sum over histories

ผลรวมของอดีต อันรวมศักยภาพความเป็นไปได้ทั้งหมดทั้งมวล The sum over all possibilities and sum over histories: The path integral formulation of quantum theory

พื้นฐานความแตกต่างระหว่างฟิสิกส์คลาสิกกับควอนตัมฟิสิกส์ก็คือความจริงที่ว่า ในโลกควอนตัมนั้น การคาดการณ์อันเที่ยงแท้แน่นอนเป็นเพียง “ความน่าจะเป็น, ศักยภาพของความเป็นไปได้”
ตัวอย่างเช่น อนุภาคซึ่งออกจากเวลา A (tA) –time A ซึ่งมีตำแหน่ง ณ จุด A จะเดินทางไปยังจุด B ในเวลา B (tB) –time B


อนุภาคเดินทางจุด A ไป B

ในฟิสิกส์คลาสิกนั้นเราจะให้คำตอบที่แน่นอนได้ โดยขึ้นอยู่กับเงื่อนไขชั้นต้นของอนุภาคอย่าง อัตราความเร็วและแรงขับเคลื่อน แต่คำตอบกลับเป็นไปได้ทั้ง “ใช่” และ “ไม่ใช่” ในทางควอนตัม มันเป็นเพียงแค่ศักยภาพความเป็นไปได้ที่อนุภาคในคำถามนั้นจะถูกตรวจพบ (ถูกสังเกต) ณ ตำแหน่ง B ในเวลา tB

รูปฟอร์มที่สมบูรณ์ (ใช้การได้) ได้ถูกคิดค้นขึ้นโดยนักฟิสิกส์ชาวอเมริกัน ริชาร์ด ฟายน์แมน เป็นเครื่องมือในการคำนวณศักยภาพความเป็นไปได้ของ กลศาสตร์ควอนตัม สูตรของฟายน์แมนถูก ประยุกต์กับการเดินทางของอนุภาคจาก A ไป B ดังต่อไปนี้

ขั้นที่ 1: ไตร่ตรองถึงความเป็นไปได้ทั้งหมดที่อนุภาคจะเดินทางจากจุด A ไปยัง B ไม่เพียงแต่ในความเป็นเส้นตรงที่น่าเบื่อหน่ายเท่านั้น แต่มันยังมีความเป็นไปได้ที่จะหมุนวนกลับเป็นวงและวิ่งไปทุกทิศทางเบี่ยงเบนไปโดยรอบด้วย


อนุภาคเดินทางจาก A ไป B ตามหนทางอันแตกต่างหลากหลาย

ภาพวาดแสดงซึ่งหนทางที่อนุภาคเลือก มันแสดงให้เห็นหกรูปแบบและอีกอเนกอนันต์ ของความเป็นไปได้ (ยังไม่แสดงถึงการไปเยี่ยมนิวยอร์ก อูลันบาตอร์ ดวงจันทร์ หรือกาแลคซี่ แอนโดรเมดร้า) ก่อนที่มันจะมาถึงเป้าหมายปลายทางของมัน ที่สุดท้ายซึ่งไม่ใช่ท้ายที่สุด มันไม่เคยหยุดให้ข้อมูลเกี่ยวกับอัตราการเคลืี่อน ที่เลย ตอนแรกอนุภาคเคลื่อนที่เป็นแนวโค้ง ซึ่งอาจจะเดินทางเร็วมาก (หันมองตามก็อาจจะคอหักตายได้) หรืออาจช้ายิ่งกว่า หอยทากคืบคลาน หรือในอีกทางหนึ่ง ทางอื่นๆ ซึ่งต่างอย่างสมบูรณ์แบบ เป็นอนันต์ของความเป็นไปได้อื่นๆ จากในขั้นแรกไปสู่ทุกๆ หนทางจาก A ไป B ไม่ว่าจะประหลาดล้ำลึกสักแค่ไหนเราก็อาจจะได้เห็น

ขั้นที่สอง คือเชื่อมโยงกับแต่ละความเป็นไปได้เหล่านี้ (ไม่เฉพาะแค่จำนวนที่เราเรียนในโรงเรียน แต่เรายังไม่มีอารมณ์กับความแตกต่างเหล่านั้นในตอนนี้) ในที่สุดจำนวนก็ถูกเชื่อมต่อ กับความเป็นไปได้ (ที่เราต่อเข้าไป) บ้างก็ผ่าน บ้างก็หักล้างกัน บ้างก็เพิ่มขึ้น (ผู้อ่านอาจนึกถึงคลื่นที่เคลื่อนไปถูกช่องทางแล้ว มันคือตัวอย่างของปรากฏการณ์การสอดแทรก) ผลรวมบอกเราถึงความน่าจะเป็นในการสังเกตอนุภาคซึ่งถูกส่งออกจากจุด A ไปยัง จุด B ในเวลาเฉพาะเจาะจงหนึ่ง นักฟิสิกส์เรียกว่าเป็นผลรวมของความเป็นไปได้ทั้งหมดทั้งมวล หรือผลรวมทั้งหมดของอดีต

