قد تقدم نظرية QBox لمحة عن الواقع بشكل أعمق من عالم الكم

يحقق الفيزيائيون اختراقات جديدة في عالم نظريات ما بعد الكم، ويكشفون كيف قد يبدو الواقع على مستوى أعمق وأغرب من نظرية الكم الغريبة بالفعل.

في عشرينيات القرن العشرين، كان لدى الفيزيائيين العديد من النظريات المفيدة للغاية حول كيفية عمل العالم، ومع ذلك استمروا في الكشف عن المواقف التي لم تنجح فيها تلك النظريات. ومن خلال هذه الثغرات في ما يسمى بالفيزياء الكلاسيكية، لمحوا طبقة أعمق من العالم التي تكمن وراء كل شيء – عالم الكم. الآن، يعاني الفيزيائيون من ديجا فو. تعمل نظرية الكم بشكل جيد للغاية، ولكنها تعاني أيضًا من ثغرات كبيرة عندما تواجه أجسامًا كونية كبيرة تتحكم فيها الجاذبية. أي نوع من عالم ما بعد الكم يمكن أن يكشف عن نفسه من خلال تلك الثقب؟

قام جيمس هيفورد من المعهد الوطني للأبحاث في العلوم والتكنولوجيا الرقمية، ومات ويلسون من جامعة باريس ساكلاي، وكلاهما في فرنسا، بتطوير رسم رياضي لعالم ما بعد الكم، وربما أعمق طبقة من الواقع حتى الآن.

يقول هيفورد: “إن نظرية الكم لا تصف الكون بأكمله”. “واحدة من أكبر المشاكل في الفيزياء هو التوصل إلى نظرية الجاذبية الكمومية، وهي النظرية التي تصف كلا من نظرية الكم والجاذبية. وهذا الشيء يجب أن يتجاوز بطريقة أو بأخرى مجرد نظرية الكم.”

هناك العديد من المقترحات حول كيفية تطوير نظرية الجاذبية الكمومية، لكن ويلسون وهيفورد استوحيا الإلهام من العلاقة بين الفيزياء الكمومية والفيزياء الكلاسيكية. وعلى وجه التحديد، فإننا لا نواجه تأثيرات كمومية غريبة في الحياة اليومية بسبب عملية تسمى فك الترابط، والتي تدمر كمية معظم الأشياء. وبفضل فك الترابط، ينشأ عالمنا المعقول والملموس للغاية من العالم الكمي الذي يمكن أن تكون فيه القطط ميتة وحية في نفس الوقت، ويمكن للجسيمات أن تنفق عبر الجدران مثل الأشباح. افترض الباحثون أن عملية مماثلة من “الترابط المفرط” يجب أن تجعل نظرية الكم تنبثق من نظرية ما بعد الكم.

تمت دراسة الفكرة من قبل، لكن نظرية محددة من عام 2018 أثبتت أنه من المستحيل رياضيًا التوصل إلى عملية معقولة ومتسقة داخليًا من فرط الترابط التي من شأنها إعادة إنتاج نظرية الكم بشكل صحيح. درس هيفورد وويلسون بعناية الافتراضات التي تكمن وراء هذه النظرية وابتكرا حلاً بديلاً. وكان الثمن الذي دفعوه هو أنهم انتهى بهم الأمر في عالم ما بعد الكم غريب جدًا: نظرية تسمى QBox.

إحدى سماته الرئيسية هي أنه يخالف الفكرة التقليدية للسببية. تقليديًا، أي من الحدث A يسبب الحدث B أو العكس، ولكن في QBox، من المسموح أن يكون لديك خليط من “A يسبب B” و”B يسبب A” حيث يكون من المستحيل معرفة أيهما صحيح بشكل لا لبس فيه.

يقول كارلو ماريا سكاندولو، من جامعة كالجاري في كندا، والذي لم يشارك في المشروع: “هذا هو عدم التحديد السببي. يجب أن نهتم به إذا أردنا متابعة نظرية الجاذبية الكمومية”. ويرجع ذلك إلى أن أفضل نظرية لدينا عن الجاذبية – النسبية العامة لألبرت أينشتاين – تفرض ترتيبات مختلفة من السبب والنتيجة في نقاط مختلفة من الزمكان، كما يقول.

يتجلى هذا، على سبيل المثال، في التجارب الفكرية حيث لا يتمكن الأشخاص الذين يسافرون في سفن فضائية مختلفة ويراقبون نفس مجموعة الأحداث من الاتفاق على الترتيب الذي حدثت به.

