نظرية الفوضى تقضي على عدم اليقين الكمومي

كان اثنان من المؤسسين الرئيسيين لفيزياء الكم ، وهما أينشتاين وشرودنجر ، متشككين بشدة في آثارها على عدم اليقين وطبيعة الواقع. اليوم ، القراءة الأرثوذكسية هي أن عدم اليقين هو بالفعل سمة متأصلة في الأنظمة الكمومية ، وليس انعكاسًا لافتقارنا للمعرفة. لكن عالم الفيزياء في جامعة أكسفورد ، تيم بالمر ، يجادل الآن بأن نظرية الفوضى تُظهر أن عدم اليقين الكمومي يرجع في الواقع إلى جهلنا ، وليس الواقع نفسه. قد يكون لهذا عواقب بعيدة المدى على قدرتنا على التزاوج بين ميكانيكا الكم والنسبية العامة.

يعلم الجميع أن توقعات الطقس على المدى الطويل غير مؤكدة. إنه بسبب تلك الفراشات المزعجة. ترفرف أجنحتها دون أن يلاحظها أحد ، مما تسبب في ظهور عواصف غير متوقعة بعد أسابيع. هذا هو الاستعارة المستخدمة لوصف عدم القدرة على التنبؤ بالنظم الفوضوية: الشكوك الصغيرة في الظروف الأولية للنظام تنمو وتنمو حتى تدمر تمامًا دقة أي تنبؤ. في هذا الاستعارة ، الفراشات نفسها ليست متأكدة من حالة أجنحتها ، نحن البشر غير متأكدين. يطلق الفلاسفة على عدم اليقين هذا "المعرفية" - عدم اليقين المرتبط بنقص المعرفة.

القراءة المقترحة ما زلنا لا نفهم قياس المشكلة بواسطة Sabine Hossenfelder

ولكن وفقًا لوجهة النظر الأرثوذكسية لميكانيكا الكم ، وهي أكثر نظرياتنا التي تم اختبارها بنجاح في الفيزياء ، فإن عدم اليقين ليس دائمًا من هذا النوع المعرفي. La mécanique quantique est généralement décrite comme une théorie des atomes et des particules subatomiques, mais en vérité, on pense qu'il s'agit d'une théorie qui sous-tend tout dans le monde, y compris le temps et les galaxies - toute الحقيقة. وفقًا لوجهة النظر الأرثوذكسية ، هناك عدم يقين متأصل حول ما يحدث للنظام الكمي عندما نحاول ملاحظته. في وقت المراقبة ، تنهار الحالة الكمومية لنظام ما بشكل عشوائي من تراكب الحالات المحتملة إلى نتيجة محددة. وفقًا لهذا الحساب ، يتم دمج الصدفة في المعادلات الأساسية لميكانيكا الكم. وهذا بدوره يعني أن عدم اليقين الكمي ليس معرفيًا بحتًا ، ولكنه أيضًا "وجودي" ، مما يعني أن الواقع نفسه غير مؤكد بطبيعته. لكن هذه النظرة الأرثوذكسية تقوم على افتراض نادرا ما يتم التشكيك فيه. توفر نظرية الفوضى دافعًا قويًا للتشكيك في الافتراض. يعني رفضها أن عدم اليقين في ميكانيكا الكم قد يكون ، بعد كل شيء ، من نفس النوع المعرفي مثل نظرية الفوضى.

___

تنتهي المناقشات الكلاسيكية حول عدم المساواة عند بيل باستنتاج أن عدم اليقين الكمي لا يرجع أساسًا إلى عدم اليقين بشأن العالم الكمي ، ولكن يرجع إلى الواقع الكمي نفسه.

___

اعتقد اثنان من الآباء المؤسسين لميكانيكا الكم أن فكرة أن الواقع غير مؤكد كانت سخيفة ، وبالتالي رفضوا تصديق أن ميكانيكا الكم ، في حالتها الحالية ، كانت الكلمة الأخيرة في هذا الموضوع. ابتكر إروين شرودنجر تجربته الشهيرة في القطط لإظهار أن هذا التفسير لميكانيكا الكم يؤدي إلى قطط عبثية نصف حية ونصف ميتة ، ولاحظ ألبرت أينشتاين في سخط أن الله بالتأكيد لا يلعب النرد. ومع ذلك ، على الرغم من ذلك ، يعتقد معظم الفيزيائيين اليوم أن ميكانيكا الكم هي الكلمة الأخيرة فيما يتعلق بفيزياء الكم ، وبالتالي هناك يوجد عنصر من عدم اليقين الوجودي المتأصل حول العالم من حولنا. قد يقول هؤلاء الفيزيائيون إن عدم اليقين الكمي لا علاقة له بتأثير الفراشة: عدم اليقين الكمي أكثر جذرية.

فلماذا يرفض إجماع اليوم مخاوف أينشتاين وشرودنجر؟ ينبع السبب الأكثر أهمية من ظاهرة كمومية أطلق عليها شرودنغر نفسه التشابك. بتعبير أدق ، يمكن أن ينبعث جسيمان من المصدر ، بحيث ترتبط خصائص الجسيمين - على سبيل المثال ، الزخم الزاوي (يُسمى أيضًا السبين). هذا في حد ذاته ليس غريبا بالضرورة. ومع ذلك ، فقد أظهر الفيزيائي الأيرلندي الشمالي جون بيل أنه ، في ظل افتراضات معقولة على ما يبدو ، فإن هذه الارتباطات ، مجتمعة بشكل صحيح ، محدودة الحجم. وهذا ما يسمى نظرية بيل. مُنحت جائزة نوبل في الفيزياء لعام 2022 لثلاثة علماء فيزيائيين (آلان أسبكت وجون كلاوزر وأنتون زيلينجر) الذين أظهروا أنه عمليًا يمكن أن تتجاوز العلاقات المشتركة هذا الحد. ومن ثم واحد أو أكثر منهم ...