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

تصوير لوجبة صحية مع مقياس ميزان وتمثيل لتحدي إدارة الوزن

الدماغ مُبرمج لاسترداد الوزن الزائد: لماذا تفشل الحميات على المدى البعيد؟

علماء يُبيّنون أن الدماغ البشري يعامل الوزن السابق كـ«نقطة صواب» ويحفّز الجسم لاسترداده عبر آليات بيولوجية متطورة، مما يُفسّر لماذا تفشل معظم الحميات على المدى البعيد.

ScienceDaily
أعشاب بحرية وطحالب عائمة في المحيط الأطلسي

الذكاء الاصطناعي يرصد انتشاراً مقلقاً للطحالب في محيطات العالم بمعدل 13% سنوياً

تحليل 1.2 مليون صورة فضائية بالذكاء الاصطناعي يكشف تمدداً غير مسبوق للطحالب الكبيرة في المحيطات منذ عقدين، مع تداعيات بيئية واقتصادية خطيرة على السواحل.

ScienceDaily
كوكب المريخ مع تصوير فني للرياح الشمسية تسرق غلافه الجوي

موجات عملاقة تسرق غلاف المريخ الجوي وتُلقيه في الفضاء

بيانات مسبارَي MAVEN وتيانوان-1 تكشف كيف تُولّد الرياح الشمسية موجات ضخمة تنتزع جزيئات الغلاف الجوي لكوكب المريخ، مما يُلقي ضوءاً على لغز تحوّله من كوكب ربما كان صالحاً للحياة.

ScienceDaily
سطح القمر مع ظهور فوهات القطب الجنوبي في الظل الدائم

الزلازل القمرية قد تكشف عن مخزون مياه خفي تحت سطح القمر

باحثون يثبتون أن الموجات الزلزالية يمكنها الكشف عن طبقات الجليد القمري المختبئة في باطن القمر، مما قد يُيسّر إمداد رواد الفضاء بالمياه والوقود في مهمات الاستكشاف القادمة.

ScienceDaily
تلسكوب فيرمي لأشعة غاما وجسيمات عالية الطاقة

أول مُعجِّل كوني للبروتونات في درب التبانة بطاقة تتجاوز كوادريليون إلكترون فولت

أكّد فريق دولي بقيادة جامعة هيروشيما وجود مصدر كوني في مجرتنا يُصنَّف ضمن بيفاترونات البروتون، مُلقياً الضوء على أصول الأشعة الكونية الغامضة.

Science Daily
مفهوم الأغلبية البرلمانية - صورة رمزية

الرياضيات تُثبت: الانتخابات العادلة تماماً مستحيلة رياضياً مهما كان النظام

أثبت رياضيون من كامبريدج وكوبنهاغن مبرهنة استحالة مفادها أن لا نظام انتخابي يجمع التمثيل المحلي والتناسبية الوطنية وثبات حجم البرلمان في آنٍ واحد.

Science Daily