عرض مصدر تفسيرات ميكانيكا الكم

{{مقدمة ميكانيكا الكم}}
'''تفسيرات ميكانيكا الكم''' هي مجموعة من النظريات التي تحاول شرح كيفية تناظر نماذج [[ميكانيكا الكم]] الرياضية مع الظواهر التي نشهدها في [[واقع|الواقع]]. رغم أن نظرية ميكانيكا الكم صمدت أمام اختبارات صارمة ومتناهية الدقة في نطاق واسع من التجارب (إذ لم تخالف التجارب أيًا من تنبؤات ميكانيكا الكم)، لكن لا يزال الجدال قائمًا بين عدة مذاهب فكرية حول تفسير النظرية. تختلف تلك التفسيرات بشأن بعض الأسئلة الجوهرية مثل: هل ميكانيكا الكم [[حتمية]] أم عشوائية؟ أي من مظاهر ميكانيكا الكم يُعد «حقيقيًا»؟ ما هي طبيعة القياس؟ إلى جانب عدة قضايا أخرى.

على الرغم من إنفاق العلماء قرنًا بأكمله تقريبًا في النقاش والتجارب، لم يصل الفيزيائيون [[فلسفة الفيزياء|وفلاسفة الفيزياء]] حتى الآن إلى اتفاق بشأن أي من التفسيرات المتاحة حاليًا يمثل الواقع بأفضل شكل ممكن.<ref>[https://www.youtube.com/watch?v=72us6pnbEvE Murray Gell-Mann - Quantum Mechanics Interpretations - Feynman Sum over Histories - EPR Bertlemann's https://www.youtube.com/watch?v=f-OFP5tNtMY Richard P Feynman: Quantum Mechanical View of Reality 1 (Part 1)] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20191220142617/https://www.youtube.com/watch?v=72us6pnbEvE&gl=US&hl=en&has_verified=1&bpctr=9999999999 |date=20 ديسمبر 2019}}</ref><ref>{{استشهاد بدورية محكمة|الأخير=Schlosshauer|الأول=Maximilian|الأخير2=Kofler|الأول2=Johannes|الأخير3=Zeilinger|الأول3=Anton|تاريخ=2013-08-01|عنوان=A snapshot of foundational attitudes toward quantum mechanics|مسار=|صحيفة=Studies in History and Philosophy of Science Part B: Studies in History and Philosophy of Modern Physics|المجلد=44|العدد=3|صفحات=222–230|doi=10.1016/j.shpsb.2013.04.004|issn=1355-2198|arxiv=1301.1069}}</ref>

== التاريخ ==
تتطورت مفاهيم الفيزياء الكمية (مثل [[دالة موجية|الدالة الموجية]] [[ميكانيكا المصفوفة|وميكانيكا المصفوفة]]) عبر عدة مراحل. فمثلًا، اعتبر [[إرفين شرودنغر]] في البداية أن الدالة الموجية للإلكترون تمثل توزيع الشحنة في الفراغ المحيط بالإلكترون، بينما أعاد [[ماكس بورن]] تعريف الدالة الموجية بحيث تصبح [[قيمة مطلقة|القيمة المطلقة]] لجذر مربع الدالة الموجية تعبر عن [[دالة الكثافة الاحتمالية|كثافة احتمال]] وجود [[إلكترون|الإلكترون]] في مكان ما في الفراغ.

يُشار إلى مجموع آراء رواد الفيزياء الأوائل مثل [[نيلز بور]] [[فيرنر هايزنبيرغ|وهايزنبرغ]] بـ«<nowiki/>[[تفسير كوبنهاغن]]»، ولكن يرى بعض الفيزيائيين والمؤرخين أن هذا المصطلح يغطي على الاختلافات القائمة بين الآراء التي يشملها هذا المصطلح.<ref name="jammer1974">{{استشهاد بكتاب|الأخير=Jammer|الأول=Max|عنوان=Philosophy of Quantum Mechanics: The interpretations of quantum mechanics in historical perspective|مسار= https://archive.org/details/philosophyofquan0000jamm|سنة=1974|ناشر=Wiley-Interscience|مسار أرشيف= https://web.archive.org/web/20220318141538/https://archive.org/details/philosophyofquan0000jamm|تاريخ أرشيف=2022-03-18}}</ref><ref>{{استشهاد بدورية محكمة|الأخير=Camilleri|الأول=Kristian|تاريخ=2009-02-01|عنوان=Constructing the Myth of the Copenhagen Interpretation|مسار= https://muse.jhu.edu/article/259149|صحيفة=Perspectives on Science|المجلد=17|العدد=1|صفحات=26–57|issn=1530-9274|doi=10.1162/posc.2009.17.1.26|مسار أرشيف= https://web.archive.org/web/20190416184554/https://muse.jhu.edu/article/259149|تاريخ أرشيف=2019-04-16}}</ref> رغم أن الأفكار المشابهة لتفسير كوبنهاغن لم تحظَ بتأييد جميع العلماء، فقد بدأت النظريات الأخرى بالظهور في الخمسينيات، مثل نظرية دي بروي–بوم الخاصة بديفيد بوم، ونظرية العوالم المتعددة [[هيو إيفرت الثالث|لهيو إيفيرت الثالث]].<ref name="jammer1974" /><ref>[https://plato.stanford.edu/entries/qm-manyworlds/#Teg98 Vaidman, L. (2002, March 24). Many-Worlds Interpretation of Quantum Mechanics. Retrieved March 19, 2010, from Stanford Encyclopedia of Philosophy:] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20191209220612/https://plato.stanford.edu/entries/qm-manyworlds/ |date=9 ديسمبر 2019}}</ref><ref name="Tipler1994">{{استشهاد بكتاب|مؤلف=Frank J. Tipler|عنوان=The Physics of Immortality: Modern Cosmology, God, and the Resurrection of the Dead|مسار= https://books.google.com/books?id=PqhI7eo92tYC&dq=he+Physics+of+Immortality&q=leading+cosmologists+and+other+quantum+field+theorists#v=snippet&q=leading%20cosmologists%20and%20other%20quantum%20field%20theorists&f=false|سنة=1994|ناشر=Anchor Books|isbn=978-0-385-46799-5|مسار أرشيف= https://web.archive.org/web/20200324122745/https://books.google.com/books?id=PqhI7eo92tYC&dq=he+Physics+of+Immortality&q=leading+cosmologists+and+other+quantum+field+theorists#v=snippet&q=leading%20cosmologists%20and%20other%20quantum%20field%20theorists&f=false|تاريخ أرشيف=2020-03-24}}</ref>

إلى جانب ذلك، فإن الموقف الرسمي من تلك النظريات (وهو تجاهل جميع التفسيرات) يواجه تحديًا من قبل بعض التجارب المقترحة القابلة للدحض التي من شأنها أن تميز بين التفسيرات المتعددة، مثل محاولة قياس وعي [[ذكاء اصطناعي|الذكاء الاصطناعي]]<ref>''Quantum theory as a universal physical theory'', by David Deutsch, International Journal of Theoretical Physics, Vol 24 #1 (1985)</ref> أو عبر [[حساب كمومي|الحوسبة الكمية]].<ref>''Three connections between Everett's interpretation and experiment Quantum Concepts of Space and Time'', by David Deutsch, Oxford University Press (1986)</ref>

