في هذه المدونة، سندرس كيف تغيرت الحكمة والمعرفة التقليدية التي كان يمتلكها البشر من خلال تطور العلوم من الفيزياء الكلاسيكية إلى ميكانيكا الكم.
"أنا أفكر، إذن أنا موجود". هذه هي أولى الفرضيات التي طرحها ديكارت لإرساء أساس متين للمعرفة، في مواجهة المشككين في عصره الذين زعموا أن البشر، لكونهم غير كاملين، لا يستطيعون معرفة كل شيء بيقين، وأن المعرفة الكاملة مستحيلة. بدأ ديكارت حجته لبناء معرفة كاملة من أكثر الفرضيات يقينًا: أنه يفكر الآن. مع ذلك، يبقى مجالٌ للتفكير الجاد فيما إذا كانت الحجة القائمة على الفكر وحده قادرة على تكوين معرفة كاملة حقًا.
تستند المعتقدات الشائعة إلى نتائج تم التحقق منها عبر الحواس والتجارب. ومع ذلك، لا يمكن لأحد الجزم بصحة هذه المعتقدات أو خطئها. ذلك لأن المعرفة الحالية قد تُكشف زيفها من منظور أوسع لم يبلغه البشر بعد. ومع ذلك، يفهم البشر العالم في حدود إدراكهم، ويضعون قوانين بناءً على هذا الفهم، ويقبلونها كحقيقة عندما يرونها متوافقة مع الواقع. بعبارة أخرى، يفهم البشر العالم استنادًا إلى الظواهر القابلة للملاحظة والنتائج التي تؤكدها التجارب.
مع ذلك، عندما تُسفر التطورات التكنولوجية أو الاكتشافات العرضية عن أمثلة مضادة تعجز القوانين القائمة عن تفسيرها، تنهار الأعراف الراسخة سابقًا، وتظهر أعراف جديدة لتفسيرها. في الفيزياء، يُعدّ الانتقال من الفيزياء الكلاسيكية إلى ميكانيكا الكم مثالًا بارزًا على هذه العملية. حتى القرنين الثامن عشر والتاسع عشر، كانت الفيزياء الكلاسيكية تُعتبر مجموعة كاملة من القوانين التي تُفسّر جميع الظواهر الطبيعية التي يُمكن للبشر ملاحظتها تقريبًا. من وجهة نظر ديكارت، كانت الفيزياء الكلاسيكية آنذاك معرفة مبنية على التفكير العقلاني، وبدا من غير المرجح أن تنهار بسهولة. مع ذلك، ومع التطور الكبير في المعدات التجريبية في أواخر القرن التاسع عشر وأوائل القرن العشرين، تم اكتشاف ظواهر لم تستطع الفيزياء الكلاسيكية تفسيرها، مما أدى إلى ظهور ميكانيكا الكم لتفسيرها. يكشف فحص العملية التي تم من خلالها تفسير ظواهر لم تكن الفيزياء الكلاسيكية تُفسّرها سابقًا بواسطة ميكانيكا الكم أن المعرفة المبنية على العقل قد لا تكون مطلقة أو كاملة.
مع تحول طريقة فهمنا للظواهر الطبيعية من الفيزياء الكلاسيكية إلى ميكانيكا الكم، كانت التغييرات الأكثر أهمية هي الطبيعة الموجية للجسيمات والتفسير الاحتمالي للموقع.
من الأمثلة البارزة على الظواهر التي يصعب تفسيرها باستخدام الفيزياء الكلاسيكية الطبيعة الموجية للجسيمات. ويمكن التحقق من ذلك من خلال تجربة الشق المزدوج. في هذه التجربة، تُطلق الإلكترونات باتجاه شقين ضيقين، ويُرصد توزيعها على شاشة الكشف خلفهما.
إذا تم إطلاق عدد كبير من الإلكترونات مع فتح الشق الأيسر فقط أو الشق الأيمن فقط، فسيظهر توزيع الإلكترونات المارة عبر شق واحد. من منظور الفيزياء الكلاسيكية، يسهل التنبؤ بهذه النتيجة لأن الإلكترونات تتحرك في خط مستقيم. علاوة على ذلك، إذا كان كلا الشقين مفتوحين عند إطلاق الإلكترونات، فمن المتوقع أن تتجمع نتائج كل شق ببساطة، مما يؤدي إلى ظهور شريطين ساطعين على الشاشة.
مع ذلك، اختلفت النتائج التجريبية الفعلية تمامًا عن هذه التوقعات. فعند فتح كلا الشقين، يتشكل نمط تداخل من خطوط متناوبة مضيئة ومظلمة على الشاشة. ويؤدي تفسير ذلك من منظور الفيزياء الكلاسيكية إلى استنتاج مفاده أن الإلكترونات - وهي جسيمات متناهية الصغر - قد غيرت مساراتها بسبب وجود الشق الآخر الذي لم تمر من خلاله. وهذه نتيجة يصعب فهمها بالمنطق السليم.
على سبيل المثال، يشبه الأمر موقفًا يدخل فيه شخصٌ، اعتاد الدخول إلى نفس الفصل الدراسي من البوابة الرئيسية للمدرسة، إلى فصل دراسي آخر في يوم من الأيام، رغم أنه ما زال يدخل من البوابة الرئيسية، وذلك ببساطة بسبب إنشاء مدخل جديد في جزء آخر من المدرسة. لا يمكن تفسير هذه النتيجة بالفيزياء الكلاسيكية وحدها. في نهاية المطاف، أظهرت تجربة الشق المزدوج قصور الفيزياء الكلاسيكية، وكشفت أن الفهم السائد لم يعد قادرًا على تفسير جميع الظواهر الطبيعية.
فكيف يُمكن تفسير أنماط التداخل هذه؟ في الواقع، هذه الظاهرة مألوفة جدًا لدى الفيزيائيين، إذ تُعدّ أنماط التداخل الشكلَ النموذجي الذي يظهر عند التقاء الموجات، مُسببةً تداخلًا بناءً وهدّامًا. وانطلاقًا من هذه الفكرة، قدّمت ميكانيكا الكم مفهومًا جديدًا يُفسّر الجسيمات على أنها موجات احتمالية. في الحقيقة، يُمكن وصف جميع الجسيمات دون الذرية، بما فيها الإلكترونات، بأنها موجات احتمالية.
بمعنى آخر، بينما فهمت الفيزياء الكلاسيكية حركة الجسيم كجسم صلب، كالحجر مثلاً، فإن ميكانيكا الكم تمثل الجسيمات كموجات. ويُفسر ذلك بأن احتمال وجود جسيم يكون مرتفعاً حيث يكون اتساع الموجة كبيراً، ومنخفضاً حيث يكون اتساعها صغيراً. لذا، يمكن فهم تجربة الشق المزدوج على النحو التالي: تمر موجة احتمالية إلكترون واحد عبر الشقين، مما يؤدي إلى تداخلهما؛ ونتيجة لذلك، يُرصد كل إلكترون وفقاً لاحتمالية تكوين نمط التداخل. وبهذه الطريقة، تفسر ميكانيكا الكم بشكل طبيعي ظواهر لم تستطع الفيزياء الكلاسيكية تفسيرها.
