تبدو المناقشات حول تفسير ميكانيكا الكم محيرة ولا تنتهي، حيث نختزل نظرية ميكانيكا الكم إلى لغة رياضية تصف الهياكل التي قد تتطور بشكل حتمي، إذ أن اللغة نفسها مناسبة بنفس القدر لأي نظام به قوانين التطور الكمي أو الكلاسيكي.
ما هي الحتمية
غالبًا ما تُستخدم الحتمية لتعني الحتمية السببية، والتي تُعرف في الفيزياء باسم السبب والنتيجة، هذا هو المفهوم القائل بأن الأحداث داخل نموذج معين مرتبطة بالسببية بطريقة تجعل أي حالة من كائن أو حدث يتم تحديدها بالكامل من خلال حالاتها السابقة.
للوهلة الأولى يبدو أن العالم الكمي صارم؛ لأنه لا يمكنه دائمًا التنبؤ بقيمة القياس على وجه اليقين، ومع ذلك فإن العديد من التفسيرات تعتبر ميكانيكا الكم أمرًا حتميًا، إذ تشير هذه التفسيرات فقط إلى أن عالم ميكانيكا الكم يمكن أن يكون حتميًا.
يمكن التعرف على الحتمية من خلال تحليل طيف القيمة الذاتية لهاملتونيان، وللوهلة الأولى يبدو أن هاميلتونيين فقط الخطيين في العزم يمكنهم تمثيل الأنظمة الوجودية لكن هذا يحدث فقط إذا افترض المرء أن النظام مستمر بشكل صارم، حيث إذا افترض أن إحداثيات الوقت تكون على شبكة كثيفة جدًا، فإن قيم (eigenvalues) لهاملتون هي دورية، أي يمكن إجبار هذه القيم الذاتية على الجلوس في فترة زمنية محدودة.
يمكن التعرف على الأنظمة الدورية الحتمية باستخدام المذبذبات التوافقية الكمية، حيث أن هؤلاء لديهم هاميلتونيون واقعيون يكتملون بحالة أرضية مستقرة واحدة، فإذا كان الوقت محددًا فهناك وحدة داخلية مفيدة وهي التناظر، في هذه الحالة لا توجد حالة فراغ فقط (الحالة ذات الطاقة الأقل) ولكن هناك أيضًا حالة مضاد للفراغ وهي الحالة ذات أعلى طاقة
كيف يمكن أن تنشأ العشوائية من الحتمية
ناقش العلماء ما إذا كانت العشوائية أو الحتمية تكمن في قلب ميكانيكا الكم، والتي وصفتها بالفريق B لنيلز بور مقابل الفريق E لألبرت أينشتاين، حيث يرى الفريق عدم القدرة على التنبؤ بسلوك الجسيمات كدليل على أنه على المستوى الأساسي للكون، ويتم استبدال الحتمية بالعشوائية الجوهرية والموضوعية، حيث يؤكد الفريق E أن هذه العشوائية هي مجرد علامة على الجهل بمستوى أعمق من السببية الحتمية.
كشف العلماء سلوك جهاز ميكانيكي يوضح بوضوح كيف يمكن للقوانين الحتمية أن تنتج سلوكًا احتماليًا تُعرف باسم لوحة غالتون أو آلة الفول أو التخمسية الخماسية، حيث تتكون لوحة (Galton) من لوحة عمودية بها صفوف من الأوتاد التي تنشئ مسارات متعددة يمكن أن تتدحرج على طولها الرخام من أعلى إلى أسفل.
يتم إسقاط الكرات الرخامية في الجزء العلوي وتتخذ إما المسار الأيمن أو الأيسر عندما تصادف ربطًا، وفي الإصدار التقليدي للجهاز يكون كل من هذه المسارات محتملًا بشكل متساوٍ عند كل ربط في الجزء السفلي، حيث تتراكم الكرات في مجموعة من الصناديق.
يتم تحديد العدد المتوقع من الكرات التي تم جمعها في كل سلة سفلية من اليسار إلى اليمين بعد اجتياز جميع المسارات الممكنة مرة واحدة من خلال التوزيع ذي الحدين، حيث أن العدد الإجمالي للكرات المطلوبة لمجموعة كاملة من التجارب للوحة Galton مع صناديق بدلاً من الصف n يتم الحصول عليها بمقدار 2 n 1 – للصف العلوي، عندما تسقط قطعة الرخام في الجهاز ويكون هناك حاوية بدلاً من الوتد الأول، يكون 2 1-1 = 2 0 = 1، للصف 2 ، 2 1 = 2، للصف 3 2 2 = 4 ، وهكذا.
