উইগনারের বন্ধু

উইগনারের বন্ধু (Wigner's friend) হচ্ছে তাত্ত্বিক কোয়ান্টাম বলবিদ্যার একটি চিন্তন পরীক্ষণ, যা ১৯৬১ সালে পদার্থবিজ্ঞানী ইউজিন উইগনার প্রস্তাব করেছিলেন। এই চিন্তন পরীক্ষণে একটি কোয়ান্টাম পরিমাপের ক্ষেত্রে পরোক্ষ পর্যবেক্ষণ জড়িত। উইগনারকে সংক্ষিপ্তভাবে প্রকাশ করার জন্য W এবং তার বন্ধুকে প্রকাশ করার জন্য F অক্ষরটি গ্রহণ করা যাক। এই চিন্তন পরীক্ষণে একজন পর্যবেক্ষক হিসেবে উইগনার, W তার বন্ধু বা আরেকজন পর্যবেক্ষক F-কে পর্যবেক্ষণ করছেন, যেখানে বন্ধু, F একটি পদার্থিক ব্যবস্থায় একটি কোয়ান্টাম পরিমাপ এর কাজ করছেন। এরপর এই দুই পর্যবেক্ষক পরিমাপ এর পর কোয়ান্টাম তত্ত্বের নীতি অনুযায়ী সেই পদার্থিক ব্যবস্থার দশা নিয়ে একটি উক্তি গঠন করলেন। কিন্তু বেশিরভাগ কোয়ান্টাম তত্ত্বের ব্যাখ্যা অনুযায়ী, দুই পর্যবেক্ষকের ফলাফলগত উক্তিগুলো একে অপরের প্রতি আপাতবিরোধী হয়। এটি কোয়ান্টাম তত্ত্বের দুটি নীতির অসামঞ্জস্যতাকে প্রতিফলন করে: একটি হল একটি বদ্ধ ব্যবস্থার দশার নিয়তিবাদী/নিয়ন্ত্রণবাদী ও অবিরত সময় বিবর্তন, এবং পরিমাপের ক্ষেত্রে একটি ব্যবস্থার দশার সম্ভাব্যতাবাদী ও বিচ্ছিন্ন ভাঙ্গন। উইগনারের বন্ধু তাই কোয়ান্টাম বলবিদ্যার পরিমাপ সমস্যার সাথে সম্পর্কিত, ঠিক যেমনটা সম্পর্কিত বিখ্যাত শ্রোডিঙ্গারের বিড়াল হেঁয়ালি।

চিন্তন পরীক্ষণ 
এই চিন্তন পরীক্ষণে উইগনারের একজন বন্ধু একটি গবেষণাগারে একটি কোয়ান্টাম পরিমাপ চালাচ্ছেন। এই কোয়ান্টাম পরিমাপটি হচ্ছে একটি পদার্থিক ব্যবস্থা নিয়ে (এটি একটি স্পিন ব্যবস্থা হতে পারে, আবার শ্রোডিঙ্গারের বিড়ালও হতে পারে)। এই ব্যবস্থাটি দুটো পৃথক দশার কোয়ান্টাম উপরিপাতন হিসেবে আছে বলে ধরে নেয়া হয়। ধরা যাক, এই দুটি দশা হল দশা ০ ও দশা ১ (অথবা শ্রোডিঙ্গারের বিড়াল অনুযায়ী "জীবিত" ও "মৃত" দশা)। যখন উইগনারের বন্ধু কোয়ান্টাম বলবিদ্যা অনুসারে এই ব্যবস্থাটিকে ০/১ ভিত্তিতে পরিমাপ করেন, তিনি ০ বা ১ এর মধ্যে যেকোন একটি সাম্ভাব্য ফলাফল দশা লাভ করেন, এবং ব্যবস্থাটির ভাঙ্গন হয়ে সেটি সেই ফলাফল অনুযায়ী ০ বা ১ দশায় পরিণত হয়।

এবারে উইগনার নিজে সেই গবেষণাগারের বাইরে অবস্থান করে এই পরিস্থিতিটি কল্পনা করলেন, যেখানে তিনি জানেন যে তার বন্ধু একটা সময়ে ০/১ ভিত্তিক সেই পরিমাপটি সেই পদার্থিক ব্যবস্থায় সম্পন্ন করবেন। কোয়ান্টাম বলবিদ্যার সমীকরণগুলোর রৈখিকতা অনুসারে, উইগনার সমগ্র গবেষণাগারেই উপরিপাতন দশা অর্পণ করবেন (অর্থাৎ, বন্ধুটির সাথে একত্রে পদার্থিক ব্যবস্থার যুগ্ম ব্যবস্থা): গবেষণাগারটির উপরিপাতন দশা হচ্ছে তখন "ব্যবস্থাটি দশা ০-তে আছে/ বন্ধু ০ পরিমাপ করেছেন" এবং "ব্যবস্থাটি দশা-১ এ আছে/ বন্ধু ১ পরিমাপ করেছে্ন" এর রৈখিক সমাহার।

ধরা যাক এখন উইগনার তার বন্ধুকে জিজ্ঞেস করলেন, যে তার বন্ধু সেই পরিমাপ করে কী ফলাফল লাভ করলেন। তার বন্ধু যে উত্তরই দিয়ে থাকুক না কেন (০ বা ১), উইগনার তখন "ব্যবস্থাটি দশা ০-তে আছে/ বন্ধু ০ পরিমাপ করেছেন" বা "ব্যবস্থাটি দশা-১ এ আছে/ বন্ধু ১ পরিমাপ করেছেন" এই দুটি দশার মধ্যে গবেষণাগারে যেকোন একটি দশাই অর্পণ করবেন। তাই যখন তিনি তার বন্ধুর বের করা ফলাফল সম্পর্কে জানছেন কেবল তখনই গবেষণাগারটির উপরিপাতন দশাটির ভাঙ্গন হচ্ছে।

কিন্তু যতক্ষণ পর্যন্ত না উগনার একটি "পরম পর্যবেক্ষক হিসেবে সুবিধাপ্রাপ্ত অবস্থানে" আছেন বলে ধরা হচ্ছে, ততক্ষণ পর্যন্ত তার বন্ধুর পর্যবেক্ষণ সমানভাবেই বৈধ। আর এখানেই একটি আপাতবৈপরীত্য লক্ষ্য করা যায়: বন্ধুর দৃষ্টিকোণ থেকে, পরিমাপটির ফলাফল উইগনারের জিজ্ঞাসার অনেক আগেই নির্ণিত হয়ে গেছে, এবং পদার্থিক ব্যবস্থাটির উপরিপাতন দশার ইতিমধ্যেই ভাঙ্গন হয়ে একটি মাত্র দশা তৈরি হয়েছে। আবার উইগনারের কাছে সেই উপরিপাতন দশার ভাঙ্গন ঘটেছে যখন তার বন্ধু তাকে পদার্থিক ব্যবস্থাটির কোয়ান্টাম পরিমাপ সংক্রান্ত প্রশ্নের উত্তরটি দিয়েছে। প্রশ্ন হচ্ছে ঠিক কখন ভাঙ্গনটি ঘটল। যখন উইগনারের বন্ধু তার পরিমাপ সমাপ্ত করলেন তখন, নাকি যখন সেই পরিমাপের ফলাফলের তথ্যটি উইগনারের চেতনায় প্রবেশ করল তখন?

আলোচনা

চেতনা এবং উইগনারের বন্ধু 
ইউজিন উইগনার তার এই বিশ্বাসকে প্রকাশ করার জন্যই এই চিন্তন পরীক্ষণটি তৈরি করেছিলেন যে, কোয়ান্টাম বলবিদ্যাগত পরিমাপ পদ্ধতির জন্য চেতনার বিবেচনা প্রয়োজন (আর তাই, চেতনাই হচ্ছে "পরম বাস্তব" দেকার্ত যা তার "কগনিটো এরগো সাম" বা "আমি ভাবি, তাই আমি অস্তিত্বশীল" দর্শনে বলেছিলেন): "কোয়ান্টাম বলবিদ্যা যে সারমর্ম আমাদেরকে দিতে চাচ্ছে তা হল চেতনার একের পর এক প্রভাবের (impressions বা appreceptions) মধ্যকার সম্ভাব্যতা যোগাযোগ।"

এখানে "চেতনার প্রভাব" বলতে একটি পরিমাপকৃত ব্যবস্থার নির্দিষ্ট জ্ঞান বোঝানো হচ্ছে, যেমন একটি পর্যবেক্ষণের ফলাফল। এভাবে একজনের চেতনার বিষয়বস্তু হচ্ছে নিখুঁৎভাবেই তার বহির্জগৎ সম্পর্কে সকল জ্ঞান এবং এখানে পরিমাপকে সংজ্ঞায়িত করা হচ্ছে মিথস্ক্রিয়া বা জগৎ ও আমাদের মধ্যকার আন্তঃযোগাযোগ হিসেবে যা আমাদের চেতনায় প্রভাব তৈরি করে। যেহেতু যেকোনো কোয়ান্টাম বলবিদ্যাগত তরঙ্গ অপেক্ষকের জ্ঞান এরকম প্রভাব এর উপর ভিত্তি করে গঠিত হয়, তাই কোন পদার্থিক ব্যবস্থা সম্পর্কিত তথ্য আমাদের চেতনায় প্রবেশ করলেই সেই পদার্থিক ব্যবস্থার তরঙ্গ অপেক্ষক পরিবর্তিত হয়ে যায়। এই ধারণাটি "চেতনার ফলে ভাঙ্গন" ("Consciousness causes collapse") ব্যাখ্যা বলা হয়।

উইগনারের বন্ধু চিন্তন পরীক্ষণে উইগনারের এই দৃষ্টিভঙ্গিটি এভাবে আসছে:

পদার্থিক ব্যবস্থাটিতে ঘুর্ণন (একটি কোয়ান্টাম দশা) এর পরিমাপ এর ফলে উইগনারের বন্ধুর চেতনা "প্রভাবিত" হয়, এবং তাই তিনি এতে তার উপর আসা প্রভাব অনুযায়ী একটি তরঙ্গ অপেক্ষক অর্পণ করেন। উইগনার সেই তথ্য জানতেন না, তাই তিনি বন্ধুর সাথে ঘুর্ণন বা স্পিন এর মিথোস্ক্রিয়ার পর বন্ধু ও ঘুর্ণনের যুগ্ম ব্যবস্থায় কেবল- এই তরঙ্গ অপেক্ষকটিকেই অর্পণ করতে পারেন। এরপর উইগনার তার বন্ধুর কাছে সেই পরিমাপের ফলাফল সম্পর্কে জানতে চাইলেন। বন্ধু উত্তর দিলে উইগনারের চেতনা সেই উত্তরের দ্বারা "প্রভাবিত" হল। এরফলে উইগনারও সেই ঘুর্ণন ব্যবস্থায় একটি তরঙ্গ অপেক্ষক অর্পণ করতে সক্ষম হলেন, অর্থাৎ তিনি তার বন্ধুর উত্তরের সাপেক্ষেই সেই ব্যবস্থায় একটি তরঙ্গ অপেক্ষক যোগ করবেন।

এতক্ষণ পর্যন্ত এই পরিমাপের তত্ত্বে কোন অসামঞ্জস্যতা পাওয়া যায় নি। এরপর উইগনার তার বন্ধুকে জিজ্ঞেস করেন যে, উইগনার তাকে এই পরিমাপের ফলাফল জিজ্ঞেস করার আগে ফলাফল নিয়ে তার মনে প্রথমে কী চিন্তা ছিল? এক্ষেত্রে মিথোস্ক্রিয়ার ঠিক পর পর সেই ঘুর্ণন ও বন্ধুর যুগ্ম ব্যবস্থার সঠিক তরঙ্গ অপেক্ষক হবে বা , তাদের রৈখিক সমাহার নয়। কাজেই এটি একটি আপাতবৈপরীত্য।

