به بیان بعضی از متفکران بزرگ، بنیاد جهان غیر مادی است و تا زمانی که ما نپذیریم «حکمت» برای انسان مهم‌ترین گمشده است و تصور کنیم تنها فناوری و تکنولوژی را باید دنبال کرد، جهان ما روز به روز خراب‌تر می‌شود.
«تمام دانش‌ها و فناوری‌های ساخته بشر در حال حاضر زیست بوم و زمین را تهدید می‌کنند. گرچه علم برای ما کشاورزی، مخابرات، بهداشت و دستگاه‌های مؤثر در حوزه سلامت آورد، اما در همان حین هم تخریب جنگل‌ها و آلودگی هوا و از بین رفتن خاک را به دنبال داشت. بنابراین، مسیری که این علم داشته مسیری بریده از حقیقت اصیل است. اگر از آن حقیقت اصیل جدا شوید که ما به آن «حکمت» می‌گوییم، این اتفاقات به طور طبیعی رخ می‌دهد.».
این بخشی از صحبت‌های رسول رکنی‌زاده، استاد تمام و عضو هیئت علمی دانشکده فیزیک دانشگاه اصفهان است. او علم حقیقی را محدود به فناوری و تکنولوژی امروزی نمی‌داند. به زعم این دانشمند وارسته، دین، عرفان و معنویت توانسته‌اند برای تمام انسان‌ها بنیاد حکمی قدرتمندی را عرضه کنند و ما نیاز داریم که از اندیشه‌ها و دریای معرفتی عارفان و متألهان بهره ببریم تا بتوانیم به دانش امروز جهت دهیم. آنچه در ادامه می‌خوانید گفت‌وگوی ایسنا با این دانشمند فیزیک در خصوص جهان، فیزیک کوانتوم و نقش انسان در دنیای علم است.
از اوایل قرن بیستم، پدیده‌هایی در آزمایشگاه‌ها مشاهده شد که با آن چیزی که ما به آن «فیزیک نیوتنی» یا «فیزیک کلاسیک» می‌گوییم قابل توصیف نبود. در واقع، امکان توصیف و تبیین این آزمایش‌ها وجود نداشت، لذا فیزیک‌دانی به نام ماکس پلانک (Max Planck) در آلمان، برای تبیین پدیده‌ها مدل جدیدی ارائه کرد.
به این معنی که کمیت‌هایی مانند انرژی در شرایطی که ما به آنها «کراندار یا مقید» می‌گوییم دارای مقادیر گسسته هستند. به این مقادیر گسسته «کوانتوم» می‌گویند که این اصطلاح از زبان یونانی گرفته شده است.
در واقع، «کوانتوم» یعنی بسته، دانه دانه یا قطعه قطعه. پس دسته‌ای از کمیت‌ها که در دنیای کلاسیک تصور می‌کردیم کمیت‌های پیوسته‌ای هستند و می‌توانند هر مقداری داشته باشند، مشخص شد که اگر سامانه‌ها مثل الکترون در اتم مقید باشند، انرژی‌های آنها گسسته است و به این ترتیب توانستند دسته‌ای از آزمایش‌های فیزیکی را که در آن دوران انجام شده بود و با روش‌های کلاسیک قابل تبیین نبود، توصیف کنند.
ازاین‌رو، یک نظریه جدید به وجود آمد و حدود ۲۶ سال یعنی از سال ۱۹۰۰ تا ۱۹۲۶ طول کشید تا تقریبا ساختار ریاضی آن کامل شد و کاربردهای آن در حوزه‌های مختلف فیزیک آغاز شد و از طریق این کاربردها توانستند در طول یک قرن بسیاری از فناوری‌ها را متحول کنند.
برای مثال، بر اساس این نظریه لیزرها، دیودها و ترانزیستورها که بنیاد تمام الکترونیک مدرن و مخابرات هستند به وجود آمدند. نیروهای هسته‌ای کشف و شناسایی شدند و تقریبا در تمام آن چیزی که بنیاد فناوری‌های جدید تا اواخر قرن ۲۰ بود، ردپایی از فیزیک کوانتومی وجود دارد. شاید آخرین آنها تا پایان قرن بیستم توسعه نانوساختارها بود که منجر به «نانو تکنولوژی» شد. این تکنولوژی جزء تکنولوژی‌های بسیار پیشرو بوده که امروزه نیز بسیاری از کاربردهای آن را می‌بینیم.
