نستكمل معكم
المحاضره السادسه
في نهاية القرن التاسع عشر كانت النظريات الفيزيائية قادرة على تفسير ظواهر كتير و التنبؤ بالنتائج الدقيقة للقياسات و انعكس نجاحها على النجاح المستمر للثورة الصناعية و اللي خلى الفيزيائي جيمس كلارك ماكسويل عام 1871 انه يقول “خلال بضعة سنوات ستكون كل الثوابت الفيزيائية الهامّة قد حسبت و ستكون المهمة الوحيدة للعلماء هي اجراء هذه الحسابات بدقة اكبر” … و لكن الواقع كان مختلف بدرجة كبيرة جدا … فكان موجود شوية مسائل اللي الفيزياء الكلاسيكية ملقتلهاش شرح و أهمها توهج الأجسام الساخنة أو اللي بنسميه دلوقتي اشعاع الجسم الأسود
تخيل انك حطيت طرف سكينة او اي قطعة معدنية هنلاقيه بتتوهج بالتدريج في الاول باللون الأحمر بعد كدا البرتقالي بعدين الاخضر و لو كانت درجة الحرارة عالية جدا هتوصل للون الابيض …. و زي ما احنا عارفين كل لون ليه طول موجة معين و مفيش أي قانون فيزيائي قدر يستنتج العلاقة ما بين تردد الموجة بدرجة الحرارة او الطاقة … وأكبر مثال على المشكلة دي ساعتها كانت الشمس … الفيزياء وقتها مقدرتش تفسر علاقة لون الشمس الاصفر بدرجة حرارتها و مقدرتش تفسر مصدر طاقة الشمس … و لما حاول الفيزيائيون تطبيق النظرية الكهرومغناطيسية بدقة اكبر اكتشفوا معادلة تُعتبر صحيحة للترددات المنخفضة و لكن معادلة دي تنبأت بطاقة لا نهائية من عند الترددات العالية زي الضوء الفوق بنفسجي و دا طبعا مستحيل
عام 1900 ماكس بلانك قدر انه يلاقي حل للمشكلة و لكن الحل دا كانه ليه فرضية غريبة … كانت جميع نظريات الفيزياء بتعامل الطاقة على انها مقدار مستمر يعني لو الكترون محتاج كمية طاقة معينة عشان ينتقل من مستوى طاقة اقل لمستوى طاقة اعلى ممكن نديله نص كمية الطاقة دي بس لضعف الوقت و الالكترون هينتقل برضه … لكن بلانك افترض ان الطاقة بتنتقل بشكل محدد و بكميات مش ممكن نقسمها سمّاها “كمّات” و كان القانون المستنتج بيفسر التجربة بالظبط … لكن غرابة الفرضية اعترض عليها كتير من الفيزيائيين بس آينشتاين ادرك أهميتها في تفسير ظاهرة تانية كانت غير مفهومة و هي التأثير الكهروضوئي و هي اثارة الالكترونات من سطح المعادن بواسطة الأشعة الضوئية و هو المبدأ الأساسي في خلايا الطاقة الشمسية … اينشتاين قدر يستنتج بعلاقة بسيطة باستخدام فرضيات الكمات ممكن تفسير التأثير الكهروضوئي بنجاح و اللي بسببه حصل على جائزة نوبل عام 1921.
مشكلة تانية مقدرتش الفيزياء الكلاسيكية من تفسيرها وهي ثبات الذرة … بحسب النظرية الكهرومغناطيسية أي شحنة بتتحرك في حركة دائرية زي ما بتتحرك الألكترونات حول النواة بتصدر اشعاع و بتفقد طاقتها تدريجيا لغاية ما توصل لمركز الذرة او بمعنى تاني إن الذرة بتنهار و دا عكس اللي موجود في الطبيعة … نيلز بور عمل فرضية غريبة باستخدام فكرة الكمات و كانت ناجحة في تفسير خواص وأطياف العناصر البسيطة زي الهيدروجين و الطيف المرئي للغاز هو اللون اللي بيتوهج به الغاز عند تسخينه –لو عاوزين تشوفوه حط شوية ملح على عين البوتوجاز و بعدين ولعه و ركز بسرعة هتلاقي اللهب لونه اصفر جدا دا الطيف لذرة الصوديوم-لكنها مفسرتش اطياف بقية العناصر … قبل فرضية الكمات كان الضوء عبارة عن امواج كهرومغناطيسية بتحمل طاقة و بتنتشر في الوسط المحيط و لكن فكرة تكميم الطاقة اديت صفة جسيمية للضوء برضه … فكل موجة ممكن تمثيل بعض خواصها بانها خواص جسيمات مادية
و كانت أوضح فكرة عن المبدأ دا ظهرت لما لاحظ كومبتون أن الضوء بيتشتت عن الالكترونات بطريقة شبه تصادم كرتين بلياردو و اللي معناه ان كمات الأشعة الكهرومغناطيسية أو الضوء او الفوتونات بتتصرف في بعض التجارب كأنها جسيمات مادية صغيرة و الفكرة دي خلت الفيزيائي لوي ديبروي أنه يفترض العكس تماما و ان الجسيمات الصغيرة بتتصرف زي الألكترونات كموجة في بعض الحالات .. كانت فرضية غريبة برضه بس تم اختبارها باجراء تجارب وجودوا ان مسار الالكترونات بينحني لما بيعدي من شقوق صغيرة جدا زي حيود امواج الضوء
و زي ما بنوصف الأمواج بمعادلة اسمها معادلة انتشار الموجة كان لازم نلاقي معادلة بتوصف حركة الجسيمات بنفس الشكل اللي عملها الفزيائي إرفين شرودينجر و اتسمت على أسمه و اللي بقت حجر الأساس في نظرية دراسة الظواهر الفيزيائية بس على مقياس صغير جدا زي الذرات و الالكترونات و اللي معروفة بميكانيك الكم ولكن برضه النظرية دي كانت غريبة … بس ايه هي نتائج المعادلة دي؟ وايه اللي خلى اينشتاين بعد كدا يرفض تفسير ميكانيك الكم؟
تابعونا …
مقالات علم الفيزياء جميلة وومتعة ولكن اتمنى ان تكون باللغة العربية الفصحى بعيدا عن اللهجة العامية …محبتي لكم جمعيا
سنراعى ذلك ان شاء الله
الفيزياء المشروحة بطريق القصة في المقال رائعة جدا
نتمنى افادتكم . و اعطونا ارائكم اول بالاول