أخرى

ما هي مفارقة EPR ولما شجميعت خطرًا على ميكانيكا الكم

هذا المقال يخضع للمعالجة الالية من طرف كشًاف، إذا كانت لديك أي ملاحظات عليه لا تتردد في مراسلتنا.

التي قدمها بها الفيزيائي الأمريكي ديفيد بوم§، وذلك لكونها صياغة أبسط عبر الصياغة الأصلية للمفارقة ولكنها تؤدي نفس الغرض تماماً. حالة بل كنا قد رأينا في منطق “التشابك الكمومي، أو ما نادىه أينشتاين بالتأثير الشبحي عن بعد: هل يمثل انتهاكاً للنظرية النسبيةيا ترى؟” كيف من الممكن أن أنه لدى دراسة جملة مكونة عبر إلكترونين، ونريد معهدة اتجاهات سبين جميع منهما بعد القياس بالنسبة لحقل مغناطيسي ما،...

ما سنتحدث عنه في هذا الموضوع، يمثل من الممكن أخطر التحديات التي تعرض لها تفسير كوبنهاغن لميكانيك الكم والذي كنا قد تحدثنا عنه في منطق “تفسير كوبنهاغن: محاولة لتفسير ميكانيكا الكم“، وقد طرح هذا التحدي§ جميع عبر أينشتاين وبودولسكي§ وروزن§ في محاولتهم لإثبات حتى ميكانيكا الكم هو نظرية غير مكتملة. وبعد حتى تحدثنا في منطق “التشابك الكمومي، أو ما نادىه أينشتاين بالتأثير الشبحي عن بعد: هل يمثل انتهاكاً للنظرية النسبيةيا ترى؟” عن معنى التشابك، بتنا في موضع يمكننا عبر فهم هذه مفارقة EPR الخطيرة.
هناك عدة طرق يمكن حتى تصاغ بها هذه المفارقة، إلا أننا سنعتمد هنا الطريقة التي قدمها بها الفيزيائي الأمريكي ديفيد بوم§، وذلك لكونها صياغة أبسط عبر الصياغة الأصلية للمفارقة ولكنها تؤدي نفس الغرض تماماً.
حالة بل
كنا قد رأينا في منطق “التشابك الكمومي، أو ما نادىه أينشتاين بالتأثير الشبحي عن بعد: هل يمثل انتهاكاً للنظرية النسبيةيا ترى؟” كيف من الممكن أن أنه لدى دراسة جملة مكونة عبر إلكترونين، ونريد معهدة اتجاهات سبين جميع منهما بعد القياس بالنسبة لحقل مغناطيسي ما، بحتى الحالة قبل القياس تكون تعبيرً عن مزيج بنسب مختلفة عبر الحالات الممكنة بعد القياس، كما حتى الحالة قبل القياس تكون مختلفةً جذرياً عن الحالات بعد القياس في الحالة العامة.
والآن، سننظر في إحدى الحالات الغريبة التي يسمح ميكانيك الكم بوجودها، وهي إحدى حالات بل. في هذه الحالة، سنجد حتماً حتى سبين الإلكترون الأول هو بنفس جهة سبين الإلكترون الثاني بعد القياس، أي إما أنقد يحدثا معاً بجهة الحقل، أو بعكسه بعد القياس، وذلك باحتمال قدره 50% لجميع حالة. والغريب هو حتى هذا سيتحقق مهما كان اتجاه الحقل المغناطيسي الذي نريد مقارنة السبين معه.
عملى سبيل المثال، لو كان الإلكترونان في حالة بل المذكورة، وقسنا سبين جميع منهما بالنسبة لحقل مغناطيسي يتجه إلى الشرق، فسنجد بعد القياس إما حتى السبينين جميعاهما موجهان نحو الشرق، أو حتى جميعيهما موجهان نحو الغرب، وذلك باحتمال 50% لجميع حالة.
ولو أتينا بإلكترونين آخرين في هذه الحالة، وقسنا سبينيهما وفق اتجاه حقل مغناطيسي متجه نحو الشمال، فسنجد بعد القياس حتى جميعيهما متجهان نحو الشمال أو حتى جميعيهما متجهان نحو الجنوب، وباحتمال 50% لجميع حالة أيضاً!§
المفارقة
والآن، لنفرض أننا أتينا بزوج عبر الإلكترونات في حالة بل السابقة، وأبعدناهما عن بعضهما لمسافة كبيرة جداً (دون حتى نقوم بقياس السبين) بحيث كانت المسافة عبر الكبر لدرجة حتى الضوء (وهو أسرع وسيلة نقل معلومات في الكون) سيستغرق زمناً طويلاً جداً للانتنطق بين الإلكترونين. إذا الغرض عبر ذلك هو حتى نضمن حتى أياً عبر الإلكترونين لا يمكنه التأثير على الآخر بأي شجميع لدى قيامنا بعملية القياس، لحتى أسرع تأثير ممكن سينتقل بسرعة الضوء كحد أقصى.
والآن، لو أجرينا قياساً على سبين الإلكترون الأول وفق اتجاه نختاره اعتباطياً في الفراغ، فإذا ميكانيك الكم يخبرنا حتى سبين الإلكترون الثاني سيصبح في نفس اللحظة باتجاه سبين الإلكترون الأول بعد القياس!
ولكن كان بإمكاننا اختيار اتجاه مختلف وقياس سبين الإلكترون الأول عليه، وعندها أيضاً كان سيصبح سبين الإلكترون الثاني فوراً بعد القياس بجهة سبين الإلكترون الأول. وهنا تكمن المشجميعة: إذ يمكن تلخيص احتجاج أينشتاين وبودولسكي وروزن كما يلي: بما حتى الإلكترونين بعيدين جداً عن بعضهما ولا يؤثر أحدهما على الآخر، فلا يمكن حتى تتأثر حالة الإلكترون الثاني عبر قرار قياسنا للإلكترون الأول على المحور الذي نختاره، وبالتالي لا بد عبر حتى الإلكترونين كانا يمتلكان سلفاً سبينين لهما نفس الاتجاه قبل القياس، بحيث تكون لمركبتيهما (مسقطيهما) على أي اتجاه، نفس الجهة أيضاً.
إلا حتى ذلك يخالف مبدأ الارتياب لهايزنبرغ، لأنه وفقاً له، لا يمكن أنقد يحدث للإلكترون مركبتين للسبين وفق اتجاهين مختلفين في نفس اللحظة (الأدق حتى نقول على محورين مختلفين)، وذلك لحتى مركبات سبين الإلكترون على محاور مختلفة لا يمكن تعريفها معاً (أي أنقد يحدث لها معنىً معاً) بشجميع مشابه للموضع وكمية الحركة.
وبذلك فقد استنتج أصحاب مفارقة EPR حتى ميكانيك الكم لا يعطينا معهدة مكتملة عن العالم، ليس لحتى هذه المعهدة غير موجودة، إذ عبر المفارقة السابقة نجد حتى مركبات السبين يجب حتى تكون موجودة سلفاً ومعاً في نفس الاتجاه على أي محور عندماقد يحدث زوج الإلكترونات في حالة بل السابقة، بل لحتى ميكانيك الكم بحد ذاته هو نظرية غير مكتملة!
رد تفسير كوبنهاغن
في الواقع، وفق ميكانيك الكم فالمحاججة برمتها خاطئة لأنها تفترض إمكانية معاملة الإلكترونين ككينونتين منفصلتين عندماقد يحدثان في حالة بل المذكورة، وأنه يمكننا الحديث عن أحدهما بشجميع مستقل عن الآخر. ما يخبرنا به ميكانيك الكم هو حتى الإلكترونين لا يزالان جملة واحدة بغض النظر عن المسافة التي تفصلهما عن بعضهما، ولا يمكن الحديث عن أحدهما بشجميع منفصل عن الآخر. كما حتى مركبات السبين على محاور مختلفة هي مقادير متتامة وفق تفسير كوبنهاغن، ولا معنى للحديث عنها معاً. لذلك فبمجرد قياس مركبة سبين الإلكترون وفق محور ما (اتجاه ما)، يصبح عبر المتعذر الحديث عن مركبته على أي محور آخر، ولذلك فلا يمكن لنا حتى نستخدم في نفس الوقت نتيجة تجريبية حصلنا عليها عبر قياس السبين وفق محور ما، مع نتيجة قياس سبين الإلكترون وفق محور آخر. وبالتالي فاستنتاج وجود مركبات محددة سلفاً لسبين الإلكترون باستخدام هكذا خلط هو استنتاج غير سليم!
الخلاصة
لو سألنا أينشتاين عمَّ ستكون نتيجة قياس سبيني إلكترونين في حالة بل السابقة، فسيقول أننا سنجد حتى لهما نفس الاتجاه فيما لو قسناهما وفق أي محور، ولكن لحتى السبينين كانا أصلاً موجهان وفق نفس الاتجاه. بينما لو سألنا بور نفس السؤال، فسيجيب بأننا سنجد بعد القياس حتى سبيني الإلكترونين بنفس الاتجاه، ولكن هذا التوجه حصل لدى إجراء القياس وليس قبله.
وبذلك، تبدو مسألة التمييز مَن عبر بين الرأيين هو السليم، مسألة فلسفية لا يمكن لنا معهدتها بالتجربة. فهل الأمر كذلك حقاًيا ترى؟ في الواقع سنرى في المرة المقبلة، حتى فيزيائياً عبقرياً يدعى جون بل§، قد عثر طريقة تجريبية نستطيع عبرها معهدة أي عبر الرأيين هو السليم، وسنناقش ما الذي بينته لنا التجارب عندما تم إجراؤها حقاً.
إخلاء المسؤولية
السابق
ما هي أسباب مشكلة الكذب و المراوغة عند الأطفال وما سبل التغلب على هذه المشكلة
التالي
تعلّم معنا أسرار الذاكرة وقل وداعًا للذاكرة الضعيفة

0 تعليقات

أضف تعليقا

اترك تعليقاً