إن سبب كون الجسيمة المجهرية شبيهة بالإلكترون، وتستطيع المرور خلال كل من الشقين على الشاشة في آن واحد، هو أنها موجودة نتيجة تراكب موجتين إحدى الموجات مطابقة للجسيمة المارة خلال أحد الشقين والثانية مطابقة لتلك التي تمر من الشق الثاني. لكن هذا غير كاف لضمان سلوكهما الانفصامي القابل للملاحظة. ولكي يحدث ذلك، يجب ظهور نموذج التداخل على الشاشة الثانية. ولكن ليحدث التداخل فهذا بالتأكيد يتطلب موجات انفرادية في تراكب الموجات والحقيقة ان التداخل هو المحتوى الحاسم للإلكترون لعرض السلوك الكمي الغريب والذي ينتقل إلى تطبيقات عامة حول ما الذي تسمح لنا الطبيعة بمعرفته عن الإلكترون.

ولنقل في تجربة الشق المزدوج اننا نحاول تحديد الشق الذي يمر منه الإلكترون. فإذا نجحنا فنموذج التداخل على الشاشة الثانية سيختفي. وبعد كل هذا، فالتداخل يتطلب خلط كل من الشيئين. فإذا مر الإلكترون واحتمالية مشاركة الموجة خلال شق واحد، فهناك سيكون شيء واحد.

عملياً كيف نحدد أي شق يمر من خلاله الإلكترون؟ حسناً، إن أسهل طريقة لرؤية ذلك هي في تجربة الشق المزدوج، والتفكير بالإلكترون كرصاصة أطلقت من مسدس، وبالشاشة كلوح معدني غليظ يحمل شقين عموديين متوازيين. فعندما تطلق الرصاصات على الشاشة يدخل بعضها الشق ويمر خلاله. فكر بالشق كقناة عميقة حفرت في معدن غليظ فالرصاصات المرتدة عن الجدران الداخلية للقنوات ستصل إلى الشاشة الثانية. وبوضوح ستضرب أي نقطة على الشاشة الثانية. ولكن ببساطة تصور ان الرصاصات تنتهي في نقطة الوسط على الشاشة الثانية. وببساطة أيضاً، قل بأنه عند هذه النقطة فإن احتمالية الموجات المشاركة للرصاصات ستتداخل تداخلاً بناء، ولهذا فهو المكان الذي ستبلله كثير من الرصاصات.

الآن، أين الرصاصة التي ترتد داخل الشق، والتي بسبب الشاشة المعدنية ترتد في الاتجاه المعاكس؟ إن نفس الشيء يحصل عندما تلعب التنس وترتدّ الكرة بشكل حاد وسريع عن مضربك. وهنا مضربك سيرند بالاتجاه المعاكس وبشكل حاسم، سيستعمل ارتداد الشاشة لاستنتاج أي شق مرت خلاله الرصاصة. بعد كل ذلك، إذا تحركت الشاشة يساراً، فالرصاصة يجب أن تذهب خلال الشق على الجانب الايسر، وإذا تحركت يميناً، فعلى الرصاصة الذهاب من جهة اليمين.

وعلى كل حال، نحن نعرف أننا إذا حددنا أي شق تمر من خلاله الرصاصة، فهذا يدمر نموذج التداخل على الشاشة الثانية. وهذا توضيح مباشر لفهم وجهة نظر الموجة. وليس محتملاً ان نرى شيئاً يتداخل مع نفسه أو نسمع صوت تصفيق كف واحد لكن كيف نحس بالأشياء من وجهة نظر جسيمة متساوية الصلاحية؟

تذكر بأن نموذج التداخل على الشاشة الثانية هو أشبه بمقر نقابة المحامين. انها تتألف من خطوط عمودية لا أثر للرصاص فيها، متناوبة مع خطوط عمودية يظهر عليها اثر الرصاص. وببساطة، فكر بخطوط سوداء وبيضاء. ان مفتاح السؤال هو من وجهة نظر الرصاصة، ما الذي يدمر نموذج التداخل؟ الجواب مزعج نوعاً ما. فإذا كانت كل رصاصة، بدلاً من طيرانها بشكل صائب باتجاه الخط الاسود، قد سلكت طريقاً جانبياً مزعجاً في طريقها نحو هدفها بحيث تستطيع ان تضرب إما الخط الاسود أو الخط الأبيض المجاور، فإن هذا سيكون كافياً لمسح نموذج التداخل. والخطوط التي تلونت بالأبيض سوف تسود، أما الخطوط السوداء فستبيض. والنتيجة الصافية ستكون رمادية منتظمة. عندئذ سيكون نموذج التداخل ممسوحاً. وبما أنه يستحيل ان نعلم أي رصاصة معطاة سوف تضرب الخط الاسود أو الخط الأبيض المجاور (أو العكس بالعكس)، فالحركة الاضطرابية من جانب واحد لكل رصاصة ستكون غير قابلة للتوقع بالكامل. وكل هذا يأتي من مرور بدون سبب ومن غير تحديد مكان الشق الذي ستمر خلاله الرصاصة.

وبكلمات أخرى، إن التعليق على موضع الجسيمة مثل الإلكترون يضاف إلى الازعاج غير القابل للتوقع. والصحيح هو بالاتجاه المضاد. والتعليق على سرعة الجسيمة يجعل مكانها غير دقيق. فأول شخص أدرك وحدد نوعية هذا التأثير هو الفيزيائي الالماني فيرنر هايزنبرك، ولذلك سمي المبدأ باسمه أي مبدأ اللادقة لهايزنبرك تشريفاً له. وطبقاً لمبدأ اللادقة، فإنه يستحيل معرفة كل من المكان والسرعة للجسيمة المجهرية بدقة كاملة. وهنا ستكون مقايضة. فمكانها الأكثر دقة هو الزامي، والأكثر لادقة هو السرعة وسرعتها الأكثر دقة هي إلزامية، والأكثر لادقة هو المكان.

تصور أن هناك فرضاً عن ماذا تعرف في عالم اليوم. إذا كانت لدينا معرفة دقيقة لسرعة الطائرة النفاثة، فلن نكون قادرين على معرفة ما إذا كانت الطائرة فوق نيويورك أو لوس انجلس. وإذا كانت لدينا معرفة دقيقة لمكان الطائرة، فلن نكون قادرين على معرفة ان انطلقت الطائرة بسرعة 1000 كمساعة أو 1 كمساعة، وحول هبوطها من السماء.

ان مبدأ اللادقة موجود لحماية النظرية الكمية. فإذا استطعت قياس صفات الذرات وما شابهها احسن مما يسمح به مبدأ اللادقة، فبالإمكان تدمير سلوكها الموجي، وعلى وجه الخصوص، التداخل. وبدون التداخل ستكون النظرية الكمية مستحيلة. ان قياس مكان وسر الجسيمة بدقة عالية أكثر من قواعد مبدأ اللادقة يجب أن يكون مستحيلاً. وبسبب مبدأ اللادقة لهايزنبرك، حين نحاول أن نرى العالم المجهري، يبدو وكأنه ضبابي؛ أشبه بصورة الجريدة التي تبدو مكبرة فوق العادة. والطبيعة لا تسمح لنا بالقياس الدقيق لكل شيء نرغب بقياسه. وهناك حدود لمعرفتنا.

هذا الحد ببساطة ليس مراوغة لتجربة الشق المزدوج. فهو أساسي. وكما لاحظ ريتشارد فينمان: "لا يوجد أحد يجد دائماً (أو يفكر) طريقة حول مبدأ اللادقة. ولا أحد يشبه ذلك". هذا بسبب ان جسيمات الفا لها صفة موجية تستطيع الهروب على ما يبدو من سجن النواة الذرية. وعلى كل حال فمبدأ اللادقة لهايزنبرك يجعل من الممكن فهم الظواهر من وجهة نظر جسيمية.

مواضيع ذات صلة

ميكانيكا الكم الخاصة بالروابط

ما الفائدة؟

إعادة النظر في اللامحلية

عوالم متعدّدة

هل نغيّر الفيزياء؟

الاحتمالات والقياسات

مبرهنة بيل وضرورة اللامحلية

الترابط والتشابك

الحالات الكمية والتراكب الكمي

التداخل والقياس

ألغاز الكم

Equipartition and the quantum oscillator