نظرًا لوجود احتمال بنسبة 50-50 أن تتحرك قطعة الرخام إلى اليسار أو اليمين عند كل ربط فإن الأرقام الموجودة في كل حاوية في الصف السفلي تعطي نفس التوزيع الذي تتوقعه من n -1 عملة تقلب، وبالتالي يمكن تمثيل لوح غالتون مع صناديق بدلاً من الصف الخامس بأربع قلاب للعملات المعدنية وستحتاج إلى إجراء 16 تجربة لأربع نقود معدنية لمجموعة كاملة بما يعادل 16 كرة من الرخام.
في صناديق التجميع سيكون هناك كرات رخامية تتوافق مع مثيل واحد من صفر رؤوس وأربعة ذيول ، وأربع مثيلات لرأس واحد وستة من رأسين وأربع مثيلات لثلاثة رؤوس ومثال واحد من أربعة رؤوس، حيث أنه كلما زاد عدد التجارب التي أجريت كلما اقتربت النتائج من هذه النسب المثالية.
أنواع الحتمية في فيزياء الكم
الاسمية
الحتمية الاسمية بشكل عام شبيهة للحتمية الجسدية، وعكسها اللاحتمية الجسدية، الشكل الأكثر عموم للحتمية السببية هي الفكرة التي تقول بأن الماضي والحاضر موجودان داخل المستقبل وبالضرورة بقوانين طبيعية جادة ومثبتة، وأن كل حدث يخرج منه حتمًا من أحداث حدثت في السابق، حيث يمكن توضيح الحتمية الاسمية من خلال التجربة الفكرية، ويطلق على الحتمية الاسمية أحيانًا الحتمية العلمية، على الرغم من أن هذه تسمية خاطئة.
ما قبل الحتمية
ما قبل الحتمية هو فكرة أن جميع الأحداث يتم معرفتها مسبقًا، حيث أنه يتم مناقشة هذا المفهوم من خلال مفهوم الحتمية السببية وهذا يعني أن هناك سلسلة غير منقطعة من الأحداث السابقة تصل إلى أصل الكون، وفي حالة التحديد السابق تم معرفة سلسلة الأحداث هذه سابقا، ولا يمكن للأفعال البشرية أن تتشابك مع نتائج هذه السلسلة المحددة مسبقًا.
يمكن استخدام ما قبل الحتمية لتعني هذه الحتمية السببية وفي هذه الحالة يتم تصنيفها كنوع معين من الحتمية، حيث يمكن أيضًا استخدامها بالتبادل مع الحتمية السببية في سياق قدرتها على تحديد الأحداث المستقبلية، وعلى الرغم من ذلك غالبًا ما تعتبر الحتمية المسبقة مستقلة عن الحتمية السببية.
بيولوجية
غالبًا ما يستخدم مصطلح الحتمية المسبقة في سياق علم الأحياء والوراثة، وفي هذه الحالة يمثل شكلاً من أشكال الحتمية البيولوجية تسمى أحيانًا الحتمية الجينية، الحتمية البيولوجية هي فكرة أن كل من السلوكيات والمعتقدات والرغبات البشرية تحددها الطبيعة الوراثية البشرية، وأوضح فريدريك نيتشه أن الإنسان يتحدد بجسده لأنه يخضع للعواطف والاندفاعات والغرائز.
القدرية
عادة ما يتم تمييز القدرية عن الحتمية كشكل من أشكال الحتمية الغائية، إذ الإيمان بالقضاء والقدر هو فكرة أن كل شيء محكوم عليه بالحدوث بحيث لا يتحكم البشر في مستقبلهم، وللمصير قوة تعسفية ولا يحتاج إلى اتباع أي قوانين سببية أو حتمية، تشمل أنواع القدرية الحتمية اللاهوتية الصارمة وفكرة الأقدار، حيث يوجد إله يحدد كل ما سيفعله البشر، ويمكن تحقيق ذلك إما من خلال معرفة أفعالهم مسبقًا من خلال شكل من أشكال المعرفة الشاملة أو عن طريق إصدار الأمر بتصرفاتهم مسبقًا.
في ميكانيكا الكم يمكن فقط توقع احتمالات نتائج القياس بدلاً من نتائج القياس نفسها، حيث لم يتم تحديد النتائج لذا فإن ميكانيكا الكم غير حتمية تعيد الحتمية الفائقة إلى الحتمية.
