الفعل عن بعد في فيزياء الكم

اقرأ في هذا المقال


يتضمن عالم الكم ارتباطات غريبة بين الأحداث البعيدة، حي أن هناك مثال مشهور، وهو نسخة ديفيد بوم من التجربة الفكرية الشهيرة التي اقترحها آينشتاين وبودولسكي وروزين في تجربة (EPR / B)، حيث تنبعث أزواج من الجسيمات من مصدر في حالة ما يسمى بالدوران المفصلي وتندفع في اتجاهين متعاكسين.

الفعل عن بعد

عندما تنفصل الجسيمات عن بعضها على نطاق واسع، تواجه كل منها جهاز قياس يمكن ضبطه لقياس مكونات دورانها على طول اتجاهات مختلفة، وعلى الرغم من أن أحداث القياس بعيدة عن بعضها البعض، بحيث لا يمكن أن تنتقل إشارة أبطأ من الضوء أو الضوء بينهما، فإن نتائج القياس مرتبطة بشكل غريب، أي بينما يبدو أن نتيجة كل من قياسات السبين البعيدة هي مسألة صدفة خالصة، إلا أنها مرتبطة ببعضها البعض.

حيث يختلف الاحتمال المشترك للنتائج البعيدة عن ناتج احتمالاتها الفردية، على سبيل المثال، يبدو أن احتمال أن يدور كل جسيم في اتجاه عقارب الساعة حول المحور z في قياس z -spin، أي قياس مكون الدوران على طول اتجاه z، ومع ذلك فإن نتائج هذه القياسات غير مترابطة تمامًا، فإذا حدث أن جسيم الجانب الأيسر (L-) يدور في اتجاه عقارب الساعة أو عكس اتجاه عقارب الساعة حول z-المحور، سوف يدور جسيم الجانب الأيمن (R-) عكس اتجاه عقارب الساعة أو في اتجاه عقارب الساعة حول هذا المحور، وهذا صحيح حتى لو تم إجراء القياسات في وقت واحد.

الشكل 1 - رسم تخطيطي لتجربة EPR / B

تشير ارتباطات (EPR / B) الغريبة بقوة إلى وجود تأثيرات غير محلية بين حدثَي القياس، وفي الواقع تدعم ميكانيكا الكم، ووفقًا لهذه النظرية قبل القياسات لم يكن للجسيمات أي دوران محدد، إذ تحصل الجسيمات على دوران محدد فقط مع قياس الدوران الأول ونتائج هذا القياس هي مسألة صدفة.

على سبيل المثال، إذا كان القياس الأول هو قياس z -spin على الجسيم L، فسوف يدور الجسيم L إما في اتجاه عقارب الساعة أو عكس اتجاه عقارب الساعة حول المحور z مع فرصة متساوية.

وتسبب نتيجة قياس L تغييرًا فوريًا في خصائص الدوران لجسيم R البعيد، فإذا كان الجسيم L يدور في اتجاه عقارب الساعة أو عكس اتجاه عقارب الساعة حول المحور z، سوف يدور الجسيم R على الفور عكس اتجاه عقارب الساعة أو في اتجاه عقارب الساعة حول نفس المحور، ومن الشائع أن نطلق على اللفات في اتجاهين متعاكسين تدور لأعلى وتدور لأسفل، حيث يمكن تسمية الدوران في اتجاه عقارب الساعة بالدوران لأعلى وعكس اتجاه عقارب الساعة باسم الدوران لأسفل.

اعتقد أينشتاين وبودولسكي وروزين أن ميكانيكا الكم غير مكتملة وأن الارتباطات الغريبة بين الأنظمة البعيدة لا ترقى إلى العمل على مسافة بينها، حيث أن التغيير الفوري الظاهر في خصائص الجسيم R أثناء قياس L ليس في الواقع تغييرًا في الخصائص، بل تغييرًا في المعرفة، إذ لا تعكس الحالات الكمية للأنظمة دائمًا حالتها الكاملة، حيث توفر الحالات الكمية للأنظمة بشكل عام معلومات عن بعضها من الخصائص التي تمتلكها الأنظمة ومعلومات حول احتمالات نتائج القياسات عليها، وهذه المعلومات لا تعكس بشكل عام الحالة الكاملة للأنظمة.

