🔮🎷چرا آینده یک راز است؟ ریشه‌های احتمال کوانتومی را بیابید! (قسمت اول) ✍ آرمان فروحی در ۳۱ شهریور ۱۳۹۸تازه ترین اخبار کوانتومی فیزیک کوانتومی پیش‌بینی حوادث آینده، میل تاریخی بشر بوده است تا بتواند همه‌چیز را در اختیار بگیرد. از زمان ظهور مکانیک کوانتومی و به وجود آمدن چالش مشاهده‌ی دینامیک ذرات در ابعاد کوانتومی، بکارگیری مفهوم احتمال کوانتومی در محاسبات علمی که همواره بر اساس قطعیت‌ها انجام می‌شد، از داغ‌ترین بحث‌های فیزیکدانان و فیلسوفان در قرن اخیر بوده است. روش‌های زیادی برای فکر کردن درباره احتمال وجود دارد. در نوشتار زیر که ترجمه‌ی مقاله‌ای به قلم فیزیکدان شهیر، شان کارول در وب‌سایت کوانتامگزین است، نگاه عمیقی به مفهوم احتمال خواهیم انداخت. ⭐️«احتمال» واقعا چیست؟ در مقاله‌ای فلسفی در مورد احتمالات که در سال ۱۸۱۴ منتشر شد، پیر-سیمون لاپلاس (Pierre-Simon Laplace) یک موجود فرضی را معرفی کرد: یک «هوش گسترده» (vast intelligence) که حالت فیزیکی جهان فعلی را کاملا می‌دانست. برای چنین موجودی که توسط مفسران بعدی «جبر لاپلاس» لقب داده شد، هیچ رازی درمورد آنچه در گذشته اتفاق افتاده یا آنچه در هر زمانی در آینده اتفاق خواهد افتاد، وجود نخواهد داشت. بنابر جهان منظم ساعت‌گونه‌‌ی نیوتنی، گذشته و آینده از طریق زمان حال دقیقا مشخص می‌شوند. هرگز قرار نبود جبر لاپلاس، یک آزمایش فکری عملی شود؛ چرا که این هوش باید اساسا به اندازه خود جهان، گسترده می‌بود. از طرفی در عمل، دینامیک‌های آشوبناک (chaotic dynamics) می‌توانند نواقص اندک دانش اولیه سیستم را به عدم قطعیت کامل در آینده تبدیل کنند. اما به لحاظ نظری، مکانیک نیوتنی، قطعی است. یک قرن بعد، مکانیک کوانتومی همه چیز را تغییر داد. نظریه‌های معمول فیزیک به شما می‌گویند یک سیستم چیست و چگونه با گذشت زمان تحول می‌یابد. مکانیک کوانتومی نیز همین کار را انجام می‌دهد، اما قوانین کاملا جدیدی دارد که آنچه را هنگام مشاهده یا اندازه‌گیری سیستم‌ها اتفاق می‌افتد، کنترل می‌کنند. مهم‌تر از همه اینکه نتایج اندازه‌گیری با اطمینان کامل، قابل پیش‌بینی نیستند، حتی روی کاغذ. بهترین کاری که ما می‌توانیم انجام دهیم، محاسبه احتمال بدست آمدن هر نتیجه‌ی ممکن، براساس «قاعده بورن» (the Born rule) است. قاعده بورن می‌گوید تابع موج، یک «دامنه» را به هر نتیجه اندازه گیری اختصاص می‌دهد و احتمال بدست آوردن آن نتیجه، برابر با مربع دامنه‌ی موردنظر است. این ویژگی همان چیزی است که باعث شد آلبرت اینشتین از این موضوع که خدا در کار جهان تاس می‌ریزد، شکایت کند. محققان همچنان بر سر بهترین روش اندیشیدن درباره‌ی مکانیک کوانتومی بحث می‌‌کنند. مکتب‌های فکری مختلفی در این مورد با هم رقابت می‌کنند که گاهی آن‌ها را تفسیرهای نظریه‌ی کوانتومی می‌نامند. اما بهتر است آن‌ها را به عنوان نظریه‌های فیزیکی مجزایی در نظر بگیریم که در قلمروهای مورد آزمایش ما، پیش‌بینی‌های یکسانی می‌کنند. همه آن‌ها این ویژگی مشترک را دارند که به صورت بنیادی‌، بر ایده احتمال تکیه می‌کنند. این موضوع، یک شوال مهم را پیش می‌کشد: احتمال واقعا چیست؟ مانند بسیاری از مفاهیم ظریف، احتمال با معنایی به ظاهر سرراست و عوامانه شروع می‌شود، که هرچه به آن نزدیک‌تر شویم، سخت‌تر می‌شود. شما بارها و بارها یک سکه را به بالا پرتاب کرده‌اید. اگرچه نتیجه‌ی شیر یا خط در این آزمایش خاص، کاملا نامشخص است، اما اگر دفعات زیادی این آزمایش‌ را انجام دهیم، انتظار داریم نیمی از نتایج شیر و نیمی از نتایج خط باشند. بنابراین می‌گوییم احتمال بدست آوردن شیر ۵۰٪ و احتمال خط نیز ۵۰٪ است. به لطف کار ریاضی‌دان روسی، آندره کلموگوروف (Andrey Kolmogorov) و دیگر دانشمندان اکنون می‌دانیم ریاضیات مربوط به احتمال را چگونه به کار بندیم. احتمالات، اعداد حقیقی بین صفر و یک هستند. احتمال مربوط به وقایع مستقل با هم جمع می‌شوند. اما با این کار، ما نمی‌فهمیم احتمال واقعا چیست. رویکردهای بی‌شماری برای تعریف احتمال وجود دارد، اما می‌توانیم بین دو طبقه گسترده تمایز قائل شویم. دید «عینی» یا «فیزیکی»، احتمال را به عنوان یک ویژگی اساسی سیستم، یعنی بهترین روشی که برای مشخص کردن رفتار فیزیکی در اختیار داریم، تلقی می‌کند. نمونه‌ای از یک رویکرد عینی به احتمال، فراوانی گرایی (frequentism) است که احتمال را به عنوان فراوانی یا تعدد چیزهایی که در بسیاری از آزمایش‌ها رخ‌ می‌دهند، تعریف می‌کند. از طرف دیگر، دیدگاه‌های «ذهنی»، بازتاب اعتقاد فردی یا میزان باوری است درباره حقیقت یا آنچه اتفاق خواهد افتاد. یک مثال، احتمال بیزی (Bayesian probability) است که بر قانون بیز تاکید می‌کند؛ یک قضیه ریاضی که به ما می‌گوید چگونه می‌توانیم با کسب اطلاعات جدید، اعتقاد خود را به‌روز کنیم. علمی عرفانی 👇 @wittj2