تجربة الكيلو مترات العشرة

‏"بفرض وجود جسيمين منفصلين، وكل منهما معلوم تماما، ودخلا في وضع بحيث يؤثر كل منهما في الآخر، ثم انفصلا مرة أخري، لذلك يحدث لهما علي نحو منتظم ما أسميه تعالق معرفتنا بالجسيمين".   إيروين شرودنجر

‏ تاريخ ظاهرة التعالق الغامضة نيكولاس جيسين من جامعة جنيف. وقد ولد جيسين في جنيف عام1952‏ ودرس الفيزياء النظرية في جامعتها . ونال شهادة الدكتوراه في هذا المجال. ودائما كان مهتما بالغموض الذي ينطوي عليه التعالق. وفي سبعينيات القرن العشرين، التقي مع جون بل في CERN ‏، وافتن بالرجل بشدة، وفي وقت لاحق وصفه بأنه رجل حاد الذهن ومثير للإعجاب. وسرعان ما تعرف جيسين علي عمل جون بل باعتباره من الإنجازات المبدعة في الفيزياء النظرية. وكتب جيسين عددا من الأوراق النظرية حول فرضية جون بل، مبرهنا لنتائج مهمة خاصة بالحالات الكمية. وبعدها أمضي بعض الوقت في جامعة روشستر، وهناك التقي مع بعض رواد بحوث الضوء: ليونارد ماندل الذي رفعه عمله إلي مستوي الأسطورة في هذا المجال، وكذلك إميل وولف Emil wolf.

‏وبعد ذلك عاد نيكولاس إلي جنيف واشتغل بالصناعة طيلة أربع سنوات. وكانت هذه نقلة في عمله حالفها التوفيق فقد أتاحت له دمج شغفه بميكانيكا الكم مع الممارسة العملية في الألياف البصرية. وكانت الصلة التي ابتدعها بين تكنولوجيا الالحاف البصرية ونظرية الكم، قد أثبتت أنها حاسمة للعمل الجديد حول التعالق. وأقام صلات علي نفس القدر مع شركات الهواتف. وبمجرد عودته إلي جامعة جنيف، بدأ في تصميم تجارب لاختبار متباينة جون بل.

‏وفي غضون تلك الفترة، في تسعينيات القرن العشرين، قام كل من كلاوزر وفرايدمان وأخرين بإثبات أول انتهاك تجريبي لمتباينة جون بل، أما الان أسبكت فقد مضي في العمل لمدي أبعد من أي شخص، ببرهنته علي أن أي إشارة تنطلق من نقطة معينة من أجهزة التجربة إلي نقطة أخري فإنه يتعين عليها أن تسير بسرعة أكبر من سرعة الضوء، وبالتالي أثبت أن إشارة من هذا النوع لا يمكن استقبالها . وقد أجريت تجربة أسبكت داخل فضاء المعمل. وعقب تجارب أسبكت، استطاع أنطون زايلنجر ومعاونوه العمل علي مدي أكبر تم خلاله اختبار التعالق إلي مئات الأمتار، عبر عدد من المباني المحيطة بمعملهم في النمسا. والشكل التالي يوضح ذلك.

‏بيد أن جيسين أراد أن يخطو لمدي أبعد. في البداية صمم تجربة سارت فيها الفوتونات. المتعالقة لمسافة 35 ‏مترا ، داخل معمله.

‏وأتاحت له علاقاته بشركات الهاتف الاستفادة من دعمهم السخي لإجراء تجربة طموحة. وتعين لمدي التجربة ألا يكون مسبوقا: إذ لم تكن تجربة جيسين علي الفوتون في الهواء بل داخل كابل (حزمة) من الألياف الضوئية. كما امتد الكابل من موضع إلي أخر حتي بلغ 10،9 ‏كيلومتر (سبعة أميال) في خط مستقيم. وبحساب المسافة الفعلية التي قطعها، بالوضع في الاعتبار كل الانحناءات والثنيات في الكابل، بلغت المسافة الكلية ١٦ ‏كيلو مترا (عشرة أميال). وأقبل جيسين علي التجربة بعقل مفتوح. فإما أن يحصل علي نتيجة مبهرة: تؤكد نظرية الكم أو نتيجة تدعم أينشتين وزميليه. وجاءت النتيجة تؤكد غلبة التعالق؛ عمال الأشباح البعيدة التي كان يمقتها أينشتين كثيرا. ومرة أخري تم استخدام متباينة جون بل لتوفر دعما قويا في اتجاه الك موضع. وبالأخذ في الاعتبار تجهيزات التجربة، فإن انبعاث إشارة من أحد طرفي الكابل إلي الطرف الآخر منبها أحد الفوتونين بالوضع الذي وجده الفوتون الآخر - يكون علي هذه الإشارة أن تنطلق بسرعة تعادل مائة مليون ضعف سرعة الضوء. والشكل التالي يوضح مخطط التجربة.

‏ومثل بعض الفيزيائيين الآخرين، يعتقد جيسين أنه في حين لا يتيح لنا التعالق بث رسائل مقروءة بسرعة أكبر من سرعة الضوء، فإن هذه الطاهرة لا تزال تنتهك روح النسبية الخاصة. لذلك كان يريد اختبار ظاهرة التعالق خلال إطار نسبي، وفي إحدى تجاربه استخدم سطحا ماصاً للضوء داكن اللون، ووضعه عند طرفي الليفة الضوئية، لإضعاف شدة ألدالة الموجية. وكان طرفا الليفة الضوئية - التي كان من ‏المقرر أن يظهر عندهما الفوتونات المتعالقة - قد أزح أحدهما عن الآخر لعدة كيلومترات، وتحرك السطحان الماصان بسرعة هائلة لأقصر حد. وعن طريق معالجة شروط هذه التجربة، أمكن دراسة ظاهرة التعالق باستخدام إطارات مرجعية نسبية مختلف . وهكذا أمكن معالجة الزمن نفسه ليتطابق مع النظرية الخاصة للنسبية: إذ أمكن قياس كل فوتون عند وصول إلي نقطة. النهاية في أزمنة مختلفة، في أول التجربة، كان أحد فردي زوج الفوتونات هو الأسبق في الوصول إلي هدفه، وفي التجربة الثانية وصل توأمه قبله. وهذه التجربة المعقدة باستخدام إطارات مرجعية متحركة أسفرت عن تأكيد قوي، لتعالق اللاموضع وعن صحة تنبؤات ميكانيكا الكم.