كتب التصنيف الذي اعتمده أينشتاين

يمكن أن يندرج التفسير (أي تفسير دلالات التعبيرات الرياضية الصورية في ميكانيكا الكم) إلى عدة تصنيفات مختلفة على حسب طريقة التعامل مع بعض القضايا التي ناقشها أينشتاين، ومنها:

• الواقعية

• الاكتمال

• الواقعية المحلية

• الحتمية

حتى نتبين معاني تلك المفاهيم؛ لا بد من صياغة تعريف صريح للتصور الذي يزودنا به التفسير. ولذا سوف نفترض أن التفسير يعبر عن تناظر معين بين أحد عناصر التعبير الرياضي الصوري «إم M» وبين أحد عناصر هيكل التفسير «آي I»، حيث:

• يتألف التعبير الرياضي «إم» من منظومة يُعبر عنها بفضاء هيلبرت تتكون بدورها من مجموعة من متجهات كيت، وعمليات هيرميتية داخل فضاء متجهات كيت، ومعامل ارتباط زمني يساوى الواحد الصحيح، وعمليات قياس. وفي هذا السياق، فإن عمليات القياس تعبر عن تحول متجهي يؤدي إلى تحول متجهات كيت إلى دوال توزيع الاحتمال.

• يتضمن هيكل التفسير «آي» حالات كمية، وانتقالات بين الحالات، وعمليات قياس، ومعلومات الخاصة بالامتداد المكاني لتلك العناصر. تشير عملية القياس إلى عملية تنتج عنها قيمة معينة، وقد تؤدي عملية القياس إلى تغير حالة النظام. تظهر المعلومات المكانية داخل الحالات التي نعبر عنها في صورة دوال في فضاء البارامترات. قد تكون الانتقالات غير حتمية أو عشوائية أو قد يوجد عدد لانهائي من الحالات.

الجزء المحوري في التفسير هو محاولة إيجاد عناصر «آي» التي يمكن اعتبارها حقيقية من ناحية فيزيائية.

يعود تاريخ مفهوم الواقعية والاكتمال بمعناهما الحالي إلى عام 1935 في الورقة البحثية التي ناقش فيها أينشتاين وآخرون مفارقة إي بي آر. اقترح الكتاب في تلك الورقة مفهوم «العنصر الواقعي»، و«اكتمال النظرية الفيزيائية». وقد عبروا عن العنصر الواقعي بكمية معينة يمكن التنبؤ بمقدارها يقينيًا قبل قياسها أو تشويشها، وعرّفوا النظرية الفيزيائية المكتملة بأنها نظرية تأخذ في عين الاعتبار جميع عناصر الواقع الفيزيائي. أو بعبارة أخرى، يُعد التفسير مُكتملًا عند ظهور جميع عناصر هيكل التفسير في النماذج الرياضية. وبطريقة مشابهة، تُعد الواقعية خاصية من أحد خصائص العناصر الرياضية، إذ يُعد العنصر الرياضي عنصرًا حقيقيًا عندما يناظر عنصرًا ما في هيكل التفسير. على سبيل المثال، تقترن متجهات كيت المرتبطة بحالة النظام في بعض تفسيرات ميكانيكا الكم (مثل تفسير العوالم المتعددة) بأحد عناصر الواقع الفيزيائي، بينما لا يحدث ذلك في بعض التفسيرات الأخرى.

الحتمية هي خاصية تعبر عن تغير الحالات نتيجةً لمرور الزمن، أي أن الحالة في لحظة مستقبلية تعتمد على نفس الحالة في اللحظة الحاضرة. قد لا يبدو واضحًا ما إذا كان أحد التفسيرات حتميًا أم لا، إذ قد لا يوجد خيار واضح للبارامتر الزمني. إلى جانب ذلك، قد تحتوي نظرية ما على تفسيرين أحدهما حتمي والآخر ليس كذلك.

تنطوي الواقعية المحلية على وجهين:

• القيمة الناتجة عن قياس معين تناظر قيمة دالة ما في فضاء الحالات، أو بعبارة أخرى، تعبر تلك القيمة عن عنصر واقعي.

• تأثير عملية القياس مُقيد بسرعة انتشار لا تتجاوز قيمة كونية معينة (على سبيل المثال سرعة الضوء). إذًا ينبغي على عمليات القياس أن تكون محصورة في نطاق معين حتى يصبح هذا المفهوم صحيحًا.

اقترح الفيزيائي جون بل صياغة دقيقة لخاصية الواقعية المحلية بدلالة نظرية المتغير المحلي المختبئ.

تفرض مبرهنة بل إلى جانب الاختبارات التجريبية قيودًا على نوع الخصائص التي يمكن أن تحتويها نظرية كمية معينة، ويترتب على ذلك أن نظرية ميكانيكا الكم لا يمكنها أن تستوفي شروط كلٍّ من مبدأ المحلية والقطعية الافتراضية معًا.

بغض النظر عن اهتمام أينشتاين بالقضايا التفسيرية، فقد تقبل ديراك وعدة علماء فيزياء كمية بارزين تقدمات النظرية التقنية، بينما تجاهلوا المظاهر التفسيرية أو خصصوا لها وقتًا قليلًا.