מכניקת הקוואנטים והמציאות

דר' דיוויד אלברט (David Albert) הוא פיזיקאי מומחה למכניקת הקוואנטים, ואחד מבין כמה בודדים שיצר פרשנות מקורית לתורה הזו. ומדוע חשובה כל כך הפרשנות? כי למרות שבעולם הקוואנטי יש חיזויים מדויקים ותוצאות מדויקות לא פחות, בלי פרשנות מתאימה אין שום תיאור של המציאות.

ומה שווה תיאוריה מדעית שלא אומרת לנו באיזה עולם אנחנו חיים?

בספרו של אלברט, Quantum Mechanics and Experience, מוצגים כל מיני פרדוקסים הנובעים ממכניקת הקוואנטים, לצד פרשנויות מקוריות ופרשנותו המקורית שלו עצמו. בפרקים 1 ו-2 של הספר, אלברט מתאר את עיקרי התורה: מהי סופרפוזיציה ומהו הפורמליזם המתמטי שמשמש אותה, חוק בורן, ההנחה של קריסת פונקציית הגל וכו`.

פרק 3, אודות אי-לוקאליות, עוסק באי-שיוויון בל וכיצד הוא מראה שהעולם בעצם אינו-לוקאלי במהותו. אלברט טוען שאי-לוקאליות היא אונטולוגית, בלי קשר לצורה שבה אנו מנסים לתאר את הטבע (ויש על כך חילוקי דעות בקרב הפילוסופים של המדע). פרק 4 הוא תיאור פשוט של בעיית המדידה – הבעיה המרכזית במכניקת הקוואנטים, לטענתו של אלברט. בעיית המדידה נובעת מהדינמיקה הליניארית של משוואת שרדינגר: תוצאה חד-משמעית עבור מכשיר המדידה (סופרפוזיציה מורכבת), שאינה מתיישבת עם המצב הסופי הנצפה באופן אמפירי.

בפרק 5 נבחנים שלושת הפתרונות הבאים לבעיית המדידה, וננטשים כלאחר-יד:

• הפתרון הדואליסטי של ויגנר – התודעה תמיד גורמת לקריסת פונקציית הגל ולכן איננו רואים סופרפוזיציות; יש סופרפוזיציה, אבל התודעה מקריסה אותה ולכן איננו רואים אותה. הקריסה בתודעה יכולה להתרחש בו זמנית בניסוי EPR ואז מגיעים לסתירות של השפעת תודעה אחת על השנייה.
• מודל GRW – גל בצורת גאוסיאן החולף ביקום פעם במאה אלף שנה מוודא שרק פונקציות גל של גופים מקרוסקופיים (מרובי-חלקיקים) יקרסו באופן מיידי. לפי מודל זה, קריסה היא עניין של גודל; אבל אלברט טוען שעדיין מגיע מצב שבו עד שהפוטונים הבודדים מגיעים לעין, עוד לפני התודעה, אנחנו עדיין בסופרפוזיציה. חוץ מזה, הגאוסיאן המוזר של GRW נראה יותר מדי כמו פתרון אד-הוק שהורכב במיוחד לבעיה הזו.
• מודל המצבים היחסיים של אוורט (שפותח לאחר מכן לעולמות המרובים על ידי דה-ויט) – אין שום קריסה של פונקציית הגל. כל אימת שמתקיים ניסוי קוואנטי, היקום כולו נכנס לסופרפוזיציה, ובכל רכיב שלה יש תוצאה אחרת – בהתאם לאפשרויות השונות בניסוי. הפיצול האינסופי הזה לתוצאות שונות יוצר "עומס מטפיזי" לא נחוץ.

פרק 6 מוקדש לפרשנות של אלברט עצמו: פרשנות הנפשות המרובות (Many Minds Interpretation). היא מבוססת על מודל המצב היחסי של אוורט (כמו עולמות מרובים, אבל בעצם הם נקראים מצבים ולא עולמות), אך בניגוד לה – אלברט אינו מדבר על התפצלות של היקום. בפרק זה ניתן להבין את MMI בשתי דרכים שונות לפחות:

דרך אחת דומה ל-MWI, אך במקום התפצלות היקום מדובר בהתפצלות נפשו של הצופה. הריבוי הוא בממד הנפשי ולא במימד הפיזי. כך יהיו מספר אינסופי של תודעות, כל אחת נמצאת ב-Eigenstate שונה – שהוא בעצם צפייה בתוצאה שונה של מכשיר המדידה הקוואנטית (אך יש רק מצב אחד למוח הפיזי – זה הבא לידי ביטוי בסופרפוזיציה בין המצבים). אגב, הפרשנות נקראת "נפשות מרובות" ולא "תודעות מרובות" כיוון שיש לנו מצבים רבים לא-מודעים (Unconsciousness). כיוון שגם מצבים לא-מודעים אלה עשויים להיות מעורבים בעולם המאקרוסקופי, עדיף להשתמש במונח הרחב יותר "נפש".

לכל יצור בעל תודעה עשויות להיות נפשות רבות, המתאימות למספר המצבים האפשריים של הסופרפוזיציה הקוואנטית בה הוא צופה. הדבר מרמז שמצבי התודעה אינם עוברים סופרפוזיציה עם מצבי המוח. ניתן לארגן את הניסוי כך שנקבל בדיוק את הפיזור הנכון של מצבים מנטליים המקבילים למשקל ההסתברותי המקושר לרכיבים השונים בסופרפוזיציה; אך גם זה אינו מונע שהם ינבעו אחד מהשני. כל צפייה בסופרפוזיציה חדשה יוצרת "פיצול נפשי" נוסף, והנפש מתפצלת למספר סופי או אינסופי של נפשות, כמספר התוצאות האפשריות של הצפייה; ולמרות זאת, כל הנפשות הללו שייכות עדיין לאותו גוף פיזי.

אלברט טוען שלא ניתן לחשוב על הנפש כאובייקט הנתון בסופרפוזיציה, כשם שלא ניתן לחשוב זאת על אובייקט מאקרוסקופי. הנפש צריכה להיות זמינה לאינטרוספקציה בכל רגע נתון. לפיכך, יש הכרח להכפילה כאשר היא נתקלת בסופרפוזיציה, ואז אין צורך להכפיל את העולם הפיסיקלי כולו. אלברט לא מזהה את המנטלי עם הפיזיקלי, ולכן הוא יכול לדבר על הכפלת המנטלי (בניגוד לאברט, שלא מפריד בין התחומים).

פרשנות זו של אלברט יוצרת "פיצול אישיות" בכל צופה, מצב ידוע בפסיכולוגיה ובפסיכיאטריה אך לא כמצבנו הנורמטיבי. העולמות המרובים מתבטאים בהכפלת ממד הנפש של הצופה. כאשר הוא ניצב לפני אובייקט מאקרוסקופי הנמצא בסופרפוזיציה, וכתוצאה מכך נוצרים מצבים מאקרוסקופיים שונים בו זמנית, יש פיצול של נפש הצופה לנפשות רבות. הנפשות הללו קולטות את מגוון המצבים השונים ומתארגנות כך שבכל נפש יש רק תוצאה אחת; בצורה זו אין סופרפוזיציה מאקרוסקופית בתוך אותה נפש.

נושא זה שייך לפילוסופיה של הנפש או למטפיזיקה. לפיכך, קבלתה של פרשנות MMI אינה תלויה בשיקולים הנובעים ממכניקת הקוואנטים, אלא בנטיות לבם הפילוסופיות של הקוראים. הנוטים לאמפיריציזם יפסלו אותה מייד כמטפיזיקה גרידא. בהקשר לפילוסופיה של הנפש, מוניסטים ומטריאליסטים ידחו את ההנחה הבסיסית בדבר אי יכולת םשל המצבים לנבוע אלו מאלו. בהינתן הבחירה בין MMI והאפשרות המושכת לפתרון אינסטרומנטליסטי או פיזיקליסטי (כמו תורת בוהם) לבעיית המדידה, לא סביר שפיזיקאים יבחרו בזה הקודם (MMI).

למשל, עבור נפש אחת החתול חי ועבור הנפש השנייה החתול מת. כל הנפשות מתייחסות ליקום אחד, אך הן עושות זאת מנקודות ראות שונות – סובייקטיביות. אין קשר בין הנפשות השונות וכל אחת מייצגת עולם מנטלי עצמאי – דבר המעיק על תפישת היקום של פיזיקאים. כמו כן, בפרשנות MMI יש ממד נוסף של הכפלה, כיוון שיש מרחב שלם של נפשות מרובות עבור כל צופה. פייג` (Page 1995) כינה זאת בשם Many-Many-Worlds Theory.

הדרך השנייה להבין את MMI נראית מבטיחה יותר: פרספקטיביזם. המערכת מכילה את שני המצבים גם יחד, ושניהם מתארים אותה: מנקודת מבטו של הצופה, יש מצב של אבולוציה מתמשכת, אך זו בזמן – מ"נקודת מבטו של אלוהים" – גם מצב הסופרפוזיציה מתקיים.

אי-לוקאליות נידונה שוב בפרק 7 העוסק בתיאוריה של בוהם (Bohm). אלברט טוען שכל תיאוריה המשמרת את התופעות המתוארות באי-שיוויון בל, חייבת להיות אי-לוקאלית בכל מקרה. אי-הלוקאליות בתורת בוהם היא פיזיקלית במהותה (מאפשרת העברת מידע מסוים בו-זמנית ולכל מרחק).

הטיעון בפרק הולך כך:
1. הטענה נגד בוהם היא שהתיאוריה שלו אי-לוקאלית.
2. אבל – כל תיאוריה שמשמרת את התופעות המתוארות באי-שיוויון בל חייבת להיות אי-לוקאלית בכל מקרה.
3. ולכן – תיאוריית בוהם אינה כה גרועה בכל זאת לעומת תיאוריות אחרות שיש בהן הלימה בין היפותיזות לתצפיות/ניסויים.

בפרק 8 והאחרון (מדידה עצמית) אלברט שואל מה "ירגיש" הצופה שרואה תוצאה מסוימת לניסוי, אך בו זמנית נשאר בסופרפוזיציה. במודל MMI כל תודעה צודקת בנוגע לתוצאת הניסוי שהיא חווה. אפילו אם מכשיר המדידה אינו נמצא במצב המקביל לתוצאה מסוימת, עדיין יש עקביות עם תוצאות עתידיות המניחות שתהיה תוצאה לכל תודעה. היתרון ב-MMI הוא שהתחזיות האמפיריות יהיו עקביות בהכרח עבור כל תודעה. אך הסופרפוזיציה עדיין נשמרת. מדידה עצמית של המשתנה הנכון תאפשר לכל תודעה לדעת לאיזה Eigenstate היא שייכת. גם כאן יש Non-supervenience – כלומר, מצבי התודעה יכילו יותר מידע מאשר מצבי המוח המקבילים להם.

הפיצול וההקצאה של כל תוצאה לנפש מסוימת הן בעייתיות מבחינה הסתברותית (כמו בפרשנות MWI). אם לתוצאה אחת של המאורע יש הסתברות גדולה יותר מתוצאה אחרת, כיצד יבוא הדבר לידי ביטוי בפיצול הנפש? אלברט דוגל בגישתו של דיויד דויטש וטוען שיש רצף אינסופי של נפשות, Continuum Infinity of Minds. התוצאות השונות של הצפייה יתמקמו בנפשות המתאימות מתוך הרצף.