قال الفيزيائي [[ديفيد ميرمين]] ذات مرة: «تظهر عدة تفسيرات جديدة كل عام، ولكن لا يختفي أيٌّ منها».<ref name=":22">{{استشهاد بدورية محكمة|الأخير=Mermin|الأول=N. David|تاريخ=2012-07-01|عنوان=Commentary: Quantum mechanics: Fixing the shifty split|مسار=https://archive.org/details/sim_physics-today_2012-07_65_7/page/8|صحيفة=Physics Today|المجلد=65|العدد=7|صفحات=8–10|doi=10.1063/PT.3.1618|issn=0031-9228|bibcode=2012PhT....65g...8M}}</ref> يمكن تصور فكرة تقريبية عن تطور الرأي الشائع في أوساط العلماء خلال التسعينيات وحتى بداية الألفينات من خلال مجموعة آراء العلماء الملتقطة في أحد استطلاعات الرأي التي أجراها شلوسهاور في مؤتمر «فيزياء الكم وطبيعة الواقع» في شهر يوليو من عام 2011.<ref name="ReferenceA">{{استشهاد بدورية محكمة|arxiv=1301.1069|عنوان=A Snapshot of Foundational Attitudes Toward Quantum Mechanics|صحيفة=Studies in History and Philosophy of Science Part B: Studies in History and Philosophy of Modern Physics|المجلد=44|العدد=3|صفحات=222–230|تاريخ=2013-01-06|الأخير1=Schlosshauer|الأول1=Maximilian|الأخير2=Kofler|الأول2=Johannes|الأخير3=Zeilinger|الأول3=Anton|doi=10.1016/j.shpsb.2013.04.004|bibcode=2013SHPMP..44..222S}}</ref> استشهد الكاتب باستطلاع مشابه أجراه الفيزيائي [[ماكس تيغمارك]] في مؤتمر «قضايا رئيسية في النظرية الكمية» عام 1997. توصل الكاتب في النهاية إلى أن [[تفسير كوبنهاغن]] لا يزال طاغيًا في أوساط العلماء، إذ حصل على أكبر نسبة تأييد في استطلاع الرأي الخاص به (42%)، ورغم ذلك، تحظى نظرية العوالم المتعددة بشهرة صاعدة:<blockquote>«لا يزال تفسير كوبنهاغن طاغيًا، وبالأخص عند إدماجه بالأفكار الحديثة المشتقة منه، مثل التفسيرات القائمة على أساس المعلومات وتفسير فيزياء الكم البايزية. أما في الاستطلاع السابق الذي أجراه تيغمارك، فقد حصل تفسير إيفريت على نسبة 17% من الأصوات، وهي نسبة مقاربة لنسبة الأصوات التي حصلنا عليها في استطلاعنا (18%)».</blockquote>

== ملخص التفسيرات ==

=== التصنيف الذي اعتمده أينشتاين ===
يمكن أن يندرج التفسير (أي تفسير دلالات التعبيرات الرياضية الصورية في ميكانيكا الكم) إلى عدة تصنيفات مختلفة على حسب طريقة التعامل مع بعض القضايا التي ناقشها [[ألبرت أينشتاين|أينشتاين]]، ومنها:

* الواقعية
* الاكتمال
* الواقعية [[مبدأ المحلية|المحلية]]
* [[حتمية|الحتمية]]

حتى نتبين معاني تلك المفاهيم؛ لا بد من صياغة تعريف صريح للتصور الذي يزودنا به التفسير. ولذا سوف نفترض أن التفسير يعبر عن تناظر معين بين أحد عناصر التعبير الرياضي الصوري «إم M» وبين أحد عناصر هيكل التفسير «آي I»، حيث:

* يتألف التعبير الرياضي «إم» من منظومة يُعبر عنها بفضاء هيلبرت تتكون بدورها من مجموعة من متجهات كيت، وعمليات هيرميتية داخل فضاء متجهات كيت، ومعامل ارتباط زمني يساوى الواحد الصحيح، وعمليات قياس. وفي هذا السياق، فإن عمليات القياس تعبر عن تحول متجهي يؤدي إلى تحول متجهات كيت إلى دوال توزيع الاحتمال.
* يتضمن هيكل التفسير «آي» حالات كمية، وانتقالات بين الحالات، وعمليات قياس، ومعلومات الخاصة بالامتداد المكاني لتلك العناصر. تشير عملية القياس إلى عملية تنتج عنها قيمة معينة، وقد تؤدي عملية القياس إلى [[تغير حالة]] النظام. تظهر المعلومات المكانية داخل الحالات التي نعبر عنها في صورة دوال في فضاء البارامترات. قد تكون الانتقالات غير حتمية أو عشوائية أو قد يوجد عدد لانهائي من الحالات.

الجزء المحوري في التفسير هو محاولة إيجاد عناصر «آي» التي يمكن اعتبارها حقيقية من ناحية فيزيائية.

يعود تاريخ مفهوم الواقعية والاكتمال بمعناهما الحالي إلى عام 1935 في الورقة البحثية التي ناقش فيها أينشتاين وآخرون [[مفارقة إي بي آر]].<ref>{{استشهاد بدورية محكمة|الأخير1=Einstein|الأول1=A.|الأخير2=Podolsky|الأول2=B.|الأخير3=Rosen|الأول3=N.|سنة=1935|عنوان=Can quantum-mechanical description of physical reality be considered complete?|مسار=http://cds.cern.ch/record/405662/files/PhysRev.47.777.pdf|صحيفة=Phys. Rev.|المجلد=47|العدد=10|صفحات=777–780|doi=10.1103/physrev.47.777|bibcode=1935PhRv...47..777E| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20170205192208/http://cds.cern.ch/record/405662/files/PhysRev.47.777.pdf | تاريخ أرشيف = 5 فبراير 2017 }}</ref> اقترح الكتاب في تلك الورقة مفهوم «العنصر الواقعي»، و«اكتمال النظرية الفيزيائية». وقد عبروا عن العنصر الواقعي بكمية معينة يمكن التنبؤ بمقدارها يقينيًا قبل قياسها أو تشويشها، وعرّفوا النظرية الفيزيائية المكتملة بأنها نظرية تأخذ في عين الاعتبار جميع عناصر الواقع الفيزيائي. أو بعبارة أخرى، يُعد التفسير مُكتملًا عند ظهور جميع عناصر هيكل التفسير في [[نموذج رياضي|النماذج الرياضية]]. وبطريقة مشابهة، تُعد الواقعية خاصية من أحد خصائص العناصر الرياضية، إذ يُعد العنصر الرياضي عنصرًا حقيقيًا عندما يناظر عنصرًا ما في هيكل التفسير. على سبيل المثال، تقترن متجهات كيت المرتبطة بحالة النظام في بعض تفسيرات ميكانيكا الكم (مثل تفسير العوالم المتعددة) بأحد عناصر الواقع الفيزيائي، بينما لا يحدث ذلك في بعض التفسيرات الأخرى.

الحتمية هي خاصية تعبر عن تغير الحالات نتيجةً لمرور الزمن، أي أن الحالة في لحظة مستقبلية تعتمد على نفس الحالة في اللحظة الحاضرة. قد لا يبدو واضحًا ما إذا كان أحد التفسيرات حتميًا أم لا، إذ قد لا يوجد خيار واضح للبارامتر الزمني. إلى جانب ذلك، قد تحتوي نظرية ما على تفسيرين أحدهما حتمي والآخر ليس كذلك.

تنطوي الواقعية المحلية على وجهين:

* القيمة الناتجة عن قياس معين تناظر قيمة دالة ما في فضاء الحالات، أو بعبارة أخرى، تعبر تلك القيمة عن عنصر واقعي.
* تأثير عملية القياس مُقيد بسرعة انتشار لا تتجاوز قيمة كونية معينة (على سبيل المثال [[سرعة الضوء]]). إذًا ينبغي على عمليات القياس أن تكون محصورة في نطاق معين حتى يصبح هذا المفهوم صحيحًا.

اقترح الفيزيائي [[جون ستيوارت بل|جون بل]] صياغة دقيقة لخاصية الواقعية المحلية بدلالة نظرية المتغير المحلي المختبئ.

تفرض [[مبرهنة بل]] إلى جانب الاختبارات التجريبية قيودًا على نوع الخصائص التي يمكن أن تحتويها نظرية كمية معينة، ويترتب على ذلك أن نظرية ميكانيكا الكم لا يمكنها أن تستوفي شروط كلٍّ من [[مبدأ المحلية]] والقطعية الافتراضية معًا.

بغض النظر عن اهتمام أينشتاين بالقضايا التفسيرية، فقد تقبل ديراك وعدة علماء فيزياء كمية بارزين تقدمات النظرية التقنية، بينما تجاهلوا المظاهر التفسيرية أو خصصوا لها وقتًا قليلًا.

=== تفسير كوبنهاغن ===
{{مفصلة|تفسير كوبنهاغن}}
[[تفسير كوبنهاغن]] هو التفسير القياسي لميكانيكا الكم الذي صاغه [[نيلز بور]] [[فيرنر هايزنبيرغ|وفيرنر هايزنبرغ]] خلال تعاونهما في كوبنهاغن حوالي عام 1927. طوّر بور وهايزنبرغ التفسير الاحتمالي للدالة الموجية الذي افترضه ماكس بورن. يعترض تفسير كوبنهاغن على بعض الأسئلة باعتبارها بلا معنى مثل «أين كان الجسيم قبل قياس مكانه؟». تختار عملية القياس أحد الاحتمالات العديدة التي تسمح بها الدالة الموجية للحالة بطريقة متوافقة مع الاحتمالات المقترنة بكل حالة ممكنة. طبقًا لهذا التفسير، فإن تفاعل المراقب أو جهاز القياس الخارجي مع النظام الكمي هو السبب الكامن وراء انهيار الدالة الموجية، ولذا يرى [[بول دافيس|بول ديفيس]] أن: «الواقع المرئي يتمثل في عمليات رصد الإلكترون لا الإلكترون ذاته».<ref>{{استشهاد ويب| مسار  = http://www.naturalthinker.net/trl/texts/Heisenberg,Werner/Heisenberg,%20Werner%20-%20Physics%20and%20philosophy.pdf| عنوان =| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20191230004017/http://www.naturalthinker.net/trl/texts/Heisenberg,Werner/Heisenberg,%20Werner%20-%20Physics%20and%20philosophy.pdf | تاريخ أرشيف = 30 ديسمبر 2019 }}</ref>

=== تفسير العوالم المتعددة ===
[[تفسير العوالم المتعددة]] هو أحد تفسيرات ميكانيكا الكم التي تتضمن دالة موجية كونية تخضع إلى نفس القوانين الحتمية القابلة للعكس في جميع الأوقات، وبصفة خاصة تقول تلك النظرية إنه لا وجود [[انهيار الدالة الموجية|لانهيار دالة موجية]] مقترن بإجراء عملية القياس. وتزعم النظرية أن الظواهر المقترنة بالقياس يمكن تفسيرها عن طريق ظاهرة التفكك الكمي التي تحدث عندما تتفاعل الحالات مع البيئة المحيطة ما يؤدي إلى التشابك الكمي، ويترتب على ذلك «انقسام» الكون بصفة متكررة إلى عدة خطوط زمنية بديلة غير قابلة للرصد، أو بعبارة أخرى، انقسام الكون إلى [[تعدد الأكوان|عدة أكوان]] متميزة عن بعضها.

=== التواريخ المتوافقة ===
يعمم تفسير التواريخ المتوافقة تفسير كوبنهاغن التقليدي، وهو يحاول تقديم تفسير طبيعي [[علم الكون الكمي|لعلم الكون الكمي]]. تستند النظرية إلى معيار توافقي يسمح بوصف تاريخ نظام معين بحيث تخضع احتمالات كل تاريخ إلى قوانين الجمع الخاصة بعلم الاحتمالات الكلاسيكي. يُزعم أن تلك النظرية متوافقة مع [[معادلة شرودنغر]].

طبقًا لتلك النظرية، فإن هدف النظرية الكمية الميكانيكية هو التنبؤ بالاحتمالات النسبية للتواريخ البديلة المتعددة الخاصة بجسيم على سبيل المثال.

=== نظرية دي بروي–بوم ===
[[نظرية دي بروي–بوم]] في ميكانيكا الكم هي نظرية من ابتكار الفيزيائي [[لويس دي بروي]] وطورها [[ديفيد بوم]] لاحقًا حتى تشمل القياسات. من المعروف أن حركة الجسيمات (التي تتميز بمواقع معينة طوال الوقت) موجهة بواسطة دالة موجية. تتغير تلك الدالة بمرور الوقت طبقًا [[معادلة شرودنغر|لمعادلة شرودنغر الموجية]]، ولا تنهار تلك الدالة الموجية مطلقًا. تفترض النظرية وجود [[زمكان]] واحد مفرد، وهي نظرية حتمية وغير محلية. وتخضع فيها عملية قياس المكان والزخم آنيًا إلى [[مبدأ الريبة|مبدأ هايزنبرغ]] المعتاد. تُصنف تلك النظرية ضمن نظريات المتغير المختبئ، وهي تستوفي شروط متباينة بيل نظرًا إلى كونها غير محلية. تحل تلك النظرية [[مسألة القياس الكمي]] عن طريق افتراض وجود أماكن محددة لجميع الجسيمات في جميع الأزمنة.<ref>{{استشهاد بدورية محكمة|الأخير1=Maudlin|الأول1=T.|سنة=1995|عنوان=Why Bohm's Theory Solves the Measurement Problem|مسار=https://archive.org/details/sim_philosophy-of-science_1995-09_62_3/page/479|صحيفة=Philosophy of Science|المجلد=62|العدد=3|صفحات=479–483|doi=10.1086/289879}}</ref> تفسر النظرية ظاهرة انهيار الدالة الموجية بدلالة [[علم الظواهر (فلسفة)|علم الظواهر]].<ref name="CushingFine2013">{{استشهاد بأرخايف|الأخير1=Durr|الأول1=D.|الأخير2=Zanghi|الأول2=N.|الأخير3=Goldstein|الأول3=S.|eprint=quant-ph/9511016|عنوان=''Bohmian Mechanics as the Foundation of Quantum Mechanics ''|تاريخ=Nov 14, 1995}} Also published in {{استشهاد بكتاب|مؤلف1=J.T. Cushing|مؤلف2=Arthur Fine|مؤلف3=S. Goldstein|عنوان=Bohmian Mechanics and Quantum Theory: An Appraisal|مسار= https://books.google.com/?id=By34CAAAQBAJ&pg=PA21&lpg=PA21&vq=%22Bohmian+Mechanics+as+the+Foundation+of+Quantum+Mechanics%22&dq=%22Bohmian+Mechanics+and+Quantum+Theory:+An+Appraisal%22#v=onepage&q=%22Bohmian%20Mechanics%20as%20the%20Foundation%20of%20Quantum%20Mechanics%22&f=false|تاريخ=17 April 2013|ناشر=Springer Science & Business Media|isbn=978-94-015-8715-0|صفحات=21–43|مسار أرشيف= https://web.archive.org/web/20200324122748/https://books.google.com/?id=By34CAAAQBAJ&pg=PA21&lpg=PA21&vq=%22Bohmian+Mechanics+as+the+Foundation+of+Quantum+Mechanics%22&dq=%22Bohmian+Mechanics+and+Quantum+Theory:+An+Appraisal%22#v=onepage&q=%22Bohmian%20Mechanics%20as%20the%20Foundation%20of%20Quantum%20Mechanics%22&f=false|تاريخ أرشيف=2020-03-24}}</ref>

== مراجع ==

{{مراجع|2}}
{{روابط شقيقة}}
{{ميكانيكا الكم}}
{{شريط بوابات|الفيزياء|علوم|فلسفة|ميكانيكا الكم}}

[[تصنيف:تفسيرات ميكانيكا الكم|*]]
[[تصنيف:القياس في ميكانيكا الكم]]
[[تصنيف:ظاهريات]]
[[تصنيف:علوم]]
[[تصنيف:فلسفة الفيزياء]]
[[تصنيف:فيزياء]]
[[تصنيف:مناظرات فلسفية]]
[[تصنيف:ميكانيكا الكم]]
[[تصنيف:نظرية المعرفة]]
[[تصنيف:واقع]]