कुछ यादृच्छिक संख्याओं के बारे में सोचें। 8, 12, 876, 93 जैसी संख्याएँ ... ये जीव विज्ञान में यादृच्छिक संख्याएँ हैं, और ये प्रतीत होने वाली सरल संख्याएँ ब्रह्मांड के सबसे गहन रहस्यों की कुंजी रखती हैं - हम स्वयं। अधिक विशिष्ट (और कम नाटकीय) होने के लिए, संख्याएँ नहीं बल्कि वह प्रक्रिया जिसके माध्यम से संख्याएँ उत्पन्न की गई हैं, गंभीर निहितार्थ रखती हैं। उदाहरण के लिए, कोई कुछ आकर्षक प्रश्न पूछ सकता है जैसे क्या ये संख्याएं वास्तव में यादृच्छिक हैं? क्या भविष्य में यदि मुझसे यादृच्छिक संख्याएं पूछी जाएं तो वही संख्याएं मिलने की संभावना है? हमारा मस्तिष्क इन यादृच्छिक संख्याओं का उत्पादन कैसे करता है? क्या यह संभव है कि मस्तिष्क ने कुछ संख्याओं को यादृच्छिक के रूप में चिह्नित कर दिया हो? क्या मस्तिष्क में अनजाने में पासा फेंकने जैसी यादृच्छिक प्रक्रियाएं शामिल करने वाला कोई एल्गोरिदम चल रहा है? क्या हमारी विचार प्रक्रियाएँ स्वतंत्र हैं? क्या शुरूआत में स्वतंत्र इच्छा जैसी कोई चीज़ होती है? आप सभी ने सही ढंग से देखा होगा कि ये ऐसे प्रश्न हैं जिनके लिए हमारे पास फिलहाल संतोषजनक उत्तर नहीं हैं। आप में से कुछ लोग मानते होंगे कि विज्ञान अंततः इन प्रश्नों के सही उत्तर खोज लेगा, और तब तक, झाड़-झंखाड़ करके प्रचार करने की कोई आवश्यकता नहीं है। आप में से अधिकांश लोगों को शायद यह एहसास न हो कि विज्ञान के पास कुछ उत्तर और कुछ सुराग हैं, जहाँ थोड़े और प्रयास से कुछ गहन प्रश्नों के उत्तर मिल सकते हैं। इस पोस्ट के अंत में, मैं एक प्रयोग का प्रस्ताव दूंगा जिसे आप घर पर करके अपनी विचार प्रक्रियाओं की जांच कर सकते हैं। इस बीच, आइए कुछ यादृच्छिक प्रक्रियाओं के बारे में बात करते हैं। अनुभव की गई यादृच्छिकता यादृच्छिक नहीं है आइए यांत्रिक दुनिया में यादृच्छिक संख्याओं की तलाश करें। ये यादृच्छिक प्रक्रियाओं जैसे कि सिक्का उछालना या पासा फेंकना, के परिणाम हैं। अन्य यादृच्छिक घटनाएँ भी हैं जैसे कि एक दिन में एक इंटरचेंज को पार करने वाली लाल कारों की संख्या, हमारे वायुमंडल में प्रवेश करने वाले उल्कापिंडों की संख्या, आदि। फिर (या आपकी पसंदीदा कंप्यूटर भाषा का कोई अन्य रूटीन) का आउटपुट है। अंतिम वाला निश्चित रूप से यादृच्छिक नहीं है क्योंकि यह एक एल्गोरिथ्म का आउटपुट है। यदि एल्गोरिथ्म अपनी गणना एक ही 'बीज' संख्या से शुरू करता है तो वह वही संख्याएँ उत्पन्न करेगा। ये, वास्तव में, छद्म यादृच्छिक संख्याएँ हैं। सभी व्यावहारिक उद्देश्यों के लिए अच्छा है, लेकिन पूरी तरह से पूर्वानुमान योग्य है और इस प्रकार बिल्कुल यादृच्छिक नहीं है। numpy.random.rand() हमारे