نجح فيزيائيون من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا في إثبات أنه من المستحيل ملاحظة طبيعة الموجة والجسيمات للضوء في وقت واحد - باستخدام الذرات الفردية والفوتونات الكمومية، وبالتالي تأكيد تنبؤات نيلز بور.
- ملاحظة: أشار أحد المعلقين، محقًا، إلى أن النقاش قد حُسم بالفعل قبل قرن لصالح بور، وهذه التجربة تُقدم تأكيدًا إضافيًا على ذلك. لا علاقة لهذا بنظرية أينشتاين النسبية، الثابتة، بل بنظرية الكم، التي كان لدى أينشتاين بعض المفاهيم الخاطئة عنها (الله لا يلعب النرد).
أجرى باحثون في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) إحدى أدق وأدقّ نسخ تجربة الشقّ المزدوج، وهي تجربةٌ بارزةٌ في فيزياء الكمّ تُظهر الطبيعة المزدوجة الغريبة للضوء. باستخدام ذراتٍ منفردة وحزمٍ كمّيةٍ منفردة (فوتونات)، تمكّن الباحثون من دراسة السؤال المهمّ الذي شغل أعظم فيزيائيي القرن العشرين بعمق: هل الضوء موجةٌ أم جسيم؟
تجربة الشقوق المزدوجة – نسخة 2025
أُجريت النسخة الكلاسيكية من تجربة الشقين منذ عام ١٨٠١، حيث رُصد نمط تداخل مميز للموجات، مما أثبت آنذاك أن الضوء يتصرف كموجة. ومع ذلك، مع ظهور نظرية الكم، اتضح أنه عند محاولة قياس الشق الذي يمر عبره الفوتون، يختفي النمط، ويتصرف الضوء كجسيم.
في تجربة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا الجديدة، التي نُشرت فياستعراض للحروف البدنيةباستخدام ذرات مُبرّدة إلى درجات حرارة منخفضة للغاية، مُرتّبة في شبكة بصرية دقيقة. وجّه الباحثون شعاع ليزر ضعيفًا نحو الذرات، بحيث تعمل كل ذرة كـ"شقّ" واحد، على غرار النسخة النظرية التي اقترحها أينشتاين قبل قرن تقريبًا.
أينشتاين ضد بور – جولة أخرى
في عام ١٩٢٧، اقترح أينشتاين أنه إذا أمكن قياس تأثير فوتون على أحد الشقوق - باستخدام زنبرك صغير مثلاً - فسيكون من الممكن معرفة أي شق مرّ به الفوتون، وفي الوقت نفسه رؤية نمط التداخل. اعترض نيلز بور على ذلك، مجادلاً بأن عملية القياس نفسها ستُغيّر النظام - بحيث لا يُمكن رؤية كلا الجانبين في الوقت نفسه.
أظهرت تجربة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) أنه كلما زادت المعلومات التي يوفرها النظام حول مسار الفوتون (سلوك الجسيم)، زاد وضوح نمط التداخل (سلوك الموجة). وتمكن الباحثون من التحكم في مستوى "عتامة" الذرات - أي مدى "شعورها" بالفوتون - من خلال ضبط قوة احتجاز الليزر، مما يسمح بتشويه الذرة بشكل أو بآخر.
"ما فعلناه هو نسخة مثالية من تجربة فكرية (Gedankenexperiment) - لا زنبركات، ولا مكونات ميكانيكية - مجرد كمية خالصة"وقال البروفيسور فولفغانغ كاتيرلا، رئيس مجموعة البحث:
الذرات كبديل للشقوق
استخدم الباحثون 10,000 ذرة متطابقة، مرتبة في شبكة بلورية دقيقة. ضمنت المسافات الكبيرة بين الذرات أن تعمل كل منها كوحدة مستقلة. عند مرور فوتون بالقرب من ذرتين، أمكن معرفة ما إذا كان نمط التداخل قد تشكل أم لا، وذلك اعتمادًا على مستوى "الطورية" للذرات.
النتائج: على الرغم من إزالة زنبرك أينشتاين الخيالي من المعادلة، فما زال من غير الممكن ملاحظة التداخل (الموجة) والمرور عبر شق معين (جسيم) في نفس الوقت. التفسير الدقيق لذلك ينبع من الروابط الكمية العميقة بين الفوتون والذرة، وليس من أي مكونات ميكانيكية.
عام الكم – إغلاق دائرة تاريخية
أعلنت الأمم المتحدة عام ٢٠٢٥ "عام علوم وتكنولوجيا الكم"، مُصادفًا الذكرى المئوية لميلاد نظرية الكم. ويأتي إنجاز معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا في وقتٍ رمزي: فبعد قرابة قرن من بدء نقاش أينشتاين وبور، يُقدم العلم إجابةً حاسمة، ولكنه يُذكرنا أيضًا بمدى الغموض الذي لا يزال يكتنف الكثير من الأمور.
"إنه إنجاز علمي بارز، ولكنه أيضًا بمثابة تذكير بأن العالم الكمي لا يزال غامضًا للغاية."، وخلص أحد الباحثين.
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
تعليقات 9
وقد قامت سابينا هوسنفيلدر أيضًا بإعداد مقطع فيديو للتعليق على التجربة.
هناك تفسير آخر أستغرب عدم طرحه من قبل - ليس القياس بحد ذاته هو المؤثر، بل طريقة قياسه. من الممكن أن تؤثر فوتونات ليزر القياس على الذرة المُطلقة بطريقة لا نفهمها بعد ولا نملك نظريةً لها. من الممكن أن تكون نماذجنا التي تفترض أن الفوتون متعادل في جميع الحالات خاطئة. فقط إذا تغيرت نتائج التجربة بسبب وجود أو غياب إنسان في الغرفة، أي نتيجةً للملاحظة البشرية، يُمكننا القول إن هذا تأثيرٌ مُريب. ما رأيك؟
لقد فكرت في إضافة فقرة حول هذا الموضوع.
أصدقائي، نحن نعيش في محاكاة. عندما تفحص جسيمًا وتنظر إليه، تُجبر قوة المعالجة على منحه معنى. عندما لا تقيسه أو تنظر إليه، يكون حرًا، ويمكنه التنقل أو التواجد في أي مكان حتى الحاجة إليه. وكما هو الحال في البرمجة اليوم، لا تُنتج صورة وتُهدر قوة الحوسبة على ما لا يراه اللاعب أو "يفحصه". سيأتي يوم ندرك فيه أن كل شيء هنا زائف.
✅ معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا يبرم صفقة مع أينشتاين —
أثبتت تجربة الشق المزدوج باستخدام طريقة الشقوق الذرية أنه لا يمكن ملاحظة ثنائية الضوء في وقت واحد، كما تنبأ بور ولكن أينشتاين عارض ذلك.
على الرغم من الأدوات الحديثة، لا يزال قانون الكم محفوظًا -
والخلاصة هي أن العالم لا يبالي بتوقعات المراقبة الحديثة ــ فهو يعمل وفقاً لقوانين داخلية تقع خارج نطاق الاختيار البشري.
عنوان المقال خاطئ. حُسمت المناقشات بين ألبرت ونيلز منذ زمن بعيد. كل ما تم إنجازه هو تأكيد إضافي لنظرية نيلز بور. قد يظن المرء من العنوان أن هناك ثورة في نظرية النسبية.
بالتأكيد لا. نتائج التجربة لا تنطبق إلا على ظروفها. ولا يشترط أن تكون النتائج مطابقة للواقع في الظروف العادية.
كلاهما يهوديان، ولن يتنازلا عن الحجة حتى بعد موتهما.
النتائج التجريبية هي وجه آخر لمبدأ عدم اليقين