هندسة الكم الموجودة خارج المكان والزمان

يقول ماركوس سبرادلين، الفيزيائي بجامعة براون الذي بدأ في تعلم الأدوات الجديدة لعلم السطوح: «إنها توفر إطارًا طبيعيًا، أو آلية مسك الدفاتر، لتجميع أعداد كبيرة جدًا من مخططات فاينمان». “هناك ضغط هائل في المعلومات.”

على عكس مجسم السعة، الذي يتطلب وجود جسيمات غريبة لتوفير توازن يُعرف باسم التناظر الفائق، ينطبق علم السطوح على جسيمات أكثر واقعية وغير فائقة التناظر. “إنه لا أدري تمامًا. قال سبرادلين: “لا يمكن أن يهتم كثيرًا بالتناظر الفائق”. “بالنسبة لبعض الناس، وأنا منهم، أعتقد أن هذا كان بالفعل مفاجأة كبيرة.”

والسؤال الآن هو ما إذا كان هذا النهج الهندسي الجديد الأكثر بدائية لفيزياء الجسيمات سيسمح للفيزيائيين النظريين بتجاوز حدود المكان والزمان تمامًا.

وقال جاكوب بورجيلي، عالم الفيزياء في جامعة ولاية بنسلفانيا: “كنا بحاجة للعثور على بعض السحر، وربما يكون هذا هو الحال”. “سواء كان سيتم التخلص من الزمكان، لا أعرف. ولكن هذه هي المرة الأولى التي أرى فيها الباب.

المشكلة مع فاينمان

شعر فيغيريدو بالحاجة إلى بعض السحر الجديد بشكل مباشر خلال الأشهر الأخيرة من الوباء. كانت تكافح من أجل إنجاز مهمة ظلت تتحدى الفيزيائيين لأكثر من 50 عامًا: التنبؤ بما سيحدث عندما تصطدم الجسيمات الكمومية. في أواخر الأربعينيات من القرن العشرين، استغرق الأمر جهدًا دام سنوات من قبل ثلاثة من ألمع العقول في فترة ما بعد الحرب – جوليان شوينجر، وسين إيتيرو توموناجا، وريتشارد فاينمان – لحل مشكلة الجسيمات المشحونة كهربائيًا. نجاحهم النهائي سيمنحهم جائزة نوبل. كان مخطط فاينمان هو الأكثر وضوحًا، لذا فقد هيمن على طريقة تفكير الفيزيائيين في عالم الكم.

عندما يجتمع جسيمان كميان معًا، يمكن أن يحدث أي شيء. قد تندمج في واحد، أو تنقسم إلى عدة، أو تختفي، أو أي تسلسل مما سبق. وما سيحدث بالفعل هو، إلى حد ما، مزيج من كل هذه الاحتمالات والعديد من الاحتمالات الأخرى. تتتبع مخططات فاينمان ما يمكن أن يحدث من خلال ربط الخطوط التي تمثل مسارات الجسيمات عبر الزمكان. يلتقط كل مخطط تسلسلًا محتملًا للأحداث دون الذرية ويعطي معادلة لرقم يسمى “السعة” يمثل احتمالات حدوث هذا التسلسل. ويعتقد الفيزيائيون أنه إذا أضفت ما يكفي من السعات، فستحصل على الحجارة والمباني والأشجار والناس. قال أركاني حامد: “كل شيء في العالم تقريبًا عبارة عن سلسلة من تلك الأشياء التي تحدث مرارًا وتكرارًا”. “مجرد أشياء جيدة قديمة الطراز ترتد عن بعضها البعض.”

هناك توتر محير متأصل في هذه السعات، وهو التوتر الذي أزعج أجيالًا من علماء فيزياء الكم، بدءًا من فاينمان وشفينجر أنفسهم. قد يقضي المرء ساعات على السبورة في رسم مسارات الجسيمات البيزنطية وتقييم الصيغ المخيفة فقط ليجد أن المصطلحات تلغي والتعبيرات المعقدة تتلاشى لتترك وراءها إجابات بسيطة للغاية – في مثال كلاسيكي، الرقم 1 حرفيًا.

وقال بورجيلي: “إن درجة الجهد المطلوب هائلة”. “وفي كل مرة، يسخر منك التنبؤ الذي تقوم به ببساطته.”