غرابة ميكانيكا الكم: كيف يمكن أن يؤثر المستقبل على الماضي

غرابة ميكانيكا الكم: كيف يمكن أن يؤثر المستقبل على الماضي

الطابع الزمني: 8 مارس 2023 9:55 صباحًا
عقدة المصدر: 1999524
08 مارس 2023 (أخبار Nanowerk) وفي عام 2022 جائزة نوبل في الفيزياء تم منحه لعمل تجريبي يوضح أن العالم الكمي يجب أن يكسر بعضًا من حدسنا الأساسي حول كيفية عمل الكون. ينظر الكثيرون إلى تلك التجارب ويستنتجون أنها تتحدى "المحلية" - الحدس بأن الأشياء البعيدة تحتاج إلى وسيط مادي للتفاعل. وبالفعل، فإن العلاقة الغامضة بين الجسيمات البعيدة ستكون إحدى الطرق لتفسير هذه النتائج التجريبية. ويعتقد آخرون بدلاً من ذلك أن التجارب تتحدى "الواقعية" - أي الحدس بوجود حالة موضوعية تكمن وراء تجربتنا. ففي نهاية المطاف، يصعب تفسير التجارب إلا إذا كان يُعتقد أن قياساتنا تتوافق مع شيء حقيقي. وفي كلتا الحالتين، يتفق العديد من الفيزيائيين على ذلك ما يسمى "الموت بالتجربة" للواقعية المحلية. ولكن ماذا لو أمكن إنقاذ هذين الحدوسين على حساب حد ثالث؟ تعتقد مجموعة متزايدة من الخبراء أننا يجب أن نتخلى بدلاً من ذلك عن الافتراض بأن الإجراءات الحالية لا يمكن أن تؤثر على الأحداث الماضية. يُطلق على هذا الخيار اسم "السببية الرجعية"، وهو يدعي أنه ينقذ كلاً من المحلية والواقعية.

تسبيب

What is causation anyway? Let’s start with the line everyone knows: correlation is not causation. Some correlations are causation, but not all. What’s the difference? Consider two examples. (1) There’s a correlation between a barometer needle and the weather – that’s why we learn about the weather by looking at the barometer. But no one thinks that the barometer needle is causing the weather. (2) Drinking strong coffee is correlated with a raised heart rate. Here it seems right to say that the first is causing the second. The difference is that if we “wiggle” the barometer needle, we won’t change the weather. The weather and the barometer needle are both controlled by a third thing, the atmospheric pressure – that’s why they are correlated. When we control the needle ourselves, we break the link to the air pressure, and the correlation goes away. But if we intervene to change someone’s coffee consumption, we’ll usually change their heart rate, too. Causal correlations are those that still hold when we wiggle one of the variables. These days, the science of looking for these robust correlations is called “causal discovery”. It’s a big name for a simple idea: finding out what else changes when we wiggle things around us. In ordinary life, we usually take for granted that the effects of a wiggle are going to show up later than the wiggle itself. This is such a natural assumption that we don’t notice that we’re making it. But nothing in the scientific method requires this to happen, and it is easily abandoned in fantasy fiction. Similarly in some religions, we pray that our loved ones were are among the survivors of yesterday’s shipwreck, say. We’re imagining that something we do now can affect something in the past. That’s retrocausality.

السببية الرجعية الكمومية

التهديد الكمي للمحلية (أن الأجسام البعيدة تحتاج إلى وسيط مادي للتفاعل) ينبع من حجة أيرلندا الشمالية الفيزيائي جون بيل في 1960s. نظر بيل في تجارب يتلقى فيها عالما الفيزياء الافتراضيان، أليس وبوب، جسيمات من مصدر مشترك. يختار كل منهم واحدًا من إعدادات القياس المتعددة، ثم يسجل نتيجة القياس. عند تكرار التجربة عدة مرات، يتم إنشاء قائمة بالنتائج. أدرك بيل أن ميكانيكا الكم تتنبأ بوجود ارتباطات غريبة (مؤكدة الآن) في هذه البيانات. ويبدو أنها تشير ضمنًا إلى أن اختيار أليس للمكان له تأثير "غير محلي" خفي على نتيجة بوب، والعكس صحيح - على الرغم من أن المسافة بين أليس وبوب قد تكون سنوات ضوئية. ويُقال إن حجة بيل تشكل تهديدًا لنظرية النسبية الخاصة لألبرت أينشتاين، والتي تعد جزءًا أساسيًا من الفيزياء الحديثة. ولكن ذلك لأن بيل افترض أن الجسيمات الكمومية لا تعرف القياسات التي ستواجهها في المستقبل. النماذج الرجعية يقترح أن اختيارات أليس وبوب للقياس تؤثر على الجسيمات عند المصدر. وهذا يمكن أن يفسر الارتباطات الغريبة، دون كسر النسبية الخاصة. في العمل الأخير، لقد اقترحنا آلية بسيطة للارتباط الغريب - تتضمن ظاهرة إحصائية مألوفة تسمى انحياز بيركسون (انظر ملخصنا الشعبي هنا). هناك الآن مجموعة مزدهرة من العلماء الذين يعملون على السببية الرجعية الكمومية. لكنها لا تزال غير مرئية لبعض الخبراء في المجال الأوسع. يتم الخلط بينه وبين وجهة نظر مختلفة تسمى "الحتمية الفائقة".

