تقترح بعض تفسيرات ميكانيكا الكم أن كوننا بأكمله موصوف بدالة موجية عالمية واحدة تنقسم وتتضاعف باستمرار ، مما ينتج عنه حقيقة جديدة لكل تفاعل كمي ممكن. هذا بيان جريء جدًا. إذا كيف نصل إلى هناك؟
من أوائل الإنجازات في تاريخ ميكانيكا الكم أن المادة لها خاصية موجية. أول من اقترح هذا كان الفيزيائي الفرنسي لويس دي برولي ، الذي أكد أن كل جسيم دون ذري يرتبط بموجة ، تمامًا مثل يمكن للضوء أن يتصرف كجسيم وكموجة.
سرعان ما أكد فيزيائيون آخرون هذه الفكرة المتطرفة ، خاصة في التجارب التي أجريت فيها الإلكترونات مبعثرة على ورقة رقيقة قبل أن تهبط على الهدف. كانت الطريقة التي تشتت بها الإلكترونات هي خاصية الموجة أكثر من الجسيم. ولكن بعد ذلك ، ظهر سؤال: ما هي موجة المادة بالضبط؟ كيف تبدو؟
متعلق ب: هل نعيش في عالم الكم؟
اعتقد منظرو الكم الأوائل مثل إروين شرودنجر أن الجسيمات نفسها انتشرت في الفضاء على شكل موجة. طور معادلته الشهيرة لوصف سلوك هذه الموجات ، والتي لا تزال مستخدمة حتى اليوم. لكن فكرة شرودنغر خضعت لمزيد من الاختبارات التجريبية. على سبيل المثال ، على الرغم من أن الإلكترون يتصرف مثل الموجة في الجو ، فإنه عندما يصطدم بهدف ، هبط كجسيم مضغوط واحد ، لذلك لا يمكن تمديده فعليًا في الفضاء.
وبدلاً من ذلك ، بدأ تفسير بديل يكتسب الزخم. نسميها اليوم تفسير كوبنهاجن لميكانيكا الكم ، وهي إلى حد بعيد التفسير الأكثر شعبية بين الفيزيائيين. في هذا النموذج ، الدالة الموجية – الاسم الذي يطلقه الفيزيائيون على الخاصية الموجية للمادة – غير موجودة حقًا. بدلاً من ذلك ، إنها وسيلة رياضية نستخدمها لوصف سحابة من احتمالات ميكانيكا الكم عن المكان الذي قد نجد فيه جسيمًا دون ذري في المرة القادمة التي نذهب فيها للبحث عنها.
سلاسل التشابك
لكن تفسير كوبنهاجن يطرح عدة مشاكل. كما أشار شرودنجر نفسه ، من غير الواضح كيف تنتقل الدالة الموجية من كونها سحابة من الاحتمالات قبل القياس إلى كونها ببساطة غير موجودة في الوقت الذي نقوم فيه بالرصد.
لذلك ربما يوجد شيء أكثر أهمية في الدالة الموجية. ربما يكون حقيقيًا مثل كل الجسيمات نفسها. كان De Broglie أول من اقترح هذه الفكرة ، لكنه في النهاية انضم إلى معسكر كوبنهاغن. في وقت لاحق ، نظر فيزيائيون مثل هيو إيفريت في المشكلة مرة أخرى وتوصلوا إلى نفس الاستنتاجات.
إن جعل الدالة الموجية شيئًا حقيقيًا يحل مشكلة القياس هذه في تفسير كوبنهاجن ، لأنه يمنع القياس من أن يكون هذه العملية الخاصة الفائقة التي تدمر وظيفة الموجة. بدلاً من ذلك ، ما نسميه القياس هو في الحقيقة مجرد سلسلة طويلة من الجسيمات الكمومية والوظائف الموجية التي تتفاعل مع الجسيمات الكمومية والوظائف الموجية الأخرى.
إذا قمت ببناء كاشف وأرسلت إلكترونات إليه ، على سبيل المثال ، على المستوى دون الذري ، فإن الإلكترون لا يعرف أنه يتم قياسه. إنه يضرب فقط الذرات الموجودة على الشاشة ، والتي ترسل إشارة كهربائية (مكونة من المزيد من الإلكترونات) عبر سلك يتفاعل مع شاشة ، والتي تنبعث منها فوتونات تصطدم بالجزيئات في عينيك ، إلخ.
