يُظهر عالم الألعاب أن الوقت يمكن أن يكون وهمًا كميًا

قد لا يكون مرور الوقت أكثر من مجرد وهم ينبثق من التفاعلات الكمية بين أجزاء مختلفة من الكون – على الأقل، هذا صحيح في نموذج لعبة للكون. قد تقدم التجربة تلميحات حول طبيعة الوقت في عالمنا.

بدأ جيوفاني بارونتيني، من جامعة برمنجهام بالمملكة المتحدة، بالتفكير في الوقت أثناء مشاهدة ابنه البالغ من العمر 6 سنوات وهو يلعب. ويقول: “لقد كان يبني عالمه الصغير الخاص، وكنت أفكر أن هذا إلى حد كبير ما نفعله أيضًا في مختبراتنا، عندما نبني نظامًا من الذرات فائقة البرودة”. “ولكن بعد ذلك بدأت أعتقد أن هذا أيضًا ممل جدًا ككون، لأنه لا يوجد الكثير مما يحدث هناك، وإذا لم يحدث شيء، يبدو الأمر كما لو أن الوقت لا يمر.”

وللتحقق مما إذا كان الوقت مجرد وهم في مثل هذه الأنظمة، استخدم بارونتيني الليزر والقوى الكهرومغناطيسية لتبريد حوالي 20 ألف ذرة روبيديوم إلى درجات حرارة قريبة من الصفر المطلق. قام بتقسيم ذرات هذا الكون اللعبة إلى قطاعين، أحدهما يسمى “مشرق” والآخر “مظلم”، قياسًا على المادة المظلمة.

كان هذا الكون الأولي في الأساس خالدًا وغير متغير، ولكن بعد ذلك استخدم بارونتيني الليزر لإقناع القطاعين بتبادل الذرات وبالتالي التفاعل على المستوى الكمي. أدى هذا إلى تغيير الإنتروبيا أو الفوضى في الكون، ونحن نعلم أن الوقت في كوننا يتدفق في اتجاه زيادة الإنتروبيا. وبالتالي، استطاع بارونتيني تحديد زمن داخلي لعالم الألعاب. علاوة على ذلك، يمكنه استخدام هذا الزمن الجديد في معادلة شرودنغر، التي تصف كيفية تطور الأنظمة الكمومية، لحساب الحالات الكمومية للذرات، ووجد أنها تتطابق مع نتائج التجربة.

هناك سابقة لهذه النظرة إلى الوقت باعتباره شيئًا ينشأ من الارتباطات أو التفاعلات الكمومية، وليس كأمر مسلم به: في الفيزياء الذرية، طُرحت الفكرة لأول مرة على يد الفيزيائي نيفيل موت في ثلاثينيات القرن العشرين، وتم استكشافها نظريًا منذ ذلك الحين. لم يكن الأمر كذلك حتى عام 2013 عندما قدم ماركو جينوفيز من المعهد الوطني للقياس في إيطاليا وزملاؤه أول دليل على جدواه في تجربة مع جسيمات الضوء المتشابكة. وهنا أيضًا، جاء الإحساس بالزمن من الارتباطات الكمومية.

يقول جينوفيز: “يتناول العمل الحالي هذه الفكرة بمزيد من التفصيل مع بعض التقدم الكبير”. وعلى وجه الخصوص، فإن كون الذرة الباردة أكثر تعقيدًا من ذلك الذي تم إنشاؤه باستخدام الضوء، وكان بارونتيني قادرًا على جعل معادلة شرودنغر تعمل مع الوقت الداخلي للنظام، وهو ما لم يتم القيام به من قبل.

يقول كلاوس كيفر من جامعة كولونيا بألمانيا إن تجربة الكون اللعبة هذه ترتبط بالمشكلة الأكبر المتمثلة في كيفية الجمع بين الجاذبية ونظرية الكم في إطار واحد يمكن تطبيقه على كوننا على جميع المستويات. يظل هذا السؤال مفتوحًا، لكن بعض علماء الفيزياء اقترحوا أن مثل هذه النظرية ستتميز بغياب الزمن على المستوى الأساسي، كما يقول. تحاكي التجربة الجديدة هذا الوضع، لكن كيفر يقول إن هناك أيضًا اختلافات – على سبيل المثال، عندما تتحرك الذرات فائقة البرودة بين القطاعات، فإنها لا تتفاعل بطرق معقدة متوقعة في كون أكبر.

لكن كارلو روفيلي من جامعة إيكس مارسيليا في فرنسا يقول إن هذه الأنواع من التجارب لا يمكنها اكتشاف شيء جديد حول الوقت لأنها مبنية على أساس الفيزياء التي نفهمها بالفعل. ومع ذلك، فإن وجودها كمحاكيات للمشكلات الكبيرة المفتوحة قد يوفر إلهامًا حول كيفية التعامل مع الفيزياء غير المعروفة تمامًا مثل قضية الجاذبية الكمومية المشهورة والمراوغة.

بالنسبة لبارونتيني، تعد الدراسة الجديدة تأكيدًا تجريبيًا للأفكار التي كانت موجودة منذ فترة طويلة، وبالتالي فهي دليل على أنها ليست خارج نطاق الجدل تمامًا. لكنه يقول إن هذا ليس تأكيدًا على أن هذه هي الطريقة التي يعمل بها الوقت فعليًا على جميع المستويات.

ويقول بارونتيني إن علماء الكونيات، الذين يدرسون الكون بأكمله، بدلًا من نماذج الألعاب المصنوعة في المختبر، من المرجح أن يكون لديهم اعتراضات على هذا العمل. ومع ذلك فهو يريد استكشاف الكون الصغير فائق البرودة بشكل أكبر، على سبيل المثال باستخدام الليزر لإنشاء مناطق لا تستطيع الذرات الابتعاد عنها، على غرار قوة جذب الثقب الأسود.