بوهم وأهارونوف

‏ولد دافيد بوهم David Bohm في عام ١٩١٧‏، ودرس بجامعة بنسلفانيا ، ثم بجامعة كاليفورنيا في بيركلي. وكان أحد تلاميذ روبرت أوبنهايمر Robert Oppenheimer ‏حتى رحل أوبنهايمر عن بيركلي ليرأس مشروع مانهاتن. وأكمل بوهم. دراسته للدكتوراه في بيركلي ومن ثم وافق على أن يتولى منصبا في جامعة برنستون.

‏وفي برنستون عمل في فلسفة ميكانيكا الكم، وفي عام 1952‏ تمكن من تحقيق اختراق في فهمنا لمسألة الورقة الثلاثية EPR ‏. إذ قام بوهم بإجراء تغيير في إطار معارضة أينشتين لنظرية الكم - أي في ورقة EPR ‏- على نحو جعل القضايا المتضمنة في التناقض أكثر وضوحا ، وأكثر دقة، وأسهل في الفهم. بدلا من استخدام كمية الحركة والموضع – عنصران-  في تحضيرات تجربة EPR ‏، غير بوهم التجربة الفكرية إلى تجربة تضم جسيمين بمتغير واحد موضع الملاحظة بدلا من متغيرين، وجعل ‏العنصر الفيزيائي موضع الملاحظة هو الحركة الدورانية المصاحبة لكل جسيم منهما في اتجاه معين. وفي صيغة بوهم، كما في ترتيبات EPR ‏الأصلية، يمكن وضع جسيمين تفصل بينهما مسافة، بحيث تكون قياسات الحركة الدورانية لكل منهما منفصلة في المكان والزمان، بدون تأثير مباشر من أحدهما في الآخر.

‏يذكر أن لبعض الجسيمات، مثل الإلكترونات، حركة دورانية مصاحبة لها . ويمكن حساب الحركة الدورانية بشكل مستقل في أي اتجاه نختاره. وباختيار محور معين axis، نتحصل على إجابة من اثنتين: دوران لأعلى أو دوران لأسفل عند حساب أي حركة دورانية.. وعندما يتعالق جسيمان معا فيما يسمى الحالة الأدنى singlet state وفيها مجموع الدورانات لابد أن تساوي الصغر، يصير بالإمكان أن يرتبط دورانهما ارتباطا لا ينفصم: فإذا كان دوران أحدهما لأعلى، سيكون دوران الآخر لأسفل. غير أننا لا نعرف نوعية الدوران، وطبقا لنظرية الكم فإن الحركة الدورانية ليست خاصية محددة إلى أن نتمكن من قياسها (أو التحقق من حدوثها فعليا). وفي التجربة ينطلق جسيمان من مصدر واحد على نحو يجعلهما يتعالقان، ويتحركان بعيدا عن بعضهما . وبعد زمن معين قامت ( أليس Alice) بقياس الجسيمA ‏، واختارت أن تقيس الحركة الدورانية للجسيم، مثلا، في اتجاه المحورx .وطبقا لنظرية الكم: إذا تحرك الجسيم A"‏" حركة دورانية "لأعلى" في الاتجاه x يقيس (بوب Bob -) الجسيم B في اتجاه المحور x حركة دورانية "لأسفل". ويحدث هذا الارتباط المتعاكس نفسه إذا اختار أليس وبوب الحركة الدورانية في أي اتجاه أخر - مثلا اتجاه المحور y . (وسوف نحتاج إلى اختيار الاتجاهين لكي نجري مجادلة الورقة EPR ‏ باستخدام الحركة الدورانية).

‏وفي تعديل بوهم للتجربة الفكرية في الورقة EPR، ينبعث جسيمان متعالقان. بمجرد قياس الحركة الدورانية لأحدهما ، ووجدنا أنها حركة لأعلي، فلابد أن تكون الحركة الدورانية للجسيم الثاني حركة لأسفل، ويتحقق هذا الشرط لجميع الاتجاهات، مثلا للاتجاهين y, x- وطبقا لنظرية الكم: فإن قيم الحركة الدورانية في الاتجاهات ‏المختلفة ليس لها واقع متزامن. لكن تنص ورقة EPR ‏على أنها جميعا وقائع حقيقية. ويفضي تعديل بوهم في التجربة الفكرية لورقة EPR ‏ إلى تبسيط التحليل إلى حد كبير. والشكل التالي يوضح تعديل بوهم للتجربة الفكرية EPR ‏.

‏وفي عام ١٩٤٩ ‏، خضع بوهم للتحقيق على يد لجنة تشريعية  House Committee متهما بممارسة أنشطة معادية لأمريكا ، في أوج الفترة المكارثية. ورفض بوهم الرد على ‏أي أسئلة، ولم يثبت عليه أي اتهام. ومع ذلك، خسر عمله في جامعة برنستون، ونتيجة ‏لذلك غادر الولايات المتحدة ليحتل منصبا في ساو باولو بالبرازيل. ومن هناك انتقل لفترة إلى إسرائيل، ثم إلى إنجلترا ، وهناك أصبح أستاذا في الفيزياء النظرية بجامعة لندن. واستمر بوهم يعمل في أسس نظرية الكم، وأدت اكتشافاته إلى تعديل في وجهة ‏نظر كوبنهاجن التقليدية في قواعد العمل.

وفي عام 1957، قام بوهم مع ياكير أهارونوف من تخنيون  Technion في حيفا بإسرائيل بكتابة ورقة تعيد إلى الحياة تجربة وو( (Wu وشاكنوف وتشرحها، وهي التي ‏تعرض علاقات ارتباط الحركة الدورانية في نسخة بوهم لتعديل التناقض في EPR . وجاءت حجج الورقة مناقضة لوجهة النظر القائلة بأنه ربما كان الجسيمان غير متعالقين في الواقع، أو أن التعالق الكمي للجسيمات قد يتبدد Dissipate مع ازدياد المسافة بينهما . غير أن كل التجارب التي أجريت منذ ذلك الحين تؤيد وجهة النظر القائلة بأن: التعالق بين الجسيمات حقيقة واقعة ولا يتبد بازدياد المسافة التي تفصل بينها.

‏وفي عام 1959، اكتشف بوهم وأهارونوف، ما يسمى الآن بتأثير أهارونوف بوهم، وهو الاكتشاف الذي كان سببا في شهرتهما . وتأثير أهارونوف - بوهم ظاهرة غامضة، شأنه شأن التعالق، ذلك أن له خاصية غير موضعية، فقد اكتشف الباحثان أن ثمة إزاحة في الطور في تداخل الإلكترون ناجمة عن مجال كهرومغناطيسي شدة مجاله تساوي الصفر على طول مسار الإلكترون. ويعني ذلك أنه حتى لو كان لدينا أسطوانة يوجد بداخلها مجال كهرومغناطيسي، لكن المجال يقتصر على الأسطوانة من الداخل فحسب، فإنه إذا مر إلكترون خارج الأسطوانة فإنه سيستمر في الشعور بتأثيرات المجال الكهرومغناطيسي. وبالتالي، فإن الإلكترون الذي يمر خارج الأسطوانة التي تحتوي على المجال المغناطيسي سيواصل - على نحو غامض - التأثر بالمجال الموجود داخل الأسطوانة. ويتضح هذا من الشكل التالي:

‏وشأن الألغاز الغامضة الأخرى لميكانيكا الكم، لا يفهم أحد حقيقة لماذا يحدث هذا. وهذا التأثير يشبه ظاهرة التعالق على خلفية أنه ليس موضعيا . وقد توصل بوهم وأهارونوف إلى هذا التأثير من خلال الحسابات النظرية والرياضية. وبعد عدة سنوات، ثبتت صحة تأثير أهارونوف - بوهم تجريبيا.

‏على أن إسهامات بوهم في فهمنا لنظرية الكم وظاهرة التعالق لها أهميتها . إذ إن تعديله للتجربة الفكرية EPR ، يعد أحد أهم الأبحاث التي ظل يستخدمها دائما التجريبيون والنظريون الذين يدرسون التعالق في العقود التالية.

‏وعلاوة على ذلك، فإن أحد الشروط المهمة في تجارب تناقض EPR ‏ وضع خططها التفصيلية بوهم وأهارونوف في عام 1957‏، فقد ذكرا أنه لاكتشاف ما إذا كان الجسيمان في ورقة EPR ‏ يتصرفان على النحو الذي وجد أينشتين وزميلاه أنه متناقض، يتعين علينا استخدام ألية الخيار- المؤجل. بمعنى، أنه يتعين علينا أن نختار اتجاها معينا للحركة الدورانية التي نريد قياسها في التجربة فقط بعد انطلاق الجسيمين. ومن خلال هذا الإجراء يمكننا التأكد من أن الجسيم الأول، أو جهاز التجربة، لم يرسل إشارة إلى الجسيم الآخر بما يحدث. وقد أكد هذا الشرط جون بل، الذي سوف تغير فرضيته إدراكنا للواقع. وسوف يقوم عالم تجريبي مهم بإضافة هذه الشروط في تجاربه على فرضية جون بل، الأمر الذي يساعد علي وضع أسس حقيقة أن تعالق الجسيمات التي تبعد عن بعضها هي ظاهرة فيزيائية حقيقية.

نيلز بوهر وويرنر هايزنبرج             نيلز بوهر وألبرت أنيشتين‏ 

    في تيرول عام 1932                في مؤتمر سولفاي عام1930

‏هايزنبرج وبوهر في مؤتمر كوبنهاجن عام ١٩٣٦

‏نلز بوهر مع ماكس بلانك في كوبنهاجن عام 1930

إيروين شرودنجر

‏