Schrödinger's unpublished hidden-variable model in the 1944-45 debate over the "Collapse of Determinism"
यह शोध पत्र अर्विन श्रोडिंगर की पूर्व में अप्रकाशित 1944-45 की पांडुलिपि का प्रथम प्रतिलेखन और विश्लेषण प्रस्तुत करता है, जो यह प्रकट करता है कि उन्होंने एक 'नेचर' (Nature) बहस के दौरान एक छिपे हुए-चर (hidden-variable) मॉडल का मसौदा तैयार किया था ताकि क्वांटम यांत्रिकी के लिए नियतिवादी पूरक (deterministic supplements) की सैद्धांतिक संभावना को एक सिद्धांत के प्रमाण (proof of principle) के रूप में प्रदर्शित किया जा सके, न कि नियतिवाद के प्रति व्यक्तिगत प्रतिबद्धता के रूप में।
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मानव इतिहास के अधिकांश समय में, ब्रह्मांड की कल्पना एक विशाल, पूर्ण घड़ी के तंत्र (clockwork) के रूप में की जाती थी। यदि आप प्रत्येक गियर और स्प्रिंग की सटीक स्थिति और गति जानते होते, तो आप पूर्ण निश्चितता के साथ भविष्य की भविष्यवाणी कर सकते थे। यह विचार, जिसे नियतत्ववाद (determinism) के रूप में जाना जाता है, यह सुझाव देता था कि यादृच्छिकता (randomness) केवल इस बात का संकेत थी कि हमारे पास पर्याप्त जानकारी नहीं थी। यदि हम सिक्के के उछाल के हर सूक्ष्म विवरण को देख पाते—अंगूठे का बल, हवा का प्रतिरोध, स्पिन—तो हमें पता होता कि वह सिर या चित (heads or tails) पर गिरेगा। वह सिक्का स्वयं एक सख्त, अटूट नियम का पालन कर रहा होता।
वास्तविकता का यह सुखद दृष्टिकोण बीसवीं सदी की शुरुआत में क्वांटम मैकेनिक्स, यानी सूक्ष्म जगत के भौतिकी की खोज से टूट गया। इस विचित्र नई दुनिया में, प्रकृति शुद्ध संयोग के आधार पर कार्य करती प्रतीत होती थी। जब एक वैज्ञानिक किसी कण का मापन करता है, तो सिद्धांत केवल विभिन्न परिणामों की संभावनाओं की भविष्यवाणी करता है, परिणाम की नहीं। दशकों तक, कई भौतिकविदों का मानना था कि यह यादृच्छिकता मौलिक थी, जिसका अर्थ था कि ब्रह्मांड स्वयं एक घड़ी के तंत्र जैसा नहीं था, बल्कि एक ऐसी जगह थी जहाँ घटनाएँ बिना किसी कारण के घटित होती हैं। हालाँकि, कुछ विचारकों ने सोचा कि क्या यह यादृच्छिकता ठीक उसी तरह थी जैसे सिक्के का उछाल: एक संकेत कि सिद्धांत अधूरा था और कुछ छिपे हुए, अनदेखे कारक वास्तव में कणों को निर्देशित कर रहे थे। एक प्रसिद्ध गणितज्ञ ने एक बार दावा किया था कि उन्होंने यह सिद्ध कर दिया है कि ऐसे छिपे हुए कारक असंभव हैं, जिससे कुछ समय के लिए यह बहस शांत हो गई। लेकिन 1940 के दशक के मध्य में, यह प्रश्न अचानक फिर से जीवित हो उठा, जिससे विज्ञान के इतिहास का एक विस्मृत अध्याय सामने आया जहाँ इस क्षेत्र के संस्थापकों में से एक ने चुपचाप यह सिद्ध किया कि नियतत्ववाद का द्वार वास्तव में कभी बंद नहीं हुआ था।
1940 के दशक के मध्य में, वैज्ञानिक पत्रिका 'नेचर' (Nature) के पन्नों में एक जीवंत बहस छिड़ गई। दो प्रमुख वक्ताओं ने हाल ही में तर्क दिया था कि क्वांटम मैकेनिक्स ने पुराने अनुमानित ब्रह्मांड के विचार को अंततः गलत सिद्ध कर दिया है। उनका दावा था कि प्रकाश और परमाणुओं के विचित्र व्यवहार को किसी भी छिपे हुए नियमों या गुप्त चरों (variables) द्वारा नहीं समझाया जा सकता है। इनमें से एक वक्ता, एडमंड टेलर व्हिटेकर नामक एक ब्रिटिश भौतिक विज्ञानी ने एक विशिष्ट चुनौती दी। उन्होंने तर्क दिया कि यदि आप यह समझाने का प्रयास करते हैं कि प्रकाश कुछ कोणों पर फिल्टर से क्यों गुजरता है, तो गणित काम ही नहीं करेगा। उन्होंने सुझाव दिया कि एक कण के पास हर संभावित स्थिति में अपने भाग्य का निर्णय लेने के लिए पर्याप्त जानकारी नहीं हो सकती। इस तर्क ने, जो प्रकाश के व्यवहार के बारे में एक सरल तर्क पर आधारित था, कई लोगों को यह विश्वास दिला दिया कि छिपे हुए चरों की खोज समाप्त हो गई है।
यहाँ एर्विन श्रोडिंगर का प्रवेश होता है, जो क्वांटम मैकेनिक्स के संस्थापकों में से एक थे। जबकि सार्वजनिक बहस जारी थी, श्रोडिंगर चुपचाप एक प्रतिक्रिया पर काम कर रहे थे। उन्होंने एक हस्तलिखित पांडुलिपि तैयार की, जो अब तक अप्रकाशित और अज्ञात रही है, जिसमें उन्होंने सीधे व्हिटेकर की चुनौती का उत्तर दिया। इस दस्तावेज़ में, श्रोडिंगर ने कुछ असाधारण किया: उन्होंने एक कार्यशील मॉडल बनाया जिसने यह दिखाया कि छिपे हुए चर वास्तव में संभव थे। उन्होंने प्रदर्शित किया कि यदि आप एक फोटॉन की कल्पना करें जो निरंतर छिपी हुई जानकारी की धारा ले जाता है, न कि केवल एक साधारण 'हाँ या ना' वाले स्विच की तरह, तो आप क्वांटम मैकेनिक्स के विचित्र सांख्यिकीय पैटर्न को पूरी तरह से दोहरा सकते हैं। उन्होंने दिखाया कि छिपे हुए चरों के विरुद्ध तर्क त्रुटिपूर्ण था क्योंकि इसने यह मान लिया था कि छिपी हुई जानकारी प्रयोग की जटिलता को संभालने के लिए बहुत सरल है।
श्रोडिंगर का मॉडल एक चतुर रचना थी। उन्होंने कल्पना की कि प्रत्येक फोटॉन एक छिपा हुआ नंबर ले जाता है, जैसे कि एक गुप्त कोड, जो यह निर्धारित करता है कि वह फिल्टर से गुजरेगा या रुक जाएगा। महत्वपूर्ण रूप से, यह नंबर केवल एक बाइनरी विकल्प नहीं था, बल्कि एक ऐसा मान (value) था जो सुचारू रूप से बदल सकता था। जब एक फोटॉन फिल्टर से गुजरता था, तो श्रोडिंगर ने दिखाया कि यह छिपा हुआ नंबर एक विशिष्ट, नियम-आधारित तरीके से खुद को अपडेट करेगा, जिससे यह सुनिश्चित होगा कि अगली बार जब फोटॉन किसी फिल्टर का सामना करेगा, तो वह बिल्कुल वैसा ही व्यवहार करेगा जैसा क्वांटम मैकेनिक्स भविष्यवाणी करता है। ऐसा करके, उन्होंने सिद्ध किया कि आप प्रकाश के "यादृच्छिक" व्यवहार को सख्त, नियत नियमों का उपयोग करके समझा सकते हैं। स्पष्ट यादृच्छिकता ब्रह्मांड की अपनी विशेषता नहीं थी, बल्कि इन छिपे हुए नंबरों को देखने में हमारी अक्षमता का परिणाम थी।
हालाँकि, श्रोडिंगर की खोज का सबसे आश्चर्यजनक हिस्सा स्वयं मॉडल नहीं है, बल्कि यह है कि उनके अपने विश्वासों के लिए इसका क्या अर्थ था। कोई यह मान सकता है कि एक नियत मॉडल बनाकर, श्रोडिंगर एक घड़ी के तंत्र वाले ब्रह्मांड के विचार को बचाने की कोशिश कर रहे थे। यह दस्तावेज़ प्रकट करता है कि ऐसा बिल्कुल नहीं था। श्रोडिंगर लंबे समय से नियतत्ववाद के आलोचक रहे थे, उनका मानना था कि प्रकृति मौलिक रूप से सांख्यिकीय और अप्रत्याशित है। उन्होंने अपने नए मॉडल को एक अनुमानित ब्रह्मांड में विश्वास की स्वीकारोक्ति के रूप में नहीं, बल्कि एक "सिद्धांत के प्रमाण" (proof of principle) के रूप में देखा। वे अनिवार्य रूप से अपने आलोचकों से कह रहे थे: "आप दावा करते हैं कि क्वांटम मैकेनिक्स को छिपे हुए चरों के साथ समझाना तार्किक रूप से असंभव है। मैंने अभी आपको दिखाया है कि यह संभव है। इसलिए, आपकी असंभवता का दावा गलत है।" वे यह तर्क नहीं दे रहे थे कि ब्रह्मांड वास्तव में नियत (deterministic) है, बल्कि यह कि यह हो सकता था, और कोई भी गणितीय प्रमाण सफलतापूर्वक इसे खारिज नहीं कर पाया था।
यह पांडुलिपि इस बारे में भी एक व्यापक सबक उजागर करती है कि विज्ञान विचारों की असंभवता को कैसे संभालता है। श्रोडिंगर ने नोट किया कि भले ही सबसे कठोर गणितीय तर्क, जैसे कि वह जिसने एक दशक तक बहस को शांत कर दिया था, समस्या को प्रस्तुत करने के तरीके से सीमित हो सकते हैं। उन्होंने तर्क दिया कि प्रयोगात्मक साक्ष्य और तर्क कभी भी यह निर्णायक रूप से सिद्ध नहीं कर सकते कि एक नियत दृष्टिकोण असंभव था; वे केवल यह दिखा सकते थे कि यह असुविधाजनक था या इसके लिए अतिरिक्त धारणाओं की आवश्यकता थी। उनके कार्य ने एक अनुस्मारक के रूप में कार्य किया कि विज्ञान में, किसी चीज़ को असंभव घोषित करना एक बहुत ऊँचा मानक है।
यह विस्मृत बहस अंततः समाप्त हो गई, आंशिक रूप से इसलिए क्योंकि श्रोडिंगर ने अपने निष्कर्ष प्रकाशित नहीं किए। शायद उन्हें लगा कि किसी अन्य भौतिक विज्ञानी ने पहले ही एक समान, हालांकि कम विस्तृत, समाधान प्रकाशित कर दिया है, या शायद उन्हें लगा कि उनका दार्शनिक बिंदु औपचारिक प्रकाशन की आवश्यकता के बिना ही स्पष्ट हो गया है। छिपे हुए चरों के विचार को पूर्ण शक्ति के साथ मुख्यधारा में वापस आने में कई साल लग गए। आज, हम जानते हैं कि हालांकि स्थानीय छिपे हुए चर सभी क्वांटम घटनाओं की व्याख्या नहीं कर सकते, फिर भी श्रोडिंगर की 1944-45 की पांडुलिपि का इतिहास भौतिकी के दिग्गजों के उस क्षण की एक आकर्षक झलक प्रदान करता है जब वे वास्तविकता के मूल स्वरूप के साथ संघर्ष कर रहे थे। यह दिखाता है कि सबसे संशयवादी मन भी उन सीमाओं का परीक्षण करने के लिए तैयार थे जिन्हें असंभव माना जाता था, अपने विचार बदलने के लिए नहीं, बल्कि यह सुनिश्चित करने के लिए कि खेल के नियम वास्तव में समझे गए हैं।
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