تشير بعض تفسيرات ميكانيكا الكم إلى أن كوننا بأكمله موصوف من خلال دالة موجية عالمية واحدة تنقسم وتتكاثر باستمرار ، مما يخلق حقيقة جديدة لكل تفاعل كمي محتمل. هذا بيان جريء جدا. إذا كيف نصل إلى هناك؟
من أول الإدراك في تاريخ ميكانيكا الكم أن المادة لها خصائص تشبه الموجة. تم اقتراحه لأول مرة من قبل الفيزيائي الفرنسي لويس دي برولي ، الذي جادل في أن كل جسيم دون ذري له موجة مرتبطة به. يمكن للضوء أن يعمل كجسيم وموجة.
سرعان ما أكد فيزيائيون آخرون هذه الفكرة المتطرفة ، خاصة في التجارب الإلكترونات تشتت في فيلم رقيق قبل الهبوط على الهدف. الطريقة التي تنتشر بها الإلكترونات هي أكثر خصائص الموجة من الجسيم. ولكن بعد ذلك ، ظهر سؤال: ما هي موجة المادة؟ كيف تبدو؟
متعلق ب: هل نعيش في عالم الكم؟
اعتقد منظرو الكم الأوائل مثل إروين شرودنغر أن الجسيمات تنتشر عبر الفضاء على شكل موجات. طور معادلته الشهيرة لوصف سلوك تلك الموجات ، والتي لا تزال مستخدمة حتى اليوم. لكن فكرة شرودنغر واجهت المزيد من الاختبارات التجريبية. على سبيل المثال ، يتصرف الإلكترون مثل الموجة في منتصف السفر ، ولكن بمجرد وصوله إلى الهدف ، فإنه يهبط كجسيم واحد صغير ، لذلك لا يمكن تمديده فعليًا عبر الفضاء.
بدلا من ذلك ، بدأ تفسير بديل. اليوم ، نطلق عليه تفسير كوبنهاجن لميكانيكا الكم ، وهو التفسير الأكثر شعبية بين علماء الفيزياء. في هذا النموذج ، الدالة الموجية – الاسم الذي يطلقه الفيزيائيون على الخاصية الشبيهة بالموجة للمادة – غير موجودة حقًا. بدلاً من ذلك ، من الملاءمة الرياضية وصف سحابة من الاحتمالات الميكانيكية الكمومية حيث قد نجد جسيمًا دون ذري في المرة القادمة التي نبحث فيها عن ذلك.
سلاسل المتاعب
هناك عدة مشاكل في تفسير كوبنهاجن. كما أشار شرودنجر نفسه ، ليس من الواضح كيف تنطلق الدالة الموجية من سحابة الاحتمالات قبل القياس دون أن تكون في لحظة ملاحظتنا.
لذلك قد يكون هناك شيء أكثر أهمية للدالة الموجية. ربما تكون حقيقية مثل كل الجسيمات. كان De Broglie أول من اقترح الفكرة ، لكنه في النهاية انضم إلى معسكر كوبنهاغن. قام الفيزيائيون اللاحقون ، مثل هيو إيفريت ، بإعادة النظر في المشكلة وتوصلوا إلى نفس النتيجة.
إن جعل الدالة الموجية شيئًا حقيقيًا يحل مشكلة القياس هذه في تفسير كوبنهاجن لأنها تمنع القياس من أن يكون هذه العملية فائقة الخصوصية التي تدمر وظيفة الموجة. بدلاً من ذلك ، ما نسميه القياس هو في الواقع سلسلة طويلة من الجسيمات الكمومية والوظائف الموجية التي تتفاعل مع الجسيمات الكمومية والوظائف الموجية الأخرى.
إذا قمت ببناء كاشف وأطلقت إلكترونات عليه ، على سبيل المثال ، على المستوى دون الذري ، فإن الإلكترون لا يعرف أنه يتم قياسه. إنه يضرب الذرات على الشاشة ، مما يرسل إشارة كهربائية (مصنوعة من المزيد من الإلكترونات) عبر سلك ، والذي يتفاعل مع شاشة ، والتي تنبعث منها فوتونات تصطدم بجزيئات في عينيك ، وما إلى ذلك.
