خدا تاس می ریزد
انیشتین اشتباه کرده است. خدا تاس می ریزد و تاس را جایی میریزد که نمی توان دید.
- خدا تاس نمی ریزد. ( آلبرت انیشتین)
- انیشتین به خدا نگو چه کاری انجام دهد. (نیلز بور)
- اتفاقا خدا تاس می ریزد و تاس را جایی میریزد که نمی توان آن را دید. ( استیفن هاوکینگ )
انیشتین یک رئالیست محکم بود. او یک جبرگرا و معتقد به خدای اسپینوزا بود. او خدا را در روابط و قوانین هستی می دید و معتقد بود خدا تاس نمی ریزد و جهان بر پایه همین قوانین جلو می رود نه احتمالات، قوانینی که چرخ دنده های مکانیکی این جهان هستند و هیچ ارتباطی سریع تر از نور وجود ندارد. اما گفته های فیزیک کوانتوم برخلاف آنچه که انیشتین می گفت را نشان می داد.
ابتدا باید بگوییم منظور از کلمه خدا که انیشتین استفاده کرده است چیست؟ اینشتین در یک محیط مذهبی یهودی رشد می کند اما دیری نمی پاید که او پی می برد که بسیاری از نوشته های عهد عتیق با فیزیک سازگار نیست. سهم بزرگ تفکر فیزیکی او از اعتقاداتش به قوانین دقیق ریاضی ناشی می شود که جهان را اداره می کنند.
این با مفهوم خدا با قدرت مافوق طبیعت که می تواند در قوانین جهان دخالت کند مغایرت داشت. پس منظور انیشتین از کلمه خدا در بیانیه اش چه بود؟ از آنجا که انیشتین یک معتقد به قوانین ریاضی بود ، ایده او از خدا نیز همین قوانین فرموله شده دنیا بود که جهان تنها از طریق آنها اداره می شود. او دست خدا را در ماهیت دقیق فیزیکی جهان و زیبایی های ریاضی آن می دید . این همان مفهومیست که اسپینوزا فیلسوف هلندی به تفصیل از آن یاد می کند و حتی اثبات می کند.
انیشتین احساس کرد که قوانین طبیعی نمی تواند اتفاقی یا احتمالی باشد، اما این دقیقا همان چیزی است که مکانیک کوانتوم به ما می گوید.
جهان قابل پیش بینی
آیا ما می توانیم آینده را پیش بینی کنیم یا اینکه همه چیز خودسرانه و تصادفی است؟ در دوران باستان همه چیز بسیار خودسرانه بنظر می رسید. حوادثی مانند سیل یا بیماری بنظر می رسید بدون هشدار اتفاق می افتاد و مردم اولیه آن ها را به خدایان و الهه ها نسبت می دادند. به تدریج مردم نظم خاصی در رفتار طبیعت متوجه شدند. این نظم در حرکت اجسام آسمانی بارزتر بود. بنابراین نجوم اولین علمی بود که توسعه یافت و روی پایه های اساسی ریاضی توسط نیوتن در ۳۰۰ سال پیش استوار شد که هنوز هم از نظریه گرانشی او برای پیش بینی حرکت اجرام استفاده می شود.
با پیروی از مثال های نجومی ، مشخص شد که دیگر پدیده های طبیعی از قوانین قطعی علمی اطاعت می کنند. این به یک ایده از جبر علمی که اولین بار در نوشته های دانشمند فرانسوی لاپلاس دیده می شد منجر شد. در واقع آنچه او گفته بود اینکه اگر در یک زمان ما موقعیت و سرعت همه ذرات در جهان را می دانستیم ، پس ما می توانستیم رفتار آنها را در هر زمان دیگری محاسبه کنیم.
در اینجا یک داستان ساختگی وجود دارد و آن هم این است که ناپلئون از لاپلاس پرسیده است که چگونه خدا در این سیستم جا شده است؟ و لاپلاس در پاسخ گفته است ” من به آن فرضیه نیازی ندارم” . این شاید به این معنی نباشد که لاپلاس خدا را رد کرده است اما می تواند این معنا را دهد که خدا در قوانین علمی جهان دخالتی ندارد.
هرج و مرج
این ایده که حالت جهان در یک زمان در جبر حالت دیگر در زمان های دیگر است اصول مرکزی علم از زمان لاپلاس است، این نشان می دهد ما می توانیم آینده را پیش بینی کنیم. در عمل اما توانایی ما برای پیش بینی آینده به شدت توسط پیچیدگی معادلات و رفتاری غیر قابل منظم آنها که هرج و مرج نامیده می شود محدود می شود. کسانی که پارک ژوراسیک را دیده اند می دانند یک اختلال کوچک در یک مکان می تواند به یک تغییر عمده در مکان دیگر مجر شود. همانطور که اثر پروانه ای می گوید بال زدن یک پروانه منجر به طوفان در یک جای دیگر می شود. مشکل این است که اثر پروانه ای تکرار پذیر نیست و دفعه بعد که پروانه بال می زند اثر دیگری خواهد داشت. از این روست که آب و هوا اینقدر غیر قابل اعتماد است.
