سلسلة في مفاهيم الفيزياء (ج39): في قلب الميكانيكا الكمومية والواقع يكمن جدل المتغيرات الخفية

الرئيسة / مقالات علمية

نوري حسين نور الهاشمي

عدد المقالات : 49

سلسلة في مفاهيم الفيزياء
الجزء التاسع والثلاثون: في قلب الميكانيكا الكمومية والواقع يكمن جدل المتغيرات الخفية
الأستاذ الدكتور نوري حسين نور الهاشمي

لقد هيمنت "الأدلة" المزعومة ضد نظريات المتغيرات الخفية على النقاش الفيزيائي لعقود طويلة، وكان من أبرز هذه "الأدلة" البرهان الذي قدّمه فون نيومان في عام 1932 ضمن كتابه أسس ميكانيكا الكم (Grundlagen der Quantenmechanik)، والذي تُرجم لاحقًا إلى الإنجليزية ونشرته مطبعة جامعة برينستون عام 1955.
بدا برهان فون نيومان بسيطًا وأنيقًا في بنيته الرياضية، وكان من الصعب الطعن فيه آنذاك. وقد أدى ذلك إلى استنتاج واسع الانتشار مفاده أن أي نظرية تعتمد على متغيرات خفية لا يمكن أن تكون متسقة رياضيًا مع ميكانيكا الكم. غير أن هذا الاستنتاج اعتمد على افتراضات لم تكن محكومة بالضرورة بقوانين الواقع الفيزيائي، بل مستمدة من بنية ميكانيكا الكم ذاتها، كما سنوضّح الآن.
لشرح ذلك، دعونا نفترض أن لدينا كميتين فيزيائيتين، X وY، يمكن قياس كل منهما على حدة، ويمكن أيضًا قياس مجموعهما X + Y . يفترض برهان فون نيومان أن المتوسط على مجموعة متماثلة من الأنظمة (ensemble) لـX + Y يساوي مجموع المتوسطين ل X وY كل على حدة. لكن هذه المساواة، رغم صحتها داخل إطار ميكانيكا الكم، ليست ضرورة منطقية عامة، لأن X + Yيُقاس عادة بجهاز مختلف وقد لا يرتبط فيزيائيًا بقياسات X وY بشكل مستقل.
في نظريات المتغيرات الخفية، هذا الافتراض تحديدًا هو محل الخلاف. فالحالات التي تصفها هذه النظريات قد لا تخضع لمثل هذه القواعد الإحصائية البسيطة. ورغم إدراك البعض لوجود خلل ما في برهان فون نيومان، لم تتضح المشكلة بدقة حتى عام 1964، حين قام جون بيل بتفكيك هذا البرهان وكشف عن الثغرة الجوهرية فيه، ممهّدًا الطريق لعودة النقاش الجاد حول المتغيرات الخفية. وقد نُشرت ورقته الشهيرة بهذا الشأن عام 1966 في مجلة Reviews of Modern Physics.
لكن حتى بعد ذلك، تبقى نظريات المتغيرات الخفية رغم كونها ممكنة مبدئيًا موضع شك، ليس لعيب منطقي أو تجريبي، بل بسبب تعقيدها وعدم أناقتها مقارنةً بميكانيكا الكم. فعوضًا عن الانطلاق من مبدأ بسيط، تحاول هذه النظريات "تفصيل" متغيرات جديدة لتكرار نتائج نعرفها سلفًا من ميكانيكا الكم. ولتحقيق ذلك، يجب أن تصف، مثلًا، ما إذا كان جسيم ما سيعبر حاجزًا كموميًا في ظل احتمالات تختلف حسب السرعة والشكل والظروف المحيطة وفي كل مرة، يجب أن تطابق نتائج الكم بدقة.
حتى في تجارب المرايا حيث يمر الجسيم عبر مسارين ولا يمكن تفسير الظواهر بالاعتماد على التداخل التقليدي يجب على النظريات الخفية أن تفسّر تأثير مرآة غير مستخدمة فعليًا على مسار الجسيم. لحل هذه المعضلة، تُفترض قوة كمومية غريبة، قادرة على التأثير عن بُعد، ليس لأنها مكتشفة تجريبيًا، بل لأنها ضرورية لكي تنتج النظرية نتائج الكم المعروفة.
للحصول على عرض تفصيلي لكافة أنواع نظريات المتغيرات الخفية، يُوصى بالرجوع إلى الكتاب الممتاز الذي ألّفه بيلنفانت بعنوان A Survey of Hidden-Variable Theories بيرغامون، أكسفورد، 1973. أما في مقالاتنا التالية، فسوف نركّز على فئة معينة من هذه النظريات التي نعتقد أنها الأكثر منطقية وتماسكًا داخليًا.
ما هي نظريات المتغيرات الخفية
هي نظريات تهدف إلى تفسير السلوك غير الحتمي للأنظمة الكمومية عبر افتراض وجود متغيرات إضافية غير قابلة للرصد المباشر تتحكم في النتائج التي تظهر لنا على شكل احتمالات. بهذه الطريقة، تعود الفيزياء إلى حتميتها الكلاسيكية، حيث يُفترض أن كل نتيجة يمكن التنبؤ بها بدقة، إذا عرفنا القيم الحقيقية لجميع المتغيرات، الظاهرة منها والخفية.
يتبع في الجزء الأربعين.

