العودة   منتدى لغة الروح > لغة الفيزياء > الأخبار العلمية والتكنولوجيا


الفيزياء: نظرية بيل لا تزال تُدَوِّي

يختص بوضع الأخبار الجديدة الخاصة بالعلوم الطبيعية والتكنولوجيا


إضافة رد
 
أدوات الموضوع انواع عرض الموضوع
#1  
قديم 06-24-2018, 03:59 AM
ملك غير متواجد حالياً
لوني المفضل Cadetblue
 رقم العضوية : 1207
 تاريخ التسجيل : Jun 2018
 فترة الأقامة : 1218 يوم
 أخر زيارة : 06-24-2018 (08:28 AM)
 المشاركات : 60 [ + ]
 التقييم : 10
 معدل التقييم : ملك is on a distinguished road
بيانات اضافيه [ + ]
110335 Imgcache الفيزياء: نظرية بيل لا تزال تُدَوِّي



قبل خمسين عامًا، جعل جون بيل الميتافيزيقا قابلة للاختبار، لكنّ علماء فيزياء الكَمِّ ظلوا يَشُكُّون في النتائج المترتبة عليها. ولذلك.. يَقترِح هوارد وايزمَان طريقًا آخر إلى الأمام.


هوارد وايزمان


الفيزياء: نظرية تزال تُدَوِّي

الفيزيائي جون بيل في سيرن، مختبر فيزياء الجسيمات الأوروبي قرب جنيف، سويسرا، في 1982.

CERN


في عام 1964، أثبت جون بيل ـ الفيزيائي الأيرلندي الشمالي ـ رياضيًّا أن بعض الترابطات الكمية ـ خلافًا لجميع الترابطات الأخرى في الكون ـ لا يمكن أن تنشأ عن أي سبب محلي1. وأصبحت هذه النظرية محورًا لكل من الميتافيزيقا، وعلم المعلومات الكمية، لكنْ بعد 50 عامًا، لا تزال هناك «ثغرات» في إثبات صحة هذه الترابطات الكَمِّيَّة تجريبيًّا، ولا يزال هناك علماء وفلاسفة يشكِّكون فيما تُبَرْهِن عليه النظرية بالضبط.

لا تتنبأ نظرية الكَمّ بنتائج تجربة مفردة، بل تتنبأ بإحصاءات النتائج المحتملة. وبالنسبة إلى تجارب تُجرى على أزواج «متشابكة» من الجسيمات الكَمِّيَّة، أدرك بيل أن الترابطات المتوقعة بين النتائج في مختبرين منفصلين جيدًا يمكن أن تكون غامضة بشكل عميق (انظر: «كيف يجعل التشابُكُ المستحيلَ ممكنًا»). وتم التحقُّق تجريبيًّا من «ترابطات» من هذا النوع، تدعى ترابطات بيل، منذ أكثر من 30 عاما (انظر، مثلا، المرجع 2). وكما أثبت بيل في عام 1964، يترك هذا خيارين اثنين لطبيعة الواقع. الأول أن الواقع عشوائي بشكل لا يمكن اختزاله، مما يعني أنه لا توجد متغيرات خفية «تحدد نتائج القياسات الفردية»1. الخيار الثاني أن الواقع «غير محلي»، مما يعني أن «إعداد جهاز للقياس يمكن أن يؤثر في قراءة جهاز آخر، مهما كان بعيدًا».1

معظم الفيزيائيين محليُّون (localists)، أي يعترفون بالخيارين، لكنهم يختارون الخيار الأول، لأن المتغيرات الخفية ـ بحكم تعريفها ـ لا يمكن الوصول إليها تجريبيًّا. يتبنّى علماء المعلومات الكمية مبدأ العشوائية غير القابلة للاختزال كمورد للتشفير الآمِن3. والفيزيائيون والفلاسفة الآخرون (في «المعسكر غير المَحَلِّي») يَشُكُّون في وجود خيارين، ويُصِرُّون على أن نظرية بيل تُحَتِّم المحلية4.

