اس بلاگ پوسٹ میں، ہم کوانٹم میکانکس کے پس منظر، کوپن ہیگن کی تشریح کے اہم نکات اور کئی دنیا کی تشریح کا جائزہ لیں گے، اور یہ دونوں تشریحات "مشاہدہ" کو کس طرح دیکھتے ہیں اور پھر کوانٹم میکانکس کے مقصد پر غور کریں گے۔
طبیعیات کی تاریخ میں بہت پہلے، میکس پلانک نے اپنے بلیک باڈی تابکاری کے تجربات پر مبنی ایک مقالہ اور تجرباتی نتائج شائع کیے، جس میں کہا گیا تھا کہ "تمام توانائی مجرد اقدار کے ساتھ بہت چھوٹے پیکٹوں پر مشتمل ہے۔" اس نے اس وقت طبیعیات دانوں کے درمیان مروجہ نظریہ کی بنیادوں کو ہلا کر رکھ دیا، جن کا ماننا تھا کہ میکروسکوپک دنیا کے تمام مظاہر کی وضاحت نیوٹنی میکانکس کے ذریعے کی جا سکتی ہے۔ اس مقام سے، جیسا کہ پیمائش کا سامان ترقی کرتا گیا اور طبیعیات دانوں نے خوردبینی دنیا میں جھانکنے کی صلاحیت حاصل کی، انہوں نے مختلف تجرباتی نتائج شائع کیے جن سے نیوٹنین میکانکس کی حدود کا انکشاف ہوا۔ یہ نتائج، جن کی موجودہ نظریات سے وضاحت نہیں کی جا سکتی تھی، جلد ہی میکانکس کے ایک نئے فریم ورک کی ضرورت کو تسلیم کرنے کا باعث بنی- اور اس طرح، "کوانٹم میکانکس" نے جنم لیا۔ کوانٹم میکانکس نے جلد ہی قدرتی مظاہر کے جوابات کامیابی کے ساتھ فراہم کر کے اپنی پوزیشن مستحکم کر لی جو موجودہ طبیعیات کے ذریعے حل نہیں کی جا سکتی تھیں، جیسے کہ فوٹو الیکٹرک اثر کی آئن سٹائن کی وضاحت اور ہائیڈروجن ایٹم سپیکٹرم کے بوہر کا ماڈل۔ مزید برآں، لاتعداد طبیعیات دانوں کی کوششوں اور پال ڈیرک اور پاسکول جارڈن کی طرف سے تجویز کردہ تبدیلی نظریہ جیسی پیش رفت کے ذریعے، اس نے خود کو مطالعہ کے ایک الگ شعبے کے طور پر قائم کیا۔
تاہم، اس سے محض ریاضیاتی "فارم" کی تکمیل کی نشاندہی ہوتی ہے — جو کوانٹم میکانکس کے مواد کو بیان کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے — اور اس کا مطلب یہ نہیں تھا کہ یہ جسمانی تشریح کے نقطہ نظر سے قائم کیا گیا تھا۔ اب بھی، کئی دہائیوں بعد، کوانٹم مکینیکل مظاہر کی "تشریح" کے حوالے سے ممتاز طبیعیات دانوں کے درمیان اختلاف رائے جاری ہے۔ "کوپن ہیگن تشریح" سے لے کر جسے اکثر مرکزی دھارے کی تشریح کہا جاتا ہے، سے لے کر "متعدد دنیا کی تشریح" تک، جو پہلے کی حدود اور دیگر مختلف تشریحات کے جواب میں ابھری، یہ مختلف نقطہ نظر ان خلا کو دور کرتے ہوئے ایک دوسرے کی تکمیل کرتے رہتے ہیں جن کی کوئی ایک تشریح پوری طرح سے وضاحت نہیں کر سکتی۔ ماضی میں آسٹریا میں منعقدہ ایک کوانٹم میکانکس کانفرنس میں، 33 عالمی شہرت یافتہ طبیعیات دانوں کے درمیان ایک سروے کیا گیا جس میں پوچھا گیا کہ وہ کس تشریح کی حمایت کرتے ہیں؛ کوپن ہیگن کی تشریح کو 42%، معلوماتی نظریاتی تشریح کو 24%، اور کئی دنیا کی تشریح کو 18% حاصل ہوا۔ یہ دیکھتے ہوئے کہ اس رائے شماری میں کسی ایک تشریح نے 50% سے تجاوز نہیں کیا، یہ واضح لگتا ہے کہ ہر تشریح کی اپنی حدود ہوتی ہیں۔ اس مضمون میں، میں مختصر طور پر "کوپن ہیگن کی تشریح" اور "متعدد دنیا کی تشریح" کا تعارف کراؤں گا — جو میدان کے ایک اہم حصے کے لیے ذمہ دار ہیں اور "مشاہدہ" کے عمل پر مخالف نظریات رکھتے ہیں — اور ان کی حدود پر بحث کریں گے۔ "معلوماتی نظریاتی تشریح" کو اس بحث سے خارج کر دیا گیا ہے کیونکہ یہ کوانٹم میکانکس کو دوسرے دونوں سے کچھ مختلف نقطہ نظر سے دیکھتا ہے۔
کوپن ہیگن تشریح کا بنیادی فریم ورک، جو بوہر اور ہائزن برگ نے تجویز کیا ہے، اس طرح ہے: "جب تک مبصر پیمائش کے آلات کو لاگو نہیں کرتا، ایٹم کے اندر موجود الیکٹران وجہ کے قوانین کے مطابق حرکت کرتا ہے۔ تاہم، جب الیکٹران کو ایک مقررہ مقام اور وقت میں بیان کرنے کی کوشش کی جاتی ہے، تو یہ خلائی وقت کے درمیان متضاد اور متضاد تعاملات کا سبب بنتا ہے۔ مبصر کے پاس کوانٹم احتمالات پر انحصار کرنے کے سوا کوئی چارہ نہیں ہے۔ نیوٹنین میکانکس کا کہنا ہے کہ میکروسکوپک دنیا میں مشاہدہ کیے گئے ذرات جب حرکت کرتے ہیں تو وہ پوزیشن اور رفتار کے لیے مخصوص، اچھی طرح سے متعین اقدار کے حامل ہوتے ہیں۔ اس کا مطلب یہ ہے کہ میکروسکوپک دنیا میں جہاں مبصرین یعنی انسان موجود ہیں، مقام اور رفتار متعین ہے۔ تاہم، خوردبینی دنیا میں، حرکت میں ایک الیکٹران ایسی حالت میں موجود ہوتا ہے جہاں ان جسمانی مقداروں کو ایک واحد قدر کے طور پر قطعی طور پر متعین نہیں کیا جا سکتا۔ بلکہ، مختلف مختلف ریاستیں بیک وقت ایک ساتھ رہتی ہیں۔ مثال کے طور پر، اگر تین ممکنہ حالتیں ہیں — 1، 2، اور 3 — جن پر ایک الیکٹران قبضہ کر سکتا ہے، تو الیکٹران ان تینوں حالتوں میں ایک ساتھ موجود ہوتا ہے اس کے مشاہدے سے پہلے۔ ریاضیاتی طور پر، اسے 1، 2 اور 3 کے مساوی لہر کے افعال کے مجموعے کے طور پر ظاہر کیا جا سکتا ہے۔ جب میکروسکوپک دنیا میں ایک مبصر الیکٹران کا مشاہدہ کرتا ہے، تو الیکٹران بہت سی ممکنہ حالتوں میں سے ایک ہی حالت میں کم ہو جاتا ہے، جس کا تعین اس حالت سے وابستہ امکان سے ہوتا ہے۔ دوسرے لفظوں میں، "مشاہدہ" کا عمل الیکٹران کی حالت کو بدل دیتا ہے۔ مثال کے طور پر، جس لمحے الیکٹران کی حالت 1 میں ہونے کا تعین ہوتا ہے، اس کے بیک وقت ریاست 2 اور 3 میں موجود ہونے کا امکان ختم ہو جاتا ہے۔ یہ وہی ہے جسے کوپن ہیگن کی تشریح "لہر فعل کے خاتمے" سے تعبیر کرتی ہے۔ نتیجتاً، "مشاہدہ" کا عمل کوپن ہیگن کی تشریح میں بہت زیادہ اہمیت رکھتا ہے۔