في هذه الصورة ، كل جسيم له دالة موجية خاصة به ، وهذا كل شيء. تتفاعل جميع الجسيمات والوظائف الموجية كما تفعل عادةً ، ويمكننا استخدام أدوات ميكانيكا الكم (مثل معادلة شرودنغر) للتنبؤ بسلوكها.
دالة الموجة العالمية
لكن للجسيمات الكمومية خاصية مثيرة للاهتمام حقًا بسبب وظيفتها الموجية. عندما يتفاعل جسيمان ، لا يتصادمان فقط ؛ للحظة وجيزة ، تتداخل وظائفها الموجية. عندما يحدث هذا ، لم يعد بإمكانك الحصول على وظيفتين موجيتين منفصلتين. بدلاً من ذلك ، يجب أن يكون لديك دالة موجة واحدة تصف كلا الجسيمين في وقت واحد.
عندما تنفصل الجسيمات ، فإنها لا تزال تحتفظ بوظيفة الموجة الموحدة. يسمي الفيزيائيون هذه العملية تشابك الكم – ماذا او ما البرت اينشتاين يسمى “عمل عصبي بعيد”.
عند تتبع جميع خطوات القياس ، فإن ما يظهر هو سلسلة من التشابكات المتداخلة لوظائف الموجة. يتشابك الإلكترون مع الذرات الموجودة في الشاشة ، والتي تتشابك مع الإلكترونات في السلك ، وهكذا. حتى جزيئات دماغنا تتشابك معها أرضمع كل الضوء الذي يأتي ويذهب من كوكبنا ، وصولاً إلى كل جسيم في الكون يتشابك مع كل جسيم آخر في الكون.
مع كل تشابك جديد لديك دالة موجية واحدة تصف كل الجسيمات مجتمعة. لذا فإن الاستنتاج الواضح لجعل الدالة الموجية حقيقة هو أن هناك دالة موجية واحدة فقط تصف الكون بأكمله.
وهذا ما يسمى بتفسير “العوالم المتعددة” لميكانيكا الكم. يحصل على هذا الاسم عندما نسأل عما يحدث أثناء عملية المراقبة. في ميكانيكا الكم ، لسنا متأكدين أبدًا مما سيفعله الجسيم – في بعض الأحيان يمكن أن يرتفع ، وأحيانًا يمكن أن ينخفض ، وما إلى ذلك. في هذا التفسير ، في كل مرة يتفاعل فيها جسيم كمي مع جسيم كمي آخر ، تنقسم وظيفة الموجة العالمية إلى أقسام متعددة ، مع أكوان مختلفة تحتوي كل منها على نتائج محتملة مختلفة.
و هذا كيفية الحصول على كون متعدد. من خلال الحقيقة البسيطة المتمثلة في أن الجسيمات الكمومية تتشابك مع بعضها البعض ، تحصل على نسخ متعددة من الكون يتم إنشاؤها مرارًا وتكرارًا طوال الوقت. كل منها متطابق باستثناء الاختلاف الصغير في عملية كمومية عشوائية. هذا يعني أن هناك نسخًا متعددة منك تقرأ هذه المقالة الآن ، جميعها متشابهة تمامًا باستثناء بعض التفاصيل الكمية الدقيقة.
يقدم هذا التفسير أيضًا صعوبات – على سبيل المثال ، كيف يتكشف هذا الانقسام بالفعل؟ لكنها طريقة جذرية لرؤية الكون وإثبات قوة ميكانيكا الكم كنظرية – ما بدأ كطريقة لفهم كيف يمكن للجسيمات دون الذرية أن تتحكم في خصائص العالم كله. الكون.
تابعنا على تويتر تضمين التغريدة (يفتح في علامة تبويب جديدة) أو على الفيسبوك (يفتح في علامة تبويب جديدة).
“هواة الإنترنت المتواضعين بشكل يثير الغضب. مثيري الشغب فخور. عاشق الويب. رجل أعمال. محامي الموسيقى الحائز على جوائز.”