في فيزياء الكم، يرتبط كل جسم – مثل الإلكترون – بصيغة رياضية تسمى الدالة الموجية. وتشفر الدالة الموجية كل تفاصيل الحالة الكمية للجسم، ما يعني أن الفيزيائيين يستطيعون التنبؤ بما قد يفعله الجسم في تجربة ما عبر دمج دالته الموجية مع معادلات أخرى.

لكن إذا قبلنا بأن العالم كله كمي – وهو ما يفعله كثير من الباحثين – فحتى الأجسام الأكبر ينبغي أن تكون لها دوال موجية، بما في ذلك الكون بأسره. وقد دافع عن هذا المنظور سابقا، على سبيل المثال، علماء بارزون مثل ستيفن هوكينغ.

غير أن إيدي كيمينغ تشين من جامعة كاليفورنيا في سان دييغو ورودريخ تومولكا من جامعة توبنغن في ألمانيا أظهرا الآن أن المعرفة الكاملة بهذه الدالة الموجية الكونية قد تكون غير متاحة على نحو أساسي.

يقول تشين: "الدالة الموجية للكون أشبه بسر كوني تتواطأ الفيزياء نفسها على إخفائه. يمكننا أن نعرف الكثير جدا عن كيفية سلوك الكون، ومع ذلك نظل غير متيقنين – على نحو جوهري – من الحالة الكمية التي يوجد فيها".

مصدر الصورة كانت دراسات سابقة قد افترضت شكل الدالة الموجية الكونية اعتمادا على نماذج نظرية للكون (بيكسابي)

اختيار الإجابة الصحيحة

كانت دراسات سابقة قد افترضت شكل الدالة الموجية الكونية اعتمادا على نماذج نظرية للكون، ولم تتناول مباشرة الدور الذي يمكن أن تلعبه التجارب والرصد في تحديد تفاصيلها.

أما تشين وتومولكا فبدآ بسؤال أكثر واقعية: إذا كانت لدينا مجموعة من الدوال الموجية التي يمكن أن تمثل كوننا على نحو معقول، فهل تمكننا الملاحظات من تمييز الدالة الصحيحة منها؟

انطلق الباحثان من نتائج رياضية في الميكانيكا الإحصائية الكمية، التي تدرس خصائص مجموعات من الحالات الكمية. وكان من عناصر حساباتهما أيضا حقيقة أن الدالة الموجية الكونية ستتطلب عددا هائلا من المعاملات، أو أنها ستوجد في حالة مجردة ذات أبعاد كثيرة.

وبشكل لافت، عندما أنهيا الحسابات اضطرا إلى الاستنتاج بأن الحالة الكمّية الكونية غير قابلة للمعرفة عمليا (كما أوضحت دراسة في المجلة البريطانية لفلسفة العلوم).

يقول تومولكا: "أي قياس تسمح به قواعد ميكانيكا الكم لن يمنحنا إلا معلومات محدودة جدا عن الدالة الموجية للكون. من المستحيل تحديد دالة الكون الموجية بدقة مفيدة"

ويرى جيه. بي. مانتشاك من جامعة كاليفورنيا في إرفاين أن هذا العمل يساعدنا على فهم حدود أفضل طرائقنا التجريبية، وله بالفعل نظائر في النسبية العامة – نظرية ألبرت أينشتاين في الجاذبية. وفي الوقت ذاته قد لا يكون ذلك مفاجئا، لأن نظرية الكم لم تُصمَّم أصلا لتكون نظرية تعمل على المقاييس الكونية الهائلة، كما يقول.

ويقول شيلدون غولدستين من جامعة رَتغرز في نيوجيرسي: "الدالة الموجية – سواء لنظام صغير أو للكون كله – كيان نظري إلى حد كبير. الدوال الموجية مهمة ليس لأننا نراها، بل لأننا نستخدمها"

ويضيف أن ذلك قد يعني أنه لا مشكلة كبيرة في عجزنا عن اختيار "أكثر" دالة موجية كونية دقة من بين مجموعة ضيقة من المرشحات، لأن أيا من تلك الدوال قد يعطي أثرا متشابهًا عند استخدامها في حسابات لاحقة.

شاهد على يوتيوب

ملاحظة وتحذير

يقول تشين إنه وتومولكا يريدان الآن ربط عملهما بأنظمة كبيرة أصغر من الكون كله، ولا سيما بالبحوث الخاصة بتقنيات مثل "التصوير الظلّي" التي تُستخدم لتحديد الحالات الكمّية لمثل هذه الأنظمة.

لكن للبحث أيضا دلالات فلسفية. فبحسب تومولكا، ينبغي للباحثين أن يأخذوه كتنبيه إلى عدم الإفراط في الاعتماد على التفكير الوضعاني – أي الفكرة القائلة إن العبارة تكون بلا معنى أو غير علمية إذا لم يمكن اختبارها تجريبيًا. ويقول: "بعض الأشياء موجودة فعلا في الواقع، لكننا لا نستطيع قياسها"

وقد يؤثر هذا المنطق أيضا في النقاش الممتد منذ قرن حول كيفية فهم ميكانيكا الكم نفسها، كما تقول إيميلي أدلام من جامعة تشابمان في كاليفورنيا.

ومن وجهة نظرها، يمكن اعتبار النتيجة الجديدة حافزا للاهتمام أكثر بتفسيرات لمعادلات الكم – مثل الدالة الموجية – تُبرز العلاقات بين الأجسام الكمّية ومنظور كلّ مراقِب، بدل افتراض وجود رؤية موضوعية واحدة للواقع تشفر في كائن رياضي وحيد.

____________

هذه المادة مترجمة عن نيوساينتست ولا تعبر بالضرورة عن الجزيرة نت