انبعاث الزمن من التشابك الكمومى- الجزء اﻷول..



هذا الجزء يحتوى على القسم النظري و القسم الفلسفى اما الجزء الثانى فسيحتوى على القسم التجريبى فترقبوه..
الزمن فى الميكانيك الكمومى هو زمن مطلق كونى..
أما الزمن فى النسبية العامة فهو زمن نسبى ديناميكى..
هذا هو أحد الاسباب المهمة التى تجعل توحيد الميكانيك الكمومى مع النسبية العامة فى نظرية واحدة -نظرية الثقالة الكمومية او ايضا ما يعرف باسم بنظرية كل شيء- امر صعب جدا بل لربما مستحيل مع الرياضيات التى بحوزتنا الآن..
هذا هو ايضا أحد الاسباب التى تجعل جميع محاولات التوحيد التقليدية تعطينا ما يسمى نظرية ثقالة غير قابلة للتنظيم non-renormalizable بمعنى انها تحتوى على عدد لا نهائى من التباعدات فوق البنفسجية untraviolet divergences (أى المالانهايات الفيزيائية) و هذا غير مقبول لا فيزيائيا و لا رياضيا تماما..
لكن هناك دائما اسثنناء.. يجب علينا فقط ان ندفع الثمن المناسب!!..
الفيزيائى المبدع ويلر Wheeler -استاذ فايمان Feyman- و الفيزيائى الآخر الذى لا يقل ابداعا ديويت De Witt تمكنا فى الستينات من توحيد الميكانيك الكمومى و النسبية العامة بالفعل فى معادلة واحدة بعد ان تخلصا بالكلية من كل من زمن الميكانيك الكمومى المطلق و زمن النسبية العامة الديناميكى..
اذن هذه المعادلة الفريدة التى تسمى اليوم معادلة ويلر-ديويت Wheeler-De Witt equation (وهى بعبارة اخرى معادلة شرودينغر الخاصة بمترية metric الفضاء-زمن) هى معادلة لا تحتوى على اى تباعدات مطلقا -وهذا جيد جدا و هو كان الهدف الاصلى- لكنها ايضا لا تحتوى على اى زمن -وهذه معضلة أخرى كبيرة جدا و هى تعرف اليوم بمعضلة الزمن problem of time-...
اذن حسب معادلة ويلر-ديويت فان الكون ساكن لا يتطور فى الزمن لأنه بكل بساطة لا يوجد زمن اصلا فى هذه المعادلة..
لكننا نلاحظ بداهة ان كل شيء حولنا فى الكون يتطور فى الزمن-فنحن لم نكن ثم كنا ثم نموت وهذا ابسط لكن اهم مثال-..
اذن كيف التوفيق بين كون هذه المعادلة لا تحتوى على زمن و بين كوننا نعيش فى زمن نراه و نقيسه-بافتراض ان ذلك ليس بوهم!!-...
احد افضل الحلول جاء به الفيزيائيان باج Pgae و ووترز Wootters عن طريق انبعاث emergence الزمن من التشابك الكمومى quantum entanglement..
فى هذا الحل نفترض اننا نستطيع ان نقسم الكون الى جملتين: الجملة الاولى تسمى الساعة C -وهى فعلا ستلعب دور الساعة- اما الجملة الثانية R فهى كل شيء آخر فى هذا الكون..ونفترض ان كل التفاعلات بين جملة الساعة و جملة بقية الكون مهملة او يمكن اهمالها...وأنه لا يوجد الا تفاعل واحد هو التشابك الكمومى بين الساعة C وبقية الكون R...
اذن الكون هو ببساطة حالة متشابكة كموميا من الساعة C و يقية الكون R..
نفترض ان هناك ملاحظ خارجى -خارج الكون- يرى فعلا الكون فى حالة ساكنة تخضع لمعادلة ويلر-ديويت..
ونفترض ان هناك ملاحظ آخر داخلى -اى داخل الكون- يستخدم الساعة لقياس الزمن الخاص به..
يمكن ان نبين أنه بالنسبة لهذا الملاحظ الداخلى فان بقية الكون R ستظهر و كأنها تتطور فى الزمن الذى يقيسه نفس هذا الملاحظ باستخدام الساعة C..
اذن نموذج بايج-ووترز يعطى حل انيق جدا و بسيط جدا لمعضلة الزمن فى معادلة ويلر-ديويت: بالنسبة لأى ملاحظ خارجى فان الكون فعلا ساكن كما تتنبأ به معادلة ويلر-ديويت و بالتالى لا يوجد زمن, اما بالنسبة لأى ملاحظ داخلى يستخدم اى جزء من الكون كساعة, فان الكون يظهر و كأنه يتطور و يتغير فى الزمن حسب معادلة شرودينغر العادية...
هذا فعلا رائع..
أما من الناحية الفلسفية فهذا منسجم مع رأى ليبنيز فى ان الزمن (وكذا الفضاء) هو ليس بشيء لكنه هو ترتيب للاشياء و هى نظرة تعرف بالعلائقية relationalism عكس نظرة نيوتن التى تسمى بالمطلقية absolutism..
لكن من الجهة الاخرى ليس واضحا مدى الخلاف بين نظرة ليبنيز (العلائقية) و بين نظرة كانط المسماة ب (المثالية المتسامية transcendental idealism) التى فيها ان الزمن هو أحد انماط التفكير و العقل و الاستعراف...
اذن هل الزمن علاقة أم انه نمط تفكير?..
فحتى العلاقة التى تعطيها الساعة تتطلب عقل و تفكير..
و حتى اينشتاين صاحب النسبية الذى كان يجب ان يكون مع العلائقية -لانها نوع من النسبية او بالاحرى هى نسبية فلسفية- هو صراحة ينص -مثل كانط-على أن الزمن هو نمط تفكير (انظر مقال ويلر الذى حملته البارحة على النادى)...
بعبارة اخرى, فان القياس الذى تم على الساعة من طرف الملاحظ الداخلى هو فى الاخير عملية قياس كمومية أى انها تؤدى بنا مباشرة الى معضلة دور العقل فى عملية القياس و هذه الاخرى من أخطر المعضلات ...
فى الاخير اقول ان نموذج بايج-ووترز تم التحقق منه تجريبيا مؤخرا بشكل مذهل..أما وصف هذه التجربة نتركه للفرصة القادمة ان شاء الله..
اذن نرى من كل هذا -و بشكل مباشر- كيف يمكن للزمن ان ينبعث من التشابك الكمومى..
أما انبعاث الفضاء-زمن من التشابك الكمومى فهذا ايضا موجود نظريا على الأقل و نستخدم فيه بشكل محورى الثنائية الثقالية/المعيارية و بالخصوص المقابلة AdS/CFT...اذن هذا اعقد بكثير يصعب شرحه بأى طريقة...
من اجل تفاصيل مضبوطة أكثر مع بعض المعادلات و ايضا المراجع انظر منشورى بالانجليزية على المدونة فى الرابط:

https://algerianphysicist.blogspot.com/2017/11/emergence-of-time-from-quantum.html 

Comments