كيف يتفرع الفوتون: تجربة مع جسيم واحد ✦
يمكن للفوتون في مقياس التداخل أن يسلك مسارين في نفس الوقت. كان يُعتقد عادةً أن الكاشف يمحو هذه الازدواجية. لكن اتضح أنه من خلال التفاعلات الضعيفة يمكن معرفة مدى «انتشار» الفوتون. الأمر الأكثر إثارة للدهشة: كلما كان وصول الفوتون إلى الكاشف نادرًا، كان أكثر تمركزًا - وكأن المستقبل يقرر ما حدث في الماضي.
يشبه الفوتون عدّاءً يركض عند مفترق طريقين في كليهما معًا. قبل مئة عام، رأى نيلز بور أنه من المستحيل معرفة المسار الدقيق ورؤية النمط الموجي في آنٍ واحد، كما يستحيل رؤية وجه الشخص وقفاه في اللحظة نفسها. تبيّن التجربة الجديدة: العدّاء لا يخفي مساره، بل هو في حالة تراكب كمي، موزّع على جميع المسارات.
أطلق العلماء فوتونًا واحدًا نحو مرآة نصف شفافة، فانقسم إلى اثنين. في كل مسار، تعرّض لنفخة خفيفة – أي دُفع دفعًا طفيفًا غيّر خاصية الضوء دون أن يخلّ بالحالة الكمومية. ثم قيس أين انتهى.
النتيجة مذهلة: طريقة القياس عند النهاية حدّدت، بأثر رجعي، أين ركض الفوتون. في إحدى الحالتين، كان موجودًا بالتساوي في المسارين – ازدواجية حقيقية. وفي الحالة الأخرى، كان وزنه في أحد المسارين سالبًا، وكأنه "مدين" للكون بجولة ركض. عملية القياس بذاتها هي التي تقرر الماضي. تلقي هذه التجارب من البصريات الكمومية ضوءً جديدًا على فك الترابط الكمي، ومبدأ اللايقين، وتخزين المعلومات الكمومية، ولغز انهيار الدالة الموجية.
🎯 كلما قلّت فرصة رصد الفوتون في أحد المخارج، زاد توزّعه على المسارات – نظريًا إلى ما لا نهاية. وقد بلغ التضخيم في التجربة نحو 50 ضعفًا، وكأن نسيمًا لطيفًا تحوّل إلى إعصار.