ما هو تأثير Quantum Zeno؟

ال تأثير زينو الكمومي هي ظاهرة في فيزياء الكم حيث تمنع مراقبة الجسيم انحلاله كما هو الحال في غياب المراقبة.

يأتي الاسم من المفارقة المنطقية (والعلمية) الكلاسيكية التي قدمها الفيلسوف القديم زينو من إيليا. في إحدى الصيغ الأكثر وضوحًا لهذه المفارقة ، من أجل الوصول إلى أي نقطة بعيدة ، عليك عبور نصف المسافة إلى تلك النقطة. ولكن للوصول إلى ذلك ، عليك عبور نصف هذه المسافة. لكن أولاً ، نصف هذه المسافة. وهكذا دواليك... بحيث يتبين أن لديك عدد لا نهائي من مسافات النصف للعبور ، وبالتالي ، لا يمكنك فعل ذلك!

تم تقديم تأثير Zeno الكمي في الأصل في ورقة 1977 "مفارقة زينو في نظرية الكم" (مجلة الفيزياء الرياضية ، بي دي إف) ، من تأليف بيديانيث ميسرا وجورج سودارشان.

في المقالة ، الحالة الموصوفة هي جسيم مشع (أو ، كما هو موضح في المقالة الأصلية ، "نظام كمومي غير مستقر"). وفقًا لنظرية الكم ، هناك احتمال معين أن هذا الجسيم (أو "النظام") سوف يمر خلال الاضمحلال في فترة زمنية معينة إلى حالة مختلفة عن تلك التي بدأ فيها.

ومع ذلك ، اقترح ميسرا وسودارشان سيناريو تمنع فيه الملاحظة المتكررة للجسيم بالفعل الانتقال إلى حالة الاضمحلال. قد يكون هذا بالتأكيد يذكرنا بالمصطلح المشترك "القدر المراقَب لا يغلي أبدًا" ، باستثناء كونه مجرد ملاحظة حول صعوبة الصبر ، هذه نتيجة فعلية فعلية يمكن (وقد تم تأكيدها) تجريبياً.

التفسير المادي في الكم الفيزياء أمر معقد ، ولكنه مفهوم جيدًا إلى حد ما. لنبدأ بالتفكير في الموقف كما يحدث بشكل طبيعي ، بدون تأثير الكم Zeno في العمل. يحتوي "النظام الكمي غير المستقر" الموصوف على حالتين ، فلنطلق عليها الحالة A (الحالة غير المتحللة) والدولة B (الحالة المتحللة).

إذا لم يتم مراقبة النظام ، فإنه بمرور الوقت سيتطور من الحالة غير المتحللة إلى تراكب الدولة أ والدولة ب ، مع احتمال أن تكون في أي من الدولتين قائمة على زمن. عند إجراء ملاحظة جديدة ، ستنهار الدالة الموجية التي تصف هذا التراكب للحالات إما إلى الحالة A أو B. يعتمد احتمال الحالة التي ينهار فيها على مقدار الوقت الذي انقضى.

إنه الجزء الأخير الذي يعد مفتاحًا لتأثير Zeno الكمي. إذا قمت بإجراء سلسلة من الملاحظات بعد فترات زمنية قصيرة ، فإن احتمال دخول النظام الحالة A خلال كل قياس أعلى بشكل كبير من احتمال أن يكون النظام في حالة ب. وبعبارة أخرى ، يستمر النظام في الانهيار مرة أخرى إلى الحالة غير المتحللة وليس لديه الوقت الكافي للتطور إلى الحالة المتدهورة.

على الرغم من أن هذا يبدو بديهيًا ، فقد تم تأكيد ذلك تجريبيًا (كما هو الحال في التأثير التالي).

هناك أدلة على تأثير معاكس ، موصوف في كتاب جيم الخليلي المفارقة مثل "المعادل الكمومي للتحديق في غلاية وجعلها تغلي بسرعة أكبر. في حين لا تزال مضاربة إلى حد ما ، إلا أن مثل هذا البحث يذهب إلى قلب بعض أعمق وأعمقها ربما مجالات علمية مهمة في القرن الحادي والعشرين ، مثل العمل على بناء ما هو يسمى ب حاسوب كمومي"لقد كان هذا التأثير مؤكد تجريبيا.