تاریخچه تحقیقات یکی از اعضای گروه پیرامون مبانی بنیادی مکانیک کوانتومی- شماره 1

مطلب زیر حاوی نکاتی است از، به اصطلاح، تاریخچه کارهای بنده بر روی مکانیک کوانتومی است که خلاصه شده ی دست نوشته هایی است که از آن سالها دارم.
در دانشکده شیمی دانشگاه شریف، اولین دانشجوی ارشد دکتر شفیعی (محمد اشتری)  بر روی قضیه کوچن-اشپکر و مباحث مرتبط با آن کار کرد. هدف کار چه بود، ماحصلش چه شد، هیچ اطلاعی نداشتم. تلاشهایم هم برای ارتباط علمی با این دانشجو مفید واقع نشد. عملاً بود و نبود این تحقیق برای تحقیقات من فرقی نکرد و تجربه ای از جانب این اولین تلاش گروه دکتر به من منتقل نشد. من و مجید کریمی دانشجویان بعدی دکتر شفیعی بودیم، که البته ارائه ی تقاضای ما به دکتر و پذیرفته شدنمان توسط ایشان خود آداب مفصلی داشت که خارج حوصله این متن است. در میانه های ترم دوم ارشد، دکتر شفیعی دو پیشنهاد پروژه داشتند که با من مطرح کردند. یکی بر روی رویکردهای نوین تفسیر کپنهاگی و ایده های de Muynck (وب سایت مییونک آن زمان حاوی این همه اطلاعات نبود)، و دیگری تحقیقات Uffink در ترمودینامیک بود. در آن زمان من هیچ اطلاعی از تحقیقات و مطالعات دیگر دکتر در حوزه کوانتوم نداشتم. علاقه من به مکانیک کوانتومی، و البته جذابیت نامهای بزرگانی چون بور و هایزنبرگ مرا به سمت تز کوانتومی کشاند. برای این تز دو کتاب توسط دکتر شفیعی معرفی شد: کتاب The Interpretation of Quantum Mechanics and the Measurement Process  و کتاب The Philosophy of Quantum Mechanics: An Interactive Interpretation .  کتاب دوم را نتوانستم درست بخوانم، و کتاب اول را به سخت ترین شکل ممکن خواندم. ماحصل کتاب اول، آشنایی با فرمالیزم کوانتومی بود (البته چون نمادهای این کتاب بسیار خاص بودند، کتاب بسیار سخت خوان بود). این دو کتاب برداشتی از تفسیر کپنهاگی ارائه نکرده بودند و در راستای ایده های مطرح شده در پروپوزال نبودند، بخصوص کتاب دوم. ماحصل نهایی این دو کتاب در فصل 3 بخش 5 تز بود برای ارائه فرمالیزم اندازه گیری کوانتومی. به علت ایمانی که به دکتر شفیعی داشتم، تا پایان ترم سه دوره ی ارشد، تنها خود را ملزم می دانستم که بر روی منابعی که ایشان معرفی کرده بوند کار کنم. در عین حال، تجربه ی شخصی من از کار بر روی فرمالیزم مکانیک کوانتومی اصلاً مرا راضی نمی کرد. تا بدین جای کار من در کارم دو نقطه ضعف بزرگ حس می کردم، اول آنکه فرمالیزم کوانتومی را خوب مسلط نبودم و دوم آنکه نمی دانستم تفسیر کپنهاگی چیست که بخواهم بر روی رویکردها نوینش کار کنم. برای اصلاح ناتوانی فرمالیزمی، کتابهای Sakurai و Ballentine را بارها و بارها خواندم، بی آنکه کسی برایم توضیح دهد که این عدم درک صحیح از فرمالیزم کوانتومی به علت عدم آشنایی با برخی از مسائل زیربنایی تر مانند فضای برداری و غیره (مباحث جبر خطی) بوده است. بعدها متوجه شدم که حداقل فرمالیزم مورد نیاز برای کارم در حد چیزی بوده است که بچه های فیزیک در لیسانس با گذراندن واحدهای کوانتومشان البته با زیربنای ریاضی-فیزیک حاصل می شود. بطور کلی احساسم این بود که اشکال بزرگ من در قیاس با تحقیقی که به آن علاقه مند بودم آن بود که برای آن به خوبی ترتیب نشده بودم، و البته کسی هم برنامه ای برای حل این موضع نداشت. در دوره ارشد تنها همان یک درس رایج کوانتوم ارشد برای دانشجویان شیمی بود که در خصوص مکانیک کوانتومی گذراندم. آشنایی با استادی دیگر یا درسی دیگر و یا گروه دیگری که با آنها همفکری داشته باشیم محدود به دکتر فهمی و دکتر مهجانی بود که هر دو ارتباط توسط دکتر شفیعی برقرار شده بود. دکتر مهجانی، نگاه فلسفی بسیار خوبی داشتند و در شکل دهی نگاه فلسفی من به علم و دانش تأثیر بسیار مثبتی داشند. متأسفانه حضور دکتر فهمی در گروه چندان منظم نبود و رابطه ی ما با ایشان کمتر به سمت بحث جدی علمی پیش رفت، هر چند که هر گاه که چنین فرصتی پیش آمد نتایج آن بسیار سودمند بود. از ترم سوم قدری از تسلط بر فرمالیزم کوانتوم راضی شدم و تصمیم گرفتم برای فهمیدن تفسیر کپنهاگی متون اصلی خود نیلز بور را بخوانم. البته این کار واقعا کاری سختی بود، اما تصمیم آنرا گرفته و انجامش دادم. مقالاتی که از بور خواندم آنهایی بود که مجموعه ی  Quantum Theory and Measurement آورده شده است. بعدها که منابع دیگری مانند Howard بر روی نیلز بور را خواندم خوشحال شدم، چرا که برداشت ما از بور تقریباً مشابه آن چیزی بود که این منابع معرفی کرده بودند. در کنار این مباحث، به دو موضوع دیگر نیز بسیار علاقه مند شدم. اولی آزمایشهای کدام-مسیری بود (که به نظرم بهترین ابزار برای نقدی فیزیکی از تفسیرهای مکانیک کوانتومی هستند) و دیگری تفسیرهای اطلاعاتی از مکانیک کوانتومی، بخصوص کار Fuchs (که به نوعی رویکردهای نوین تفسیر کپنهاگی (بخصوص نزدیک به نگاه سالهای پایانی عمر هایزنبرگ) هستند، البته نه تمامی اینگونه تفسیرها). این دو موضوع مورد استقبال دکتر شفیعی واقع نشدند، و البته وارد شدن به سمت تفسیرهای اطلاعاتی را ایشان بطور خاص نهی کردند، اما بعدها رویکرد مثبت تری نسبت به آزمایشهای کدام-مسیری نشان دادند. آزمایشهای کدام مسیری بطور مفصل، ولی رویکردهای اطلاعاتی بطور بسیار خلاصه ای در تز من مورد توجه قرار گرفتند. نگاه من به جایگاه تفسیرهای اطلاعاتی، بعدها همانند نگاه دکتر شفیعی شد، اما به دلایلی کاملاً متفاوت. اما در خصوص آزمایشهای کدام-مسیری نگاه بنده بسیار راسخ تر و جدی تر شد و حتی تز دکتری من بر روی همین موضوع شد.
بطور کلی، تز ارشد بنده در راستای بسیار خوبی قرار داشت: آشنایی با اصیل ترین نگاهها و تلاشها در فهم مکانیک کوانتومی و مسائل بنیادی آن. اما منابعی که در اختیارم قرار داده شده بود، منابع خوبی نبودند و این مسأله برای من بسیار مشکل آفرین بود و سالها از من وقت و انرژی گرفت تا بتوانم آنرا جبران کنم. به بیان دیگر، در طی دو سال ارشد، همیشه یک ابهام آزاردهنده ای در خصوص اینکه قرار است به چه سؤالی پاسخ دهیم و برای آن چه مواد و منابع مطالعاتی داریم مرا آزار می داد. در عین حال، با توجه به آنکه دانشجوی دانشکده شیمی بودم، همیشه احساس ضعف در فرمالیزم داشتم، ولی گروه دکتر برنامه ی خاصی برای حل این نقطه ضعف بخصوص برای جبران عدم وجود درسهای متناسب در دانشکده شیمی نداشت. علاوه بر این، وقتی امروز دست نوشته های قدیم و ایده های آن زمان را مرور می کنم، به شدت احساس می کنم که اگر تعاملی میان اعضای مختلف گروه (مثلا من و مجید) بطور روشن و خوبی شکل می گرفت، حتماً به نتایج بسیار خوبی می انجامید، که متأسفانه این مهم رخ نداد و حتی گاهی نهی هم می شد.