الحتمية الفائقة

الحتمية الفائقة يتفق مع السببية الرجعية على أن خيارات القياس والخصائص الأساسية للجسيمات مرتبطة بطريقة ما. لكن الحتمية الفائقة تتعامل مع الأمر على أنه علاقة بين الطقس وإبرة البارومتر. ويفترض أن هناك شيئًا ثالثًا غامضًا – “المحدد الفائق” – الذي يتحكم في اختياراتنا والجسيمات ويربطها، بنفس الطريقة التي يتحكم بها الضغط الجوي في كل من الطقس والبارومتر. لذا فإن الحتمية الفائقة تنكر أن خيارات القياس هي أشياء نحن أحرار في تحريكها حسب رغبتنا، فهي محددة مسبقًا. من شأن الاهتزازات الحرة أن تكسر الارتباط، تمامًا كما في حالة البارومتر. يعترض النقاد أن الحتمية الفائقة تقوض بالتالي الافتراضات الأساسية اللازمة لإجراء التجارب العلمية. ويقولون أيضًا أن هذا يعني إنكار الإرادة الحرة، لأن هناك شيء يتحكم كل من خيارات القياس والجسيمات. لا تنطبق هذه الاعتراضات على السببية الرجعية. يقوم السببيون الرجعيون باكتشاف السببية العلمية بالطريقة الحرة والمتذبذبة المعتادة. نقول إن القوم الذين يرفضون السببية الرجعية هم الذين ينسون المنهج العلمي، إذا رفضوا اتباع الأدلة إلى حيث تقود.

دليل

ما هو الدليل على السببية الرجعية؟ يطلب النقاد أدلة تجريبية، ولكن هذا هو الجزء السهل: لقد فازت التجارب ذات الصلة بجائزة نوبل للتو. الجزء الصعب هو إظهار أن السببية الرجعية تعطي أفضل تفسير لهذه النتائج. لقد ذكرنا إمكانية إزالة التهديد الذي يهدد النسبية الخاصة لأينشتاين. وهذا تلميح كبير جدًا، من وجهة نظرنا، ومن المدهش أن الأمر استغرق وقتًا طويلاً لاستكشافه. ويبدو أن الخلط بين الحتمية الفائقة هو السبب الرئيسي وراء ذلك. فضلاً عن ذلك، we و وغيرها لقد جادلوا بأن السببية الرجعية تعطي معنى أفضل لحقيقة أن العالم الصغير للجسيمات لا يهتم بالفرق بين الماضي والمستقبل. نحن لا نعني أن الأمر كله سهل. أكبر مصدر للقلق بشأن السببية الرجعية هو إمكانية إرسال إشارات إلى الماضي، مما يفتح الباب أمام مفارقات السفر عبر الزمن. لكن من أجل خلق مفارقة، لا بد من قياس التأثير في الماضي. إذا كانت جدتنا الشابة لا تستطيع قراءة نصيحتنا لتجنب الزواج من الجد، مما يعني أننا لن نأتي إلى الوجود، فليس هناك مفارقة. وفي الحالة الكمومية، من المعروف أننا لا نستطيع أبدًا قياس كل شيء مرة واحدة. ومع ذلك، لا يزال هناك عمل يجب القيام به في ابتكار نماذج سببية رجعية ملموسة تفرض هذا القيد المتمثل في أنه لا يمكنك قياس كل شيء في وقت واحد. لذلك سوف نختتم بخاتمة حذرة. في هذه المرحلة، السببية الرجعية هي التي تهب الريح، لذا تندفع نحو الجائزة الأكبر على الإطلاق: إنقاذ المحلية والواقعية من "الموت بالتجربة".

الطابع الزمني:

اكثر من نانوويرك