जीवन में हम जो यादृच्छिकता अनुभव करते हैं, वह वास्तव में छद्म यादृच्छिकता होती है, जो सूचना के अभाव के कारण होती है। दूसरा उदाहरण लें- इंटरचेंज को पार करने वाली लाल कारों की संख्या। इंटरचेंज पर प्रतीक्षा कर रहे व्यक्ति को लाल कार का दिखना एक यादृच्छिक प्रक्रिया लग सकती है, लेकिन उपग्रह के माध्यम से क्षेत्र का लाइव ट्रैफ़िक दृश्य रखने वाले व्यक्ति को पता चल जाएगा कि कितनी लाल कारें इंटरचेंज को पार करेंगी। यह प्रक्रिया, जो एक पर्यवेक्षक के लिए स्पष्ट रूप से यादृच्छिक है, अधिक जानकारी वाले दूसरे पर्यवेक्षक के लिए पूरी तरह से नियतात्मक है। यह हमारे दैनिक जीवन में अनुभव की जाने वाली अधिकांश यादृच्छिकता के लिए एक सामान्य विशेषता है। स्पष्ट यादृच्छिकता जानकारी की कमी के कारण है। अब एक सिक्के के उछाल के बारे में सोचिए। परिणाम फिर से स्पष्ट रूप से यादृच्छिक है। लेकिन क्या आप वास्तव में सोचते हैं कि हम अंतरिक्ष में एक रॉकेट दाग सकते हैं और यह निर्धारित कर सकते हैं कि यह मंगल ग्रह पर कब और कहाँ उतरेगा, लेकिन एक सिक्के के उछाल के परिणाम की भविष्यवाणी नहीं कर सकते? क्या रॉकेट की गति को नियंत्रित करने वाले नियम सिक्के की गति को निर्धारित करने वाले नियमों से इतने अलग हैं? वास्तव में ऐसा नहीं है। भौतिकी के एक ही नियम दो मामलों में लागू होते हैं। फर्क सिर्फ इतना है कि जब सिक्का उछाला जाता है तो उसकी गतिशीलता के बारे में हमारे पास सटीक जानकारी नहीं होती। ऐसा नहीं है कि जानकारी नहीं होती। हम बस इसे पुनः प्राप्त करने के प्रयास में परेशान नहीं होते और यह दिखावा करते हैं कि प्रकृति ने सिक्का जिस भी उद्देश्य से उछाला गया था, उसके लिए एक यादृच्छिक निर्णय लिया है। वास्तव में, एक तेज़ मूवी कैमरे के माध्यम से उछाले गए सिक्के के पहले कुछ सेकंड के अंशों का वीडियो फुटेज सिक्के की गतिशीलता को डिकोड कर सकता है और टॉस के परिणाम की भविष्यवाणी कर सकता है। यही बात पासे के रोल, आपकी पसंदीदा लॉटरी या आपके द्वारा सोची जा सकने वाली अधिकांश यादृच्छिक प्रक्रियाओं के लिए भी सच है (शब्द-क्रीड़ा का इरादा)। ऐसा इसलिए है क्योंकि प्रकृति के नियम जो हम अपने दैनिक जीवन में अनुभव करते हैं (सरलता के लिए, न्यूटन के नियम जो हम हाई स्कूल में पढ़ते हैं) नियतात्मक हैं। यदि आप रुचि की वस्तुओं की प्रारंभिक स्थितियों (स्थितियों, वेगों) और इन वस्तुओं पर कार्य करने वाले बलों को जानते हैं, तो आप वस्तुओं की भविष्य की गतिशीलता को सटीक रूप से निर्धारित कर सकते हैं। इस डोमेन में यादृच्छिक दिखने वाली कोई भी चीज़ हमारी जानकारी तक पहुँच की कमी के कारण है। जानकारी वहाँ है। हमें बस उस जानकारी को रिकॉर्ड करने और संसाधित करने के लिए बेहतर तकनीक की आवश्यकता है। निकट भविष्य में कैसीनो का कारोबार बंद हो सकता है, जब हमारे स्मार्टफोन पासे के चलते ही उसके परिणाम की भविष्यवाणी करने लगेंगे। इसका मतलब यह है कि भविष्य में कुछ दशकों में, सिक्का उछालना और पासा फेंकना आज के एबैकस से ज़्यादा उपयोगी नहीं हो सकता। हमारे स्मार्टफ़ोन में ज़रूरी तकनीक होगी जो एक सेकंड के अंश में सिक्के की गतिशीलता को हल करने और परिणाम की भविष्यवाणी करने में सक्षम होगी। पासे के रोल के कुछ त्वरित स्नैपशॉट और हमारे फोन फेंक के परिणाम की भविष्यवाणी करेंगे। हो सकता है कि अभी ऐसे लोग ऐसे ऐप बना रहे हों। हो सकता है कि अभी ऐसे लोग इस तरह से पैसे कमा रहे हों। लेकिन हमारे जैसे अधिक विनम्र लोगों के लिए, एक स्वाभाविक सवाल यह है कि हम भविष्य में कैसीनो कैसे खेलेंगे? या मैच शुरू करेंगे? या लॉटरी जीतेंगे? और आप में से उन लोगों के लिए, मैं शुद्ध नग्न कच्ची यादृच्छिकता प्रस्तुत करता हूँ --- क्वांटम यांत्रिकी। सच्ची यादृच्छिकता से मिलिए एक ऐसा सिद्धांत है जो प्रकृति के वर्णन को सबसे बुनियादी स्तर पर बताता है। यह वह स्तर है जहाँ हम पदार्थ और ऊर्जा के निर्माण खंडों, परमाणुओं, अणुओं, इलेक्ट्रॉनों, फोटॉनों आदि से निपटते हैं। इस स्तर पर, प्रकृति हमारे दैनिक जीवन में जिस तरह से दिखाई देती है, उससे बहुत अलग तरीके से व्यवहार करती है, जैसा कि हम जल्द ही देखेंगे। क्वांटम यांत्रिकी एक क्वांटम सिक्का सिक्के के उछाल के बारे में फिर से सोचें। लेकिन इस बार, यह एक क्वांटम सिक्का है, उदाहरण के लिए, एक इलेक्ट्रॉन का स्पिन। इलेक्ट्रॉन पदार्थ के निर्माण खंडों का हिस्सा हैं। ये वो जिन्न हैं जिन्हें हमने जादुई चायदानी से बाहर निकाला है, बस फर्क इतना है कि हम तीन से ज़्यादा इच्छाएँ कर सकते हैं। आपके आस-पास की हर चीज़ जो चलती है, आवाज़ करती है और बच्चा नहीं है, वह इलेक्ट्रॉन पर चल रही है। इलेक्ट्रॉनों में स्पिन नामक एक गुण होता है। इलेक्ट्रॉनों के स्पिन का मापन काफी आसान है। आपको बस इलेक्ट्रॉन को एक पच्चर के आकार के चुंबक के पास से गुज़ारना है। ऐसे चुंबक का चुंबकीय क्षेत्र इलेक्ट्रॉन पर बल लगाता है, और इलेक्ट्रॉन अपने स्पिन के आधार पर एक या दूसरी दिशा में विक्षेपित होता है। जब इलेक्ट्रॉन के स्पिन को मापने का प्रयोग किया जाता है, तो हम पाते हैं कि इसके केवल दो संभावित मान हैं। हम उन्हें हेड (स्पिन-अप) और टेल (स्पिन डाउन) के रूप में लेबल करते हैं, और हमें एक क्वांटम सिक्का मिल जाता है। यदि आप अब क्वांटम सिक्का उछालते हैं, तो आपको फिर से एक यादृच्छिक आउटपुट मिलेगा, या तो सिर या पूंछ। लेकिन शास्त्रीय (जिस पर हमने पहले चर्चा की थी) से अंतर यह है कि अनिश्चितता किसी भी जानकारी की कमी के कारण नहीं है। हम इलेक्ट्रॉन के बारे में जानने के लिए सब कुछ जानते हैं, और फिर भी, यह अनुमान लगाने का कोई तरीका नहीं है कि स्पिन माप के परिणामस्वरूप स्पिन अप (सिर) या स्पिन डाउन (पूंछ) होगा। क्वांटम दुनिया में प्रत्येक घटना एक पासा फेंकने के समान है। यह शास्त्रीय सिक्के के विपरीत है, जहाँ यादृच्छिकता सूचना की कमी के कारण थी। यह क्वांटम स्तर पर प्रकृति का पहला रहस्य है। प्रकृति हमें यह जानने की अनुमति नहीं देती है कि पदार्थ और ऊर्जा के निर्माण खंडों के बीच कब और कौन सी मौलिक बातचीत होगी। इस स्तर पर होने वाली हर घटना पासा का रोल है। वास्तव में, क्वांटम यांत्रिकी का यह पहलू सिद्धांत की शुरुआत से ही एक जीवंत बहस का हिस्सा रहा है। अल्बर्ट आइंस्टीन सहित कई लोग क्वांटम स्तर पर घटनाओं के अनिर्धार्य वर्णन से खुश नहीं थे। आपने उनका प्रसिद्ध कथन अवश्य सुना होगा, " "। उनका मानना था कि सिद्धांत अधूरा था और संभवतः इसमें कुछ छिपे हुए चर गायब थे जो वर्णन में जोड़े जाने पर क्वांटम दुनिया में नियतिवाद की तरह शास्त्रीय दुनिया को बहाल कर देंगे। भगवान पासा नहीं खेलते हालांकि, पिछले 100 वर्षों में अनगिनत प्रयोगों ने इन छिपे हुए चर सिद्धांतों की संभावना को खारिज कर दिया है। और क्वांटम स्तर पर प्रकृति की हमारी सबसे अच्छी समझ क्वांटम यांत्रिकी द्वारा प्रदान की गई है, जो सिद्धांत रूप में हमें क्वांटम सिक्के के टॉस के परिणाम की भविष्यवाणी करने की अनुमति नहीं देती है। इस बिंदु तक मुख्य बिंदु यह है कि शास्त्रीय यादृच्छिक प्रक्रिया के लिए, जानकारी मौजूद होती है लेकिन वह सुलभ नहीं हो सकती है, लेकिन क्वांटम प्रक्रिया स्वाभाविक रूप से यादृच्छिक होती है। कोई भी जानकारी गायब नहीं होती है। शास्त्रीय और क्वांटम दुनिया में यादृच्छिक प्रक्रियाओं की इस समझ के साथ, हम जैविक दुनिया में वास्तव में बड़े सवालों का पता लगाने के लिए तैयार हैं। सबसे पहले, आप समझ सकते हैं कि शास्त्रीय कानूनों की नियतात्मक दुनिया में अनुपस्थित स्वतंत्र इच्छा को क्वांटम दुनिया में अनिश्चितता के कारण बहाल किया जा सकता है। हमें केवल एक चीज का पता लगाना है, वह है मस्तिष्क की कार्यप्रणाली में क्वांटम हस्ताक्षरों की तलाश करना। कई लोगों ने पहले भी यह सुझाव दिया है, लेकिन वर्तमान तकनीक प्रयोगात्मक सत्यापन का वादा करती है। हम जल्द ही क्वांटम जीवविज्ञान करने वाले लोगों से शानदार खबर सुन सकते हैं। छद्म डिजाइन? फिर एक और सवाल है जिसके बारे में मैं बात करना चाहता हूँ। जीवन पर विचार करें। इस ग्रह पर जीवन के उद्भव के बारे