ما هو لتأثير الشبحي عن بعد، هو ظاهرة ارتباط غريب بين جسيمين في مكانين مختلفين تمامًا، حين يخضع الجسيمين لتشابك كمي فيما بينهما، فإذا كان الجسيم الأول يدور لأعلى فالآخر يدور لأسفل، مما يقود إلى ارتباطات في الخواص الفيزيائية التي تقيس هذه الجسيمات الكمّية.
ما هو التأثير الشبحي عن بعد
- التأثير الشبحي عن بُعد أو التشابك الكمي في جسيم واحد، هو شكل غريب من التشابك الذي يمكن أن يساعد إلى حد كبير في تحسين الحوسبة الكمومية والاتصالات.
- اشتهر ألبرت أينشتاين، بالقول إن ميكانيكا الكم يجب أن تسمح لكائنين بالتأثير على سلوك بعضهما البعض على الفور عبر مسافات شاسعة، وهو ما أطلق عليه “التأثير الشبحي عن بعد”.
- نشأ التشابك الكمي خلال الأيام الأولى لميكانيكا الكم، وهي نظرية أدت إلى ثورة في العلم لا تزال مستمرة، لم يكن من الممكن صنع أي من أدوات اليوم، على سبيل المثال، بدون فهم عميق واستغلال للمبادئ الأساسية للنظرية.
- ومع ذلك، تأتي هذه القواعد الأساسية مع تنبؤات أخرى غير بديهية لدرجة أن أينشتاين توصل إلى الاعتقاد بأن النظرية تفتقد شيئًا ما: ما بدا غريبًا، كما جادل، كان مجرد انعكاس لنقص المعرفة.
- لقد انتقد آينشتابن بشكل خاص فكرة “التشابك”، حيث يبدو أن جزيئين مرتبطين ارتباطًا وثيقًا (في الصورة، من الناحية المفاهيمية).
- بعد عقود من وفاة آينشتاين، أكدت التجارب ذلك، ولكن حتى يومنا هذا، لا يزال من غير الواضح بالضبط مقدار التنسيق الذي تسمح به الطبيعة بين الأشياء البعيدة، الآن، يقول خمسة باحثين إنهم حلوا مشكلة نظرية تظهر أن الإجابة، من حيث المبدأ، غير معروفة.
اقرأ أيضا: ما هي تجربة الشق المزدوج
تاريخ التأثير الشبحي عن بعد
- كانت ميكانيكا الكم ثورية للغاية لأنها قلبت كيفية وصف عالم المستوى الذري، لقد ولت الحقائق اليقينية البسيطة لفيزياء إسحاق نيوتن، واستبدلت باحتمالات هذه النتيجة أو تلك فقط.
- اقترحت النظرية أن الجسيم دون الذري يمكن أن يكون في مكانين، أو يدور في اتجاهين متعاكسين، في وقت واحد، قياس الكائن يجبره على الانجذاب إلى حالة محددة جيدًا.
- علاوة على ذلك، يمكن أن تصبح خصائص الكائنات المختلفة “متشابكة”، مما يعني أن حالاتها مرتبطة: عند قياس خاصية أحد هذه الأشياء، يتم تعيين خصائص جميع التوائم المتشابكة أيضًا.
- تؤدي بعض التفاعلات دون الذرية إلى ظهور أزواج جديدة من الجسيمات تطير في اتجاهات مختلفة، قالت النظرية إنه لا يمكن وصف كلٍّ منها على حدة: استفسر عن أحدهما وستتعلم شيئًا ما على الفور عن الآخر، حتى لو كان في مجرة بعيدة.
- بدا ذلك لأينشتاين مثل المعلومات التي تتحرك على الفور – أي أسرع من الضوء، في رسالة إلى نيلز بو، عالم فيزياء دنماركي كان لأينشتاين أكثر خلافاته صخباً حول هذه الظاهرة، أطلق التأثير الشبحي.
- في عام 1935، تعاون أينشتاين مع بوريس بودولسكي وناثان روزين، وهما اثنان من زملائه المشككين، لابتكار مفارقة تهدف إلى إظهار أن نظرية الكم غير مكتملة.
- حاول إصدار “نظريات المتغيرات الخفية” سد الفجوة، مما يشير إلى وجود قوة غير معروفة تعمل، ثم بدأ التجريبيون في العمل.
- في عام 1950، أظهرت شين-شيونغ وو ، “السيدة الأولى للفيزياء”، التي تعمل في جامعة كولومبيا في نيويورك، أن الجسيمات المتشابكة تتصرف بالفعل كما تنبأت ميكانيكا الكم.
- وفي عام 1964، اقترح جون بيل، وهو فيزيائي إيرلندي، حدًا قابلاً للاختبار بين المتغيرات المخفية لأينشتاين وميكانيكا الكم التي لم تكن بحاجة إليها.
- تم إجراء سلسلة من التجارب الأكثر ذكاءً على مدار عقود، حيث طاردت جميع الثغرات التي قد تؤثر المتغيرات الخفية من خلالها، ومع ذلك، لم يكن حتى أواخر عام 2015 أن أصبح التجريبيون قادرون بما يكفي على معالجة الأنظمة الكمومية للقضاء على كل هذه الثغرات، وثبت أن المعلومات لم تكن تسافر أسرع من الضوء – كان أينشتاين محقًا بشأن هذا الحد.
- كل هذا له آثار أكبر بكثير من مجرد حل مشاكل الفيزيائيين، في مجال مزدهر يسمى تكنولوجيا الكم، يتم الآن استخدام تأثيرات ميكانيكا الكم التي كانت تعتبر في يوم من الأيام مجرد غريبة.
- يمكن أن يساعد التشابك في زيادة دقة أجهزة الاستشعار والملاحة بشكل كبير، ودعم عدم القدرة على اختراق الشبكات التي تدعم الكم، وتمكين أجهزة الكمبيوتر الجديدة من حل بعض فئات المشكلات التي تؤدي إلى توقف أجهزة الكمبيوتر العملاقة الحالية.
اقرأ أيضا: ما هو الرادار الكمومي
تجارب تدعم التأثير الشبحي عن بعد
- كان أصل الثورة الكمومية اليوم هو نظرية جون ستيوارت بيل في عام 1964، التي توضح أن ميكانيكا الكم تسمح حقًا بالاتصالات اللحظية بين المواقع المتباعدة.
- نحن نسلم بأن حدثًا ما في جزء من العالم لا يمكن أن يؤثر على الفور على ما يحدث بعيدًا، هذا المبدأ، الذي يسميه الفيزيائيون بالموقع، كان يُنظر إليه منذ فترة طويلة على أنه افتراض أساسي حول قوانين الفيزياء.
- لذلك عندما أظهر ألبرت أينشتاين واثنان من زملائه في عام 1935 أن ميكانيكا الكم تسمح “بتأثير شبحي عن بعد”، على حد تعبير أينشتاين، بدت هذه الميزة للنظرية مشكوكًا فيها إلى حد كبير، وتساءل الفيزيائيون عما إذا كانت ميكانيكا الكم تفتقد شيئًا ما.
- ثم في عام 1964، بجرة قلم، قام الفيزيائي الأيرلندي جون ستيوارت بيل، بتخفيض المنطقة من مبدأ عزيز إلى فرضية قابلة للاختبار.
- أثبت بيل أن ميكانيكا الكم، تنبأت بارتباطات إحصائية أقوى في نتائج بعض القياسات البعيدة أكثر من أي نظرية محلية، في السنوات التي تلت ذلك، أثبتت التجارب ميكانيكا الكم مرارًا وتكرارًا.
- قلبت نظرية بيل واحدة من أعمق حدسنا حول الفيزياء، ودفعت الفيزيائيين إلى استكشاف كيف يمكن لميكانيكا الكم أن تتيح مهامًا لا يمكن تصورها في العالم الكلاسيكي.