อย่างไรก็ตาม การคำนวนเส้นทางทั้งหมดอาจจะเป็นเหมือนมายากล ดังตัวอย่างการนำฟิสิกส์อนุภาค มาจากการรวมกันของทฤษฎีควอนตัมกับสัมพันธภาพพิเศษ การรวมแนวทางสำคัญ เพื่อคำนวนหาความเป็นไปได้ของการส่งผลซึ่งกันและกันของอนุภาค ในเส้นทางที่วางไว้ให้ แต่ถูกตรวจจับได้ ทั้งมีความเป็นระเบียบพอที่จะคำนวน ซึ่งจำเป็น ต้องอาศัยมายากลทางคณิตศาสตร์ ทุกๆ แห่งซึ่งมีสูตรฟายน์แมนจะต้องมีพิกัดเวลา (t) อยู่ด้วย
และ t นี้ก็มีส่วนประกอบรวมคือ i ที่เรียกว่าเป็นหน่วยจิตนาการ (imaginary unit) คือสัญลักษณ์ทางพีชคณิตซึ่งจำกัดความโดยยกกำลังสองลบหนึ่ง (ผลของ i.t เรียกว่า เวลาในจิตนาการ “imaginary time”)

การแทนที่ดังกล่าวดูจะไม่ค่อยเป็นธรรมชาติและไม่น่าเป็นไปได้ แต่มันก็กลับเป็นความสอดคล้อง ที่จะเปลี่ยนพิกัดเวลาไปสู่อีกความเป็นอื่นของพิกัดตำแหน่ง ความจริงที่เกิดขึ้นก็คือสูตรฟายน์แมน สามารถให้คำตอบที่ถูกต้อง ได้รับการพิสูจน์อย่างแน่ชัดแล้วโดยสองนักฟิสิกส์คณิตศาสตร์ Konard Osterwalder จากสวิสเซอร์แลนด์และ Rober Schrader จากเยอรมัน พวกเขาได้ทำการพิสูจน์ทฤษฎี โดยแสดงให้เห็นถึงว่าคุณสมบัติของทฤษฎีควอนตัมและสัมพันธภาพสามารถร่วมกันโดยใช้
สูตรฟายน์แมน บนเวลาในจินตนาการหวลมามองกาลอวกาศเดิม

แนวทางการหลอมรวม เป็นประหนึ่งการกลิ้งไปบนทฤษฏีที่แข่งขันกันของ แรงโน้มถ่วงควอนตัม ในทฤษฎีสตริงค์นำเสนอความเป็นไปได้ของการให้ การปฏิสัมพันธ์แบบสตริงค์ สามารถนำมาคำนวนเป็นการรวมหนทาง รวมความเป็นไปได้ทั้งหมดที่สตริงค์สามารถ เคลื่อนไหวผ่านทะลุมิติหลายของกาลอวกาศ ผลรวมความเป็นไปได้ทั้งหมดทั้งมวล ซึ่งสตริงค์สามารถปรับเปลี่ยนรูปทรงและการสั่นส่าย

ดังนั้น ในบริบทของจักรวาลควอนตัม บางข้อเสนอสำหรับคำถามที่ว่าจักรวาลจะมีจุดเริ่มต้นอย่างไร (โดยรวมเงื่อนไขแรกเริ่มของมันไว้ด้วย) สูตรถูกนำมาใช้รวมหนทางความเป็นไปได้ ทั้งร่วมอยู่และปราศจากปัจจัยปริศนา i ในโครงงานนี้ ความเป็นไปได้ของวิวัฒนาการแห่งจักรวาล สู่ผลลัพธ์ที่แน่นอนซึ่งมาจากการความอาจเป็นไปได้ทั้งหมดของเส้นทางการวิวัฒน์ จากอดีต เงื่อนไขแรกเริ่มจนถึงปัจจุบัน อย่างไรก็ตาม การคำนวนขั้นพื้่นฐานสำหรับ การรวมเข้าด้วยกันของแนวทางอยู่ที่ความโค้งของกาลอวกาศแห่งสัมพันธภาพทั่วไป ได้มาเล่นบทนำสู่ปริศนานั้น แล้วก็เช่นเดียวกับที่ผ่านมา เรายังไม่อาจคลี่คลายได้โดยสมบูรณ์

นั่งแปลบทความนี้จาก ไอน์สไตน์ออนไลน์ แล้วก็ไปสะดุดตรง “เวลาในจินตนาการ”
หวนคิดไปถึงเรื่องที่ไบรอัน กรีน เคยบันทึกไว้ว่า “ในทางฟิสิกส์ ปัจจุบันไม่มีอยู่จริง” โดยเขายกตัวอย่างว่าปัจจุบันของคนๆ หนึ่งบนโลกใบนี้ กับปัจจุบันของคนอีกคนหนึ่ง (หากมีอยู่จริง) บนดวงดาวที่ห่างจากโลกนี้ไปไกลสักร้อยปีแสง ปัจจุบันอาจจะดำรงอยู่จริง!!! เอาล่ะนะ ทั้งสองคนสูดลมหายใจเข้าลึกๆ พร้อมกัน และระลึกรู้พร้อมกันว่านี่คือปัจจุบันของเราทั้งคู่ แต่เมื่อใดก็ตามที่เพื่อนต่างดาวลุกขึ้นแล้วเคลื่อนที่ไปในทิศทางที่เข้าหาโลก เขาก็จะมองเห็นโลกในอนาคต (ร้อยปีข้างหน้า) หรือหากเขาเคลื่อนที่ในทิศทางที่ตรงกันข้าม แล้วมองมา เขาก็จะเห็นอดีตของโลกเมื่อร้อยปีที่แล้ว

“i” แทนเวลาในจินตนาการที่มิสเตอร์ฟายน์แมน ใส่ลงไปในสูตรของเขาทำให้เราสามารถ ตรวจวัดตำแหน่งของอนุภาคในกาลอวกาศได้

แล้วการฝึก “อยู่กับปัจจุบันขณะ” ของนักฝึกจิตเล่าอยู่บนฐานความเชื่อไหนกัน???

เมื่อปัจจุบัน ไม่มีอยู่จริง การฝึกอยู่กับปัจจุบันจึงเป็นประหนึ่งการใส่ i ลงไปในสูตรฟายน์แมนรึเปล่า? เราดำรงอยู่ในปัจจุบันนั้นเป็นการ “หยุด” เพื่อที่จะ “รู้” ตำแหน่งแห่งที่ในกาลอวกาศซึ่งไหลเลื่อนเคลื่อนที่อยู่ตลอดใช่หรือไม่?

ทุกครั้งที่เรามองย้อนเข้าไปสำรวจอดีต เราได้ collapsed ให้ปรากฏเพียงเส้นทางเดียว เป็นตามที่มันเป็นมาและจะเป็นต่อไป การ collapsed อดีตก็คือการ collapsed คลื่นความเป็นไปได้ในอนาคต กำหนดให้เหลือเพียงความเป็นไปได้หนึ่งเดียวเท่านั้นด้วยกระมัง?

หากเราสามารถรวมความเป็นไปได้ทั้งหมดของอดีต (sum over histories) โดยเริ่มจากการกลับไปสำรวจอดีตในฐานะของ observer นักสังเกต ผู้เฝ้าดู ซึ่งไม่ใช่เป็นแค่เพียงตัวเรา เป็นแค่เด็กชายเด็กหญิงคนหนึ่งที่เคย ให้ความหมายกับอดีต ตามที่เป็นมา เราก็อาจจะเริ่มเห็นความเป็นไปได้ของอดีตในด้านอื่นๆ ซึ่งจะส่งผลเปิดให้กับคลื่นความเป็นไปได้ แห่งอนาคตใหม่ๆ อันอาจโผล่ปรากฏ

ศักยภาพความเป็นไปได้แห่งอนาคตจะโผล่ปรากฏขึ้นก็ต่อเมื่อเราสามารถรวมความคลื่นความเป็นไปได้ ของอดีต อนาคตจะเปลี่ยน เมื่ออดีตเปลี่ยน โดยเริ่มจาก “หยุด” แล้วหวนกลับไปดูใหม่ด้วยสายตาของนักสังเกตจากปัจจุบันนั้นเอง

1 ความคิดเห็น:

  1. จริงๆแล้วผมว่า นักฝึกจิตบางคนก็รู้ดีว่า กาละ ไม่มีอยู่จริง ทั้งสัมบูรณ์หรือไม่สัมบูรณ์ไม่มีซักอย่าง แต่ที่ใช้ปัจจุบันเพราะต้องมีสมมุติสัจจะในการฝึกเพื่อเป็นฐานในการเข้าใจปรากฏการณ์ หรือจะสมมุติเป็น i ตามทฏษฎีที่กล่าวมาก็ได้ การใช้ปัจจุบันของนักฝึกจิตจึงเป็นแค่การสมมุติหรือเทคนิค ดังเช่นการฝึกปราณของเต๋า มีการตั้งจิตไว้ที่ใต้สะดือ ถ้าเราผ่าดูก็ไม่มีอะไรมีแต่ลำไส้ใหญ่

    ตอบลบ