ميكانيكا الكم : 4. متاهة الزمن.


بالأجزاء السابقة لتلك السلسلة تم تناول الخصائص الإحتمالية الكمومية من خلال عدة تجارب تُرسخ في الفهم مدى جوهرية تلك الإحتمالية، فتناولنا بالمقالين الأخيرين تجربة الـ Delayed Choice و تجربة الـ Quantum Eraser، و بالرغم من كون كلتا التجربتين مذهلتين إلى حد كبير، إلا أن التجربة التالية تطيح بالعقول، لكن لهؤلاء الذين تابعوا ما سبق، أظنهم تعودوا على الصدمات التي تقدمها الكمومية، فـ لن أستطيع إذهالهم بتلك الدرجة هنا.


تجربة الـ Delayed Choice Quantum Eraser



تبدأ التجربة كما بتجربة الـ Delayed Choice، لكن بإضافة تعديل بسيط، و هو إضافة جهاز -سأسميه جهاز خفض- (رقم 2) على كل مسار، يقوم هذا الجهاز بأخذ فوتون واحد، و إخراج فوتونين، كلاً منهما له نصف طاقة الفوتون الأصلي، أحد الفوتونين و يدعى فوتون الإشارة يستكمل الطريق الذي كان سيمر به الفوتون الأصلي، أما الفوتون الآخر -و يدعى الفوتون الوسيط- يتجه إلى جهاز رصد (رقم 3)، و كما بالتجربة الأساسية، رقم 1 يشير إلى مرآة نصف عاكسة، و رقم 4 يشير إلى مرآة عاكسة بشكل كامل، و رقم 5 هو الحائط الذي نرى عليه تكون نمط تداخل من عدمه.


لذا فـ بتركيب التجربة هذا، حين نُطلق فوتوناً واحداً، يمكننا أن نُحدد من أي إتجاه جاء فوتون الإشارة إلى الحائط، و هذا لأننا نرصد الفوتون الوسيط عند أحد جهازين الرصد، و لهذا لا يتكون نمط تداخل، بطبيعة الحال لأننا نملك المعلومة المتعلقة بأي إتجاه سلكه الفوتون، هذا بالرغم من عدم مساسنا إطلاقاً بفوتون الإشارة، لا برصده و لا بتعليمه.


لكن ماذا سيحدث إن قمنا بالتلاعب بالتجربة بشكل يصبح معه من المستحيل أن نعلم من أي جهاز خفض جاء الفوتون الوسيط، ماذا سيحدث إن قُمنا بحذف معلومة أي إتجاه و التي يحملها الفوتون الوسيط ؟، ما سيحدث هو ببساطة شيء مذهل، تظل التجربة بدون أي مساس بفوتون الإشارة و لا مساس بطريقه، أي أننا نتلاعب فقط بالفوتون الوسيط الذي يخرجه جهاز الخفض، بدلاً من رصده بشكل مباشر، ندخله مرحلة أخرى من التجربة تجعل من المستحيل علينا معرفة من أي جهاز خفض جاء، و الذي يحدث حينها سيكون رجوع نمط تداخل فوتون الإشارة.



التجربة تكون كما بهذا الشكل، لا تنصدم في شكل التجربة فهي أبسط كثيراً في فهمها عما يبدو بهذا الرسم التوضيحي، ستلاحظ أن الجزء الأساسي في الرسم التوضيحي السابق موجود هنا، لكن بداية من جهازين الرصد يبدأ التغيير، فهنا وضعنا بدلاً منها مرآتين نصف عاكستين –1C و 1D-، كلاً منهما تستقبل الفوتون الوسيط، فإما يستكمل طريقه مباشرة بدون إنعكاس فيُرصد إما عند جهاز الرصد 3.1 أو جهاز الرصد 3.3، أو ينعكس، و بتلك الحالة يستكمل بقية المتاهة، فيتجه إلى مرآة نصف عاكسة أخرى –1E-، و عندها إما يستكمل طريقه بدون إنعكاس أيضاً، أو ينعكس.


الآن لنتخيل مسار فوتون، يخرج الفوتون من مصدر الإشعاع فيلتقي بأول مرآة عاكسة عند رقم 1، فإما أن يتجه لجهاز الخفض 2A، أو جهاز الخفض 2B،..


– إن إتجه لـ 2A يحوله الجهاز إلى فوتونين، أحدهما يتجه لمرآة عاكسة كاملة و منها يتجه للحائط، و الآخر يتجه للمرآة النصف عاكسة المسماة 1C، فإما أن يُرصد عند 3.3، أو ينعكس و يتجه إلى المرآة نصف العاكسة 1E، و منها إما يُرصد عند 3.4، أو 3.2.


– إن إتجه لـ 2B يحوله الجهاز إلى فوتونين، أحدهما يتجه لمرآة عاكسة كاملة و منها يتجه للحائط، و الآخر يتجه للمرآة النصف عاكسة المسماة 1D، فإما أن يُرصد عند 3.1، أو ينعكس و يتجه إلى المرآة نصف العاكسة 1E، و منها إما يُرصد عند 3.4، أو 3.2.


الآن يُمكنك تخمين التالي، الفوتونات الوسيطة التي نرصدها عند 3.4 أو 3.2 لا يُمكننا أن نعرف من أي طريق جاءت، و لهذا ففوتونات الإشارة التابعة لها تتصرف كما لو أنها سلكت المسارين المتجهين إلى الشاشة بذات الوقت، فيُكون كل فوتون منها نمط تداخل بمفرده، أما الفوتونات الوسيطة التي نرصدها عند 3.1 و 3.3 لا يُمكنها أن تصل إلى أجهزة الرصد تلك إلا من خلال طريق واحد، و لهذا و بسبب توفر معلومة أي طريق لا تُشكل فوتونات الإشارة التابعة لها نمط تداخل.


لاحظ أن تلك الإضافات التي قُمنا بها في التجربة يُمكن وضعها على أي بعد نريده، يُمكننا وضعها مثلاً على بُعد 10 سنين ضوئية، بحيث يصطدم فوتون الإشارة بالحائط قبل حتى أن يتم رصد الفوتون الوسيط بالشكل الذي يُحدد حدوث نمط التداخل من عدمه، و ستظل التجربة بكاملها تعمل بذات الطريقة، و هو ما رأيناه فيما سبق من تجارب، و بالرغم من أن تلك التجارب تتحدى جميع مفاهيمنا عن الزمن و المكان، إلا أنها لا تُخالف طبيعة الكون الكمومية، بل مفاهيمنا هي التي تفعل.

Advertisements

اترك رد

إملأ الحقول أدناه بالمعلومات المناسبة أو إضغط على إحدى الأيقونات لتسجيل الدخول:

WordPress.com Logo

أنت تعلق بإستخدام حساب WordPress.com. تسجيل خروج   / تغيير )

صورة تويتر

أنت تعلق بإستخدام حساب Twitter. تسجيل خروج   / تغيير )

Facebook photo

أنت تعلق بإستخدام حساب Facebook. تسجيل خروج   / تغيير )

Google+ photo

أنت تعلق بإستخدام حساب Google+. تسجيل خروج   / تغيير )

Connecting to %s


%d مدونون معجبون بهذه: