من أجل تفسير سلوك هذه الأجسام، يربط الفيزيائيون «دالة موجية» بكل جسم منها. على الرغم من حقيقة أن مثل هذه الموجة تتمتع بالخصائص المعتادة للموجات العادية (مثل موجات الصوت والماء)، وفي ذلك السعة (مدى انحرافها لأعلى أو لأسفل عن حالة الراحة) والطور (في أي نقطة في الحلقة توجد الموجة في الوقت الحالي)، والتداخل (بحيث يلغي الطوران «العلوي» و«السفلي» للموجتين المتلاقيتين أحدهما الآخر)، فإن الوسط الذي توجد فيه هذه الموجات ليس واضحا بالمرة. تحدث أينشتاين عن «الحقل الطيفي» باعتباره وسطها. بالنسبة لموجة في وسط عادي مثل الماء، يمكننا أن نحسب طاقتها عند أي نقطة عن طريق أخذ مربع سعتها عند هذه النقطة. إلا أن الدوال الموجية لا تحمل أي طاقة؛ ولذا يعطينا مربع سعتها في نقطة معينة «احتمالية» رصد الجسيم في حالة وضع مكشاف هناك (مثل الشاشة المطلية بالفسفور). من الواضح أن النقطة التي يتحول فيها الجسم من الوجود باعتباره محض موجة احتمالية، ينتشر وجوده المحتمل عبر الفضاء، إلى الوجود باعتباره جسما فعليا محدد الموقع في الفضاء، مثل إلكترون يصطدم بشاشة فسفورية، ذات أهمية حاسمة في هذا السياق. ماذا يحدث بالضبط عندما تنهار الدالة الموجية، أو بعبارة أخرى، عندما يتم اختيار موضع واحد فقط من بين الاحتمالات اللانهائية لمواضع وجود الجسيم في أي لحظة، في حين ترفض كل المواضع الأخرى ؟

أولا: علينا أن نسأل أنفسنا: «متى» يتم هذا الاختيار؟ في المثال الموضح أعلاه، يبدو أن هذا يحدث قبل حدوث الوميض على الشاشة الفسفورية، في هذه اللحظة، تم قياس موضع الإلكترون عن طريق بدء قطعة من الفسفور في الوميض بسبب اصطدام هذا الإلكترون بها، لذلك لا بد أن الإلكترون نفسه كان موجودا هناك، وليس مجرد موجة احتمالية. ولكن لنفترض أننا لا نستطيع فعليا الوجود في المختبر لملاحظة التجربة، عندئذ يجب أن نوجه كاميرا إلى الشاشة الفسفورية ونرسل النتيجة عبر وصلة قمر صناعي للكمبيوتر الخاص بنا. في هذه الحالة، يجب أن ينتقل الضوء المنبعث من الشاشة إلى الكاميرا لتسجيله، وتحدث الدورة نفسها مرة أخرى: على غرار الإلكترونات، ينتقل الضوء أيضا كموجة ويصل كجسيم (فوتون في هذه الحالة). إذن ما السبب الذي يدعونا لأن نعتقد أن انهيار الدالة الموجية والتحول من الموجة الاحتمالية إلى جسيم قد حدثا فعليا على الشاشة الفسفورية، وليس في الكاميرا؟ في البداية، يبدو أن الشاشة الفسفورية كانت هي جهاز القياس، والإلكترون هو ما يقاس. ولكن الآن، أصبح ما يقاس هو الشاشة وجهاز القياس هو الكاميرا. وباعتبار أن أي جسم مادي ينقل القياس ويمكننا إضافته إلى هذه السلسلة (الكاميرا، القمر الصناعي، الكمبيوتر، أعيننا، دماغنا) يتكون من جسيمات لها الخصائص نفسها للإلكترون الذي نحن بصدده، فكيف نستطيع تحديد أي خطوة نستطيع عندها التمييز بين ما يقاس وما يقوم بالقياس؟

هذه السلسلة دائمة الاتساع للظواهر المقيسة وأجهزة القياس يطلق عليها «سلسلة فون نيومان» تيمنا بالرياضي والفيزيائي جون فون نيومان.

اقترح يوجين ويجنر، زميل فون نيومان في جامعة برينستون، المجري المولد أيضا، الخطوة التي يمكن التمييز عندها، بتتبعنا لسلسلة فون نيومان صعودا، فإن أول كيان نقابله لا يتألف بأي حال من الأحوال من أجزاء من المادة هو وعي الراصد الذي يقوم بالقياس. قد نرغب إذن في قول إن الوعي عندما يدخل للصورة، تنهار الدالة الموجية وتتحول الموجة الاحتمالية إلى جسيم. هذا الاحتمال يعني ضمنا أننا إذا وضعنا معدات التجربة بالكامل - من مدفع إلكترونات وورقة مثقوبة وشاشة فسفورية - في صندوق مغلق بإحكام، فإن الدالة الموجية لن تنهار، نظرا لعدم وجود راصد واع يراقب وميض الضوء الصادر عن الشاشة الفسفورية؛ فالأنظمة التي تنطوي على راصدين واعين يمكن أن تحدث انهيارا في الدالة الموجية؛ أما مجرد وجود أجهزة قياس غير واعية فلا يحدث هذا الانهيار.

إذا لم يتسبب وعي الراصد في انهيار الدالة الموجية؛ فسوف يستتبع ذلك نتائج طريفة. كما ذكرنا أعلاه، مع زيادة الأجسام التي يمكن أن تسقط في دوامة سلسلة فون نيومان بالتغيير من كونها أداة قياس إلى كونها جزءا مما يقاس، يصبح الهيكل «المنتشر» للموجة الاحتمالية خاصية من خواص هذه الأجسام أيضا. وتؤثر طبيعة التطابق الخاصة بالإلكترون - الذي يبدو أنه يظهر في أماكن متعددة في الوقت نفسه - على أدوات القياس سالفة الذكر. وقد تم التحقق بالتجربة من أن الأجسام الكبيرة بما يكفي لترى تحت الميكروسكوب (مثل شريط معدني يبلغ طوله 60 ميكرومترا) - وليس فقط الأجسام التي لا ترى من فرط صغرها - يمكن أن تظهر سلوك التطابق نفسه. بالطبع، لا يمكننا أن ننظر بالميكروسكوب ونشاهد القطعة المعدنية في مكانين في الوقت نفسه؛ لأنه من شأن عملية الرصد أن تتسبب فورا في انهيار الدالة الموجية. ومع ذلك، من الواضح أن عدم التحديد الذي نجده في المستوى الدقيق يمكن أن ينتشر إلى المستوى الكبير.

إذا سلبنا الآن وعي الراصد، فإنه يتحول إلى مجرد أداة قياس معقدة إلى حد ما، مثل الشاشة الفسفورية، والكاميرا، وغيرها. فلنفترض أننا وضعنا فيزيائيا في حاوية محكمة الغلق، كبيرة بما يكفي ليجعلها مختبرا ولكن معزولة تماما عن كل التأثيرات الخارجية. مهمة الفيزيائي هي رصد إذا ما كان الإلكترون الذي يطلق في اتجاه الشاشة الفسفورية في وقت الظهيرة تماما يوم الإثنين سيصطدم بالشاشة في مركز نمط الحلقات المتداخلة المتحدة المركز الناتج أم في أطرافه، يرصد الفيزيائي النتيجة ويستأنف تجارب أخرى، يوم الإثنين التالي، نفتح باب الحاوية ويخبرنا الفيزيائي أن الإلكترون قد اصطدم بالشاشة عند المركز. إذا افترضنا أن وعي الفيزيائي لم يتسبب في انهيار الدالة الموجية، فإنه سيندمج في سلسلة فون نيومان كجزء آخر من أجزاء النظام المقيس (الذي تعدى الآن كونه الإلكترون فحسب وأصبح كل شيء يحدث داخل الصندوق). ولكن هذا النظام لم يتم قياسه إلا وقت فتح الباب والتساؤل عن المكان الذي اصطدم فيه الإلكترون بالشاشة. ولكن هذا يعني أن نفترض أن الفيزيائي كان في حالة تطابق طوال الأسبوع، في حالة «حركة معلقة» بحيث يعتقد أن الإلكترون قد اصطدم في المركز، وفي الوقت نفسه أنه لم يصطدم. ولا تنهار الدالة الاحتمالية إلا بتدخلنا، وتصبح إحدى الحالتين هي الحالة الحقيقية. هذه نتيجة منافية للحدس تماما؛ لأننا يجب أن نفترض أن الفيزيائي لم يوجد مثل باقي الناس خلال الأسبوع الماضي، وأنه بلا شك لم يتمكن من الاعتقاد مثلما يفعل الناس. ومن الصعوبة بمكان أن نتخيل ما سيحدث في مثل هذه الحالة؛ لأنه من الظاهر أننا ليس لدينا فكرة عما يكون عليه الحال إذا وجدنا في حالتين اعتقاديتين متناقضتين في الوقت نفسه.

ولكن الأمور تزداد سوءا. إذا لم يكن الفيزيائي قادرا على التسبب في انهيار الدالة الموجية، فكيف لنا، نحن البشر الذين نشبهه في كل شيء، أن نحقق ذلك؟ ألا يعني فتح باب المختبر أننا الآن جزء من أداة القياس أيضا؟ هل يمكننا أن نكون في حالتين في الوقت نفسه ولا نعرف، تماما مثل الفيزيائي وهو في حاويته؟ أو إذا كنا في حالة محددة، فمن المسئول عن هذه الملاحظة؟

من المفترض أن تدعم الملامح المتناقضة ظاهريا لهذا السيناريو (الذي يوصف عادة ب «حالة صديق ويجنر») فكرة انهيار الدالة الموجية بمجرد أن يدخل الوعي الأول موقف القياس. ومع ذلك، إذا قررنا كسر السلسلة في هذه النقطة، فبناء عليه لا يمكننا اعتبار المادة واقع وفقا لتعريف نهاية العالم. ومن المعقول أن نفترض أن التأثيرات الواردة أعلاه لا تنطبق فقط على الأجسام الشديدة الصغر (مثل الإلكترونات والفوتونات والكيانات المشابهة)، وإنما على كل الأجسام، كل ما هنالك أنه في حالة الأجسام الكبيرة، تكون النتائج شديدة الصغر بحيث لا يمكن ملاحظتها. ولكن إذا كان مطلوبا من الوعي أن يحول الموجات الاحتمالية الطيفية إلى أشياء تشبه من قريب أو بعيد الأجسام التي نقابلها في حياتنا اليومية، فإننا لن نتمكن من قول إن المادة هي كل ما هو موجود بغض النظر عن أي شيء، سواء أكانت عقول البشر موجودة أم لا (على الأقل إذا افترضنا أن العقول البشرية هي كل العقول الموجودة).

ولكن ربما كان هذا المنطق متسرعا بعض الشيء؛ فبادئ ذي بدء، ألا يمكننا أن نتجنب الاضطرار إلى التسليم بالعقول غير المادية عن طريق قول إنها ملمح من ملامح العملية «الفيزيائية» التي تقوم عليها العقول البشرية، والتي تكسر سلسلة فون نيومان؟ في الواقع، اقترح روجر بنروز، أستاذ الرياضيات بجامعة أكسفورد، طريقة يمكن من خلالها أن تنهار الدالة الموجية لجسم بنفسها دون التفاعل مع أداة قياس. الفكرة الأساسية هي أن الأنظمة التي يزيد حجمها عن كتلة حرجة معينة تنهار تحت وطأة وزنها (إذا جاز لنا قول ذلك) محولة أحد الاحتمالات المطابقة إلى واقع. يخمن بنروز أن هذا «الاختزال الموضوعي» يحدث في أجزاء معينة من الخلايا العصبية التي تشكل الدماغ (والتي يطلق عليها الأنيبيبات). إذا كانت تلك هي الحالة، فإننا لن نحتاج إلى مادة غامضة غير مادية لتحويل الموجة الاحتمالية إلى جسيم؛ فمن شأن عملية فيزيائية عادية داخل أدمغتنا أن تكون كافية.

شكل 2-4: رسم توضيحي لكون جون ويلر التشاركي؛ ملاحظة الراصد تنتج الكون الذي هو جزء منه.

অজানা পৃষ্ঠা