# هل يمكن للصوت أن يفعل ما تفعله الجسيمات الكمومية؟

> - الصوت ينحني وينتشر ويتداخل مثل أي موجة، ويمكنك إجراء تجربة الشق المزدوج بمكبري صوت.
> - إذن، الشق المزدوج يختبر ما إذا كان الشيء موجة، وليس ما إذا كان كمومياً.
> - الجزء الكمومي هو النقاط الفردية العشوائية، وسعات الاحتمال، والانهيار عند القياس، والتشابك.
> - الصوت يصبح كمومياً فقط كفونونات في المواد الصلبة الباردة، والموجات الكلاسيكية لا تستطيع إجراء الحوسبة الكمومية.

بقلم Emin Mahrt. نُشر 2026-10-13. حُدّث 2026-10-13.
Canonical: https://emin.de/ar/posts/can-sound-do-what-quantum-particles-do
Category: science. Format: explainer. Language: ar.
Provenance: mixed. AI-assisted: true. Reviewed by a human: false.

## السؤال الذي كنت أعود إليه باستمرار

كان يدور في ذهني سؤال بسيط لفترة من الوقت. الصوت موجة. الضوء موجة، والإلكترونات تتصرف كالموجات أيضاً. الجميع يعرف تجربة الشق المزدوج، حيث تصنع الإلكترونات خطوطاً على شاشة وتختفي هذه الخطوط بمجرد التحقق من الشق الذي سلكته. فهل يمكن للصوت أن يفعل الشيء نفسه؟ هل يمكن لموجات الصوت أن تظهر نفس سلوك الأجسام الكمومية، مع التداخل ومع هذا التأثير الغريب للملاحظة؟

تعمقت في الأمر، والإجابة المختصرة هي نعم ولا. يقوم الصوت بالكثير مما تفعله الموجات الكمومية. لكن الجزء الذي يجعل الفيزياء الكمومية كمومية هو بالضبط الجزء الذي لا يستطيع الصوت فعله. إليكم أين يقع هذا الخط الفاصل.

**ببساطة،** أردت أن أعرف ما إذا كانت الموجات الصوتية تتصرف مثل الجسيمات الكمومية، والإجابة هي نعم ولا.

## ماهية الصوت

الصوت موجة ميكانيكية. يحتاج إلى شيء ينتقل من خلاله، مثل الهواء أو الماء أو مادة صلبة، ولهذا السبب لا يوجد صوت في الفراغ. مخروط مكبر الصوت أو التصفيق يدفع جزيئات الهواء المجاورة له معاً، ثم تتباعد مرة أخرى، ونمط الهواء المضغوط والمخلخل هذا ينتقل للخارج. الجزيئات نفسها لا تطير إلى أذنك. إنها فقط تتأرجح ذهاباً وإياباً حول مكانها، والاضطراب وحده هو الذي يسافر.

لموجة الصوت طول موجي، وهو المسافة من ضغطة إلى التي تليها. ولها تردد، وهو عدد المرات التي تمر فيها هذه الموجات كل ثانية، ونحن نسمع ذلك كدرجة حدة الصوت. يسمع البشر تقريباً من 20 Hz حتى 20,000 Hz. ولها سعة، وهي مدى قوة الدفع، ونسمع ذلك كشدة صوت. ولها سرعة تعتمد على الوسط. في الهواء عند درجة حرارة الغرفة، يتحرك الصوت بسرعة 343 متراً في الثانية تقريباً، وفي مياه البحر بحوالي 1,531 متراً.

الأمر المهم لسؤالي هو أن كل هذا فيزياء كلاسيكية. إذا كنت تعرف المصدر والوسط، يمكنك حساب ما ستفعله الموجة تالياً بالضبط. لا يوجد شيء عشوائي في الأمر.

**ببساطة،** الصوت هو موجة ضغط في وسط، والفيزياء الكلاسيكية تتنبأ بدقة بما سيفعله بعد ذلك.

## الصوت يفعل كل ما تفعله الموجة

الصوت ينعكس. هذا هو الصدى، وهو الطريقة التي يجد بها الـ sonar الأشياء تحت الماء. الصوت ينكسر، لذا فهو ينحني عندما يصبح الهواء أدفأ أو أبرد أو عندما تتغير الرياح، ويمكن للصوت أن ينتقل لمسافة أبعد مع الريح. الصوت يحيد، فينحني حول الزوايا وينتشر بعد المرور من فتحة باب، ولهذا السبب يمكنك سماع شخص في الغرفة المجاورة دون رؤيته. الأصوات المنخفضة تنحني بسهولة أكبر من الأصوات العالية، ولهذا السبب الرعد البعيد ليس سوى هزة منخفضة.

والصوت يتداخل. عندما تلتقي موجتان صوتيتان وتصطف قممهما، فإنهما تجتمعان ويصبح الصوت أعلى. وعندما تلتقي قمة إحداهما بقاع الأخرى، فإنهما تلغيان بعضهما ويصبح الصوت أخفت، نظرياً وصولاً إلى الصمت. نغمتان لهما نفس الدرجة تقريباً تصبحان أعلى وأخفت في إيقاع بطيء، وهذا يسمى نبضات.

إذاً يمتلك الصوت المجموعة الكاملة، وفيزياء الموجات الكلاسيكية القديمة تفسر كل جزء منها.

**ببساطة،** الصوت ينعكس وينحني وينتشر حول الزوايا ويتداخل، لذا فهو يمتلك كل سلوكيات الموجات الكلاسيكية.

## لماذا يهم الحجم

ما تراه يعتمد كثيراً على حجم الموجة. نغمة بتردد 100 Hz في الهواء لها طول موجي يبلغ حوالي 3.4 متر، ونغمة 10 kHz حوالي 3.4 سنتيمتر. هذا هو حجم الأبواب والغرف والأثاث والناس. لذا ينحني الصوت حول عالمنا اليومي طوال الوقت، ونحن نسمع أشياء لا نراها.

الضوء المرئي له أطوال موجية تتراوح من 400 إلى 700 نانومتر تقريباً. لجعل الضوء ينحني ويتداخل، تحتاج إلى شقوق صغيرة جداً مصنوعة بدقة كبيرة، ولهذا السبب لا يلتف الضوء حول الزوايا في الحياة اليومية. للإلكترونات طول موجي أيضاً، وفي التجارب المعتادة يكون بحجم المسافات بين الذرات في البلورة تقريباً.

لذا يظهر سلوك الموجة نفسه بمقاييس مختلفة تماماً. الصوت يفعله في غرفة المعيشة، والإلكترونات تفعله على مقياس الذرات. هذا وحده لا يخبرك شيئاً عما إذا كان الأمر كمومياً أم لا. إنه مجرد طول موجي.

**ببساطة،** الصوت ينحني حول الأبواب لأن طوله الموجي يبلغ أمتاراً، بينما يحتاج الضوء والإلكترونات إلى شقوق صغيرة جداً.

## الشق المزدوج باستخدام مكبري صوت

يمكنك حقاً إجراء تجربة الشق المزدوج باستخدام الصوت، وهي تجربة كلاسيكية في الفصول الدراسية. إحدى الطرق هي جدار به فتحتان. الطريقة الأسهل هي مكبرا صوت يعملان بنفس مولد الإشارة، بحيث يشغل كلاهما نفس النغمة بانسجام. التنسيق النموذجي يضعهما على بعد نصف متر تقريباً ويشغل شيئاً حول 2,000 Hz.

ثم تمشي ببطء عبر الغرفة أمامهما. تسمع نقاطاً عالية ونقاطاً هادئة، واحدة تلو الأخرى. هذه هي نفس الخطوط الساطعة والمظلمة التي رآها Thomas Young بالضوء، ويسميها الناس أهداب Young للصوت. باستخدام ميكروفون وجهاز قياس، يمكنك رسم النمط بدقة. في المنتصف تماماً، على نفس المسافة من كلا المكبرين، يكون الصوت عالياً.

في غرفة عادية يصبح الأمر فوضوياً، لأن الجدران تعكس الصوت وتضيف المزيد من الموجات فوق بعضها. في الخارج أو في غرفة معزولة صوتياً (dead room) يعمل الأمر بشكل أفضل. وتقريباً لا تحصل أبداً على صمت تام في النقاط الهادئة، لأن الموجتين لا تصلان بنفس القوة تماماً.

**ببساطة،** مكبرا صوت يشغلان النغمة نفسها يصنعان بقعاً عالية الصوت وأخرى منخفضة في الغرفة، وهو نمط الشق المزدوج في الصوت.

## الشق المزدوج بالإلكترونات

الآن النسخة الكمومية. يرسل مصدر فوتونات مفردة أو إلكترونات مفردة، واحداً تلو الآخر، باتجاه جدار به شقان ضيقان. خلفه توجد شاشة تسجل مكان هبوط كل واحد منها.

كل إلكترون مفرد يصل كنقطة واحدة في مكان واحد. ولكن عندما ترسل الكثير منها، وتترك كلا الشقين مفتوحين ولا تتحقق من الشق الذي استخدمته، تبني النقاط ببطء خطوطاً. إنه نفس نوع نمط التداخل كما هو الحال مع الصوت. ولا يمكن أن تكون متداخلة مع بعضها البعض، لأنها تأتي واحدة تلو الأخرى. كل إلكترون بطريقة ما يمر عبر كلا المسارين كموجة ويهبط كجسيم.

ثم تضع كاشفاً عند الشقوق لمعرفة المسار الذي سلكه كل إلكترون. تختفي الخطوط. تحصل على شريطين عاديين خلف الشقين، مثلما قد تحصل عليه عند إطلاق كرات صغيرة عبرهما.

**ببساطة،** الإلكترونات الفردية تسقط كنقاط، وتتراكم لتشكل خطوطاً بمرور الوقت، وتختفي الخطوط عندما تتحقق من المسار.

## نوعان من الموجات

هنا فهمت أن الشق المزدوج هو اختبار للموجات وليس اختباراً للكم. قام Young بذلك بالضوء في أوائل القرن التاسع عشر لإظهار أن الضوء موجة، قبل وقت طويل من حديث أي شخص عن فيزياء الكم. الصوت والماء والضوء كلها تصنع نمط الخطوط هذا. إذا رأيت خطوطاً، فقد علمت أن شيئاً ما له طبيعة موجية، وهذا كل ما تعلمته.

الفرق الحقيقي هو ما الذي يتموج. في تجربة الصوت، إنه ضغط الهواء، شيء مادي يمكنك قياسه عند كل نقطة. شدة الصوت في بقعة ما هي مجرد مجموع الموجتين. في التجربة الكمومية، الموجة هي الدالة الموجية، وهي ليست شيئاً مادياً يتحرك عبر وسط. إنها سعة احتمالية. تخبرك بمدى احتمالية العثور على الإلكترون في بقعة معينة. القاعدة لذلك تسمى قاعدة Born، وهي تقول إنك تأخذ حجم الموجة في بقعة ما وتربعه، وهذا يعطيك الاحتمال. تأتي الخطوط من جمع سعات المسارين، ولا تظهر إلا بعد الكثير من الاصطدامات المنفردة.

الدالة الموجية نفسها تتغير بسلاسة وبشكل متوقع طالما لم يقم أحد بالقياس، متبعة معادلة Schrödinger. ولكن مكان هبوط إلكترون واحد هو أمر عشوائي. تشير التجارب التي تكسر ما يسمى متباينات Bell إلى أن هذه العشوائية حقيقية وليست مجرد نقص في المعرفة، لذا لا توجد تفاصيل محلية مخفية لم نجدها بعد.

**ببساطة،** الموجة الصوتية هي ضغط هوائي، والموجة الكمومية هي سعة احتمال، وهذا وحده هو ما يجعل النقاط الفردية عشوائية.

## النظر يغير الإلكترون، ولا يغير الصوت

لنفترض أنك تحاول معرفة من أي شق مر الصوت. تضع ميكروفوناً بالقرب من أحد الشقين. يأخذ الميكروفون بعض الطاقة من الموجة ويبدد جزءاً منها، ويتغير النمط خلفه قليلاً. لكن الصوت يظل موجة صوتية. على مسافة أبعد يظل يتداخل، ولم يتغير أي شيء في طبيعته.

