النظام في الشَواش

علماء من ويلز يجدون النظام في الشَواش

يبدو أخيراً أن هناك ما يشبه النظام في عالم الشَواش.

ففي تجربة شقَّت درباً جديدة أثبت مهندسو إلكترونيات من جامعة بانغور في ويلز أنه لدى وجود منظومتين في محيط شَواشي يمكن لإحداهما أن تستبق إشارة من المنظومة الثانية حتى قبل إرسالها.

بدأت هذه القصة الخارقة قبل اثني عشر شهراً عندما قدَّم فيزيائي ألماني، هو الدكتور هنِّنغ فوسّ من جامعة فرايبورغ، اقتراحاً مثيراً للجدل مفاده أن من الممكن نظرياً لحالة من حالات ما دعاه "التواقت الاستباقي" أن توجد عندما تتواجد منظومتان متماثلتان ضمن محيط "شَواشي" أو عشوائي ظاهرياً. بعبارة أبسط، كان يطرح مفهوماً مفاده أن من الممكن لمنظومة منسوخة عن أخرى ضمن هذه الشروط أن تستبق تغيراتٍ في المنظومة الأم. وهي تستطيع ذلك بتلقي إشارة قبل أن يتم إرسالها فعلاً بجزيء من الثانية.

بيد أن هذا الاقتراح ظل مجرد نظرية مثيرة للفضول حتى رسَّخه الآن فريق بانغور في عالم الواقع العملي عندما أعلن لتوِّه عن نجاح إثبات اختباري له باستعمال إشارات ضوئية محمولة على ليزرات شَواشية نصف ناقلة.

ففي مقال من عدد هذا الشهر من مجلة الآداب الفيزيائية، طليعة مجلات الفيزياء الدولية، يصف البروفيسور ألان شور كيف قام هو وزملاؤه بهذا الإنجاز الملفت. وهو مهندس إلكترونيات يعمل في حقل الكتابة السرية الليزرية – أي استعمال الليزرات في حالة شَواشية من أجل الإرسال الآمن للمعطيات.

في النقل البصري "التقليدي" تُستعمَل الليزرات لإرسال المعطيات بواسطة كابلات من الألياف البصرية بشكل غير شَواشي. وفي هذه الكيفية تسافر الرسالة بسرعة الضوء. أما العمل على نقل المعطيات بشكل شَواشي فهو يقود إلى أمان أكبر في الإرسال. فالمعطيات "تغلَّف" في إشارة شَواشية يتم إيجادها باستعمال مرآة بسيطة لعكس الضوء رجوعاً إلى الليزر. ولا يمكن فك رموز المعطيات إلا عند المستقبِل باستعمال إشارة شَواشية مطابقة من أجل فك الإشارة. وهذا ممكن عندما يُستعمَل المرسِل لدفع المستقبِل بطريقة تجعل الديناميَّتين الشَواشيَّتين للمرسِل والمستقبِل متطابقتين. هذا ما يصطلَح على تسميته بـ"التواقت الشَواشي".

في الإثبات الاختباري الأول للتواقت الاستباقي نقل الليزر إشارة مستمرة متقلِّبة بشكل شَواشي. وقد سُجِّلَت التغيرات في نموذج الإشارة عند كلا المرسِل والمستقبِل. أغرب ما في الأمر أن المستقبِل سجَّل تغيرات في الإشارة قبل أن يسجِّل المرسِلُ إرسالَ هاتيك التغيرات ببضع واحدات من ألف مليون من الثانية – مستبِقاً بذلك تواقت المرسِل والمستقبِل. وقد وُجِد أن زمن الاستباق يعادل زمن الطيران من المرسِل إلى المستقبِل.

قال البروفيسور شور: "لا يمكننا تعليل ملحوظاتنا تعليلاً كاملاً. فلقد توقعنا أن زمن الاستباق سوف يتوقف على الزمن الذي يستغرقه الضوء للسفر بين الليزر والمرآة الخارجية المستعملة لدفع الليزر إلى الشَواش. ونحن الآن بصدد بسط تعليل نظري لملحوظاتنا.

وقال أيضاً: "لقد تم إنجاز وإثبات التواقت بين ليزرات التجويف الخارجي الشَواشية وبين نقل الرسائل واستخلاصها على يد عدد من المجموعات، بما فيها مجموعتنا."

وأضاف: "من أجل المضي قدماً بهذا المفهوم حتى الاستخدام العملي من الضروري الآن مواجهة قضايا التنفيذ الأساسية، ولاسيما تحديد المعدَّلات الممكنة لنقل المعلومات. ولقد أكَّدت التجارب المخبرية قدرات الليزرات نصف الناقلة على نقل الرسائل الجيغاهرتزية.

"من الصعوبات التي تواجه تطوير استخدام الليزرات المتواقتة في الإرسال الآمن وجود "زمن طيران" محدود بين المرسِل والمستقبِل. فمع زيادة المسافة بين المرسِل والمستقبِل يمكن اعتبار أن تحديداً أساسياً لفعالية المنظومة يمكن التيقُّن منه من جراء الزمن الذي تستغرقه مواقَتَة المرسِل والمستقبِل. وبالفعل فقد بيَّنت الإثباتات المخبرية السابقة للتواقت الليزري الشَواشي أن المستقبِل "يتخلَّف" عن المرسِل.

"غير أن ما أعدنا إنتاجه هو الحالة التي نظَّر لها فوس من جامعة فرايبورغ، وفيها يقود المستقبِلُ المرسِلَ أو "يستبقه" عندما يتم العمل بمُذَبْذِبات إلكترونية شَواشية.

"لقد جاء العمل الذي قمنا به في مخبرنا بأول تأكيد اختباري لمظهر التواقت الاستباقي في ليزرات التجويف الخارجي الشَواشية، لا بل في أي منظومة فيزيائية. ومن معالم النتائج الاختبارية الهامة بصفة خاصة إثبات أن "زمن الاستباق" هو بالدقة "زمن الطيران" بين الليزرين.

"إن المغزى من هذه الملاحظة من أجل المواصلات الشَواشية بيِّنٌ على الفور: من شأن العمل ضمن نظام شَواش استباقي أن يضمن ألا يكون "زمن الطيران" قيداً أساسياً لتنفيذ المنظومة. ونحن نستكشف بنشاط عدداً من القضايا الأخرى المتعلقة بالمواصلات البصرية الشَواشية التي تستتبعها ملاحظاتنا.

"إن المَعْلَم الأول من معالم المنظومة الليزرية الشَواشية التي درسناها هو زمن التأخير المنتهي الملازِم لزمن ذهاب الضوء وإيابه في التجويف الخارجي للِّيزر. ونحن نشير إلى أن تأخيرات الزمن المنتهية معمَّمة.

"بذلك يمكننا أن نتوقع أن أياً من تلك المنظومات المقايِسة المتصفة بالشَواش ينبغي أيضاً أن يكون التواقت الاستباقي من طبيعتها. وبذلك نأمل لعملنا أن يكون بمثابة الحافز على استكشاف الفرص لرصد التواقت الاستباقي في المنظومات الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية والاجتماعية–الاقتصادية.

*** *** ***