كيف فسرت الجاذبية العمل عن بعد

الجاذبية هي عمل على مسافة، فعلى الرغم من هذا التفضيل للعمل المحلي، فقد قبل الفيزيائيون العمل عن بعد منذ فترة طويلة، حيث تعتمد نظرية الجاذبية لنيوتن التي تم تطويرها، حيث ان العمل عن بعد في الجاذبية، هو قطعة من المادة تجذب جميع أجزاء المادة الأخرى في الكون بغض النظر عن مسافاتها عن بعضها البعض، ومن وجهة نظر نيوتن فإن هذا الانجذاب ناتج عن خاصية متأصلة للمادة أي كتلتها، وهكذا فإن الأرض تحمل القمر في مدار وتسحب أيضًا تفاحة إلى الأرض كلاهما بدون اتصال.

سمح قانون نيوتن للجاذبية للعلماء الفيزيائيين بحساب مدارات الكواكب بدقة والسرعة التي تسقط بها التفاحة، وأكثر من ذلك بكثير، لذلك وضعوا التحفظات جانبًا وقبلوا أنه من خلال بعض الوسائل غير المعروفة، يمكن لأي شيء حتى على مسافات بعيدة، أن يشعر بسحب كتلة جسم آخر، حيث لم يكن الأمر كذلك حتى عام 1915، فعندما حلت نظرية النسبية العامة لأينشتاين محل قانون الجاذبية لنيوتن، تم التخلي عن الجاذبية كعمل على مسافة.

الجاذبية كعمل على مسافة ستعمل على الفور، كملاحظة لمفهوم نيوتن بأن الجاذبية ناتجة عن كتلة المادة له تأثير مهم، فإذا اختفت المادة على الفور فستختفي كتلتها وكذلك جاذبيتها، وهذا يعني النقل الفوري للتغيرات في سحب الجاذبية على مسافات كبيرة إلى أجل غير مسمى.

كيف فسر التشابك الكمي العمل عن بعد

إن تفسير كوبنهاجن يعاني من عدة مشاكل، كما أشار شرودنجر نفسه، فمن غير الواضح كيف تنتقل الدالة الموجية من سحابة من الاحتمالات قبل القياس إلى مجرد عدم وجود اللحظة التي ترصد فيها، لذلك ربما يكون هناك شيء أكثر أهمية للدالة الموجية، وربما تكون حقيقية مثل كل الجسيمات نفسها، وكان دي برولي أول من اقترح هذه الفكرة، لكنه في النهاية انضم إلى معسكر كوبنهاغن.

إن جعل الدالة الموجية أمرًا موجودا يعمل على حل مشكلة القياس هذه في تفسير كوبنهاجن؛ لأنها توقف القياس عن كونه هذه العملية فائقة الخصوصية التي تعمل على تدمير وظيفة الموجة، وبدلاً من ذلك ما نسميه القياس هو في الحقيقة مجرد سلسلة طويلة من الجسيمات الكمومية والوظائف الموجية التي تتفاعل مع الجسيمات الكمومية والوظائف الموجية الأخرى.

فإذا تم بناء كاشف وأطلقت إلكترونات عليه، على سبيل المثال على المستوى دون الذري، فإن الإلكترون لا يعرف أنه يتم قياسه، حيث 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، وهكذا.

المصدر: Forces and Fields: The Concept of Action at a Distance in the History of Physics، Mary B. Hesse‏Quantum Mechanics, Quantum Field Theory: Geometry, Language, Logic، R. Mirman‏Feynman's Thesis: A New Approach to Quantum Theory، Richard Phillips FeynmanQuantum Entanglement، Jed Brody‏


شارك المقالة: