بر طبق نظریه کوانتومی شاید آینده بر گذشته تاثیر بگذارد!

یکی از جنبه های عجیب مکانیک کوانتومی با ایده ای عجیب قابل توضیح است؛ یعنی همانطور که عامل رویداد میتواند در زمان به عقب بازگشته، به جلو نیز حرکت کند. آنچه که اینشتین از آن با عنوان “عمل شبح وار” یاد کرد، می تواند شواهدی از علیت بازگشتی باشد؛ برای مثال، شما امروز به دلیل خوردن ناهار فردا دچار شکم درد می شوید.

دو نفر از فیزیکدانان آمریکا و کانادا نگاهی نزدیک به برخی فرضیه های اساسی در نظریه کوانتوم انداخته و بررسی کردند که آیا اندازه گیری های مربوط به یک ذره میتواند در زمان گذشته هم انعکاس یابد یا خیر. همه مان می دانیم که مکانیک کوانتومی عجیب و غریب است. قسمتی از این عجیب بودن به این خاطر است که ذرات در سطح پایه به مانند توپ های بیلیارد عمل نمی کنند که روی یک میز حرکت کنند؛ آنها به ابری نا آشکار از احتمالات شبیه اند که در اتاق جابجا می شوند. در هنگام اندازه گیری ذرات، فقط توپ سفیدی را می بینیم که به یک توپ سیاه برخورد کرده و آن را در داخلی حفره می اندازد. هرگز با توپ های سفید بی شماری مواجه نیستیم که با برخورد به توپ های سیاه آنها را به داخل تمامی حفره ها بیندازد.

اختلاف نظری میان فیزیکدانان وجود دارد مبنی بر اینکه آیا آن ابر نمایانگر چیزی واقعی است یا صرفا نمایشی ساده است. فیزیکدانى به نام هاو پرایس در سال ۲۰۱۲ مدعی شد که اگر احتمالات عجیب مرتبط با حالات کوانتومی چیزی واقعی نشان بدهند، و اگر هیچ چیزی زمان را به یک جهت محدود نکند، آن ابر میتواند به لحاظ نظری از حفره خارج شده و به توپ سفید برخورد کند. پرایس با اشاره به افکار بسیاری از فیزیکدانان می نویسد: منتقدان با این مسئله مخالف اند که تقارن زمانی کاملی در فیزیک کلاسیک وجود دارد. چرا دنیای کوانتوم باید متفاوت باشد؟

در آزمایشهای اصلی بل، فیزیکدانان فرض کردند امکان رخ دادن علیت معکوس وجود ندارد، در نتیجه، آنها برای توضیح مشاهداتشان فرض کردند که ذرات دور از هم، فورا از حالت یکدیگر اطلاع پیدا میکنند که اینشتین آن را تاثیر شبحوار نامید. این همان درهم تنیدگی کوانتومی است، یعنی ذراتی که حتی با وجود فاصله زیاد، از طریق مکانیسمهای ناشناخته روی هم تاثیر میگذارند. حالا بیایید این پدیده را طور دیگری و با درنظر گرفتن علیت معکوس تصور کنیم. در این حالت، باز هم اندازهگیری یک ذره بر رفتار سایر ذرات، اثر میگذارد، اما دیگر نیازی به فرض درهم تنیدگی نبوده و علیت معکوس برای توضیح این پدیده، کافی است.

متیو اس لیفر از دانشگاه چپمن در کالیفرنیا و متیو اف پوسى از مؤسسه فیزیک نظری پریمتر در اونتاریو کنجکاو هستند بدانند که وقتی بحث از زمان می شود، دنیای کوانتوم میتواند متفاوت باشد. این دو فیزیکدان با استناد به فرضیات دکتر پرایس، مدل جدید خود در چیزی به نام قضیه بل به کار گرفتند؛ جان استوارت بل گفت که چیزهای عجیبی که در مکانیک کوانتومی اتفاق می افتد با چیزهایی که در نزدیکی رخ می دهند، قابل توضیح نیستند. گویی هیچ عاملی باعث تغییر جهت آن تعداد زیاد از توپ ها نمی شود. در سطح پایه، جهان تصادفی است.

اما درباره کارهایی که در زمان و مکان دیگری روی میدهند، چه رویکردی باید اتخاذ کرد؟ آیا چیزی در دور دست ها میتواند بدون لمس ابر یاد شده بر آن تاثیر بگذارد؟ یعنی به همان شیوه ای که اینشتین از آن با عنوان عمل شبح وار یاد کرده بود. اگر دو ذره در نقطه ای از فضا به یکدیگر بپیوندند، اندازه گیری ویژگی های یکی از آن ذرات مساوی با ویژگی های ذره دیگری است؛ فرقی هم نمی کند که ذره در کدام سمت از جهان حرکت کرده باشد. به پاس قضیه بل، نظریه درهم تنیدگی بارها و بارها مورد آزمایش قرار گرفته است و علی رغم آن چیزی که فاصله بنظر میرسد، راه های نفوذی که شاید نشان دهد ذرات به طریقی با یکدیگر تعامل می کنند، بسته شده است.

آنطور که می شود حدس زد، جهان ظاهرا ماهیتی شبح وار دارد. اما اگر علیت به عقب برگردد، بدان معناست که ذره میتواند عمل اندازه گیری را به هنگام در هم تنیده شدن به عقب بازگرداند که همتایش را تحت تاثیر قرار می دهد. نیازی به پیام هایی سریع از سرعت نور نیست. این فرضیه ای است که لیفر و پوسی مورد تاکید قرار داده بودند. عده کمی از فیزیکدانان و فلاسفه بر این باورند که این ایده ارزش پیگیری و بررسی را دارد. محققان با ایجاد تغییراتی در برخی فرضیه های اساسی، مدلی را بر اساس قضیه بل طراحی کردند که در آن، فضا جایگزین زمان می شود. ما با نوعی تناقض روبرو هستیم، مگر اینکه نشان دهیم چرا زمان باید همیشه رو به جلو حرکت کند. بی تردید، ایدهٔ علیت معکوس دیوانه کننده بنظر می رسد.

لیفر بیان کرد: تا آنجا که دانش من اجازه می دهد، تفسیری از نظریه کوانتوم وجود ندارد که مورد توافق همگان باشد و از ایده علیت معکوس استفاده کند. فیزیکدانان حق دارند. که دیدگاهی شکاکانه به این ایده داشته باشند. ما در حال گردآوری اطلاعات بیشتری درباره این ایده هستیم. فیزیک کنونی به طور کلی از علیت معکوس حمایت نمیکند. اگرچه بعضی از نظریهها به ذرات یا اطلاعات اجازه میدهند که در زمان به عقب باز گردند. این نظریات توسط دانشمندان برجسته مطرح شدهاند یا توسط جامعه علمی معنیدار در نظر گرفته شدهاند.

حالا توجه داشته باشید که این نوع سفر به عقب در زمان اجازه سفر به گذشته را به انسان نمی دهد و تاثیری هم بر زمان حال ندارد. ببخشید که خیلی رک حرف می زنیم. دانشمندان آینده نیز قادر به کدگذاری اعداد قرعه کشی در الکترون های درهم تنیده نخواهند بود تا آنها را به نسخه های جوان تر خود ارسال کنند. وقتی بحث از پدیده ای به نام در هم تنیدگى می شود، تقریبا هر توضیحی کاملا دیوانه وار بنظر می رسد. جزئیات بیشتر این مقاله در Proceedings of the Royal Society منتشر شد.

ترجمه: منصور نقی لو - بیگ بنگ