تتسم الجسيمات الكمية – كالإلكترونات على سبيل المثال – بخاصية تسمى «الدوران». وتقريبًا، يمكن القول إنَّ خاصية الدوران تشفّر دوران الإلكترون حول محوره، لكنها أغرب من ذلك؛ الحق أنَّ أوجه غرابتها يمكن أن تستغرق فصلا بأكمله من هذا الكتاب، لكنني سأنصرف عن مناقشتها إلى حدٍّ كبير. وسأكتفي بالقول إنه يمكن قياس دوران الإلكترون في الفضاء في اتجاهه، أيا كان ولن يؤدي القياس إلا إلى نتيجتين يمكن أن نطلق عليهما الدوران لأعلى» و «الدوران لأسفل». وبصرف النظر عن السمات التي تنبئ عن مكان الإلكترون في الفضاء والتركيز على الدوران فقط)، يمكن كتابة الحالة الكمية العامة للإلكترون بالصيغة التالية:

|ELECTRON> = a|UP> + b|DOWN>

حيث تصبح قيمة <UP| وقيمة <DOWN| نسبيَّتين إلى اتجاه ثابت نختار أن نقيس الدوران فيه.

لندرس الآن اثنين من مثل هذه الإلكترونات. إذا قسنا دوران كلٌّ منهما على حدة، فستكون لدينا أربع نتائج محتملة: «الدوران الأعلى» لكليهما – «الدوران لأسفل» لكليهما . «الدوران لأعلى / الدوران لأسفل» – «الدوران لأسفل / الدوران الأعلى». ومن ثُمَّ يمكن كتابة الحالة الكمية العامة للإلكترونين بالصيغة التالية:

|TWO ELECTRONS> = a|UP, UP> + b|UP, DOWN > + c|DOWN, UP> + d|DOWN, DOWN>.

من الطبيعي أن نسأل: ما حالة كل إلكترون من الإلكترونين على حدة بناءً على حالة الإلكترونين معا؟ من اللافت للنظر أنَّ هذه الحالات قد لا توجد أصلًا. فَلْتتخيَّل ما يلي: إذا كان لكل إلكترون حالته الخاصة، فستُحدِّد تلك الحالة (بناءً على قاعدة بورن للاحتمالية) احتمالات الحصول على نتيجة «الدوران لأعلى» أو نتيجة «الدوران لأسفل» عند قياس الدوران. ولما كانت تلك الاحتمالات لا تتحدد إلا بالحالة وحدها، فليس ثمة إمكانية لوجود ارتباط بين القياسات؛ أي لا توجد إمكانية بأن يؤدي قياس دوران أحد الإلكترونات إلى معرفة معلومات عن نتيجة قياس إلكترون آخر.

على الرغم من ذلك، فمن السهل كتابةُ الحالتين الكموميتين لإلكترونين لا تنطبق عليهما هذه الحالة، على سبيل المثال:

SINGLET> = (1/√2) (|UP, DOWN> - |DOWN, UP>)|

إذا قسنا دوران الإلكترونين حين يكونان في الحالة: <SINGLET| أي الأحادية، فسيكون لدينا – طبقًا لقاعدة بورن كما هو الحال دومًا – احتمالية بنسبة 50 بالمائة للحصول على النتيجة «الدوران لأعلى / الدوران لأسفل»، واحتمالية بنسبة 50 بالمائة للحصول على النتيجة «الدوران لأسفل / الدوران لأعلى»، ولن توجد أي احتمالية على الإطلاق لأن تكون نتيجة الدوران واحدةً للإلكترونين عند قياسها لكليهما. وبناءً على هذا، يوجد انتفاء تام للارتباط بين نتائج قياس الدوران للإلكترونين؛ ومن ثم انتفاء احتمالية تعيين حالتين كموميتين منفصلتين للإلكترونين. يُطلق على هذه الحالات اسم «الحالات غير المنفصلة» أو – بلغة شاعرية . «الحالات المتشابكة»؛ وهي حالات لا يمكن وصفها إلا مجتمعة وليس من حيث السِّمات المنفصلة لمكونات النظام.

إذا كانت حالة زوج من الإلكترونات هي <|SINGLET، وقيس دوران أحد الإلكترونين، فيمكن التنبؤ بنتيجة دوران الإلكترون الآخر بنسبة نجاح تبلغ 100 بالمائة، بغض النظر عن مدى التباعد بينهما. وعما إذا كان هذا يبدو غريبًا أم عاديًّا؛ فذلك يعتمد اعتمادًا كبيرًا على طريقة تفكيرنا بشأن الحالات الكمية. إذا كنا نرى هذه الحالات الكمية بصفتها احتمالات، فلن يكون هذا الارتباط الوثيق غامضًا في حد ذاته إذا كنت تعرف مثلًا أَنَّ ثَمَّة بطاقة بيضاء وبطاقة سوداء وُضعتا في ظرفين ثم خُلط الظرفان، وعند فتح الظرف الأول وجدت البطاقة البيضاء، فأنت تعلم يقينًا أن الظرف الآخر يحتوي على البطاقة السوداء حتى إذا كانت بينهما مسافة أميال؛ وليس هذا بسبب سِمة اللامحلية الغامضة. وعلى الجانب الآخر، إذا كانت حالةُ أحادية تصف (الدوران لأعلى هنا، الدوران لأسفل هناك) و(الدوران لأسفل هنا، الدوران لأعلى هناك) بالتزامن معا – أيا ما كان يعنيه ذلك – فقبل القياس تكون حالتا الإلكترونين غير محددتين ثم تصبحان محددتين بعد القياس، ويبدو أن التحول من الحالة غير المحددة إلى المحدّدة تحدث على الفور مهما كانت المسافة بين الإلكترونين.

ربما يبدو في هذا دعمًا لتفسير الاحتمالية للحالة، ودعمًا لفكرة أن «التشابك» ليس إلا مرادفًا لكلمة «الارتباط». لكن التشابك الكمي لا يمكن فهمه بهذه البساطة الشديدة،  حتى إذا نجَّينا جانبًا الصعوبات العميقة التي يفرضها التداخل على تفسير الاحتمالية للحالات الكمية.

مواضيع ذات صلة

ميكانيكا الكم الخاصة بالروابط

ما الفائدة؟

إعادة النظر في اللامحلية

عوالم متعدّدة

هل نغيّر الفيزياء؟

الاحتمالات والقياسات

مبرهنة بيل وضرورة اللامحلية

الحالات الكمية والتراكب الكمي

التداخل والقياس

ألغاز الكم

Equipartition and the quantum oscillator

philosophical implications of quantum mechanics