• من نحن؟
  • فريق العمل
  • انضم معنا
  • About Us
  • أرسل مقالك
  • ادعمنا على Patreon
  • الداعمون – Donors
  • للتواصل معنا
الأحد،24 يناير 2021
الباحثون الجزائريون - Algerian Researchers
  • البيولوجيا
    • نظرية التطور
  • طب وصحة
    • التوعية الجنسية
    • دماغ وأعصاب
    • سايكولوجيا
  • فيزياء ورياضيات
    • نظرية النسبية
    • ميكانيكا الكم
  • الهندسة والتكنولوجيا
  • فضاء وفلك
  • المزيد
    • أقوال
    • التاريخ
    • الطبيعة والعلوم البيئية
    • الغذاء والتغذية
    • الفلسفة و العلوم الاجتماعية
    • الكيمياء والصيدلة
    • الفن والتراث
    • الكتاب
    • المعلوماتية
    • المكتب الإعلامي
    • الموسيقى
    • بحوث و مشاريع جزائرية
    • تفنيدات
      • علوم زائفة
    • جائزة نوبل
    • جيولوجيا
    • دراسات و بحوث و تجارب ميدانية
    • علوم اقتصادية
    • فيديو
    • فيزياء فلكية
    • لغويات
    • منوعات علمية
      • إجابات علمية
  • هل تعلم والانفوغرافيك
    • هل تعلم ؟
    • معلومة في صورة
    • ألبومات
No Result
View All Result
  • البيولوجيا
    • نظرية التطور
  • طب وصحة
    • التوعية الجنسية
    • دماغ وأعصاب
    • سايكولوجيا
  • فيزياء ورياضيات
    • نظرية النسبية
    • ميكانيكا الكم
  • الهندسة والتكنولوجيا
  • فضاء وفلك
  • المزيد
    • أقوال
    • التاريخ
    • الطبيعة والعلوم البيئية
    • الغذاء والتغذية
    • الفلسفة و العلوم الاجتماعية
    • الكيمياء والصيدلة
    • الفن والتراث
    • الكتاب
    • المعلوماتية
    • المكتب الإعلامي
    • الموسيقى
    • بحوث و مشاريع جزائرية
    • تفنيدات
      • علوم زائفة
    • جائزة نوبل
    • جيولوجيا
    • دراسات و بحوث و تجارب ميدانية
    • علوم اقتصادية
    • فيديو
    • فيزياء فلكية
    • لغويات
    • منوعات علمية
      • إجابات علمية
  • هل تعلم والانفوغرافيك
    • هل تعلم ؟
    • معلومة في صورة
    • ألبومات
No Result
View All Result
الباحثون الجزائريون - Algerian Researchers
No Result
View All Result
Home فيزياء ورياضيات

نظرية الكم: ما هو مبدأ الشك؟

by Yasmine Gilani
2017/08/06
0 0
نظرية الكم: ما هو مبدأ الشك؟

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Bundesarchiv_Bild183-R57262,_Werner_Heisenberg.jpg

مبدأ الشكّ أو عدم اليقين من مجموعة الأفكار الأكثر شهرة (وربما غير المفهومة) في الفيزياء. ينصّ على أنّ هنالك ضبابية أو عدم وضوح في الطبيعة، أي أنّ هناك حدودًا أساسيّة لما قد نعرفه عن الجزيئات الكمومية، وبالتالي، عن المقاييس الأصغر على الإطلاق في الكون. في هذه المقاييس، الشيء الوحيد الذي يمكن حسابه هو الاحتمالات الممكنة لوجود الأشياء في أماكن معيّنة وكيف ستتصرّف تلك الأشياء بعد ذلك. بما يختلف عن كون نيوتن الذي يتحرك كعقارب الساعة -بشكل طبيعي-، حيث تجري الأمور وفقًا لقوانين قطعية تملي عليها كيفية التحرّك، ويكون توقّع مكانها أسهل إذا كنت تعرف الشروط الابتدائيّة، فمبدأ الشكّ يخصّص مستوى معيّن من عدم الوضوح في نظرية الكمّ.

   فكرة ويرنر هايزنبرغ تدلّنا على السرّ وراء عدم انفجار الذرّات داخليًا، وكيف تقدر الشمس على السّطوع، وبشكلٍ غريب، كيف يكون الفراغ ليس فارغا في الأساس.