كان على الفيزيائيين أيضًا التأكد من أن فرط الترابط يقلل من QBox إلى نظرية الكم بشكل صحيح. على سبيل المثال، كان عليهم التأكد من أن كائنًا معينًا لا يمكننا معرفته تقريبًا إلا في QBox لا يصبح معروفًا بشكل أكثر وضوحًا بعد فك الترابط الفائق. يقول ويلسون إن عملية فك الترابط المفرط تشبه وجود أبعاد يمكن لعامل يعمل في عالم QBox – شخص يمكنه التفاعل مع الأشياء الموجودة بداخله – الوصول إليها، ولكنها تصبح مخفية لأولئك منا الذين لا يمكنهم الوصول إلا إلى العوالم الكمومية أو الكلاسيكية.

لا يزال الباحثان يعملان على تفاصيل كيفية التفكير في هذه الأبعاد، وما الذي سيختبره العميل بالضبط، لكن الأبعاد التي يتعذر الوصول إليها تبدو مؤقتة وليست مكانية، حيث يمنع الترابط المفرط الوصول إلى العمليات التي تحدث بشكل عكسي، أي الذهاب إلى الماضي بدلاً من المستقبل.

يقول كيران جيليجان لي، من مختبر أبحاث الاستدلال السببي في سبوتيفاي، والذي شارك في تأليف نظرية عام 2018 التي تجادل ضد فرط فك الترابط: “كانت هناك (في السابق) بعض نظريات الألعاب التي من شأنها أن تدعم مفاهيم النظام السببي غير المحدد وما إلى ذلك، ولكن جعلها تعيد إنتاج كل ميكانيكا الكم كان أمرًا صعبًا، ويبدو أن لا أحد قد نجح في فهمه بشكل صحيح”. ويقول إن القوة الحقيقية للعمل الجديد هي أنه نظرية ملموسة وأيضًا الحد الأدنى من الناحية الرياضية إلى حد ما. وعلى الرغم من بعض شذوذاته، فإن QBox لا يحتاج إلى تكوين عالم جديد تمامًا من الأشياء، مثل الأوتار الكونية، للوصول إلى نظرية الجاذبية الكمومية، كما يقول.

تتمثل الخطوة التالية المهمة في توضيح التفاصيل الفيزيائية للترابط المفرط، بالإضافة إلى إثبات إمكانية وجوده كدالة رياضية، كما يقول جون سيلبي من جامعة جدانسك في بولندا، والذي كان المؤلف المشارك الآخر لنظرية 2018. ويقول: “يجب أن يكون هناك بعض السرد، بعض القصص التي توضح سبب حدوث هذا (ما يحدث) في تجاربنا الحالية”. من وجهة نظره، حتى لو تبين أن QBox ليس بالضبط ما تبدو عليه طبقة الواقع ما بعد الكم، فإن العمل الرياضي لهيفورد وويلسون يعد نقطة انطلاق واعدة.

قام جيليجان لي وسيلبي أيضًا بصياغة نظرية جديدة ومختلفة لم تتم مراجعتها بعد من قبل فيزيائيين آخرين، ولكنها قد تضع قيودًا أكثر صرامة على ما قد يعنيه بالنسبة لنظرية مثل QBox لفك الارتباط بشكل هادف مع نظرية الكم.

يقول ويلسون إن مثل هذه التحديات مرحب بها، حتى لو كانت تعني أن QBox سينتهي به الأمر إلى أن يكون نقطة انطلاق نحو قائمة أمنيات أفضل لما يجب أن تكون عليه نظرية ما بعد الكم. ومن اللافت للنظر أن الاختبارات التجريبية لـ QBox قد تكون ممكنة أيضًا في النهاية، لأن النظرية يمكن أن يكون لها آثار ملموسة على تجارب معينة حيث تتداخل الموجات الكمومية.

وإذا تمكن QBox من اجتياز التحديات الرياضية والتجريبية المستقبلية، فسيصبح هناك سؤال أكثر إثارة للاهتمام. “هل يمكن أن يكون لديك أبراج كاملة من النظريات التي يمكن فك ترابطها مع بعضها البعض من خلال آليات (فك الترابط) المماثلة؟” يقول هيفورد. إن البحث عن أعمق طبقة من الواقع قد يتضمن المزيد من البحث الرياضي.