في هذه الصورة ، يحصل كل جسيم على دالة موجية خاصة به وهذا كل شيء. تتفاعل جميع الجسيمات وجميع الوظائف الموجية كما تفعل عادةً ، ويمكننا استخدام أدوات ميكانيكا الكم (مثل معادلة شرودنجر) للتنبؤ بكيفية تصرفها.
وظيفة موجة عالمية
لكن للجسيمات الكمومية خصائص مثيرة للاهتمام بسبب وظيفتها الموجية. عندما يتلامس جسيمان ، لا يتصادمان مع بعضهما البعض ؛ لبعض الوقت ، تتداخل وظائفها الموجية. عندما يحدث ذلك ، لم يعد بإمكانك الحصول على وظيفتين موجيتين منفصلتين. بدلاً من ذلك ، يجب أن يكون لديك دالة موجة واحدة تصف كلا الجسيمين في وقت واحد.
مع تحرك الجسيمات بعيدًا ، فإنها لا تزال تحافظ على وظيفة الموجة المتكاملة هذه. يسمي الفيزيائيون هذه العملية تشابك الكم – ماذا او ما البرت اينشتاين يشار إليه على أنه “عمل مخيف عن بعد”.
بينما نقوم بإعادة تتبع جميع خطوات القياس ، تنشأ مشاكل متسلسلة من تداخل دوال الموجة. يتشابك الإلكترون مع الذرات الموجودة في الشاشة ، والتي تتشابك مع الإلكترونات في السلك وما إلى ذلك. حتى الجسيمات في أدمغتنا تتشابك أرضمع كل الضوء الذي يأتي ويذهب من كوكبنا ، فإن كل جسيم في الكون متشابك مع كل جسيم آخر في الكون.
مع كل معقد جديد ، لديك دالة موجية واحدة تصف كل الجسيمات المجمعة. لذا فإن الاستنتاج الواضح من جعل الدالة الموجية حقيقة هو أن هناك دالة موجية واحدة تصف الكون بأكمله.
وهذا ما يسمى بتفسير “العوالم المتعددة” لميكانيكا الكم. يتوفر هذا الاسم عندما نسأل عما يحدث أثناء عملية المراقبة. في ميكانيكا الكم ، لا نعرف أبدًا ما الذي سيفعله الجسيم – في بعض الأحيان قد يرتفع ، وأحيانًا قد ينخفض ، وما إلى ذلك. في هذا التفسير ، في كل مرة يتفاعل فيها جسيم كمي مع جسيم كمي آخر ، تنقسم وظيفة الموجة العالمية إلى أجزاء متعددة ، مع وجود أكوان مختلفة لها نتائج محتملة مختلفة.
وهذا كيف تصل إلى الكون المتعدد؟. من خلال تشابك الجسيمات الكمومية ، تحصل على نسخ متعددة من الكون تعيد نفسها طوال الوقت. كل منها متطابق ، باستثناء اختلاف بسيط في بعض وظائف الكم العشوائية. أي أن هناك العديد من النسخ من هذه المقالة التي تقرأها الآن ، وكلها متطابقة باستثناء بعض التفاصيل الكمية البسيطة.
هناك أيضًا مشاكل في هذا التفسير – على سبيل المثال ، كيف يظهر هذا الانقسام في الواقع؟ لكنها طريقة جذرية للنظر إلى الكون وتوضح مدى قوة ميكانيكا الكم كنظرية – ما بدأ كطريقة لفهم سلوك الجسيمات دون الذرية يمكن أن يتحكم في خصائص الكون بأكمله.
تابعنا على تويتر تضمين التغريدة (يفتح في علامة تبويب جديدة) أو على فيسبوك (يفتح في علامة تبويب جديدة).
“متعصب التلفزيون. مدمن الويب. مبشر السفر. رجل أعمال متمني. مستكشف هواة. كاتب.”
More Stories
الصين تطلق مهمة طموحة إلى مناطق بعيدة من القمر وسط مخاوف من “سباق الفضاء” بشأن وكالة ناسا | الصين
المهمة الصينية للانفجار إلى ما هو أبعد من القمر: ما تحتاج لمعرفته حول ناسا وسباق الفضاء الصيني | أخبار العلوم والتكنولوجيا
ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية تستعدان للاقتراب الوثيق من جسم أبوفيس القريب من الأرض