में दो प्रमुख सिद्धांत हैं। या तो हम किसी बुद्धिमान डिजाइन का हिस्सा हैं, या ग्रह पर जीवन एक दुर्घटना के रूप में उभरा, और यादृच्छिक उत्परिवर्तन के माध्यम से, यह उन सभी जीवन रूपों में विकसित हुआ जिन्हें हम आज देखते हैं (और दुख की बात है कि जिन्हें हमने ग्रह से मिटा दिया है)। विज्ञान स्वाभाविक रूप से दूसरे दृष्टिकोण का पक्षधर है। लेकिन वैज्ञानिक दृष्टिकोण का समर्थन करने वाले अधिकांश लोग यह महसूस नहीं करते हैं कि उनके विश्वदृष्टिकोण में अभी भी डिजाइन की संभावना है। ऐसा इसलिए है क्योंकि हमें अभी भी यह निर्धारित करना है कि जीनोम में उत्परिवर्तन पैदा करने वाली प्रक्रियाएं शास्त्रीय या क्वांटम कानूनों द्वारा शासित हैं या नहीं। यदि शास्त्रीय नियम इन उत्परिवर्तनों को संतोषजनक ढंग से मॉडल कर सकते हैं, तो ये यादृच्छिक नहीं हैं। ये नियतात्मक प्रक्रियाएँ हैं जिनके लिए जानकारी, यानी डिज़ाइन, पहले से ही मौजूद थी। किसी के पास वह जानकारी थी (सर्वशक्तिमान ईश्वर?) या नहीं, यह एक अलग प्रश्न है और इसका उत्तर व्यक्तिपरक रूप से दिया जा सकता है। वस्तुनिष्ठ रूप से यह पता लगाया जा सकता है कि एक डिज़ाइन उपलब्ध था। यह प्राकृतिक चयन बनाम बुद्धिमान डिज़ाइन बहस पर एक अनूठा दृष्टिकोण है जो एक भौतिक विज्ञानी प्रस्तुत करता है। क्वांटम जीव विज्ञान में अधिक शोध और आनुवंशिक उत्परिवर्तन में क्वांटम हस्ताक्षरों की खोज यह बताएगी कि क्या हम किसी डिज़ाइन का हिस्सा हैं या वास्तव में यादृच्छिक दुर्घटनाओं का परिणाम हैं। क्वांटम जीवविज्ञान से पता चलेगा कि क्या हम डिज़ाइन किये गये हैं। अंत में, मैं विचार प्रक्रियाओं का पता लगाने के लिए एक प्रयोग का प्रस्ताव करना चाहता हूँ जैसा कि मैंने वादा किया था। थोड़े धैर्य और बहुत साहस के साथ, आप इस प्रयोग को घर पर आसानी से कर सकते हैं। कागज़ का एक टुकड़ा लें और उस पर कुछ यादृच्छिक संख्याएँ लिखें। कागज़ को मोड़कर एक बॉक्स में रख दें। बॉक्स को एक तरफ़ रख दें। अब, कुछ हफ़्ते तक प्रतीक्षा करें। इस बीच, आपने जो संख्याएँ लिखी हैं, उन्हें याद करने की कोशिश न करें। जाहिर है, बॉक्स को न खोलें। कुछ हफ़्तों के बाद, कागज़ का एक और टुकड़ा लें, उस पर फिर से कुछ यादृच्छिक संख्याएँ लिखें, और उसे उसी बॉक्स में रख दें। फिर से कुछ हफ़्ते तक प्रतीक्षा करें और दोहराएँ। एक विस्तारित अवधि (जैसे एक साल या छह महीने) में, आपके पास बॉक्स में बहुत सारे मुड़े हुए कागज़ होंगे। अब बॉक्स खोलें और उन सभी यादृच्छिक संख्याओं को देखें जो आपने समय के साथ लिखी हैं। क्या वे सभी यादृच्छिक हैं? क्या कुछ पसंदीदा यादृच्छिक संख्याएँ हैं? क्या कोई पैटर्न है? क्या कोई डिज़ाइन है?
