دكتور في الفلسفة بجامعة تسينغهوا يشرح "العالم الكمي" لأفلام مارفل

"Ant-Man and the Wasp" هو عقدة مهمة تربط بين المرحلتين الثالثة والرابعة من عالم Marvel. "العالم الكمي" في القصة هو المفهوم الأكثر أهمية في فتح عالم Marvel المتعدد الجديد.

سيتم إصدار الفيلم بتنسيق IMAX 3D في 24 أغسطس. دعونا نلقي نظرة على المقطع الدعائي أولاً~  
  

الحالة الكمومية، القناة الكمومية، العالم الكمومي، التشابك الكمي... باعتبارنا من عشاق الأفلام المهووسين، يتعين علينا أولاً فهم هذه المفاهيم التي تحرق الدماغ قبل مشاهدة فيلم "Ant-Man and the Wasp" حتى نتمكن من تقدير لغز الفيلم بشكل أفضل.

شكر خاص إلى وانج سي، الحاصل على درجة الدكتوراه. حصل على درجة الدكتوراه في الفيزياء الكمومية من جامعة تسينغهوا، لعمله معنا على فك شفرة الكم وراء فيلم "الرجل النملة".

وانغ سي
جامعة تسينغهوا
دكتوراه في فيزياء الكم والتعلم الآلي
نشر العديد من الأوراق البحثية حول "ديناميكيات الحالة الطوبولوجية الكمومية وتأثيرات التفاعل"
أبحاث حول "طرق التعلم الآلي لأبحاث الفيزياء" وما إلى ذلك.

على الرغم من أن الكم هو أصغر شيء في الكون، إلا أن المثير للاهتمام هو أنه يمثل أعظم الاختراقات العلمية في القرن الماضي ويخفي إمكانيات لا حصر لها.

في قصة "الرجل النملة" من مارفل، اكتشف الدكتور هانك بيم أن "جسيمات بيم" يمكن أن تسمح للمادة بالتحرك داخل وخارج بُعد آخر من الفضاء، مما يجعل الأشياء أكبر أو أصغر. قام شخصيًا بتحويل سكوت لانج إلى البطل الخارق بحجم النملة "الرجل النملة".

جانيت فان داين، زوجة بيم و"الدبورة الأصلية"، تقلصت في العالم الكمي من أجل منع انفجار قنبلة نووية واختفت لمدة 30 عامًا.

في فيلم "Ant-Man 1"، حوصر سكوت لانج لفترة وجيزة في عالم الكم، لكنه عدّل بدلة Ant-Man الخاصة به وتمكن من الهرب؛ لذا فإن قصة "الرجل النملة والدبورة" تدور حول ذهاب الجميع إلى العالم الكمي لإنقاذ جانيت فان داين.

ستركز المرحلة الرابعة من أفلام مارفل بشكل أكبر على الاستكشاف المتعدد الأكوان والنجوم؛ سيلعب Ant-Man و"المفهوم الكمومي" أيضًا دورًا حاسمًا في "Avengers 4"!

ميكانيكا الكم ليست قصة فيلم، بل هي القانون الأساسي الذي يحكم تكوين وعمل كل الأشياء في هذا العالم.

عندما يتم تقليص كل شيء إلى حالة مجهرية، سوف تكتشف عالمًا مليئًا بالظواهر الغريبة حيث كل شيء ممكن!

نحن نعلم أن المادة تتكون من ذرات؛ والذرات مكونة من نوى ذرية وإلكترونات تدور حول النوى، والتي نطلق عليها بشكل جماعي الجسيمات دون الذرية.

إن الإلكترونات في الواقع هي نوع من "الموجة".

على الرغم من أن كل شيء في العالم يتكون من الإلكترونات، فإن "وجود المادة" يعتمد على خصائص الموجات المختلفة، لذلك يبدو كل شخص مختلفًا تمامًا.

تحدد خصائص هذه الموجات المادية المساحة والمسافة التي تقطعها الإلكترونات أثناء دورانها حول النواة.

هذا هو نظام الترتيب الأكثر صرامة في الكون: حيث يتم فصل الإلكترونات بمسافات كبيرة، وبالتالي هناك مساحة كبيرة في الذرات المكونة لها، والتي تكون فارغة تقريبًا.

ينص مبدأ استبعاد باولي للإلكترونات على أنه لا يُسمح لها بالتواجد في نفس الموضع تمامًا في نفس الوقت، لذا يحتاج الأصدقاء الصغار إلى الحفاظ على مسافة آمنة كبيرة بين بعضهم البعض.

تتنافر الإلكترونات ذات الشحنة المتماثلة مع بعضها البعض.

في قصة "الرجل النملة"، تستطيع "جسيمات بيم" إعادة ضبط المسافة المكانية بين الإلكترونات، مما يجعل الأشياء "أكبر أو أصغر". هذه "تجربة فكرية فيزيائية" فنية.

تخيل أنك تشاهد هذا النوع من التأثير الخاص "التكبير والتصغير" على شاشة IMAX العملاقة مع 26% إضافية للصورة. ألا سيكون الأمر أكثر إثارة؟

ليس هذا فحسب، بل إن نظام الصوت المذهل في مسرح IMAX يجعل صوت طنين أجنحة Ant-Man and the Wasp في العالم المجهري يبدو كما لو كان بجوار أذنيك مباشرة، مما يضاعف تجربة السمع.

دعونا نتحدث عن "النفق الكمومي" في الفيلم.

على الرغم من أن "النفق الكمومي" خيالي، فمن الممكن تمامًا للجسيمات دون الذرية (الإلكترونات) أن "تسافر" عبر المادة الصلبة تحت التأثيرات الغريبة لميكانيكا الكم!

على المستوى دون الذري، لا تعرف أبدًا أين يوجد الجسيم أو إلى أين يتجه؛ عندما تحاول قياس موقعه بدقة، لا يمكنك قياس مساره، والعكس صحيح.

لذلك، يمكن تفسير دالة الموجة "لموجة المادة" أيضًا على أنها "موجة كثافة الاحتمالية".

بعبارة أخرى، كل ما يمكننا فعله هو وصف احتمالية وجود جسيم في مكان معين في أي لحظة معينة.

استخدم "معادلة شرودنجر" التي أعطاها "قاتل القطط" شرودنجر.

لذلك، هناك دائمًا احتمال (مهما كان ضئيلاً) أن ينتهي الأمر بجسيم ما إلى مكان لا ينبغي له أن يكون فيه، مثل الجانب الآخر من الجدار.

وتسمى هذه الظاهرة "النفق الكمومي".

كلما تحرك الجسيم بشكل أسرع، زادت الطاقة التي يمتلكها وزادت فرصته في المرور عبر "عقبة مستحيلة".

إذا كنت تريد المرور عبر جدار في الحالة الكمية، عليك أن تركض بأسرع ما يمكن وتحاول مرارًا وتكرارًا للحصول على فرصة صغيرة جدًا للنجاح - لكن الأمر ليس مستحيلًا.

تتضمن التطبيقات العملية لـ "النفق الكمومي" الاندماج النووي النجمي والأجهزة ذات الحالة الصلبة مثل الترانزستورات الاصطناعية.

في الواقع، يُظهر الشرير Ghost في فيلم "Ant-Man and the Wasp" "النفق الكمي" بطريقة مجهرية. لا بد أنها غيرت دالة الموجة وحالة الموجة بطريقة ما، بحيث أصبح احتمال "النفق" قريبًا من 100%.

إذا أتقنت هذه "القوة العظمى"، فإنها قد تظهر في كل أنواع الأماكن المذهلة تقريبًا في نفس الوقت، وليس فقط "المشي عبر الجدران".

في الفيزياء الكمومية، المفهوم الأكثر غرابة هو "التشابك الكمومي".

إنها:

طريقة تؤثر بها جسيم واحد على جسيم آخر بشكل فوري على ما يبدو، بغض النظر عن مدى البعد بينهما.

عندما يكون "جسيمان في حالة متشابكة"، فإن حالات الجسيمين تؤثر على بعضها البعض.

على سبيل المثال، لنفترض أن لدينا عملتين معدنيتين، واحدة زرقاء والأخرى حمراء - العملة المعدنية 1 والعملة المعدنية 2.

لنفترض أن هناك عملتين معدنيتين كميتين متشابكتين، ووضعناهما في صندوقين معتمين منفصلين بحيث لا يعرف أحد ألوانهما الخاصة.

الآن، يركض شخص ما إلى الجانب الآخر من المجرة ومعه صندوق العملة المعدنية رقم 1؛ عندما نفتح الصندوق الذي يحتوي على العملة المعدنية 1 وننظر إلى اللون، يمكننا أن نكون متأكدين بنسبة 100٪ من لون العملة المعدنية 2.

والأمر الأكثر إثارة للدهشة هو أنه قبل فتح الصندوق، لم تكن العملة المعدنية رقم 1 زرقاء ولا حمراء. لا يمكن تحديد ما إذا كان أزرق أو أحمر إلا بعد الملاحظة.

يتم وصف حالة العملة المعدنية في الصندوق عندما لا يتم ملاحظتها رياضيا بواسطة إحدى وظائف الموجة الكمومية على أنها "تراكب" بين اللونين الأزرق والأحمر.

عندما أنظر إلى لون العملة المعدنية 1، فإنها تصبح ثابتة على لون واحد، في حين أن العملة المعدنية 2 على الجانب الآخر من المجرة تتغير على الفور إلى لون آخر.

إذا فتحت الصندوق ولاحظت لون العملة المعدنية رقم 2، فمن المعتبر أن التشابك الكمي قد تم كسره.

يجب عليك الانتظار بفارغ الصبر حتى تسافر رسائلي الحصرية عبر المجرة لتحدد من أنت حقًا.

ولذلك، يمكن استخدام التشابك الكمي في التشفير وأجهزة الحوسبة الفائقة من الجيل التالي.

العالم الكمي هو عالم مجنون! كلما فهمته أكثر، فإن كل القوانين الفيزيائية المعروفة في العالم العياني، وأبعاد الزمن والمسافة، واتجاه حركة الأجسام... سوف تنكسر، وسوف تظهر كل أنواع الاحتمالات الجديدة - وهذا هو السبب في أن أذكى العقول في العالم مهووسة به!

المستشار العلمي لسلسلة أفلام "الرجل النملة" هو سبيريدون ميخالاكيس، وهو عالم فيزياء الكم في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا. يقال أن حبكة الفيلم والمؤثرات الخاصة تم تصميمها بناءً على نتائج البحث العلمي، كما شارك العلماء أيضًا بشكل عميق في عملية الإبداع.

▲ خبير الفيزياء الكمومية سبيريدون (يسار) وستان لي (يمين)

▲ سبيريدون (يسار) والفريق الإبداعي الرئيسي لفيلم "Ant-Man"

لا يثير فيلم "الرجل النملة والدبورة" حماس عشاق السينما فحسب، بل ويجعل الأشخاص الذين يقومون بأبحاث في مجال الفيزياء الكمومية أكثر حماسًا أيضًا.

ويستخدم شاشة IMAX العملاقة لتقديم عالم كمي مجهري يتخيله العلم. ويريد الباحثون المنخرطون في أبحاث الفيزياء الكمومية أيضًا أن يروا كيف سيبدو هذا العالم في أيدي فريق إبداعي بصري متميز.

▲ العالم الكمي "المصمم" من قبل الفيزيائيين لشركة مارفل

▲ تم تصميم "الثقب الأسود" في فيلم "إنترستيلار" للمخرج نولان بالكامل بناءً على النموذج النظري الذي وضعه كيب ثورن، أستاذ الفيزياء في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا.

من المستحسن أن تختار نسخة IMAX 3D لمشاهدة Ant-Man and the Wasp. بالإضافة إلى تجربة السينما الغامرة التي يسعى إليها المهوسون بالتقنية، هناك أيضًا الميزة الأكثر عملية - فهي تحتوي على إطار 26% إضافي مقارنة بالتنسيقات الأخرى، مما سيجعل تجربة الصوت والصورة أكثر متعة!