الرئيسيةعريقبحث

تفسير المعاملات

يأخذ تفسير المعاملات في ميكانيكا الكم (TIQM) الدالات الموجية بسي وبسي* الخاصة بالصياغة الكمية القياسية التي تتأخر (تتقدم في الوقت) والموجات المُسبقة (العائدة في الوقت) والتي تشكل معادلات كمية كمعادلة ويلر- فاينمان. قُدمت أول مرة في عام 1986 من قبل جون كريمر الذي قال إنها ستساعد في تطوير طرق تحليل العمليات الكمية. واقترح أيضًا أن هذه المعادلة تتجنب المشاكل الفلسفية الموجودة في تفسير كوبنهاغن ودور المراقب، وتحل أيضًا المعضلات والتناقضات الكمومية المختلفة. شكل موضوع تفسير المعاملات حبكة رواية الخيال العلمي (آينشتاين بريدج).[1][2][3]

ذكر مؤخرًا إن تفسير المعاملات يتوافق مع تجربة أفشار، بينما زُعم أن تفسير كوبنهاغن وتفسير العوالم المتعددة لا يتوافقان معها. اكتشف وجود كل من الموجات المتقدمة والمتأخرة كحلول مقبولة لمعادلات ماكسويل في نظرية امتصاص ويلر- فاينمان. أعاد كريمر إحياء فكرتهما عن نوعي الموجتين لتفسيره معاملات نظرية الكم. وعلى الرغم من أن معادلة شرودنجر العادية لا تقبل الحلول المتقدمة فإن النمط النسبي من المعادلة يقبلها، وهذه الحلول المتقدمة هي الحلول المستخدمة بتفسير المعاملات.[4]

يُصدر مصدر موجات موجة متأخرة في الوقت ويُصدر موجة متقدّمة الوقت أيضًا، ويبعث المستقبِل (المتأخر في الوقت) أيضًا موجة متقدّمة في الوقت وموجة متأخرة في الوقت. ينشأ حدث كمي عندما يؤدي التقاء الموجات المتقدمة والمتأخرة إلى تشكيل معاملات تنقل الطاقة والزخم الزاوي وما إلى ذلك. شُرحت الآلية الكمية وراء تكوين المعاملات في حالة نقل الفوتون بين الذرات في القسم رقم 5.4 من كتاب كارفر ميد (الديناميكا الكهربائية). يفترض هذا التفسير عدم حدوث انهيار الدالة الموجية في أي وقت محدد، إنما الانهيار أمر مؤقت ويحدث على طول فترة المعامل بأكملها، وتكون عمليات الانبعاث / الامتصاص متماثلة الوقت. يُنظر إلى الأمواج من الناحية الفيزيائية في هذا التفسير على أنها حقيقية وليست مجرد أداة رياضية لتسجيل ملاحظات المراقب كما في بعض التفسيرات الأخرى لميكانيكا الكم. قال الفيلسوف والكاتب روث كاستنر إن الأمواج موجودة كاحتمالات في الزمكان ولذلك من الضروري قبول مثل هذه الاحتمالات كجزء من الواقع.[5]

استخدم كرامر تفسير المعاملات في تدريس ميكانيكا الكم في جامعة واشنطن في سياتل.

التفسيرات المتقدمة على التفسيرات السابقة

تفسير المعاملات في ميكانيكا الكم هو كم غير موضعي، ونتيجة لذلك فهو متوافق منطقيا مع مفهوم عكس الدقة CFD والذي يمثل الحد الأدنى لأي افتراض واقعي. ولذلك يتضمن تفسير المعاملات على الكم غير الموضعي الذي أظهرته تجارب اختبار بيل ويلغي الواقع المعتمد على المراقب الذي انتُقد كجزء من تفسير كوبنهاغن. وضّح كل من غرينبرغر وهورن وزيلنجر مفتاح التقدم الرئيسي في تفسير العوالم المتعددة، وهو اعتبار متجه الحالة المرافق لصيغة ديراك حقيقيًا من الناحية النظرية، ويتضمن جزءًا من الصيغ التي كانت مهملة قبل تفسير المعاملات. ظهر بعد اعتبار متجه الحالة كموجة متقدمة أن أصول قاعدة برن تتطور بشكل طبيعي من وصف التبادل الموجي.[6]

