ميكانيكا الكم
Quantum mechanics
النظريات المختلفه لميكانيكا
الكم بدئت
تتولى بسرعه بعد اختراع العالم توماس اديسون لل مصباح
الكهربائى عام 1879 م
والافكار الاوليه للنظريه الكميه كانت على يد العالم اسحاق نيوتن فى
القرن ال17
تلك النظريه تعاقب بعدها العديد من النظريات لعدد كبير من
اكبر واشهر علماء الكون فى تلك الفتره الزمنيه ومنحت جائزة نوبل للعلوم فى تلك
الفتره لما يقارب عشرون جائزه نوبيل للعلوم
ولم يدرك احد فى ذلك الوقت انهم طرقوا باب العلوم الرقميه وعلوم
الذره ونظريات الاكوان الموازيه اوالاكوان المتعدده ونظريات الابعاد الكونيه وانها
بداية عصر جديد ,
العصرالرقمى المبكر
وكانت كل نظريه جديده لها نتائج اغرب وابعد من الخيال واستغرق
تفسير بعضها من الناحيه المنطقيه والفزيائيه الكثير الوقت والبعض الاخر لايزال حتى
الان بدون تفسير علمى واضح
من اشهر تلك الاسئله الخاصه باحد النظريات كانت من نصيب
اختراع المصباح الكهربائى للعالم
اديسون
وكان من ضمن الاسئله
كان من بعض علامات الاستفهام حول تصرف
الضوء مع المصباح الكهربائى للعالم اديسون
كانت بدون اجابه منطقه
لماذا كان السلك يضيئ
اولا بالوان مختلفه مثل الاصفر والاحمر ثم الابيض ولايتغير ثانيا بعد الابيض
ولماذا لم يتخذ المصباح اللون الابيض من البدايه؟
المصباح الكهربائى بدء بفكرة اوليه بتمرير تيار كهربائى بسلك
فى اخره ينتهى بوجود ماده تستقبل الشحنه الكهربائيه من كل طرف سلك بشحنه مختلفه
احدها سالبة والاخرى موجبة الشحنه,عند وصول التيار الكهربائى لتلك الماده تتاثربسبب تواجدها ممثله غالق
للدائره الكهربائيه بفعل ارتفاع درجة
حرارتها ليتغير الجهد الكهربائى من كهرباء الى طاقه اخرى مثل الحراره ومنها الى
ضوء
كان العالم ايسون مهتم بالعلوم والتجارب وابتكر العديد من
الاختراعات وتم تسجيلها فى مكتب براءة الاختراع ولم يكن مهتم بالتعليم لانه وجد انه
اقل من مستوى تفكيره وطموحه , ترك التعليم وتفرغ لتجاربه ومعمله الذى انشاته له
والدته حتى جاء يوم مرضت فيه واستدعى توماس اديسون
جلس توماس اديسون غاضب لتاجيل العمليه بسبب عدم وجود
الضوء الازم وقرر حل تلك المشكله باختراع مصباح كهربائى وبعد اجراء العمليه ذهب
الى مكتب برائة الاختراعات واخبرهم انه سوف يخترع مصباح كهربائى وسخروا منه ونصحوه
ان يفكر فى شئ اخر لانه شئ مستحيل ولن يستطيع اختراع مصباح كهربائى ’عكف اديسون فى
معمله بالايام مع مساعديه على اختراع المصباح حتى جاء اليوم الذى نجح فيه ايجاد
عنصر او ماده تتحمل الجهد الكهربائى والحراره وينتج الضوء استخدم الخيط القطنى
وبعض الياف الكربون حتى جاء اليوم الذى نجح فيه بانتاج ضوء كان ضعيف ولفتره زمنيه
قصيره ثم يحترق لكنه تشجع لنجاح نظريته
طبيب ويخبره بضرورة اجراء عمليه جراحيه على وجه السرعه ولكن
كانت المشكله ان الضوء المتوفر اضعف من ان يساعد على اجراء تلك العمليه وقرروا
تاجيل العمليه لصباح اليوم التالى,
جلس توماس اديسون غاضب لتاجيل العمليه بسبب عدم وجود
الضوء الازم وقرر حل تلك المشكله باختراع مصباح كهربائى وبعد اجراء العمليه ذهب
الى مكتب برائة الاختراعات واخبرهم انه سوف يخترع مصباح كهربائى وسخروا منه ونصحوه
ان يفكر فى شئ اخر لانه شئ مستحيل ولن يستطيع اختراع مصباح كهربائى ’عكف اديسون فى
معمله بالايام مع مساعديه على اختراع المصباح حتى جاء اليوم الذى نجح فيه ايجاد
عنصر او ماده تتحمل الجهد الكهربائى والحراره وينتج الضوء استخدم الخيط القطنى
وبعض الياف الكربون حتى جاء اليوم الذى نجح فيه بانتاج ضوء كان ضعيف ولفتره زمنيه
قصيره ثم يحترق لكنه تشجع لنجاح نظريته
وعكف توماس اديسون على تطور الفكره وتحسينها باستخدام
عناصر مختلفه من اشكال الكربون والخيوط القطنيه التى تحملت وقت اطول وانتجت ضوء
لفتره وصلت الى 24 ساعه ثم بعد فتره وصلت الى
40 ساعه وذهب لمكتب برائة الاختراع ليجد بعض المخترعين الذين قدموا العديد من
المصابيح الكهربائيه الاخرى وتم مقارنة جميع المصابيح المقدمه لهم حتى تم اختيار
مصباح توماس اديسون الذى كان يتميز بمدة اضائه اطول وضوئه اكثر ثباتا وتم
تسجيل الاختراع باسمه.
واتت بعض الشركات حديثا لتطوير الفكره بتبديل
الكربون مستخدمين سلك مصنوع من مادة التنجستين المطور ليصبح اكثر مرونه واكثر
احتمال للحراره واشعاعا للضوء داخل تجويف زجاجى خالى من الهواء وبه غازات خامله لمنع
وجود هواء يحتوى على الاكسجين الذى يتسبب فى احتراق السلك او الماده المستخدمه
من عوامل تباطئ تقدم سير النظريات هى بعض الظواهر التى واجهة
العلماء ولم يجدو لها تفسير منطقى وكان اى عالم يقدم تفسير او اجابات منطقيه لتلك
الاسئله كان يحصل على جائزة نوبل للعلوم بسهوله مما انشغل العلماء على تقديم تفسيرات
وتحليلات تجيب على الاسئله وايقن بعضهم انه لابد اولا معرفة طبيعة الماده ودراستها
لمعرفة لماذا تتصرف بمثل ذلك الشكل وكانت
الاجابات بالفعل عن السهل الممتنع.
