مرحبًا أيها الشباب ذوو القدمين، هل تحب الأشياء الصعبة ولكن ذات أسلوب مميز؟ إذا كان الأمر كذلك، فأنا متأكد من أن ميكانيكا الكم مفهوم يثير اهتمامك بقدر ما يتركك عاجزًا عن الكلام، وليس في هذه المقالة سيتم تقديم شرح ميكانيكا الكم لك. ومن ناحية أخرى، سنرى اليوم كيف وُلدت في عام 1900 من دماغ وعين رجل عبقري يدعى ماكس بلانك.
من هذا ؟
أحب ممارسة الألعاب، لذا فهو يتمتع ببقعة صلعاء واضحة ونظارات وشارب عائلي جميل. ولد بلانك عام 1858 وتوفي عام 1947، وهو من بين أمور أخرى وضع تصورًا لعصر بلانك الذي سبق أن تحدثنا عنه في المقال الخاص بـالكون المتعددوعمل على القانون الثاني للديناميكا الحرارية وأنشأ ثوابت بلانك وبولتزمان.
دعونا نضع أنفسنا في سياق ذلك الوقت، إنه عام 1900، وبالنسبة للفيزيائيين، فإن الصداع على نطاق واسع أمر طبيعي. هذا اللغز يسمى "الجسم الأسود" ولا يوجد فيه أي عنصرية بالطبع، أعتقد ذلك... يجب أن تعلم أن لون الجسم يتحدد من خلال الطول الموجي للإشعاع المنبعث من "الجسم". وبالتالي فإن الجسم الأخضر هو جسم يمتص كل إشعاع الضوء باستثناء الإشعاع عند 550 نانومتر، والذي يتوافق مع اللون الأخضر.
وبالتالي فإن الجسم الأسود هو الجسم الذي يمتص كل شيء دون أن ينبعث منه أي شيء. حتى ذلك الحين كان كل شيء يسير على ما يرام في أفضل العوالم الممكنة، ثم في أحد الأيام قام الفيزيائيون بتسخين الجسم الأسود، ثم مفاجأة! يصدر الجسم الأسود إشعاعات تعتمد على الحرارة التي تم تسخين الجسم إليها. وكانت محنة دماغية، لأنه حتى لو بدا الانفعال الحراري لذرات الأجسام السوداء فكرة جيدة، إلا أنه لم يكن كافيا لفهم الظاهرة.
ماذا حدث فجأة؟
حسنًا، وصل ماكس بلانك، وتناول القهوة مع الشوكولاتة من جلد الغزال وجرعة من الكولا وقال"يا أيها العاهرات، لدي فكرة، لكنني لا أؤمن بها حقًا. في الواقع، الضوء ليس إشعاعًا مستمرًا، بل مجموعة من حبيبات الضوء. ماذا تقصد بنقطة من الضوء؟ هل ترى ما هي سنبلة الذرة؟ حسنًا، الأمر نفسه، فالإشعاع المضيء مملوء بأكواب الذرة الموضوعة واحدة خلف الأخرى. وكل سنبلة لها طاقة تساوي تردد الضوء مضروبا في ثابت يحمل اسمي. وبما أن الذرة ليست راقية بما فيه الكفاية، فسوف نسميها كم الطاقة. كيف سيساعدنا هذا؟ لا فكرة. أسئلة؟ »رسم تخطيطي صغير لتوضيح ذلك.
وهكذا ولدت ميكانيكا الكم، ولكن كما قال بلانك نفسه، لم يؤمن بها حقًا، وعندها جاء ثاني عالم مفضل لدي، اسمه؟ أينشتاين، ألبرت أينشتاين. لقد كان مهتمًا جدًا بالمفهوم الذي طرحه بلانك وعمل عليه لمدة 5 سنوات. وظهرت الحقيقة، في الواقع، الضوء هو بطبيعته موجي وجسيمي بطبيعته، وهذا يعني أنه يمكن أن ينتشر في الفراغ دون دعم، وهو ما لا تستطيع موجة ميكانيكية مثل الزلزال القيام به، ولكن لديه جسيمات تنقل المعلومات. وهذه الجسيمات هي الكميات التي حددها بلانك، لكن أينشتاين أعطاها اسمًا آخر، وهو الفوتون. لقد تم للتو عرض ميكانيكا الكم.
ولكن ما هو الغرض الذي خدمه فيما يتعلق بالجسم الأسود؟
حسنًا، هذا جعل من الممكن فهم أن الأجسام السوداء تنبعث منها فوتونات بمجرد تسخينها إلى درجات حرارة دقيقة تتوافق مع عتبات درجة الحرارة، وتسمح الفوتونات المنبعثة للجسم الأسود بفقد الطاقة والاستقرار. وهذا المفهوم هو أساس ميكانيكا الكم، حيث لا يمكن إثارة أي جسيم إلا عن طريق إرسال كمية محددة من الطاقة مؤهلة لتكون كمات طاقة (الكميات – ميكانيكا الكم، إذا كنت لا ترى الارتباط فلا أستطيع فعل شيء أكثر في هذه المرحلة ). الطاقة التي سيتم إعادة انبعاثها من خلال الفوتون بواسطة الجسيم لتعود إلى حالة مستقرة، والتي تسمى الحالة الأرضية.
حاليًا، غالبًا ما يُستخدم مفهوم الطاقة الكمومية خارج ميكانيكا الكم، ولكننا سنرى ذلك لاحقًا في مقال آخر إذا أعجبك هذا المقال، أما أنا فأشكرك على اهتمامك!