مکانیک کوانتوم
با وجود این مشکلات عملی جبرگرایی علمی بصورت یک تعصب و دگم رسمی در سراسر قرن ۱۹ باقی ماند تا اینکه در قرن ۲۰ دو تحول نشان داد که پیش بینی کامل آینده نمی تواند تحقق یابد. اولین تحول مکانیک کوانتوم بود. جرقه آن اولین بار سال ۱۹۰۰ توسط ماکس پلانک ریخته شد. برخی خواستند پیامدهای رفتارهای کوانتومی که پلانک نشان داده بود را به جبرگرایی علم بیاورند تا اینکه یک فیزیکدان آلمانی دیگر هایزنبرگ نشان داده که نمی توان موقعیت و سرعت یک ذره را دقیقا اندازه گیری کرد، که آنرا با نام عدم قطعیت می شناسیم.
چشم انداز لاپلاس از جبر علمی که درگیر دانستن سرعت و موقعیت ذرات بود بعد از عدم قطعیت بطور جدی تضعیف شد. چگونه می توان آینده را پیش بینی کرد در حالی که نمی توان هر دو موقعیت و سرعت ذره را بصورت قطعی اندازه گیری کرد؟ انیشتین درباره این رفتارهای تصادفی در طبیعت ناراضی بود و دیدگاه خود را در عبارت معروف “خدا تاس نمی ریزد” خلاصه کرد. واقعیت ممکن است خدا انگاشته شود اما ماهیت کوانتومی طبیعت نور از دیدن آن جلوگیری می کند و تنها از پشت یک شیشه تاریک می توان آن را دید.
دیدگاه انیشتین این بود که یک متغیر پنهان وجود دارد اما این دیدگاه انیشتین نیز با شکست مواجه شد. شواهد نشان می دهد که این قمارباز دیرینه تاس را در شرایط امکان پذیر پرتاب می کند.
در ادامه دانشمندانی که دیدگاه کلاسیک انیشتین را تضعیف کردند، نیلز بور ، هایزنبرگ ، شرودینگر و پل دیراک بود. اگر چه مکانیک کوانتوم در حدود ۷۰ سال است که هنوز به درک کلی حتی آنهایی که از آن استفاده می کنند نرسیده است اما هنوز آن باید به ما ربط داشته باشد چرا که تصویری از جهان فیزیکی به ما ارائه می دهد. در مکانیک کوانتوم ذرات در یک موقعیت و سرعت بخوبی تعریف نمی شود، به عبارت دیگر در یک حالت نیست، در عوض آنها در مجموعه حالت های ممکن قرار دارند که مجموعه این حالت ها تابع موج ذره است.
سیاهچاله
در سال ۱۹۱۵ نظریه انقلابی نسبیت عام مطرح شد. در این نظریه فضا و زمان دیگر نهاد های مستقل از هم نبودند در عوض آنها در جهت های مختلف در یک شی مجرد بنام فضا-زمان بوده اند. این فضا-زمان تخت نبود بلکه توسط ماده و انرژی داخل آن پیچ و تاب خورده بود. با این توصیف سرعت نور کاسته نمی شود بلکه فضای تاب خورده توسط ستاره عظیم را طی می کند. برای درک بهتر یک ورقی را در نظر بگیرید که وزنه ای روی آن قرار می گیرد و باعث تاب خوردن آن می شود. آن وزنه سنگین تر و سنگین تر می شود و ورق نیز بیشتر خم می شود تا اینکه نهایتا آن ورق سوراخ شده و وزنه داخل آن سقوط می کند. اتفاق مشابهی با توجه به نسبیت عام برای فضا-زمان می افتد. زمانی که یک ستاره عظیم الجثه به پایان عمر خود می رسد و سرد و منقبض می شود و یک حفره ایجاد می کند که حتی نور نمی تواند از آن فرار کند آن حفره سیاهچاله هست.
با توجه به مشاهدات سیاهچاله درحال حاضر بطور کلی پذیرفته شده است اما چه اهمیتی برای جبر دارد؟ پاسخ اینجاست که سیاهچاله ها خارج از دید و غیرقابل مشاهده هستند. نه تنها ذرات بخت برگشته و فضانوردان بدشانس سقوط کرده در سیاهچاله هرگز برنمی گردند بلکه اطلاعاتی که آن ها حمل می کنند نیز برای همیشه از بین می رود. تا زمانی که سیاهچاله ها وجود دارند از دست دادن این دست اطلاعات بنظر نمی رسد زیاد مهم باشد.