آئن سٹائن جیسے مشہور طبیعیات دان نے کوپن ہیگن کی تشریح کی تردید کی، مختلف فکری تجربات کو بطور ثبوت پیش کیا۔ ان میں، سب سے مشہور "شروڈنگر کی بلی" ہے۔ ایک مہر بند خانے کے اندر ایک بلی اور ایک آلہ ہے جو کسی ذرے کی کوانٹم میکانکی طور پر طے شدہ حالت پر منحصر ہے کہ زہر کو جاری کرنے کی صلاحیت رکھتا ہے۔ باکس کے اندر موجود بلی زندہ ہے یا مردہ ایک خاص وقت کے بعد — جو کہ خود ایک ریاست ہے — کا تعین صرف اس وقت ہوتا ہے جب ڈھکن کھولا جاتا ہے اور بلی کو دیکھا جاتا ہے۔ یہ فکری تجربہ واضح کرتا ہے کہ "مشاہدہ" کے عمل کو لاگو کرنا جو خوردبینی دنیا میں بڑی اہمیت رکھتا ہے، میکروسکوپک دنیا پر عجیب و غریب نتائج کی طرف جاتا ہے۔ نتیجے کے طور پر، اس نے کوانٹم میکانکس میں مشاہدے کے معنی پر گہرے غور و فکر کا اشارہ کیا ہے۔ یہیں سے "کئی دنیا کی تشریح" شروع ہوتی ہے۔
Everett III، جو پہلے پرنسٹن یونیورسٹی کے تھے، نے کوپن ہیگن کی تشریح کے دعووں کی تردید کی، یہ دلیل دی کہ ایک ذرہ کی امکانی تقسیم مشاہدے کے عمل سے ختم نہیں ہوتی، بلکہ یہ کہ متعدد ممکنہ دنیایں شروع سے ہی موجود تھیں۔ دوسرے الفاظ میں، ایک ذرہ کی پوزیشن مشاہدے کے ذریعے کسی ایک قدر پر متعین نہیں ہوتی۔ بلکہ، متعدد متوازی دنیایں پہلے سے موجود ہیں، اور ہم صرف ان میں سے ایک کا مشاہدہ کرتے ہیں۔ جن ریاستوں کا ہم براہ راست مشاہدہ نہیں کرتے وہ دوسری ممکنہ دنیاوں میں ظاہر ہو رہی ہیں۔ مثال کے طور پر، اگر ہمارے مشاہدے سے حالت 2 حاصل ہوتی ہے، تو دوسری حالتیں اس وقت غائب نہیں ہوتی ہیں- وہ دوسری دنیاؤں میں ظاہر ہو رہی ہیں، اور ہم صرف ان کا مشاہدہ نہیں کر سکتے۔
تاہم، کئی دنیا کی تشریح میں واضح طور پر اپنے مسائل ہیں۔ اگر کوئی واقعہ جو تمام ممکنہ دنیا میں رونما ہو سکتا ہے، تو ہر ریاست سے وابستہ امکان کا کیا مطلب ہے؟ ایوریٹ نے ہر ریاست کو صرف وزن سے ضرب دے کر اسے حل کرنے کی کوشش کی۔ تاہم، ایک دنیا کے لیے دوسری دنیا سے زیادہ اہم ہونے کا کیا مطلب ہے یہ بحث کا موضوع ہے۔
ان دو تشریحات پر غور کرتے ہوئے — ہر ایک کی اپنی اہمیت اور حدود — میں کوپن ہیگن کی تشریح کی حمایت کرتا ہوں۔ اگر ہم کوانٹم میکانکس کی اصل کی طرف واپس جائیں تو ہم دیکھتے ہیں کہ یہ بالآخر خوردبینی دنیا میں مظاہر کی وضاحت کے لیے پیدا ہوا تھا۔ دوسرے لفظوں میں، چونکہ اسے مشاہدے اور اس کے نتیجے میں پیدا ہونے والے حقائق کے ذریعے مظاہر کو کھولنے کے لیے بنایا گیا تھا، اس لیے مشاہدہ کرنے والے کا عمل اس قدر اہم معنی رکھتا ہے۔ ذرات کے حقیقی مشاہدے میں، کسی ایک ذرے کی حالت کا مشاہدہ کرنے کے لیے، ہمیں اس پر ایک خاص حد تک اثر ڈالنا چاہیے۔ طبیعیات میں، اسے "ہنگامہ خیزی" کہا جاتا ہے۔ دوسرے لفظوں میں، کسی ذرہ کی حالت کا مشاہدہ کرنے میں ذرہ میں ہلکی سی تبدیلی لانا اور پھر اس کے ردعمل کا مشاہدہ کرنا شامل ہے۔ اگرچہ ذرّہ میں تبدیلی پیدا کرنے اور ریاضی کے لحاظ سے لہر کے فعل کے خاتمے کے درمیان تعلق کچھ مبہم ہے، لیکن وہ اس بات پر متفق ہیں کہ دونوں ہی اصل حالت کو بدل دیتے ہیں۔ اس کا مطلب یہ ہے کہ مشاہدے کا عمل خود جسمانی طور پر اہم ہے۔
کوانٹم میکینکس کلاسیکی نیوٹونین میکانکس کی تعییناتی ذہنیت سے دور ہو گیا ہے اور ایک امکانی نقطہ نظر اپنایا ہے۔ کتنے لوگ اس خیال کو آسانی سے قبول کر سکتے ہیں کہ جب بھی وہ اسے دیکھتے ہیں تو ان کے سامنے سیب کی پوزیشن مختلف امکانات کے ساتھ بدل جاتی ہے؟ یہ سچ ہے کہ کوپن ہیگن کی تشریح اور کئی دنیا کی تشریح دونوں کی اپنی اپنی اہمیت اور حدود ہیں جب بات لوگوں کی مدد کرنے کی ہوتی ہے — جو اشیاء کی متعین حالتوں کے عادی ہیں — خوردبینی دنیا میں رونما ہونے والے مظاہر کو سمجھتے ہیں۔ میں انجینئرنگ کا ایک طالب علم ہوں جو سائنسی مظاہر اور ان کے مشاہدے سے حاصل ہونے والے نتائج کو بروئے کار لا کر نئی ٹیکنالوجیز بنانے کا طریقہ پڑھ رہا ہوں۔ کوانٹم میکانکس کی ترقی نے ہمیں خوردبینی دنیا میں مظاہر کی تشریح کرنے کے لیے اوزار فراہم کیے ہیں، اور اس سے براہ راست ایسی ٹیکنالوجیز سامنے آئی ہیں جو لوگوں کے لیے مفید ہیں۔ MRI (مقناطیسی ریزوننس امیجنگ) کا سامان، جس نے جدید طب میں اہم کردار ادا کیا ہے، کوانٹم میکانکس سے NMR (نیوکلیئر میگنیٹک ریزوننس) رجحان کو لاگو کرکے تیار کیا گیا تھا۔ یہ ٹیکنالوجی نہ صرف اسپیکٹروسکوپی میں استعمال ہوتی ہے — جو مالیکیولر ڈھانچے کا تعین کرتی ہے — بلکہ تیل کی تلاش میں بھی۔ اس کی بنیاد پر، میں سمجھتا ہوں کہ مظاہر کی وضاحت کے لیے جو تشریح زیادہ موزوں ہے — جسے میں سائنس کا مقصد سمجھتا ہوں — زیادہ اہمیت کا حامل ہوگا۔
