ميكانيكا
الكم
شهد
القرن العشرون أول ظهور لمصطلح ميكانيكا الكم، عندما حاول العلماء تفسير بعض
الظواهر التي تحدث على مستوى الجسيمات الذرية وما دون الذرية من خلال وضع العديد
من النظريات الفيزيائية التي تربط بين كل من الخاصية الموجية والخاصية الجسيمية. ويتم
استخدام ميكانيكا الكم من أجل التعبير عن أصغر كميات الطاقة التي يتم تبادلها بين
الجسيمات وبعضها البعض أو تلك الطاقة التي تنبعث من الجسيمات بشكل متقطع.
لقد
جاءت نظرية الكم في هذا الوقت من أجل الإجابة على الاستفسارات التي لم تستطع
القوانين الكلاسيكية الإجابة عليها، حيث تمكنت ميكانيكا الكم من وضع تصور آخر
للذرة غير الذي تم وضعه بواسطة الفيزياء الكلاسيكية، كما أنها قامت بتوضيح
الاختلاف بين الأطوال الموجية التي تصدرها الذرات المختلفة، ذلك بالاضافة إلى
محاولة ميكانيكا الكم تفسير ظاهرة الجسم الأسود والتي عجزت قوانين الديناميكا
الحرارية عن تفسيرها.
يعد
العالم ماكس بلانك أول من نادى بفكرة وجود الكم عام 1900م، وذلك عندما قام بوضع
فرضية صدور الموجات الكهرومغناطيسية على هيئة كميات متقطعة وليس على هيئة موجات
مستمرة كما صورتها الفيزياء الكلاسيكية، ويطلق على هذه الكميات المتقطعة من الطاقة
إسم كمات، وتعبر هذه الكمات عن أصغر قدر من الطاقة يمكن تبادله بين الجسيمات
المختلفة. ويعتمد هذا الكم من الطاقة على تردد الإشعاع، ويمكن الحصول على مقدار
هذا الكم بواسطة ضرب تردد الإشعاع في قيمة ثابتة يطلق عليها ثابت بلانك نسبة إلى
العالم ماكس بلانك. وبالتالي تكون العلاقة: E=hv، بحيث تعبر h عن ثابت بلانك، v عن تردد الإشعاع، وبهذا تكون ظاهرة الجسم
الأسود قد تم تفسيرها باستخدام فروض ماكس بلانك. وبظهور مبدأ عدم التأكد لهايزنبرغ
عام 1927م، والتي سبقها استخدام هايزنبرغ لجبر المصفوفات عام 1926م من أجل صياغة
القواعد العامة لميكانيكا الكم؛ أصبحت النظرة الكلاسيكية للفيزياء والتي تبنتها
قوانين نيوتن من قبل تواجه الصدمات يوما بعد يوم، وكان ذلك انذاراً بقدوم ميكانيكا
الكم إلى العالم الطبيعي.
ازدواجية
الموجة والجسيم ومبدأ عدم التأكد
ظهر هذا
المصطلح لأول مرة في التجربة الضوئية الشهيرة للعالم توماس يونغ، وقد استخدم توماس
يونغ الثقوب لمرور الضوء من أجل تأكيد كل من الطبيعة الجسيمية والطبيعة الموجية
للضوء، وهذا ما أكدته أطياف الذرات المختلفة. بعد هذه التجربة ظهرت أفكار هايزنبرج
حول مبدأ عدم التأكد، ذلك بالاضافة إلى علاقة دي برولي والتي جاءت مؤيدة للطبيعة
المزدوجة للجسيمات الذرية ودون الذرية، وتناولت دراسات العلماء امكانية تداخل
الموجات، وبذلك أثبتوا من خلال التجربة أن الإلكترونات تمتلك طبيعة مزدوجة مثلها
مثل الفوتونات. إن مبدأ عدم التأكد لهايزنبرغ قد استخدم في تحديد معظم الخصائص
الفيزيائية للأنظمة الكمية مثل الزمن والطاقة.
تفسيرات
نظرية الكم
- لقد قدمت تنبؤات النظرية الكمية تفسيرات صحيحة وحقائق
ناجحة إلى حد بعيد حول العالم دون الذري رغم غرابة تلك التنبؤات، حيث قامت بتقديم
تصورات حول العالم الذري ودون الذري، وهذا ما لم تستطع الفيزياء الكلاسيكية
تقديمه.
- إن نظرية الكم من وجهة نظر بور ورفاقه تحاول وصف قوانين
الطبيعة من حولنا، وبالتالي فإن نظرية الكم احتمالية الطبيعة، وقد كان تفسير كوبنهاغن
أول النظريات في هذا الصدد.
- إن العبارة الشهيرة التي أطلقها أينشتاين "إن الإله
لا يلعب النرد" وهو أحد أهم مؤسسي النظرية الكمية، كانت بمثابة الاحتجاج على
كون الطبيعة احتمالية، لذلك أطلق أينشتاين ما يدعى بالمتغيرات الخفية، والتي عن
طريقها يتم تعويض نقص المعلومات في نظرية الكم، وبالاعتماد على هذه المتغيرات يمكن
التوصل إلى نظرية الكم ذات الطبيعة الحتمية ولا تقبل الاحتمال.
وختاما نتمنى أن يكون الموضوع نال إعجابكم ونهلتم منه الفائدة المرجوة... بالتوفيق للجميع... ^_^
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق