قبل مئة عام، دخلت العلوم في عالم الكم. للاحتفال، ينظم الفيزيائيون حفلاً عالمياً يستمر لمدة عام كامل.
في عام 1925، بدأت ميكانيكا الكم، النظرية العلمية التي تصف القواعد غير البديهية للفيزياء على مقاييس صغيرة جداً، تتبلور في عقول الفيزيائيين. ومنذ ذلك العام، تم نشر سلسلة من الأوراق العلمية الهامة التي وضعت إطار النظرية. لقد تسربت فيزياء الكم منذ ذلك الحين إلى مجموعة واسعة من التخصصات العلمية — موضحة الجدول الدوري وحياة النجوم وموتها والمزيد — ومكنت تقنيات مثل الليزر والهاتف الذكي.
احتفاءً بمئوية هذا التقدم، يحتفل الفيزيائيون بعام 2025 باعتباره السنة الدولية لعلوم وتكنولوجيا الكم كما حددتها الأمم المتحدة. تبدأ الاحتفالات في 4 فبراير مع حفل افتتاحي في باريس وتستمر طوال العام مع مؤتمرات علمية ومحاضرات عامة والمزيد، بما في ذلك مهرجان الكم الذي سيقام في مارس خلال قمة الجمعية الأمريكية للفيزياء العالمية في أنهايم بولاية كاليفورنيا ويشمل أنشطة وعروض تفاعلية.
ابتداءً من حوالي عام 1900، بدأت مجموعة متنوعة من التجارب والتطورات النظرية تكشف عن أجزاء وأجزاء من عالم الكم الغامض. ثم جاءت ورقة بحثية كتبها الفيزيائي الألماني ويرنر هايزنبرغ عام 1925 تلتها أوراق أخرى من علماء آخرين بما في ذلك الفيزيائي النمساوي إروين شرودنغر والتي حولت الفوضى المبدئية إلى صورة متماسكة.
قالت عالمة الفيزياء النظرية آنا ماريا سيتو من المعهد الوطني المستقل للفيزياء بجامعة المكسيك: “لا زلنا نستخدم تلك المعادلات التي نشرت بين عامي 1925 و1926”. “وقد أدت إلى كمية هائلة من النتائج النظرية والتجريبية والتطبيقات التكنولوجية.” أصبحت الثورة الكمية الناتجة أساساً للكثير مما يُعرف بالفيزياء الحديثة اليوم.
وفي تلك السنوات المهمة للغاية تقول عالمة الفيزياء الكمية سميثا فشيفيشوارا من جامعة إلينوي أوربانا-شامبين: “ترسخت أسس طريقة مختلفة تماماً للنظر إلى الطبيعة”.
وفقًا لتلك الرؤية الجديدة للطبيعة، تمتص المادة الطاقة على شكل حزم صغيرة منفصلة أو كوانتا. ومن الغريب أن الأجسام غير المتصلة يمكن أن تكون متشابكة بحيث ترتبط خصائصها بواسطة رابط غير ملموس. ينص مبدأ عدم اليقين لهايزنبرغ الذي صيغ عام 1927 على أنه مستحيل تحديد كلٍّ من سرعة وزخم الجسم بدقة. وقد تم توضيح حالة الارتباك الكمي المعروفة بالتراكب بشكل مشهور عام 1935 مع قطة شرودنغر وهي قصة علمية حيث تكون القطة الافتراضية ميتة وحيوية بنفس الوقت. على مدار القرن الماضي ، تسربت مثل هذه الغرائب ليس فقط إلى العلم ولكن أيضًا إلى الخيال الشعبي.
أجرى موقع Science News مقابلة مع سيتو وفشيفيشوارا اللتين تشاركان هذا العام الاحتفال ، وتم تحرير ردودهما لتكون مختصرة وواضحة.
SN: ما أهمية ميكانيكا الكم اليوم؟
Cetto: خلال هذه الـ100 سنة ، أصبحت ميكانيكا الكم واحدة من المجالات الرئيسية – إن لم تكن المجال الرئيسي – للفيزياء المعاصرة . يصعب العثور على مجال معين أو مشكلة معينة لا تلعب فيها ميكانيكا الكم دورًا ، خاصة الآن بعد أن نعمل مع نظم أصغر وأصغر أو أوقات أقصر وأقصر . لأن هناك تظهر الظواهر الكمية حقًا .
SN: ما هي التطبيقات التكنولوجية؟
Vishveshwara: تقنية أشباه الموصلات ، التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) ، الحوسبة الكمية ، الليزر – كل هذا يأتي نتيجة لفهم ميكانيكا الكم . تحتاج تمامًا لفهم الذرات والعناصر والمركبات على مستوى كمي حتى تتمكن حتى من إنشاء العنصر الدائري الأساسي الذي يدخل هاتفك الذكي .
SN: ما هي أهداف السنة الدولية لعلوم وتكنولوجيا الكم؟
Vishveshwara: أحد الأهداف هو حقاً رفع الوعي العام بعجائب علوم الكم والطريقة التي تؤثر بها على حياتنا اليومية . هناك أكثر من 60 دولة تدعم هذا الأمر لذا فهو احتفال عالمي حقاً . بالإضافة إلى رفع الوعي العام وجمع المجتمعات المختلفة أعتقد أنه يجمع الناس عبر العالم ومن مختلف مجالات الحياة بطريقة لم أرَها خلال حياتي .
SN: تُعرف ميكانيكا الكم بأنها غامضة – هل هي كذلك؟
Vishveshwara: إنها غامضة تمامًا . أعتقد أن هذه جزءٌ مما يجعلها جذابة لأننا جميعًا نحب الألغاز . بالفعل ثقافيًّا شعبيًّا هناك جاذبية كبيرة لذلك الآن كلمة “كم” أصبحت كلمة فائقة الجاذبية حيث يظهر [الشخصيات] مثل الرجل النملة وهو يدخل عالم الكوانتم .
< em > SN < strong > : ما هي بعض الأسئلة المفتوحة المتبقية في ميكانيكا كم ؟
< strong > Cetto : لا زلنا نفتقر لبعض العناصر الأساسية التي يمكن أن تمنحنا الصورة كاملةً . ما هو السبب المادي للتشابك ؟ وما هو السبب المادي للحالة غير المحددة كما يعبر عنها مبدأ هايزنبرغ [عدم اليقين] ؟ ليس الأمر أنه لا يمكن فهمه لأنه ليس سحرًا بل إنه علم وفيزيا فقط علينا العمل عليه .
