لقد استعصت الطبيعة الحقيقية للزمن على الفيزيائيين لقرون، لكن نموذجًا نظريًا جديدًا يشير إلى أنه قد يوجد فقط بسبب التشابك بين الأجسام الكمية
من أين يأتي الزمن؟
قد لا يكون الزمن عنصرًا أساسيًا في واقعنا الفيزيائي. تضيف حسابات جديدة مصداقية لفكرة أنه ينشأ من التشابك الكمي، حيث يرتبط جسمان بشكل لا ينفصم لدرجة أن إزعاج أحدهما يؤثر على الآخر، بغض النظر عن المسافة بينهما.
يقول أليساندرو كوبو من المجلس الوطني للبحوث في إيطاليا: "لقرون، دخل الزمن إلى الفيزياء كعنصر أساسي لا يمكن التشكيك فيه. إنه متجذر بعمق في تصورنا للواقع لدرجة أن الناس اعتقدوا أن تعريف الزمن لم يكن ضروريًا". لكن هذا بدأ يتغير في القرن العشرين عندما قدمت نظريات الفيزياء الكمية والنسبية العامة والخاصة وجهات نظر متضاربة حول الزمن.
في النسبية العامة، الزمن جزء من نسيج الكون – واقعنا المادي يقع في الزمكان. وبموجب هذه النظرية، يمكن للزمن أن يتشوه ويتمدد في وجود الجاذبية. لكن نظرية الكم تتعامل مع الوقت كشيء غير قابل للطرق ولا يتغير مثل خصائص الجسم الكمي الأخرى – فتسجيل مروره يتطلب من المراقب استشارة ساعة خارجية لهذا الجسم.
تصف النسبية العامة ونظرية الكم الأجسام بمقاييس مختلفة إلى حد كبير، مثل النجوم والذرات، ولكن نظرًا لوجودها جميعًا داخل نفس الكون، يعتقد العديد من علماء الفيزياء أن مفهوم الوقت يجب أن يكون متسقًا عبرها. ذهب كوبو وزملاؤه للبحث عن مثل هذه الفكرة.
ولتحقيق ذلك، وضعوا فكرة واعدة ولكن غريبة من الثمانينيات من خلال العديد من الاختبارات الرياضية. في جوهرها، هناك اقتراح مفاده أنه عندما نرى جسمًا يتغير بمرور الوقت، فذلك فقط لأن هذا الكائن متشابك مع الساعة. وهذا يعني أن مراقبًا خارجيًا حقيقيًا يقف خارج النظام المتشابك سيرى كونًا ثابتًا تمامًا وغير متغير. ضمن هذا الإطار، الوقت ليس أمرًا مسلمًا به، بل هو مجرد نتيجة للتشابك.
في نموذجهم الرياضي، مثّل كوبو وزملاؤه الساعة كنظام من المغناطيسات النظرية الصغيرة، المتشابكة مع مذبذب كمي، أو نسخة كمومية من زنبرك. اختار الباحثون هذه النماذج لأنها مفهومة جيدًا رياضيًا، لذلك قاموا بتكوين حالة اختبار نظرية واضحة ومهدوا الطريق لاختبارات تجريبية محتملة لاحقًا.
ووجدوا أن نظامهم يمكن وصفه بنسخة من معادلة شرودنغر الشهيرة، والتي تستخدم للتنبؤ بسلوكيات الجسيمات الكمومية - مع اختلاف واحد حاسم. وبينما تحتوي معادلة شرودنغر على متغير نسميه الزمن، فإن المعادلة الجديدة تحتوي على متغير يعدد الحالات الكمومية للمغناطيس.
ثم كرر الباحثون نفس الحساب، ولكن مع افتراض أن المغناطيس والمذبذب كبيران بما يكفي بحيث لا تغير التأثيرات الكمومية سلوكهما. لقد اعتقدوا أن الوقت يمكن أن يكون نتيجة للتشابك حتى بالنسبة للأشياء التي تبدو كلاسيكية وليست كمومية. وكانوا على حق. تطابقت معادلاتهم مع تلك التي استخدمها الفيزيائيون للتنبؤ بسلوك الأجسام الكلاسيكية البسيطة مثل دحرجة كرات البولينج منذ القرن التاسع عشر. لكن مع ذلك، فإن المتغير الذي يشير إلى كل مرحلة من مراحل سلوك المذبذب كان نتيجة ثانوية للتشابك الكمي.
يقول باسل الطائي من جامعة ليدز في المملكة المتحدة: "إنهم يربطون بين الزمن الكمي والزمن الكلاسيكي". ويقول إن حقيقة أن الباحثين درسوا نظامًا ملموسًا ومحددًا وتوصلوا إلى متغير يتطابق مع الوقت التقليدي قد يعني أن الطريقة الوحيدة التي يجب أن نفكر بها في الوقت هي أنها ناشئة عن الكم.
يشترك كوبو وزملاؤه في وجهة النظر هذه: التشابك موجود فقط في نظرية الكم، ويشير عملهم إلى أن وجود الزمن ينبثق منه. ويقول: "نحن نؤمن بأن الطبيعة كمومية حقًا".
قد يعني هذا أننا إذا أدركنا مرور الوقت، فسيكون هناك بعض التشابك المتشابك في العالم المادي. والمراقب في عالم خالٍ من التشابك - كما تشير بعض النظريات إلى أن عالمنا كان في بدايته - لم يكن ليرى شيئًا يتغير. كل شيء سيكون ثابتا.
والآن، السؤال الأكبر هو ما إذا كان بإمكاننا اختبار أي من هذه الأفكار. يقول فلاتكو فيدرال من جامعة أكسفورد إن فكرة الزمن الناشئ عن التشابك الكمي هي فكرة واعدة، ولكن قد يتعين علينا إضافة المزيد من التفاصيل قبل أن نتمكن من فهم الوقت بدقة كاملة - والبدء في التحقيق فيه تجريبيًا. فمن ناحية، يفترض هذا البحث أن النظامين المتشابكين لا يتفاعلان، لكن هذا قد لا يكون واقعيًا دائمًا، كما يقول.
قد يتعين على الساعة والجسم الآخر أن يتفاعلا حتى يتشابكا على الإطلاق. يقول فيدرال إن فهم ما يحدث لنوع الوقت الذي ينبثق من هذا التشابك عندما يستمر الاثنان في التفاعل يمكن أن يكون أمرًا بالغ الأهمية لصياغة نظريات قابلة للاختبار حول الجاذبية الكمومية.
المصدر: