کوانتوم اطلاعات

کوانتوم اطلاعات

دکتر محمد باقر نگهبان و رشید دریجانی

بسياري از نظريه‌هاي اطلاعاتي (همچون نظريه اطلاعات يا ارتباطات شانون، نظريه معناشناختي اطلاعات، نظريه سيبرنتيكي و ...) كه امروزه وجود دارند، برگرفته از نظريات ديگر رشته‌ها همچون ارتباطات، رياضيات، سايبرنتيك، زيست، و ... مي‌باشند. به همين منظور، پژوهشگر تلاش كرده است با استفاده از قوانين فيزيك كوانتوم، به پردازش و بررسي فرايندها و جريانهاي اطلاعاتي و نحوة برخورد اجزاي اطلاعاتي با شرايط مختلف بپردازد. در اين مقاله، نتايج تطبيق برخي از مفاهيم بنيادين فيزيك كوانتومي (از جمله عدم قطعيت هايزنبرگ، پديدة تداخل، لرزش دائم الكترون، موجي بودن، اثر تونل، برگشت پذيري يا برگشت ناپذيري) با دنياي اطلاعات ارائه شده است.

تاريخ زندگي انسانها نشان ميدهد بشر همواره به دنبال توصيف پديدههاي اطراف خود و پيشبيني حوادث و رويدادهاست. به همين منظور، همواره در حال پژوهش براي كشف روابط بين پديدهها، اثبات فرضيه ها، ايجاد نظريه ها و تبديل آنها به قانون و اصل بوده است. نظريه همواره داراي دامنة گستردهتري نسبت به فرضيه بوده و بر پايه هاي پيچيده تري استوار است. رابطه بين واقعيت ها از طريق نظريه بيان ميشود. چنانچه نظريه در مقياسي وسيع مورد آزمون قرار گيرد، اطلاعات آزمايشي و تجربي آن را تأييد كنند و از طريق آن بتوان رابطه منظمي را پيشبيني كرد، به قانون تبديل ميشوند. در صورتي كه بتوان با اين قانون انگاره هاي ديگر را سازماندهي كرد، قانون به عنوان اصلي بديهي پذيرفته خواهد شد 96). فرضيه هاي زيادي پيرامون ما را فرا گرفته است، ولي تعداد كمي از آنها به نظريه و تعداد كمتري از نظريه ها، به قانون و اصل تبديل خواهند شد. فرضيه هاي تأييد شده داراي قدرت تبيين در ابعاد گسترده نيستند و تعداد قوانين و اصول بديهي نيز بسيار محدودند. معمولا، رشته هاي مختلف از وجود نظريه ها براي توصيف و تبيين پديده ها و خلاصه كردن انبوهي از داده هاي مشاهده شده استفاده ميكنند. نظريه را ميتوان مجموعه كاملي از كلنگريها در يك رشته و نظامي از فرضيه ها و روابط به منظور تبيين مجموعه خاصي از پديدهها دانست براي رشته‌هايي مانند علم اطلاعات، يكي از اصول اساسي، چگونگي تعريف مفاهيم و عبارتهاي پايه همچون «اطلاعات» است. در ديگر رشته‌ها نيز اين سؤال كه «چگونه مي‌توان اطلاعات را تعريف كرد»، هر روز بيشتر مطرح مي‌گردد (كاپوروو يورلند). به همين منظور، پژوهشگران تلاش كرده اند با ايجاد نظريه هاي متعدد در رابطه با اطلاعات، قوانين حاكم بر جريان اطلاعات را شناسايي و با ارائه تعريفي جامع از اطلاعات و ماهيّت آن، فرايند تبادل اطلاعات و نحوة عملكرد آن‌را در شرايط زماني و مكاني متفاوت تبيين و توصيف كنند. نظريه اطلاعات يا ارتباطات شانون، نظريه معناشناختي اطلاعات، نظريه سيبرنتيكي اطلاعات و ... از جمله نظريههايي هستند كه در اين حوزه مطرحند. در اين مقاله پژوهشگر تلاش كرده است با استفاده از قوانين و مفاهيم بنيادين فيزيك كوانتوم، فرايندها و جريانهاي اطلاعاتي و نحوة برخورد اجزاي اطلاعاتي با شرايط مختلف را پردازش و بررسي كند. در ادامة مقاله، پس از معرفي تاريخچة كوتاهي از فيزيك كوانتوم، به ترتيب برخي از مفاهيم بنيادين كوانتوم و تطبيق آنها با دنياي اطلاعات ارائه خواهد شد.

