لماذا لا نرى تفاحة تختفي فجأةً في الهواء؟

لماذا لانرى الغرابة الكميّة في حياتنا اليومية؟ ولماذا لا تفشل الميكانيكا الكلاسيكية في التنبؤ بحركة الأشياء الأكبر من الذرات؟

لماذا لا نرى الغرابة الكميّة في حياتنا اليومية؟
نتكوّن نحن، وكل شيء حولنا، من الكترونات وبروتونات وذرات. وطالما تتصرّف تلك الأشياء الثلاثة على نحو غريب كموميًا؛ فلماذا لا نرى بقية الأشياء تتصرّف على نفس النحو؟ لماذا لا نرى، على سبيل المثال، تفاحة تختفي فجأةً في الهواء؟ ولماذا لا تفشل الميكانيكا الكلاسيكية في التنبؤ بحركة الأشياء الأكبر من الذرات؟

الإجابة:

لأن حدود ميكانيكا الكم هي الميكانيكا الكلاسيكية. بمعنى، إذا قمت بوضع جسيمات كمومية كثيرة مع بعضها البعض، فإن النتيجة المتوقعة ستكون نفس النتيجة النيوتنية (Newtonian result). ومهما كان المستوى الذي ترى من خلاله تلك الجسيمات، حتى لو على المستوى الميكروسكوبي، فهناك الكثير جدًا من الجسيمات (والتي قد يصل عددها إلى 20^10، فقط لإعطائك لمحة عن مدى ضخامة العدد).

رياضيًا، تم إثبات ذلك في نظرية إهرنفست. كما يمكنك أن تلاحظها في مبدأ الشك لهايزنبرج: ΔxΔp>ℏ/2
حيث تكون قيمة ℏ صغيرة جدًا، حوالي 6.6x10^-34 J-s. وتعتبر تلك القيمة حدًا أدنى فقط؛ لكنها توضّح مدى صِغر ذلك الحد الأدنى. وبالتالي لا يمكنك توقّع ملاحظة قيمةً بتلك الضآلة بواسطة جهاز للقياس أو مسطرة.

أعتقد أن أفضل تفسير لهذا السؤال موجودٌ في كتاب الكهروديناميكا الكمية (QED) لريتشارد فاينمان. وها هي الخلاصة:
تخيّل معي أن هناك جسيمًا يقفز على سطح معين. ومن وجهة نظر ميكانيكا الكم، يأخذ ذلك الجسيم كل مسارٍ مُحتمل من النقطة أ إلى النقطة ب، وليس المسار المباشر فقط. وإذا اختلف تزامن حركة الجسيم في اثنين من المسارات؛ فإن أحدهما يلغي الآخر. كما أن معظم المسارات تُلغي المسارات الأخرى المشابهة لها. إلا أن هناك مسارًا واحدًا فقط لا يملك مسارًا شبيهًا له: وهو المسار الذي يستمر الجسيم في القفز خلاله. وها هو حد الميكانيكا الكلاسيكية: تكون فيه زاوية السقوط مساوية لزاوية الانعكاس.

ولهذا السبب لا تستطيع أن تلاحظ معظم الغرابة الكمومية. ففي أغلب الحالات، تلغي بعضها بعضًا، تاركةً الحالة الكلاسيكية.

إعداد: Ahmed El-Sanhoury و Waleed Adel
تدقيق: Dana Abufarha
التصميم: Murtadha Jasim