أصبح في متناول أيدينا الآن معادلة فيزيائية توضح كيفية سلوك فوضى الكم

 

تمكن الفيزيائيون من لف عقولهم حول نظرية الفوضى في العالم المجهري، الفوضى أيضًا لها طريقها في التدريج الكمي وفي أكثر الأحيان تكون فوضى الكم أكثر تعقيدًا من نظيرتها الواسعة النطاق، و لهذا السبب فأن هذه النتيجة الكبيرة التي قدمها الباحثون الآن تُعدُ معادلةً فريدة تستطيع التنبؤ بكيفية سلوك فوضى الكم.

تفسر هذه المعادلة بشكلٍ فعالٍ الأنماط داخل فوضى الكم على المستوى الذري حيث من الممكن أن تساهم في فهمنا لعدة أمور كجراحة الدماغ على سبيل المثال ألى نظرية الأوتار، كما أن الباحثون الذين توصلوا الى هذه المعادلة تفاجئوا بأن بأستطاعتهم التنبؤ بسلوك فوضى الكم بدقة.
حيث يقول أحد الباحثين، فلاديمير أوسيبوف (Vladimir Osipov) من جامعة لوند (Lund University) في السويد: “نعم، لدينا الآن معادلة دقيقة”
“شخصيًا أنا مندهش فعلاً من إمكانية تطبيقها بشكلٍ واسع”.
و من أجل تطوير هذه المعادلة، قام الباحثون بتحليل الخصائص الأحصائية لمستويات الطاقة المختلفة في حالة فوضى الكم، ماذا يعني ذلك؟
لفهم ذلك علينا بالعودة خطوة للوراء ننظر من خلالها بدقةٍ لنظرية الفوضى والتي قد تكون من أفضل الأمثلة المعروفة عنها هو مثال (تأثير الفراشة) و يقصد بهذا المثال في الأساس ألى أن الفروق الصغيرة في الحالة الأولى لنظام متحرك -ديناميكي- قد ينتج عنها في المدى البعيد فروقاتٍ كبيرة في تصرفات وسلوكيات هذا النظام.

تتبع فوضى الكم نفس المبدأ ولكنها تهدف إلى شرح الغرابة التي تحدث داخل الذرة، حيث تسلك البروتونات والنيوترونات سلوكًا موجيًا بدلاً من السلوك الجسيمي ويمكن أن ينطبق ذلك على نطاقٍ واسعٍ من السلوك الموجي، مثل الحركات غير النظامية في كل من الألكترونات والنوى وكذلك بعض الأشياء مثل الموجات الصوتية في غرفة مفروشة أو أشعة الضوء في الأدوات البصرية، وهذا يقدم مستوى آخر من التعقيد على رأس نظرية الفوضى العادية.

يقول أوسيبوف: “في أنظمة الكون الفوضوية، تتصدى مستويات الطاقة لبعضها البعض و تؤثر على بعضها البعض حتى لو كانت متباعدة”.
و قد حاول الباحثون منذ فترة طويلة وضع تنبؤات حول كيفية سلوك فوضى الكم و لكن وجدوا بأنه من الصعب القيام بذلك، حيث أن أنظمة الفوضى حساسة جدًا للأرقام الأولية الداخلة في العمليات الحسابية، و حتى أجهزة الكمبيوتر تكافح من أجل أيجاد أنماط معتمدة و موثوقة.

و من أجل الوصول الى قاعدة موحدة يمكنها التنبؤ بتفسير سلوك المستوى الذري إستخدم الباحثون حقيقة أن الذرات في حالات واسعة تعطي مستويات من الطاقة يكون من الممكن قياسها.
أن العمل الآن هو نظرية بحتة، ولكن سيكون لهذه المعادلة تطبيقات عملية واسعة يمكن إستخدامها حيثما تحتاج الفوضى إلى قياسٍ و فهمٍ كما هو الحال في الأسواق المالية والدماغ البشري وحتى مفهوم نظرية الأوتار.
لا نملك الى الآن حل نهائي تام لشفرة فوضى الكم، ولكن هذه المعادلة ستساعد في إعانة البحوث المستقبلية في بعض الأسئلة المعقدة للغاية، حيث قال الباحثون بأن معادلتهم هذه سوف تساعد الآن في حساب حالة فوضى الكم المحددة بسهولةٍ أكبر.
قال دانيال كليبنر (Daniel Kleppner) من معهد ماساتشوستس للتكنلوجيا (MIT)، والذي لم يشارك في البحث الجديد ولكن هذا ما وضحه في عام 2014: “إن الذرة بحد ذاتها ليست فوضوية، ولكن لو كانت في مجال كهربائي أو مغناطيسي على سبيل المثال فأن الحركة الكلاسيكية ستصبح فوضى”.
“السؤال هو: ما السلوك الكمي لهذا النظام؟ وهو سؤال مثير للأهتمام”.

و أخيرًا، نحن الآن نملك المعادلة التي ستساعدنا في الأجابة عن هذا السؤال.

 

 

 

 

 

 

 

 

ترجمة: Marwa Ayman

تدقيق وتصميم: Tabarek A. Abdulabbas
المصدر: هنا