يشبه تفسير المعاملات التشكيل ثنائي الحالة للمتجهات، الذي يعود أصلها إلى دراسة ياكير أهارونوف وبيتر بيرجمان وجويل ليبوفيتش في عام 1964.[7][7] ومع ذلك يوجد بينهما اختلافات مهمة إذ يفتقر التشكيل ثنائي الحالة للمتجهات إلى التأكيد وبالتالي لا يمكنه توفير أساس لقاعدة برن (كما يفعل تفسير المعاملات). انتقد كاستنر بعض تفسيرات تناظر الوقت الأخرى، بما في ذلك التشكيل ثنائي الحالة للمتجهات بسبب وجود ادعاءات غير متسقة من الناحية النظرية.[8][9]

طور كاستنر تفسير معاملات نسبي جديد RTI دُعي أيضًا التفسير المنطقي للمعاملات PTI، والذي يدخل فيه الزمكان نفسه عن طريق المعاملات. وذكر أن هذا التفسير النسبي للمعاملات يمكن أن يوفر ديناميكيات كمية لبرنامج المجموعات السببية.[10]

النقاشات

اقترح تيم مودلين في عام 1996 إجراء تجربة فكرية تتضمن تجربة تأخير اختيار ويلر والتي تعتبر بشكل عام بمثابة دحض لتفسير المعاملات في ميكانيكا الكم، ومع ذلك أوضح كاستنر أن تجربة مودلين ليست كافية لإثبات خطأ تفسير المعاملات بشكل كامل.[11][12][13]

وضع كرامر في كتابه الذي حمل عنوان (الالتقاء الكمي) تسلسل هرمي لوصف الوقت الخاطئ للرد على اعتراض مودلين وأشار إلى أن بعض حجج مودلين تستند إلى تطبيق غير صحيح في تفسير علم هايزنبيرغ المتعلق بوصف المعاملات.[14]

يواجه تفسير المعاملات بعض الانتقادات. فيما يلي قائمة ببعضها مع بعض الردود:

  1. لا يشكل تفسير المعاملات تنبؤات جديدة وهو غير قابل للاختبار ولم يُختبر من قبل.

تفسير المعاملات هو تفسير دقيق لميكانيكا الكم ولذا يجب أن تكون تنبؤاته هي نفس تنبؤات ميكانيكا الكم. تفسير المعاملات هو عبارة عن تفسير محض مثل تفسير العوالم المتعددة لأنه لا يضيف أي شيء جديد إنما يوفر مرجعًا فيزيائيًا لجزء من الصيغ التي تفتقر إلى مرجع (الحالات المتقدمة التي تظهر ضمنيًا في قاعدة برن). وبالتالي فإن الهدف المرجو من تفسير المعاملات في كثير من الأحيان يكون خاطئا (مثل وضع تنبؤات جديدة أو قابلية الاختبار) ويُساء فهم فكرة تفسير المعاملات باعتبارها أحد التعديلات النظرية.

2. لا يوضح مكان حدوث الالتقاء الموجي في الزمكان.

قدم كرامر شرح واضح في عام 1986 إذ صور الالتقاء الموجي على أنه موجة مستمرة بأربعة متجهات تكون نهاياتها هي أحداث الإصدار والامتصاص الموجي.

أظهر مودلين بين عامي 1996 و2002 أن تفسير المعاملات غير متوافق.[15]

انتقد مودلين الخلط بين تفسير المعاملات وتفسير المعرفة لهايزنبرغ. ومع ذلك فإنه تطرق بشكل صحيح لموضوع النتائج المحتملة المرتبطة سببيًا، والتي أدت إلى أن يضيف كرامر تسلسل هرمي إلى الوصف غير الصحيح للوقت المتعلق بالتداخل الموجي. قام كاستنر بتوسيع تفسير المعاملات ليشمل المجال النسبي، وفي ضوء هذا التوسع في التفسير يمكن إثبات عدم صحة طرح مودلين وبالتالي قد ألغي. لا توجد حاجة إلى التسلسل الهرمي الذي أنشأه كرامر. كما ادعى مودلين أن جميع ديناميكيات تفسير المعاملات مؤكدة، وبالتالي لا يمكن أن يكون هناك أي خطأ كبير. ولكن يبدو أنه يتجاهل استجابة الامتصاص والتي تمثل هيكل النموذج بأكمله. يتوقف التطور الخطي لشرودنجر من خلال استجابة الامتصاص. مما يسبب انتقال القياسات غير الواحدية مباشرة دون أي حاجة لإجراء تعديلات على النظرية.[16][12][17][18][19][20]

ليس من الواضح كيف يتعامل تفسير المعاملات مع ميكانيكا الكم لأكثر من جسيم واحد.

حُلّت هذه المشكلة في ورقة بحث كرامر عام 1986 والتي قدم من خلالها العديد من الأمثلة عن تطبيق تفسير المعاملات على أنظمة الكم متعددة الجسيمات. وإذا كان السؤال حول وجود توابع للموجات متعددة الجزيئات في الفضاء ثلاثي الأبعاد العادي فإن كتاب كرامر لعام 2015 وضّح بعض التفاصيل الخاصة بوظائف الموجات متعددة الجزيئات في الفضاء ثلاثي الأبعاد. طُرح نقد لدراسة كرامر عام 2015 يخص التعامل مع أنظمة الكم متعددة الجسيمات ضمن دراسة كاستير لعام 2016، «نظرة عامة على تفسير المعاملات وتطورها في القرن الحادي والعشرين». تعتبر دراسة كارمر في عام 2015 غير واقعية فيما يخص حالات الجزيئات المتعددة: إذا كانت الجزيئات فقط جزء مما يسمى الخريطة فهي ليست حقيقية، ويصبح بذلك تفسير المعاملات تفسيرًا فعالًا.[21][22]

مراجع

  1. Cramer, John (July 2009). "Transactional Interpretation of Quantum Mechanics". Reviews of Modern Physics. 58 (3): 795–798. doi:10.1007/978-3-540-70626-7_223.  . مؤرشف من الأصل في 15 ديسمبر 2019. open access publication - free to read
  2. Cramer, John G. (July 1986). "The Transactional Interpretation of Quantum Mechanics". Reviews of Modern Physics. 58 (3): 647–688. Bibcode:1986RvMP...58..647C. doi:10.1103/RevModPhys.58.647. مؤرشف من الأصل في 15 ديسمبر 2019. open access publication - free to read
  3. Cramer, John G. (February 1988). "An Overview of the Transactional Interpretation" ( كتاب إلكتروني PDF ). International Journal of Theoretical Physics. 27 (2): 227–236. Bibcode:1988IJTP...27..227C. doi:10.1007/BF00670751. مؤرشف من الأصل ( كتاب إلكتروني PDF ) في 22 ديسمبر 2018.
  4. Cramer, John G. (December 2005). "A Farewell to Copenhagen?". Analog. Dell Magazines. مؤرشف من الأصل في 18 نوفمبر 2018.
  5. George Musser and Ruth Kastner; "Can We Resolve Quantum Paradoxes by Stepping Out of Space and Time?", Scientific American blog, June 21, 2013. نسخة محفوظة 18 نوفمبر 2018 على موقع واي باك مشين.
  6. Everett, Hugh (July 1957). "Relative State Formulation of Quantum Mechanics" ( كتاب إلكتروني PDF ). Reviews of Modern Physics. 29 (3): 454–462. Bibcode:1957RvMP...29..454E. doi:10.1103/RevModPhys.29.454. مؤرشف من الأصل ( كتاب إلكتروني PDF ) في 28 يونيو 2017.
  7. Y. Aharonov, P. G. Bergmann, J. L. Lebowitz, Phys. Rev. B, vol. 134, pp. 1410 ff., 1964
  8. Avshalom C. Elitzur, Eliahu Cohen: The Retrocausal Nature of Quantum Measurement Revealed by Partial and Weak Measurements, AIP Conf. Proc. 1408: Quantum Retrocausation: Theory and Experiment (13–14 June 2011, San Diego, California), pp. 120–131, doi:10.1063/1.3663720
  9. Kastner, Ruth E. (2017). "Is there really "retrocausation" in time-symmetric approaches to quantum mechanics?". 1841: 020002. arXiv:. doi:10.1063/1.4982766.
  10. Kastner, Ruth E. (August 2012). "The Possibilist Transactional Interpretation and Relativity". Foundations of Physics. 42 (8): 1094–1113. arXiv:. Bibcode:2012FoPh...42.1094K. doi:10.1007/s10701-012-9658-4.
  11. Maudlin, Tim (1996). Quantum Nonlocality and Relativity: Metaphysical Intimations of Modern Physics (الطبعة 1st). Wiley-Blackwell.  .
  12. Kastner, Ruth E (May 2006). "Cramer's Transactional Interpretation and Causal Loop Problems". Synthese. 150 (1): 1–14. arXiv:. doi:10.1007/s11229-004-6264-9.
  13. Kastner, Ruth E (2012). "On Delayed Choice and Contingent Absorber Experiments". ISRN Mathematical Physics. 2012 (1): 1–9. arXiv:. Bibcode:2012arXiv1205.3258K. doi:10.5402/2012/617291.
  14. Cramer, John G. (2016). The Quantum Handshake: Entanglement, Nonlocality and Transactions. Springer Science+Business Media.  .
  15. The Quantum Handshake by John G. Cramer, p. 183: The TIQM "pictures a transaction as emerging from an offer-confirmation handshake as a four-vector standing wave normal in three-dimensional space with endpoints at the emission and absorption verticies. Kastner has predicted an alternative account of transaction formation in which the formation of a transaction is not a spatiotemporal process but one taking place on a level of possibility in a higher Hilbert space rather than in 3+1-dimensional spacetime."
  16. Berkovitz, J. (2002). ``On Causal Loops in the Quantum Realm," in T. Placek and J. Butterfield (Ed.), Proceedings of the NATO Advanced Research Workshop on Modality, Probability and Bell's Theorems, Kluwer, 233–255.
  17. Marchildon, L (2006). "Causal Loops and Collapse in the Transactional Interpretation of Quantum Mechanics". Physics Essays. 19 (3): 422–9. arXiv:. Bibcode:2006PhyEs..19..422M. doi:10.4006/1.3025811.
  18. The Quantum Handshake by John G. Cramer, p. 184: "Maulin raised an interesting challenge for the Transactional Interpretation by pointing out a paradox that can be constructed when the non-detection of a slow particle moving in one direction that modifies the detection configuration in another direction. This problem is dealt with by the TI ... by introducing a hierarchy in the order of the transactional formation ... Other solutions to the problem raised by Maudlin can be found in the references."
  19. The Quantum Handshake by John G. Cramer, p. 184: Maudlin also made the claim, based on his assumption that the wave function is a representation of observer knowledge, that it must change when new information is made available. "That Heisenberg-inspired view is not a part of the Transactional Interpretation, and introducing it leads to bogus probability argument. In the Transactional Interpretation, the offer wave does not magically change in mid-flight at the instant when new information becomes available, and its correct application leads to the correct calculation of probabilities that are consistent with observation."
  20. Kastner, R. E. The Transactional Interpretation of Quantum Mechanics: The Reality of Possibility (CUP, 2012)
  21. The Quantum Handshake by John G. Cramer, p. 184. Cramer's earlier publications "provided many examples of the application of the TI to systems involving more than one particle. These include the Freedman-Clauser experiment, which describes a 2-photon transaction with three vertices, and the Hanbury-Brown-Twiss effect, which describes a 2-photon transaction with four vertices. [Other publications contain] many examples of more complicated multi-particle systems, including systems with both atoms and photons. But perhaps the question posed above is based on the belief that quantum mechanical wave functions for systems of more than one particle cannot exist in normal three-dimensional space and must be characterized instead as existing only in an abstract Hilbert space of many dimensions. Indeed, Kastner’s "Possibilist Transactional Interpretation" takes this point of view and describes transaction formation as ultimately appearing in 3D space but forming from the Hilbert-space wave functions. ... The "standard" Transactional Interpretation presented here, with its insights into the mechanism behind wave function collapse through transaction formation, provides a new view of the situation that makes the retreat to Hilbert space unnecessary. The offer wave for each particle can be considered as the wave function of a free (i.e., uncorrelated) particle and can be viewed as existing in normal three-dimensional space. The application of conservation laws and the influence of the variables of the other particles of the system on the particle of interest come not in the offer wave stage of the process but in the formation of the transactions. The transactions "knit together" the various otherwise independent particle wave functions that span a wide range of possible parameter values into a consistent ensemble, and only those wave function sub-components that are correlated to satisfy the conservation law boundary conditions at the transaction vertices are permitted to participate in this transaction formation. The "allowed zones" of Hilbert space arise from the action of transaction formation, not from constraints on the initial offer waves, i.e., particle wave functions. Thus, the assertion that the quantum wave functions of individual particles in a multi-particle quantum system cannot exist in ordinary three-dimensional space is a misinterpretation of the role of Hilbert space, the application of conservation laws, and the origins of entanglement. It confuses the "map" with the "territory". Offer waves are somewhat ephemeral three-dimensional space objects, but only those components of the offer wave that satisfy conservation laws and entanglement criteria are permitted to be projected into the final transaction, which also exists in three-dimensional space."
  22. Kastner, R. E. (2016). "The Transactional Interpretation and its Evolution into the 21st Century: An Overview". arXiv: [quant-ph].

موسوعات ذات صلة :