في هدوء الفكر العلمي - حيث تت漂 المعادلات مثل الضباب فوق مياه ساكنة وتتحرك الحدس بصبر مثل الأقمار حول عوالم بعيدة - يكمن سؤال دقيق ودائم مثل الزمن نفسه: لماذا يبدو أن الزمن يتدفق في اتجاه واحد؟ في التجربة اليومية نجد الماضي في الذاكرة والمستقبل في التوقع، لكن جوهر القانون الفيزيائي لا يتفق دائمًا مع تلك المسيرة البسيطة للأمام. على المقياس المجهري، تتعلق جوهر الحركة والمعلومات والتغيير بتماثلات أكثر دقة وتعقيدًا مما قد تقترحه حواسنا البشرية حول ما قبل وما بعد.
أدى العمل الأخير من قبل النظريين والعلماء التجريبيين إلى إلقاء ضوء جديد على هذا اللغز القديم. طور الباحثون في مختبر لوس ألاموس الوطني، جنبًا إلى جنب مع المتعاونين من مؤسسات مثل جامعة ماريلاند والمعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا، إجراءات تحكم كمومية تعيد تشكيل ما يُعرف بسهم الزمن الكمومي - الاتجاه الضمني في كيفية تطور الأنظمة الكمومية عندما تتعرض لتتابعات من القياسات والتحكمات. من خلال تصميم هاملتونيين وعمليات تغذية راجعة تنتج ديناميات تبدو أكثر توافقًا مع تدفق الزمن للخلف بدلاً من الاتجاه المعتاد للأمام، اتخذ هؤلاء العلماء خطوات أولى نحو تمديد أو تشويش أو حتى عكس التدفق المدرك للزمن في أنظمة كمومية صغيرة.
تستند هذه الأبحاث إلى أساس نظري عميق: على مستوى أساسي، العديد من القوانين الميكروسكوبية للفيزياء - من ميكانيكا نيوتن الأولى إلى معادلة شرودنجر التي تحكم التطور الكمومي - متناسقة تحت عكس الزمن. من حيث المبدأ، لا تمنع هذه القوانين عملية من التقدم للخلف في الزمن، حتى لو نادرًا ما نرى مثل هذه الانعكاسات تتكشف في العالم الماكروسكوبي حيث تميل الإنتروبيا والفوضى إلى الزيادة. يظهر سهم الزمن، كمفهوم، عندما تحدد ميزات غير قابلة للعكس مثل الفوضى الإحصائية أو نتائج القياس اتجاهًا مفضلًا. ومع ذلك، في عالم الأنظمة الكمومية المرتبة بعناية، أظهر العلماء كيف يمكن أن تنتج بروتوكولات التحكم - العلاجات التي تجمع بين القياس والتغذية الراجعة - مسارات عشوائية تشبه تدفق الزمن للخلف.
من خلال بناء هاملتونيين بشكل صريح يعيد إنتاج السلوك العشوائي للأنظمة الكمومية المراقبة ثم عكس آثار المراقبة من خلال التغذية الراجعة، يمكن لهذه البروتوكولات توليد ديناميات تتماشى مع سهم زمن معدل. تشير النتائج إلى إمكانية محاكاة التطور للخلف في الزمن في بعض الأنظمة المفتوحة، وحتى تصميم محركات كمومية تستمد الطاقة من عملية القياس نفسها. من خلال القيام بذلك، يكشف العمل أن سهم الزمن الكمومي ليس صارمًا كما كان يُعتقد سابقًا - يمكن ضبطه بلطف بواسطة أدوات التحكم الكمومية.
بعبارات أكثر هدوءًا، يعني هذا أن المسيرة الأمامية التي نربطها بالزمن، على الأقل في البيئات الكمومية المضبوطة بدقة، قد لا تكون المسار الوحيد الذي تسمح به الطبيعة. من خلال توضيح كيف تؤثر القياسات والتغذية الراجعة على حالة النظام الكمومي، يشير الباحثون إلى إطار يمكن فيه عكس تدفق الزمن أو تمديده، على الأقل في المحاكاة والبنى التجريبية. هذا لا يقلب تجربتنا اليومية - لا نجد الذكريات في الاتجاه المعاكس ولا الساعات تدق للخلف - لكنه يوسع فهمنا لكيفية ارتباط الزمن بالرياضيات للواقع الميكروسكوبي.
ما يظهر من هذه الدراسات هو مشهد حيث يمكن أن يتفرع مسار الزمن، الذي كان يُعتقد سابقًا أنه خيط واحد غير قابل للانحناء، بلطف تحت القواعد الكمومية. داخل المختبرات المجهزة بالتحكمات الدقيقة والكواشف الحساسة، يمكن للعلماء استحضار عمليات تشوش فعليًا الحدود بين الماضي والمستقبل. تفتح هذه النتائج، المفصلة في منشورات حديثة في Physical Review X ومطبوعات مسبقة ذات صلة، آفاقًا لاستكشاف مستقبلي لإعداد الحالة الكمومية، واستخدام الطاقة في الأنظمة الكمومية، وحتى الأسئلة الأساسية حول كيفية نشوء الزمن نفسه من تماثلات الكون.
تنبيه صورة AI: تم إنشاء الرسوم التوضيحية باستخدام أدوات AI وليست صورًا حقيقية.
المصادر: Phys.org، AzoQuantum (تقرير مختبر لوس ألاموس الوطني).
نُشر بواسطة Banx Network. هذا المقال جزء من برنامج الوسائط اللامركزية من Banx، مدعومًا برمز BXE على شبكة XRP Ledger.