وكانت اول النظريات عن طبية الضوء
كان معرف عن الضوء فى ذلك الوقت انه
يتكون من وحدات تشبة الذراة متعادلة الشحنه الكهربائىه
حتى جاء العالم طومسون عام 1897 بنظريه
عن تكوين الذره وانها تتكون من جسيمات سالبة الشحنه وباقى الذره موجبة الشحنه ووضع
نظرية ان الذره تتكون من الكترونات سالبه داخل جسيم
موجب الشحنه وحصل على نوبل.
وبعد عشر سنوات جاء عالم رذر فورد
بنظرية الجسيم الموجب بداخله شحنات سالبه واثبت النظريه معمليا مستحدم شريحه من الذهب
وعرضها لاشعة الفا واذا كانت نظرية طومسون صحيحه فسوف يحدث انعكاس للاشعه الموجهه
او انعكاس جزئى لها
فان الاشعه سوف تنعكس بسبب ان الالكترونات سالبه
والاشعه سالبه ولكن ماحدث ان الاشعه كلها اخترقت الجسيم ماعدا جزء واحد من الاشعه قد
انعكس
واكمل نظريته بعد الموافقه عليه
بتحليلات مقنعه ومثبته عمليا ونظريا ان سبب عدم انعكاس الاشعه يعنى ان الذره
معظمها فراغ وشبهها بالمجموعه الشمسيه وان بها نواه صغيره شحنتها موجبه وهى التى
ادت لانعكاس الجزء الصغير من الاشعه والتى يدور حولها الالكترونات التى هى ذات
الشحنه السالبه وحصل على جائزة نوبل
وظهر العالم ماكس بلانك وكان
من احد متابعين النظريات السائده فى ذلك الوقت خاصة لتلك النظريه ولم يعترض على
نظرية ان الذره تتكون من مجموعة من الاجزاء السالبة الشحنه وان النواة موجبه
الشحنه لكنه اتى بنظرية الطاقه وتعتمد على نفس مااثبت فى نظرية الكم لكن مع الطاقه
وكانت اغرب نظريه وكانت لاتصدق وغير منطقيه ان الطاقه يمكنها ان تعامل معاملة الكم
(الكتله)
واسماها فزياء الكم او ميكانيكا الكم
وكان وقتها العالم نلز بور
يتابع نظرية ماكس بلانك لفزياء الكم التى يحاول اثبات ان الطاقه يمكن ان تعامل
معاملة الكتله واقترح طرح اسئلة المصباح الكهربائى لاديسون على ماكس بلانك التى
باتت دون اجابات ورد قائلا ان نظرية رذر فورد كانت صائبه ان الذره تشبه
المجموعه الشمسيه نواه موجبه تدور حولها الكترونات سالبه ولكن لها مدارات محدده
للدوران داخلها حول النواه ولكن عندما يكتسب الالكترون شحنه اعلى ينتقل الالكترون
الى مدار اعلى ويتغير لونه الى الازرق حتى يفقد الشحنه الزائده ليعود الى مداره
الاصلى وعند رجوعه يصدر طاقه ضوئيه ويعود بلون احمر ولذلك تحول لون السلك الى
الاحمر فى البدايه عند انتقاله الى مداره الاصلى عند فقده للطاقه
وحسب مدى الشحنه الكهربائيه ينتج
اللون من الاصفر ويعنى ان الالكترون اكتسب بعض الطاقه تمكنه من الانتقال مدارين
وليس مدار واحد وعند رجوعه من مدارين اصدر اللون الاصفر والضوء الابيض يعنى حصوله على الطاقه القصوى
وكل مازادت مقاومة السلك او الماده المستحدمه كلما احتاج الى طاقه اكبر لانتاج
الضوء الابيض المطلوب وانبهروا العالماء بالنظريه والاجابات وحصل على نوبل ومعه ماكس
بلانك لنظرية الكميه للكم والطاقه ,
والى الان توجد اسئله لم يتم الاجابه
عنها واشهرها حسب نظرية البرت اينستين ان السرعه القصوى فى الكون هى سرعة
الضوء وكان تصرف غريب ان الالكترون فى
انتقاله من مدار الى اخر يشبه الانتقال الانى اى يعنى فى لاوقت ويختفى من مداره
ليظهر فى مدار اعلى او اقل ولا يزال المجال مستعد لمنح اى عالم يستطيع تفسير
مايحدث لكن لاتتعجل وتفكر كثيرا انتظر ماهو قادم .
كان فى ظل كل تلك الاحداث يعمل البرت
اينستين على نظرية الكهروضوئيه.
وهى فى حالة وجود سلك مفصول من
المنتصف ومر ضوء من منتصفهم (من بين طرفين السلك ) سوف يمر خلالهم تيار كهربائى
ويعنى ذلك بالرغم ان السلك مقطوع لكن عند
مرور الضوء بينهم استطاع الضوء تحرير وتحريك الالكترونات الساكنه فى السلك المفصول
من المنتصف
وتلك هى نفس النظريه الحديثه لتوليك
الكهرباء بالطاقه الضوئيه او الشمسيه وبنفس النظريه السابقه كلما زاد الضوء المار
كلما زادت الطاقه المولده للتزكره ,,,احمر , اصفر , ابيض ,,,
لكن فى نفس الوقت الذى قدم فيها البرت
اينستين نظريتة الكهروضوئيه اكتشف انه يتعارض مع نظريه هامه جدا ان لتحرير او
تحريك الالكترونات داخل السلك المفصول لابد من وجود جسيمات لتحريك الالكترونات فى
السلك وبما ان الالكترونات عباره عن جسيمات فلابد لها من وجود جسيمات اخرى
للاصطدام بها لتتحرك ايضا مثل كرات البلياردو لابد ضرب كره بكره اخرى
لتوليد حركة
الكره المراد تحريكها
وكان المعروف فى ذلك الوقت ان الضوء
عباره عن موجات وليست جزيئات.
