إليك أمرٌ مثيرٌ للتفكير.
تخيّل هذا: أنت تمسك بذرة واحدة — ذرة واحدة صغيرة جداً — وتفعل شيئاً يجعلها موجودة في مكانين في آنٍ واحد. هذا هو التراكب الكمومي، وهو من تلك الأشياء التي تبدو جنونية تماماً حتى تتذكر أن الذرات تفعل ذلك فعلاً طوال الوقت عندما لا تنظر إليها.
الآن، أفلتها.
ماذا سيحدث؟
هذا بالضبط ما اختبره فريق من الفيزيائيين مؤخراً، وبصراحة؟ الإجابة التي وجدوها بديهية ومدهشة في آنٍ واحد.
ملكا الفيزياء (اللذان لا يتوافقان)
دعني أوضح لك لماذا يهم هذا التجربة، لأنها تتضمن اثنين من أكبر الإنجازات في العلم كله، وهما لا يتعايشان بسلام.
من جهة، لديك ميكانيكا الكم — النظرية التي تشرح كيف تتصرف الذرات والجسيمات الدقيقة. إنها غريبة، ومخالفة للحدس، وتعمل بشكل رائع. يمكن للجسيمات أن تكون في حالات متعددة في وقت واحد. يمكنها أن تنفق عبر الجدران. ويمكن أن تكون مترابطة بطرق تجعل أينشتاين نفسه غير مرتاح (وقد وصفها شهرةً بـ "الفعل الشبحي عن بُعد").
من الجهة الأخرى، لديك نظرية أينشتاين للجاذبية — النسبية العامة. هذه هي النظرية التي تشرح لماذا تسقط الأشياء، وكيف تدور الكواكب، ولماذا يتحرك الزمن بشكل مختلف اعتماداً على سرعتك أو قربك من جسم ضخم. إنها أنيقة، وقد ثبت صحتها مرات لا حصر لها، وتصف الكون على النطاق الكوني.
إليك المشكلة: هاتان النظريتان تكره كل منهما الأخرى.
أعني، إنهما لا تكرهان بعضهما فعلاً — هذا سخيف — لكن الفيزيائيين قضوا قرناً تقريباً في محاولة دمجهما في نظرية موحدة واحدة، ولم ينجح أحد في ذلك بعد. كل منهما تعمل بشكل مثالي في مجالها الخاص، لكن بمجرد أن تحاول تطبيق كلتيهما في الوقت نفسه، تنهار الأمور.
إنه أشبه بأن يكون لديك صديقان عظيمان كلٌّ على حدة، لكنهما يتحولان إلى كارثة كاملة عندما يكونان في الغرفة نفسها معاً.
إذن، ماذا فعل هؤلاء العلماء فعلاً؟
التجربة، التي نُشرت في مجلة "ساينس أدفانسز"، قادها باحثون من جامعة بن غوريون في النقب، وجامعة أولم، وجامعة أكسفورد — بما في ذلك روجر بنروز الأسطوري، الذي فاز حرفياً بجائزة نوبل لأعماله في الفيزياء.
ما بنوه كان شيئاً يُسمى مقياس تداخل غاليليو الكمومي. أعرف، أعرف — هذه كلمات معقدة كثيرة. لكن إليك النسخة البسيطة:
أخذوا سحابة من ذرات الروبيديوم (شديدة البرودة، قريبة جداً من الصفر المطلق) وقسموا الموجة الكمومية لكل ذرة إلى مسارين منفصلين. بقي أحد المسارين ثابتاً، مثبتاً في مكانه بواسطة مجالات مغناطيسية مضبوطة بعناية. أما المسار الآخر، فقد سُمح له بالسقوط بحرية، مثل كرة رميتها في الهواء.
ثم — وهنا الجزء المثير — أعادوا جمع المسارين معاً وشاهدوا كيف تتداخل الموجات مع بعضها البعض.
فكّر في الأمر كأنك ترمي حصاتين في بركة ماء في أوقات مختلفة قليلاً وتراقب كيف تتفاعل التموجات. الفرق في تلك التموجات يخبرك بشيء عما حدث لكل حصاة خلال رحلتها الصغيرة.
مبدأ التكافؤ يحصل على ترقية كمومية
هنا يعود أينشتاين إلى الصورة.
مبدأ التكافؤ لأينشتاين هو أحد أسس نظريته للجاذبية. الفكرة الأساسية بسيطة وجميلة: الجاذبية والتسارع غير قابلين للتمييز. إذا كنت في غرفة مغلقة، لا يمكنك معرفة ما إذا كنت تشعر بالوزن لأنك واقف على الأرض أم لأن الغرفة تتسارع عبر الفضاء. الشخص في السقوط الحر يشعر بانعدام الوزن، بغض النظر عن كتلته.
تم اختبار هذا المبدأ مراراً وتكراراً باستخدام أشياء عادية ويومية، وقد صمد دائماً.
لكن إليك السؤال الذي طرحه هؤلاء العلماء: هل لا يزال يعمل عندما لا يكون "جسمك" موجوداً في مكان واحد أصلاً؟ عندما يكون موجة كمومية موجودة في تراكب، تتبع مسارين مختلفين في آنٍ واحد؟
هذا ما يجعل هذه التجربة خاصة جداً. لم يكونوا يلقون كرة