ميكانيكا الكم ليست وصفًا للواقع الموضوعي – إنها تكشف عن عالم من الإرادة الحرة الحقيقية

ما الذي تعلمنا إياه ميكانيكا الكم ، وهي النظرية الأكثر نجاحًا التي اقترحتها الفيزياء على الإطلاق ، عن الواقع؟ نقطة البداية لمعظم فلاسفة الفيزياء هي أن ميكانيكا الكم يجب أن تقدم بطريقة ما وصفًا للعالم كما هو مستقلاً عنا نحن مستخدمي النظرية.

وقد أدى هذا إلى عدد كبير من وجهات النظر العالمية غير المتوافقة. يعتقد البعض أن مضمون ميكانيكا الكم هو أن هناك عوالم متوازية كما هو الحال في عالم Marvel Comic. يعتقد البعض أنه يتضمن إشارات تنتقل أسرع من الضوء ، متناقضة مع كل ما علمنا إياه أينشتاين. يقول البعض إنه يعني أن المستقبل يؤثر على الماضي.

وفقًا لـ QBism ، وهو نهج طورته أنا وكريستوفر فوكس ، فإن الدرس العظيم لميكانيكا الكم هو أن نقطة البداية المعتادة للفلاسفة هي ببساطة خاطئة. ميكانيكا الكم لا تصف الواقع كما هو في حد ذاته. بدلاً من ذلك ، إنها أداة تساعد في توجيه الوكلاء المنغمسين في العالم عندما يفكرون في اتخاذ إجراءات على أجزاء منه خارجة عن أنفسهم.

هذه المقالة مصحوبة بسلسلة بودكاست تسمى الألغاز العظيمة للفيزياء والتي تكشف أعظم الألغاز التي تواجه الفيزيائيين اليوم – وتناقش المقترحات الجذرية لحلها.

إن استخدام كلمة “وكيل” بدلاً من “المراقب” المألوف يسلط الضوء على أن ميكانيكا الكم تدور حول الأفعال التي تشارك في خلق الواقع ، بدلاً من ملاحظات الواقع الموجود بشكل مستقل عن الفاعل.

تشترك QBism ومتجانسها ، الحركة الفنية التكعيبية ، في فهم أن الواقع هو أكثر مما يمكن لمنظور وكيل واحد التقاطه. ومع ذلك ، على عكس الحركة الفنية ، لا تحاول QBism تمثيل الواقع. وهي لا تحاول جمع وجهات النظر المختلفة معًا في وجهة نظر “الشخص الثالث”. QBism هي في الأساس مناهضة للتمثيل وأول شخص.

إنقاذ الإرادة الحرة

هذا يضع QBism في تناقض مباشر مع الركيزتين لمفهوم القرن التاسع عشر للكون الآلي. أحدهما هو أن الطبيعة تحكمها قوانين فيزيائية بنفس الطريقة التي تخضع بها اللعبة الميكانيكية لآليتها. والآخر هو أنه من الممكن ، من حيث المبدأ ، الحصول على رؤية موضوعية للكون من الخارج – من وجهة نظر الله أو من منظور الشخص الثالث.

لا تزال هذه الرؤية الآلية سائدة بين علماء القرن الحادي والعشرين. على سبيل المثال ، كتب ستيفن هوكينج وليونارد ملودينو في كتابهما 2010 The Grand Design: “من الصعب تخيل كيف يمكن أن تعمل الإرادة الحرة إذا كان سلوكنا محددًا بالقانون الفيزيائي ، لذلك يبدو أننا لسنا أكثر من آلات بيولوجية و أن الإرادة الحرة مجرد وهم “.

بدلاً من ذلك ، فإن رؤية QBist هي رؤية كون غير مكتمل ، لعالم يسمح بالحرية الحقيقية ، عالم يهم فيه الفاعلون ويشاركون في صنع الواقع.

تعتبر العشوائية أحد الجوانب الرئيسية لميكانيكا الكم. بدلاً من عمل تنبؤات مؤكدة ، تهتم ميكانيكا الكم باحتمالات نتائج القياس المحتملة. عبَّر الفيزيائي إد جاينز بشكل مشهور عن أنه لفهم ميكانيكا الكم ، يجب على المرء أن يفهم الاحتمال أولاً.

بهذه الروح ، فإن نقطة انطلاق QBism هي النهج الشخصي البايزي للاحتمال (في الأصل طريقة للاستدلال الإحصائي والآن نظرية كاملة لاتخاذ القرار في ظل عدم اليقين). في هذا النهج ، تكون الاحتمالات هي درجات الإيمان الشخصية للوكيل.

لذا بدلاً من وصف إحصائيات بعض التجارب ، توفر الاحتمالات إرشادات للوكلاء حول كيفية تصرفهم. وبعبارة أخرى ، فإن الاحتمالات ليست وصفية ولكنها “معيارية” – مماثلة لدليل التعليمات. اتضح أن قواعد الاحتمالية القياسية يمكن اشتقاقها من المبدأ (المعياري) الذي ينص على أن احتمالات المرء يجب أن تتلاءم معًا بطريقة تحمي من خسارة مؤكدة عند استخدامها لاتخاذ القرارات.

