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

شعاع ليزر يولّد خيطًا من البلازما يعمل كهوائي لبث موجات الراديو

باحثون يطورون هوائي بلازما ليزري قابل للضبط لبث موجات الراديو

طوّر فريق من جامعة ولاية كارولاينا الشمالية هوائيًا من خيط بلازما يُولّده شعاع ليزر في الهواء، وأثبتوا نجاحه في بث موجات راديوية بتردد 30 ميجاهرتز، مع إمكانية ضبط طوله واتجاهه كهربائيًا دون أجزاء متحركة.

ScienceDaily
رسم توضيحي لمفهوم الساعة النووية باستخدام نوى الثوريوم

علماء فيينا يطورون أول ساعة نووية ذاتية الاستقرار بالثوريوم-229

فريق من جامعة فيينا التقنية و PTB الألمانية يكشف عن أول ساعة نووية ذاتية الاستقرار تعتمد على نوى الثوريوم-229 بدل الذرات، في خطوة قد تفتح الباب لقياس الزمن بدقة غير مسبوقة.

ScienceDaily
تصور فني يوضح مصدراً كونياً للنيوترينو فوق مرصد آيس كيوب في القطب الجنوبي، مع مجسات ضوئية مدفونة في الجليد ترصد إشارات النيوترينو

فرانسيس هالزن يفوز بنوبل الفيزياء 2026 عن مرصد آيس كيوب لرصد النيوترينوات

فاز الفيزيائي فرانسيس هالزن من جامعة ويسكونسن-ماديسون بجائزة نوبل في الفيزياء لعام 2026 لقيادته تطوير مرصد آيس كيوب للنيوترينو المدفون في جليد القطب الجنوبي، الذي فتح باباً جديداً لعلم فلك النيوترينو.

Ars Technica
صورة لقطعة صخرية تحمل بصمة أداة خشبية بنصل ومقبض، إلى جانبها نموذج مجسم للأداة الخشبية الأصلية التي شكّلت هذا الأثر

أدوات خشبية نادرة لإنسان نياندرتال في إسبانيا نجت محفوظة داخل الحجر

عثر علماء آثار إسبان في ملجأ أبريك رومانی الصخري قرب برشلونة على 597 أثراً خشبياً من إنسان نياندرتال، محفوظة منذ 62 ألف سنة داخل قشرة صخرية من الترافرتين، في اكتشاف نادر يكشف تطور تقنياته وسلوكه اليومي.

Ars Technica
رسم توضيحي لتركيب جزيء كيميائي يظهر حلقة وسلسلة كربونية متفرعة بألوان مختلفة، يرمز إلى الكيرالية الجزيئية

نوبل الكيمياء 2026 لهنري كاغان وكينسو سواي لتفاعلات يدوية الجزيئات

فاز الفرنسي هنري كاغان والياباني كينسو سواي بجائزة نوبل في الكيمياء لعام 2026 لاكتشافهما تفاعلات كيميائية تنتج فائضاً كبيراً من أحد الشكلين المرآتيين للجزيء، في عمل يفسر أصل الحياة ويخدم صناعة الأدوية.

Ars Technica
رسم توضيحي لمفاعل اندماج نووي من نوع توكاماك يحتوي بلازما ساخنة

فيزيائيو برينستون يقترحون تسخين البلازما قبل تكثيفها لتسهيل الاندماج النووي

اقترح فيزيائيون في مختبر برينستون لفيزياء البلازما عكس ترتيب خطوات الوصول إلى اشتعال الاندماج النووي: تسخين البلازما أولاً ثم زيادة كثافتها، مسار نظري قد يقلّل الطاقة اللازمة لتحقيق الاندماج.

ScienceDaily