شترستوك
تخيل أنك تفتح ورقة نهاية الأسبوع وتبحث في صفحات الألغاز عن لعبة Sudoku. تقضي صباحك في العمل من خلال هذا اللغز المنطقي ، فقط لكي تدرك في المربعات القليلة الماضية أنه لا توجد طريقة ثابتة لإنهائه.
"لا بد أنني ارتكبت خطأ" ، كما تعتقد. لذا حاول مرة أخرى ، هذه المرة بدءًا من الزاوية لا يمكنك الانتهاء والعودة إلى الاتجاه الآخر. لكن الشيء نفسه يحدث مرة أخرى. لقد وصلت إلى المربعات القليلة الماضية وتجد أنه لا يوجد حل ثابت.
إن العمل على الطبيعة الأساسية للواقع وفقًا لميكانيكا الكم يشبه إلى حد ما لعبة Sudoku المستحيلة. بغض النظر عن المكان الذي نبدأ فيه بنظرية الكم ، فإننا ننتهي دائمًا في معضلة تجبرنا على إعادة التفكير في الطريقة التي يعمل بها العالم بشكل أساسي. (هذا ما يجعل ميكانيكا الكم ممتعة للغاية).
دعني آخذك في جولة قصيرة ، من خلال عيون فيلسوف ، حول العالم وفقًا لميكانيكا الكم.
1. عمل مخيف عن بعد
على حد علمنا ، فإن سرعة الضوء (حوالي 300 مليون متر في الثانية) هي السرعة القصوى للكون. اشتهر ألبرت أينشتاين بالسخرية من احتمال تأثير الأنظمة الفيزيائية على بعضها البعض بشكل أسرع مما يمكن أن تنتقل فيه إشارة ضوئية بينها.
مرة أخرى في الأربعينيات من القرن الماضي ، أطلق أينشتاين على هذا "عمل مخيف عن بعد". عندما بدت ميكانيكا الكم في وقت سابق أنها تتنبأ بمثل هذه الأحداث المخيفة ، جادل بأن النظرية لا يجب أن تنتهي بعد ، وأن بعض النظريات الأفضل ستروي القصة الحقيقية.
نحن نعلم اليوم أنه من غير المحتمل وجود نظرية أفضل من هذا القبيل. وإذا اعتقدنا أن العالم مكون من "أشياء" محددة جيدًا ومستقلة ، فعالمنا يجب أن يكون عالمًا يُسمح فيه بالحركة المخيفة على مسافة بين هذه القطع من الأشياء.
2. تخفيف قبضتنا على الواقع
"ماذا لو لم يتكون العالم من" أشياء "محددة جيدًا ومستقلة؟" أسمعك تقول. "إذن هل يمكننا تجنب هذا العمل المخيف؟"
نعم نستطيع. ويفكر الكثيرون في مجتمع فيزياء الكم بهذه الطريقة أيضًا. لكن هذا لن يكون عزاءًا لأينشتاين.
أجرى أينشتاين نقاشًا طويلاً مع صديقه نيلز بور ، عالم فيزياء دنماركي ، حول هذا السؤال بالذات. جادل بوهر بأنه يجب علينا بالفعل التخلي عن فكرة تعريف أشياء العالم جيدًا ، حتى نتمكن من تجنب العمل المخيف عن بعد. من وجهة نظر بور ، ليس للعالم خصائص محددة إلا إذا نظرنا إليها. يعتقد بور أنه عندما لا ننظر ، فإن العالم كما نعرفه ليس موجودًا بالفعل.
لكن أينشتاين أصر على أن العالم يجب أن يصنع منه شيء سواء نظرنا إليه أم لا ، وإلا فلن نستطيع التحدث مع بعضنا البعض عن العالم ، وكذلك العلم. لكن آينشتاين لا يستطيع أن يكون لديه عالم مستقل واضح المعالم ولا يوجد عمل مخيف عن بعد ... أو هل يستطيع ذلك؟
3. العودة إلى المستقبل
يعتبر الجدل بين بوهر وآينشتاين من الأمور المألوفة إلى حد معقول في تاريخ ميكانيكا الكم. أقل شيوعًا هو الركن الضبابي لأحجية المنطق الكمومي حيث يمكننا إنقاذ عالم محدد جيدًا ومستقل وعدم وجود عمل مخيف. لكننا سنحتاج إلى أن نكون غريبين من نواحٍ أخرى.
إذا كان إجراء تجربة لقياس نظام كمي في المختبر يمكن أن يؤثر بطريقة ما على شكل النظام قبل القياس ، يمكن لأينشتاين أن يأكل كعكته أيضًا. تسمى هذه الفرضية "retrocausality"، لأن تأثيرات إجراء التجربة يجب أن تنتقل إلى الوراء في الوقت المناسب.
إذا كنت تعتقد أن هذا غريب ، فأنت لست وحدك. هذه ليست وجهة نظر شائعة جدًا في مجتمع فيزياء الكم ، لكن لها مؤيدين. إذا كنت تواجه اضطرارًا إلى قبول إجراء مخيف عن بعد ، أو عدم وجود عالم كما نعرفه عندما لا ننظر إليه ، فإن السببية الرجعية لا تبدو خيارًا غريبًا بعد كل شيء.
4. لا يوجد عرض من أوليمبوس
تخيل أن زيوس جالس على قمة جبل أوليمبوس ، وهو يمسح العالم. تخيل أنه كان قادرًا على رؤية كل ما حدث ، وسيحدث ، في كل مكان وفي كل الأوقات. أطلق على هذا "نظرة الله" للعالم. من الطبيعي أن نعتقد أنه لا بد من وجود طريقة ما للعالم ، حتى لو كان من الممكن فقط أن يعرفه الله الذي يرى كل شيء.
البحوث الحديثة في ميكانيكا الكم ، فإن نظرة الله للعالم مستحيلة ، حتى من حيث المبدأ. في بعض السيناريوهات الكمية الغريبة ، يمكن لعلماء مختلفين النظر بعناية في الأنظمة في مختبراتهم وإجراء تسجيلات شاملة لما يرونه - لكنهم سيختلفون حول ما حدث عندما يأتون لمقارنة الملاحظات. وقد لا تكون هناك حقيقة مطلقة حول من هو الصحيح - ولا حتى زيوس يستطيع أن يعرف!
لذا في المرة القادمة التي تواجه فيها لعبة Sudoku مستحيلة ، كن مطمئنًا أنك في صحبة جيدة. يعرف مجتمع فيزياء الكم بأكمله ، وربما حتى زيوس نفسه ، ما تشعر به بالضبط.
عن المؤلف
بيتر إيفانز ، زميل البحوث المهنية المبكرة في ARC Discovery ، جامعة كوينزلاند
يتم إعادة نشر هذه المقالة من المحادثة تحت رخصة المشاع الإبداعي. إقرأ ال المقال الأصلي.
books_science