كانت رؤية QBism العظيمة هي أن الاحتمالات التي تظهر في ميكانيكا الكم لا تختلف. فهي ليست ، كما هو الحال في النظرة القياسية ، مثبتة بالقانون الفيزيائي ، ولكنها تعبر عن درجات الإيمان الشخصية للوكيل حول عواقب إجراءات القياس التي يفكر فيها الوكيل.

في QBism ، يتمثل دور قوانين الكم في توفير مبادئ معيارية إضافية حول كيفية توافق احتمالات الوكيل معًا. بدلاً من تقديم وصف للعالم ، تعد قواعد ميكانيكا الكم إضافة إلى قواعد الاحتمالات القياسية ؛ لنظرية القرار الكلاسيكي (غير الكمي). إنها تساعد الفيزيائيين في اتخاذ قرارات مثل كيفية تصميم كمبيوتر كمي لتقليل احتمالية الخطأ ، أو ما هي الذرات التي يجب استخدامها في الساعة الذرية من أجل زيادة دقة قياسات الوقت.

القياسات هي أفعال

تمامًا مثل “المراقب” ، يمكن أن يكون مصطلح “القياس” مضللًا لأنه يشير إلى خاصية موجودة مسبقًا يتم الكشف عنها بواسطة القياس. بدلاً من ذلك ، يجب التفكير في القياس على أنه إجراء يتخذه الفاعل لاستنباط استجابة من العالم. القياس هو فعل الخلق الذي يجلب شيئًا جديدًا تمامًا إلى العالم ، نتيجة يتم مشاركتها بين الوكيل والعالم الخارجي للوكيل.

غالبًا ما تُصوَّر ميكانيكا الكم على أنها “غريبة” ويصعب فهمها أو مستحيل حقًا فهمها. في واقع الأمر ، فإن غرابة ميكانيكا الكم هي نتاج النظر إليها بطريقة خاطئة. بمجرد أخذ رؤيتين QBist الرئيسيتين – أن القواعد الكمية هي أدلة للعمل وأن القياسات لا تكشف عن خصائص موجودة مسبقًا – تختفي جميع المفارقات الكمية.

خذ قطة شرودنغر على سبيل المثال. في الصيغة المعتادة ، يوصف الحيوان البائس “بحالة كمية” تؤخذ على أنها جزء من الواقع وتعني ضمنيًا أن القطة ليست ميتة ولا حية.

على النقيض من ذلك ، لا يعتبر QBist الحالة الكمومية جزءًا من الواقع. الحالة الكمية التي قد يعينها وكيل QBist ليس لها أي تأثير على ما إذا كانت القطة حية أو ميتة. كل ما يعبر عنه هو توقعات الوكيل فيما يتعلق بعواقب الإجراءات المحتملة التي قد يتخذها على القط. على عكس معظم تفسيرات ميكانيكا الكم ، تحترم QBism الاستقلالية الأساسية للقط.

أو خذ النقل الآني الكمي. وفقًا لطريقة شائعة لتقديم هذه العملية ، تختفي الحالة الكمومية للجسيم ، التي تُعتبر مرة أخرى جزءًا من الواقع ، في مكان واحد (أ) وتعاود الظهور بشكل غامض في مكان آخر (ب) – تمامًا كما هو الحال في ناقل في علم ستار تريك سلسلة خيالية.

ومع ذلك ، بالنسبة لـ QBist ، لا يتم نقل أي شيء حقيقي من A إلى B. كل ما يحدث في النقل الآني الكمي هو أن اعتقاد الوكيل بالجسيم في A يصبح ، بعد العملية ، نفس اعتقاد الوكيل حول الجسيم في B. الحالة الكمومية الذي يعبر عن اعتقاد الوكيل بالجسيم عند A في البداية مطابق رياضياً للحالة الكمية التي تعبر عن اعتقاد نفس العامل بالجسيم عند B بعد العملية. النقل الآني الكمي هو أداة قوية تستخدم في تطبيقات مثل الحوسبة الكمومية ، ولكن في QBism لا يوجد شيء غير بديهي أو غريب حوله.

QBism هو مشروع مستمر. إنها توضح بوضوح معنى جميع الأشياء الرياضية في النظرية ، وبالتالي فهي تفسير مطور بالكامل لميكانيكا الكم. ومع ذلك ، فإن QBism هو أيضًا برنامج لتطوير فيزياء جديدة وقد أسفر بالفعل عن رؤى عميقة حتى لو كان لا يزال قيد التنفيذ.

أدت QBism أيضًا إلى حوار مثمر مع مدارس الفكر الفلسفية المشابهة للبراغماتية والظواهر. رؤيتها للعالم هي رؤية يمتلك فيها الفاعلون حرية حقيقية ويحترمون استقلالية بعضهم البعض. أحب أن أعتقد أن هذا هو ما تحاول ميكانيكا الكم أن تخبرنا به عن الواقع طوال الوقت.