ما هي قصة قطة شرودنغر؟

إذا سبق لك أن درست الفيزياء في أية مرحلة من مراحل عمرك، فلا شك أنك قد سمعت عن شرودنغر، فهو واحد من أهم علماء فيزياء الكم حتى قبل طرح تجربته قطة شرودنغر، ما هي قصته؟

قطة شرودنغر
============
إذا سبق لك أن درست الفيزياء في أية مرحلة من مراحل عمرك، فلا شك أنك قد سمعت عن شرودنغر، فهو واحد من أهم علماء فيزياء الكم حتى قبل طرح تجربته "قطة شرودنغر".
فقد وضع شرودنغر مفهوم الدالة الموجية التي تعتبر الآن قادرة على وصف معادلة حركة الكون كله، ولكن المشكلة تكمن في أنها تصف الحركة على أنها سلسلة من الاحتمالات، وهو الأمر الذي يبعث على الذهول ويعد انتهاكاً مباشراً لكيفية عمل الواقع المادي لدى علماء ذلك الزمن أو حتى علماء اليوم. شرودنغر نفسه كان أحد هؤلاء العلماء الذين ذهلوا، ومن ثم أتى بمبدأ قطة شرودنغر ليفسر القضايا باستخدام فيزياء الكم.
اللاحتمية في الكم:
تصف الدالة الموجية في الكم الكميات الفيزيائية على أنها سلسلة من الحالات الكمومية، مع احتمالية وجود نظام يعمل في حالة معينة، ومع اعتبار وجود ذرة واحدة مشعة عمر النصف الخاص بها يساوي ساعة واحدة.
وفقا للدالة الموجية الكمومية، فإنه بعد مرور ساعة واحدة، ستصبح تلك الذرة في كلتا الحالتين: متحللة، وغير متحللة أيضا، وما إن تتم عملية القياس حتى نجد أن الدالة الموجية ستنهار إلى حالة واحدة فقط، ولكن إلى أن يتم ذلك، ستبقى في حالة تراكب بين هاتين الحالتين الفيزيائيتين.
هذا هو الجانب الرئيسي في تفسير كوبنهاغن في ميكانيكا الكم، فالعلماء لم يعجزوا عن معرفة الحالة التي توجد فيها الذرة فحسب، ولكنهم لم يستطيعوا أيضا أن يحددوا الواقع المادي من حولهم إلى أن يتم القياس، وريثما يتم ذلك، سوف يصبح الواقع المادي منقسما بين الحالتين.
قصة قطة شرودنغر:
تخيل شرودنغر تجربة ذهنية تم فيها حبس قطة داخل صندوق مزود بغطاء، وكان مع القطة عداد غايغر (عداد يستخدم للكشف عن الإشعاعات المؤينة)، وكمية ضئيلة من مادة مشعة، بحيث يكون احتمال تحلل ذرة واحدة خلال ساعة ممكنا. إذا تحللت الذرة، فسوف يحرر عداد غايغر مطرقة لتكسر بدورها زجاجة تحتوي حمض الهيدروسيانيك الذي يسيل ويقتل القطة فوراً. والآن نقف أمام الصندوق المغلق ونريد معرفة ما إذا كانت القطة حية أم ميتة. (من وجهة نظر ميكانيكا الكم، توجد القطة بعد مرور الساعة في حالة مركبة من الحياة والموت). وعندما يفتح المشاهد الصندوق يرى القطة إما ميتة أو حية. كما ذكرنا من قبل، فإن الذرة ستصبح متحللة وغير متحللة في نفس الوقت، أي أن عداد غايغر سيسجل إشعاعاً أو لا يسجله، أي أن المطرقة ستكسر الزجاجة ولن تكسرها، وهذا يعني أن القطة ستكون ميتة وحية في نفس الوقت طبقا لتفسير كوبنهاغن.
تفسير قطة شرودنغر:
يروى عن ستيفن هوكنج أنه قال: "إذا جاء إليّ أحد وأراد ذكر قطة شرودنغر، فسأشهر بندقيتي في وجهه"، وهذا يمثل اعتقاد العديد من العلماء، لأن هنالك جوانب عدة في طرح هذه القضية.
أكبر مشكلة هي أن فيزياء الكم تنطبق على المقياس الميكروسكوبي للذرات وليس المقياس الميكروسكوبي للقطط ولا للسم، لأن التراكب ينطبق فقط على الذرات وليس على القطط!
في تفسيركوبنهاغن أيضا، فإن أي فعل فيه قياس لشيء ما يسبب انهيار الدالة الموجية، وهو ما نجده يحدث في التجربة في عداد غايغر، وأيضا من المستحيل عزل القطة أو جزء منفصل من النظام حتى تتحقق ميكانيكا الكم .

===========
ترجمة: Mahmoud Abd El Ghani
تدقيق: Manaf Jassem
تعديل التصميم: Mohammad Ghassani
المصدر في التعليقات