مقال "Does consciousness explain quantum mechanics?" للكاتب بول سوتر نُشر على موقع Live Science يستكشف دور الوعي في تفسير ميكانيكا الكم. يناقش المقال الفكرة المحيرة بأن فعل القياس في العالم الكمومي يؤدي إلى انتقال من عدم التحديد إلى التحديد، مشيرًا إلى أن الوعي قد يكون العامل الوحيد الذي يميز هذه التحولات. يوضح سوتر أن هذا النقاش يستند إلى تفسير كوبنهاجن لميكانيكا الكم، والذي يقترح أن التفاعلات الكمومية غير قابلة للتنبؤ حتى يتم قياسها بواسطة مراقب واعٍ. كما يشير إلى أن هذا الموضوع لا يزال في مجال الفلسفة والتكهنات بسبب عدم القدرة على اختبار تأثير الوعي على الفيزياء بشكل علمي حتى الآن.
حقوق الصورة: PASIEKA عبر Getty Images
ترجمة المقال
أحد أكثر الجوانب المحيرة في ميكانيكا الكم هو أن الجسيمات دون الذرية الصغيرة لا يبدو أنها "تختار" حالتها حتى يقيسها مراقب خارجي. إن عملية القياس تحول كل الاحتمالات الغامضة لما يمكن أن يحدث إلى نتيجة محددة وملموسة. في حين أن رياضيات ميكانيكا الكم توفر قواعد لكيفية عمل هذه العملية، إلا أن هذه الرياضيات لا تشرح حقًا ما يعنيه ذلك من الناحية العملية.
إحدى الأفكار هي أن الوعي - الوعي بأنفسنا وتأثيرنا على محيطنا - يلعب دورًا رئيسيًا في القياس وأن تجربتنا مع الكون هي التي تحوله من مجرد خيال إلى حقيقة حقيقية. ولكن إذا كان الأمر كذلك، فهل من الممكن أن يفسر الوعي البشري بعضًا من غرابة ميكانيكا الكم؟
إحدى الأفكار هي أن الوعي - الوعي بأنفسنا وتأثيرنا على محيطنا - يلعب دورًا رئيسيًا في القياس وأن تجربتنا مع الكون هي التي تحوله من مجرد خيال إلى حقيقة حقيقية. ولكن إذا كان الأمر كذلك، فهل من الممكن أن يفسر الوعي البشري بعضًا من غرابة ميكانيكا الكم؟
قياس الكم
ميكانيكا الكم هي القواعد التي تحكم حديقة الحيوان من الجسيمات دون الذرية التي تشكل الكون. تخبرنا ميكانيكا الكم أننا نعيش في عالم أساسي غير حتمي. بمعنى آخر، على الأقل عندما يتعلق الأمر بعالم الجسيمات الدقيقة، فإنه من المستحيل، بغض النظر عن مدى ذكاء العلماء في تصميمهم التجريبي أو مدى معرفتهم بالظروف الأولية لتلك التجربة، التنبؤ بشكل مؤكد بنتيجة أي تجربة. تعرف على القوة المؤثرة على البروتون؟ لا يوجد موقع محدد من المؤكد أن يكون فيه بعد ثوانٍ قليلة من الآن، فقط مجموعة من الاحتمالات حول المكان الذي يمكن أن يكون فيه.
ولحسن الحظ، لا تظهر هذه اللاحتمية إلا في العالم دون الذري؛ في العالم المجهري، كل شيء يعمل وفقًا لقوانين الفيزياء الحتمية (لا، لسنا متأكدين تمامًا من سبب حدوث هذا الانقسام، ولكن هذه مشكلة ليوم آخر).
عندما يقوم الفيزيائيون بإجراء تجربة على الأنظمة الكمومية (على سبيل المثال، محاولة قياس مستويات طاقة الإلكترون في الذرة)، فإنهم لا يكونون متأكدين تمامًا من الإجابة التي سيحصلون عليها. وبدلًا من ذلك، تتنبأ معادلات ميكانيكا الكم باحتمالات مستويات الطاقة هذه. ومع ذلك، بمجرد قيام العلماء بإجراء التجربة فعليًا، يحصلون على إحدى تلك النتائج، وفجأة يصبح الكون حتميًا مرة أخرى؛ بمجرد أن يعرف العلماء مستوى طاقة الإلكترون، على سبيل المثال، فإنهم يعرفون بالضبط ما الذي سيفعله، لأن "الدالة الموجية" الخاصة به تنهار ويختار الجسيم مستوى طاقة معينًا.
هذا التحول من اللاحتمية إلى الحتمية أمر غريب تمامًا، ولا توجد نظرية أخرى في الفيزياء تعمل بنفس الطريقة. ما الذي يجعل عملية القياس مميزة جدًا؟ تحدث تفاعلات كمية لا تعد ولا تحصى في الكون طوال الوقت. فهل تواجه هذه التفاعلات نفس النوع من التقليب حتى عندما لا ينظر أحد؟
ولحسن الحظ، لا تظهر هذه اللاحتمية إلا في العالم دون الذري؛ في العالم المجهري، كل شيء يعمل وفقًا لقوانين الفيزياء الحتمية (لا، لسنا متأكدين تمامًا من سبب حدوث هذا الانقسام، ولكن هذه مشكلة ليوم آخر).
عندما يقوم الفيزيائيون بإجراء تجربة على الأنظمة الكمومية (على سبيل المثال، محاولة قياس مستويات طاقة الإلكترون في الذرة)، فإنهم لا يكونون متأكدين تمامًا من الإجابة التي سيحصلون عليها. وبدلًا من ذلك، تتنبأ معادلات ميكانيكا الكم باحتمالات مستويات الطاقة هذه. ومع ذلك، بمجرد قيام العلماء بإجراء التجربة فعليًا، يحصلون على إحدى تلك النتائج، وفجأة يصبح الكون حتميًا مرة أخرى؛ بمجرد أن يعرف العلماء مستوى طاقة الإلكترون، على سبيل المثال، فإنهم يعرفون بالضبط ما الذي سيفعله، لأن "الدالة الموجية" الخاصة به تنهار ويختار الجسيم مستوى طاقة معينًا.
هذا التحول من اللاحتمية إلى الحتمية أمر غريب تمامًا، ولا توجد نظرية أخرى في الفيزياء تعمل بنفس الطريقة. ما الذي يجعل عملية القياس مميزة جدًا؟ تحدث تفاعلات كمية لا تعد ولا تحصى في الكون طوال الوقت. فهل تواجه هذه التفاعلات نفس النوع من التقليب حتى عندما لا ينظر أحد؟
دور الوعي
يقول التفسير القياسي لميكانيكا الكم، المعروف باسم تفسير كوبنهاغن، بتجاهل كل هذا والتركيز فقط على الحصول على النتائج. من وجهة النظر هذه، فإن العالم دون الذري غامض بشكل أساسي ولا ينبغي للناس أن يحاولوا تطوير صور متماسكة لما يحدث. وبدلاً من ذلك، ينبغي للعلماء أن يعتبروا أنفسهم محظوظين لأنهم على الأقل يستطيعون التنبؤ باستخدام معادلات ميكانيكا الكم.
ولكن بالنسبة لكثير من الناس، هذا ليس مرضيا. يبدو أن هناك شيئًا خاصًا بشكل لا يصدق حول عملية القياس والذي يظهر فقط في نظرية الكم. يصبح هذا التخصص أكثر وضوحًا عند مقارنة القياس بأي تفاعل آخر.
على سبيل المثال، في سحابة غازية بعيدة، في أعماق الفضاء بين النجوم الشاسع، لا يوجد أحد حولها؛ لا أحد يراقب. إذا اصطدمت ذرتان ببعضهما البعض داخل سحابة الغاز، فهذا تفاعل كمي، لذا يجب تطبيق قواعد ميكانيكا الكم. لكن لا يوجد "قياس" ولا نتيجة، إنها مجرد واحدة من تريليونات التفاعلات العشوائية التي تحدث كل يوم، دون أن يلاحظها البشر. وهكذا تخبرنا قواعد ميكانيكا الكم أن التفاعل يظل غير حتمي.
ولكن إذا اصطدمت هاتان الذرتان معًا داخل المختبر، فيمكن للعلماء قياس وتسجيل ما حدث. نظرًا لحدوث قياس، فإن نفس قواعد ميكانيكا الكم تخبرنا أن اللاحتمية انقلبت لتصبح حتمية - وهذا ما سمح لي (الكاتب) بكتابة نتيجة ملموسة.
ما هو الفرق بين هاتين الحالتين؟ كلاهما يتضمن جزيئات دون ذرية تتفاعل مع جزيئات دون ذرية أخرى. وكل خطوة من عملية القياس تتضمن جسيمات دون ذرية عند مستوى ما، لذلك لا ينبغي أن يكون هناك هروب من القواعد الكمومية المعتادة التي تنص على أن النتيجة يجب أن تكون غير محددة.
يشير بعض المنظرين، مثل عالم فيزياء الكم الرائد يوجين فيجنر، إلى أن الفرق الوحيد بين هذين السيناريوهين هو أن أحدهما يتضمن مراقبًا واعيًا ومفكرًا والآخر لا يتضمن ذلك. وبالتالي، فإن ما يسمى "الانهيار" في ميكانيكا الكم (الانتقال من الاحتمالات غير الحتمية إلى نتيجة ملموسة) يعتمد على الوعي.
ولكن بالنسبة لكثير من الناس، هذا ليس مرضيا. يبدو أن هناك شيئًا خاصًا بشكل لا يصدق حول عملية القياس والذي يظهر فقط في نظرية الكم. يصبح هذا التخصص أكثر وضوحًا عند مقارنة القياس بأي تفاعل آخر.
على سبيل المثال، في سحابة غازية بعيدة، في أعماق الفضاء بين النجوم الشاسع، لا يوجد أحد حولها؛ لا أحد يراقب. إذا اصطدمت ذرتان ببعضهما البعض داخل سحابة الغاز، فهذا تفاعل كمي، لذا يجب تطبيق قواعد ميكانيكا الكم. لكن لا يوجد "قياس" ولا نتيجة، إنها مجرد واحدة من تريليونات التفاعلات العشوائية التي تحدث كل يوم، دون أن يلاحظها البشر. وهكذا تخبرنا قواعد ميكانيكا الكم أن التفاعل يظل غير حتمي.
ولكن إذا اصطدمت هاتان الذرتان معًا داخل المختبر، فيمكن للعلماء قياس وتسجيل ما حدث. نظرًا لحدوث قياس، فإن نفس قواعد ميكانيكا الكم تخبرنا أن اللاحتمية انقلبت لتصبح حتمية - وهذا ما سمح لي (الكاتب) بكتابة نتيجة ملموسة.
ما هو الفرق بين هاتين الحالتين؟ كلاهما يتضمن جزيئات دون ذرية تتفاعل مع جزيئات دون ذرية أخرى. وكل خطوة من عملية القياس تتضمن جسيمات دون ذرية عند مستوى ما، لذلك لا ينبغي أن يكون هناك هروب من القواعد الكمومية المعتادة التي تنص على أن النتيجة يجب أن تكون غير محددة.
يشير بعض المنظرين، مثل عالم فيزياء الكم الرائد يوجين فيجنر، إلى أن الفرق الوحيد بين هذين السيناريوهين هو أن أحدهما يتضمن مراقبًا واعيًا ومفكرًا والآخر لا يتضمن ذلك. وبالتالي، فإن ما يسمى "الانهيار" في ميكانيكا الكم (الانتقال من الاحتمالات غير الحتمية إلى نتيجة ملموسة) يعتمد على الوعي.
أحلام الكون
نظرًا لأن الوعي مهم جدًا للبشر، فإننا نميل إلى الاعتقاد بأن هناك شيئًا خاصًا به. بعد كل شيء، الحيوانات هي الكيانات الواعية الوحيدة المعروفة التي تسكن الكون. وإحدى الطرق لتفسير قواعد ميكانيكا الكم هي اتباع المنطق المذكور أعلاه إلى نهايته القصوى: ما نسميه القياس هو في الواقع تدخل عامل واعي في سلسلة من التفاعلات دون الذرية الدنيوية.
يتطلب هذا الخط من التفكير أن يكون الوعي مختلفًا عن جميع الفيزياء الأخرى في الكون. وبخلاف ذلك، يمكن للعلماء (وهذا ما يفعلونه) أن يجادلوا بأن الوعي في حد ذاته هو مجرد مجموع التفاعلات دون الذرية المختلفة. إذا كان الأمر كذلك، فليس هناك نقطة نهاية في سلسلة القياس. وإذا كان الأمر كذلك، فإن ما يفعله العلماء في المختبر لا يختلف حقًا عما يحدث في سحب الغاز العشوائية.
على الرغم من أنها ليست نظرية فيزيائية بحتة، إلا أن مفهوم الوعي باعتباره مختلفًا ومنفصلًا عن الكون المادي له تقليد طويل في الفلسفة واللاهوت.
ومع ذلك، حتى يتمكن شخص ما من اكتشاف طريقة لاختبار مفهوم الوعي هذا بشكل منفصل عن بقية القوانين الفيزيائية في تجربة علمية، فسيتعين عليه البقاء في عالم الفلسفة والتكهنات.
يتطلب هذا الخط من التفكير أن يكون الوعي مختلفًا عن جميع الفيزياء الأخرى في الكون. وبخلاف ذلك، يمكن للعلماء (وهذا ما يفعلونه) أن يجادلوا بأن الوعي في حد ذاته هو مجرد مجموع التفاعلات دون الذرية المختلفة. إذا كان الأمر كذلك، فليس هناك نقطة نهاية في سلسلة القياس. وإذا كان الأمر كذلك، فإن ما يفعله العلماء في المختبر لا يختلف حقًا عما يحدث في سحب الغاز العشوائية.
على الرغم من أنها ليست نظرية فيزيائية بحتة، إلا أن مفهوم الوعي باعتباره مختلفًا ومنفصلًا عن الكون المادي له تقليد طويل في الفلسفة واللاهوت.
ومع ذلك، حتى يتمكن شخص ما من اكتشاف طريقة لاختبار مفهوم الوعي هذا بشكل منفصل عن بقية القوانين الفيزيائية في تجربة علمية، فسيتعين عليه البقاء في عالم الفلسفة والتكهنات.