   لقد تجسّد مبدأ الشكّ في مراحله المبكّرة في عام 1927، عن طريق ورقة قدّمها هايزنبرغ، وهو عالمٌ فيزيائيّ كان يعمل في معهد نيلز بور في كوبينهاغن في تلك الأثناء، بعنوان “على المحتوى الادراكيّ لنظرية الكمّ الحركيّة والميكانيكيّة”. ظهرت النسخة المعروفة الآن بعد سنواتٍ من هذا، حيث حسّن هايزنبرغ من أفكاره لاحقًا بعد إلقاء محاضراتٍ وكتابة أوراق بحثيّة.

   كان يعمل هايزنبرغ من خلال تطبيقات نظريّة الكمّ، وهي تعتبر طريقة جديدة وغريبة لشرح تصرّفات الجزيئات التي طوّرها الفيزيائيون، ومن ضمنهم نيلز بور، باول ديراك وإروين شرودنغر، خلال العقد الذي مضى قبل ظهور المبدأ. من بين أفكارها غير البديهية، فرضت نظرية الكمّ بأنّ الطاقة ليست هيئة مستمرّة بل تأتي كحزمات منفصلة (كمومية)، وبأنّ الضوء يمكن وصفه كموجة وكتيّار من تلك الحزمات. في محاولات شرح هذا بشكلٍ أوضح، اكتشف هايزنبرغ مشكلة في طريقة الحساب الأساسيّة للخصائص الفيزيائية للجزيء في الهيئة الكمومية. في إحدى رسائله لزميله، وولفغانغ باولي، عرض لمحة من فكرةٍ أصبحت لاحقًا جزءً أساسيًا في الوصف الكموميّ للعالم.

   ينصّ مبدأ الشكّ على أنّه لا يمكننا معرفة موقع الجزيء (x) وكميّة الحركة (p) بدقّةٍ مطلقة. كلّما عرفنا عن أحدهما بدقّة، سيكون من الصّعب معرفة الآخر. القيام بضرب الأخطاء في حسابات هذه القيم (هذه الأخطاء يتمّ التعبير عنها بواسطة الحرف اليونانيّ دلتا Δ) ببعضها البعض، يجب أن يعطينا رقمًا أكبر أو يساوي نصف قيمة ثابت بلانك قسمة 2π. ثابت بلانك هو رقمٌ مهمّ في نظريّة الكمّ، فهو يمكّننا من حساب تفاصيل العالم بأصغر القياسات وقيمته تساوي 6.626* 10-34 بوحدة جول ثانية.

   يمكن التّفكير بمبدأ الشكّ على أنّه توسيعٌ لمجال رؤيتنا وقياساتنا للأشياء في العالم اليوميّ. أنت قادرٌ على قراءة هذه الكلمات لأنّ جزيئات الضوء، الفوتونات، قد انعكست عن الشاشة ووصلت لعينيك. كلّ فوتون في ذلك المسار يحمل معه بعض المعلومات عن السّطح الذي انعكس عنه بسرعة الضوء. لكن رؤية جسيمٍ دون ذريّ، كالإلكترون مثلًا، ليس سهلًا كما تتصوّر. يمكنك بشكلٍ شبيه أن تعكس فوتونًا عن الإلكترون وتأمل بأن تحدّد موقع هذا الفوتون وتفحصه بواسطة أداةٍ خاصّة. ولكنّ الاحتمالات هي أنّ الفوتون سوف ينقل جزءً من كميّة الحركة للإلكترون عند الاصطدام ويغيّر اِتّجاهه. ومع العلم أنّ الجزيئات الكمومية عادةً تتحرّك بسرعة عالية، قد لا يكون الإلكترون في المكان الذي كان فيه عندما اِنعكس عنه الفوتون. بكلّ الأحوال، قياساتك للمكان أو كميّة الحركة لن تكون دقيقة، والأهمّ، أنّ المراقبة تؤثّر على الجزيء المراقَب.

   مبدأ الشكّ هو أساسٌ لجميع الأشياء التي نراها ولكن لا نستطيع شرحها بواسطة الفيزياء الكلاسيكية. خذ الذرّات، على سبيل المثال، حيث أنّ الإلكترونات المشحونة سالبًا تدور حول النواة المشحونة موجبًا. بالمنطق الكلاسيكيّ للفيزياء، نتوقّع بأنّ الشّحنات المتعاكسة سوف تجذب بعضها البعض، وبالتالي يتكوّم كلّ شيء فوق بعضه ليكوّن “كرةً من الجزيئات”. فهنا، يأتي دور مبدأ الشكّ ليشرح لماذا لا يحدث هذا: إذا اِقترب الإلكترون جدًّا من النواة، عندها سيكون موقعه معروفًا بشكلٍ دقيق، وبالتالي، ستكون نسبة الخطأ في حساب موقعه ضئيلةً جدًّا. هذا يعني أنّ نسبة الخطأ في حساب كميّة حركته (وبما يشمل، سرعته) تكون هائلة. في هذه الحالة، قد يكون الإلكترون سريعًا جدًّا بما يكفي ليخرج من الذرّة تمامًا.

   يمكن لفكرة هايزنبرغ أن تشرح أيضًا نوع الاشعاع النوويّ الذي يدعى “اِضمحلال أو تحلل ألفا”. جزيئات ألفا عبارة عن بروتونين ونيترونين تنبعث من بعض النواة الثقيلة، مثل اليورانيوم -238. عادةً، هنالك روابط داخل النواة الثقيلة التي تحتاج الكثير من الطاقة من أجل تفكيكها، وهي بدورها تحافظ على ثبات النواة. ولكن، ولأنّ جزيئات ألفا داخل النواة لديها سرعة محدّدة ومعروفة، موقعها ليس محدّدًا، هذا يعني أنّ هنالك فرصةً ضئيلة، ولكنّها ليست معدومة، بأن تجد الجزيئاتِ نفسها، في نقطةٍ معيّنة، خارج النواة، بالرغم من أنّها نظريًا لا تحمل طاقة كافية للخروج. يحدث هذا من خلال ما يعرف بـ”النفق الكمومي”، لأنّ الجسيم الهارب عليها أن يجد طريقة ما للخروج من خلال حاجز طاقةٍ لا يستطيع الهروب من وهكذا يهرب جزيء ألفا على هيئة اِشعاع من خلال ظاهرة النفق الكمومي.

   عملية شبيهة بهذا النفق تحدث، في مركز الشّمس، ولكن العكس، حيث تندمج البروتونات مع بعضها البعض وتحرّر الطاقة خارج الشمس والتي تجعلها مشعّة. درجات الحرارة في لبّ الشّمس ليست عالية بما يكفي ليكون للبروتونات طاقة كافية للتغلّب على التنافر الكهربائيّ المتبادل بينهم. ولكن، وبفضل مبدأ الشكّ، يمكنها أن “تحفر طريقها ضد حاجز الطاقة لتندمج معاً”.

   ربّما أغرب نتيجة لمبدأ الشكّ هو ما يقوله بصدد الفراغ. عادةً، الفراغ يُعرَّف باِنعدام وجود كلّ شيء. ولكن، هذا ليس ما تقوله نظرية الكمّ. هنالك عدم تأكد يخصّ كمية الطاقة في العمليات الكموميّة والوقت الذي تستغرقه للحدوث. فبدلًا من الموقع وكمية الحركة، يمكن وصف معادلة هايزنبرغ عن طريق الطاقة والزمن. مرةً أخرى، كلّما كان أحد المتغيّرات مقيّدًا أكثر، يكون الآخر أقلّ تقييدًا. ولهذا، من الممكن، لفتراتٍ صغيرة جدًّا من الزمن، أن تكون طاقة الفراغ الكموميّة غير دقيقة للغاية، لدرجة تسمح للجسيمات أن تظهر من الفراغ. هذه “الجسيمات الافتراضية” تظهر كأزواج، مثلًا: إلكترون ومادّته المضادة، البوزترون، لفترةٍ قصيرةٍ جدًّا ومِن ثمّ تدمّر بعضها البعض، وتتبقى طاقتهما، وهذا لايزال ضمن قوانين فيزياء الكمّ طالما أنّ الجسيمات تتواجد فقط لوهلاتٍ قصيرة ثمّ تختفي عند انتهاء الوقت. مبدأ الشكّ، إذًا، هو ليس ما يجب القلق منه في فيزياء الكمّ، حيث أنّه لولاه لما كنّا موجودين من الأساس.

المصدر: هنا
ــــــــــــــــــــــــــ
تدقيق لغوي: هاجر بن يمينة
مراجعة علمية: ثروت الخطيب

 

شارك هذا المقال:

  • انقر للمشاركة على فيسبوك (فتح في نافذة جديدة)
  • اضغط للمشاركة على تويتر (فتح في نافذة جديدة)
  • المزيد
  • اضغط لتشارك على LinkedIn (فتح في نافذة جديدة)
  • انقر للمشاركة على Telegram (فتح في نافذة جديدة)
Previous Post

“درع للضوء” قد يحمي رواد الفضاء من الأشعة

Next Post

هل نزلات البرد تعني الإنفلونزا؟

Yasmine Gilani

Yasmine Gilani

Next Post
هل نزلات البرد تعني الإنفلونزا؟

هل نزلات البرد تعني الإنفلونزا؟

أحدث المقالات

متلازمة التعب المزمن

متلازمة التعب المزمن

01/07/2020
الجمرة الخبيثة (الأنثراكس) والإرهاب البيولوجي.

الجمرة الخبيثة (الأنثراكس) والإرهاب البيولوجي.

29/06/2020
مفارقة فيرمي: أين هم الفضائيون؟

مفارقة فيرمي: أين هم الفضائيون؟

29/06/2020
لماذا لن تكون الحواسيب واعيةً حقًا!

لماذا لن تكون الحواسيب واعيةً حقًا!

26/06/2020
déjà vu الذكريات الزائفة..

déjà vu الذكريات الزائفة..

15/06/2020
اِضطراب أحلام اليقظة المفرطة

اِضطراب أحلام اليقظة المفرطة

15/06/2020
كيف تشفيك الأحلام من آلامك النفسية ؟

كيف تشفيك الأحلام من آلامك النفسية ؟

13/06/2020
ارتباط ظهور متلازمة التهابية غامضة بكوفيد-19 لدى البالغين في أوائل العشرينيات

ارتباط ظهور متلازمة التهابية غامضة بكوفيد-19 لدى البالغين في أوائل العشرينيات

13/06/2020
الضغط النفسي، بين الطبيعة النفسية والفيزيولوجية.

الضغط النفسي، بين الطبيعة النفسية والفيزيولوجية.

02/06/2020
استخدام أقنعة الوجه القماشية للمساعدة على إبطاء انتشار كوفيد-19 (1):

استخدام أقنعة الوجه القماشية للمساعدة على إبطاء انتشار كوفيد-19 (2):

19/05/2020

الأكثر قراءة

  • الأفكار الاساسية للسانيات البنيوية لدي سوسير De Saussure

    الأفكار الاساسية للسانيات البنيوية لدي سوسير De Saussure

    125 shares
    Share 125 Tweet 0
  • 12 أطول كلمة في العالم

    76 shares
    Share 76 Tweet 0
  • ماذا تعرف عن (السابيوسكشوالتي Sapiosexuality) أو الانجذاب للذكاء؟

    1550 shares
    Share 1550 Tweet 0
  • غشاء البكارة والعذرية (ماهو الغشاء؟ أنواع الأغشية، وحقائق عن ذلك)

    605 shares
    Share 605 Tweet 0
  • مقدمة قصيرة في شبكات الكمبيوتر (4) : طوبولوجيا الشّبكات

    29 shares
    Share 29 Tweet 0

جميع الحقوق محفوظة © - موقع الباحثون الجزائريون - لا يسمح بنقل أي مادة دون أخذ إذن خطي من إدارة الموقع.

No Result
View All Result
  • البيولوجيا
    • نظرية التطور
  • طب وصحة
    • التوعية الجنسية
    • دماغ وأعصاب
    • سايكولوجيا
  • فيزياء ورياضيات
    • نظرية النسبية
    • ميكانيكا الكم
  • الهندسة والتكنولوجيا
  • فضاء وفلك
  • المزيد
    • أقوال
    • التاريخ
    • الطبيعة والعلوم البيئية
    • الغذاء والتغذية
    • الفلسفة و العلوم الاجتماعية
    • الكيمياء والصيدلة
    • الفن والتراث
    • الكتاب
    • المعلوماتية
    • المكتب الإعلامي
    • الموسيقى
    • بحوث و مشاريع جزائرية
    • تفنيدات
      • علوم زائفة
    • جائزة نوبل
    • جيولوجيا
    • دراسات و بحوث و تجارب ميدانية
    • علوم اقتصادية
    • فيديو
    • فيزياء فلكية
    • لغويات
    • منوعات علمية
      • إجابات علمية
  • هل تعلم والانفوغرافيك
    • هل تعلم ؟
    • معلومة في صورة
    • ألبومات

جميع الحقوق محفوظة © - موقع الباحثون الجزائريون - لا يسمح بنقل أي مادة دون أخذ إذن خطي من إدارة الموقع.

Welcome Back!

Login to your account below

Forgotten Password?

Create New Account!

Fill the forms bellow to register

All fields are required. Log In

Retrieve your password

Please enter your username or email address to reset your password.

Log In