How Retrocausality Helps
تجادل هذه الورقة بأن إدخال السببية الارتجاعية يقدم تفسيرات أكثر وضوحاً لمختلف القضايا المحيرة في ميكانيكا الكم، وتدعو إلى زيادة الاهتمام بهذا الاتجاه البحثي.
البحث الأصلي مرخَّص بموجب CC BY 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). هذا شرح مولَّده بالذكاء الاصطناعي للبحث أدناه. لم يكتبه المؤلفون ولم يصادقوا عليه. وللتحقق من الدقة التقنية، يرجى الرجوع إلى البحث الأصلي. اقرأ إخلاء المسؤولية الكامل
تعد ميكانيكا الكم أنجح نظرية في تاريخ العلم في التنبؤ بكيفية سلوك أصغر قطع المادة. فهي تخبرنا بدقة عما سيحدث عندما نسلط الضوء على ذرة أو نطلق إلكترونات عبر شق. ومع ذلك، ورغم دقتها الرياضية، تترك النظرية لغزاً عميقاً حول ما يحدث بالفعل في العالم. ففي تجربتنا اليومية، تأتي الأسباب دائماً قبل آثارها: فحجر يُلقى في بركة يخلق تموجات تنتشر نحو الخارج، لكن التموجات لا تعود أبداً إلى الوراء لتدفع الحجر خارج الماء. ومع ذلك، يبدو أن ميكانيكا الكم القياسية تتحدى هذا المنطق السليم؛ فهي تشير إلى أن الجسيمات يمكن أن تكون مرتبطة عبر مسافات شاسعة بطريقة توحي بوجود اتصال أسرع من الضوء، وتصف الواقع ليس كأجسام محددة ذات مواقع ثابتة، بل كسحابة من الاحتمالات التي لا تستقر في حالة معينة إلا عند رصدها. لقد صارع الفيزيائيون طويلاً لإيجاد صورة للواقع تتوافق مع هذه التنبؤات الغريبة دون كسر القواعد الأساسية لكيفية عمل المكان والزمان.
وقد اقترح باحث في جامعة سيدني، وهو رودريك آي. ساذرلاند، طريقة لحل هذه الألغاز العميقة من خلال إعادة النظر في اتجاه الزمن. فهو يقترح ضرورة السماح باحتمالية أن تؤثر أحداث المستقبل على الماضي، وهو مفهوم يُعرف باسم "السببية الارتجاعية" (retrocausality). وهذا لا يعني أن السفر عبر الزمن ممكن بمعنى أن يسير شخص ما إلى الوراء في ممر، بل يعني أن الخيارات التي يتخذها المجرب في المستقبل يمكن أن تحدد حالة جسيم في لحظة سابقة. ويجادل ساذرلاند بأنه بقبول هذه الفكرة، تصبح العديد من الجوانب الأكثر إرباكاً في ميكانيكا الكم واضحة فجأة، ويمكن استعادة النظرية إلى حالة تبدو أكثر تشابهاً مع العالم الفيزيائي الذي نعرفه.
تتعلق أشهر مشكلة في الفيزياء الكمومية بجسيمين تفاعلا ثم تحركا بعيداً عن بعضهما البعض. فعندما يقيس العلماء خاصية لأحد الجسيمين، يبدو أن الجسيم الآخر يعرف فوراً النتيجة التي يجب أن يعطيها، كما لو أنهما يتواصلان بسرعة أكبر من الضوء. هذه الظاهرة، التي تم تأكيدها في تجارب لا حصر لها، تبدو وكأنها تنتهك القاعدة التي تنص على أن لا شيء يمكنه السفر أسرع من الضوء. يوضح ساذرلاند أنه إذا سمحنا للخيار الذي اتُخذ أثناء القياس في المستقبل بإرسال إشارة إلى الوراء في الزمن إلى اللحظة التي نشأ فيها الجسيمان، فإن هذا الاتصال يصبح محلياً تماماً. فبدلاً من قفزة غامضة عبر الفضاء، ينتقل التأثير عبر مسار مستمر في الزمن، متحركاً إلى الأمام نحو القياس ثم عائداً إلى الوراء نحو المصدر. هذا التحول البسيط في المنظور يلغي الحاجة إلى أي اتصال أسرع من الضوء ويحافظ على اتساق قوانين الفيزياء مع نظرية النسبية لأينشتاين.
كما يحل هذا النهج مشكلة كبيرة تتعلق بكيفية وصف الأنظمة التي تحتوي على جسيمات متعددة. في ميكانيكا الكم القياسية، يتم وصف مجموعة من الجسيمات المتشابكة بواسطة كائن رياضي واحد معقد يوجد في فضاء عالي الأبعاد، بدلاً من الأبعاد الثلاثة لعالمنا اليومي. وهذا يجعل من الصعب تخيل ما تفعله هذه الجسيمات حقاً. يوضح ساذرلاند أنه باستخدام السببية الارتجاعية، يمكننا تخصيص وصف منفصل وفردي لكل جسيم، تماماً كما نفعل مع الأجسام العادية. تعتمد حالة كل جسيم على القياسات التي ستُجرى عليه في المستقبل، ولكن هذا يسمح لنا بوصف النظام باستخدام قواعد محلية بسيطة تنطبق على كل جسيم على حدة. وهكذا تُستبدل الرياضيات الغريبة متعددة الأبعاد بصورة يكون فيها لكل جسيم مساره المحدد الخاص عبر المكان والزمان.
علاوة على ذلك، تقدم هذه الطة وسيلة لوصف الكون بقيم محددة بدلاً من مجرد احتمالات. في الرؤية القياسية، تكون الكميات مثل الطاقة والزخم غير محددة حتى يتم قياسها. يقترح ساذرلاند أنه إذا أدرجنا القياس المستقبلي كشرط حدودي، فيمكن لهذه الكميات أن تمتلك قيمة حقيقية ومحددة في كل لحظة. وهذا أمر مهم بشكل خاص لمحاولات دمج ميكانيكا الكم مع الجاذبية. حالياً، تتطلب معادلات الجاذبية شكلاً ناعماً ومحدداً للمكان، بينما توفر ميكانيكا الكم فقط سحابة إحصائية من الاحتمالات. ومن خلال السماح للخيارات المستقبلية بتثبيت قيم الطاقة والزخم في الماضي، يقترح ساذرللم أننا نستطيع إنشاء نظرية يكون فيها للمكان شكل محدد في جميع الأوقات، مما قد يمهد الطريق لنظرية موحدة للفيزياء.
كما تظهر الورقة البحثية أن هذه الفكرة يمكن أن تحسن النماذج الحالية للواقع الكمومي. فعلى سبيل المثال، هناك نظرية معروفة تسمى "ميكانيكا بوم" (Bohmian mechanics)، والتي تحاول إعطاء الجسيمات مسارات محددة، وعادة ما تتطلب إطاراً مرجعياً مفضلاً وتواجه صعوبة مع النسبية. يوضح ساذرلاند أن نسخة من هذه الميكانيكا تعتمد على السببية الارتجاعية يمكن جعلها متسقة تماماً مع النسبية، ومحلية في تفاعلاتها، وقادرة على وصف الواقع ضمن الزمكان رباعي الأبعاد الخاص بنا بدلاً من الفضاء التجريدي متعدد الأبعاد. وبينما لا يثبت هذا أن السببية الارتجاعية هي الإجابة النهائية لميكانيكا الكم، إلا أنه يوضح أن تبني فكرة تأثير المستقبل على الماضي يفتح مجموعة من الحلول الواعدة التي كانت غير مرئية سابقاً. إنها تشير إلى أن الكون قد يكون كتلة زمنية واحدة مترابطة، حيث المستقبل والماضي حقيقيان على حد سواء، وحيث تساعدنا الخيارات التي نتخذها اليوم في تشكيل الواقع الذي وجد بالأمس.
غارق في أبحاث مجالك؟
تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.