دکتر حسن بلوری،
برلین، ۲۰۲۴٫۰۲٫۱۶
مفهوم اطلاعات در فیزیک
The concept of information
The concept of information in physics
Information dynamics overlaps significantly with the neighbouring sciences, mathematics, physics, and biology, as well with humanities such as philosophy and hermeneutics, and of course with computer science and other branches of engineering.
هیچ انفورماسیونی بدون نمایش فیزیکی نمی‌تواند وجود داشته باشد. اطلاعات همواره از قوانین فیزیکی پیروی می‌کند و برای انتقال به ماده ـ انرژی نیاز دارد. این یک واقعیت بدون استثنا است.۲ اما پرسش اساسی در باره مفهوم اطلاعات چیستی آن است. به این معنا که آیا اطلاعات ماهیت فیزیکی دارد؟ آیا این ماهیت است که باعث تغییر یا ایجاد حالت جدید در یک سیستم می‌شود؟
فشرده
اطلاعات یا انفورماسیون یکی از رایج‌ترین واژه‌هاست که در بخش‌های مختلفِ علوم طبیعی، فنی، ریاضیات، انفورماتیک، علوم اجتماعی و دانش فلسفه بکارگرفته می‌شود. با این حال تاکنون هیچ تعریف مشخص و یکتایی از آن ارائه نشده است. آیا این وضع نشان نمی‌دهد که ما هنوز به ماهیت واقعی (چیستی) اطلاعات پی‌نبرده‌‌ایم یا به درک مشترکی از آن دست نیافته‌ایم؟ در یک چنین وضعیتی طبیعی است که هر یک از علوم بنابر نیازشان، درک و تعریف ویژه خود را از ’مفهوم‘ اطلاعات داشته باشند.
به نظز لازمه‌ی تعریف مشخص و یکتا از مفهوم اطلاعات وجود و تعیین یک کمیت جهانشمول طبیعی و کوچکترین واحد آن است که اطلاعات با آن ساخته و پرداخته می‌شود مانند انفون Infon برگرفته از مفهوم انفورماسیون، چیزی مشابه واژه‌ی فوتون کوچکترین واحد نور و یا آنگونه که کارل فریدریش فون واتزسکر۳ می‌گفت کوچکترین واحد ابژکتی به نام Ur-object یا “اتم اطلاعاتی”.
در این مقاله تلاش می‌کنم مفهوم اطلاعات را در بنیادی‌ترین سطح علوم طبیعی، فیزیک کوانتومی، بررسی کرده و توضیح دهم که آیا اصولن امکان تعیین و تعریف مشخص و یکتایی از آن وجود دارد؟ به این امید که توضیحات ارائه شده در ارزیابی و تعریف مفهوم اطلاعات در سایر علوم مانند زیست‌شناسی، انفورماتیک، علوم فنی، علوم اجتماعی و دانش فلسفه مورد توجه قرارگیرد.
پیشگفتار
در ابتدای سخنرانی ۲۰۲۱٫۱۱٫۰۳ با عنوان ’انفورماسیون و واقعیت‘ در انجمن فیزیک آلمان در برلین نقل قولی را از مقاله‌ی همکارم (پروفسور دکتر ر. گرمر، استاد دانشگاه) تحت عنوان “در باره‌ی اطلاعات به‌عنوان حد دانش فیزیکی”۴ بیان کردم. که مایلم آن را به‌‌خاطر اهمیت‌اش در اینجا نیز ذکر کنم. گرمر می‌نویسد:
“نتایج اندازه‌گیری‌ها و محاسبات فیزیکی حاوی اطلاعات است. اطلاعات در مثال‌های اندازه‌گیری جریان الکتریکی و آزمایش دوشکاف به‌صورت یک رابطه بین کوانت‌ها (ذرات کوانتومی) ظاهر می‌شود. در مورد جریان الکتریکی این روابط ماهیت زمانی و در مورد آزمایش دوشکاف ماهیت مکانی دارند. از روابط بین ابژکت‌ها که هر کدام فقط حاوی ۱بیت اطلاعات هستند می‌توان ساختار گیتی را تحقیق‌پذیر کرد. فرض این است که هر کوانتی فقط می‌تواند ۱بیت اطلاعات را انتقال دهد. با این حال، خود اطلاعات در روابط بین کوانت‌ها وجود دارد و تعداد این روابط به‌طور قابل توجهی بیشتر از تعداد کوانت‌ها به تنهایی است. این بدان معناست که کانال‌های اطلاعاتی‌ای وجود دارند که می‌توان از بین آنها یکی را انتخاب کرد و این تاثیر آزمایشگر است (البته نه به‌خواست آزمایشگر، ح. ب.). از تعداد کوانت‌ها و امکان انتخاب اطلاعات، نه تنها دقت نتیجه در توضیحات بلکه همچنین مرز تعریف دنیای ما حاصل می‌شود.”۴
در همان نشست از همکارم (پروفسور دکتر گ. فون اُپن، استاد دانشگاه) خواهش کردم که در نشست بعدی به موضوع “محدودیت‌های علم فیزیک” بپردازد. او پیش از جلسه سخنرانی خود در باره‌ی موضوع پیشنهاد شده نوشته‌ای را آماده و برای مطالعه ارسال نمود. در زیر نکات چندی از آن را که با موضوع مقاله‌ی پیش رو رابطه دارد می‌آورم:
“… دستگاه‌های اندازه‌‌گییری در مفهوم دینامیک کوانتومی نمی‌‌گنجند. … ’هیچ تفسیری از مکانیک کوانتومی که نقص جدی نداشته باشد وجود ندارد (استیون هاکینگ)‘. … نبودِ قطعیت در اندازه‌گیری‌ها تعیین کننده است. … نظریه فیزیکی محدودیت‌هایی دارد. … دستگاه‌های اندازه‌گیری را می‌توان تا یک تقریب قابل قبول، کلاسیک توصیف کرد. … فقط اشیایی که به خوبی قابل رصد هستند ساختار فضایی دارند. … ابژکت‌های کوانتومی که به اندازه‌ی کافی جدا از محیط باشند، از یک ساختار طیفی (سطوح انرزی گسسته) برخوردار هستند. … آزمایش‌ها را نمی‌توان تحت شرایط آزمایشِ دقیقِ کنترل شده انجام داد. … واقعیت تجربیِ تجربه شده در ناحیه میانی قرار دارد، جایی که فیزیک محدودیت‌هایی دارد.”۵
لازم به تاکید است که یک سیستم فیزیکی همواره و فقط در کنش و واکنش با یک سیستم فیزیکی دیگر ظاهر و قابل توصیف می‌شود. یعنی، کسب اطلاع از حالتِ یک سیستم فیزیکی بدون همکنشی با یک سیستم فیزیکی دیگر غیرممکن است. آیا یک جنین همکنشی بدون تبادل یک کمیت مادی جهانشمول بین دو سیستم امکان‌پذیر است؟ پرسشی که در اصل خواهان روشن شدن ماهیت مفهوم اطلاعات، مفهومی که در مرکز همه علوم قرار دارد، در بنیادی‌ترین سطح ممکن است.
******
برای مطالعه متن کامل نوشته با فرمت پی دی اف لطفا اینجا کلیک کنید
******
به کانال تلگرام سایت ملیون ایران بپیوندید