون آيند (تنها بدليل اينكه برهم كنش هاي كتره اي وغيرقابل كنترل ، پيوستگي لازم براي رفتار كوانتومي صحيح را از بين ميبرند) ؛ آيا رفتار كلاسيكي نيز ميتوانست با تكامل جهان ، بصورتي ممانعت ناپذير پديدار شود؟ ايننگرش به نظر معني دار مي آيد . تصور كنيد واقعا چقدر ناممكن است كه بتوان چيزي به بزرگي جهان ما را ، حتي براي كسر كوچكي از ثانيه ، در يك حالت كوانتومي صحيح نگه داشت . آيا جدايي باعث ميشود كه جهان و همه چيزهاي درون آن ، براي ما پابرجا و معين به نظر برسد؟
جهان – كه از يك رويداد كوانتومي متولد شد – در يك سطح بنيادي ، يك سيستم كوانتومي به هم پيوسته است . هيچ بخش كاملا مستقلي از اين سيستم وجود ندارد و بنابراين ، هيچ برهم كنش كتره اي و غيرقابل كنترلي نيز وجود ندارد كه پايداري كلاسيكي را بر گردباد كوانتومي تحميل كند . وقتي سيستم كوانتومي شد ، همواره كوانتومي خواهد ماند.
اگر جدايي به تنهايي نميتواند پيدايش جهان ما را توضيح دهد ، پي چه چيز ديگري مورد نياز است؟ يك پاسخ محتمل ، اما ناقص ، براي اين سوال وجود دارد . ايده موجود در آن بسيار ساده است و به اين بستگي دارد كه ويژگي هاي همگاني پايدار ، تمايل دارند كه بصورت طبيعي از دل هر سيستم مركبي بيرون بيايند . بعنوان مثال ، راجع به رودخانه اي فكر كنيد كه در يك بستر پر پيچ و خم جريان دارد . آب در اصل مجوعه بزرگي از مولكولهاست ، اما اگر سعي كنيد حركت رودخانه را با توجه به مولكولها تحليل كنيد ، نميتوانيد به سرعت به پاسخ برسيد . به جاي اينكار ، شما توجه تان را به فشارها و سرعت هاي جريان ، و نيز آشفتگيها و گردابها معطوف ميكنيد . اگرچه اين ويژگيهاي همگاني از رفتار تمام مولكولها و اتمهاي موجود در رودخانه بوجود مي آيند ، اما بهتر است كه خود آنها را به عنوان خواص اساسي جريان سيال درنظر بگيريم.
بطور مشابه ممكن است شما انتظار داشته باشيد كه ويژگي هاي همگاني خاصي بطور طبيعي از دل يك سيستم كوانتومي مركب بيرون بيايند . آيا اين موضوع ميتواند نظم جهان ما را توصيف كند؟ نظري كه وجود دارد اين است كه ويژگي هاي همگاني ميتوانند با استقلال كافي (براي اعمال جدايي بر آنها) پايدار شوند ؛ كه اين مطلب ، مستقل گرفتن آنها را در آغاز توجيه ميكند.
به دليل وجود چنين حالتي ، اين يك تعريفِ دور و تسلسلي جالب است ؛ چرا كه به ويژگي هاي فيزيكي پايداراجازه ميدهد تا از دل يك سيستم كوانتومي به گونه اي بسرون بيايند كه نياز به معرفي هيچ اصل فيزيكي جديدي نباشد . مشخص كردن اينكه چه نوع از ويژگي هاي همگاني به عنوان خواص كلاسيكي معرفي خواهند شد ، كار مشكلي نيست . بعنوان مثال ، حتي زمانيكه سيستم كوانتومي اصلي در اغتشاشي دائمي از تغيير تدريجي بسر ميبرد ، آنها بايد يك معني پايدار داشته باشند . علاوه بر اين ، آنها نياز دارند از قوانين منطقي سنتي و علت و معلول كلاسيكي پيروي كنند (حداقل تا حدي كه هرگونه سرپيچي از آن قوانين كاملا نامحتمل باشد).
يكي ار توصيفهاي موفقيت آميزي كه در مورد تكامل جهان ، با استفاده از مجموعه اي از ويژگي هاي تعريف شده بصورت بالا صورت گرفته است  ، "تاريخچه سازگار" (Consistent history) نام دارد . با وجود استفاده وسيع از "تفكر ترفندي" و تحليل رياضي قوي در مورد تاريخچه سازگار ، در حال حاضر در مورد وجود تاريخچه هاي سازگار چيز زيادي نميتوان گفت . حداقل ميدانيم كه توصيف جهان كلاسيكي ، بدون ايجاد تناقض با نظريه كوانتومي و يا نياز بهيك فيزيك جديد ، امكانپذير است . اين دستاورد كم اهميتي نيست ، چرا كه حتما به ياد داريد كه بحث در مورد مرده يا زنده بودن گربه ، دهه هاي متمادي بطول انجاميد.
در حاليكه اين نظريه ها دلگرم كننده به نظر ميرسند ، اما به يك نظريه خاص ، كه توضيح دهد چرا جهان ما به اين صورتيكه هست ديده ميشود ، نزديك نشده اند . اما اين مسئله منحصر به نظريه كوانتومي نيست . در حاليكه نظريه هاي ناكامل به راه خود ادامه ميدهند  ، ايده "تاريخچه هاي خودسازگار" (Self-consistent histories) برتر از همه به نظر ميرسد . نيوتن فهميد كه نظريه كاملا جديد او در مورد گرانش ، راجع به شكل جهان حرفهايي براي گفتن دارد ؛ اما علاوه بر آن او ميدانست كه در نظريه اش هيچ چيزي در مورد چگومگي آغاز جهان يافت نميشود . از طرفي ، انيشتن از خود پرسيد كه آيا قوانين فيزيك به خداوند اجازه انتخاب در خلق جهان را داده است يا خير . تاكنون به نظر ميرسد كه تعداد اين انتخابها بيشمار بوده است . اصل عدم قطعيت ، كه انيشتن هرگز آنرا دوست نداشت ، ميگويد كه شما نميتوانيد همواره آنچه را كه دوست داريد بدست آوريد . شايد در گسترده ترين حالت ممكن ، اين اصل در مورد محدوديت هاي دانش ما در مورد جهاني كه خودمان را در آن يافته ايم نيز صادق باشد . ما هميشه ميتوانيم سوال كنيم ، اما شايد هميشه حق دانستن پاسخ را نداشته باشيم.