ميكانيكا الكم بناءً عليها، هل يمكن السفر عبر الزمن؟

العلاقة بين ميكانيكا الكم والزمن

يفضل التعرف على مفهوم الزمن قبل التطرق لمفهوم ميكانيكا الكم وعلاقته به، إذ يتميز الكون بوجود إطارين هما؛ الزمان والمكان، حيث تحدث فيه الأحداث التي تتميز بلحظاتها الزمنية ومواقعها في الفضاء، والزمن هو الترتيب الطبيعي للأحداث وهو مهم جدًا لوصف أو شرح هذه الأحداث.^[١]

وقد طرح روفيلي في كتابه الذي جاء بعنوان (The order of time) فكرة الفيزياء دون وقت، ويعرف روفيلي بأنه أحد مؤسسي نظرية الجاذبية الكمية الحلقية، واستلهامًا من أعماله في هذه النظرية؛ طرح فكرة كتابه، والتي هي في الحقيقة نابعة من بعض معادلات الجاذبية الكمية مثل معادلة ويلر - ديويت، وتتمحور فكرة هذا العالم بأن حالات كمية الكون يمكن وصفها دون ذكر الزمان، ويحتوي كتابه على ثلاث مفاهيم رئيسية عن الزمن، وهي كما يلي:^[٢]

• انهيار الزمن: يعني أن حدثين ربما يقعان بعيدًا عن بعضهما البعض، وقد يحدثان بترتيب واحد عند مشاهدتهما من قبل مراقب، وبترتيب آخر معاكس من قبل مراقب آخر، وبناءً على ذلك يقدم روفيلي أوصافًا جيدة للفيزياء الكلاسيكية لنيوتن وبولتزمان، وللفيزياء الحديثة من خلال عدسة آينشتاين ونظرية الكم.
• العالم بلا وقت: يقول روفيلي أن الأحداث عبارة عن وقت وموقع محدد قد يحصل فيهما شيء ما، وهي أساس مكونات العالم وليس الجسيمات، والأحداث عبارة عن تفاعل الجسيمات مع بعضها في مكان ما، أما الزمان والمكان فكلاهما يظهران فقط من خلال تفاعلات الجسميات وعلاقة السببية بينهما.
• مصادر الوقت: يقول العالم روفيلي أن إدراك البشر للوقت يعتمد كليًا على عدم قدرتهم على رؤية العالم بكل تفاصيله، وأن عدم اليقين الكمي معناه عدم القدرة على تحديد مواقع وسرعات جميع الجسيمات في الكون، وإذا حدث فلن يكون هناك تقسيم للوقت.

هل يمكن السفر عبر الزمن؟

يسير الزمن حاليًا بسرعة ثانية واحدة لكل ثانية، وعند التفكير في عبارة السفر عبر الزمن فهذا يعني السفر أسرع من ثانية واحدة في الثانية، وهذا الأمر لا يرى سوى في كتب وأفلام الخيال العلمي فقط، لكن الحقيقة أن العلم يقول ربما يكون السفر عبر الزمن حقيقًا.^[٣]

توصل العالم المشهور ألبرت آينشتاين قبل أكثر من مئة عام لفكرة كيفية عمل الوقت وأطلق عليها حينها اسم النظرية النسبية، التي تتمحور حول أن الزمان والمكان مرتبطان معًا، وأنه لا يمكن لشيء السفر أسرع من الضوء الذي تصل سرعته إلى 300 ألف كيلومتر في الثانية، ووفقًا لهذه النظرية؛ فكلما سافر الشخص بسرعة أعلى، كان الوقت أبطأ، وقد أجرى العلماء بعض التجارب لإثبات صحة ذلك.^[٣]

ولعل أشهر هذه التجارب وضع العلماء لساعتين مع ضبطهما في نفس الوقت، إحداهما وضعت على الأرض بينما وضعت الثانية في طائرة تطير في اتجاه دوران الأرض، وبعد تحليقها حول العالم، اكتشف العلماء أن عقارب الساعة بها كانت متأخرة قليلًا عن تلك التي على الأرض، أي أن سرعة الوقت كان أبطأ من ثانية واحدة في الثانية، لكن لا يمكن استخدام آلة الزمن للسفر مئات السنين للماضي أو المستقبل، فهذا النوع لا يحدث سوى في الأفلام وكتب الخيال العلمي، لكن حسابات السفر عبر الزمن التي توضحت تؤثر على الأشياء المستخدمة يوميًا مثل نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، الذي لا يمكن أن يكون بهذه الدقة لولا حسابات الوقت.^[٣]

يسير الزمن حاليًا بسرعة ثانية واحدة لكل ثانية، والسفر عبر الزمن يعني الحركة بسرعة أكبر من تلك السرعة، وهو من الأمور التي نفاها الكثير من العلماء، ومنهم العالم آينشتاين، الذي وضح من خلال نظريته النسبية بأن لا يمكن لأي جسم السفر أسرع من الضوء، وأنه كلما سافر الشخص بسرعة أعلى سيكون الزمن أبطأ، ومن ذلك توصل العلماء بأنه لا يمكن للإنسان استخدام ما يدعى بآلة السفر عبر الزمن للعودة إلى الماضي أو الانتقال للحاضر.

أساطير السفر عبر الزمن

فيما يلي بعض أساطير وقصص السفر عبر الزمن:^[٤]

• بيلي ماير وبلياري: (Billy Meier and the Plejaren) في سبعينات القرن الماضي، ادعى السويسري بيلي ماير أنه أخذ في رحلات متسلسلة زمنيًا من قبل جنس من خارج الأرض يدعى بليارين (plejaren)، وقد أروه الأرض ما قبل عصر الديناصورات، وسطح المريخ القديم، لكن كشفت قصته التي كانت كلها كذبًا في كذب.
• جون تيتور: (John Titor) ظهر في عام 2000م رجل يسمى جون تيتور على منتديات المناقشة عبر الإنترنت، وادعى أنه مسافر من المستقبل وتحديدًا من عام 2036م وقد قدم تنبؤات حول السنوات المقبلة، ومعظم توقعاته لم تتحقق.
• أندرو كارلسين: (Andrew Carlssin) في عام 2002م؛ ظهر مستثمر مجهول في بورصة وول ستريت يدعى أندرو كارلسين، وقد استثمر مبلغ 800 دولار ليتحول المبلغ إلى 350 مليون دولار عن طريق المراهنة على أسهم عالية المخاطرة، وعندما قبض عليه ادعى أنه جاء من عام 2256م، واكتشف فيما بعد أن هذه القصة اختلقت من مصدر مسوم بالتزوير.
• جون كراسنسكي: (John Krasinski) انتشرت قصة بعنوان "هل يمكن أن يكون جيم مسافرًا عبر الزمن أو مصاص دماء؟"، حدث ذلك عندما لوحظ أن لوحة بورتريه تعود لعام 1835م للفنان الدنماركي كريستين كوبكه تشبه إلى حد كبير الممثل جون كراسنسكي.

ما هي ميكانيكا الكم؟

لقد سطعت شمس القرن المنصرم على واحدة من أعظم النظريات الفيزيائية ألا وهي نظرية ميكانيكا الكم (بالإنجليزية: Quantum Mechanics)؛ التي تُعد واحدة من أعظم الاكتشافات التي حدثت في علم الفيزياء في آخر مائة عام، فقد يسرت سبل فهم الجزيئات، والذرات، والإشعاعات، وعالم الجسيمات دون الذرية مثل؛ الإلكترونات والنيوترونات.^[١]

ويمكن تعريف ميكانيكا الكم على أنها العلم الذي يتعامل مع سلوك المادة والضوء على المقياس الذري ودون الذري؛ لمحاولة تفسير خصائص الجزيئات والذرات ومكوناتها من إلكترونات وبروتونات ونيوترونات وغيرها من الجسيمات الباطنية الدقيقة مثل الكوارك والغلوون، وتشمل هذه الخصائص أيضًا تفاعلات هذه الجسيمات مع بعضها البعض ومع الإشعاع الكهرومغناطيسي مثل؛ الضوء، وأشعة جاما، والأشعة السينية.^[٥] وتعرف بعض القواميس هذه النظرية على أنها نظرية تعتمد على مفهوم تمتع المادة بخصائص الموجة الأولية، والتي توفر تفسيرًا رياضيًا لبنية المادة وتفاعلاتها على أساس هذه الخصائص وتعرف أيضًا باسم ميكانيكا الموجة.^[٦]

لقد تطورت ميكانيكا الكم على مدى عقود عديدة، انطلاقًا من مجموعة من التفسيرات الرياضية المثيرة للجدل لبعض التجارب التي لم تتمكن الفيزياء الكلاسيكية من تفسيرها إلى ما وصلت عليه الآن، وصادف بزوغ نجم هذه النظرية مع طرح آينشتاين لنظريته النسبية في مطلع القرن العشرين، وتعد ميكانيكا الكم ثورة رياضية منفصلة في الفيزياء تصف حركة الأشياء بسرعات عالية جدًا، وعلى النقيض من كون النسبية تعود لآينشتاين، إلا أن ميكانيكا الكم لا يمكن نسبتها إلى عالم واحد، فقد ساهم علماء متعددون في إرساء أسس لثلاث مبادئ ثورية جديدة لميكانيكا الكم حظيت بالقبول تدريجيًا من خلال التحقق التجريبي في خلال ثلاث عقود بدأت في عام 1900م وانتهت في عام 1930م، وهذه المبادئ الثلاث هي ما يلي:^[٧]

الخصائص الكمية

(بالإنجليزية: Quantized properties) وهي بعض الخصائص مثل؛ الموضع، والسرعة، واللون، والتي يمكن أن تحدث أحيانًا بمقدار محدد تمامًا مثل؛ الاتصال الهاتفي الذي يكون من رقم لرقم آخر، وقد تحدى هذا الافتراض أساس الميكانيكا الكلاسيكية؛ التي قالت إن مثل هذه الخصائص يجب أن توجد في طيف سلس ومستمر، وقد صاغ العلماء مصطلح (quantized) لوصف أن بعض الخصائص تختلف كاختلاف الاتصال الهاتفي المحدد.^[٧]

وقد حاول العالم الألماني ماكس بلانك شرح توزيع الألوان عبر الطيف في وهج الأجسام الساخنة الحمراء والبيضاء، واعتمد على شعاع ضوء المصباح الكهربائي في ذلك، وعند النظر في المعادلة التي اشتقها لوصف هذا التوزيع المادي، أدرك أن مجموعات معينة من الألوان فقط قد انبعثت، وبالتالي كممت خاصية الضوء، وقد كان هذا غريبًا وغير متوقع لأنه كان يُعتقد أن الضوء موجة وليس جسيم.^[٧]

جسيمات الضوء

(بالإنجليزية: Particles of light)، لقد غيرت ميكانيكا الكم بعض المفاهيم عن الضوء، بوضع نظرية أنه يتصرف كجسيم في بعض الأحيان وليس كموجة، وقد قوبل ذلك في البداية بانتقادات لاذعة، بسبب تعارض هذه النظرية مع 200 عام من التجارب التي تبين أن الضوء يتصرف كموجة، وخصائصه هي؛ الانعكاس، والانكسار، والارتداد من الجدران، والانحناءات حول الزوايا، كما أن له قمم وقيعان على الرسم البياني للموجة، وهذه القمم والقيعان قد تلغي بعضها البعض لتنتج ما يعرف بالظلام.^[٧]

وفي عام 1905م، نشر آينشتاين ورقة بحثية بعنوان "نظرة إرشادية فيما يتعلق بانبعاث وتحول الضوء"؛ شرح فيها أن الضوء ينتقل كنوع من الطاقة الكمية وليس كموجة، واقترح أن حزمة الطاقة هذه يمكن امتصاصها أو انبعاثها ككل فقط، وذلك عندما يقفز الإلكترون بين المدارات الكمية للطاقة، ثم جاء الدور من بعده على آرثر كومبتون عام 1923م؛ الذي ساهم بأعماله في انتشار مصطلح تكميم الطاقة، بعدما أثبت أن الضوء المنتشر بواسطة حزمة إلكترونية تغير لونه عند اصطدام جسيمات الضوء (الفوتونات) بجزيئات المادة (الإلكترونات) مما يؤكد صحة فرضية آينشتاين.^[٧]

موجات المادة

(بالإنجليزية: Waves of matter)، أظهرت ميكانيكا الكم أنه من الممكن للمادة أن تتصرف كموجة، وهذا يتعارض مع ما يقارب 30 عامًا من التجارب التي أظهرت أن المادة مثل الإلكترونات تتصرف كجسيمات.^[٧]

ويمكن تعريف ميكانيكا الكم على أنها العلم الذي يتعامل مع سلوك المادة والضوء على المقياس الذري ودون الذري لمحاولة تفسير خصائص الجزيئات والذرات ومكوناتها من إلكترونات وبروتونات ونيوترونات وغيرها من الجسيمات الباطنية الدقيقة مثل الكوارك والغلوون، بالإضافة إلى تفاعل الجسيمات مع بعضها البعض، وقد تطورت ميكانيكا الكم عبر العصور ومن قبل العديد من العلماء، الذين وضعوا العديد من المبادئ لها؛ كالخصائص الكمية، وجسيمات الضوء، وموجات المادة.

المراجع

1. ^ ^{أ ب} Gerard 't Hooft (29/8/2018), "Time, the Arrow of Time, and Quantum Mechanics", Frontiers in Physics, Retrieved 11/7/2021. Edited.
2. ↑ "The illusion of time", nature, 16/4/2018, Retrieved 12/7/2021. Edited.
3. ^ ^{أ ب ت} "time-travel", NASA Space Place, 30/4/2020, Retrieved 12/7/2021. Edited.
4. ↑ BILL DEMAIN (12/8/2012), "11 Time Traveler Urban Legends That Pretty Much Debunk Themselves", MENTAL FLOSS, Retrieved 12/7/2021. Edited.
5. ↑ Gordon Leslie Squires (1/6/2021), "quantum-mechanics-physics", Britannica, Retrieved 11/7/2021. Edited.
6. ↑ "quantum%20mechanics", Merriam-Webster, Retrieved 11/7/2021. Edited.
7. ^ ^{أ ب ت ث ج ح} Robert Coolman (27/9/2017), "quantum-mechanics-explanation", Livescience, Retrieved 12/7/2021. Edited.