هل الأكوان الكمومية المتوازية موجودة بالفعل؟
إنها مادة الخيال العلمي – عوالم موازية تنتشر في الزمان والمكان.
لكن هل توجد مثل هذه العوالم المتوازية؟
اتضح أن بعض نظريات الفيزياء على الأقل تسمح بوجود أكوان متوازية – على الأقل على المستوى الكمومي.
في عدة تفسيرات ميكانيكا الكم، مثل تفسير العوالم المتعددة ونظرية الموجة التجريبية ، يمكن وصف الكون بمعادلة عملاقة واحدة ، تُعرف باسم دالة الموجة الكمومية. في أي وقت تحدث فيه عملية كمومية (أو دون ذرية) في أي مكان في الكون ، تنقسم هذه الدالة الموجية إلى قسمين ، مما يعني أن الأكوان المتوازية تنشأ باستمرار.
لكن هذه التفسيرات لم تثبت أبدًا أنها صحيحة ، ولديها بعض نقاط الضعف الرئيسية التي تمنعها من القبول على نطاق واسع.
متعلق ب: إذا كنا نعيش في كون متعدد ، فأين تختبئ هذه العوالم العديدة؟
مشكلة القياس
ميكانيكا الكم هي الإطار الفيزيائي الذي يصف سلوك الجسيمات الدقيقة. أحد الأمور الغريبة في هذه النظرية هو أنه لا أحد متأكد من النتائج التي سيحصلون عليها حتى ينظروا. على سبيل المثال ، يقول التفسير القانوني لنظرية الفيزياء أن الإلكترونات توجد في حالات متعددة في وقت واحد. ثم بمجرد أن يقوم شخص ما بالقياس ، “يختار” الإلكترون إحدى تلك الحالات.
قد تكون هذه الفكرة محبطة للغاية ، لأن الهدف الأساسي من الفيزياء هو عمل تنبؤات حول كيفية تصرف الكائنات في كوننا. إذا رميت كرة إليك ، يمكنك استخدام معرفتك بالفيزياء (على سبيل المثال ، قوانين نيوتن) للتنبؤ أين ستذهب الكرة. لكن إذا رميت إلكترونًا عليك ، فليس لديك طريقة لمعرفة مكان هبوطه بالضبط.
ومع ذلك ، فإن ميكانيكا الكم تعطينا أداة واحدة لعمل تنبؤات: معادلة شرودنغر. تحدد معادلة شرودنجر شيئًا يسمى دالة الموجة لكل جسيم ، وتصف كيف تتطور هذه الدالة الموجية مع مرور الوقت. في الصورة القياسية لميكانيكا الكم ، هذه الدالة الموجية عبارة عن سحابة من الاحتمالات تصف المكان الذي توجد فيه فرصة لرؤية الجسيم بمجرد أن يبحث عنه الناس. عندما يكون للدالة الموجية قيم عالية ، يكون هناك احتمال قوي ، وحيثما تكون لها قيم منخفضة ، فهناك احتمال ضئيل.
ومع ذلك ، فإن هذه الصورة القياسية تواجه مشكلة عندما يقوم العلماء بالفعل بإجراء قياس. عندما لا ينظرون ، تتطور الدالة الموجية من تلقاء نفسها وفقًا لمعادلة شرودنغر. ليس مهما. ولكن عندما يقوم العلماء بإجراء قياس ، فإن هذه الدالة الموجية “تنهار” ، وتختفي بشكل أساسي ، مع ظهور الجسيم في أحد المواقع المحتملة.
تقديم عوالم متعددة
كيف يمكن للعالم الكمي أن يحتوي على مجموعتين مختلفتين تمامًا من القواعد لكيفية تصرف الدالة الموجية؟ في الصورة القياسية ، تخضع الدالة الموجية لمعادلة شرودنجر عندما لا ينظر الناس إليها ، ثم تنهار على الفور عندما ينظر إليها الناس. هذا يبدو … غريب.
رداً على ذلك ، فإن بعض التفسيرات الأخرى لميكانيكا الكم ، وأبرزها تفسير العوالم المتعددة ونظرية الموجة التجريبية ، تعزز دالة الموجة من مجرد أداة رياضية إلى كائن حقيقي موجود. في هذه التفسيرات ، لا يوجد شيء اسمه القياس. لا توجد عملية خاصة أو خدعة سحرية تجعل الدالة الموجية تختفي. بدلاً من ذلك ، يتم تعيين دالة موجية خاصة لكل جسيم في الكون ، وتستمر تلك الدوال الموجية في التطور وفقًا لمعادلة شرودنغر بلا نهاية.
عندما تتفاعل الجسيمات ، تتداخل وظائفها الموجية لفترة وجيزة. في ميكانيكا الكم ، بمجرد حدوث ذلك ، ترتبط تلك الجسيمات إلى الأبد: دالة موجية واحدة تصف كلا الجسيمين في وقت واحد ، وهي عملية تعرف باسم “تشابك الكم“عندما يقوم العلماء بإجراء قياس ، فإنهم يقومون فقط بإطلاق سلسلة من التشابكات بدءًا من اصطدام الجسيم بالكاشف ، وتنتهي بالجزيئات التي تتحرك في أدمغتهم لجعلهم مدركين بوعي لما حدث للتو.
لكن التشابكات لا تتوقف عند هذا الحد: فكل جسيم في الكون يتشابك مع كل جسيم آخر ، مما يؤدي إلى دالة موجية عالمية واحدة تصف الكون بأكمله بضربة واحدة.
انقسام الشخصيات
ولكن حتى مع وجود دالة موجية عالمية ، فإن العشوائية لا تزال حقيقة من حقائق الحياة في ميكانيكا الكم. لتفسير ذلك ، تقول هذه التفسيرات أن الدالة الموجية تنقسم في كل مرة يحدث فيها تفاعل كمي ، مع احتواء كل كون مكرر على إحدى النتائج المحتملة. لذلك إذا أرسلنا إلكترونًا عبر شاشة وكانت لديه فرصة بنسبة 50/50 في الصعود أو الهبوط ، على سبيل المثال ، هناك كون واحد يرتفع فيه الإلكترون إلى أعلى ويهبط.
هذه العملية تخلق كونًا متعددًا كميًا. نظرًا لأن كل تفاعل يكون في الأساس تفاعلًا كميًا ، فهناك أكوان تحتوي على كل خيار بديل محتمل كان من الممكن أن تقوم به في حياتك بأكملها. في الواقع ، يتم تقسيمك باستمرار في هذه اللحظة بالذات ، حيث تتفكك وتنقسم إلى نسخ متعددة منك مع كل خيار وكل حركة وكل حركة.
هذا هو المكان الذي يبدأ فيه الكون المتعدد في أن يصبح ثقيلًا بعض الشيء ، لأنه ليس فقط القرارات الواعية التي تؤدي إلى الانقسامات ، ولكن كل تفاعل كمي. بمجرد قراءة هذا المقال على الجهاز ، فإنك تؤدي إلى انقسام أكوان لا حصر لها متطابقة تمامًا باستثناء التفاصيل الكمومية الصغيرة وغير المهمة التي تحدث داخل الإلكترونيات.
هذا كثير. لكن هناك مشكلة أكبر. خبرة البشر وعي – إدراك سلس ، ويستغرق الدماغ وقتًا لدمج جميع المدخلات الحسية في تجربة واعية للعالم. لكن إذا كنا ننقسم ونفتت باستمرار ، كيف يمكننا الحفاظ على تاريخ ثابت لهويتنا؟
أبعد من ذلك ، لا تشرح أي من نظريات الفيزياء هذه كيف يحدث هذا الانقسام في الأكوان بالفعل. ما مدى سرعة حدوثه ، ولماذا لا يستطيع الناس اكتشافه؟ وكيف يسترد الناس احتمالات ميكانيكا الكم مع كل هذه الأكوان المنقسمة – بعبارة أخرى ، كيف “تعرف” الأكوان مقدار الانقسام الذي سينتج مع كل تفاعل كمي؟
هذه الأسئلة هي مجالات بحث نشط ، لذلك ليس من الواضح ما إذا كان الكون المتعدد الكمومي موجودًا بالفعل أم لا.
هذا جزء من سلسلة مستمرة تصف التفسيرات المحتملة لميكانيكا الكم.
