مبدأ المكان في فيزياء الكم

للمرة الأولى يتبين للمرء أن العالم الكمي قوي وصعب؛ لأنه لا يمكنه دائمًا معرفة قيمة القياس على بشكل مؤكد، وبالرغم من ذلك فإن الكثير من التفسيرات تبين بأن ميكانيكا الكم أمرًا حتميًا، حيث تشير هذه التفسيرات فقط إلى أن عالم ميكانيكا الكم يمكن أن يكون حتميًا.

ما هو مبدأ المكان

في الفيزياء ينص مبدأ المكان على أن الكائن يتأثر مباشرة بمحيطه المباشر فقط، حيث يقال إن النظرية التي تتضمن مبدأ المكان هي نظرية محلية، وهذا بديل لمفهوم العمل الفوري عن بعد، لقد تطورت المنطقة من نظريات الفيزياء الكلاسيكية، والمفهوم هو أنه لكي يكون لعمل ما تأثير في نقطة أخرى، حيث يجب أن يتوسط شيء ما في الفراغ بين هذه النقاط في الإجراء.

ولممارسة التأثير يجب أن ينتقل شيء ما مثل موجة أو جسيم عبر الفراغ بين النقطتين حاملاً التأثير، حيث تحدد النظرية النسبية الخاصة السرعة التي يمكن أن تنتقل بها كل هذه التأثيرات إلى سرعة الضوء، لذلك فإن مبدأ الموقع يعني أن حدثًا ما في نقطة ما لا يمكن أن يتسبب في نتيجة متزامنة عند نقطة أخرى.

تستلزم الحتمية في ميكانيكا الكم أنه في الحالة التي يتخذ فيها الشخص قرارًا معينًا أو يقوم بعمل معين، حيث يكون من المستحيل أن يكون هو أو هي قد اتخذ أي قرار آخر أو قام بأي إجراء آخر، بمعنى آخر ليس صحيحًا أبدًا أن الناس قد قرروا أو تصرفوا بخلاف ما فعلوه بالفعل.

ميكانيكا ما قبل الكم

من غير المتوقع أن المادة الجامدة بدون وسيط آخر ليس ماديًا يجب أن تعمل وتؤثر على مادة أخرى دون اتصال متبادل، حيث يجب أن تكون الجاذبية فطرية ومنذ الأصل ومهمة للمادة، بحيث يسمح لجسد واحد أن يعمل بناءً على ذلك، أما على مسافة من خلال فراغ دون وساطة أي شيء آخر، والذي من خلاله يمكن نقل عملهم وقوتهم من واحد إلى آخر، وهو يعتبر بحد ذاته سخافة كبيرة لدرجة أنه لا يوجد أي شخص لديه في الأمور الفلسفية يمكن أن تقع فيه كلية التفكير المختصة.

كما يجب أن تكون الجاذبية ناتجة عن وكيل يتصرف باستمرار وفقًا لقوانين معينة ولكن سواء كان هذا الوكيل ماديًا أم غير مادي فقد تركت لأخذ قرائي بعين الاعتبار، تمت صياغة قانون كولوم للقوى الكهربائية في البداية أيضًا كعمل لحظي عن بعد ولكن تم استبداله لاحقًا بمعادلات ماكسويل للكهرومغناطيسية والتي تخضع للموقع.

في عام 1905 افترضت نظرية النسبية الخاصة لألبرت أينشتاين أنه لا يمكن لأي مادة أو طاقة أن تسافر أسرع من سرعة الضوء وبالتالي سعى أينشتاين إلى إعادة صياغة الفيزياء بطريقة تطيع مبدأ المكان حيث نجح لاحقًا في إنتاج نظرية بديلة للجاذبية وهي النسبية العامة والتي تخضع لمبدأ المكانة، ومع ذلك فقد نشأ تحدٍ مختلف لمبدأ المكان فيما بعد من نظرية ميكانيكا الكم والتي ساعد أينشتاين نفسه في صنعها.

الواقعية المحلية في فيزياء الكم

في عام 1935 وضع ألبرت أينشتاين وبوريس بودولسكي وناثان روزين في مفارقتهم (EPR) نظرية مفادها أن ميكانيكا الكم قد لا تكون نظرية محلية؛ لأن القياس الذي يتم إجراؤه على زوج من الجسيمات المنفصلة، ولكن المتشابكة يسبب تأثيرًا متزامنًا وهو انهيار الموجة، ولكن بسبب الطبيعة الاحتمالية لانهيار دالة الموجة لا يمكن استخدام هذا الانتهاك للموقع لنقل المعلومات بشكل أسرع من الضوء.

في عام 1964 صاغ جون ستيوارت بيل  عدم مساواة بيل والتي في حالة انتهاكها في التجارب الفعلية تعني ضمناً أن ميكانيكا الكم تنتهك إما الموقع أو الواقعية، وهو مبدأ آخر يتعلق بقيمة الكميات غير المقاسة التحديد المضاد للواقع، ويشار إلى المبدأين عمومًا على أنهما مبدأ واحد وهي الواقعية المحلية.

تظهر الاختبارات التجريبية لتفاوت بيل بدءًا من تجارب جون كلاوزر وآلان أسبكت في الثمانينيات أن ميكانيكا الكم تبدو وكأنها تنتهك عدم المساواة، لذلك يجب أن تنتهك إما المحلية أو الواقعية، ومع ذلك فقد لاحظ النقاد أن هذه التجارب تضمنت ثغرات حالت دون إجابة قاطعة على هذا السؤال.

ميكانيكا الكم النسبية

المحلية هي إحدى البديهيات في نظرية المجال الكمي النسبي كما هو مطلوب للسببية، إن إضفاء الطابع الرسمي على الموقع في هذه الحالة هو  إذا كان هناك اثنين من الملاحظتين كل منهما موضعية في منطقتين مميزتين للزمكان، والتي تصادف أن تكون في فصل مكاني عن بعضها البعض يجب أن تنتقل الملاحظات، وبدلاً من ذلك يكون حل معادلات المجال محليًا إذا كانت المعادلات الأساسية إما ثوابت لورنتز أو بشكل عام متغير مشترك أو ثابت لورنتز محليًا.

في ميكانيكا الكم يستطيع المرء فقط معرفة احتمالات نتائج القياس بدلاً من نتائج القياس نفسها، ثم أنه لم يتم معرفة النتائج لذا فإن ميكانيكا الكم غير حتمية حيث أن الحتمية الفائقة ترجع بالمرء إلى الحتمية والواقعية.