Locality, Probability and the Relevance of History

आधुनिक भौतिकी के विशाल परिदृश्य में, दो विशाल स्तंभ अगल-बगल खड़े हैं, फिर भी वे अक्सर अलग-अलग भाषाएं बोलते प्रतीत होते हैं। एक है सापेक्षता का सिद्धांत (theory of relativity), जो हमें सिखाता है कि कुछ भी प्रकाश से तेज़ नहीं चल सकता और कारण अपने प्रभावों से पहले एक सख्त, स्थानीय क्रम में होने चाहिए। दूसरा है क्वांटम मैकेनिक्स, जो उप-परमाणु दुनिया का नियमकोश है, जो एक ऐसी वास्तविकता का वर्णन करता है जहाँ कण विशाल दूरियों में इस तरह जुड़े हो सकते हैं जो उसी स्थानीय क्रम को चुनौती देते हुए प्रतीत होते हैं। दशकों से, बेल के प्रमेय (Bell's theorem) नामक एक प्रसिद्ध पहेली ने इस तनाव को और गहरा किया है। यह प्रमेय बताता है कि यदि ब्रह्मांड सापेक्षता के नियमों का पालन करता है और यदि कणों के पास हमारे मापने से पहले निश्चित गुण होते हैं, तो प्रयोगों में कुछ सांख्यिकीय पैटर्न कभी नहीं दिखने चाहिए। फिर भी, दुनिया भर की प्रयोगशालाओं में, वे पैटर्न दिखाई देते हैं। ऐसा लगता है कि ब्रह्मांड स्थानीय कारण और प्रभाव के नियमों को तोड़ रहा है, जिससे भौतिकविदों को या तो स्थानीयता के विचार को छोड़ने या यह स्वीकार करने के लिए मजबूर होना पड़ता है कि ब्रह्मांड हमारी सोच से कहीं अधिक विचित्र है।

दार्शनिक सेबस्टियन होर्वट का एक नया शोध पत्र इस पहेली को देखने का एक अलग तरीका प्रदान करता है। स्थानीयता और क्वांटम कणों के विचित्र व्यवहार के बीच चयन करने के बजाय, होर्वट सुझाव देते हैं कि हमारी यह समझ कि इतिहास भविष्य को कैसे प्रभावित करता है, वही हिस्सा है जिसे बदलने की आवश्यकता हो सकती है। वे प्रस्ताव देते हैं कि संघर्ष इसलिए नहीं है क्योंकि प्रकृति गैर-स्थानीय (non-local) है, बल्कि इसलिए है क्योंकि हम यह मान रहे थे कि एक विशिष्ट, तकनीकी अर्थ में अतीत वर्तमान के लिए अप्रासंगिक है। एक संभाव्य दुनिया में "स्थानीय" होने के अर्थ को पुनर्परिभाषित करके, होर्वट तर्क देते हैं कि क्वांटम घटनाएँ प्रकाश की गति का उल्लंघन किए बिना पूरी तरह से स्थानीय बनी रह सकती हैं, बशर्ते हम इस बात को स्वीकार करें कि स्थिति कैसे अस्तित्व में आई, उसकी पूरी कहानी पहले की तुलना में अधिक महत्वपूर्ण है।

इस बदलाव को समझने के लिए, पहले यह देखना होगा कि पुराने नियम कैसे लिखे गए थे। लंबे समय तक, भौतिकविदों का मानना था कि यदि आप किसी घटना के तत्काल अतीत में हो रही हर चीज़ को जानते हैं, तो आप ठीक-ठीक निर्धारित कर सकते हैं कि आगे क्या होगा। यह कार्यात्मक निर्धारण (functional determination) का विचार है: वर्तमान तत्काल अतीत का सीधा परिणाम है। हालाँकि, क्वांटम मैकेनिक्स नियतत्ववादी (deterministic) नहीं है; यह संभावनाओं (probabilities) पर आधारित है। आप निश्चित रूप से यह नहीं कह सकते कि इलेक्ट्रॉन कहाँ गिरेगा, केवल यह कि उसके विभिन्न स्थानों पर गिरने की कितनी संभावना है। इसे समायोजित करने के लिए, प्रसिद्ध भौतिक विज्ञानी जॉन बेल ने एक संशोधित नियम प्रस्तावित किया। उन्होंने सुझाव दिया कि भले ही अतीत सटीक परिणाम निर्धारित न करे, लेकिन उसे उस परिणाम की संभावना निर्धारित करनी चाहिए। बेल के दृष्टिकोण में, यदि आप तत्काल अतीत की स्थिति को जानते हैं, तो यहाँ एक घटना होने की संभावना इस बात से नहीं बदलनी चाहिए कि दूर किसी ऐसी जगह पर क्या हो रहा है जहाँ प्रकाश नहीं पहुँच सकता। यह "स्थानीय कारणता" (local causality) के लिए मानक परीक्षण बन गया।

होर्वट का तर्क है कि बेल का परीक्षण, हालांकि तार्किक है, लेकिन जब संभावनाओं की दुनिया पर लागू किया जाता है तो यह एक महत्वपूर्ण सूक्ष्मता को छोड़ देता है। वे बताते हैं कि बेल का नियम प्रत्येक संभावित परिदृश्य को अलग-थलग देखता है। यह पूछता है: "इस विशिष्ट अतीत को देखते हुए, इस भविष्य की क्या संभावना है?" लेकिन होर्वट सुझाव देते हैं कि स्थानीय निर्धारण के विचार को सामान्य बनाने का अधिक स्वाभाविक तरीका यह देखना है कि विभिन्न संभावित इतिहासों में संभावनाएँ एक-दूसरे से कैसे संबंधित हैं। उनके दृष्टिकोण में, एक वास्तव में स्थानीय सिद्धांत को यह सुनिश्चित करना चाहिए कि किसी घटना का संभाव्यता वितरण (probability distribution), उसके निकटतम अतीत की घटनाओं के संभाव्यता वितरण द्वारा निर्धारित होता है। यह एक सूक्ष्म लेकिन गहरा बदलाव है: घटनाओं द्वारा अन्य घटनाओं को या घटनाओं द्वारा संभावनाओं को निर्धारित करने के बजाय, संभावनाओं के वितरण द्वारा भविष्य की संभावनाओं के वितरण को निर्धारित किया जाता है।

जब होर्वट इस नए, अधिक लचीले स्थानीयता की परिभाषा को डेटा पर लागू करते हैं, तो एक आश्चर्यजनक परिणाम सामने आता है। क्वांटम प्रयोगों में देखे जाने वाले विचित्र सहसंबंध (correlations), जो बेल की असमानताओं का उल्लंघन करते हैं, आवश्यक रूप से इस नए नियम को नहीं तोड़ते हैं। उल्लंघन केवल तभी होता है जब हम एक अतिरिक्त, छिपे हुए अनुमान को पकड़ कर रखते हैं: यह विचार कि इतिहास अप्रासंगिक है। यह धारणा, जिसे भौतिक विज्ञानी अक्सर स्वाभाविक रूप से लेते हैं, यह है कि एक बार जब आप किसी प्रणाली की वर्तमान स्थिति को जान लेते हैं, तो वहां तक पहुँचने का विशिष्ट मार्ग भविष्य की भविष्यवाणी करने के लिए मायने नहीं रखता। यह विश्वास कि वर्तमान क्षण में सभी आवश्यक जानकारी होती है, और अतीत केवल एक भूली हुई कहानी है।

होर्वट प्रदर्शित करते हैं कि यदि आप इस धारणा को छोड़ देते हैं, तो संघर्ष समाप्त हो जाता है। वे प्रस्ताव देते हैं कि किसी घटना की भविष्य की संभावना इस बात पर निर्भर कर सकती है कि वर्तमान स्थिति तक पहुँचने का इतिहास क्या था। इसे विज़ुअलाइज़ करने के लिए, कल्पना कीजिए कि एक कमरे में एक लाल घन (cube) प्रकट होता है। यदि आप मानते हैं कि इतिहास अप्रासंगिक है, तो आप उसके भविष्य के व्यवहार की भविष्यवाणी केवल इस तथ्य के आधार पर करेंगे कि वह अभी एक लाल घन है, चाहे वह वहां कैसे भी पहुँचा हो। लेकिन यदि इतिहास प्रासंगिक है, तो घन का भविष्य इस बात पर निर्भर हो सकता है कि वह एक लाल पिरामिड से आया या एक लाल गोले से। क्वांटम दुनिया में, "लाल घन" एक मापन परिणाम (measurement outcome) है, और उसका "इतिहास" उस विशिष्ट घटनाओं की श्रृंखला को शामिल करता है जिसने उलझी हुई (entangled) कणों को उस अवस्था में पहुँचाया जिसमें वे अभी हैं। शोध पत्र का सुझाव है कि जो सहसंबंध हम देखते हैं वे अंतरिक्ष में जादुई संबंध नहीं हैं, बल्कि इस तथ्य का परिणाम हैं कि वर्तमान अवस्था में उसके विशिष्ट मूल की स्मृति होती है।

इसका अर्थ यह नहीं है कि कारण समय में पीछे यात्रा करते हैं या भविष्य अतीत को बदल देता है। बल्कि, इसका अर्थ यह है कि आगे क्या होगा इसकी संभावना केवल वर्तमान के स्नैपशॉट द्वारा निर्धारित नहीं होती है, बल्कि इस बात से परिष्कृत होती है कि उस स्नैपशॉट का निर्माण कैसे हुआ। शोध पत्र का तर्क है कि ब्रह्मांड "मार्कोवियन" (Markovian) नहीं है, जो उन प्रणालियों के लिए एक तकनीकी शब्द है जहाँ भविष्य केवल वर्तमान पर निर्भर करता है। इसके बजाय, ब्रह्मांड अपने स्वयं के इतिहास के प्रति संवेदनशील है। किसी घटना की संभावना उसके निकटतम अतीत की घटनाओं की संभावना द्वारा निर्धारित होती है, लेकिन वह अतीत संभाव्यता वितरण स्वयं गहरे इतिहास द्वारा आकार लेता है। यह सिद्धांत को प्रकाश की गति और कारण-प्रभाव की स्थानीय प्रकृति का सम्मान करने की अनुमति देता है, जबकि क्वांटम मैकेनिक्स द्वारा प्रकट होने वाले 'स्पूकी' (spooky) संबंधों को भी समझा सकता है।

इस दृष्टिकोण के निहितार्थ वास्तविकता को समझने के हमारे तरीके के लिए महत्वपूर्ण हैं। यह सुझाव देता है कि "दूरी पर स्पूकी एक्शन" (spooky action at a distance), जिसे आइंस्टीन ने प्रसिद्ध रूप से नापसंद किया था, इतिहास की प्रासंगता को अनदेखा करने से उत्पन्न एक भ्रम हो सकता। यदि हम स्वीकार करते हैं कि अतीत मायने रखता है, तो हम इस सुखद विचार को बनाए रख सकते हैं कि कारण स्थानीय हैं और कुछ भी प्रकाश से तेज़ नहीं चल सकता। शोध पत्र यह दावा नहीं करता है कि उसने क्वांटम मैकेनिक्स के हर रहस्य को सुलझा लिया है, न ही यह ब्रह्मांड का एक पूर्ण नया सिद्धांत प्रदान करता है। इसके बजाय, यह एक नया तार्किक ढांचा प्रदान करता है जो सापेक्षता और क्वांटम मैकेनिक्स के बीच के विरोधाभास को दूर करता है। यह सुझाव देता है कि आगे का रास्ता स्थानीयता को छोड़ने में नहीं, बल्कि यह पहचानने में है कि हम यहाँ तक कैसे पहुँचे, इसकी कहानी समझना कितना आवश्यक है।

अंत में, यह कार्य समय और कार्य-कारण (causality) की प्रकृति पर पुनर्विचार करने के लिए आमंत्रित करता है। यह प्रस्ताव देता है कि ब्रह्मांड एक ऐसा ताना-बाना है जहाँ अतीत के धागे भविष्य की संभावनाओं में बुने हुए हैं। इतिहास को प्रासंगिक मानकर, हम दो महान भौतिक सिद्धांतों के बीच सामंजस्य स्थापित कर सकते हैं बिना इस मौलिक सिद्धांत का त्याग किए कि कारण स्थानीय होते हैं। शोध पत्र हमें इस संभावना के साथ छोड़ता है कि क्वांटम दुनिया के लिए एक स्थानीय, यथार्थवादी सिद्धांत अभी भी पहुंच के भीतर है, बशर्ते हम केवल वर्तमान क्षण को ही नहीं, बल्कि अतीत की पूरी कहानी को सुनने के लिए तैयार हों।