الخميس، 9 يوليو، 2015

التفسير الثالث الجاذبية تقتل قطة شرودينجر


في موضوع سابق عرضنا فصل الخطاب عن قطة شرودينجر في هذا المقال نضع التفسير ثالث غير المعروفين لتفسير تلك الظاهرة سواء خطأ
وحدات القياس او وعي المشاهد هو المؤثر لمثل هذة المثال فيما يعرف

"بقطة شرودينغـر": الفوتون الواحد حسب الــ quantum decoherence (ينطلق ولا ينطلق) في نفس الوقت.. و (يمر ولا يمر) من نفس المسار.. فـــ(يتسبب ولا يستتب) في تشغيل جهاز يكسر القارورة السم.. فــ(يموت القط ولا يموت)! فلماذا إذاً لا نرى نسختين للقط الميت والحي في نفس الوقت؟ لحل هذة المعضلة نعرض وجهة نظر جديدة
الجاذبية تقتل قطة شرودنجر

علماء فيزياء نظرية يقولوا بأن التشوه فى نسيج الزمكان يمنع الترابط الكمى فى الجسيمات الكبيرة .

لو كانت القطة التى فى التجربة الذهنية الشهيرة للعالم إروين شرودنجر (قطة شرودنجر) تتصرف وفقاً للنظرية الكمية فإنها يجب أن تكون فى حالات عدة فى وقت واحد (و هو ما يُعرف بحالات التراكب) : إما حية أو ميتة .

و التفسير الأشهر للفيزيائيين الذى يُفسر لماذا لا نرى مثل هذا التراكب (أى أننا نرى حالة واحدة فقط للقطة و ليست حالات متراكبة) هو التفاعل مع البيئة المحيطة للنظام الكمى .. فبمجرد تفاعل النظام الكمى مع جسيم شارد أو مجال مجاور فإنها تنهار احدى حالات التراكب و يأخذ النظام حالة واحدة و هى التى نراها فى حياتنا اليومية .

ولكن وفقاً لدراسة حديثة من باحثين فى جامعة فيينا فإنه حتى و إن قمنا بعزل النظام الكمى عن مثل هذه التفاعلات مع البيئة المحيطة بحيث يحتفظ بحالات التراكب و يكون فى حالة تراكب كمى فإنه سوف ينهار أيضاً الى حالة واحدة على الأقل على سطح الأرض .

يقول إيجور بيكوفيسكى (Igor Pikovski) ==> " فى مكان ما فى الفضاء بين النجوم فإن القطة يُمكنها أن تحتفظ بالترابط الكمومى (تحتفظ بحالات التراكب) و لكن على الأرض أو بجانب أى كوكب آخر فإن الأمل فى ذلك ضعيف "

فإنه وفقاً لكلام إيجور فإنه يؤكد على أن هذا الإنهيار يحدث بسبب الجاذبية .

فكرة بيكوفيسكى و زملاؤوه تم وضعها فى ورقة بحثية نُشرت فى مجلة الطبيعة (Nature) فى 15 يونيو و هذه الورقة الى الآن تُعتبر حجة رياضية . و لكن ما زال علماء الفيزياء التجريبية يأملوا على أن يختبروا اذا ما كانت الجاذبية تؤدى الى انهيار احدى حالات التراكب (ما يُسمى بالتراكب الكمى) أم لا .

يقول هندريك أولبريخت (Hendrik Ulbricht) أحد علماء الفيزياء التجريبية فى جامعة Southampton ببريطانيا ==> " هذه فكرة ممتازة و فكرة جديدة و سأحاول أن أحقق ذلك بالتجربة " و أكمل " التكنولوجيا المتطلبة لرصد ذلك قد تحتاج عقد من الزمان لإعدادها " .

كيف تجعل الجاذبية القطة تأخذ احدى حالات التراكب (اما حية أو ميتة) ؟

رواد السينما الذين شاهدوا فيلم انترستيلر سيكونوا بالفعل على دراية بالمبادئ الأساسية لعمل فريق فيينا .

النظرية النسبية العامة لآينستاين تقرر أن الأجسام الهائلة و الضخمة تؤدى الى انحناء فى نسيج الزمكان مما يجعل الزمن أبطأ بجانب هذه الكتل الضخمة ( و هذا هو السبب الذى أدى الى أن الشخصية التى فى الفيلم كبرت ساعة واحدة بجانب ثقب أسود بينما قد مرت سبع سنوات على الأرض ) .. على مستوى أدق فإن الجزئ الموضوع على سطح الأرض سيواجه زمنا أقل قليلاً من الموضوع بعيداً عنها .

بسبب هذا التأثير للجاذبية على نسيج الزمكان فإن فريق بيكوفيسكى أدرك أن التغير فى موضع الجزئ سيؤثر بالتوالى على الطاقة الداخلية له (ذبذبات الجسيمات بداخل الجزئ و التى تتطور مع الوقت و تتغير) .. فلو افترضنا أن الجزئ وُضع فى حالة تراكب كمى لمكانين , فإن الترابط الموجود بين الموضع و الطاقة الداخلية للجزئ سوف يؤدى الى " فك هذا الترابط الكمى " للجزئ مما يؤدى الى أن يأخذ الجزئ حالة واحدة فقط كما اقترح الفريق .

يُضيف بيكوفيسكى ==> " فى كثير من المواقف يكون فك هذا الترابط الكمى و الإنهيار الى احدى الحالات يكون بسبب عامل خارجى , فى مثال الجزئ على ما يعتقد فإن تفاعل الإهتزاز الداخلى للجزئ مع حركة الجزئ ككل هو ما يُسبب فك الترابط "

الحدود العملية :
لم يتمكن أحد من رؤية هذا التأثير للجاذبية بسبب وجود عوامل أخرى لفك الترابط (مثل المجال المغناطيسى و الإشعاع الحرارى و الإهتزازات ) و التى عادة ما تكون أقوى بكثير و تؤدى الى انهيار النظام الكمى الى حالة واحدة فقط قبل أن يُصبح تأثير الجاذبية له شأن , و لكن علماء الفيزياء التجريبية متحمسون لتجربة ذلك .

ماركوس أرندت أحد الفيزيائيين التجريبيين بجامعة فيينا ايضاً اختبر بالفعل اذا ما كان بالفعل يُمكن ملاحظة الترابط الكمى للأجسام الكبيرة (و ان لم يكن فى حجم القطة )
http://www.nature.com/news/2011/050411/full/news.2011.210.html

هو قام بإرسال جزيئات كبيرة خلال جهاز مقياس التداخل (interferometer) و هو جهاز يُعطى للجزئ مسارين مختلفين . ففى الصورة الكلاسيكية فإن الجزئ سيمر من مسار واحد , و لكن فى الصورة الكمية فإن الجزئ قد مر من المسارين معاً ثم تداخل مع نفسه فى النهاية ليُعطى أنماط التداخل الخاصة بالموجات (كما فى الصورة بداخل المقال) .

نفس هذه الطريقة قد تُستخدم لإختبار اذا ما كانت الجاذبية تؤدى الى فك الترابط و السلوك الكمى : بمقارنة جهاز مقياس التداخل الموضوع بشكل عمودى (لكى نرى تأثير الجاذبية) و الذى فيه سيُفك الترابط الكمى نتيجة لتمدد الزمن فى احدى المسارات بعكس المسار الآخر , مع الوضع الأفقى و الذى سيبقى فيه الترابط الكمى , قام أرندت باختبار تأثير جزيئات من 810 ذرة و أشار الى أن الجزيئات الكبيرة قد تكون جيدة لإختبار تأثير الجاذبية لأنها تحتوى على جسيمات كثيرة و التى بدورها تُساهم فى الطاقة الداخلية الكلية . و لكن ليس فقط ما يحتاجه الباحثون هو التقليل و اخماد تأثيرات البيئة الخارجية عن النظام الكمى و التى تُسبب فك الترابط الكمى و لكنهم أيضاً يحتاجوا الى زيادة المسافة بين المسارين لتكون بالمتر بدلاً من الميكرو متر أو بطريقة أخرى يقوموا باستخدام جزيئات أكبر مليون مرة تقريباً من السابقة .

يقول أرندت ==> " و هذا من المؤكد أنه صعب للغاية " ..

يقول أنجيلو باسى (Angelo Bassi ) الفيزيائى بجامعة تريست (Trieste) بإيطاليا ==> "لو تأثير الجاذبية قيد السلوك الكمى على الأرض فإن اختبارات الواقع الكمى على الأجسام الكبيرة سينتقل أخيراً الى الفضاء " و أكمل " و لكن من وجهة نظر رئيسية فإنه لا شئ جديد " . مجال الجاذبية ببساطة هو بيئة أخرى يتفاعل معها النظام الكمى , و بالتالى فإن استدعائها لا يُمكن أن يشرح اذا ما كان السلوك الكمى سيؤدى الى الواقع الكلاسيكى اذا تم تخفيف تأثير الجاذبية (بعمل التجربة مثلا فى فضاء خالى من الجاذبية )
و لا التأثير الموصوف بواسطة بيكوفيسكى و زملاؤوه يقول أى شئ عن الجاذبية الكمية : و هى النظرية التى توحد النظرية الكمية مع الجاذبية فى وصف واحد و التى يعمل عليها الكثير من الباحثين .

يقول باسى ==> " انه تأثير مثير للإنتباه و لكنه ما زال نظرية كمية يتم تطبيقها على النظرية النسبية العامة الكلاسيكية , و فى هذا الإطار فإنها لن تُغير صورتنا عن العالم " .
--------------------------------------

مصدر المقال : http://www.scientificamerican.com/article/gravity-kills-schroedinger-s-cat/?WT.mc_id=SA_SPC_20150625

 من ترجمة
الباحثون المسلمون

ليست هناك تعليقات:

إرسال تعليق