تعريف الموجات وحركة الموجات ,,
فى حالة اثارة موجه حلاكيه لحبل او
ماشابه اذا الحاله ليست تحريك الحبل لكن الموجه الصادره منه
والموجه هى اضطراب فى الوسيط مثل
الهواء
الى ان اتى البرت اينستين
بنظرية المعروفه بان الضوء عباره عن موجه وجسيم فى نفس الوقت وبما ان الضوء يستطيع
ان يصبح موجه وجسيم فى نفس الوقت يعنى ان الالكترون ايضا يمكنه ان يكون كذلك وكانت
فتره عصيبه عندما ادلى البرت اينستين بتلك النظريه لان ذلك يعنى ان الذره
ايضا تستطيع ان تصبح موجه وجسيم فى نفس الوقت وتسببت النظريه فى بلبله كبيره فى
الوسط العلمى وقتها لانها تنافى العقل والمنطق ’’
لان كل شئ فى الكون يتكون من ذرات
ويعنى ذلك ايضا ان اى كتله بما فيها ايضا جسم الانسان يمكنه ان تكون موجه وجسيم او
كتله نفس الوقت !!!!!
وايضا تركت النظريه سؤال صعب المنال
وهو ان الذره تتكون من الكترونات تستطيع
ان تتغير
اذا اين يوجد الالكترون فى الموجه وكيف يوزع
بداخلها واين وكيف ؟
الى ان ظهر العالم شرودنغر وجاء
بمعادله تشرح كيفيه حركة الالكترون فى الموجات لكنها لاتشرح جزئية السؤال بمكان
الالكترون داخل الموجه وحصل على نوبل بنظرية شرح حركة الالكترون فى الموجه ثم جاء العالم
هايزنبرج وطرح مبدء او نظريه اشتهرت باسم عدم التاكد جاء به انه لايمكن
تحديد مكان وسرعة الالكترون فى نفس الوقت وحصل على نوبل ,
وجاء بعد ذلك ماكس بورن
بنظرية الاحتماليه ,وهى احتمالات وجود وسرعة اللكترونات فى نشاط الموجات بنسب فى
كل حالة حركة او استحالة تواجده فى اماكن لحظيه وحصل على نوبل
ميكانيكا الكم الجزء الثانى ,الشق المزدوج
تجربة الشق المزدوج قام بها العالم توماس يانج عام 1801
هي إحدى أهم التجارب
الفيزيائية التي أسهمت في البحث في طبيعة الضوء
عاد العالماء لاعادة التجارب لمعرفة كيف يتصرف الضوء هل سوف يسير فى
شكل موجات او سوف يسير فى خطوط مستقيمه كالجزيئات
تمت التجربه باستخدام لوح به شقين متوازيين بشكل راسى
ومن خلفه حاجز اخر لكنه مصمط بلى شقوق لاستقبال الضوء عليه لمعرفه
كيف تصرف الضوء متجها لى اللوح الثانى ليرسم خط سيره وبالتالى شكله عند مروره
بالشقين والسقوط عليه
عندما يمرر اويسلط الضوء
او الالكترونات على اللوح ذو الشقين يعبر الضوء من الشقين ويسقط على اللوح الخلفى الاخر
ويظهر طبيعة الضوء فاذا كان عباره عن جزيئات سوف يمر ويرسم خطان مماثلان للشقين
على اللوح الخلفى بنفس شكل الشقين
--(عرض شكل الالواح ) بدون تجربة الضوء
بمعنى ان الضوء اذا كان طبيعته كجزيئات مثل البلى سوف تمر
الجزيئات لترسم نفس شكل الفتحات المفرغه على اللوح الاول الى اللوح الخلفى فى شكل
خطين من الضوء , لكن ليس هذا ماحدث لوحظ ان الضوء رسم مجموعه من الخطوط متوازيه
يفصلها عن بعض خطوط اخرى مظلمه وقال توماس يانج انه يعنى ان البرت
اينستين كان مخطئ وان الضوء عباره عن موجات ,,
+-(عرض تجربة الشق المزدوج ونتيجة الخطوط المتعدده )
ملحوظه للتوضيح الموجه كما ذكرنا انها عباره عن اضطرابات فى
وسيط مثل الهواء او الماء او ماشابه , القينا حجر داخل الماء فاصدر موجات دائريه
من مركز الشئ اللقى وممتده حتى تتبدد الطاقه المؤثره والمنتجه للاضطراب المائى
(الموجات او الاضطراب الموجى الناشئ سوف يتكون طوله حسب ثقل وعمق ومساحة المصطح
المائى)
--(عرض شكل صنع موجات على سطح الماء)
حتى تنتهى الموجه او
تصطدم بجسم اخر معاكس فتنعكس الموجه بعدة اشكال لاسفل ولاعلى كشكل الموجه,كل موجه
لها قمه وقاع .
ففى حالة عمل موجه اخرى بجانب الموجه الاولى سوف يحدث تداخل
بين الموجتين اذا تصادف تداخل الموجتين كلا منهم فى قمتها سوف تتجمع القمتان لتصنع قمه اكبر
مضاعفه واذا تصادف تداخل للموجتان كل منهم فى قاعها الموجتين سوف يتداخل قاعهما
لصنع قاع مضاعف نفس الشكل السابق لكن
بالعكس قاع مضاعف
-عرض شكل القمم او القاع متداخله ينتج قمم مضاعفه او قاع
مضاعف
وفى حالة تصادف تداخل موجتان متجاورتان لكن الاولى كانت فى
قمتها والاخرى كانت فى القاع يحدث تادخل للقمه الاولى والقاع للموجه الثانيه لتلغى
كل منهم الاخرى تسمى موجه هدامه سوف يحدث التحام القمه للموجه الاوله مع قاع
الموجه الثانيه ويحدث الغاء للموجه بالكامل ذلك اذا كانت القمه مساويه للقاع ام
اذا كانت احدهما اكبر من الاخرى فسوف يحدث قمه صغيره او قاع صغير ,
-عرض شكل الموجه الهدامه
موضوع نسبى لكن نشرح
الفكره لكى نستوعب التالى وعقب توماس يانج ان الضوء عباره عن موجه بعبوره
الفتحتين ليرسم عدة خطوط بدلا من خطين فقط يعنى ان الضوء عبر الحاجز من خلال
الشقين ثم حدث تموج فى شعاع الضوء وتداخل فيما ينهم قمم وقاع تلتحم تكون قمم اكبر
فى جزء وصنع موجات هدامه اخرى
وهو مارسم على اللوح الثانى
موجات قبل الشقين (الحاجز المثقوب رئسيأ)
موجات بعد المرور من الحاجز ذو الشقين وتتتداخل الموجتين كما
هو فى الشكل
-الشكل يوضح كيفية رسم عدة خطوط بدلا من خطين
ثم اعدوا التجربه مره اخرى لاكن باستخدام الالكترونات بدلا من
الضوء وبنفس النتيجه التى رسمها الضوء تمت باستخدام الالكترونات
خطوط موجيه جنبا الى جنب ضوء ظل ضوء ظل
واقتنعوا ان الالكترون عباره عن موجه
ثم اعادوا التجربه ايضا باستخدام الالكترونات لكن بدلا من سيل
الالكترونات اطلقوا الكترون واحد يليه واحد اخر واحد بعد الاخر وبعد كل الكترون
ينظروا الى اللوح الخلفى ويكتشفوا لا وجود للموجات هذه المره فقط نقطه مضيئه فقط
ولا وجود للموجات واصابهم الزهول واعادوا التجربه عدة مرات لكن هذه المره بدون
مراقبه مباشره منهم وترسم الالكترونات موجات متداخله تظهر على شكل خطوط كما فعل
الضوء سابقا
ويعيدوا التجربه لكن تحت مراقبه ويرسم الضوء خطين فقط
واصابهم بالفعل زهول وكان هناك من يعلم بما يفعلوا كل مره تتم
التجربه تحت مراقبه للوح الخلفى يرتسم خطين فقط يعنى ان الضوء عباره عن ذراة وبدون
مراقبه يظهر على شكل خطوط متعدده للضوء
حتى اقترح احدهم اقتراح ينافى العقل والمنطق وقال دعونا نراقب
الكترونيا وليس بانفسنا وربما بالفعل يوجد
شئ عاقل يدرك مانفعل
وعند التجربه وعند مرور الكترون من الفتحه تعطى صفاره تعنى
مرور الكترونات نصف الالكترونات عبر من فتحه مختلفه عن الجزء الاخر منهم ( نصف عدد الالكترونات عبر من اليسار والنصف
الاخر عبر من اليمين )
وعلى الحاجز الخلفى ارتسم خطين فقط ويعنى ان الالكترونات
تصرفت وكانها ذرات وليست موجات
وكان الالكترونات تقول انا لست موجات هذه المره
ثم اقترحوا بعدم المراقبه المباشره او الالكترونيه وتعادوا
التجربه وكانت الصدمه
ولا تحتاج لشرح !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! او تعليق
كما لو كانت الالكترونات تقول لهم انى اعلم انكم لم تراقبوا ,
وكانهم ليسوا فى معمل تجارب يحضره كبار علماء الارض
ولكن فى سيرك او عرض سحرى ,وظلوا وقتا صامتين ينظرون لبعضهم
البعض وكان كل منهم لايستطيع قولها
هل نحن نحلم حلم جماعى ام هذا الذى يحدث امام اعيننا حقيقه
وحرفيا لا احد يصدق ماحدث مهما كانت ثقافته وعلمه
الا انه هراء او علماء سكارى
وذلك يعنى شئ واحد ان الالكترون خلال مراقبته يتصرف وكانه
جزيئات او ذرات وعند مراقبته حتى باستخدام الكاميرات الالكترونيه يعلم انه مراقب
وعند صرف النظر عن مراقبته يتصرف كانه موجات
ويعنى ذلك ايضا ان كل شئ من حولنا وحتى نحن عند المراقبه
تتصرف اجسامنا ونراها على شكل مختلف عن الشكل عندما لايكون مراقب
وبعد ذلك داخل المعمل اتفق العلماء ان تتم المراقبه من خلف
الحاجز الاول الكترونيا ودعونا نرى ماذا سوف يحدث
وما حدث بعد مرور الالكترونات كموجات وعبرت للوح الثانى تغيرت
وارتسمت على شكل خطين كذرات
وكانه عاد وغير فى ماضيه عندما شعر بما يراقبه كموجات وعاد من
جديد ليعبر ثانيا كجسيمات
وذلك يعنى ان احداث المستقبل يمكنها تغيير الماضى كما اثبتت
التجربه وذلك ايضا المفروض ان ينطبق على الجسيمات المتنهية فى الكبر مثل اجسام
الانسان انا وانت ونحن
ومن الوارد ان تكون عشت فتره وتتزكرها او شخص ما ولكن حدث شئ
فى المستقبل تسبب فى تغيير الماضى حيث اننا نتزكرها ولكنها لم تحدث فى حياتنا
الحاليه كما يحث احيانا اننا نجزم ونقسم اننا عشنا هذه اللحظه بكل تفاصيلها من قبل
او تحدثنا الى شخص ما نراه للمره الاولى الم يحدث لك يوما ؟؟؟!!!
