آیا هوش مصنوعی میتواند گربه شرودینگر را نجات دهد؟
جمعه ۲۹ تیر ۱۴۰۳ - ۲۲:۳۰مطالعه 16 دقیقهخلاصه مقاله:
- بر اساس مفاهیم فیزیک کوانتوم، اجسام میتوانند دارای برهمنهی باشند. بر اساس این اصل یک جسم میتواند در یک زمان در دو وضعیت مختلف قرار داشته باشد.
- تنها در صورتی برهمنهی متلاشی میشود که یک ناظر آن را ببیند یا اصطلاحا آن را اندازهگیری کند. اما این پرسش مطرح میشود که آیا ناظر حتما باید ماهیتی انسانی داشته باشد؟
- فیزیکدانی به نام یوجین ویگنر با طراحی آزمایشی تلاش کرد به پرسشهای فوق پاسخ دهد. با اینحال آزمایش او به یک پارادوکس کوانتومی منجر شد.
- بعدها دانشمندان و فیزیکدانها دیگر تلاش کردند با جایگزینی ناظر هوش مصنوعی به جای انسان، مشکل پارادوکس کوانتومی ویگنر را حل کنند.
- با وجود تلاشها، هنوز تا راهحل مسئله ویگنر فاصله داریم. باید منتظر باشیم تا در سالها و دهههای آینده به فناوری لازم دست پیدا کنیم؛ با اینحال آزمایشها و تلاشهای بیشتر ما را یک گام به حل مسئله نزدیکتر خواهند کرد.
یکی از گیجکنندهترین مفاهیمی که از فیزیک اوایل قرن بیستم سرچشمه گرفت، این ایده بود که اجسام کوانتومی به صورت همزمان میتوانند در وضعیتهای متعددی وجود داشته باشند. برای مثال یک ذره میتواند در یک لحظه در مکانهای متعدد باشد. نتایج تجربی و ریاضی هم دادههای صریحی را دربارهی این فرضیه ارائه دادند و به نظر میرسید تنها راهی که یک ذره میتواند از «برهمنهی» وضعیتها به یک وضعیت واحد برود، این بود که شخصی یا چیزی آن را مشاهده کند و موجب «فروپاشی» برهمنهی شود. این موقعیت عجیب پرسشهایی را دربارهی اینکه چه چیزی شامل مشاهده یا حتی مشاهدهگر میشود، مطرح کرد. آیا ناظر صرفا خروجی فروپاشی را کشف میکند یا باعث به وجود آمدن آن هم میشود؟ آیا اصلا فروپاشی واقعی وجود دارد؟ آیا ناظر میتواند یک فوتون واحد باشد یا صرفا باید ماهیتی انسانی داشته باشد؟
پرسش آخر را فیزیکدان مجارستانی به نام یوجین ویگنر در سال ۱۹۶۱ مطرح کرد. او آزمایشی فکری شامل خود و یک دوست فرضی را انجام داد. این دوست در یک آزمایشگاه کاملا ایزوله قرار دارد و به مشاهدهی یک سیستم کوانتومی میپردازد که در برهمنهی دو وضعیت قرار دارد؛ در این نمونه یک وضعیت باعث درخشش نور میشود و دیگری درخششی تولید نمیکند. ویگنر بیرون در حال تماشای کل آزمایشگاه است.
اگر هیچ تعاملی بین آزمایشگاه و دنیای خارجی وجود نداشته باشد، کل آزمایشگاه بر اساس قوانین فیزیک کوانتوم به تکامل میرسد و آزمایش نشانگر پارادوکس بین مشاهدات ویگنر و دوستش خواهد بود. فرض کنید دوست ویگنر نتیجهی واقعی (درخشش یا عدم درخشش) را دریافت کند، اما ویگنر باید دوستش و آزمایشگاه را به عنوان یک برهمنهی از وضعیتها در نظر بگیرد: در یکی از آنها درخشش نوری تولید میشود و دوست ویگنر آن را میبیند و در یکی، هیچ درخششی در کار نیست و دوستش هیچچیز نمیبیند. در این آزمایش، وضعیت دوست ویگنر بیشباهت به گربهی شرودینگر نیست که همزمان میتواند مرده یا زنده باشد.
در نهایت ویگنر از دوستش خواست آنچه را دیده شرح دهد و کل سیستم به یکی از دو وضعیت دچار فروپاشی شد. تا زمان فروپاشی «دوست ویگنر در وضعیت حیات معلق پیش از پاسخگویی» بود. در نتیجه یک پارادوکس متولد شد.
طی دههی گذشته، فیزیکدانها نسخههای محدودی از آزمایش فوق را پیشنهاد دادند و آزمایش کردند. البته نمیتوانند این آزمایش را بر اساس تصور ویگنر اجرا کنند، زیرا انسانها را نمیتوان در وضعیت برهمنهی قرار دارد؛ اما دانشمندان این فرضیه را با قرار دادن فوتونها یا ذرههای نور به جای دوست ویگنر آزمایش کردند.
براساس درک اولیه، «مشاهده» به معنی برهمکنش با محیط یا تعامل سیستم بیرونی با سیستم مشاهدهشده است. مشاهدهای ساده برای یک فوتون واحد به معنی برهمکنش با سیستم است. این برهمکنش، فوتون را در برهمنهی از وضعیتها قرار میدهد، در نتیجه فوتون حامل اطلاعاتی دربارهی سیستم مشاهدهشده است.
آزمایشهای یادشده ثابت کردند که پارادوکس ویگنر واقعی است و فیزیکدانها برای حل آن باید باورهای ارزشمند خود دربارهی واقعیت عینی را نادیده بگیرند؛ اما فوتونهای واحد بهطور واضحی پائینتر از انتظار ناظران انسانی ظاهر میشوند.
برای درک مفاهیم کامل ایدهی ویگنر، دانشمندان ناظری را تصور کردند که به دوست اصلی نزدیکتر میشود، گرچه این مفهوم یک فرضیهی خیالی است. هوارد ام. وایزمن، رئیس مرکز دینامیک کوانتوم در دانشگاه گریفیت بریزبن استرالیا و همکارانش، دوستی آیندهنگر مثل نوعی هوش مصنوعی را تصور کردند که قادر است مانند انسانها فکر کند. این هوش مصنوعی را میتوان درون یک کامپیوتر کوانتومی تعبیه کرد.
چون محاسباتی که موجب شکلگیری افکار چنین هوش مصنوعیای میشوند، از نوع مکانیک کوانتومی هستند، بنابراین هوش مصنوعی در یک وضعیت برهمنهی از افکار مختلف قرار میگیرد (برای مثال «من یک درخشش دیدم» و «من درخششی نمیبینم»). چنین هوش مصنوعیای هنوز به وجود نیامده است، اما دانشمندان آن را محتمل میدانند. حتی اگر نتوانند آزمایش را تا آیندهای دور اجرا کنند، صرفا فکر کردن به این نوع ناظر میتواند مشخص کند کدام یک از عنصرهای واقعیت عینی زیر سؤال میروند و ممکن است مجبور شوند از حل پارادوکس ویگنر دست بردارند. رناتو رنر، سرپرست گروه پژوهشی نظریه اطلاعات کوانتومی در ETH زوریخ میگوید:
واضح است که نمیتوانیم آزمایش ویگنر را با انسانهای واقعی انجام دهیم. از سویی اگر به سمت دیگر طیف برویم و آزمایشها را با فوتونهای منفرد انجام دهیم، نتیجه آنقدرها قانعکننده نخواهد بود. وایزمن و گروهش تلاش کردند حد وسط را پیدا کنند و به عقیدهی من کارشان عالی بود.
البته، ممکن است افکار هوش مصنوعی هرگز نتواند جایگزین مشاهدات انسانی شود که در این صورت پارادوکس ویگنر ادامه خواهد یافت؛ اما اگر موافق باشیم که این هوش مصنوعی قابل ساختن است، اجرای چنین آزمایشی میتواند حقیقتی بنیادی را دربارهی جهان آشکار کند. برای مثال، نشان میدهد که چگونه میتوانیم تعیین کنیم چه کسی یا چه چیزی بهعنوان ناظر در نظر گرفته شود و آیا مشاهده باعث فروپاشی برهمنهی میشود یا خیر. حتی ممکن است نشان دهد که خروجیهای اندازهگیری در برابر ناظران مستقل نسبی هستند و هیچ واقعیت مطلقی درمورد دنیایی که در آن زندگی میکنیم، وجود ندارد.
آزمایش پیشنهادی دوست هوش مصنوعی ویگنر، راهی برای آزمایش قضیهی غیرممکن دربارهی برخی اصول بنیادی واقعیت است که ممکن است درست یا غلط باشند. این طرح توسط وایزمن و همکارانش ارائه شد و با مجموعهای از فرضیهها دربارهی واقعیت فیزیکی شروع میشود که تمام آنها به نظر محتمل میرسند.
در درجهی اول ما برای انتخاب تنظیمات دستگاههای اندازهگیری آزادیم. در درجهی دوم، کل فیزیک محلی است، به این معنی که دخالت در یک بخش از فضازمان نمیتواند بر چیزی که در بخش دیگری از فضا زمان است تأثیر بگذارد. در درجهی سوم، رویدادهای مشاهدهشده مطلق هستند، بهطوریکه خروجی یک اندازهگیری برای تمام ناظران انسانی واقعی است حتی اگر برای همه قابل شناخت نباشد. بهبیاندیگر، اگر یک سکه کوانتومی را پرتاب کنید و به یکی از دو نتیجهی محتمل، مثلا شیر برسید، این حقیقت برای تمام ناظران انسانی صدق میکند و همان سکه نمیتواند برای ناظری دیگر روی خط ظاهر شده باشد.
برخلاف انسان، هوش مصنوعی را میتوان در وضعیت برهمنهی قرار داد
با توجه به فرضیههای یادشده، پژوهشگرها دیدگاه ویگنر دربارهی خودآگاهی انسان را پذیرفتند. ویگنر معتقد بود که باید به شیوهای متفاوت با خودآگاهی برخورد کرد. او در آزمایش فکری خود از ما میخواهد اتم را بهعنوان «دوست» داخل آزمایشگاه درنظر بگیریم. وقتی اتم با ذرهای برهمکنش دارد یا آن را اندازهگیری میکند، کل سیستم وارد برهمنهی از دو وضعیت میشود: ذرهی در حال درخشیدن و اتمی که نور را جذب میکند و وارد یک وضعیت پرانرژیتر میشود؛ ذرهای که نمیدرخشد و اتمی که در وضعیت پایه باقی میماند. تنها هنگامی که ویگنر آزمایشگاه را بررسی میکند، اتم وارد یکی از دو وضعیت میشود.
پذیرش مسئلهی فوق به هیچ وجه دشوار نیست. یک اتم میتواند در یک برهمنهی از وضعیتها باقی بماند تا جایی که ایزوله باشد؛ اما اگر دوست از نوع موجودیت انسانی باشد، چشمانداز ویگنر از خارج آزمایشگاه و چشمانداز دوستش از داخل آزمایشگاه دارای پارادوکس هستند. قطعا دوست میداند درخشش نوری رخ داده یا خیر حتی اگر ویگنر آن را درک نکرده باشد.
در مکانیک کوانتوم، موجودیت دارای خودآگاهی باید نقش متفاوتی نسبت به دستگاه اندازهگیری بیجان داشته باشد
با اینحال آیا گزارهی فوق منطقی است؟ آیا ناظر انسانی اساسی تفاوتی با یک اتم دارد که به عنوان ناظر رفتار میکند؟
وایزمن، کاوالکانتی و ریفل این پرسش را با افزودن فرضیهی چهارم که به آن «فرضیه دوستی» میگویند، تحلیل کردند. براساس این قانون، اگر هوش مصنوعی تواناییهایی در سطح انسان را از خود نشان دهد، افکار آن به اندازهی ناظر انسانی واقعی خواهد بود. فرضیهی دوستی دربارهی تعریف ناظر شفاف است: «این سیستم به اندازهی انسان هوشمند خواهد بود.»
پژوهشگرها پس از بحث فراوان، بر مفهوم «هوش» به جای «خودآگاهی» متمرکز شدند. کاوالکانتی درخلال بحثهایشان استدلال کرد که هوش مفهومی قابل کمیتسنجی است. او میگوید: «هیچ آزمایش ممکنی برای تعیین خودآگاهی یا فقدان خودآگاهی در انسان وجود ندارد، چه برسد برای کامپیوتر.» بنابراین اگر هوش مصنوعی همسطح انسان ساخته شود، مشخص نیست که از خودآگاهی برخوردار است یا خیر و از سویی میتوان این خودآگاهی را انکار کرد؛ اما به سختی میتوان هوش را نادیده گرفت.
پژوهشگرها پس از توصیف دقیق تمام فرضیهها، ثابت کردند که نسخهی آنها از آزمایش دوست ویگنر در صورت اجرا با استفاده از هوش مصنوعی تعبیهشده در کامپیوتر کوانتومی با دقت بالا، به پارادوکس منجر خواهد شد. قضیهی غیرممکن آنها نشان میدهد که حداقل یکی از فرضیهها باید اشتباه باشد. در نتیجه فیزیکدانها باید یکی از تصورات ارزشمند خود از واقعیت را کنار بگذارند.
قضیهی غیرممکن را تنها در صورتی میتوان آزمایش کرد که دانشمندان روزی نوعی هوش مصنوعی را ابداع کنند که نه تنها هوشمند باشد، بلکه بتوان آن را در وضعیت برهمنهی قرار دارد. چنین الزامی به کامپیوتر کوانتومی نیاز دارد. کامپیوتر کوانتومی برخلاف نوع کلاسیک از بیتهای کوانتومی یا کیوبیت استفاده میکند که میتوانند در برهمنهی دو مقدار وجود داشته باشند. در محاسبات کلاسیک، مداری از گیتهای منطقی، بیتهای ورودی را به بیتهای خروجی تبدیل میکنند و خروجی یک مقدار قطعی است. در کامپیوترهای کوانتومی خروجی میتواند به برهمنهی دو وضعیت منجر شود که هر وضعیت یک نتیجهی احتمالی را نشان میدهند. تنها در صورت گزارشگیری از کامپیوتر کوانتومی، برهمنهی نتایج احتمالی نابود (طبق تفاسیر سنتی مکانیک کوانتوم) و یک خروجی تولید میشود.
وایزمن، کاوالکانتی و ریفیل برای حل قضیهی خود، یک هوش مصنوعی قدرتمند را درنظر گرفتند که هوش آن در حد انسان است (برای مثال یکی از نوادگان چت جیپیتی امروزی) و میتوان آن را داخل کامپیوتر کوانتومی پیادهسازی کرد. آنها این ماشین را QUALL-E نامیدند که برگرفته از ابزار پردازش تصویر هوش مصنوعی DALL-E و شخصیت انیمیشن پیکسار، WALL-E است. این نام همچنین دربردارندهی واژهی «quale» است که به quality یا کیفیت اشاره دارد. پژوهشگرها تلاش کردند نشان دهند که چگونه میتوان یک QUALL-E واقعی را ایجاد کرد.
تبدیل یک الگوریتم هوش مصنوعی کلاسیک و آیندهنگر به الگوریتمی که بتواند در کامپیوتر کوانتومی کار کند، شامل مراحل مختلفی است. مرحلهی اول، استفاده از تکنیکهای مناسب برای برگشتپذیر ساختن محاسبات کلاسیک است. یک محاسبه برگشتپذیر به محاسبهای گفته میشود که در آن بیتهای ورودی درون یک مدار منطقی بیتهای خروجی را تولید کنند و زمانی که بیتهای خروجی به مدار منطقی معکوس وارد شوند، بیتهای ورودی اولیه را تکثیر میکنند. ریفل توضیح میدهد:
زمانی که یک الگوریتم کلاسیک برگشتپذیر دارید، میتوانید بلافاصله آن را به یک الگوریتم کوانتومی ترجمه کنید.
اگر الگوریتم کلاسیک برای شروع پیچیده باشد، برگشتپذیر بودن آن سربار محاسباتی چشمگیری را اضافه میکند. بااینحال، برآوردی از توان رایانشی موردنیاز را دریافت میکنید. این مرحله تعداد تقریبی کیوبیتهای منطقی لازم برای محاسبات را نشان میدهد.
یک منبع دیگر از سربار رایانشی، تصحیح خطای کوانتومی است. کیوبیتها شکننده هستند و تعداد زیادی از عناصر محیطی میتوانند برهمنهی آنها را نابود کنند و به خطاهایی در محاسبات بینجامند. از این رو، کامپیوترهای کوانتومی نیاز به کیوبیتهای بیشتری دارند تا خطاهای انباشتهشده را ردیابی کنند و فراوانی لازم برای از سرگیری محاسبات را داشته باشند. بهطور کلی، به هزار کیوبیت فیزیکی نیاز داریم تا کار یک کیوبیت منطقی را انجام دهیم.
برآوردهای اولیهی ریفل از توان رایانشی لازم برای یک هوش مصنوعی مکانیک کوانتومی در سطح انسان با استفاده از قابلیتهای فعلی گیتهای کوانتومی مقاوم در برابر خطا، حیرتانگیز بود: برای افکاری که انسان در یک ثانیه میتواند به آنها فکر کند، QUALL-E به بیش از ۵۰۰ سال زمان نیاز داشت. واضح است که QUALL-E به زودی ساخته نخواهد شد. بلکه دهها سال طول میکشد تا نوآوریهای لازم برای چنین آزمایشی پیادهسازی شوند.
با اینحال ریفل و همکارانش خوشبین هستند. وایزمن از تکامل گیتهای کلاسیک در ۱۵۰ سال گذشته الهام میگیرد. در آن زمان چارلز بابیج، موتور تحلیل خود را ابداع کرد که به عقیدهی بسیاری، اولین کامپیوتر محسوب میشود. وایزمن با اشاره به این موضوع میگوید:
اگر مسیر تکامل کامپیوترهای کوانتومی هم در زمان مشابهی پیش برود، در آینده چنین هدفی محتمل خواهد بود. در اصل، هیچ دلیلی نمیبینم که نتوانیم این کار را انجام دهیم اما به شکل قابل توجهی دشوارتر از آن چیزی است که تصور میکردیم.
رنر نیز نسبت به طرح پیشنهادی فوق خوشبین است. او میگوید: «هوش مصنوعی مناسب کامپیوتر کوانتومی چیزی است که از نظر فناورانه دستیافتنی بهنظر میآید؛ در حالی که هرگز نمیتوان انسانهای واقعی را در موقعیت برهمنهی قرار داد.» به باور ریفل، در گام اول میتوان نسخههای کوچکتر با پیچیدگی کمتر از QUALL-E را ساخت که لزوما هوش انسانی را منعکس نمیکنند. او معتقد است ساخت کرم لولهای ساده یا چیزی شبیه به آن کافی خواهد بود.
فعلا بیایید فرض کنیم روزی QUALL-E ساخته خواهد شد. در این صورت، QUALL-E نقش چارلی را ایفا میکند که بین دو ناظر انسانی به نامهای آلیس و باب در یک آزمایش از نوع ویگنر قرار دارد. چارلی و آزمایشگاه او از نظر مکانیک کوانتومی ایزوله هستند. هر سه موجودیت باید به اندازهی کافی دور از یکدیگر باشند، بهطوریکه انتخاب یک فرد بر خروجیهای اندازهگیری دو فرد دیگر تأثیری نگذارد.
برای افکاری که یک ثانیه از انسان وقت میگیرند، QUALL-E به ۵۰۰ سال زمان نیاز دارد
آزمایش با منبعی از کیوبیتها آغاز میشود. در این سناریو، یک کیوبیت میتواند در برهمنهی مقادیر ۱+ و ۱- باشد. اندازهگیری یک کیوبیت شامل تعیین چیزی به نام مبنا است که میتوانید آن را به عنوان یک جهت درنظر بگیرید. مبناهای اندازهگیری مختلف میتوانند نتایج متفاوتی را رقم بزنند. برای مثال، اندازهگیری هزاران کیوبیت آمادهشده در جهت «عمودی» باعث تولید تعداد برابری نتایج ۱+ و ۱- میشود؛ اما با اندازهگیریهای موجود در یک مبنا که در برخی زاویهها عمودی هستند، ۱+ را بیشتر از ۱- مشاهده میکنید.
آزمایشگر کار را با دو کیوبیت آغاز میکند که با یک وضعیت کوانتومی واحد شرح داده میشوند، بهطوریکه اندازهگیریهای وضعیت پایهی هر کیوبیت در یک مبنای یکسان همیشه دارای همبستگی باشد و یک کیوبیت را به باب و چارلی ارسال کند. باب کیوبیت خود را با انتخاب یکی از دو مبنا به صورت تصادفی اندازهگیری میکند. با اینحال چارلی همیشه کیوبیت را با مبنایی یکسان اندازهگیری میکند. در این حین، آلیس یک سکه میاندازد و اگر شیر آمد، اندازهگیری را انجام نمیدهد؛ بلکه از چارلی نتیجهی اندازهگیریاش را میپرسد و طوری از آن استفاده میکند که گویی نتیجهی اندازهگیری خودش است.
اگر سکه روی خط بیاید، آلیس تمام کارهایی را که چارلی در آزمایشگاه خود انجام داده است، معکوس میکند. او میتواند این کار را انجام دهد، زیرا چارلی یک سیستم کوانتومی کاملا ایزوله است که محاسبات آن برگشتپذیر هستند. این بازگشتپذیری شامل پاک کردن حافظهی چارلی از اندازهگیری میشود؛ عملی که با وجود ناظر انسانی غیرممکن است؛ اما خنثیسازی مشاهده و تجدیدخاطرهی ناظر آن تنها راه سیستم برای بازگشت به شرایط اولیه و در نتیجه بازگشت کیوبیت چارلی به وضعیت اندازهگیرینشده و اصلی است.
یک شرط مهم این است که در صورت انداختن سکه روی خط توسط آلیس، هیچ ارتباطی بین چارلی و آلیس وجود ندارد. پژوهشگرها تأکید میکنند از آنجا که چارلی یک عامل هوش مصنوعی مجهز به افکار در سطح انسانی است، آزمایش را تنها در صورت میتوان انجام داد که چارلی با حضور در آن موافقت کند. وایزمن میگوید: «او میداند باید کاری را انجام دهد و سپس این کار باید خنثی شود.»
وارونهسازی اندازهگیری و بازیابی کیوبیت اصلی برای قدم بعدی آلیس ضروری است: او سپس کیوبیت چارلی را در مبنای متفاوتی نسبت به مبنایی که چارلی به کار برده بود، میبیند.
آلیس، چارلی و باب کل فرآیند را چندین مرتبه تکرار میکنند. نتیجهی نهایی این است که اندازهگیریهای باب همیشه مشاهدات او را منعکس میکنند، اما نتایج آلیس گاهی اوقات اندازهگیریهای خود او هستند (اگر سکه را روی خط بیندازد) و گاهی اندازهگیریهای چارلی هستند (اگر سکه روی شیر بیفتد)؛ بنابراین، نتایج برآیند، ترکیبی تصادفی از اندازهگیریهای ناظر خارجی و اندازهگیریهای ناظر درون برهمنهی کوانتومی هستند. این ترکیب به دانشمندان اجازه میدهد بررسی کنند دو نوع ناظر چیزهای متفاوتی را میبینند یا خیر. در انتهای آزمایشها، آلیس و باب نتایج خود را مقایسه میکنند. وایزمن، کاوالکانتی و ریفل هم به معادلهای برای محاسبهی همبستگی بین نتایج آلیس و باب رسیدند که شامل اندازهگیری میزان توافق آنها است.
محاسبهی میزان همبستگی کار دشواری است؛ زیرا شامل تعیین مقدار خروجی قابل انتظار برای هر مبنای اندازهگیری بر اساس مجموعهی کلی اندازهگیریها و سپس قرار دادن این نتایج در یک معادله است. در انتهای فرآیند، معادله یک عدد را منتشر میکند. اگر عدد از یک آستانهی مشخص عبور کند، آزمایش نابرابری را نقض میکند که نشاندهندهی یک مشکل خواهد بود. به ویژه نقض نابرابری به این معنی است که مجموعهی فرضیههای واقعیت فیزیکی که پژوهشگرها در قضیهی خود ایجاد کردند، نمیتوانند بهصورت همزمان حفظ شوند و حداقل یکی از آنها باید اشتباه باشد.
به دلیل روشی که دانشمندان برای تنظیم قضیه غیرممکن استفاده کردهاند، نتیجه همان چیزی است که اغلب فیزیکدانها انتظار دارند. جفری باب، فیلسوف فیزیک و استاد بازنشستهی دانشگاه مریلند میگوید: «من اطمینان دارم اگر چنین آزمایشی اجرا شود، میتواند نابرابریها را نقض کند.»
در این صورت فیزیکدانها باید فرضیهی کمتر موردعلاقهی خود دربارهی واقعیت فیزیکی را کنار بگذارند. این کار آسان نخواهد بود، زیرا تمام فرضیهها محبوبیت خود را دارند. این ایده که فیزیکدانها برای انتخاب تنظیمات اندازهگیری خود آزادی عمل دارند، یا این مفهوم که جهان محلی و تابع قوانین اینشتین است و این انتظار که نتیجهی آزمایش یک شخص برای تمام ناظران صدق میکند، همگی به نظر مقدس میرسند. وایزمن میگوید:
معتقدم اغلب فیزیکدانها اگر در این باره فکر میکردند میخواستند تمام فرضیهها را حفظ کنند. البته ممکن است تعداد بیشتری از فیزیکدانها آمادگی لازم برای زیرسؤال بردن فرضیهی دوستی را داشته باشند. بر اساس این فرضیه هوش ماشین میتواند دربردارندهی افکار واقعی باشد.
اما اگر ماشینها بتوانند صاحب تفکر باشند و نابرابری نقض شود، باید چیزی را تسلیم کرد. پیروان نظریههای متعدد کوانتومی یا تفسیرهای آن انگشت خود را به سمت فرضیههای مختلف بهعنوان منبع نقض میگیرند. برای مثال مکانیک بوهمی را درنظر بگیرید که توسط فیزیکدانی به نام دیوید بوهم ابداع شد. بر اساس این نظریه، یک واقعیت غیرمحلی مخفی در پس تجربیات ما از زندگی روزمره وجود دارد که امکان میدهد رویدادها صرف نظر از فاصلهای که بینشان است& بهصورت آنی بر رویدادها در نقطهی دیگری تأثیر بگذارند.
استدلالکنندگان چنین فرضیهای، ایدهی واقعیت محلی را که تابع قوانین اینشتین است واکاوی میکنند. در این سناریوی جدید همه چیز در جهان بر همه چیزهای دیگر به صورت همزمان تأثیر میگذارد ولو این اثر ضعیف باشد. جهان دارای مقدار کمی غیرمحلی بودن به شکل مکانیک کوانتوم است، گرچه این ویژگی هنوز وابسته به دیدگاه اینشتین درباره جهان محلی است. با توجه به اینکه این مقدار اندک غیرمحلی بودن همانچیزی است که امکان ارتباطات و رمزنگاری کوانتومی را میدهد، تصور پیامدهای یک جهان عمیقا غیرمحلی غیرممکن است.
همچنین، مدلهای فروپاشی عینی از فیزیک کوانتوم وجود دارند که نشان میدهند برهمنهی وضعیتها بهصورت تصادفی روی خود دچار فروپاشی میشوند و دستگاههای اندازهگیری بهسادگی خروجی را کشف میکنند. نظریهپردازهای فروپاشی، فرضیهی دوستی یا این ایده را که کامپیوتر کوانتومی میتواند از انسان تقلید کند، کنار میگذارند. به باور آنها یک کامپیوتر کوانتومی با توجه به کیوبیتهای کافی برای خنثیسازی هرگونه خطایی که در محاسبات رخ میدهد، باید بهصورت نامحدود از برهمنهی حفاظت کند و نباید هرگز دچار فروپاشی شود؛ از طرفی اگر فروپاشی نباشد، هیچ چیزی برای دیدن وجود ندارد.
فیزیکدانهای دیگری که احتمالا فرضیه دوستی را کنار میگذارند از آن دسته افرادی هستند که به تفسیر استاندارد کپنهاگی از مکانیک کوانتوم استناد میکنند. بر اساس این دیدگاه، هر اندازهگیری به یک «برش هایزنبرگی» نیاز دارد؛ جداکنندهای اسمی که سیستم کوانتومی را از دستگاهی کلاسیک که آن را اندازهگیری میکند، جدا میکند. پیروان این تفسیر این فرض را که کامپیوتر کوانتومی سراسری یک عامل معتبر است، رد میکنند زیرا کامپیوتر در یک برهمنهی قرار دارد و بنابراین در سمت کوانتومی برش هایزنبرگی باقی میماند. این فیزیکدانها باور دارند که افکار یک هوش مصنوعی تعبیهشده درون کامپیوتر کوانتومی نمایندهای برای افکار انسان نیست.
یک جایگزین مؤثر وجود دارد: کنار گذاشتن فرض مربوط به مطلق بودن رویدادهای مشاهدهشده. رها کردن این فرض به این معنی است که مشاهدات یک رویداد یکسان بسته به فردی که اندازهگیری را انجام میدهد (صرفنظر از اینکه ناظر یک انسان آگاه، هوش مصنوعی یا یک فوتون باشد)، میتواند به نتایج متفاوتی بینجامد. این موقعیت برای نظریهپردازهای چندجهانی خوشایند است؛ این افراد معمولا تابع نظریهی فیزیکدانی به نام هیو اورت هستند. به باور آنها برهمنهی هرگز بهطور واقعی نابود نمیشود و هنگامی که اندازهگیری انجام میشود، هر وضعیت احتمالی در یک دنیای متفاوت منشعب میشود. آنها مطلقبودن رویدادهای دیدهشده را زیر سؤال میبرند، زیرا در نظریهی آنها افکار یا مشاهدات در دنیاهای مرتبط با خودشان مطلق هستند نه تمام دنیاها.