উইগনার এরপর বলেন, "চেতনা আছে এমন সত্তার ক্ষেত্রে প্রাণহীন পরিমাপ যন্ত্রের থেকে অবশ্যই একটি ভিন্ন ভূমিকা রয়েছে": যদি সেই বন্ধুর জায়গায় কোন পরিমাপ যন্ত্র বসানো হয় যার কোন চেতনা নেই, তাহলে উপরিপাতন দশাটি ঘুর্ণন ও যন্ত্রের যুগ্ম ব্যবস্থাটি সঠিকভাবে বর্ণনা করবে। এছাড়া, উইগনার মানুষের জন্য একটি উপরিপাতন দশা বিবেচনা করেছিলেন যেটা বিমূর্ত। কারণ বন্ধুটি কখনও প্রশ্নটির উত্তর দেবার পূর্বে "ঝুলন্ত সজীবতা" এর দশায় থাকতে পারে না। এই দৃষ্টিভঙ্গির ক্ষেত্রে কোয়ান্টাম বলবিদ্যাগত সমীকরণকে অ-রৈখিক হতে হয়। উইগনারের বিশ্বাস ছিল যে, চেতন সত্তাকে অন্তর্ভূক্ত করা হলে পদার্থবিজ্ঞানের সূত্রগুলোকে অবশ্যই পরিবর্তিত করতে হবে।

উপরের বিষয়টি এবং উইগনারের অন্যান্য মন্তব্যগুলো প্রথম তার প্রবন্ধ "রিমার্ক্স অন দ্য মাইন্ড-বডি কোয়েশ্চন"-তে উঠে আসে। এটি তার গ্রন্থ দ্য সাইন্টিস্ট স্পেক্যুলেটস (১৯৬১) গ্রন্থে পরে প্রকাশিত হয়, আই. জে. গুড দ্বারা সম্পাদিত ছিল। এই প্রবন্ধটি পরবর্তিতে উইগনারের নিজের গ্রন্থ সিমেট্রিস এন্ড রিফ্লেকশন্স (১৯৬৭) গ্রন্থে পুনঃপ্রকাশিত হয়।

একটি বিরোধী যুক্তি 

এর একটি বিরোধী যুক্তি হচ্ছে দুটি সচেতন দশার মধ্যকার উপরিপাতন আপাতবৈপরীত্য নয়। যেহেতু একটি কণার বহু কোয়ান্টাম দশার মধ্যে যেমন কোন মিথোস্ক্রিয়া থাকে না, কাজেই উপরিপাতিত চেতনাসমূহকে একে অপরকে নিয়ে সচেতন হবার প্রয়োজন নেই।

বহু-জগৎ ব্যাখ্যায় উইগনারের বন্ধু 
বহু-জগৎ ব্যাখ্যার বিভিন্ন সংস্করণ এই চেতনার ফলে ভাঙ্গন এর প্রস্তাবনাকে অস্বীকার তো করেই, এটা অনুসারে ভাঙ্গনই ঘটে না।

তৃতীয় হিউ এভারেট এর ডক্টরেট থিসিজ "রিলেটিভ স্টেট ফরমুলেশন অফ কোয়ান্টাম মেকানিক্স" হচ্ছে আজকের বহু-জগৎ ব্যাখ্যার অনেকগুলো সংস্করণেরই ভিত্তি। এই কাজের ভূমিকা অংশে এভারেট উইগানের বন্ধু হেঁয়ালি এর "মজাদার কিন্তু চরম অনুকল্পিত নাটক " সম্পর্কে লেখেন। উল্লেখ্য, এভিরেটের থিসিজের প্রথমদিককার খসড়ায় উইগনারের বন্ধু চিন্তন পরীক্ষণটি নিয়ে অঙ্কনও আছে। তাই এই সমস্যাটি নিয়ে উইগনারের "রিমার্ক্স অন দ্য মাইন্ড-বডি কোয়েশ্চন" -এ আলোচনা হবার চার বা পাঁচ বছর পূর্বেই এভারেট প্রথম এই বিষয়ে লিখিত আলোচনা দান করেছিলেন, যেখানে এই বিষয়ে উইগনারেরই নাম ও খ্যাতি হয়। যাই হোক, এভারেট উইগনারের একজন ছাত্র ছিলেন, তাই এটা পরিষ্কার যে কোন এক সময় দুজনই এই বিষয়ে আলোচনা করেছিলেন।