وتسمى علميا الذاكره الكازبه false memory
ولاشهر التفسيرات لهذا الموضوع كانت
العوالم المتعدده او الالكوان الموازيه وخرج بعض العلمات بنظريات وتجارب تقول ان
لكل جزء موجود حتى جزيات اجسامنا لها نظائر غير محدوده فة عوالم واكون متوازيه
ومتعدده اخرى لكل منا وتلك الاكوان تظل متداخله سويا طول نحن لاندركها حتى يتم
مراقبتها او التركيز معها او تبدء المراقبه لتتوقف وتختفى تلك العولم المتداخله او
الموازيه ويتبقى عالم او كون واحد فقط حسب القرار او الموقف الذى فكرت به او
اتخدته وذلك يفسر ويؤكد اننا مخيرون او يمكننا ان نختار حاضرنا اللحظى (تغيير
الواقع )
مثال للتوضيح نفترض اننا نسير فى
طريق فى نهايتة مفترق طرق فى حالة عدم الملاحظه او المراقبه فسوف تسير فى الطريقين
سويا فى نفس اللحظه وفى لحظة تركيزك او مراقبتك سوف يتبقى لك افتراض واحد بطريق
واحد حسب مابداخلك او نيتك او ماتم قراره من داخلك وتغلق العالم الثانى ويختفى
الافتراض الاخر فى نفس اللحظه واحيانا
يخيل اليك انك بالفعل كنت تسير فى الاتجاهين معا او يخيل لك ان تسير فى الاتجاه
الاخر ورايت ماتم فى الاتجاه الاخر او علمت به مسبقا وكما نفقول يخلق من الشبه
اربعون لا فى تاك الحاله ليست اربعون انها مليارات الذرات وكل ذره بها كم الكترون
له نظائر فى اكوان موازيه بمليارات
الاحتمالات والطرق والعوالم والاشخاص وكل ماتتخيله صحيح وقد ذكر ذلك فى القرأن
وبالتالى يوجد مليارات النسخ منك فى اكوان موازيه مع كل وجود فرص للاحتمالات تعمل
وتتداخل الاكوان حتى تقرر انك اى كون واى احتمال يرضيك حسب ماتقرر انت وتختفى
الاحتمالات الاخرى لتذهب لكون اخر مع نسخه منك فى كون اخر
واتى كوبنهاجن وقال انه
لايوجد شئ اسمه مكان بالنسبه للالكترون وبمجرد مرقبته يتم تحديد مكانه اذا
الالكترون فى جميع اشكاله وهيئاته لايقع تحت ظروف مكان محدد حتى يراقب فيحدد مكانه
ويثبت ثم اعيد السؤال القديم مرة اخرى اين يقع الالكترون بالنسبه للموجه فاجاب ان
تلك لموجه التى هى نحن وكل مايحيط بنا ليست موجات حيقيه وانما هى افتراضات
والافتراضات تتجسد فورا عند مراقبتها او عند قرار ما وقمة وقاع الموجه ليست حقيقيه
وانما افتراضات واحتمالات نختار احدهما او نختار من عشرات او احيانا من ملايين
الاحتمالات حسب الظروف المحيطه وعدد الاحتمالات المفترضه مثل مفارق الطرق يوجد
احتمالين اساسيين يمين او لليسار نكمل او لانستطيع لاى سبب فى المنتصف او ,,,,,,,
ويتم تسجيل احتمال واحد فقط لكل
الكترون فى الوقت الواحد بالتتسلسل والتتابع كشريط السينما وعند ضرب الالكترون عبر
الفتحات تم تسجيل بدون مراقبه عدد الاحتمالات الممكنه للالكترون فى شكل موجه مع
انه الكترون واحد لكن تم تسجيل موجه متالفه من ملايين الالكترونات فى وقت واحد
وعند مراقبتها تم تسجيلها كنقطه واحده عبر الفتحه حتى سقطت على اللوح الخلفى
فاثبتت مكانها حين ذاك
وكان لك فى وجود البرت اينستين
وكان يشاهد ويسمع ولكنه غير مقتنع ببعض الجزئيات وقال كيف الرصد او المراقبه هى
ماتخلق الوجود ثم عقب بمقوله شهيره له انا احب ان اعتقد ان القمرموجود حتى اذا كنت
لا انظر الليه وناداه شرودنغر وقال له نفترض
ان يوجد صندوق بداخله زجاجه بها غاز
سام وماده مشعه وجهاز يقيس الاشعاع وشاكوش
بحيث ان الجهاز اذا تم رصد اشعاع سوف يحرر الشاكوش ويتم كسر الزجاجه لتحرير الغاز
السام وتموت القطه ووضع ذره واحده من ماده مشعه وتم اغلاق الصندوق
وبذلك تم ادخال فرصة الاحتمالات لفتح
بوابة الازمنه المتعدده بنائا على الفرضيات
لان اى ماده مشعه تحول نصف كتلتها
لاشعاع خلال فتره زمنيه محدده تسمى فترة نصف العمر فرضيا اننا نملك واحد كيلوا من
ماده مشعه عمرها الافتراضى ساعه واحده سوف تتحول بعد ساعه الى نصف كبلوا ماده مشعه
وبعد ساعه اخرى سوف تتحول الى ربع كيلوا وبعد الساعه الثالثه تتحول الى ثمن كيلوا
وهاكذا وفى فرضية القطه ومع الذره نصف عمرها ساعه واحده فلن نعلم متى تحولت الذره
الى اشعاع ,بالتالى يمكن للذره التحول خلال الساعه وتبدء الفرضيات بعد دقيقه بعد
نصف الساعه بعد ساعه وبالتالى لانعلم
القطه ماتت ام لم تمت حتى نقرر ان نفتح الصندوق لتقرر القطه احد الفرضيات عند
الرصد ..