تبدو وجهات النظر هذه متناقضة، لكنني أعتقد بإمكان التقريب بين هذين المعسكرين جزئيًّا5 بالخوض فيما يعنيه «التسبيب»، أو «السَّببِيّة» (علاقة السَّبَب بالمُسَبِّب). يكشف ذلك عمق المبادئ الحقيقية التي هي على المحك، والتحديات التي تواجه كل معسكر، والأولويات المستقبلية لإغلاق الثغرات في تجارب رصد ترابطات بيل.


الفيزياء: نظرية تزال تُدَوِّي


اختيار حُرّ
يستشهد عديد من الفيزيائيين المحليين بمبدأ ألبرت أينشتاين (1905) حول السببية النسبية كمبرِّر لرفض غير المحلية. يقول هذا المبدأ إنّ التأثيرات السببية لا يمكنها الانتشار أسرع من الضوء، أي أنّ حدثًا ما يمكن أن يسبِّب حدثًا آخر (لاحقًا)، شريطة أن يكونا متقاربين في الحيز بما يكفي للتوصل إلى «التأثير» بواسطة شعاع ضوء من «السبب»، لكن الخيار غير المحلي يقتضي بالضرورة تأثيرات سببيّة أسرع من الضوء ـ خلافًا لمبدأ أينشتاين ـ بالنسبة إلى قياسات أُجريت متباعدة بما فيه الكفاية، وقريبة من الحدوث تزامنيًّا في وقت واحد. رُصدِت ترابطات بيل تحت هذه الظروف عدة مرات منذ عام 1982 (المرجع 2)، باستخدام فوتونات ذات استقطابات متشابكة.

ورغم اختلاف المعسكرين حول ما إذا كانت تجارب بيل تعني تأثيرات سببية أسرع من الضوء، لا يَعتقد أيٌّ منهما أن هذه التجارب تتيح اتصالات أسرع من الضوء. فلم يسبق أبدًا رصد اتصالات أسرع من الضوء. وتجيء استحالتها من مبدأ أينشتاين حول السببية النسبية، والمُسَلَّمَة السببية التالية: إذا شُوهِد حدثٌ يَعتمِد إحصائيًّا على فِعْلٍ مختارٍ بحُرِّيَّة، إذن فالفعل هو سبب ذلك الحدث. فمثلًا، إذا كان صوت المذياع يأتي عندما أختار فقط تحريك مفتاح التشغيل، إذن فَفِعْلِي هذا بالضرورة هو سبب الصوت. والجَمْع بين هذا وبين مبدأ أينشتاين (لا تأثيرات سببية أسرع من الضوء) يعني أنه إذا كنتُ أختار بحُرِّيَّة الوقت المناسب لتحريك مفتاح التشغيل على الأرض، فلا يمكن تَوَقُّع أن يأتي صوت مذياع على سطح القمر في ذلك الوقت بالضبط. لا بد أن يكون هناك تأخير قدره 1.3 ثانية على الأقل (الوقت الذي يستغرقه انتقال الضوء إلى القمر).

لذلك.. فمن الخطأ القول (كما يفعل بعض الفيزيائيين المحليين) إنّ استحالة حدوث اتصال أسرع من الضوء يستبعد عدم المحلية. فالمحلية ـ كما قدّمها بيل في عام 1964 ـ هي مفهوم أقوى من مفهوم انعدام وقوع اتصال أسرع من الضوء، أي يمكن أن تكون الطبيعة غير محلية بدون السماح بإشارات أسرع من الضوء.

ولاشتقاق المحلية من مبدأ السببية النسبية، ينبغي للفيزيائيين المحليين صيغة أقوى من المُسَلَّمَة السببية الواردة أعلاه: يجب أن تُستبدل عبارة «يعتمد نظريًّا على» بعبارة «شوهد يعتمد»5. المسألة هنا أنه قد لا يكون ممكنًا أن يُشاهَد الاعتماد النظري إذا كانت هناك متغيرات أخرى خفية يَعتمِد عليها الحدث أيضًا. وهذا هو الحال في نُسَخ نظرية الكَمّ التي يفضِّلها معسكر الفيزيائيين غير المحليين4.



نظرية أخرى
كان بيل ذاته من الفيزيائيين غير المحليين، وهو رَأْي نشره لأول مرة في علم 1976 (المرجع 6)، بعد إدخال مفهوم «السببية المحلية»، التي تختلف بشكل دقيق عن مفهوم المحلية في نظرية بيل عام 1964 (حول عدم نشوء ترابطات كمية عن سبب محلي). واشتقاق ذلك من مبدأ أينشتاين يتطلب مفهومًا أقوى عن السببية: إذا كان هناك حدثان مترابطان إحصائيًّا، فأيّ واحد منهما يسبِّب الآخر، أو لهما سبب مشترك ـ عندما يؤخذ في الاعتبار ـ يزيل الترابط.

باللغة الدارجة.. يقول «مبدأ السبب المشترك» هذا إنّ الترابطات لها تفسيرات.. فمثلًا، إذا كنّا أنتَ وأنا لا نتواصل، وأصبح كلٌّ منا يشعر بالقلق يومًا ما إزاء حرب تلوح في الأفق في «روريتانيا»، إذن يجب أن يكون هناك سبب مشترَك لأفكارنا (مثل تقارير الإخبار).

في عام 1976، أثبت بيل أن مفهومه الجديد حول السببية المحلية (ضمنيًّا على أساس مبدأ السبب المشترك)، مستبعَد بواسطة ترابطات بيل6. ففي نظرية عام 1976 هذه لم يكن هناك خيارٌ ثانٍ بخصوص التخلِّي عن المتغيرات الخفية، (كما كان ذلك الخيار قائمًا في نظرية 1964). فالطبيعة تخالِف السببية المحلية.

من المؤسف أن علماء الكَمِّ نادرًا ما يميِّزون نظرية 1976 عن نظرية 1964. والمؤسف بشكل مضاعف أن بيل يستخدم أحيانًا تعبير «المحلية» كاختزال لتعبير «السببية المحلية»6؛ مما يزيد الارتباك. ويؤكد الفيزيائيون غير المحليين على أن هاتين النظريتين شيء واحد، وأن المحلية هي نفسها السببية المحلية، وبالتالي لا تؤدي المتغيرات الخفية دورًا أساسيًّا في بحث بيل المنشور4 في 1964، لكنْ هذه الادِّعاءات ـ كما أظهرتُ سابقًا5 ـ لا تصمد إزاء التحليل الدقيق.



التوفيق بين المعسكرين
تنشأ بالتالي ادِّعاءات متناقضة من قِبَل المعسكرين، لأنها تعني أشياء مختلفة حول «نظرية بيل»، وتقصد أشياء مختلفة بقولها «محلية»، (أو «غير محلية»). وبالنسبة إلى الفيزيائيين المحليين، فنظرية بيل هي نظرية 1964، والخيار المفضَّل هو الحفاظ على المحلية، والتخلِّي عن المتغيرات الخفية. أمّا بالنسبة إلى غير المحليين، فنظرية بيل هي (أو ينبغي أن تكون) نظرية 1976، التي لا تترك خيارًا سوى التخلي عن السببية المحلية.

يمكن للمرء أن يذهب إلى أبعد من ذلك.. فبالإشارة إلى أن العلاقة السببية المحلية ترتكز على مبدأين: مبدأ السببية النسبية لأينشتاين، ومبدأ السبب المشترك؛ فبالتالي يمكن إعادة صياغة نظرية بيل 1976 على النحو التالي: إما أنّ التأثيرات السببية لا تقتصر على سرعة الضوء، أو أنّ الأحداث يمكن أنْ تترابط بدون سبب.

أرى أن هذه هي أفضل طريقة للتوفيق بين المعسكرين. فهي تمكِّنهم من الاتفاق على نظرية بيل واحدة، وماهيّة الخيارات المنطقية التي تتيحها، حتى لو كانوا يفضِّلون خيارات مختلفة. فأولئك الذين يُصِرُّون على أن الترابطات قابلة للتفسير يجب أن يتوصلوا إلى إمكانية أنْ تَحْدُث التأثيرات السببية أسرع من الضوء. والتحدي أمام هؤلاء الفيزيائيين غير المحليين هو: لماذا تتواطأ الطبيعة، على أيّ حال، لمنع إشارات أسرع من الضوء؟

يجب على أولئك (المحليين) الذين يعتقدون بحرمة انتهاك مبدأ أينشتاين.. التوصُّل إلى أن بعض الأحداث تترابط بدون سبب. والتحدي بالنسبة لهم: إذا كانت الترابطات لا تعني بالضرورة سببًا، فمتى ينبغي للعلماء البحث عن أسباب، ولماذا؟



مسار التقدم إلى الأمام
يمكن النظر إلى ترابطات بيل كمشكلة أو فرصة. فهي تقدم لنا معضلة؛ فكل مبدأ من المبدأين اللذين على المحك (السببية النسبية، والسبب المشترك) يدعم شبكة واسعة من الاستدلال والحدس العلمي، لكن ينبغي التخلِّي عن أحدهما. كذلك تقدم ترابطات بيل موردًا رائعًا للتكنولوجيا والمعلومات: هناك نتائج قياس قد لا يمكن أن تكون معروفة لأحدٍ قبل وقوعها.

وقَبْل بَذْل الكثير من المعاناة أو المال، يحتاج المرءُ إلى أن يكون على يقين من أن ترابطات بيل موجودة حقًّا. واعتبارًا من الآن، لا توجد تجارب حول ترابطات بيل خالية من الثغرات. والتجارب التي أجراها في عام 1982 فريقٌ بقيادة الفيزيائي الفرنسي آلان أسبكت2، باستخدام كاشفات منفصلة جيدًا مع تجهيزات تغيَّرت فقط قبل الكشف عن الفوتونات، عانت من «ثغرة في الكفاءة»، بحيث إن معظم الفوتونات لم تُكتَشَف. وهذا يتيح إعادة استنساخ الترابطات التجريبية بواسطة نظريات المتغيرات المحلية الخفية (المفتعَلة جدًّا باعتراف الجميع).

في عام 2013، أغلِقت هذه الثغرة في تجارب أزواج الفوتونات باستخدام كاشفات ذات كفاءة عالية8،7، لكنها افتقدت الانفصالات الكبيرة والتحوُّل السريع للتجهيزات؛ مما فتح «ثغرة الانفصال»: معلومات عن تجهيز الكاشف لفوتون واحد يمكن أن تكون قد انتشرت بسرعة الضوء إلى كاشف آخر، وأَثَّرَتْ في نتائجه.

هناك عدة مجموعات بحثية بمختلف أنحاء العالم تتسابق لإجراء أول تجربة لترابطات بيل مع انفصال كبير، وكشْف كفء، وتبديل سريع. سيكون ذلك إنجازًا بارزًا في الفيزياء، لكنْ هل من شأن هذه التجربة إغلاق جميع الثغرات حقا؟ الجواب يعتمد على موقف المرء من التَّسبِيب (السَّبَبِيَّة).

المسألة هي ما إذا كانت التجهيزات في مختبر ما غير مترابطة مع متغيرات (خفية، أو غير ذلك) في مختبر آخر. إذا كانت مترابطة؛ إذن فالتجربة تنتهك افتراضات نظرية بيل؛ مما يفتح ثغرة الاختيار الحُرّ، وتسمى هكذا بسبب الكيفية التي يمكن إغلاقها بها: الأشياء الوحيدة المترابطة مع الاختيارات الحرة هي تأثيراتها، ولذلك.. فبواسطة (مبدأ أينشتاين)، التجهيزات التي يتم اختيارها بحُرِّيَّة متأخرة بما يكفي، ومن شأنها أن تكون غير مترابطة مع المتغيرات الأخرى، كما هو مرغوب.

إنّ الاختيار والعمل البَشَرِيَّيْن بطيئان، ولذلك.. استَخدمت تجارب بيل حتى الآن مولِّدات الأرقام العشوائية، بدلًا من الاختيار الحُرّ لتغيير تجهيزات الكاشفات. ليس هناك سبب لترابط مثل هذه الأرقام العشوائية مع أي شيء على الجانب الآخر، لكن إذا كان المرء يميل إلى رفض مبدأ السبب المشترك (مثل الفيزيائيين المحليين)، فيجب إذَن على المرء أن يعترف بأنّ الترابطات تحدث بدون أي سبب. وبالتالي، من أجل ممارسة تجريبية صارمة، ينبغي أن يختار المُجَرِّبون التجهيزات بحُرِّيَّة.

مِن شأن استخدام حرية الاختيار البشري، بينما يتم إغلاق ثغرة الانفصال، أن يتطلب فَصْل المجرِّبين بأكثر من قطر الأرض (40 ملي ثانية ضوئية فقط) بكثير. إن وَضْع مجرِّبٍ واحد على سطح القمر (على بعد 1.3 ثانية ضوئية) من شأنه أيضًا إتاحة الوقت للمُجَرِّبين؛ ليسجلوا النتائج بوَعْيٍ، وهو شرط استبعاد ثغرة رابعة وأخيرة، أي «ثغرة الانهيار»9. تنشأ هذه من احتمال أن مجموعة النتائج المحتملة التي سجَّلَها كاشِفٌ لا «تنهار» إلى نتيجة فردية فعلية، حتى يرصدها المجرِّب، بحيث إنه قبل انخراط المجرِّب يمكن التأثير في النتيجة، بعد فترة طويلة من وصول الفوتون، بواسطة بعض التأثير السببي الغريب (لكنه ليس أسرع من الضوء) من المختبر البعيد.

مثل هذه التجربة بين الأرض والقمر تشكل تحدِّيًا يستحق الاهتمام في الخمسين سنة القادمة.



المصدر : مجله نيتشر العربية

ساعد في نشر والارتقاء بنا عبر مشاركة رأيك في الفيس بوك


الموضوع الأصلي: الفيزياء: نظرية بيل لا تزال تُدَوِّي || الكاتب: ملك || المصدر: اسم منتداك

كلمات البحث

العاب ، برامج ، سيارات ، هاكات ، استايلات








رد مع اقتباس
إضافة رد

مواقع النشر (المفضلة)

الكلمات الدلالية (Tags)
الفيزياء:, تزال, تُدَوِّي, نظرية

أدوات الموضوع
انواع عرض الموضوع

تعليمات المشاركة
لا تستطيع إضافة مواضيع جديدة
لا تستطيع الرد على المواضيع
لا تستطيع إرفاق ملفات
لا تستطيع تعديل مشاركاتك

BB code is متاحة
كود [IMG] متاحة
كود HTML معطلة

الانتقال السريع

Facebook Comments by: ABDU_GO - شركة الإبداع الرقمية

Bookmark and Share


الساعة الآن 03:06 PM.

أقسام المنتدى

لغة الفيزياء | الفيزياء العامة | الفيزياء الحديثة | الفيزياء النووية | المحاضرات عن بعد | تكنو فيز | الوسائط التعليمية | الفيديو العلمي | طرق وأساليب التدريس | الأجهزة التعليمية | البرامج والمواد التعليمية | فيزياء المرحلة الثانوية (نظام المقررات ) | الترجمة | الأخبار العلمية والتكنولوجيا | لغة الأدب | الأدب العربي | الأدب النبطي | لغتنا العربية | الركن الهادئ | لغة الذات | دورات وقراءات | الميديا التنموية | الروحانيات | اسأل طبيبك | استراحة المنتدى | لقاء العائلة | شاركنا أخبارك | التعارف والترحيب بين الأعضاء | منتدى الإدارة | القرارات الإدارية | تواصل مع الإدارة | منتدى الاقتراحات والملاحظات | ريشة فنان | منتدى المواضيع المحذوفة والمكررة | الفيزياء الطبية | مسار محاضرات الفيزياء | مسار محاضرات الفيزياء الجزء الأول (1و2و3) | مسار محاضرات الفيزياء الجزء الثاني (4و5و6) |



Powered by vbulletin
Copyright ©2000 - 2021.


HêĽм √ 3.1 BY: ! ωαнαм ! © 2010

أن المنتدى غير مسئول عما يطرح فيه أفكار وهي تعبر عن آراء كاتبها

This Forum used Arshfny Mod by islam servant

هذا الموقع يستعمل منتجات MARCO1

جميع الحقوق محفوظة لموقع لغة الروح |تصميم المتحدة لخدمات الانترنت