می توان گفت که اطلاعات هنوز در سیاهچاله وجود دارند. این درست است که کسی نمی تواند بگوید این چیست اما وضعیت تغییر کرده است چرا که استیفن هاوکینگ در جدیدترین نظریه خود گفته است که سیاهچاله ها کاملا سیاه نیستند. مکانیک کوانتوم دلیل ارسال ذرات و پرتو با نرخ ثابت به بیرون است. با این ادراک واضح تر بگوییم چیزی که ما بعنوان فضای خالی می دانیم در واقع خالی نیست بلکه از جفت های ذرات و پادذرات پر شده است. ذرات و پاد ذرات وقتی به هم می رسند هم دیگر را نابود می کنند. این ذرات و پادذرات واقع می شوند به این خاطر که میدانی مانند میدانی که حامل نور و گرانش است وجود دارد و نمی تواند دقیقا صفر شود. این بدین معنی است که ارزش این میدان می تواند موقعیت صفر و سرعت صفر داشته باشد که این در مقابل عدم قطعیت قرار می گیرد چرا که این دو نمی توانند دقیقا اندازه گیری شوند. پس همه میدان ها باید چیزی داشته باشد که آن نوسانات خلاء نامیده می شود.
خوب همه اینها چه ارتباطی به جبر دارد؟ در تصویر لاپلاس از جبر یک مطابقت بین حالت اولیه و حالت نهایی وجود دارد. اگر شما حالت جهان را در زمانی در گذشته بدانید شما خواهید توانست آینده را پیش بینی کنید. بطور مشابه اگر شما آینده را بدانید می توان گذشته را نیز از آن محاسبه کرد. با ظهور کوانتوم این پیش بینی به نصف کاهش می یابد. اگر شما تابع موج را بدانید می توانید آنرا در هر زمان دیگر محاسبه کنید.
با سیاهچاله ها اما وضعیت کمی متفاوت است. یکی با حالت مشابهی در بیرون سیاهچاله پایان خواهد یافت و یکی در صورتی که جرم مشابهی داشته باشد. به داخل پرتاب می شود. در نتیجه تطابق یک به یک بین حالت اولیه و حالت نهایی در بیرون سیاهچاله وجود نخواهد داشت. آنجا تطابق یک به یک بین حالت اولیه و حالت نهایی در هر دو داخل و خارج سیاهچاله وجود خواهد داشت. اما نقطه مهم این است که تابش ذرات و پرتو ها توسط سیاهچاله باعث خواهد شد که چاله جرم از دست دهد و کوچکتر شود. در نهایت بنظر می رسد سیاهچاله به جرم صفر برسد و در مجموع ناپدید می شود.
چه اتفاقی به سر تمام چیز هایی خواهد آمد که داخل سیاهچاله افتاده بودند؟ آنها نمی توانند دوباره بیرون بیایند به این خاطر که انرژی و جرم کافی برای ترک کردن آنجا وجود ندارد. آنها ممکن است به یک جهان دیگر انتقال یابند با این حال حتی اطلاعاتی که به داخل سیاهچاله سقوط کرده است دوباره بیرون نخواهد آمد. اطلاعات برای حمل شدن نیاز به انرژی دارند و آنجا هیچ انرژی برای بیرون آمدن اطلاعات نخواد بود.
این به این معنا است که اطلاعات از منطقه ما در هستی زمانی که سیاهچاله شکل می گیرد از بین می رود. این از دست دادن اطلاعات نشان می دهد که ما خیلی کمتر از چیزی که قبلا فکر می کردیم می توانیم پیش بینی انجام دهیم. در کوانتوم نمی توان هر دو سرعت و موقعیت را پیش بینی کرد اما ترکیبی از آن دو را می توان پیش بینی کرد. در مورد سیاهچاله پیش بینی قطعی شامل دو عضو یک جفت ذره است. اما ما فقط می توانیم ذره ای که بیرون می آید را اندازه گیری کنیم. راهی وجود ندارد که ما ذره ای که در سیاهچاله سقوط کرده است را اندازه گیری کنیم. چیزی که ما می توانیم بگوییم این است که آن می تواند در هر حالتی باشد. این بدان معنیست که ما نمی توانیم هیچ پیش بینی قطعی انجام دهیم. آنجا ترکیبی از سرعت و موقعیت وجود ندارد که آن را بصورت قطعی پیش بینی کنیم. این نشان می دهد انیشتین اشتباه کرده است. “خدا تاس می ریزد و تاس را جایی میریزد که نمی توان دید.”
با توجه به اصل عدم قطعیت، نشان می دهد که هر منطقه ای از فضا باید پر از سیاهچاله های کوچک مجازی باشد. که پدیدار و ناپدید می شوند. اطلاعات ممکن است داخل این سیاهچاله ها از بین برود . از آنجا که این سیاهچاله ها بسیار کوچک هستند صدها میلیارد میلیارد بار کوچکتر از هسته یک اتم ، میزان اطلاعاتی که از دست می رود بسیار کم است و همان دلیل است که قوانین علم قطعی و با تقریب بسیار خوب به نظر می رسد. اما در شرایط دشوار مانند اوایل جهان یا برخورد ذرات با انرژی بالا اطلاعات قابل توجهی از بین می رود. این امر تکامل جهان را غیر قابل پیش بینی می کند.
منابع :
- http://www.hawking.org.uk/does-god-play-dice.html
- https://plus.maths.org/content/why-god-plays-dice
- http://projectaugustine.com/2014/02/03/does-god/
دکترجان ظاهرا «سیاهچالۀ مجازی» رو با «ذرۀ مجازی» اشتباه گرفتی