اعضاء معجبون بهذا

جاري التحميل

ثقافية

بباي البحّار.. شخصية كرتونية تحولت إلى رمز عالمي

في 17 يناير 1929 ظهر البحّار الشهير بباي (Popeye) لأول مرة في الصحافة الأمريكية عبر شريط الرسوم Thimble Theatre للرسام إلزي كريسـل سيغار. لم يكن يتوقع أن يتحول هذا البحّار ذو العين نصف المغلقة والغليون الدائم إلى إحدى أشهر الشخصيات الكرتونية في العالم. خلال ثلاثينيات القرن العشرين، انطلقت شهرة بباي عبر أفلام... المزيد

ياسين فؤاد الشريفي

عدد المقالات : 50

النهضة الحسينية.. نموذج تنموي مستدام

النهضة الحسينية.. نموذج تنموي مستدام م. طارق صاحب الغانمي لم تكن ثورة الإمام الحسين (عليه السلام) في كربلاء مجرد حادثة تاريخية عابرة، وإنما كانت تتويجًا لمسيرة النبوة والإمامة، وذروة في نضال الأنبياء والأئمة (صلوات الله عليهم) ضد الظلم والفساد "السلام عليك يا وارث الأنبياء". لقد مثّلت هذه النهضة... المزيد

م. طارق صاحب الغانمي

عدد المقالات : 22

كتاب الصلاة لأبي الحسن المِشكِيني

صلاة المِشكِينيّ كلمة عصر فقهيّ كتاب الصلاة هذه الموسوعة تعتبر مرآة لحقبة علميّة زاخرة بالعلم، تجمع بين طيّاتها قوّة أهل زمانها وهمّة رجالها، وهذه الموسوعة أثر يُقرأ فيه الفقه كوجه لحوزة النجف الأشرف في حقبة علميّة معيّنة، تفاعلت فيها عقول الأعلام وتلاقحت فيها مناهج الفقهاء. فجاءت كأنّها... المزيد

السيد رياض الفاضلي

عدد المقالات : 142

الكرادة والفطرة الحسينية مع الشيخ خيري هادي الأسدي(1960- 1983)

هنـــاك في الكرادة،حيث عبق الكرم وعباءة العقيدة التي تركها الأجدادُ للقادمين من أولادهم،هناك نشأ الشيخ خيري هادي الأسدي،سليل ذاك البيت الذي يذوب في حب الحسين ابن التنور الذي لاينطفئ والرغيف الساخن والمضيف الضاحك دائما في وجوه الوافدين، وُلد الشيخ الأسدي عام 1960م وركضت الأيام سريعا،وكأنّ الأمر... المزيد

د.أمل الأسدي

عدد المقالات : 67

أدبية

الشعراء المغمورون في الدفاع عن أهل البيت عليهم السلام

رُوَّادُ الولاء : شعراء أضاءوا بالحقِّ فطُمِسَ نورُهم لطالما تهادت على بساط التاريخ أسماءٌ كالشموس، بينما توارت في حنايا الظل أسماءٌ أُخر، لوّحتْ أقلامُها بمِدادٍ من لهيبٍ لا يقلُّ حممًا عن دماء السيوف في ساحات الوغى. أولئك كانوا حَمَلَةَ هَمِّ آل البيت الكرام، فكانت قصائدُهم صرخةَ حقٍّ تُردِّدُها... المزيد

وائل الوائلي

عدد المقالات : 41

وَالْمُقِلُّ غَرِيبٌ فِي بَلْدَتِهِ (قصة قصيرة)

في قريةٍ صغيرةٍ محاطةٍ بجبالٍ شاهقة، عاش رجلٌ يدعى هشام، معروفٌ بحكمته وطيب قلبه، لكنه كان يعاني من فقرٍ شديد. رغم ذلك، لم يشكُ يومًا ولم يطلب من أحد، بل كان دائم التوكل على الله. في ليلةٍ شتويةٍ عاصفة، ضاعت ماشية أحد أغنياء القرية في الجبال. أرسل الرجل خدمه للبحث، لكنهم عادوا خائبين. حينها، تقدم هشام... المزيد

قصص وعظات

عدد المقالات : 12

فالح حسون الدراجي شاهدٌ بلسان الوجع.. وقيثارة المقاومة

في فضاءات القصيدة العراقية، ينهض فالح حسون الدراجي كصرحٍ شعريٍّ نادر، يُجسّد آلام أمةٍ وهموم وطنٍ مزقته رياحُ الظلم. إنه ليس مجرد شاعرٍ ينسج الكلمات، بل **مؤرِّخٌ للجرح** بصوته الشعبي الصادق، و**مناضلٌ بالكلمة** في ساحات المواجهة ضد الطغيان. فشعره **سيفٌ مصقول** من حقائق المعاناة، و**مرآةٌ عاكسة** لتاريخ... المزيد

وائل الوائلي

عدد المقالات : 41

وَالفَقْرُ يُخْرِسُ الْفَطِنَ عَنْ حُجَّتِهِ (قصة قصيرة)

في زاوية السوق، جلس رجل أشيب، يضم كفيه الفارغتين إلى صدره كمن يحمي كنزًا لا يُرى. كان اسمه "يعقوب"، رجل عُرف يومًا بحكمته الراجحة ولسانه البليغ، لكنه اليوم بات شبحًا لمن كان. نشب خلاف بين تاجرين، وارتفعت الأصوات، فتوجهت الأنظار إلى يعقوب، الذي كان الحَكم في مثل هذه النزاعات. قال أحدهم: "يا يعقوب، احكم... المزيد

قصص وعظات

عدد المقالات : 12

علمية

جوائز مسابقة كنز المعرفة لشهر حزيران 2025

استلام المتسابق : ( محمد رياض ردام ) الفائز بالمرتبة الثالثة لجائزته في مسابقة كنزالمعرفة لشهر حزيران/ 2025 ألف مبارك للأخوة الفائزين، وحظا أوفر للمشتركين في الأعداد القادمة.. يمكنكم الاشتراك في المسابقة من خلال الرابط : (http://almerja.com/knoze/ المزيد

جوائز مسابقة كنز المعرفة لشهر حزيران 2025

استلام المتسابقة : ( زينب عبد الرحمن حسين ) الفائزة بالمرتبة الأولى لجائزتها في مسابقة كنزالمعرفة لشهر حزيران/ 2025 ألف مبارك للأخوة الفائزين، وحظا أوفر للمشتركين في الأعداد القادمة.. يمكنكم الاشتراك في المسابقة من خلال الرابط : (http://almerja.com/knoze/ المزيد