بر اساس برخی تفسیرهای فیزیک کوانتوم، حتی اگر تنها یک دنیا وجود داشته باشد، باز هم ممکن است نتایج اندازهگیری متناسب با ناظر باشند تا اینکه بهصورت واقعیتی عینی برای تمام افراد در نظر گرفته شوند. رنر همچنین از این فرضیه استقبال میکند که نتیجهی پرتاب سکهی کوانتومی میتواند برای یک ناظر همزمان خط و برای دیگری شیر باشد. او میگوید:
شاید ما باید میزان مطلق بودن رویدادهای مشاهدهشده را کنار بگذارید که من فکر میکنم توجیه کمی در فیزیک دارد.
رنر نظریههای نسبیت اینشتین را مثال میزند. وقتی سرعت یک جسم را اندازهگیری میکنید، سرعت متناسب با چارچوب مرجع است. شخصی با یک چارچوب مرجع دیگر باید تبدیل ریاضی مناسبی را براساس قوانین نسبیت انجام دهد تا به سرعت اولیهی همان جسم از دیدگاه خود برسد؛ اما در دنیای کوانتومی چنین قوانینی برای تبدیل چیزها از دیدگاه یک ناظر به دیدگاه ناظری دیگر وجود ندارد. رنر میگوید:
ما تقریبا هیچ سرنخی نداریم که بدانیم که این قانون در حال حاضر چه باید باشد. دانشمندان تا همین چندی پیش از فکر کردن به ناظر خودداری میکردند. تنها امروز افراد چنین پرسشی را مطرح میکنند در نتیجه شگفتانگیز نیست که هنوز پاسخی ندارد.
شاید مفاهیم فوق از نگاه برخی فیزیکدانها منطقی به نظر برسد، با اینحال تغییری بسیار بنیادی از چگونگی نگاه افراد به دنیا به شمار میرود. اگر خروجیهای اندازهگیری متناسب با ناظر باشند، کل بنیان علمی زیر سؤال میرود که به عینیت یافتههای آزمایش وابسته است. فیزیکدانها باید به دنبال راهی برای تبدیل بین چارچوبهای مرجع کوانتومی و همچنین چارچوبهای مرجع کلاسیک باشند.
یک نتیجهی جذابتر از آزمایش میتواند عدم نقض نابرابری باشد. وایزمن معتقد است که گرچه احتمال اندکی برای وقوع این احتمال وجود دارد، نمیتوان آن را حذف کرد. او میگوید:
جذابترین نتیجه میتواند این باشد که این آزمایش را انجام دهیم و به نقض نرسیم. این عالی است؛ یعنی قوانین فیزیک با آنچه فیزیکدانها فکر میکنند، تفاوت دارد؛ نتیجهای که حتی بزرگتر از کنارگذاشتن یکی از فرضیات قضیه است.
صرفنظر از اینکه آزمایش دوست ویگنر به چه نتیجهای برسد، پیامدهای آن بسیار بزرگ خواهد بود. به همین دلیل دانشمندان به این فرضیه علاقهمند هستند، گرچه هوش مصنوعی و توان رایانشی مورد نیاز برای اجرا هنوز دور از دسترس هستند.
اگر نسلهای مختلف دانشمندان در این زمینه گام بردارند میتوانند به نکاتی دربارهی واقعیت کوانتومی برسند که حتی از بهترین ذهنها هم دور است. انقلاب کوپرنیکی به ما گفت که زمین مرکز منظومه شمسی نیست. امروزه کیهانشناسها میدانند که کهکشان ما هم موقعیت متمایزی نسبت به ۱۰۰ میلیارد کهکشان دیگر ندارد. به همین ترتیب رویدادهای مشاهدهشده ممکن است وضعیت عینی نداشته باشند. همه چیز میتواند تا کوچکترین مقیاسها نسبی باشد.
نظرات