عوده مره أخرى لعالم الفيزياء لمعرفه المزيد……..
المحاضره السابعه
في المحاضره السابقه ذكرنا أن المعادلة الأساسية لوصف الجسيمات الصغيرة الالكترونات هي معادلة شرودنجر التي توصف هذه الجسيمات و كأنها أمواج … و من معادلة شرودنجر ممكن نستنتج منها المعلومات عن طاقة الجسيم او مكانه أو سرعته و بنسميه “التابع الموجي”.
نجح الفيزيائيون على تطبيق معادلة شرودنجر لدراسة الألكترونات التى بتدور حول الذرات و فسروا سبب وجود مدارات محددة للذرات و وجود طيف مميز لكل عنصر و ظواهر تانية كتير و هى سبب نجاح كبير لميكانيكا الكم … و بتظهر غرابة ميكانيكا الكم في وصف الجسيمات على أنها أمواج فموجة الضوء مثلا لما تسقط على لوح زجاجي جزء منها بينعكس و جزء تاني بينفذ منه و لكن لو اخدنا الفكرة دي و تم تطبيقاها على الالكترونات هيكون فيه حاجة غلط لأن المعادلة هتقول ان الألكترون ينعكس و بيعبر الزجاج في نفس الوقت و بكدا هنلاقي الإلكترون في مكانين في مكانين في نفس اللحظة … ولو عملنا تجربة لقياس مكان الالكترون عشان نعرف إذا انعكس ولا استمر في حركته هنلاقيه حالة واحدة فقط إما انه مر من خلال الزجاج او انعكس.
و عشان نفهم دا الفيزيائيون وضعوا شوية تفسيرات لميكانيكا الكم اشهرها تفسير كوبنهاجن و الذى بيعتبر أن الالكترون موجود في الحالتين معا و لكن عملية القياس هي اللي اختارت احدهما بطريقة عشوائية … فكل حالة من الحالات لها احتمال معين و كل حالة لها تابع موجي معين ممكن نعرف من خلاله احتمال حصول الحالة دي و التفسير الاحتمالي راجع لماكس بورن.
برغم أن دقة و صحة الحسابات بتُعد النجاح الأكبر لميكانيكا الكم و لكن هذا التفسير الاحتمالي يعطى عشوائية للطبيعة يعتبر أحد اسرار ميكانيكا الكم التى ليس حل قاطع برغم وجود نظريات تانية و لكن بعض الفيزيائيين مثل اينشتاين و دي برولي و شرودنجر نفسه مقبلوش التفسير الاحتمالي دا تماما … كمان الرياضيات المستخدمة في ميكانيكا الكم كان ليها نتيجة غريبة على عملية القياس فمش بنقدر نحسب قيمة بعض المتغيرات الفيزيائية كالسرعة و المكان مع بعضهما بدقة فأذا حسبنا سرعة الألكترون بدقة شديدة هيبقى مستحيل معرفة مكانه و العكس صحيح و دا مش مشكلة في أدوات القياس لكن هي صفة أساسية من عالمنا الفيزيائي و المبدأ دا اسمه “مبدأ عدم التأكد” و اللي قدمه الفيزيائي فيرنر هايزنبرج مشروح تفصيلا من هناhttps://goo.gl/lHunWj
و بكدا هنلاقي أن التفسير الاحتمالي للتابع الموجي مع مبدأ عدم التأكد لهاينزبرج عكس كل حاجة نعرفها عن عالمنا … نفترض مثلا أن نتيجة أي تجربة ممكن نعرفها قبل التجربة و أن القياسات ممكن أنها تتم بالدقة اللي احنا عاوزينها و بدمج مبدأ النسبية الخاصة مع ميكانيك الكم تمكن بول ديراك من استنتاج المعادلة الموجية النسبية للألكترون و استنتج من خلالها وجود جسيم مضاد للالكترون ندعوه بوزيترون تحقق وجوده تجريبيا
و عمم الفيزيائيون فكرة “التكميم” زي ما لاقينا ان طاقة الحقل الكهرومغناطيسي متكونة من كمات صغيرة بنسميها فوتونات فإن طاقة اي حقول تانية زي حقول القوى النووية الضعيفة و الشديدة برضه مكممة و تم رصد وجود كمات هذه الحقول.
بتفرض النظرية السائدة في فيزياء الجسيمات حاليا أن جميع الجسيمات المادية زي الالكترونات و الكواركات هي تكميمات لحقول برضه و هنتعرف في الحلقة اللي جاية على النظرية دي و نتائجها و لو لسه مستغرب من ميكانيك الكم فدا حاجة طبيعية جدا فعندك مثلا نيلز بور قال ” كل شخص لم ينصدم بالنظرية الكمومية فهو لم يفهما”. أما ريتشارد فاينمان فبيقول ” يمكنني القول باطمئنان أنه لا يوجد من يفهم ميكانيكا الكم” .
