فيزيائيون يُثبتون: ميكانيكا الكم لا تحتاج الأعداد التخيّلية

كشف باحثون ألمان أن النظرية الكمومية يمكن صياغتها بالأعداد الحقيقية وحدها بنتائج تجريبية متطابقة، في تحدٍّ لاستنتاجات دراسة شهيرة عام 2021.

تحرير
ألمعي · هيئة التحرير
النشر
١٤ يوليو ٢٠٢٦
المصدر
ScienceDaily
القراءات
١
الوقت
قراءة دقيقتين
رسم توضيحي لمعادلات ميكانيكا الكم

طعنت دراسة فيزيائية جديدة في واحد من أكثر المُسلَّمات رسوخاً في الفيزياء الحديثة، إذ أثبت فريق من باحثي جامعة هاينريش هاينه في دوسلدورف الألمانية، بالتعاون مع المركز الجوي الفضائي الألماني، أن ميكانيكا الكم يمكن صياغتها باستخدام الأعداد الحقيقية وحدها دون الحاجة إلى الأعداد التخيّلية. ونُشرت هذه النتائج في دورية Physical Review Letters في يوليو 2026.

أصبحت الأعداد التخيّلية ركيزةً رياضية لا غنى عنها في وصف الظواهر الكمومية منذ فجر هذا العلم في القرن العشرين. وفي عام 2021، أصدر فريق بحثي بارز دراسة خلص فيها إلى استحالة استبدال هذه الأعداد في الصياغة الكمومية دون فقدان دقة التنبؤات.

يختلف البحث الجديد جذرياً مع هذا الاستنتاج. يقول الفريق الألماني إن الدراسة السابقة اعتمدت على شرط مُقيِّد بشكل مُفرط لوصف الأنظمة الكمومية، وأنه بإزالة هذا الشرط واستبداله بشرط أكثر توافقاً مع الواقع الفيزيائي، يصبح بالإمكان إنتاج نتائج تجريبية متطابقة تماماً باستخدام الأعداد الحقيقية وحدها.

تُلخّص البروفيسورة داغمار بروس، إحدى المُشاركات الرئيسيات في الدراسة، الاكتشاف بقولها: "إن إطارَي الصياغة، بالأعداد الحقيقية والتخيّلية، يُنتجان توقعات متطابقة لأي تجربة يمكن تصوّرها". بمعنى آخر، ليس ثمة تجربة فيزيائية يمكنها التمييز بين النهجين.

تمسّ هذه النتيجة صميم الفهم الفيزيائي لظواهر كمومية جوهرية، كالتشابك الكمومي الذي يربط جسيمين مهما تباعدت المسافة بينهما، وازدواجية الموجة والجسيم التي تُتيح للإلكترون أن يُظهر خصائص كلٍّ منهما في آنٍ واحد. وقد ظلّت هذه الظواهر تُوصف رياضياً بالأعداد التخيّلية منذ وضع هايزنبرغ وشرودنغر أسس هذا العلم.

لا تعني هذه النتيجة أن الأعداد التخيّلية يجب إزالتها من الفيزياء، فهي تُبقى أداةً رياضيةً نافعةً وأحياناً أيسر في التعامل. ما تعنيه هو أنها ليست ضرورية منطقياً لبناء النظرية الكمومية.

يُلهم هذا الاكتشاف الباحثين في أقسام الفيزياء النظرية والحوسبة الكمومية بالجامعات العربية، ولا سيما جامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية (كاوست) والجامعة الأمريكية في الشارقة اللتين تتوسّعان في برامجهما الكمومية. فإن أمكن تبسيط خوارزميات الحوسبة الكمومية بالاستغناء عن الأعداد التخيّلية في حالات بعينها، فإن ذلك يُخفّف العبء الحسابي ويُقرّب تطبيقات الكم من الاستخدام الفعلي في مجالات التشفير والنمذجة المالية التي تُطوّرها مؤسسات مصرفية وحكومية خليجية.

تفتح هذه الدراسة أسئلة عميقة حول طبيعة الواقع الكمومي وحدود قدرة الرياضيات على تصوير العالم. وعلى الصعيد التطبيقي، قد تُلهم نهجاً مغايراً في تطوير خوارزميات الحوسبة الكمومية واتصالات الكم، حيث قد يُتيح التخلص من الأعداد التخيّلية تبسيط بعض الحسابات وتعزيز كفاءتها. ويُمثّل هذا الاكتشاف نموذجاً على قدرة العلم في إعادة النظر في مُسلَّماته الأكثر رسوخاً.

المصدر الأصلي
ScienceDaily
قراءة المقال الأصلي ↗
قصة اليوم · كل صباح

أعجبك التقرير؟ استلم واحداً كل صباح.

قصةٌ تقنية واحدة تستحقّ وقتك، بالعربية. بلا إعلانات، بلا إزعاج.

بلا إعلانات · إلغاء الاشتراك بنقرة واحدة · بياناتك آمنة

اقرأ أيضًا

المزيد من علوم

تصور فني لتوسع الكون وتأثير الطاقة المظلمة على انتشار المجرات في الفضاء

دراسة دولية كبرى تؤكد: الكون لا يزال يتسارع في تمدده والطاقة المظلمة باقية

فريق بحثي دولي بقيادة جامعة ساوثهامبتون يدحض الادعاءات الأخيرة بتباطؤ تمدد الكون، مؤكداً بتحليل دقيق للمستعرات العظمى أن الطاقة المظلمة تواصل دفع الكون نحو التسارع الكوني.

ScienceDaily
نهر ثواتس الجليدي في القارة القطبية الجنوبية كما يبدو من طائرة بحثية في مشروع IceBridge

مئات الزلازل الخفية اكتُشفت قرب نهر ثواتس الجليدي وتُهدد برفع البحار ثلاثة أمتار

رصد علماء أستراليون 245 زلزالاً جليدياً مخفياً بالقرب من نهر القيامة الجليدي بأنتاركتيكا بين 2010 و2023، وهي إشارات تُحذر من تسارع وتيرة ذوبانه وعواقبه الكارثية على مستويات البحار عالمياً.

ScienceDaily
تصور فني لدماغ بشري مضيء يرمز لتحسن الوظائف المعرفية جراء تنقية الهواء

دراسة: مرشحات هيبا تُحسّن الوظيفة التنفيذية للدماغ بنسبة 12% في شهر واحد فقط

تجربة سريرية أمريكية تُثبت أن استخدام أجهزة تنقية الهواء بمرشح هيبا في المنزل لمدة شهر واحد يُحسّن أداء الدماغ لدى البالغين فوق الأربعين بنسبة 12%، مما يكشف أثر تلوث الهواء على الوظائف المعرفية.

ScienceDaily
تصور فني للشذوذ الحراري في الوشاح الداخلي للمريخ يُظهر الجزء الجنوبي الأشد سخونة

علماء يكشفون شذوذاً حرارياً ضخماً في أعماق المريخ يفوق بمئات الدرجات توقعاتنا

باحثو كالتك يكشفون أن الجزء الجنوبي من باطن المريخ أشد حرارةً بمئات الدرجات من الشمال وقد يكون منصهراً جزئياً، وهو ما يفسر لغز المغناطيسية والزلازل المريخية.

ScienceDaily
الحاسوب الكمي IBM Q System One في معرض لاس فيغاس 2019

الحاسوب الكمي لشركة IBM يحل مسألة تعجز عنها الحواسيب الكلاسيكية في 15 دقيقة

حقق باحثو IBM وجامعة شيكاغو إنجازاً تاريخياً في الحوسبة الكمية باستخدام 70 كيوبتاً منطقياً مصحَّح الأخطاء، إذ أتموا عملية حسابية معقدة في ربع ساعة فقط.

ScienceDaily
نهر جليدي صخري في المرتفعات الأمريكية

باحثون يكتشفون خزاناً جليدياً ضخماً مختبئاً في باطن جبال ولاية يوتا الأمريكية

استخدم فريق بحثي قياسات الجاذبية لرسم خريطة ثلاثية الأبعاد لنهر جليدي صخري مدفون تحت جبل تيمبانوغوس في يوتا، تبيّن أنه يحوي ما يكفي لملء 600 مسبح أولمبي.

ScienceDaily