تقترح بعض تفسيرات ميكانيكا الكم أن كوننا بأكمله موصوف من خلال دالة موجية عالمية واحدة تنقسم وتتضاعف باستمرار ، مما ينتج عنه حقيقة جديدة لكل تفاعل كمي ممكن. هذا بيان جريء للغاية. إذا كيف نصل إلى هناك؟
من أوائل الإدراك في تاريخ ميكانيكا الكم أن المادة لها خاصية تشبه الموجة. كان أول من اقترح هذا هو الفيزيائي الفرنسي لويس دي برولي ، الذي جادل في أن كل جسيم دون ذري له موجة مرتبطة به ، تمامًا مثل يمكن للضوء أن يتصرف مثل جسيم وموجة.
سرعان ما أكد فيزيائيون آخرون هذه الفكرة المتطرفة ، خاصة في التجارب التي أجريت فيها الإلكترونات متناثرة من رقائق 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 بالضبط موجة المادة؟ كيف تبدو؟
متعلق ب: هل نعيش في عالم الكم؟
اعتقد منظرو الكم الأوائل مثل إروين شرودنغر أن الجسيمات نفسها قد تم تلطيخها في الفضاء على شكل موجة. طور معادلته الشهيرة لوصف سلوك تلك الموجات ، والتي لا تزال مستخدمة حتى اليوم. لكن فكرة شرودنغر طارت في وجه المزيد من الاختبارات التجريبية. على سبيل المثال ، على الرغم من أن الإلكترون يتصرف مثل موجة منتصف الطيران ، عندما وصل إلى هدف ، هبط كجسيم واحد مضغوط ، لذلك لا يمكن تمديده فعليًا في الفضاء.
وبدلاً من ذلك ، بدأ تفسير بديل في الظهور. اليوم ، نسميها تفسير كوبنهاجن لميكانيكا الكم ، وهي إلى حد بعيد 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 ، إنها وسيلة رياضية نستخدمها لوصف سحابة من احتمالات ميكانيكا الكم حيث قد نجد جسيمًا دون ذري في المرة القادمة التي نذهب فيها للبحث عنها.
سلاسل التشابك
لكن تفسير كوبنهاجن يعاني من عدة مشاكل. كما أشار شرودنجر نفسه ، من غير الواضح كيف تنتقل الدالة الموجية من سحابة من الاحتمالات قبل القياس إلى مجرد عدم وجود اللحظة التي نرصد فيها.
لذلك ربما يكون هناك شيء أكثر أهمية للدالة الموجية. ربما تكون حقيقية مثل كل الجسيمات نفسها. كان De Broglie أول من اقترح هذه الفكرة ، لكنه في النهاية انضم إلى معسكر كوبنهاغن. نظر الفيزيائيون اللاحقون ، مثل هيو إيفريت ، إلى المشكلة مرة أخرى وتوصلوا إلى نفس الاستنتاجات.
إن جعل الدالة الموجية أمرًا حقيقيًا يحل مشكلة القياس هذه في تفسير كوبنهاجن ، لأنها توقف القياس عن كونه هذه العملية فائقة الخصوصية 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 وأطلقت إلكترونات عليه ، 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 (مصنوعة من المزيد من الإلكترونات) عبر سلك ، والذي يتفاعل مع شاشة ، والتي تنبعث منها فوتونات تصطدم بالجزيئات في عينيك ، وهكذا.
في هذه الصورة ، كل جسيم له دالة موجية خاصة به ، وهذا كل شيء. تتفاعل جميع الجسيمات وجميع الوظائف الموجية كما تفعل عادةً ، ويمكننا استخدام أدوات ميكانيكا الكم (مثل معادلة شرودنجر) لعمل تنبؤات حول كيفية تصرفها.
دالة الموجة العالمية
لكن للجسيمات الكمومية خاصية مثيرة للاهتمام حقًا بسبب وظيفتها الموجية. عندما يتفاعل جسيمان ، لا يصطدم أحدهما بالآخر فقط ؛ لفترة وجيزة ، تتداخل وظائفها الموجية. عندما يحدث ذلك ، لا يمكنك الحصول على وظيفتين موجيتين منفصلتين بعد الآن. بدلاً من ذلك ، يجب أن يكون لديك دالة موجة واحدة تصف كلا الجسيمين في وقت واحد.
عندما تسير الجسيمات في طريقها المنفصل ، فإنها لا تزال تحافظ على وظيفة الموجة الموحدة هذه. يسمي الفيزيائيون هذه العملية تشابك الكم – ماذا او ما البرت اينشتاين يشار إليها باسم “عمل مخيف عن بعد”.
عندما نعيد تتبع جميع خطوات القياس ، فإن ما يخرج هو سلسلة من التشابكات الناتجة عن تداخل دوال الموجة. يتشابك الإلكترون مع الذرات الموجودة في الشاشة ، والتي تتشابك مع الإلكترونات في السلك ، وهكذا. حتى الجسيمات في أدمغتنا تتشابك معها أرض، مع كل الضوء الذي يأتي ويذهب من كوكبنا ، وصولاً إلى كل جسيم في الكون متشابك مع كل جسيم آخر في الكون.
مع كل تشابك جديد ، لديك دالة موجية واحدة تصف جميع 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. يحصل على هذا الاسم عندما نسأل عما يحدث أثناء عملية المراقبة. في ميكانيكا الكم ، لا نكون متأكدين أبدًا مما 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 أقسام متعددة ، مع أكوان مختلفة تحتوي على كل من النتائج المحتملة المختلفة.
وهذا هو كيف تحصل على كون متعدد. من خلال مجرد عمل الجسيمات الكمومية المتشابكة مع بعضها البعض ، تحصل على نسخ متعددة من الكون تتشكل مرارًا وتكرارًا طوال الوقت. كل واحدة متطابقة ، باستثناء الاختلاف الضئيل في بعض العمليات الكمومية العشوائية. هذا يعني أن هناك نسخًا متعددة منك تقرأ هذه المقالة الآن ، جميعها متشابهة تمامًا باستثناء بعض التفاصيل الكمية الدقيقة.
هذا التفسير له صعوبات أيضًا – على سبيل المثال ، كيف يتكشف هذا الانقسام في الواقع؟ لكنها طريقة جذرية لرؤية الكون وإثباتًا لمدى قوة ميكانيكا الكم كنظرية – ما بدأ كطريقة لفهم سلوك الجسيمات دون الذرية قد يتحكم في خصائص الكون بأكمله.
تابعنا على تويتر تضمين التغريدة (يفتح في علامة تبويب جديدة) أو على فيسبوك (يفتح في علامة تبويب جديدة).