1

المرجع الالكتروني للمعلوماتية

تاريخ الفيزياء

علماء الفيزياء

الفيزياء الكلاسيكية

الميكانيك

الديناميكا الحرارية

الكهربائية والمغناطيسية

الكهربائية

المغناطيسية

الكهرومغناطيسية

علم البصريات

تاريخ علم البصريات

الضوء

مواضيع عامة في علم البصريات

الصوت

الفيزياء الحديثة

النظرية النسبية

النظرية النسبية الخاصة

النظرية النسبية العامة

مواضيع عامة في النظرية النسبية

ميكانيكا الكم

الفيزياء الذرية

الفيزياء الجزيئية

الفيزياء النووية

مواضيع عامة في الفيزياء النووية

النشاط الاشعاعي

فيزياء الحالة الصلبة

الموصلات

أشباه الموصلات

العوازل

مواضيع عامة في الفيزياء الصلبة

فيزياء الجوامد

الليزر

أنواع الليزر

بعض تطبيقات الليزر

مواضيع عامة في الليزر

علم الفلك

تاريخ وعلماء علم الفلك

الثقوب السوداء

المجموعة الشمسية

الشمس

كوكب عطارد

كوكب الزهرة

كوكب الأرض

كوكب المريخ

كوكب المشتري

كوكب زحل

كوكب أورانوس

كوكب نبتون

كوكب بلوتو

القمر

كواكب ومواضيع اخرى

مواضيع عامة في علم الفلك

النجوم

البلازما

الألكترونيات

خواص المادة

الطاقة البديلة

الطاقة الشمسية

مواضيع عامة في الطاقة البديلة

المد والجزر

فيزياء الجسيمات

الفيزياء والعلوم الأخرى

الفيزياء الكيميائية

الفيزياء الرياضية

الفيزياء الحيوية

الفيزياء العامة

مواضيع عامة في الفيزياء

تجارب فيزيائية

مصطلحات وتعاريف فيزيائية

وحدات القياس الفيزيائية

طرائف الفيزياء

مواضيع اخرى

علم الفيزياء : الفيزياء الحديثة : ميكانيكا الكم :

الموجات المنهارة

المؤلف:  جون جريبين

المصدر:  البحث عن قطة شرودنجر (فيزياء الكم والواقع)

الجزء والصفحة:  الجزء الثالث الفصل الثامن (ص175 – ص177)

19-1-2023

1253

ما نراه هو ما يُعتد به فأي مشاهدة تجريبية من التجربة تكون صحيحة فقط في نطاق التجربة ولا يمكن استخدامها لتدلنا على تفاصيل أشياء لم نشاهدها. ونستطيع القول إن تجربة الشق الطولي المزدوج تدلنا على أننا نتعامل مع موجات وبنفس القدر بالنظر فقط إلى النسق على شاشة الكشاف يمكن استنتاج أن بالجهاز ثقبين وليس ثقبا واحدا. وكلُّ ما يعنينا هو أن الجهاز والإلكترونات والمشاهد كلها مكونات التجربة. ولن نستطيع القول إن الإلكترون يمر من خلال أحد الثقبين دون النظر إلى الثقبين أثناء مروره (وهذه تجربة مختلفة). يترك الإلكترون مصدر القذف ويصل إلى الكشاف ويبدو أنه يمتلك كل الإعدادات التجريبية بما فيها المشاهد وكما شرح فاينمان لمشاهديه في تلفزيون «بي بي سي سنة ١٩٦٥ أنه إذا كان لديك جهاز قادر على أن يدلك من أي الثقبين سيمر الإلكترون، فإنك تستطيع القول إنه سيمر من خلال ثقب أو من خلال الآخر. ولكن إذا لم يوجد جهاز يحدد أي الثقبين قد مرَّ منه الإلكترون فحينئذٍ ليس في الاستطاعة القول إنه مر من ثقب دون الآخر. وقال: إذا جزمت أن الإلكترون يمر من ثقب وليس من الآخر دون مشاهدة ذلك، فهذا ادعاء خاطئ. أصبح مصطلح «شامل» كلمة طنانة أسيء استخدامها؛ الأمر الذي يجعلني مترددًا في استخدامها إلا أنه ليس هناك تعبير مناسب أكثر لوصف عالم الكم. إنه شامل فيه الأجزاء ترتبط بشكل ما بالكل. ولا يعني ذلك فقط كل إعدادات التجربة. ويبدو أن العالم يحتفظ بكل خياراته وكل احتمالاته متاحة لفترة طويلة بقدر الإمكان. وأغرب شيء حول تفسير كوبنهاجن القياسي عن عالم الكم هو أن رصد منظومة يرغمها على اختيار أحد الخيارات فقط، ويصبح هذا الخيار واقعا. إن تداخل الاحتمالات في أبسط تجارب الثقبين يمكن تفسيره على أن الإلكترون عند ترکه مصدر القذف يتلاشى ويحل محله مجموعة من الإلكترونات الأشباح يسلك كل منها مسارا مختلفًا حتى تصل إلى شاشة الكشاف تتداخل تلك الأشباح بعضها مع بعض، وعند النظر إلى الطريقة التي تكتشف بها هذه الإلكترونات عن طريق الشاشة نجد حينئذ آثار هذا التداخل حتى لو كنا نتعامل مع إلكترون حقيقي واحد كل مرة. وعلى كل، فإن وفرة الإلكترونات الأشباح هذه تصفُ الموقف فقط عندما لا ننظر إلى ما يحدث أما عندما ننظر فتختفي كل الأشباح ما عدا واحدًا فقط، وهذا الواحد من الأشباح يتجسد كإلكترون حقيقي. وبمدلول معادلة شرودنجر للموجة فكل واحد من الأشباح يعبر عن موجة، أو بالأحرى حزمة من الموجات التي اعتبرها بورن مقياسا للاحتمالية ويماثل مشاهدة شبح واحد يتبلور من بين إلكترونات عديدة – بمدلول تعبير الميكانيكا الموجية اختفاء مجموعة موجات الاحتمالات ما عدا حزمة واحدة من الموجات التي تصف إلكتروناً حقيقيًّا واحدًا ويسمى هذا (انهيار الدالة الموجية)، ومع غرابة ذلك فإنه يقع في صلب تفسير كوبنهاجن الذي هو نفسه أساس طهي الكم. وعلى كل، فإن الأمر يدعو للشك، حيث إن العديد من الفيزيائيين ومهندسي الإلكترونيات وآخرين يستخدمون وهم سعداء كتاب طهي الكم، مقدرين أن القواعد التي أثبتت أنه يمكن الاعتماد عليها في تصميم الليزر والحاسوب ودراسة المادة الجينية تعتمد صراحةً على افتراض أن عددًا وافرا من الجسيمات الأشباح تتداخل بعضها مع بعض طوال الوقت، وتندمج كلها في جسيم وحيد حقيقي كحالة انهيار الدالة الموجية أثناء المشاهدة. وما هو أسوأ من ذلك، أنه في اللحظة التي نتوقف فيها عن مشاهدة الإلكترون أو أي. جسیم آخر ننظر إليه فإنه ينشطر في الحال إلى عددٍ وافر من الجسيمات الأشباح، يسلك كل منها مساره من الاحتمالات من خلال عالم الكم. لا شيء حقيقي إلا عندما ننظر إليه، ويتوقف هذا الشيء عن أن يكون حقيقياً في اللحظة التي نتوقف فيها عن النظر إليه.

وربما تعود سعادة الناس الذين يستخدمون كتاب طهي الكم إلى الراحة التي تأتيهم من تعودهم على المعادلات الرياضية، ويشرح فاينمان الوصفة الأساسية ببساطة. (فالحدث) في ميكانيكا الكم هو مجموعة من الظروف الأولية والنهائية لا أكثر ولا أقل. يترك الإلكترون مصدر القذف من أحد طرفي الجهاز، ثم يصل هذا الإلكترون إلى كشاف معين في الطرف الآخر من الثقوب، هذا حدث وفي الأساس، فإن احتمال وقوع هذا الحدث هو مربع أحد الأعداد التي هي في الأساس دالة شرودنجر الموجية ψ. فإذا كانت هناك أكثر من طريقة لوقوع هذا الحدث (كلا الثقبين مفتوح في التجربة)، عندئذ تكون احتمالية كل حدث ممكن (احتمال وصول الإلكترون لكل كشاف اختبار) تساوي مربع مجموع قيم ψ؛ ومن ثم يكون هناك تداخل ولكن إذا نظرنا لنشاهد أي الاحتمالات البديلة هو الذي يحدث بالفعل (النظر لنرى من أي ثقب يمر الإلكترون) فهنا احتمال التوزيع هو حاصل جمع مربع قيم ψ ، ويعني اختفاء مصطلح التداخل؛ وهو ما يعني انهيار الدالة الموجية.

الفيزياء مزعجة، لكن الرياضيات نظيفة وبسيطة، ومعادلاتها مألوفة لأي فيزيائي. وما دمت تتجنَّب السؤال عما تعنيه فليس هناك أي مشكلة. ولو سألت لماذا العالم على هذا الشكل، فإن الجواب حتى من فاينمان (ليس لدينا أي فكرة). ولو ظللت تصر على صورة فيزيائية لما يحدث لوجدت كل الصور الفيزيائية تذوب في عالم من الأشباح تبدو فيه الجسيمات حقيقية فقط عندما ننظر إليها، وحتى خصائص مثل الزخم والموقع هي أشياء من صنع المشاهدة. وليس من العجيب على الإطلاق أن نجد العديد من الفيزيائيين الأجلاء، ومن بينهم أينشتاين، يقضون العقود في محاولة إيجاد طرق تدور حول هذا التفسير لميكانيكا الكم. وقد باءت هذه المحاولات بالفشل، وهي المحاولات التي سنصفها بإيجاز في الفصل القادم. وكانت كل محاولة جديدة لإثبات عدم صحة تفسير كوبنهاجن تقوي أسس صورة عالم أشباح الاحتمالات، وتمهد الطريق لما بعد ميكانيكا الكم، وتطور صورة جديدة للعالم الشامل. وأساس هذه الصورة الجديدة هو التعبير الأقصى لمفهوم التكامل لكن تظل هناك طلقة أخيرة نعض عليها بالنواجذ قبل أن نتمكن من النظر في المضامين.

 

EN

تصفح الموقع بالشكل العمودي