با پژوهش‌های بیشتر روی ساختار این نظریه، محققان متوجه شدند که مکانیک کوانتوم ابعاد دیگری هم دارد که پیشتر تصور می‌کردند تنها به کار ملاحظات نظری و فلسفی می‌آید. از دهه ۱۹۹۰ به بعد، دانشمندان متوجه شدند که فیزیک کوانتومی جنبه‌های دیگری دارد که می‌توان در فناوری از آن استفاده کرد.
از این‌رو، قرن ۲۱ به «قرن انقلاب دوم کوانتومی» تبدیل شده است. منظور از انقلاب دوم بهره‌بردای از دسته‌ای از پدیده‌ها مانند بر هم نهی حالت‌های کوانتومی (Quantum superposition) و در هم تنیدگی کوانتومی (Quantum entanglement) در فناوری‌های جدید است.
این فناوری‌ها در سه حوزه مهم جای می‌گیرند؛ دسته اول، کامپیوترهای کوانتومی هستند که تاکنون نسل اول آنها ساخته شده است و از نظر قدرت و سرعت محاسبات پیچیده، بسیار مهم هستند.
دسته دوم مربوط به ارتباطات یا مخابرات می‌شوند که در واقع تبادل اطلاعات بسیار وسیع در سیستم‌های مخابراتی می‌تواند از طریق این فناوری تحقق یابد و به آن مخابرات امن می‌گوییم، زیرا مخابراتی که در سیستم‌های معمول کلاسیک وجود دارد همیشه قابل هک شدن است و ممکن است مورد جاسوسی قرار بگیرد، اما وقتی مخابرات کوانتومی استفاده شود، دیگر این امکان وجود ندارد. بنابراین، مخابرات یکی از حوزه‌هایی بود که تحت تاثیر قرار گرفت و زودتر از حوزه‌های دیگر برای آن فناوری‌هایی به وجود آمد.
بخش سوم که به آن «حسگرهای کوانتومی» می‌گویند، دسته‌ای از فناوری‌ها هستند که می‌توانند در شناسایی، تشخیص و تصویربرداری بسیار دقیق‌تر از سیستم‌های کلاسیک معمولی که با نورهای غیر کوانتومی کار می‌کنند تصویربرداری و اطلاعات به ما بدهند. رادارها و میکروسکوپ‌ها، آشکارسازها و نیز تصویربرداری‌های بسیار خاص، نمونه‌های از این فناوری‌های حسگری هستند.
آنچه که گفته شد سه حوزه مهم از فناوری هستند که در هر سه حوزه هم پیشرفت‌های بسیار زیادی در سطح جهان به وقوع پیوسته است.
در کشور ما از بعد نظری حداقل در طی بیش از بیست سال گذشته روی نظریه‌های اطلاعات کوانتومی و اپتیک کوانتومی کارهای خوبی انجام شده است. در دانشگاه اصفهان حدود ۲۰ سال است که ما مرکز پژوهش اپتیک کوانتومی را داریم. همچنین، در دانشگاه‌های دیگر کشور هم کارهای زیادی در این زمینه‌ها انجام شده است، اما تمام این‌ها به صورت کارهای نظری است.
در دانشگاه صنعتی شریف، بحث فناوری‌های کوانتومی بیش از یک دهه است که آغاز شده است. همچنین در بعضی صنایع کشور آزمایشگاه‌هایی در این زمینه راه‌اندازی شده است. در یکی دو سال گذشته نیز تصمیم گرفته شد که ما در دانشگاه أصفهان نیز وارد حوزه فناوری شویم. لذا، در کشور ما سوابقی در بحث آزمایش‌های حوزه فناوری کوانتومی شکل گرفته و دستاوردهایی را هم به همراه داشته است.
با قرارداد نسبتا مفصلی که دانشگاه اصفهان با معاونت علمی ریاست جمهوری و با صنایع کشور منعقد کرده، قرار است دانشگاه اصفهان هم یکی از مراکز اصلی این فناوری باشد.
در حال حاضر مرکز علوم و فناوری‌های کوانتومی دانشگاه اصفهان در حال راه اندازی است. البته از نظر کاری سال‌هاست که ما در این حوزه کار می‌کنیم، اما آزمایشگاه و ساختمان جدید آن در حال ساخت و برخی امکانات و تجهیزات در حال خریداری و نصب است که امیدوار هستیم این مرکز تا نیمه اول سال آینده راه اندازی شود.
در ایران قرار است دو هاب(hub) یا دو مرکز تحقیقاتی که هم ماموریت‌های مشخص دارند و هم به مراکز و دانشگاه‌های دیگر خدمات ارائه می‌دهند، راه اندازی شود. در این خصوص، دانشگاه اصفهان و دانشگاه صنعتی شریف دو مرکز تحقیقاتی اصلی هستند که بر روی آنها سرمایه گذاری‌هایی صورت گرفته است.
جهان کوانتومی حاصل دستیابی بشر به بنیادی‌ترین بخش جهان یعنی اتم‌ها و ذرات بنیادی و اعداد بسیار کوچکی مانند ثابت پلانک (از مرتبه ۱۰ به توان منفی ۳۴ ژول-ثانیه) است. در این حوزه بنیادی، ما فقط قدرت پیشگویی احتمالاتی نتایج آزمایشگاه‌ها را دارا هستیم.
در واقع در این سطح از دقت ما به این رسیده‌ایم که بسیار از ویژگی‌های سامانه‌ها مانند مکان و تکانه که در جهان کلاسیک جدا از هم اندازه‌گیری می‌شدند، در بنیاد جهان به هم پیوسته‌اند و دیگر نمی‌توان یکی را بدون اثرگذاری روی دیگری اندازه‌گیری کرد.
اندازه‌گیری در جهان کوانتومی یک موضوع بنیادی است و بدون اندازه‌گیری از ویژگی‌های اشیاء نمی‌توان سخن گفت. به یک معنی ما با اندازه‌گیری آن ویژگی را در سامانه‌های کوانتومی تحقق می‌بخشیم.
همان‌طور که گفته شد چون تصور ما بر این بود که می‌توانیم از هر یک از ویژگی‌های یک سامانه کوانتومی به صورت جداگانه اطلاعات کسب کنیم، در حد دقت‌های فیزیک کلاسیک، حاصل اندازه‌گیری‌ها روی این کمیت‌ها مستقل از هم بود.
اما در کوانتوم مکانیک یاد گرفتیم که تمام این ویژگی‌ها به هم مرتبط هستند و به همین خاطر مجموعه‌ای از روابط به دست آمد به نام «روابط عدم قطعیت». اما منظور اصلی این است که در کوانتوم مکانیک، بسیاری از ویژگی‌هایی که ما به جهان نسبت می‌دهیم، یک همبستگی بسیار عمیق با یکدیگر دارند.
از تعمیم همین همبستگی بین ویژگی‌های سامانه‌های کوانتومی است که تکنولوژی‌های مبتنی بر نظریه کوانتومی که از آنها به‌عنوان «تکنولوژی‌های برافکن» یاد می‌شود، به طور کلی فناوری قرن ۲۰ و ۲۱ را متحول کرد. لذا، از عدم قطعیت و احتمالاتی که در کوانتوم مکانیک از آن صحبت می‌کنند، نباید این طور برداشت کرد که این علم یک نظریه غیر قطعی است.
منظورمان از «عدم قطعیت»، صرفا کشف یک دسته از ارتباطاتی است که در جهان عادی ما آنها را نمی‌دانستیم و فکر می‌کردیم این‌ها از هم مجزا هستند، اما در فیزیک کوانتومی یاد گرفتیم که این‌ها در لایه زیرین به شدت به یکدیگر مرتبط هستند.
این‌ها مدل‌هایی هستند که وقتی برخی از جنبه‌های کوانتومی مورد تحلیل قرار می‌گیرند، مطرح می‌شوند و طرفدارانی نیز دارد و از آن در توضیح بعضی پدیدارها هم استفاده می‌شود. اما هیچ کدام از این مدل‌ها دارای تأیید تجربی نیستند، بلکه مدل‌هایی هستند که ما فعلا جوابی بر علیه یا له آنها نداریم.
مثلا در کوانتوم مکانیک بین دو نقطه مسیری را نمی‌توان تعیین کرد، یعنی باید سرعت و مکان را هم‌زمان با هم داشته باشیم تا از مسیر سخن بگوییم. در مکانیک کلاسیک بحث «ضرورت و تعین‌گرایی» وجود دارد؛ اگر شما در نقطه A باشید و شرایط اولیه مکان و سرعت را داشته باشید می‌توانید یک مسیر به نقطه B ترسیم کنید که ذره در آن مسیر حرکت می‌کند.
در حالی که در کوانتوم مکانیک، وقتی می‌خواهیم از A به B برویم بی‌نهایت مسیر وجود دارد، اما در آزمایشگاه تنها یکی از آنها تحقق پیدا می‌کند. ممکن است سوال کنید که دیگر مسیرهای ممکن کجا هستند؟ وقتی از مسیرهای دیگر سوال می‌کنید گویی آنها در جهان‌های موازی دارند اتفاق می‌افتند. به همین دلیل، این مدلی است که با کوانتوم مکانیک سازگار است، اما هیچ آزمایشی که بتوانیم آن را تایید یا تکذیب کنیم وجود ندارد. لذا در حد مدل‌های قابل قبول باقی مانده است.
تا الان وجود نداشته، اما ممکن است در آینده به شکل‌های مختلف بتوانیم شواهدی را پیدا کنیم که به many world یا multi universe دسترسی داشته باشیم. در حال حاضر به این مدل‌ها، مدل‌های علمی می‌گویند. اما چرا علمی هستند؟ زیرا با مسلمات دانش کوانتوم مکانیک در تضاد نیستند.
البته فیزیکدانانی که در فناوری یا آزمایشگاه‌های کوانتومی کار می‌کنند تا کنون هیچ وقت از این مدل‌ها استفاده نکرده‌اند. کسانی که در حوزه‌های فیزیک نظری کار می‌کنند، این نوع مدل‌ها برایشان جالب توجه است و سعی می‌کنند برای آنها شواهدی هم پیدا کنند.
مکانیک کوانتوم دانش بسیار متواضعی است، بر خلاف دنیای کلاسیک که مدعی بود می‌توانیم جهان را توصیف کنیم، مکانیک کوانتومی می‌گوید ما فقط نتایج آزمایشگاه‌های فیزیک را می‌توانیم با احتمال پیشگویی کنیم، به عبارت دیگر، پیش گویی احتمالاتی نتایج آزمایشگاه.
لذا، در مکانیک کوانتوم ما به جهان فی نفسه دسترسی نداریم و آن چیزی که به آن دسترسی داریم جهانی است که آزمایشگاه‌ها یا شرایط آزمایشگاهی به ما می‌دهند. به این خاطر دانش کوانتومی یک دانش بی مدعاست. در حالی که در قدیم، فیزیک کلاسیک ادعا داشت که من می‌توانم تمام جهان را توصیف کنم؛ از دورترین کهکشان‌ها گرفته تا اتم‌ها و مولکول‌ها، در حالی که مکانیک کوانتومی چنین ادعایی ندارد، بلکه می‌گوید من اگر آزمایشی را بر پا کردم، در آن آزمایش می‌توانم احتمالات نتایج را پیشگویی کنم.
بنابراین جهان عینی و جهان واقعی در دسترس آزمایشگاه‌های ما نیست و برای تبیین جهان نیاز به چیزی فراسوی علم داریم که کوانتوم مکانیک به آن دسترسی ندارد. لذا، کسانی که مدعی هستند ما جهانی داریم که می‌توانیم به واسطه فیزیک، آن جهان را توصیف کنیم، مشخص است که دانش فیزیک را نمی‌شناسند. دانش فیزیک حدود خود را شناخته و خود را بسیار محدود کرده و به واسطه این محدودیت توانسته است این همه فناوری و توانمندی را تولید کند.
درواقع، همان‌طور که گفته شد جهان واقعی در دسترس علم نیست. به چنین جهانی می‌گویند «واقعیت فی نفسه» که در دسترس علم فیزیک نیست. آنچه که ما در جهان پیرامون خود می‌بینیم از طریق حواس و آزمایش‌ها است. مثلا اگر نور این اتاق را عوض کنند رنگ تمام اشیاء عوض می‌شود.
از این‌رو، تمام آن چیزی که در جهان می‌بینید و مشاهده می‌کنید به ساختار بینایی، شنوایی و حواس شما وابسته است و پس از آن به برپایش آزمایشگاهی. در بنیاد، این اشیاء از الکترون، پروتون و نوترون تشکیل شده‌اند و این ذرات در اجسام گوناگون هیچ تفاوتی با یکدیگر ندارند و این تنوعی که ما می‌بینیم به تعداد و نحوه ترکیب این سه ذره و برپایش آزمایشگاهی مربوط است، وگرنه بنیاد غایی (حقیقت) جسم ما انسان‌ها و این اشیاء یک حقیقت بیش نیست و آن هم در دسترس مکانیک کوانتومی یا فیزیک نیست.
ممکن است حوزه‌های دیگر و منابع معرفتی دیگر انسان بتوانند با آن واقعیت فی نفسه ارتباط برقرار کنند، اما فیزیک در آزمایشگاه‌ها محدود است.
دنیای فیزیک کلاسیک با ماتریالیست می‌تواند همنوایی داشته باشد، یعنی اینکه بخواهیم تمام اشیاء را با تبیین‌های علّی و معلولی مادی توضیح دهیم، امکان پذیر بود و جواب هم می‌دهد، اما در دنیای کوانتومی این کار نشدنی است، یعنی بحث علیت مادی بین اشیاء در مکانیک کوانتوم زیر سوال است.
می‌گوییم زیر سوال است به این معنی که بر اساس نظریه کوانتومی رابطه علیت فلسفی بین پدیدارها را نمی‌توان در همه سطوح اثبات کرد. مثلا پدیده در هم تنیدگی که اشاره شد و بنیاد فناوری‌های جدید است، نمی‌توان با نظام‌های علی و معلولی معمولی توضیح داد و شما به ناچار باید یک ساختار استعلایی و بنیاد دیگری برای جهان قائل باشید تا بتوانید این پدیدار را توضیح دهید.
به همین دلیل امروزه کسی به پشتوانه علم فیزیک مدرن یا کوانتوم مکانیک نمی‌تواند ماتریالیست شود. انسان‌ها ماتریالیست هستند، بنا به عللی که خودشان می‌خواهند، نه بنا به دلایل علمی. با علم جدید نمی‌توان ماتریالیست شد، اما کسانی می‌توانند ماتریالیست باشند، بنا به علل دیگر.
البته نمی‌گوییم از علم جدید الهیات در می‌آید، اما ماتریالیست هم در نمی‌آید. علم جدید، علمی است که حدود دانش انسان را معین کرده است و می‌گوید حد و سطح معرفت شما به جهان چنین است، که به آن می‌گوییم «واقعیت‌های تجربی» و «جهان فیزیکی»، یعنی آنچه که در آزمایشگاه می‌توان دید.
اگر چیزی در آزمایشگاه‌های فیزیک قابل مشاهده نباشد، فیزیک نمی‌تواند در مورد آن چیزی بگوید و همچنین نمی‌تواند مدعی هم باشد که بگوید چنین چیزهایی وجود ندارد. ماتریالیست‌ها می‌گویند غیر از این جهان مادی که ما می‌بینیم، جهان دیگری وجود ندارد.
در دنیای کوانتومی همین جهان مادی را هم که ما احساس می‌کنیم ماده هستند در مکانیک کوانتومی، هیچ کدامشان ماده به معنای معمولی و کلاسیک هم نیستند. به بیان بعضی متفکران بزرگ، بنیاد جهان غیر مادی است. وقتی ما در آزمایشگاه‌های مکانیک کوانتومی هستیم نمی‌توانیم ماده به معنای معمولی کلمه را در مورد این جهان استفاده کنیم.
درواقع، در کوانتوم مکانیک می‌گویند اگر جهان بنیادی دارد، ما به آن دسترسی نداریم، یعنی دانش فعلی ما حاصل بر هم کنش‌های ما در آزمایشگاه با سامانه‌هایی است که آنها نیز محصول آزمایشگاه‌های قبلی هستند.