এভারেট তার শিক্ষক উইগনারের মত পর্যবেক্ষকের চেতনাকে ভাঙ্গনের জন্য দায়ী বলে মনে করেন নি। এভারেট উইগনারের বন্ধুর পরিস্থিতিতিকে ভিন্নভাবে দেখেছিলেন: তিনি বলেন কোয়ান্টাম দশাগুলোর অর্পণ বস্তুনিষ্ঠ/বিষয়গত এবং দৃষ্টিভঙ্গি-নিরপেক্ষ হওয়া উচিৎ। এভারেট F (উইগনারের বন্ধু) এবং W (উইগনার) এর মধ্যে ল্যাবরেটরির অবস্থা S এবং F নিয়ে যুক্তিতর্ক করতে দেন, এবং এর মধ্যে দিয়ে একটি যৌক্তিক বিরোধিতা প্রতিপাদিত করেন। এরপর, উইগনারের বন্ধু পরিস্থিতিটি এভারেটকে দেখায় যে, বদ্ধ ব্যবস্থায় নিয়ন্ত্রণবাদী/নিয়তিবাদী বিবর্তনের ক্ষেত্রে পরিমাপগুলোর ব্যাখ্যায় ভাঙ্গন প্রস্তাবনায় একটি অসামঞ্জস্যতা রয়েছে। এভারেট তার এই নতুন তত্ত্বের প্রসঙ্গে দাবি করলেন, উইগনারের বন্ধু হেঁয়ালির সমাধান কেবল তখনই সম্ভব যদি মহাবিশ্বের তরঙ্গ অপেক্ষকের একটি অবিরত একক সময় বিবর্তনকে অনুমোদন দেয়া হয়। এখানে কোয়ান্টাম পরিমাপসমূহকে মহাবিশ্বের উপব্যবস্থাসমূহের মধ্যে মিথোস্ক্রিয়া হিসেবে মডেল করা হয়েছে, এবং এগুলো মহাবিশ্বের সার্বিক দশার শাখা হিসেবে প্রকাশিত হয়। বিভিন্ন শাখার জন্য পরিমাপের বিভিন্ন সম্ভাব্য ফলাফল দেখা যায়। আর একেই পর্যবেক্ষকদের কাছে বিষয়ীবাদী অভিজ্ঞতা বলে মনে হয়, যেখানে ফলাফলের অভিজ্ঞতা ব্যক্তিভেদে বিভিন্ন হয়।

বিষয়গত ভাঙ্গন তত্ত্বসমুহ 
বিষয়গত ভাঙ্গন তত্ত্বসমূহ অনুসারে, যখন একটি উপরিপাতন ব্যবস্থা একটি নির্দিষ্ট বিষয়গত জটিলতার আকারের সীমায় পৌঁছায় তখন তরঙ্গ অপেক্ষকের ভাঙ্গন ঘটে। বিষয়গত ভাঙ্গন প্রস্তাবনা অনুসারে বিড়ালের মত একটি অতিবীক্ষণিক ব্যবস্থার ভাঙ্গন বাক্স খুলবার আগেই হয়ে যাবার কথা, কাজেই এক্ষেত্রে পর্যবেক্ষকের পর্যবেক্ষণ নিয়ে প্রশ্ন ওঠার কোন সুযোগ থাকে না।

কোয়ান্টাম বায়েসীয়বাদ 
এন. ডেভিড মারমিন এর কোয়ান্টাম বায়েসীয়বাদ বা কিউবি-ইজম (QBism) নামে একটি ব্যাখ্যায়, উইগনারের বন্ধু পরিস্থিতি হেঁয়ালিতে পর্যবসিত হয় না, কারণ এটি অনুসারে কোন ব্যবস্থার জন্যই সঠিক তরঙ্গ অপেক্ষক থাকতে পারে না। বরং তরঙ্গ অপেক্ষক হচ্ছে ব্যক্তিগতবাদী বায়েসীয় সম্ভাবনার একটি উক্তি, এবং অধিকন্তু তরঙ্গ অপেক্ষকগুলো যে সম্ভাবনা তৈরি করে সেগুলোও সেইসব ব্যক্তির অভিজ্ঞতার সম্ভাবনা যারা সেগুলোর অভিজ্ঞতা লাভ করে। ফন বায়ার বলেন, "তরঙ্গ অপেক্ষকগুলো ইলেকট্রনের উপর অর্পিত থাকে না, এবং সাধুসন্তদের ছবিতে তাদের মাথার উপর যেরকম বর্ণবলয় দেখা যায় সেরকমভাবে ইলেকট্রনগুলোর দ্বারা বাহিত হয় না। বরং যারা এই ইলেকট্রনগুলোকে পর্যবেক্ষণ করেন তাদের দ্বারাই সেই তরঙ্গ অপেক্ষক অর্পিত হয়, এবং সেই পর্যবেক্ষকের কাছে সর্বমোট কত তথ্য রয়েছে তার উপর এটি নির্ভর করে।" এর ফলে উইগনারের বন্ধু পরিস্থিতিতে ভুল কিছু নেই, কারণ উইগনার ও তার বন্ধু একই ব্যবস্থায় ভিন্ন ভিন্ন তরঙ্গ অপেক্ষক অর্পণ করছেন। ব্রুকনারও একই অবস্থান গ্রহণ করেছেন, যিনি উইগনারের বন্ধু পরস্থিতির একটি সম্প্রসারণকে এই বিষয়ে যুক্তি দেবার জন্য ব্যবহার করেন।

কিউবি-ইজম এবং সম্পর্কগত কোয়ান্টাম বলবিদ্যায় ফ্রশিগার এবন রেনার এর সম্প্রসারিত উইগানরের বন্ধু পরিস্থিতিতে বিরোধিতা এড়াবার জন্য যুক্তি দেয়া হয়।

তথ্যসূত্র

পরিভাষা 

 Bayesian probability - বায়েসীয় সম্ভাব্যতা
 Closed system - বদ্ধ ব্যবস্থা
 Collapse - ভাঙ্গন
 consciousness causes collapse - চেতনার ফলে ভাঙ্গন
 Deterministic - নিয়তিবাদী/নিয়ন্ত্রণবাদী
 Entanglement - বিজড়ন, Entangled - বিজড়িত
 Impression - প্রভাব (appreception নামেও পরিচিত)
 Interaction - মিথোস্ক্রিয়া
 Linearity - রৈখিকতা
 Linear combination - রৈখিক সমাহার
 Many worlds interpretations - বহু-জগৎ ব্যাখ্যা
 Measurement problem - পরিমাপ সমস্যা
 Nonperspectival - দৃষ্টিভঙ্গি-নিরপেক্ষ
 Objective - বস্তুনিষ্ঠ/বিষয়গত
 Objective collapse theries - বিষয়গত ভাঙ্গন তত্ত্বসমূহ
 Paradox - আপাতবৈপরীত্য/হেঁয়ালি
 Personalist bayesian - ব্যক্তিগতবাদী বায়েসীয়
 Physical system - পদার্থিক ব্যবস্থা
 Probabilistic - সম্ভাব্যতাবাদী
 Quantum Bayesianism - কোয়ান্টাম বায়েসীয়বাদ
 Quantum superposition - কোয়ান্টাম উপরিপাতন
 Relational quantum mechanics - সম্পর্কগত কোয়ান্টাম বলবিদ্যা
 Spin - ঘুর্ণন
 State - দশা
 Subjective - বিষয়ীগত
 Superposition - উপরিপাতন
 System - ব্যবস্থা
 Thought experiment - চিন্তন পরীক্ষণ
 Time evolution - সময় বিবর্তন
 Wave function collapse - তরঙ্গ অপেক্ষক ভাঙ্গন

কোয়ান্টাম পরিমাপ
কোয়ান্টাম বলবিদ্যায় চিন্তন পরীক্ষণ
পদার্থবিজ্ঞানের হেঁয়ালি