ساعات كمية تعتمد على الفوتونات ترصد تمدد الزمن بفعل الجاذبية سريع

الأصل: "Gravitational time dilation in quantum clock interferometry with entangled multi-photon states and quantum memories"
arXiv:2601.02470 · 2026-01-05 · CC BY 4.0 · 1 دقيقة
تجربة ضوئية تكشف كيف تغيّر الجاذبية مرور الزمن في طوابق مختلفة.

الزمن ليس مطلقًا: فبالقرب من الأجسام الضخمة، يسير الزمن بشكل أبطأ. هذا التأثير، وهو تمدد الزمن بفعل الجاذبية، هو نتيجة مباشرة للنظرية النسبية العامة لأينشتاين [scientist:Albert Einstein]. ولرصد الفارق الضئيل في مرور الزمن على ارتفاعات مختلفة، يقترح الفيزيائيون استخدام زوج من الفوتونات في حالة تشابك كمي — مثل صوتين متداخلين في دويتو. تُوجَّه الجسيمات إلى مصيدتين بصريتين تقعان على ارتفاعين مختلفين. وهناك تُحتجز الفوتونات، ويبدأ الزمن في التباعد بينهما: فالفوتون السفلي يعيش أبطأ قليلًا من العلوي. ثم يُطلق كلاهما ويُجمعان في مقياس تداخل هونغ-أو-ماندل. إذا وصل الفوتونان متزامنين، فإنهما يتداخلان تداخلًا هدامًا — يلغي كل منهما الآخر، ويصمت الكاشف، مثل شوكتين رنانتين مضبوطتين على تردد واحد. لكن الجاذبية تغيّر تردد الضوء (لونه): إذ يميل الفوتون السفلي إلى الاحمرار قليلًا، بينما يميل العلوي إلى الزرقة، فيختلّ الانسجام. ولتعزيز الحساسية، لا يُستخدم زوج واحد، بل مجموعة من الجسيمات المتشابكة. وعندها يصبح أي اختلال طفيف أكثر وضوحًا — فالجوقة دائمًا أعلى صوتًا من العازف المنفرد.

يكفي فارق ارتفاع بضعة أمتار وانتظار لبضع ثوانٍ. وبدون ذلك، كان علينا الانتظار لسنوات.

يفتح هذا النهج الطريق أمام اختبار تجريبي لفيزياء الكم في ظل انحناء الزمكان مباشرة في المختبر، دون الحاجة إلى مقاييس فيزيائية فلكية.

في عام واحد، لا يتجاوز الفارق في مرور الوقت بين القبو والسطح جزءًا من مليار من الثانية — لكن الطريقة الجديدة تجعله ملحوظًا في ثوانٍ معدودة.

في فيلم «إنترستيلار»، يتباطأ الزمن بشكل كبير بالقرب من الثقب الأسود؛ وهنا نجد صدى معمليًا متواضعًا لكنه حقيقي.

العلماء
Bernhard RiemannJoseph WeberKarl SchwarzschildKip ThorneRainer WeissAlbert Einstein
المفاهيم
تداخل الساعات الكمومية تمدد الزمن تأثير هونغ-أو-ماندل الساعة الكمومية ذاكرة ثقالية تأخير زمني دالة الارتباط الذاتي تعديل التردد هولوغرام