تمام دانش‌ها و فناوری‌های ساخته بشر در حال حاضر زیست بوم و زمین را تهدید می‌کنند. گرچه علم برای ما کشاورزی، مخابرات، بهداشت و دستگاه‌های مؤثر در حوزه سلامت آورد، اما در همان حین هم تخریب جنگل‌ها و آلودگی هوا و از بین رفتن خاک را به دنبال داشت. بنابراین، مسیری که این علم داشته مسیری بریده از حقیقت اصیل است.
اگر از آن حقیقت اصیل جدا شوید که ما به آن «حکمت» می‌گوییم، این اتفاقات به طور طبیعی رخ می‌دهد. پس ما در علم جدید اگر بتوانیم مراقبت کنیم و نحوه نگرش خود را به جهان تغییر دهیم، و به جای نگاه علمی-تکنولوژیک، نگاه حِکمی داشته باشیم که ارزش‌های انسان امروز و نیز آیندگان هم در آن دیده شود، شاید بتوانیم بخشی از خطرات را کم کنیم.
اگر نه، با این روشی که پیش می‌رویم، می‌بینیم کشورهایی که بیشتر به فناوری دسترسی دارند، به واسطه سلاح‌ها و فناوری‌ها، قدرت تخریب بیشتر در جهان، محیط زیست و انسان‌ها را دارند.
در قرن ۲۰ مجموع کشته‌هایی که انسان‌ها در جنگ‌های مخرب از خود بر جای گذاشتند، به دلیل دسترسی به فناوری بوده است. درواقع، ظلم و ستمی که در جهان بین کشورهای جهان اول و سوم نهادینه شده، ناشی از توسعه فناوری است. بنابراین، ما به نحوی به تغییر نگاه واندیشه در حوزه علم و فناوری نیاز داریم.
کار آسانی نیست اما باید گفت‌وگوهای آن صورت پذیرد تا روزی تحقق پذیرد و بشر متوجه شود که زمین برای زیستن است و نه برای بهره‌کشی و تفاله کردن آن. در این زمینه، کشور ما یکی از کشورهایی است که پتانسیل ارائه این تغییر نگرش جدید را دارد.
اینکه من به فیزیک نظری و ریاضی از دوران نوجوانی علاقه مند بودم یک واقعیت است. وقتی هم به دانشگاه آمدم به همین ترتیب بود. اما در دوره دکتری در آلمان این فرصت ایجاد شد که من بتوانم به مبانی نظری مکانیک کوانتومی بپردازم.
«حکمت» گم شده انسان مومن است، «اَلْحِکْمَةُ ضَالَّةُ اَلْمُؤْمِن». امروزه این بحث حکمت پژوهشی که به آن می‌گویند wisdom-inquiry در دنیا مورد توجه قرار گرفته است و ما باید به جای جستجوی صرف برای معرفت و علم به حکمت نیز توجه کنیم.
بخشی از حکمت نیز علم است. علم و معرفت نابود نمی‌شوند، بلکه زیر سیطره یک نظام ارزشی، الهی و انسانی می‌روند. اگر شما بتوانید علم را زیر چنین پوششی قرار دهید، آن وقت آن مخاطرات بسیار کم می‌شود و شاید بتوان تاثیرات و اثرات جانبی مخرب آن را به حداقل رساند.
البته این به معنی آن نیست که می‌خواهیم از سنت یا نظام‌های الهیاتی علم جدید را تولید کنیم. بلکه می‌توانیم شیوه‌ی اخلاقی وارزشی را از الهیات بگیریم و متوجه باشیم که جهان صاحبی دارد و راهی مقصدی و هدفی است. ما نباید به جای او خود را فعال ما یشاء بدون توجه به ارزش‌ها قلمداد کنیم.
تا زمانی که نپذیریم حکمت برای انسان مهم‌ترین گمشده است و تصور کنیم تنها فناوری و تکنولوژی را باید دنبال کرد، جهان ما روز به روز خراب‌تر می‌شود. دین، عرفان و معنویت، توانسته‌اند برای تمام انسان‌ها بنیاد حکمی قدرتمندی را عرضه کنند و ما نیاز داریم که از اندیشه‌ها و دریای معرفتی عارفان و متألهان بهره ببریم تا بتوانیم به دانش امروز جهت دهیم.