تجربة قديمة يمكن أن تكون الحل الرئيسي لكشف “نظرية كل شيء”

الامر المهم والذي يسعى وراءه العلماء في الفيزياء النظرية هو النظرية الموحدة لكل شيء، وهي نظرية من شأنها ان توحد ركيزتين في الفيزياء الحديثة، وهما نظرية اينشتاين النسبية العامة والميكانيكا الكمية.
تُفسر كلا الركيزتين الفيزيائيتين الكثير عن الكون، ولكنهما تتعارضان مع بعضهما ايضاً.
اقترح من معهد برشلونة للعلوم والتكنولوجيا (The Barcelona Institute of Science and Technology) في اسبانيا، الدكتور الفيزيائي جيمس كواش (James Quach) طريقة لإحتمالية التوفيق بين هذين الركيزتين، وفكرته هذه تبدأ بتجربة مبدعة.

تتضمن تجربة توماس يونغ (Thomas Young) للشق الطولي المزدوج في عام 1801 ارسال جسيمات عن طريق اثنين من الشقوق واختبار النمط الذي تبديه عندما تصل للشاشة التي وراء الشقين.
تُملي الآراء التقليدية على الجزيئات انها يجب ان تُشكل شريطين متوازيين على الشاشة، وهذا ما يحدث لمعظمها، حتى وصولنا للجزيئات الكمية، والتي تسلك مسلك الموجات، عندما نرسل الكترونات من خلال الشقوق، مُنتجةً مجموعات متعاقبة من الضوء والعتمة.

بينما لا يوجد ما يبين سبب سلوك الجزيئات الكمية هذا النمط الذي تبديه في تجربة الشق المزدوج، فإننا نعرف كيف نتنبأ بالمكان الذي ستصل اليه على الشاشة وذلك بفضل قاعدة بورن (Born rule)، والتي تنجح الآن في جميع اختباراتها المادية. لكن الامر هو ان الفيزيائيين لا يعلمون لماذا تنجح، لكنها ببساطة تعمل في كل مرة.

تقترح دراسة كواش النظر في الافتراضات من تجربة الشق المزدوج لتحديد الثغرات الحالية في معرفتنا عن الميكانيكا الكمية، وهو امر يجعلنا نقترب خطوة في التوفيق بينها وبين النظرية النسبية العامة.
ويقترح ان نعتمد تجربةً لا يمكن ان تنجح فيها قاعدة بورن، مما سيوضح هذا اي نقاط ضعف في فهمنا للميكانيكا الكمية، ونأمل ان يساعدنا هذا في التوفيق بينها وبين النظرية النسبية.

ويقترح اتخاذ تأكيد العالم الفيزيائي ريتشارد فينمان (Richard Feynman)، وهو ان يفكر المرء في جميع الطُرق، حتى تلك غير المعقولة، وذلك لحساب المسارات المحتملة للجسيمات في تجربة الشق المزدوج.
بدلاً من الاخذ في الاعتبار وجود مسارين محتملين فقط للجسيم الكمي (وهما الشق الاول A او الشق الثاني B)، ينبغي للفيزيائين جعل مسار ثالث، اي يصبح المسار من الشق الاول (A)، ثم الى الشق الثاني (B)، واخيراً وصولاً الى الشاشة.

يقول كواش يمكن اختبار هذا الاحتمال اذا وضع جهازين للكشف خلف لوحة الشق المزدوج. يكشف احد الجهازين ما اذا كان الجسيم الكمي قد انتقل من الشق الاول (A) الى الشق الثاني (B)، في حين يكشف الجهاز الآخر ما اذا كان الجسيم قد مَرَّ خلال شق واحد او كلا الشقين دون معرفة اي واحد منهما.

حل وسطي

تختلف الاحتمالات التي نحصل عليها عند حساب التداخل بين مسارات كواش الثلاثة عن الاحتمالات التي تتنبأ بها قاعدة بورن، والتي تحسب لمسارين فقط. يجب ان يفسح لنا هذا الاختلاف في قاعدة بورن والذي يشير الى الافتراضات في نظرية اينشتاين النسبية العامة والميكانيكا الكمية المجال ليقودنا الى الطريق نحو “نظرية كل شيء” التي نرغب في الوصول إليها.

لم يتم مراجعة او اختبار اقتراح كواش هذا رسمياً في تجربة واقعية بواسطة اقرانه العلماء، ويمكن ان يكون هذا الاقتراح الخطوة الاولى نحو حل مشكلة غزت المجتمع العلمي لمدة نصف قرن مؤدياً الى فهم كامل للكون الذي نعيش فيه.

 

 

 

 

 

 

 

 

ترجمة: Farah Alhafidh

تدقيق: Jazmin Al-Kazzaz

تصميم: Tabarek A. Abdulabbas

المصدر: هنا