الأمر يشبه فحص ضغط الإطار. دائماً ما يتسرب بعض الهواء، وبذلك فأنت تغير ما تقيسه. هذا أيضاً تأثير للملاحظ، لكنه تأثير كلاسيكي ممل. يمكنك حسابه، وباستخدام أداة أفضل يمكنك تقليله.

مع الإلكترون يختلف الأمر. بمجرد حصولك على معلومة المسار الذي سلكه، تختفي الخطوط تماماً. هذا ليس كاشفاً أخرق يدفع الإلكترون بقوة مفرطة. الأمر مرتبط بالمعلومة نفسها. يضع مبدأ عدم اليقين لهايزنبرغ حداً صارماً لمدى الدقة التي يمكنك بها معرفة بعض أزواج الأشياء في نفس الوقت، مثل الموضع والزخم. في فيزياء الكم هناك حد أدنى من الاضطراب لا يمكنك التخلص منه عبر الهندسة.

**ببساطة،** قياس موجة صوتية يزعجها قليلاً، لكن التحقق من مسار إلكترون يمحو التداخل.

## معضلة القياس

لدى فيزياء الكم قاعدتان لكيفية تغير الحالة، وهما لا تتوافقان معاً. حين لا يقيس أحد، تتطور الدالة الموجية بسلاسة، ويمكنك تشغيلها إلى الوراء، وتظل حالات التراكب كما هي تراكباً. وحين تقيس، تحصل على نتيجة واحدة، يجري اختيارها عشوائياً وفق احتمالات قاعدة بورن، وتقفز الحالة لتطابق تلك النتيجة. يطلق الناس على ذلك اسم الانهيار. إنه مفاجئ ولا يمكن الرجوع فيه.

لا تحتوي معادلة شرودنغر على الانهيار، والانهيار يكسر قواعدها. النظرية أيضاً لا توضح ما الذي يعتبر قياساً، أو أين ينتهي النظام الكمي وأين يبدأ جهاز القياس. تلك الفجوة هي معضلة القياس، وما زال الفيزيائيون يجادلون حولها. يأخذ منظور كوبنهاغن الانهيار كقاعدة. وتقول نظرية العوالم المتعددة إنه لا يوجد انهيار على الإطلاق. وتضيف ميكانيكا بوهم متغيرات خفية. أما نظريات الانهيار الموضوعي مثل GRW فتجعل الانهيار عملية فيزيائية حقيقية.

يفسر فك الترابط جزءاً من الأمر. يلامس النظام الكمي بيئته طوال الوقت، جزيئات الهواء والضوء وكل شيء آخر، ويتشابك معها. وبالنظر من زاوية النظام وحده، يتلاشى التداخل بسرعة ويبدأ في الظهور بمظهر كلاسيكي. هذا سبب كبير لعدم رؤيتنا لأشياء كبيرة في مكانين في وقت واحد أبداً. لكن فك الترابط لا يفسر سبب حصولك على هذه النتيجة تحديداً دون غيرها.

الصوت ليس لديه شيء من هذا القبيل. تمتلك الموجة الصوتية خصائص محددة طوال الوقت، والقياس يكشفها فقط، ربما مع اضطراب طفيف.

**ببساطة،** الفيزياء الكمومية لا تستطيع تفسير كيف يختار القياس نتيجة واحدة، والصوت الكلاسيكي لا يواجه هذه المشكلة أبداً.

## الملاحظ ليس عقلاً

تربك كلمة ملاحظ الكثير من الناس. حولتها الحكايات الشائعة إلى فكرة أن الوعي يخلق الواقع، وأن الإلكترون يقرر لأن إنساناً ينظر. بعض النقاشات المبكرة حول فون نيومان وفيغنر دفعت في ذلك الاتجاه. لكن الفيزياء لا تحتاج إلى شخص. الملاحظ هو أي نظام فيزيائي يتفاعل مع الإلكترون وينتزع معلومة أي المسارين. يفعل كاشف في غرفة فارغة ذلك، وتفعله البيئة أيضاً.

أعتقد أن تفاعل القياس سيكون تعبيراً أفضل من ملاحظ. إنها عملية فيزيائية وليست عقلية، والكلمة القديمة تستمر في تغذية الكثير من الهراء الباطني حول فيزياء الكم.

**ببساطة،** المراقب في الفيزياء الكمومية هو أي كاشف أو بيئة تأخذ معلومات المسار، وليس عقلاً بشرياً.

## الفونونات، كم الصوت

هناك مكان يصبح فيه الصوت كمياً بحق، وذلك داخل المواد الصلبة. في البلورة تستقر الذرات في شبكة وتهتز معاً. تقول فيزياء الكم إن طاقة الاهتزاز هذه تأتي في حزم صغيرة ثابتة، وتسمى الحزمة الواحدة فونوناً. الاسم مشتق من الكلمة اليونانية التي تعني الصوت. الفونون بالنسبة للصوت في بلورة هو بمثابة الفوتون بالنسبة للضوء. إنه ليس جسيماً أساسياً مثل الإلكترون، بل هو شبه جسيم، اهتزاز مشترك لعدة ذرات. والموجات الفونونية الطويلة هي مجرد موجات صوتية عادية في تلك المادة الصلبة.

وتقوم الفونونات بالأشياء الكمية الحقيقية. صنع باحثون فونونات مفردة، ووضعوها في حالة تراكب، وأظهروا تداخلاً بين مسارات الفونونات، وشابكوا الفونونات، بل وأجروا ممحاة كمية باستخدامها. لأجل ذلك قاموا بربط الفونونات بكيوبتات فائقة التوصيل على شريحة وتبريد كل شيء إلى درجات حرارة فائقة البرودة، حتى لا تؤدي الاهتزازات الحرارية العشوائية إلى محو التأثير.

إذن نعم، يمكن للصوت أن يكون كمياً. ولكن فقط كفونونات، في مادة صلبة، في مختبر، في برد قارس. الصوت في هواء غرفة معيشتك هو موجة ضغط كلاسيكية، والفيزياء الكلاسيكية تصفه بدقة شبه مثالية. قد تظل الفونونات مهمة لاحقاً، كطريقة لتخزين المعلومات الكمية ونقلها بين الدوائر فائقة التوصيل والضوء.

**ببساطة،** الفونونات هي صوت مكمم في المواد الصلبة وتظهر سلوكاً كمومياً حقيقياً، ولكن فقط في مختبرات باردة ومسيطر عليها.

## لماذا لا تستطيع مكبرات الصوت بناء حاسوب كمي

الشيء التالي الذي تساءلت عنه هو لماذا لا يبني أحد حاسوباً من مكبرات الصوت، إذا كان الحاسوب الكمي يعمل على التراكب والتداخل والصوت يمتلك كليهما.

الإجابة هي حجم الفضاء الذي تعمل فيه الآلة. باستخدام n من الكيوبتات يعمل الحاسوب الكمي في فضاء يحتوي على 2 أس n من الحالات، لذا فإن كل كيوبت إضافي يضاعفه. يتيح التراكب له استخدام ذلك الفضاء بأكمله، والتشابك يربط الكيوبتات ببعضها. تحتاج العديد من الخوارزميات الكمية إلى هذا الرابط.

يمكن للموجات الكلاسيكية أن تتجمع، ويمكنك خلط العديد من الترددات في صوت واحد. لكن للحصول على عدد مضاعف أسياً من الحالات من نظام موجي كلاسيكي ستحتاج إلى المزيد أسياً من شيء فيزيائي، مثل ترددات أعلى فأعلى أو طاقة أكثر فأكثر. إضافة مكبرات صوت تجعله ينمو ببطء فقط. تفتقر الموجات الكلاسيكية أيضاً إلى التشابك بين الأجزاء المنفصلة وتفتقر إلى تداخل سعات الاحتمال. كما يعتمد تصحيح الخطأ الكمي على خصائص وقياسات كمية لا يمتلكها نظام الصوت الكلاسيكي ببساطة.

**ببساطة،** يمكن للصوت أن يخلط الموجات، لكن بدون التشابك لا يمكنه الوصول إلى فضاء الحالات الهائل الذي يستخدمه الحاسوب الكمومي.

## ما أستخلصه من هذا

الصوت طريقة رائعة للشعور بما يعنيه التداخل. يمكنك المشي في غرفة وسماع الخطوط. لكن تجربة الشق المزدوج بالصوت تثبت فقط أن الصوت موجة. الجزء الكمي شيء آخر. إنه حقيقة أن إلكتروناً واحداً يتداخل مع نفسه، وأن النمط يتشكل من اصطدامات فردية عشوائية، وأن فحص المسار يقضي على النمط، وأنه لا أحد يستطيع أن يفسر بالكامل كيف يختار القياس نتيجة واحدة.

| | الصوت في الهواء | الإلكترون أو الفوتون |
|---|---|---|
| ما الذي يتموج | ضغط الهواء | سعة الاحتمال |
| يحتاج إلى وسط | نعم | لا |
| التداخل | نعم | نعم |
| يصل كنقاط مفردة | لا | نعم |
| أين يستقر اصطدام واحد | يمكن توقعه | عشوائي |
| فحص المسار | اضطراب طفيف | يختفي النمط |
| التشابك | لا | نعم |

إذن إجابتي الصادقة على سؤالي هي أن الموجات الصوتية يمكنها نسخ المظهر الخارجي لفيزياء الكم، الخطوط والموجات، ولكن ليس ما يحدث في الداخل. حيث يصبح الصوت كمياً بحق، كفونونات في بلورة باردة، فإنه يتبع كل قواعد الكم الغريبة، بما في ذلك معضلة القياس. رياضيات الموجات هي لغة مشتركة لكليهما، لكنها تصف شيئين مختلفين تماماً.

**ببساطة،** الصوت ينسخ خطوط الشق المزدوج، لكن العشوائية والانهيار والتشابك تبقى كمومية فقط.

## المصادر

- [Young's fringes with sound waves (IOPSpark)](https://spark.iop.org/youngs-fringes-sound-waves) The two-speaker double slit as a classroom experiment.
- [Diffraction through slits (Salford Acoustics)](http://salfordacoustics.co.uk/sound-waves/diffraction/diffraction-through-slits) Sound through two slits and Young's fringes for sound.
- [The Nature of Sound (The Physics Hypertextbook)](https://physics.info/sound/)
- [Why does a double slit with sound never give complete destructive interference?](https://physics.stackexchange.com/questions/183399/why-does-a-double-slit-experiment-with-sound-waves-never-result-in-complete-dest)
- [What is the difference between quantum and classical interference?](https://physics.stackexchange.com/questions/225797/what-is-the-difference-between-quantum-and-classical-interference)
- [The Measurement Problem (John D. Norton, University of Pittsburgh)](https://sites.pitt.edu/~jdnorton/teaching/HPS_0410/chapters/quantum_theory_measurement/index.html)
- [Philosophical Issues in Quantum Theory (Stanford Encyclopedia of Philosophy)](https://plato.stanford.edu/entries/qt-issues/)
- [The Role of Decoherence in Quantum Mechanics (Stanford Encyclopedia of Philosophy)](https://plato.stanford.edu/entries/qm-decoherence/)
- [Observer effect (physics), Wikipedia](https://en.wikipedia.org/wiki/Observer_effect_(physics)) Why the observer is a physical interaction, not a mind.
- [Phonon (Britannica)](https://www.britannica.com/science/phonon)
- [Quantum Erasure Using Entangled Surface Acoustic Phonons (Phys. Rev. X)](https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevX.10.021055) Entangled phonons and a quantum eraser on a chip.
- [Quantum Acoustics with Multimode Surface Acoustic Wave Cavities (JILA thesis)](https://jila.colorado.edu/sites/default/files/2024-05/SlettenThesis.pdf)
- [New device opens door to storing quantum information as sound waves (Caltech)](https://www.caltech.edu/about/news/new-device-opens-door-to-storing-quantum-information-as-sound-waves)
- [The Classical-Quantum Limit (PRX Quantum)](https://link.aps.org/doi/10.1103/PRXQuantum.5.020331)
- [If quantum speed-up is due to the wave-like nature of quantum mechanics, why not just use regular waves?](https://quantumcomputing.stackexchange.com/questions/2595/if-quantum-speed-up-is-due-to-the-wave-like-nature-of-quantum-mechanics-why-not)