تاريخچة فيزيك كوانتوم فيزيك كلاسيك با كارهاي گاليله و نيوتن تكوين يافت و با نظريه الكترومغناطيسي ماكسول، در نيمه دوم قرن 19 ميلادي به كمال رسيد. در اواخر قرن 19، توجيه بعضي پديدهها در قالب فيزيك كلاسيك ميسر نبود. نظرية نسبيت خاص كه در سال 1905 توسط انيشتين ارائه شد و نظرية كوانتوم پلانك، برخي از مشكلات را حل كردند. زماني كه «ماكس پلانك» فرمول خود را براي توزيع انرژي بر حسب بسامد در تابش جسم سياه منتشر كرد، از نظر تاريخ‌نويسان شروع نظريه كوانتوم به‌شمار مي‌رود (ديويس و بتس در آن زمان در همه جا احساس ميشد براي توجيه پديدههاي جهان ميكروفيزيك بايد به قوانين جديدي دست يافت. «هايزنبرگ، شرودينگر، ديراك»] و همكارانش اين قوانين جديد را در سالهاي 1925-1927 پايه گذاري كردند كه به فيزيك كوانتومي موسوم شد. در سال 1927 بود كه در پي كارهاي «بورهايزنبرگ و بورن» تعبيري براي فرماليزم رياضي جديد ارائه شد. اين تعبير كه به «تعبير كپنهاگي» موسوم است، بسياري از شالوده هاي فلسفي فيزيك كلاسيك را فروريخت (گلشني، 1385: 1).فيزيك كوانتومي جديد ميگويد وضعيت هر دستگاهي از ذرات، كاملاً با تابع موجش مشخص ميشود اما اين تابع موج به جاي آنكه همانند فيزيك كلاسيك محل و سرعت دقيق هر ذره را مشخص سازد، تنها احتمال وقوع ذره در محل هاي خاص، و با سرعتهاي خاص را تعيين ميكند. در كل، فيزيك كوانتومي، بسياري از باورهاي ما را كه بر اساس فيزيك كلاسيك شكل گرفته بود در هم شكست و نظري هاي جديد را بنيان گذاشت كه در زير به برخي از مفاهيم و قوانين آن خواهيم پرداخت. قوانين مهم فيزيك كوانتومي همانطور كه قبلاً نيز گفته شد، در اين بخش هر يك از قوانين و اصول حاكم بر ذرات ريز اتمي در فيزيك كوانتومي بررسي و به منظور درك بهتر، مقايسه‌هاي انجام شده بين دنياي كوانتوم و دنياي اطلاعات، در همان قسمت اين مقايسه‌ها و تطبيق ها بيان خواهد شد. عدم قطعيت هايزنبرگ در سال 1971 هايزنبرگ كوشيد تا وضع و سرعت يك الكترون را محاسبه كند. البته، در فيزيك كوانتوم موضع ذرهها را با x نشان ميدهند و به جاي سرعت ذره، كميّت فيزيكي ديگري را به كار ميگيرند به نام امپولس يا ضربه. امپولس يا ضربه عبارت است از حاصلضرب جرم ذره در سرعت آن. خودرويي كه با سرعت 10 كيلومتر در ساعت در حركت است، داراي امپولس بزرگتري از يك توپ فوتبال است كه با همين سرعت در هوا در حركت باشد. بديهي است، اين دو همچنين در برخورد با شيء سوم نيز تأثير متفاوتي خواهند داشت. فيزيكدانان معمولاً ضربه (امپولس) را با حرف P نشان ميدهند. اگر براي يك سيستم كوانتومي اندازهگيري انجام دهيم، به هيچ وجه قادر به تعيين دو كميت P و X به طور همزمان و با دقتي دلخواه نخواهيم بود. دشواري اين عمل آن است كه براي آنكه محل ذره را دقيقاً تعيين كنيم، به نوري با طول موج بسيار كوتاه نياز داريم، زيرا حداقل فاصله كه در محدوده آن ميتوانيم ذره را آشكار سازيم، به وسيلة طول موج نور تابيده شده، تعيين ميشود. در اينجا واقعاً مشكل حل‌نشدني پديد ميآيد. نور با طول موج كوتاه داراي فركانسي بالاست و فركانس تعيين‌كننده انرژي فتونهاست. «ماكس پلانك» اين ارتباط را براي نخستين‌بار نشان داد (هي و والترز، 1382: 34). «پلانك» دريافت كه تابش انرژي به صورت جرياني متصل گسيل نميشود، بلكه گسيل آن در بستههاي كوچك جداگانهاي موسوم به كوانتاست. سيلان انرژي تابشي به گلولههايي كه از يك تفنگ شليك ميشوند بسيار شبيه است تا به آبي كه از شيلنگي به بيرون فوران ميكند. رهنمون شدن به كوانتومها، «پلانك» را قادر ساخت تا معادلهاي را كه در جستجوي آن بود، صورت‌بندي كند (كاپالدي 1377: 366). اين رابطه آسان و قابل درك است و ميگويد: انرژي فتونها و فركانس نور با يكديگر متناسب است. اگر انرژي يك فتون را با E نشان دهيم و فركانس نور را با f، خواهيم داشت: E = h×f كه در آن: E: انرژي، h: ثابت پلانك، f: فركانس نور تابيده شده ميباشد. در اين رابطه، ثابت h را كوانتوم مؤثر پلانك نام دادهاند. براي اندازهگيري بسيار دقيق محل ذره، به نوري با فركانس بسيار بالا نياز است؛ يعني f بسيار بزرگ. اين بدان معناست كه فوتونهاي تابيده شده داراي انرژي بزرگي هستند و ضربة شديدي به سيستم كوانتومي ما وارد ميسازند. اكنون اگر بخواهيم ضربه (امپولس) را دقيقاً اندازهگيري كنيم، مجبوريم ضربهاي خفيف به سيستم وارد كنيم. بنا بر رابطة پلانك نور تابيده شده بايد فركانس كوچكي داشته باشد و از آنجا كه فركانس كوچك به معناي طول موج بلند است، مجبوريم در اندازهگيري محل ذره، عدم اطمينان بزرگي را انتظار داشته باشيم (هي و والترز، 1382: 35-36). پس همانطور كه گفته شد، نور داراي بستههاي معيّن انرژي است. اين بسته ها در هنگام مشاهدة ذرهها، ضربهاي بزرگ را به آنها وارد ميكنند كه هيچ امكاني براي جلوگيري يا تضعيف آن نيز وجود ندارد. در آزمايشهاي فيزيكي روي اجسام درشت، ميتوان انتظار داشت كه با ابداع روشهاي مناسب اندازهگيري در جريان سنجش، شاهد تأثير سوء بر روي شيء مورد آزمايش نباشيم ولي اين مسئلهاي است كه در عرصه كوانتوم همچنان به عنوان يك مشكل باقي مانده است. اين تأثير به اصل عدم قطعيت هايزنبرگ مشهور است. نظريه كوانتومي به ما ميگويد كه نميتوان چيزي را بدون مختل كردن آن اندازهگيري يا مشاهده كرد، به طوري كه نقش ناظر در فهم هر پديدة فيزيكي اهميت پيدا ميكند. اين اهميت به قدري زياد است كه بعضي را به اين باور رهنمون شده كه تنها واقعيت همان انديشه ناظر است (ري 1374: 13 و هيلگوورد 2006). در نهايت، ميتوان چنين گفت كه تعيين وضع و ضربة ذره، حتي با دقيق‌ترين ابزارهاي اندازهگيري امكان ناپذير است و محاسبات همواره با احتمالات و به صورت تقريبي امكان پذير همراه خواهد بود. در حقيقت، عدم قطعيت در اندازهگيري، از ويژگيهاي اصلي فيزيك نوين است. اكنون به عرصه اطلاعات وارد ميشويم تا نحوة عملكرد اطلاعات را در وضعيت مشابه بررسي كنيم. آنچه در مورد امپولس يك ذره گفته شد، با ماهيت اطلاعات نيز تطبيق دارد. براي مثال، اگر اطلاعات يكساني در قالبهاي متفاوت تصوير، متن، صوت، ويدئو و ... ارائه شود، تأثير آن بر فرد دريافت‌كننده اطلاعات يكسان نخواهد بود؛ يعني اگر اطلاعات را سرعت، قالبهاي متفاوت را اجسام داراي جرمهاي مختلف و فرد دريافت‌كننده اطلاعات را شيء سوم در نظر بگيريم، برخورد اين اجسام با شيء سوم (فرد) تأثيرات كاملاً متفاوتي خواهد داشت. براي اثبات صحت اين امر ميتوان از تجربهاي كه هر يك از ما در اين رابطه داشتهايم و اين جمله معروف كه گاه يك تصوير ميتواند بيش از هزار كلمه بار اطلاعاتي داشته باشد، كمك گرفت. همانطور كه در فيزيك كوانتوم قادر به تعيين دقيق مكان و ضربه (امپولس) ذرات نبوديم، چنانچه در محيطهاي اطلاعاتي نيز درصدد تعيين ميزان ضربه هر يك از قالبهاي اطلاعاتي باشيم، با شكست مواجه خواهيم شد. هيچگاه با قطعيت نميتوانيم بگوييم اثر كدام يك از قالبها بر استفادهكنندگان بيشتر بوده است، زيرا علاوه بر آنكه اين تأثيرها از فردي به فرد ديگر متفاوت است (وابستگي وسيله اندازهگيري و مقوله مورد اندازهگيري)، بسته به نوع اطلاعات نيز قالبهاي اطلاعاتي مختلفي را ميتوان تهيه نمود. مسلماً اگر ميزان تأثير هر يك از قالبها بر گروههاي كاربري متفاوت مشخص بود، كتابداران فقط به گردآوري آنها ميپرداختند. تنها كاري كه كتابداران توانستهاند در اين راستا انجام دهند آن است كه با توجه به تواناييها و امكانات كاربران، محملها را انتخاب كند. مثلاً كودكان با توجه به محدوديتهاي مطالعاتي خود، بيشتر از تصاوير و منابع صوتي و تصويري استفاده ميكنند. يا افراد نابينا، از كتابهاي گويا و بريل بهره ميبرند. ولي هنوز در تعيين تأثير اطلاعاتي كه به دست كاربر يا استفادهكننده ميرسد، ابهامهاي زيادي وجود دارد. و همين امر، يكي از نقطه ضعفهاي كتابداري براي به اثبات رساندن حقانيت خود در بسياري از موارد و انجام هرچه بهتر وظايف خود است. شايد به طور موردي فرد بتواند بگويد كدام محمل برايش تأثيرگذارتر بوده است، ولي ميزان تأثير هيچگاه به طور قطع قابل تعيين نيست، مگر آنكه نتايج آن به صورت عملي و كاربردي درآيد و آنگاه تا حدودي ميزان تأثير و استفاده از اطلاعات مشخص گردد. يكي از پيامدهاي مهم اصل عدم قطعيت هايزنبرگ، عدم تفكيك بين فاعل شناسايي و موضوع شناسايي يعني مشاهدهگر و مشاهدهشونده است. چنين تفكيكي طبق اصل عدم قطعيت فاقد اعتبار است، زيرا همانطور كه گفته شد اندازهگيري دقيق مكان و سرعت ذره به علت تأثير وسيله اندازهگيري بر وضعيت ذره امكانپذير نخواهد بود. اين رابطهاي است كه در فيزيك كلاسيك به هيچ وجه مطرح نيست و فيزيك كوانتوم آن را به ميان كشيده است. اين عدم تفكيك را اگر به دنياي اطلاعات تعميم دهيم، ميتوانيم بگوييم براي سنجش ميزان بار اطلاعاتي هر پيام بايد به گيرنده آن مراجعه كرد و اين دو پيوندي ناگسستني دارند، زيرا هر فرد بنا بر داشتههاي ذهني خود و بافتي كه از آن آمده است، آگاهي خاصي از آن پيام كسب ميكند. به عنوان مثال، اگر به يك حشرهشناس و به يك دانشآموز دوره دبستان در مورد زندگي مورچگان اطلاعات مشابهي داده شود، مسلماً بار اطلاعاتي و معنايي اين پيام براي اين دو نفر يكسان نخواهد بود و چه بسا براي حشرهشناس اصلاً بار اطلاعاتي نداشته باشد زيرا او در اين زمينه داراي دانش تخصصي است ولي يك دانشآموز، دانش كمي در اين مورد دارد. حالت ديگر اين است كه اين مطلب در سطحي بسيار بالا و تخصصي ارائه شود، به طوري كه براي حشرهشناس نيز جديد باشد. در اين حالت گرچه پيام براي دانشآموز نيز جديد است ولي به علت آنكه داراي دانش اوليه در اين زمينه نيست، متوجه مفهوم پيام نميشود و بار اطلاعاتي چنداني دريافت نخواهد كرد. زاويه ديد گيرنده پيام نسبت به واقعيت نيز مسئله ديگري‌ است كه بايد به آن توجه كرد، زيرا واقعيتها بسته به اين زاويه ديد تغيير ميكنند. به طور مثال، بمب اتم براي فيزيكدانان، اتحاد مجدد عناصر جامد حاوي دو بلوك اورانيوم؛ براي اتمشناس، نظامي از هستهها و نوترونها؛ براي وزير، يكي از ابزارهاي دفاع ملي؛ و براي توده مردم، نابودي بالقوه نظامهاي زنده است (نشاط، 1386: 19). علاوه بر اينكه پيش داشتههاي ذهني و زاويه ديد گيرنده پيام رابطه بسيار نزديكي با ميزان اطلاعات دريافت شده دارند، ميتوان موقعيتي را نيز كه فرد گيرنده پيام در آن قرار گرفته است، تأثير گذار دانست. به عنوان نمونه، احتمالاً تأثير اطلاعاتي كه در يك جمع به فرد ارائه ميشود، با زماني كه او به تنهايي به اطلاعاتي دست مييابد، متفاوت خواهد بود. مانند زماني كه به دانشآموزي يك بار به صورت خصوصي و يك‌بار در كلاس آموزش داده شود. حضور در جمع باعث ميشود حتي فرد از حالتهاي چهره ديگران در زمان دريافت اطلاعات تأثير بپذيرد. اين مقايسه‌ها بيانگر اتحادي ناگسستني ميان ميزان بار اطلاعاتي يك پيام با دريافتكننده پيام است. اين تفسيرها از اطلاعات به ديدگاه معناشناختي نزديك است، زيرا در اين ديدگاه نيز معناي هر پيام برحسب فرد دريافت‌كننده پيام، متفاوت خواهد بود. پديدة تداخل پديدهاي در نظريه موجي نور، به نامتداخل وجود دارد كه عبارت است از «كنش متقابل دو موج يا جريان نور به منظور تقويت يا خنثي كردن يكديگر بر طبق فازهاي نسبي آنها هنگام تلاقيشان» (كاپالدي، 1377: 367). براي ارائه تعريفي ملموس‌تر از اين مفهوم، بايد گفت هنگامي كه دو موج هم جهت با يكديگر جمع ميشوند، موجي با دامنه بزرگتر را ايجاد ميكنند. حال اگر دامنة يك موج رو به بالا (حالت مثبت) و دامنة موج ديگر در جهت مخالف آن (حالت منفي) باشد، اين دو حالت مثبت و منفي با يكديگر جمع ميشوند و اگر برابر باشند كاملاً يكديگر را خنثي ميكنند. شكل 1، تجسمي بهتر از آنچه بيان شد، ارائه مي‌كند.

شكل 1. تداخل انواع موجهاي نور حال اگر در اين قانون به جاي نور، اطلاعات را لحاظ كنيم، خواهيم ديد كه تنهادر يك مورد عملكرد اطلاعات مانند نور است. به عنوان مثال، هر فردي داراي سطحي از اطلاعات و آگاهي (طول موج مشخصي) است. هنگامي كه اطلاعاتي جديد (يك طول موج همجهت) به او ميرسد، سطح اطلاعات و آگاهي فرد بالا ميرود و طول موج بزرگتري ايجاد ميشود كه اندازه آن در پديدههاي فيزيكي قابل محاسبه است. ولي در مورد اطلاعات، ميزان افزايش اطلاعات قابل محاسبه نيست، زيرا سطح دانش ذهني افراد متفاوت است و هر فرد اطلاعات جديد را همراه با پارهاي از برداشتها و تفسيرهاي خود به ذهن خود ميسپارد. بنابراين، ميزان اطلاعات افزوده شده از فردي به فرد ديگري متفاوت است ولي در كل ميتوان گفت فرايندي همچون دو موج هم جهت صورت ميگيرد و سطح آگاهي و دانش ذهني فرد افزايش مييابد. نكتهاي كه در اينجا بايد به آن توجه داشت، اين است كه در مواردي ممكن است با وجود بالا بودن ميزان بار اطلاعاتي پيام براي فرد، او كوچكترين بهرهاي از آن نبرد. اين حالت در زمانهاي زير رخ ميدهد: ـ رمزگشايي پيام براي مخاطب غير ممكن باشد. مثلاً پيام به زبان ديگري ارائه شود. ـ پيام رسيده براي فرد كوچكترين اهميتي نداشته باشد و او به آن توجهي نكند (باد، 1372: 137 و 150). ـ اطلاعات در زمان مناسب ارائه نشده باشد (اوتن 1373: 97). ـ فرد در بافت و موقعيت مناسبي براي دريافت و درك پيام قرار نداشته باشد. ـ سطح اطلاعات فرد پايينتر از سطح اطلاعات رسيده باشد، به حدي كه پيام رسيده برايش قابل فهم نباشد. در چهار حالت اول ميتوان گفت اصلاً طول موج جديدي به فرد ـ خواسته يا ناخواسته ـ نرسيده است. ولي در حالت ديگري كه پيام به فرد رسانده شده ولي او نتوانسته از آن بهرهمند شود، ميتوان گفت بر آگاهي او از نادانياش افزوده شده است و او متوجه كمبود دانش خود در زمينه مذكور ميگردد كه اين خود نوعي آگاهي است. پس به استثناي چهار حالت اول كه ابداً اطلاعاتي به فرد نرسيده است، در تمامي حالتهايي كه پيامي حاوي اطلاعات جديدي به فرد ميرسد، طول موج آگاهي فرد افزايش مييابد. حال اگر اطلاعاتي متضاد با آنچه در ذهن ما وجود دارد - يعني امواجي مخالف جهت امواج ما - به ما برسد، چه رخ خواهد داد؟ در دنياي امواج، هر گاه اين دو موج به يكديگر برسند، به طول موج كوتاه‌تر يا خط راست تبديل ميشوند، زيرا يكديگر را خنثي ميكنند، ولي در مورد انسانها چنين نيست. هنگامي كه اطلاعاتي متضاد با پيش داشتههاي قبليمان به ما ميرسد، چه اين اطلاعات درست باشد يا نادرست، نوعي شك و ناآرامي ذهني را در ما به وجود ميآورد. همين امر، مسبب پيگيري ما براي كشف حقيقت ميشود و در كل به ميزان آگاهي‌مان ميافزايد. حتي اگر انسان در پي يافتن حقيقت نيز برنيايد با ايجاد شك در خود، اطلاعات رسيده را با پارهاي تفسيرات و با تغييراتي در پيشداشتههايش ذخيره ميكند. به عنوان مثال، ممكن است فردي خبري را در مورد يك اتفاق خاص از يك ايستگاه خبري به شكلي متفاوت از آنچه قبلاً شنيده است، دريافت دارد. كسب اين خبر خاص به صورتي متفاوت و گاهي خلاف دانش قبلياش، باعث آشنايي او با ديدگاه‌هاي اين دو منبع خبري و نحوة تفسير آنها در مورد حقايق ميشود. فرد اين اطلاعات جديد را همراه با منبع خبري آن در گوشهاي از ذهنش به خاطر ميسپارد و دائماً با شنيدن اخبار گوناگون از اين دو منبع خبري در زمانهاي مختلف به قضاوت در مورد آنها و تحليل عملكردشان ميپردازد. اين فرايند كسب اطلاعات متضاد از دو منبع خبري متفاوت، به هيچ وجه باعث كاهش اطلاعات در فرد نميگردد بلكه ميتواند موجب تغيير و تعديل ديدگاهها و نظرهاي او در مورد اين اتفاق خاص و منابع خبري شود و شناخت او را كامل‌تر نمايد؛ يعني در كل سطح آگاهي فرد را افزايش ميدهد (شكل 2).

حالت ديگر ميتواند زماني رخ دهد كه ما با پيامي برخورد كنيم كه هيچ بار اطلاعاتي براي ما نداشته و تكراري باشد. نتيجه اين مورد نيز همچون برخورد يك موج با يك سطح صاف نخواهد بود، زيرا در آن مورد طول موج كاهش مييابد ولي در مورد انسانها، چنين حالتي نه تنها باعث كاهش سطح آگاهي و دانش فرد نميشود، بلكه اين سطح را افزايش ميدهد (شكل 3)، زيرا يكي از حالتهاي زير كه باعث به افزايش سطح دانش ذهني ميشود، ممكن است رخ دهد: ـ گاهي اطلاعات تكراري است، ولي ما آن را فراموش كردهايم و تكرار دوبارة مطلب ميتواند به يادگيري ما كمك كند. همانطور كه در بسياري از روشهاي آموزشي از امر تكرار كمك گرفته ميشود. ـ گاهي دريافت اطلاعاتي تكراري، ما را متوجه اهميت و يا راهبردي بودن موضوع ميكند. ـ ممكن است خواندن و شنيدن مطلبي تكراري ولي همراه با استناد به منبع اصلي، ما را متوجه اعتبار منبع اصلي نمايد. ـ گاه تفاوت در نحوه بيان و نوشتن و موقعيت مكاني و زماني مخاطب، باعث ميشود مطلبي يكسان، تأثيرهاي متفاوتي بر فرد داشته باشد. به عبارتي، ميتوان گفت در هيچ شرايطي، سطح آگاهي و دانش انسانها كاهش نمييابد و دائماً در برخورد با پديدهها و پيامها، اطلاعات جديد افزوده شده، شناختها تغيير كرده و ديدگاهها تعديل و گسترش پيدا ميكنند و در كل، طول موج سطح آگاهي افزايش مييابد. حتي در صورت بروز بيماريهاي جسمي و رواني نيز اين شرايط صادق است، اما به علت كاهش سطح هوشياري و حافظه در آنان، اين آگاهي محفوظ نميماند.

لرزش دائم الكترون بنا بر اصول كوانتومي، اگر الكتروني در قعر يك گودي قرار گرفت، هرگز مانند واگني كه از بالاي يك سطح شيبدار سرازير شده و در گودي بيحركت ميماند، بيحركت نخواهد ماند. اگر چنين نبود، ميتوانستيم محل و امپولس آن را در لحظة قرار داشتن الكترون در آن نقطه به دست آوريم. اين مسئله با اصل عدم قطعيت هايزنبرگ در تضاد است. اما واقعاً بر الكترون چه ميگذرد؟ الكترون پيوسته در يك حركت لرزشي است و هرگز به حالت سكون درنخواهد آمد. در يك محور مختصات كه حركت الكترون را در زمان نشان ميدهد، هرگز اين حركت لرزشي خط عمودي مستقيم نيست، بلكه حركتي غيرمنظم، دندانهاي و گهگاه منقطع خواهد بود (هي و والترز، 1382: 49). علم نيز به مانند الكترون پوياست و هيچ‌گاه از حركت باز نايستاده است. شايد گاهي حركت آن كُند شده باشد، ولي حركت آن دائمي بوده و اطلاعات در حالت طبيعي و محبوس نشده، همواره در حال زايش است. از ديدگاه ديگر نيز ميتوان به اين قضيه نگريست و چنين گفت كه از جمله خواص اطلاعات، انتشار و اشاعة آن است. اطلاعاتي كه انتشار نيابد، هرگز شناخته نميشود، صحت و سقم آن نامعلوم ميماند و قدرت پيشبرندگي علم و زايش اطلاعات بيشتر را از دست خواهد داد. اطلاعات، جرياني سيّال است و به مكان خاصي محدود نميماند. اگر اطلاعات داراي سكون ميشد، قادر بوديم آن را دقيقاً توصيف كنيم، در حالي كه طبق اصل عدم قطعيت هايزنبرگ، چنين امري غيرممكن است. «ريچارد فاينمن»پرسد، آنچه خاطره ميخوانيم و به ياد ميآوريم، چيست؟ آنچه يك‌سال پيش در ذهن ما گذشته، چگونه اكنون به يادمان ميآيد، در حالي كه ميدانيم سلولهايي كه يك سال پيش مغز ما از آنها ساخته شده بود، مدتهاست نابود شدهاند؟ فاينمن معتقد است اتمهاي جديدي پا به صحنه ذهن گذاشته، رقصي ميكنند و از صحنه بيرون ميروند. اتمهاي جديد همان رقص اتمهاي قديم را تكرار ميكنند و يادشان هست كه رقص ديروز چگونه بوده است، آن هم با تمام جزئيات. حافظه ميتواند اطلاعات را براي ساليان سال حفظ كند، به نوعي مرز زمان و مكان را بشكند، عيناً همان اطلاعات را بازيابي كند و الگويي يكپارچه از اطلاعات ذخيره شده را با ويژگيهاي وابسته به آن، به طور همزمان بروز دهد (سردار، 1388: 5 ـ 6 و 14). همين ويژگيهاي ذهن و حافظه نشان ميدهد اطلاعات به مكاني و حتي ذرهاي وابسته نمانده و دائماً در حال جريان و حركت است؛ از سلولي به سلول ديگر، از زماني به زمان ديگر و يا مكاني به مكاني ديگر. همين ويژگي پويايي و سيّالي آن است كه به آن خاصيت زايندگي و تكامل داده است. موجي بودن چنانچه تمامي ذرهها، خصيصه موجي بودن را از خود نشان ميدهند، چرا زماني طولاني سپري شد تا فيزيكدانان امواج ماده را مشاهده كردند؟ چرا تظاهر موجي را در گلولهها و در گويهاي بيليارد و يا اتومبيل مشاهده نميكنيم. پاسخ تمامي اين پرسشها را در همان كميت كوچك پلانك يا ثابت پلانك، بايد جستجو كرد. با تأسي به نظرية دوبروي، هر ذره كه بر اثر وارد آمدن ضربه P به حركت درآيد، امواج مادي با طول موج l به همراه خواهد داشت. بر حسب رابطة زير:

كه در آن ⅄ طول موج، h ثابت پلانك، و P ضربه (امپولس) ميباشد. براي اشياي بزرگي كه روزانه با آنها سروكار داريم، به علت امپولس نسبتاً بزرگ آنها و مقدار بسيار كوچك h طول موجي كوچك به دست مي‌آيد. (هي و والترز، 1382: 54 و55). وقتي امواج در ناحية محدودي از فضا محبوس شوند، تنها طول موجهاي معيّني خواهند داشت. مثلاً يك سيم ويولن با طول و كشش معيّن، فقط مي‌تواند نتهاي ويژه‌اي را ايجاد كند و همين اصول در مورد اغلب وسايل موسيقي نيز صحيح است (ري، 1374: 25). وقتي اطلاعات را نيز به مكاني محدود كنيم، قدرت زايش و افزونگي آن در حد معيّني خواهد بود و قدرت ايجاد اطلاعات جديد را از دست خواهد داد، زيرا با ديگر اطلاعات در ارتباط نيست؛ مانند تجربيات يك فرد كه به ديگران منتقل نشود. اين تجربيات فقط براي آن فرد قابليت استفاده را دارد و به علت عدم تبادل آنها با ديگران، هيچ‌گاه نه بر اطلاعات آن فرد افزوه مي‌شود و نه ديگران از آن بهره مي‌برند. يا مثلاً دانش يا مهارت خاصي كه در انحصار تنها چند نفر باشد. اين دانش تا زماني كه گسترش پيدا نكند و در فضايي محدود بماند، رشد نخواهد كرد. بنابراين، اطلاعات تا زماني كه در جريان و حركت باشد، شايستة واژه «اطلاعات» است. اثر تونل يكي از شگفت‌انگيزترين جنبه‌هاي نظريه موجي دوبروي و روابط رياضي شرودينگر، كشف اين معما بود كه ذرات كوانتومي از ميان سدها و ديوارهاي پتانسيلي (سدها و موانع صاحب پتانسيل) عبور مي‌كنند؛ آنچه براي ذره‌ها در فيزيك كلاسيك غيرقابل تصور است (هي و والترز، 1382: 99). شايد بتوان مشابه اين اثر را در برخورد با اطلاعات نيز تجربه كرد. افراد در زندگي روزانه از كنار بسياري از تابلوهاي اعلانات، تبليغات، پوسترها، حوادث، پديده‌ها، مناظر و... گذر مي‌كنند و پيامهايي كه در آنها نهفته است بر ذهن افراد، خواسته يا ناخواسته اثر مي‌گذارد و بار اطلاعاتي خود را منتقل مي‌سازد. به عبارت ديگر، محيط اطراف ما لبريز از اطلاعات و پيامهاست و ما گاه بر حسب نياز اطلاعاتي خود به صورت آگاهانه و كاملاً ارادي به انتخاب برخي از آنها مي‌پردازيم. ولي كل اطلاعاتي كه در ذهن هرفرد است، چيزي بيش از اين برخوردهاي آگاهانه است، كه به نظر مي‌رسد ناشي از عبور ذرات اطلاعاتي معلق در محيط پيرامون ما از غشاي ذهن (اثر تونل) و تأثير آن بر اين گنجينة اطلاعات فردي است. در نظرية بوم شناختي ويليامسون نيز تأكيد مي‌شود كه دست كم در زمينة اطلاعات زندگي روزمره، اطلاعات اغلب به صورت اتفاقي كسب مي‌شوند تا آنكه به صورت هدفمند مورد جستجو قرار گيرند.وي معتقد است افراد، اطلاعات را به صورت غيرمنتظره و حين درگيري با ديگر فعاليتها، در حالي كه كسب اطلاعات به يك «همراه تصادفي» تبديل مي‌شود، به دست مي‌آورند (فيشر اردلزو مك كچني 1387: 162). يكي از ويژگيهاي انساني، توانايي يادگيري و حافظه است. مثلاً ما شخصي را چند سال پيش ديده‌ايم و اكنون با ديدن او ناگهان تمام خاطرات، چهره و هويت يكتاي او و همچنين ويژگيهايش در ذهنمان پديدار مي‌شود. اين در حالي اتفاق مي‌افتد كه تمام سلولهاي بدنمان تغيير كرده و حتي محتويات سلولهاي عصبي نيز بازسازي شده‌اند و ديگر آن سلولهاي تشكيل‌دهنده چند سال پيش در بدنمان وجود ندارند (سردار، 1388: 14). مي‌توان اين‌گونه تصور كرد كه اطلاعات از غشاي اين سلولهاي قديمي گذشته و به سلولهاي جديد بعدي انتقال پيدا كرده است و اين كار تا زنده هستيم، ادامه خواهد داشت. در غير اين صورت، با از بين رفتن سلولها، اطلاعات ما نيز از بين مي‌رفت. برگشت پذيري يا برگشت‌ناپذيري فرايندهايي در طبيعت وجود دارد كه همواره در يك جهت انجام مي‌شوند، كه به آنها «فرايندهاي برگشت‌ناپذير» مي‌گويند. در مقابل، فرايندهاي برگشت‌پذير در دو جهت انجام مي‌گيرند. فرايند برگشت پذير مانند نوسان آونگ ساعت ديواري يا چرخش يك چرخ است. فرايندهاي برگشت‌پذير و برگشت ناپذير را مي‌توان با تصور فيلمي كه از يك فرايند تهيه شده و در جهت عكس نمايش داده شود، از هم تشخيص داد. اگر در اين عمل، حوادث همچنان به طور فيزيكي معقول به نظر برسند، برگشت‌پذير و در غير اين صورت برگشت‌ناپذيرند. به عنوان مثال، فيلم تهيه شده از رد و بدل كردن يك توپ برگشت‌پذير و يك برگ كاغذ كه پاره مي‌شود، برگشت‌ناپذير است. (ري، 1374: 129). به نظر مي‌رسد فرايند كسب و دريافت اطلاعات نيز فرايندي برگشت‌ناپذير باشد، زيرا هر كسي بسته به نياز و موقعيت خود بهره لازم را از اطلاعات مي‌گيرد و اين اطلاعات باعث تغييرات زيادي در سطح دانش و آگاهي و نحوة رفتار و زندگي فرد مي‌شود. ما هيچ‌گاه قادر نخواهيم بود در شرايط معمول و طبيعي (مگر با روشهاي دارويي و پزشكي) اطلاعاتي را كه وارد ذهن كسي شده است، پاك كنيم يا از او بگيريم، زيرا همان‌طور كه گفته شد، هر اطلاعاتي داراي تأثير خاصي بر افراد است و در واقع اين «تأثير» است كه به اطلاعات اهميت مي‌بخشد. تصور كنيد به فردي در مورد نحوة انجام صحيح كاري اطلاعات و آموزش داده مي‌شود. هنگامي كه او اين مهارت را به دست آورد، ديگر با گرفتن اطلاعات خود از او نمي‌توانيد مهارت كسب شده توسط فرد را از وي پس بگيريد. بنابراين، ما هرگز با برگرداندن فيلم و بازپس‌گرفتن منبع اصلي اطلاعات از فرد، نمي‌توانيم او را به حالت قبل برگردانيم، زيرا او به شناخت متفاوتي دست يافته و به فرد جديدي تبديل شده است. بنابراين، به دليل غيرمنطقي بودن اين بازگشت، اين فرايند، برگشت‌ناپذير به‌شمار مي‌رود. جمع‌بندي نهايي در اين نوشته، پس از معرفي برخي از اساسي‌ترين اصول فيزيك كوانتوم، به تطبيق اين اصول با دنياي اطلاعات و ذرات اطلاعاتي پرداخته شده است. هايزنبرگ در سال 1971 بيان كرد نمي‌توان همزمان دو كميت موضع و امپولس ذره را با دقتي دلخواه اندازه‌گيري نمود. او نام اين واقعيت را اصل عدم قطعيت ناميد. اصل عدم قطعيت به ما مي‌گويد نمي‌توان چيزي را بدون مختل كردن آن اندازه‌گيري كرد و نقش مشاهده‌گر و ناظر در اين فرايند بسيار تأثيرگذار است. در محيطهاي اطلاعاتي نيز هيچ‌گاه قادر به تعيين ميزان امپولس هر يك از قالبهاي اطلاعاتي بر روي افراد مختلف نخواهيم بود و به علت عدم تفكيك بين فاعل شناسايي و موضوع شناسايي يعني مشاهده‌گر و مشاهده شونده در فيزيك كوانتوم، مي‌توان براي محيطهاي اطلاعاتي گفت كه براي سنجش ميزان بار اطلاعاتي هر پيام بايد به گيرنده آن مراجعه كرد، زيرا هر فرد بنا بر زيرساختهاي ذهني خود، برداشت متفاوتي از پيام خواهد داشت. پديدة تداخل يكي از پديده‌هاي مهم فيزيك كوانتوم و در رابطه با برخورد امواج مختلف با جهت‌هاي متفاوت است و همان‌طور كه در بخش مربوط به اين قسمت توضيح داده شد، تنها در يك مورد يعني برخورد طول موجهاي هم‌جهت، عملكرد اطلاعات مشابه موج است. الكترونها همچون علم دائم در حال حركتند و به حالت سكون در نمي‌آيند مگر آنكه بر طبق اصل موجي بودن، به مكاني محدود شوند و يا به انحصار افراد خاصي در آيند كه در اين صورت از قدرت زايش اطلاعات به علت عدم جريان و حركت، كاسته خواهد شد. البته، اثر تونل نيز يكي از مفاهيم اساسي فيزيك كوانتوم است كه براي دنياي اطلاعات نشان مي‌دهد چگونه اطلاعات در بعضي مواقع بسيار راحت و به آساني در جريان بوده و بر روي ذهن افراد تأثير مي‌گذارد. برگشت‌پذيري و برگشت‌ناپذيري نيز دو مفهوم رايج در اين عرصه هستند و با توجه به فرايند كسب و دريافت اطلاعات و اينكه هيچ‌گاه نمي‌توان اطلاعات ذخيره شده در ذهن افراد را در شرايط عادي ازآنها بازپس گرفت و از ذهنها پاك نمود، مي‌توان آن را برگشت‌ناپذير توصيف كرد. طبق نظر «حري» (1380: 73) «از دهه 1940 به اين سو در باب اطلاعات نظريه‌هاي متفاوتي ارائه شده است، ولي هيچ كدام از حد دو نظريه رياضي شانون و معناشناختي فراتر نرفته‌ و همگي همان مفاهيم را به بيانهاي گوناگون عرضه كرده‌اند». اين دو نظريه بر مفاهيم گيرنده، فرستنده، كانال، پيام و اندازه‌گيري آن تأكيد دارند، حال آنكه همان‌طور كه ملاحظه شد حداقل در نظريه كوانتومي اطلاعات، به ماهيت ذرات اطلاعاتي (به صورت انفرادي) و نحوة رفتار آنها در شرايط مختلف و در جريانهاي اطلاعاتي و فرايندهاي شناختي (به صورت جمعي) پرداخته شده است؛ يعني نه تنها داراي بسياري از مفاهيم مطرح شده در دو نظريه بالاست، بلكه از ديدگاهي متفاوت، مسائل گوناگون و متنوع ديگري را نيز بررسي كرده است. علاوه بر نظريه كوانتومي اطلاعات، نظريه اطلاعات كوانتومي نيز از ديد پژوهشگران اين عرصه، نظريه‌اي كاملاً متفاوت و كامل‌تر از نظريه رياضي شانون است. بنابراين، آنچه حري مدعي آن است، منطقي به نظر نمي‌رسد. تمامي اينها تفسيرهايي از اطلاعات با استفاده از اصول اساسي فيزيك كوانتومي بوده و با استفاده از آنها تلاش شد تا ويژگيهاي اطلاعات در شرايط و موقعيتهاي مختلف بررسي شود. گفتني است، هر چه تلاش ما براي شناخت كامل‌تر ذرات اطلاعات و نحوة برخورد و تعامل آنها با محيط پيرامون خود بيشتر باشد، به نحو مطلوب‌تري خواهيم توانست به امور ذخيره و بازيابي اطلاعات و تحليل فرايندهاي اطلاعاتي بپردازيم. يكي از اين راهكارها، استفاده از اصول فيزيك كوانتومي و تطبيق آنها براي دنياي اطلاعات است.