الجزء الرابع
الاتصال الشبحى
ميكانيكا الكم او تاثير زينو الكمى
Zeno Elea
زينو اليا
كان فيلسوف يونانى
من عصر الفلاسفه فى القرن الخامس ولد عام425
ق م فى ايليا وتوفى عام 490 ق م فى سقليه وكان للفلاسفه شان كبير فى تلك
الفتره من الزمن وتخصص فى علم يسمى بعلم النهايات وكان مؤسس علم الجدل كان يستنتج
من اى قضيه لخصومه نتيجتان متناقضتان ويثبت بذلك بطلانهما وكان من اهم افكاره انكار حقيقة الزمان والمكان
ويعتبرهم حيله يستعان بهما للتعبير عن افكار
وقيل عنه انه تورط فى مؤامرة خلع الطاغيه اليونانى نيارخوس
وخضع للتعذيب بعدها ليقر عن اسماء من عاونه
وكان له الفضل بسبب جدله الزائد فى احد الايام ورط البعض فى
مشكله كان لحلها الاثر فى ظهور علم التفاضل والتكامل
ويوما ما قرر الذهاب الى حديقته لكن قرر الذهاب بخطى
تنازليه كل خطوه يخطيها تكون نصف مسافة الخطوه السابقه لها
وبالطبع واقعيا ذلك يعتبر مستحيل لانه بعد عدة خطوات سوف تصبح مسافه لانهائيه
وبالتالى سوف يحتاج لزمن لانهائى ايضا وذلك فرضا امكانية حدوثه
لكن الغريب انه بالفعل نجح للوصول للحديقه ويجلس بها
الان
وافترض ان الومان والمكان غير متصلين ببعضهما ولا توجد حركه
للاشياء من الاساس انما هى وهم من خيالنا للتوضيح
يشبه تصوير افلام الرسوم المتحركه قديما بتواجد مجموعه
لانهائيه من اشكال الحركه بجوار بعضها البعض وتكون صور باحداثيات مختلفه وعن طريق
مراقبه حركة الصور المتتاليه او التصوير السريع لها يعطى احساس بالحركه
وبذلك يكون الزمان مسجل به صور مختلفه لاى موقف او حركه
وعملية المراقبه او الرصد مايعطى وهم بالحركه
فى حالة تحرك جسدك هو فى الحقيقه لم يتحرك لكن الصور الموجوده
فى الزمان والمكان يتصلان فى نقطه واحده عند الرصد لتكون صورة الحركه المفترض انها
تحدث
وكما قال ماكس بلانك ان الطاقه مثل الماده تقسم الى جزيئات
سميت كوانتم او كم وايضا ان المكان او
الاطوال او المسافات تقسم الى اجزاء متناهية الصغر وسميت ب اطوال بلانك
كما هو الحال مع المتر يقسم الى سنتمترات وهى تقسم الى
ميلمترات وتقسم الى ميكرو ميلمترات ويقسم او نانو ميلمترات
الى مالا نهايه ؟
رد بلانك بالاجابه بلا لن تكون لانهائيه لان ارقام الانهائيه
لاتطبق فى الواقع لتصبح اقل مسافه هى بلانك وتساوى1.6*35-10
M
وبالتفصيل يساوى
0.00000000000000000000000000000000000016
وهو رقم نهائى ولا يمكن تقسيمه لانه
يعتبر اقل وحدة قياس على الاطلاق ويعتبر هو وحدة بنية المكان المطلق .
ولمن سوف يطرح السؤال ,,,
كم يبلغ طول هذه الوحده ؟
هو اصغر من نصف قطر البروتون نفسه
100 كوانتليون مره
وماهو الكوينتيليون ؟
هو واحد ويمينه 30 صفر
وماهى اصغر وحده لقياس الزمان ؟
قطع اقصى سرعه ممكنه فى اقل مسافه
ممكنه
واقصى سرعه ممكنه هى سرعة الضوء
300.000 كيلومتر فى الثانيه
واقل مسافه ممكنه هى وحدة بلانك 1.6*35-10 M
300000/1.6*35-10 =اصغر
فتره زمنيه فى الكون زمن بلانك 10-44*5.39
وبالمعادله السابقه اثبت ان الزمان
والمكان وحدتان منفصلتان
ميكانيكا الكم
الشق المزدوج
الاكوان الموازيه
سرعة الضوء
الكوانتليون
البروتون
الذرات والجزيئات
Atoms and molecules
وحدة بلانك
التشابك الكمى
لايزال العلماء يبحثون عن حياه ذكيه
خارج الارض روبوت يستطيع السير فى الكون بسرعات تفوق اضعاف سرعة الرصاصه ويحمل
رساله مسجله بجميع الغات المعروفه مع خريطه توضح مكاننا فى الكون املين ان
يستقبلها احد الحضارات التى ربما يبحثون عنا ايضا
لاتمام اى عملية اتصال يجب ان تخضع
لعامل السرعه والزمن لكننا لانشعر بذلك لان ابعد مكان على الارض يبعد فقط عدة الاف
من الكيلومترات ويعنى اننا لن نشعر بتلك المشكله
وفكر العلماء كثيرا بايجاد وسيله
اخرى لارسال رسائل من الارض بعمق الاف السنوات الضوئيه ولكن الواقع ان اقصى سرعه
معروفه فى الكون هى سرعة الضوء وهى تقريبأ 300 الف كيلوا متر فى الثانيه بفرض اننا
يمكن ان نستطيع ارسالها بسرعة الضوء ,وحسب اخر اكتشافات لاقرب كواكب للارض تبعد
مسافة 4.5 سنه ضوئيه.
دعونا نفترض اننا ارسلناها بسرعة
الضوء او انها بالزمن الارضى
اذا لوصول الرساله وبفرض يوجد من
استقبالها وارسل الرد سوف نستقبلها بعد 4.5 اخرى
الاجمالى 9 سنوات
الا اذا ارسلناها بسرعه اكبر من سرعة
الضوء وحسب نظرية التشابك الكمى يمكننا ذلك!
ماهو التشابك الكمى.
حسب اخر مااكتشفه العلماء عن الذره
انها تكون من نواه موجبة الشحنه ويدورحولها الكترونات سالبة الشحنه فى مدارات
شبيهه بمدارات الكواكب حول الشمس وكل الكترون يدور حول نفسه كمثل دوران الارض حول محوره
اذا الالكترون ينتج عنه مجال مغناطيسى
ويمكن تحديد نوع الشحنه من اتجاه
الالكترون اذا كان دورانه ولكل شحنه مختلفه يرمزله بسهم لاعلى او لاسفل مع عقارب
الساعه يكون السهم للاسفل وعكس عقارب الساعه يكون لاعلى كما اثبت ذلك بتجربة اسقاط
شعاع مع الالكترونات وتم فصله لشعاعين كل شعال اعطانا شحنه مختلفه بدوران عكس
الالكترون الاخر فى الشعاع الاخر
ثم تم فصل الشعاع الموجب الشحنه الى
شعاعين اخرين فحصلوا على شعاعين لكل شعاع لالكترون مختلف الشحنه ومختلف لاتجاه
السهم كما حدث من قبل وكل ماقسموا احد
الالكترونات الاحادى الشحنه واتجاه واحد وتم تقسيمه اعطى نفس النتائج وفسر العلماء
ذلك كما فسروا من قبل ان عند مراقبة الالكترون او رصده يختار اتجاه واحد وعندما
لايرصد يدور فى كل الاتجاهات او يكون متواجد فى كل احتمالاته حتى يتم رصده فيختار
احتمال واحد عكس الاخر ولايمكن ان يكون الشعاع المنقسم لاثنين لهم الكترونين بنفس
الشحنه والاتجاه وحركة الدوان مع عقارب الساعه او ضدها واجاب العلماء فى وجود
اينشتين ان الكون جميع احتمالاته ممكنه ولايوجد شئ معد مسبقا وعقب اينشتين على
تفسير العلماء ان ذلك ينافى القضاء والقدر وكل شئ قابل للتغيير وخاضعه للاحتمالات وقال
عباره شهيره له ان الله لا يلعب النرد وقال نرذ بور لاينشتين لايجب عليك اخبار
الله بما يجب ان يفعل .
