في الوقت المحدد، ونقل الرسائل والظواهر الكمومية
كم من الوقت يستغرق وصول طرد مرسل بالبريد من تل أبيب إلى نيويورك؟ كم من الوقت يستغرق وصول رسالة البريد الإلكتروني من أحد أطراف حرم معهد وايزمان للعلوم في رحوفوت إلى الطرف الآخر؟ السبب (البديهي) يسمح بأن تستغرق الحزمة وقتًا أطول من الرسالة الإلكترونية. ولكن يبدو أن الحدس ليس بالضرورة الطريقة الصحيحة لفحص الفترات. هذا التصور لقد فازت بالأخيرة لتعزيز مفاجئ في البحث الذي أجروه البروفيسور إيلي بولاك وباحث ما بعد الدكتوراه الدكتور توم ريفلين من قسم الفيزياء الكيميائية والبيولوجية في معهد وايزمان للعلوم، بالتعاون مع البروفيسور راندال دومونت من جامعة ماكماستر في كندا.
إحدى الظواهر الكمومية الرائعة هي ظاهرة "النفق"، والتي بموجبها يمكن للجسيم الكمي أن يخترق ويمر عبر حاجز يبدو غير قابل للعبور. تمت دراسة هذه الظاهرة منذ حوالي تسعة عقود. في الستينيات من القرن الماضي، أظهر توماس هارتمان غرابة أخرى لهذه الظاهرة: طول "النفق" الذي يمر عبره الجسيم من أحد جانبي الحاجز إلى الجانب الآخر، يمكن أن يزيد، لكن زمن العبور يظل ثابتا. معنى هذا الادعاء هو أن الجسيم الذي يقوم بالنفق قد يتحرك بشكل أسرع من الضوء (على سبيل المثال، إذا مر عبر عائق "سميك" جدًا)؛ وهو أمر غير ممكن وفقا للنظرية النسبية الخاصة والعامة. ولم تزعج نتيجة هذا الحساب، الذي استند إلى مبادئ نظرية الكم "العادية"، الفيزيائيين كثيرا، إذ كان من الواضح أنه من غير المتوقع أن تتطابق نظرية الكم "العادية" مع النظرية النسبية.
يعتقد الكثيرون أن هذه النتيجة سوف "تنجح" إذا ومتى تم إجراء الحسابات باستخدام نظرية الكم النسبية. قام البروفيسور إيلي بولاك وشركاؤه البحثيون مؤخرًا بإجراء مثل هذه الحسابات، والتي استندت إلى نظرية الكم النسبية التي طورها بول ديراك، والتي تظهر طريقة تجعل من الممكن على ما يبدو وجود ظواهر كمومية في عالم النسبية الخاصة.
كشفت الحسابات أنه حتى في ظل نظرية الكم النسبية، لا يزال هناك، على ما يبدو، موقف تكون فيه "السرعة الناجحة" للجسيم في عملية النفق ثابتة، بغض النظر عن طول النفق (أو سمك الحاجز). يتم استغلالها). من الناحية النظرية (على الأقل) تشير هذه النتيجة إلى أنه في ظل حاجز طويل جدًا، قد ينشأ موقف يتحرك فيه الجسيم الذي يمر عبر الحاجز (بسرعة ثابتة) بشكل أسرع من جسيم آخر، ويتحرك في الفضاء المفتوح، دون تدخل. في حدود سرعة الضوء.
هل تعني هذه النتيجة أننا سنكون قادرين قريباً على إجراء عمليات مختلفة (على سبيل المثال، إرسال الرسائل عبر البريد الإلكتروني) بسرعة أعلى من سرعة الضوء؟ مما يثير خيبة أمل الكثيرين (وما يريح كثيرين آخرين) يبدو أن الإجابة على ذلك هي لا. يشرح البروفيسور بولك السبب وراء ذلك قائلاً: "إن احتمالية أن ينتقل الجسيم إلى النفق ليست كبيرة في البداية، وهي تتناقص بمعدل أسي (أسيًا) مع طول النفق أو سمك العائق المطلوب تجاوزه". يزيد التمرير. بمعنى آخر، فرصة مرور الجسيم عبر عائق لفترة كافية للتأكد من أن سرعة النجاح الثابتة ستتسبب في تحرك الجسيم بشكل أسرع من الضوء قريبة جدًا من الصفر... لذلك، يوصى به لأي شخص يريد ذلك نقل المعلومات من مكان إلى آخر، لاختيار المسار الذي يتوافق مع سرعة الضوء المحددة."
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