وفسرت التجربه ان الالكترونات
الصادره من مصدر واحد لابد ان حصيلة نتائجهم تعطى دائما صفر
الكترونين من شعاع واحد
الاول شحنته موجبه ويدور مع عقارب
الساعه واتجاهه للاسفل
لابد وان الاخر يكون عكسه لان
النتيجه حتميه كما يلى طالما لم يتم رصده
الثانى شحنته سالبه ويدور عكس عقارب
الساعه واتجاهه للاعلى
فى حالة عدم رصده فهو يتواجد فى كل
الصور والاحتمالات
ويضا فى حالة تباعد الالكترونات عن
بعضهم وليكن احدهم على الارض والاخر فى ابعد مجره فى الكون, اذا رصدنا الموجود على
الارض معنا سوف نجده احد الاحتمالات فى نف اللحظه يتصرف الاخر عكس ماتصرف
الالكترون لى الارض وكنه ارسل رساله لحظيه لاتعتمد على سرعات ولا حتى سرعة الضوء
"لحظيه تامه"
واطلق العلماء على ذلك الاتصال ب
التشابك الكمى او
Quantum Entanglement
وبالتاكيد كان البرت اينشتين
ثائر جدأ وكانوا بالطبع يعلموا لماذا كان ثائر لانهم بتلك الجزئيه تنافى نظرية
النسبيه لان لايمكن ان يصل اى شئ فى الكون لسرعة الضوء وبتلك النقطه ان الكترون
يرسل رساله فى اخر نقطه فى الكون لارسال خصائص الالكترون الثانى كما يجب ان يكون
اذا انه يسير بسرعه اكبر من سرعة الضوء باضعاف مضاعفه,
وكما اثبت فى النسبيه انه لايمكن لاى
شئ فى الكون ان يصل لسرعة الضوء لانه كلما اقترب منن سرعة الضوء تصبح كتلته
لانهائيه ولكى نحرك كتله لانهائيه وذلك مستحيل يجب توفير طاقه لانهائيه لها وذلك ايضا
مستحيل ,
وايضا حسب النظريه النسبيه ان المكان
والزمان بعدان منفصلان
مثال اذا حدث تحرك شئ فى مكان بسرعة
الضوء تصبح سرعته فى الزمان صفر
او تحرك شئ فى زمان بسرعة الضوء تصبح
سرعته فى المكان صفر
العالم جون بيل اثبت ان
الالكترونات لاتحتوى على اى معلومات مسبقه وان التشابك الكمى شئ حقيقى وموجود وان
لم تكن هناك حركات تواصل حتى ولو كانت غير مفهومه لكانت نظريات ميكانيكا الكم
خاطئه وقرر صنع اله لقياس تعمل عل مقارنة الجزيئات المترابطه
وقام عليها كلاوزر لقياس الاف من الجزيئات
المترابطه للمقارنه بينهم لكن كانت النتائج خاطئه كل مره ثم شارك التجربه
الفيزيائى الفرنسى "اس بى"
باختبار يتعلق بجوهر الخلاف بين اينشتين وبور
وكان القياس او اختبار احد الجزيئين
الذى يؤثى على الاخر من خلال ارسال اشاره سرعتها لحظيه تامه "اكبر من سرعة الضوء"
وكانت النتيجه ان حسابات نظريات
ميكانيكا الكم صحيحه والرابط موجود بالفعل فى جزيئات العالم الكمى دون الاخذ فى
الاعتبار المسافه بينهم وكانها غير موجوده بالفعل على الاطلاق
. أي أن البرت أينشتاين كان خاطئاً حين
ألغى فرضية أن تكون هناك حركة غريبة بين الجزيئات تربطهما ببعض. وهذا صادماً على
نحوٍ غير مسبوق، ويقول أشهر الفيزيائيون على مستوى العالم في ذلك الخصوص:
أنه لا يمكن لأي أحد أن يسأل لماذا
هناك رابطة، وتصرفات مُترابطة بين الجزيئات المنفصلة التي تفصلهما مسافاتٍ بعيدة،
وكأن تلك المسافة غير موجودة؟ هذا سؤال ليس له إجابة.
هنا؛ ألغت النظرية الكمِّية مفهوم وفرضية عدم وجود رابطة بين
الجزيئات المترابطة المتباعدة، وأثبتت أنه بالفعل توجد رابطة بين الجزيئات حتى لو
كان أحدهم على سطح القمر، والآخر على الأرض.!
قطة شرودنغر
من أكثر التجارب الغير مُتدراكة في
الفيزياء الكمِّية هي تلك التجربة. وضعها «شرودنغر» لإيجاد تفسير
مُختلف للكم عن تفسير كوبنهاجن. لكنها ببساطة مُجرد تجربة تخيلية لقطة
موضوعة داخل صندوق. يوجد مع القطة زجاجة تحوي على مادة مشعة، وعداد غايغر يقيس
الإشعاع فقط من الذرات، وحمض الهدروسيانيك القاتل، ويتصل بالعداد مطرقة.
حين تبدأ المادة المُشعة بالتحلل، يقوم
عداد غايغر بالعد، وحين تتحلل المادة المشعة خلال ساعة كما هو مُحدد لها، تقوم
المطرقة المتصلة بالعداد بكسر الزجاجة الحاوية على الحمض القاتل.
مشاهدات التجربة، في
عالمنا الواقعي؛ من المفترض أن تموت القطة بالحمض فوراً. لكننا في ميكانيكا الكم،
ولأننا في عالم الإحتمالات، فإن هناك إحتمالين:-
إما أن تكون القطة ميتة، أو الإحتمال
الآخر بأن القطة لازالت حية، أي نتائج ما بداخل الصندوق تعتمد على الرصد، لكن خلف
ذلك الصندوق فإن القطة – وفقاً لميكانيكا الكم – في حالة مُتراكبة، متذبذبة بين
الحياة والموت.!
فالتراكب بين الواقع والكم، جعل القطة
في تلك التجربة التخيلية بين عالمين تتذبذب فيه الجزئيات، أما مصيرها الحتمي
يعتمد على رصد حالتها، وإذا ما رُصدت حالة للقطة؛ فإن الإحتمال الآخر يُلغى.
تطبيقات
النظرية الكمية
النقل
عبر الفضاء
كان أبزر أحلام البشرية هو ايجاد وسيلة ما لنقل الأشخاص من مكانٍ إلى مكان
آخر، دون الحاجة لإهدار الوقت في قطع مسافات كبيرة. وهناك الفيلم الشهير “star trek” الذي يشرح
ذلك. لكن واقعياً وفي مختبرٍ على جُزر الكناري على شواطئ أفريقيا، قام فريقٍ بحثي
بقيادة الدكتور “أنطون زيلنغر”، باستخدام النظرية الكمية لنقل فوتونات الضوء دون
الحاجة لأن يقطع مسافة كبيرة. التجربة كالآتي..
يقوم الفريق بتوليد فوتونين – جزيئين-
للضوء مترابطين، ويبقى أحدهم في جهازٍ موجود في جزيرة “لابالما”، والآخر سيرسل إلى
جزيرة “تينيريف” التي تبعد مسافة 144 كم، بواسطة تلسكوب ليزري مُوجّه.
ثم تطبق النظرية الكمِّية على فوتون
ثالث يُضاف ومن المفترض أن ينتقل إلى جزيرة “تينيريف” ليس من خلال المسافة بين
الجزيرتين، بل من خلال الرابطة بين الفوتونين- الجزيئين – الأصليين، ليستقرهناك
مُطابقاً تماماً للفوتون الأصلي في جزيرة “لابالما”.
خلال الإنتقال يتوجب على الفريق مقارنة
الحالة الكمية للجزيئيين. وحين تمت وطُبّقت التجربة، نجح “زيلنغر” في نقل ألآف
الجزيئات بتلك الطريقة.
لكن حلم البشرية في نقل البشر لازال
مُستبعداً، حيث تتطلب عملية النقل تلك؛ تدمير الجُزيء أو الشيء الأصلي بعد نقله
لمكانٍ آخر، ولا أحد يريد خوض تلك التجربة بكل تأكيد.!
الحاسوب الكمِّي
صورة للعملاق الحاسوب الكمِّي
عالمٌ آخر يدعى “سيث لويد” من معهد
ماساتشوستس، يعمل على توظيف ميكانيكا الكم في عمل شيء أكبر، وهو الحاسوب الكمِّي.
يعتمد الحاسوب العادي على نظامٍ ثنائي يُدعى الـ “bit”، لكن هنا يصبح بشكلٍ كمِّي مختلف.
بمعنى توظيف الـ “bit” للعمل جزيئات كمِّية، أي أنه لو وجد
“0” في مكانٍ ما و”1″ في مكانٍ آخر في الحاسوب الكمِّي، هما معاً يُكِّونان
“بِتُّا- bit” كمِّيا يمكن من خلاله إجراء حسابات رياضية لا يمكن تخيلها.
في ميكانيكا الكم؛ تستطيع الجزيئات أن
تتواجد في أماكن عدة في وقتٍ واحد، لذا يمكن للـ “bit” الكمِّي إجراء العديد من العمليات
الحسابية المتعددة، والمعقدة، والمليئة بالملايين من المُتغيرات في آنٍ واحد
للوصول لنتيجة واحدة صحيحة في النهاية، وتجاهل البقية. على سبيل المثال: توقع حالة
الطقس مُسبقاً، يمكننا من خلاله التنبؤ بالكوارث الطبيعية كالزلازل والأعاصير قبل
حدوثها.
فجميع الجزيئات في العالم الكمِّي
الصغير، تؤول إلى ذراتٍ وذرات؛ حتى تكوَّن أشياء كبيرة صعوداً من عالم الجزيئات
الصغير، إلى عالمٍ آخر. يقول الفيزيائي براين غرين:
“يعتقد فيزيائيون في العالم، أن كل
الإحتمالات في العالم الكمِّي لا تختفي أبداً، وعوضاً عن ذلك؛ كُلها وجميع النتائج
التي تحدث في هذا العالم الصغير، تحدث فعلاً ومعظمها يحدث في أماكن أخرى، في
أكوانٍ مُوازية أخرى لكوننا.”
يبقى السؤال الذي لم يجد أحد إجابة
عليه حتى الآن، هو لماذا أصلاً تكون الجزيئات في حالة تخبُّط، وغير مستقرة وتتواجد
في أماكن عدة في آنٍ واحد في العالم الكمِّي؟
أخيراً.. أنهيت هذا التقرير وأكاد أشعر أنني
غُيُّبت تماماً عن حاضرنا، احتاجت إلى أخذ إستراحات كثيرة بين السطور والفقرات
أثناء كتابته. ميكانيكا الكم هي السِّحر العلمي، والحقيقة والإحتمالات التي تدب في
خفايا أصغر مكونات المادة؛ الذرة. ثم تعود بنا صعوداً إلى عالمنا الواقعي بأحجامه
الكبيرة، ثم إلى أكوانٍ أخرى موازية لكوننا، ولا أحد يعلم إلى أين ستأخذنا
مُستقبلاً.
ميكانيكا الكم أشبه بعلاجٍ مغناطيسي
للنفس البشرية، خفية بتأثيراتها لكنها حقيقة واضحة تُسيِّر بها عوالم صغيرة. وأنت
أيها القارئ، بعد أن عرفتها بتمعنٍ وعلى طريقتها وقوانينها، لن تعود كشخصٍ طبيعي
يدرك الواقع إلا بعد عدة دقائق.
فمعرفة أن الأساس لهذه النظرية الصحيحة
المُثبتة بحساباتها؛ هو عدة قوانين ومشاهدات لتجارب تُلغي كافة المفاهيم
الفيزيائية المحسوسة واقعياً، ليس أمراً سهلاً، فكلاهما صحيح، لكنهما متناقضين
تماماً. ولا يمكن للعقل البشري إدراكها إلا إذا ذهبت به لعالم النظرية الكمِّية
الصغير، عالم مُتناهي الصغر أغرب من الخيال، وفوق كافة التصورات الذهنية.
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق