قصة الكوانتوم (الطاقة الكمية) ( مستويات الطاقة )

عضو فضي

خلال استماعهما للمحاضرة كتب Paul Ehrenfest ملاحظة صغيرة على ورقة ومررها لصديقه أينشتاين: "لا تضحك.. فهناك مكان خاص في عقاب التكفير عن الذنوب (يوم القيامة) لأساتذة نظرية الكوانتم حيث سيجبرون على الاستماع إلى محاضرات حول الفيزياء الكلاسيكية لمدة عشر ساعات يومياً!". رد أينشتاين: "أنا أضحك فقط على سذاجتهم. من يدري من سيضحك أخيراً في النهاية؟" بالنسبة لأينشتاين لم يكن هذا أمراً للضحك والمزاح.. فنقطة الخلاف هي في صلب الحقيقة وهي روح الفيزياء ذاتها.

لم يرق لاينشتاين ما كان يسمعه في تلك المحاضرة عن نظرية الكوانتم.. فنظرية الكوانتم شديدة الغرابة وتقلب الفيزياء الكلاسيكية رأساً على عقب وتناقض ما نشاهده في حياتنا اليومية. لا غرابة إذاً أن يعلق أينشتاين على نظرية الكوانتم بقوله: "كلما ازدادت نظرية الكوانتم نجاحاً كلما بدت أكثر سخافة".

هذه قصة جديدة من قصص الكون.. رحلة أشد صعوبة من رحلة البحث عن ميلاد الكون لأنها تبحث في عالم لا يمكن لمعداتنا التجريبية – مهما بلغت من الدقة والتعقيد – الوصول إليه.. كما أنها قصة جدال طويل بين اثنين من أعظم العلماء الذين أنجبتهم البشرية..

إنها قصة واحدة من أكثر النظريات العلمية نجاحاً في تاريخ العلم.. وأشد نظرياته غرابة.. ورغم غرابتها الشديدة فهي المسؤولة عن كثير من التطور التكنولوجي الذي يشهده العالم اليوم.

إنها قصة جميلة ومثيرة.. ومليئة بالغرائب.. ربما أغرب ما فيها هو أن بعض رواد هذه النظرية أنفسهم تمنوا لو لم تكن لهم يـد في وجودها!

هذه هي قصة نظرية الكوانتم (أو الكم) Quantum Theory من بداية اكتشاف فكرة الكوانتم مصادفة عام 1900، إلى الخلاف الحاد الذي ظهر في صفوف علماء الكوانتم في تفسير معنى النظرية وتأثيرها في نظرتنا للعالم من حولنا.

عضو فضي

الأشعة الكهرطيسية

الأشعة الكهرطيسية بشكل عام هي عبارة عن تغيرات منتظمة في الخصائص الكهربائية والمغناطيسية للفراغ. يدعى أيّ تغير منتظم ودوري بالموجة. إذاً لدينا الآن موجات كهرطيسية. هذه الموجات تختلف بتواترها، فبعضها سريع التغير (أي أن الموجة تعيد نفسها بسرعة) وبعضها أبطأ. هذا التواتر مرتبط بطول الموجة (المسافة التي تقطعها الموجة قبل أن تتم دورة كاملة)، فكلما ازداد التواتر انخفض طول الموجة.

الموجات الكهرطيسية تشكّل طيفاً واسعاً جداً تختلف موجاته بتواترها (أو بطول موجتها كما سبق). عين الإنسان هي جهاز حساس لجزء صغير جداً جداً من هذا الطيف الواسع ويدعى بالطيف المرئي، وهو ما يسمح لنا برؤية الأشياء التي تصدر هذه الأشعة من حولنا. موجات الراديو هي نوع آخر من هذا الإشعاع، إلا أنها موجات بطيئة وذات طول موجة كبير جداً. هناك أيضاً الموجات الصغرى (ميكروويف) وهي موجات ذات تواتر عالي جداً وذات طول موجة صغير جداً (لذلك تدعى بالميكروويف). يبلغ تواتر أشعة الميكروويف عدة مليارات دورة في الثانية (مليارات هيرتز). أي أن هذا الإشعاع يكمل عدة مليارات دورة في الثانية الواحدة!

إذاً لدينا طيف واسع جداً من الأشعة الكهرطيسية، والطيف المرئي منها ما هو إلا جزء شديد الضآلة مقارنة بمجمل الطيف. مثلاً: لا يمكن لعين الإنسان مشاهدة الأشعة تحت الحمراء لأنها تقع خارج الطيف المرئي، ولكن استطاع الإنسان تطوير أجهزة قادرة على الكشف عن هذه الموجات. هذه الموجات مرتبطة بدرجة حرارة الجسم، ومن هنا كان مبدأ الكاميرات التي تعتمد على الأشعة تحت الحمراء والتي تستخدمها الشرطة مثلاً لأنها تتيح رؤية الأشياء في الظلام وفقاً لدرجة حرارتها.

إضافة إلى ذلك فإن كل موجة إشعاع تحمل معها كمية من الطاقة، فإذا تغير تواتر الموجة تغيرت طاقتها. الفوتون هو عبارة عن أصغر وحدة من هذه الأشعة ويشكل بالتالي أصغر حزمة طاقة. عندما يصدر جسم ما طاقةً فإن ما يقوم به حقيقة هو إصدار كمية من هذه الفوتونات على شكل موجات كهرطيسية، أي أنه يقوم بالإشعاع. إن تواتر هذه الموجات يعتمد على درجة حرارة الجسم، كما أن طبيعة الجسم تلعب دوراً في إشعاعه، فلبعض الأجسام قدرة أكبر من غيرها على الإشعاع وعلى عكس الأشعاع الوارد إليها من الخارج.

عضو فضي

جسم أسود.. لإضاءة شوارع ألمانيا !

"فكر ملياً بكل خطوة تريد القيام بها سلفاً، وحين تثق أنك قادر على تحمل مسؤولية هذه الخطوة أقدِم عليها ولا تدع شيئاً يوقفك"

هكذا كان شعار ماكس بلانك.. لقد كانت خطوة جريئة تلك التي قام بها لحل المشكلة التي كانت بين يديه، ولكنه لم يدرك في حينها أن الفكرة التي توصل إليها ستغير وجه العالم إلى الأبد..

في عام 1859 بدأ الفيزيائي الألماني الشاب غوستاف كيرشوف Gustav Kirchhoff دراسة نظرية لإيجاد العلاقة بين درجة حرارة جسم ما ولونه. من المعروف أن أي جسم مسخَّن يصدر حرارة ويتخذ لوناً معيناً وفقاً لدرجة حرارته. لتسهيل دراسته قام كيرشوف بافتراض وجود جسم مثالي يقوم بامتصاص الإشعاع وإصداره بحيث لا يقوم بعكس أي إشعاع، ولذلك سمي بالجسم الأسود Blackbody. طبعاً لا يعني هذا أن الجسم سيكون أسود اللون، فحين يصدر الجسم إشعاعاً محدداً فإنه يتخذ لوناً يتوافق مع الإشعاع الصادر عنه. وصفه بالـ"أسود" هو فقط للإشارة إلى أنه لا يقوم بعكس الإشعاع بل يقوم بامتصاصه وإصداره فقط. (إصدار الإشعاع يختلف عن انعكاس الإشعاع، فالإصدار يعني أن الإشعاع يصدر من داخل الجسم بينما الانعكاس يعني أن الإشعاع الوارد ينعكس من سطح الجسم).

إن لكل إشعاع تواتر وطول موجة محددين، ويتم عادة تصنيف أنواع الإشعاع وفقاً لطول موجاتها. كما أن الإشعاع يترافق بكمية من الطاقة. أثبت كيرشوف رياضياً أن مجال طول موجة الإشعاع وشدته يعتمدان على درجة حرارتها فقط. المشكلة الآن هي في قياس هذه العلاقة، أي في قياس الطاقة المصاحبة لكل موجة ذات طول محدد. فالجسم الأسود يقوم بإشعاع مجموعة من الموجات ولكل منها طول موجة معين وترافقها طاقة معينة. ما أراد كيرشوف قياسه هو كمية الطاقة التي يصدرها الجسم الأسود والتي ترافق كل موجة ذات طول معين، وذلك عند أي درجة حرارة.

نظراً لصعوبة تصنيع جسم أسود مثالي وإجراء التجارب عليه فقد بقيت هذه المشكلة معلقة من دون حل حتى نهايات القرن التاسع عشر. في ذلك الوقت حاولت ألمانيا جاهدة أن تقوم بإنتاج مصابيح إضاءة أكثر كفاءة من مثيلاتها في بريطانيا وأمريكا، وبالتالي قامت بدعم الأبحاث العلمية في هذا المجال بشكل خاص. لتحسين أداء هذه المصابيح كان لا بد من وجود معيار محدد لتتم المقارنة على أساسه، وبما أن الجسم الأسود يصدر كميات كبيرة من الطاقة عند تسخينه (لأنه يمتص الحرارة دون أن يعكس أي جزء منها) فمن البديهي أن يُتخَذ معياراً لقياس أداء المصابيح. من هنا كانت ضرورة حل مشكلة الجسم الأسود.

في عام 1893 توصل Wilhelm Wien إلى علاقة تربط درجة حرارة الجسم الأسود بطول موجة الإشعاع التي يصدرها. وجد Wien أنه كلما ازدادت درجة حرارة الجسم قصُر طول موجات إشعاعه. كما أنه وجد أن حاصل ضرب درجة الحرارة وطول الموجة التي تحدث عندها أكبر كمية إشعاع يساوي قيمة ثابتة. لقد كان لهذا الاكتشاف وقع كبير في الأوساط العلمية. في ذات الوقت كان بعض العلماء يحاولون تصنيع وتجريب مادة تمتلك صفات الجسم الأسود وذلك في معهد الفيزياء والتكنولوجيا في برلين والذي كان بحد ذاته صرحاً علمياً هاماً استغرق بناؤه 10 أعوام ليصبح أفضل مركز بحث علمي في العالم.

قارن العلماء ما لديهم من معطيات توصلوا إليها في تجاربهم مع العلاقة التي توصل إليها Wien ووجدوا توافقاً كبيراً بين معطياتهم التجريبية وتلك العلاقة الرياضية. إلا أن التوافق بين النتائج لم يكن تاماً.. حيث تبين وجود تباين بين المعطيات التجريبية والقيم التي تعطيها علاقة Wien وذلك في منطقة الأشعة تحت الحمراء من طيف الأشعة الكهرطيسية. اعتقد العلماء في البداية أن هذا الاختلاف ناتج عن أخطاء تجريبية يمكن تفاديها وتصحيحها. إلا أن تجارب متكررة أدت إلى نفس النتيجة. يبدو أن المشكلة هي في العلاقة ذاتها التي وضعها Wien.

عضو فضي

مخاض الفكرة..

ولد ماكس بلانك Max Planck عام 1858 في عائلة كرست نفسها لخدمة الكنيسة والدولة. كان بلانك يحب الموسيقى وكان ماهراً في عزف البيانو حتى أنه فكر في أن يتخذ من الموسيقى مهنة له. في عام 1874 التحق بلانك بجامعة ميونخ لدراسة الفيزياء رغبة منه بمحاولة فهم الطبيعة وقوانينها، وذلك على الرغم من "نصيحة" أحد الاساتذة له بأن الفيزياء قد انتهت لأن العلماء قد توصلوا إلى كل ما أرادوا الوصول إليه!

درس بلانك مشكلة الاختلاف بين المعطيات التجريبية وعلاقة Wien عند أطوال موجة الاشعة تحت الحمراء وحاول تعديل هذه العلاقة بحيث تتفق مع المعطيات التجريبية المتوفرة. وبالفعل توصل بلانك عام 1900 إلى علاقة تتفق تماماً مع المعطيات التجريبية المتوفرة آنذاك دون استثناء – أي عند كل أطوال الموجات. ولكن بالنسبة لبلانك – عالم الفيزياء النظرية – فهناك مشكلة.. هذه العلاقة هي مجرد معادلة رياضية لا أكثر، ولكن ما هو المعنى الفيزيائي لها؟ بما أن المعطيات التجريبية تتفق مع هذه العلاقة فلا بد أن لهذه العلاقة معنى فيزيائياً ما، أي أنها تكشف قانوناً فيزيائياً في الطبيعة، ما هو؟

بحث بلانك طويلاً عن الأساس النظري لهذه المعادلة التي توصل إليها على ضوء قوانين الفيزياء الأساسية والمسلم بها، أي بدءاً من مبادئ الفيزياء البسيطة، إلا أنه فشل. المشكلة هي أنه حاول الحفاظ على قوانين الفيزياء الأساسية والمسلم بها ومن ثم الانطلاق منها نحو هدفه، إلا أنه سرعان ما أدرك أن هذا لن ينفع وأنه لا بد له من التخلي عن بعض هذه القوانين "الأساسية".

لتبسيط الصورة تخيل بلانك أن الجسم الأسود مؤلف من جسيمات هزازة أو هزازات – كالنوابض – تقوم بامتصاص الطاقة مما يؤدي إلى اهتزازها بشكل أكبر (يمكن اعتبار هذه الهزازات هي الذرات رغم أن بلانك حينها لم يكن مقتنعاً بوجود الذرة!). لكل من هذه الهزازات تواتر معين للاهتزاز (التواتر هو عدد الاهتزازات في الثانية الواحدة). أيضاً فلكل إشعاع كهرطيسي طول موجة وتواتر محددين إضافة إلى أنه يحمل طاقة معينة تتناسب مع التواتر (أي أن كل تواتر يكافئ كمية طاقة محددة). والآن، إذا قدمنا لهذه الهزازات (أو النوابض) كمية من الطاقة على شكل موجات كهرطيسية فإن كل نابض سيمتص الموجة ذات التواتر الذي يتناسب مع تواتر اهتزازه. أي أنه سيمتص الإشعاع الذي يساوي تواتره تواتر اهتزاز النابض نفسه. بما أنه لكل نابض تواتره الخاص به، فإن كل نابض سيمتص تواتراً معيناً (طاقة معينة) وبالتالي ستتوزع الطاقة بشكل معين، ولا بد من حساب هذا التوزع.

اضطر بلانك للاستعانة بأفكار الفيزيائي النمساوي المعروف لودفيغ بولتزمان Ludwig Boltzmann عن طاقة الذرات وحركتها. كان بولتزمان قد وضع تفسيراً للأنتروبي أو العشوائية (وهي خاصية من خصائص المادة) يعتمد على احتمال وجود مجموعة ذرات في حالة معينة. مثلاً إذا قمت بجمع أوراق اللعب بشكل عشوائي فمن الطبيعي أن تحصل على ترتيب عشوائي للأوراق. إلا أنه يوجد احتمال صغير جداً جداً – ولكن غير معدوم – أن تظهر الأوراق بترتيب معين وصحيح وفقاً للونها أو نوعها أو أرقامها. هذا الاحتمال يصف حالة العشوائية لهذه المنظومة (هذا الاحتمال صغير جداً لأن عشوائية المنظومة عالية جداً).

إذاً: تعتمد فكرة بولتزمان على إمكانية وجود المنظومة بشكل منظم في إحدى حالاتها، ورغم ضعف هذا الاحتمال إلا أنه لا يساوي الصفر. لم ترق فكرة الاحتمالات هذه لبلانك، إلا أنه كان مضطراً إذ لم يجد فكرة أخرى تسعفه في بحثه عن أساس للعلاقة التي استنتجها حول إشعاع الجسم الاسود. لقد اقتنع بلانك بضرورة اتخاذه لهذه الخطوة، ولا تراجع عن قراره. وجد بلانك أنه يمكنه فعلاً استنتاج معادلته للجسم الأسود بشكل نظري من مبادئ أولية باستخدام طريقة بولتزمان.... ولكن بشرط.. هذا الشرط سيغير مسار العلم للأبد..

مشرف عام

السلام عليكم
يا علي مدد

المولى يباركك اخي اغاخاني 77

واسمح لي ان اخذ منك هذه العباره والتي كما يبدو لها تفسير خاص لديك

تسارع حركة القوة الإلهية يساوي لا نهاية : في عالم النفوس (كن فيكون)

+++++AFAA+++++

عضو فضي

http://www.4shared.com/get/31951140/4bff98cc/__-_____.html

فلسفة العلوم الطبيعية pdf

عضو مخضرم

بسم الله الرحمن الرحيم
اللهم صلي على محمد وعلى آل محمد
http://www.4shared.com/dir/6133307/7da632d8/sharing.html
تعبيرا عن شكري لجهودكم أخ آغاخاني هذا الرابط
ياعلي مدد

عضو فضي

1900.. ميلاد القرن.. وميـلاد الكوانتم

... هذا الشرط هو أن تقوم الهزازات (المتمثلة بالذرات) بامتصاص الطاقة على شكل حــزم طاقية لا يمكن تقسيمها، أي حزم طاقية ذات قيم محددة مثل1 و2 و3 و4 ولا يمكن امتصاص كمية طاقة تقع بين هذه القيم مثل 3.5. كانت النظرة السائدة حتى ذلك الوقت هي أن الطاقة عبارة عن موجات طيف مستمرة غير متقطعة، أي أن الطاقة يمكن أن تتخذ أية قيمة ممكنة. ولكن الشرط الذي أتى به بلانك يعني أنه لا يمكن امتصاص الطاقة بأية قيمة عشوائية، بل يمكن امتصاص قيم محددة فقط من الطاقة على شكل حزم أو وحدات بحيث لا يمكن امتصاص "نصف" حزمة. يمكن تشبيه امتصاص الطاقة على شكل حزم بموظف بنك يقوم بتقديم النقود من فئة 5 و10 و20 فقط ولا يمكنه تقديم قطع معدنية من فئة 1 أو أصغر من ذلك.

توصل بلانك إلى علاقة تربط الطاقة التي تمتصها الذرات (الهزازات) مع تواتر اهتزازها – المعادلة الشهيرة:

E = hv

حيث أن E هي الطاقة و v تواتر الاهتزاز. أما الثابت h فهو ثابت بلانك.

إذاً يتم امتصاص الطاقة على شكل حزم. إلا أن هذه الحزم صغيرة للغاية لدرجة أننا لا نلاحظها في حياتنا اليومية فتبدو لنا الطاقة وكأنها مستمرة بلا انقطاعات، وذلك لأن قيمة ثابت بلانك صغيرة للغاية. مثلاً: لنتخيل أنني قمت برسم عدد كبير من النقاط المتقاربة جداً على شكل خط مستقيم. بما أن النقاط متقاربة جداً فإذا نظرنا إليها من بُعد تظهر وكأنها خط مستقيم، ولكن إذا اقتربنا منها ودققنا النظر نجد أن النقاط منفصلة ومستقلة رغم قربها الشديد من بعضها البعض. أي أن النقاط منفصلة فعلاً ولكنها تبدو مستمرة بلا انقطاع على شكل خط مستقيم (مستمر) إذا نظرنا إليها من بعيد.

سمى بلانك حزمة الطاقة الواحدة بالكوانتم Quantum (الجمع Quanta). وفقاً لنظرية بلانك فلا يمكن للطاقة أن تمتص بقيمة أصغر من قيمة ثابت بلانك. أي أن قيمة حزم الطاقة تحددها قيمة ثابت بلانك. وبما أن هذا الثابت صغير للغاية فإن حزم الطاقة شديدة الصغر بحيث لا نستطيع تمييز وجودها في حياتنا اليومية فتبدو لنا الطاقة مستمرة، تماما كما يبدو لنا خط النقاط السوداء المنفصلة خطاً مستقيماً (مستمراً) لأننا لا نستطيع تمييز الفواصل بين النقاط نظراً لصغر هذه الفواصل.

عندما عرض بلانك نظريته في 14 ديسمبر 1900 في معهد الفيزياء في جامعة برلين لم يبد العلماء قلقاً من فكرة الكوانتم الغريبة هذه، فقد ظنوا أنها مجرد عثرة قد تكون نتيجة خطأ بسيط في الحسابات ويمكن التخلص منها بسهولة. ما أثار انتباههم فعلاً هو توافق المعادلة التي قدمها بلانك مع المعطيات التجريبية جميعها للجسم الأسود.

عضو فضي

أينشتاين.. وزلة بلانك

لطالما كانت طبيعة الضوء واحدة من ألغاز الطبيعة. كان نيوتن قد قدم نظرته للضوء على أنه مؤلف من جسيمات. بقيت هذه النظرة سائدة حتى بدايات القرن التاسع عشر حين بدأت الأدلة التجريبية تشير إلى خطأ نظرة نيوتن وإلى أن الضوء هو عبارة عن موجات كهرطيسية وليس جسيمات.

في عام 1905 توصل أينشتاين إلى أن الضوء يخضع لفكرة الكوانتم التي طرحها بلانك، أي أن الضوء عبارة عن حزم من أجسام ضوئية سميت "فوتونات". كانت فكرة بلانك الأصلية هي أن الذرات تمتص الطاقة (الإشعاع) على شكل حزم ولكن لم يقل بلانك أن الإشعاع بحد ذاته يوجد على شكل حزم، إنما تمتصه الذرات فقط على شكل حزم. ما اقترحه أينشتاين هو أن الإشعاع بحد ذاته عبارة عن حزم من الطاقة وليس عبارة عن موجات مستمرة كما كان الاعتقاد السائد.

لمدة عشرين عاماً لم يصدق أحد فكرة أينشتاين، حتى بلانك نفسه صاحب الفكرة الأساسية في الكوانتم لم يقتنع! أصرّ بلانك على أن امتصاص الطاقة فقط يتم على شكل حزم لا أن تكون هذه الحزم هي في صلب طبيعة الطاقة أو الإشعاع. لقد كان من الصعب على العلماء ترك الفيزياء التقليدية بهذه السهولة ولم يكونوا على استعداد للاستجابة لمثل هذه الثورة في مفهوم الضوء والطاقة.

كيف توصل أينشتاين إلى هذه النتيجة؟ لقد لاحظ أينشتاين تناقضاً في طريقة اشتقاق بلانك لمعادلته رغم أن المعادلة أعطت نتائج متوافقة مع النتائج التجريبية. لقد حاول بلانك جاهداً أن يستنتج معادلته من أسس نظرية أولية. أي أن المعادلة كانت لديه وكان مقتنعاً بصحتها، ولكنه أراد إيجاد طريقة للوصول إليها بشكل نظري. ولكن في محاولته لاشتقاق المعادلة نظرياً، أجبر بلانك معادلاته على الوصول إلى النتيجة التي كان يعلمها مسبقاً (معادلة الجسم الأسود) مما أوقعه في تناقض خلال اشتقاقه. أدرك أينشتاين خطأ بلانك وقام بتصحيحه.

اعتمد أينشتاين في طريقته على علاقة فيزيائية تربط انتروبي (عشوائية) الغاز بحجمه. تقوم هذه العلاقة على أساس أن الغاز هو مجموعة ذرات منفصلة. والآن، وبطريقة مشابهة، قام أينشتاين بدراسة علاقة انتروبي إشعاع الجسم الأسود بالحجم الذي يشغله الإشعاع، وكانت المفاجأة: لقد توصل إلى علاقة تشبه تماماً علاقة انتروبي الغاز بحجمه! أي أن الإشعاع الكهرطيسي يتصرف بشكل مشابه للغاز المكون من ذرات أو جزيئات. كان هذا الاكتشاف مفاجئاً لأن الاعتقاد السائد آنذاك هو أن الإشعاع (أو الطاقة) عبارة عن موجات وليس عبارة عن جسيمات مادية. ولكن حسابات أينشتاين بينت أن الإشعاع يتصرف كالغاز، ومن هذا التشابه بين الغاز والإشعاع استنتج أينشتاين أن الإشعاع يتكون من جسيمات تماماً كما أن الغاز مؤلف من جزيئات وذرات مادية.

عضو فضي

مشكور أخي مهند

عضو مخضرم

وسأقول لك عفوا أخ أغاخاني بطريقتي
الطب الكوانتي
يشخص ويعالج الأمراض

عــودة
الطب الكوانتي أو الطب الكمي هي طريقة روسية حديثة تستخدم الليزر النبضي في عمليات الكشف عن الأمراض وعلاجها. ويعتمد الطب الكوانتي الكميات القليلة من الأشعة الكهرومغناطيسية بهدف التشخيص والعلاج والوقاية من الأمراض، وتقوية البنية الجسدية عند المرضى عن طريق تقوية جهاز المناعة.
التقت «الصحة أولاً» بالدكتور عبدالله أبوبكر اختصاصي الجراحة النسائية والتنظيرية ومعز عباس اساني المتخصص في العلاج بالضغط الإبري (النقطي) في دبي.وحول تقنية الطب الكوانتي الذي ابتكره الروس وطوره الألمان، يقول الدكتور عبد الله أبو بكر إن العلاج الكوانتي يعتمد على استخدام أشعة كهرومغناطيسية خالية من العوامل البيئية الملوثة، بهدف إعادة بناء وتنظيم المجال الكهرومغناطيسي الإدراكي عند المريض، وإكسابه مناعة ضد الأمراض وحالة صحية جيدة، إذ أن التأثيرات الكهرومغناطيسية المستخدمة في العلاج هي إيقاعية (توافقية) أي تقع على توافق رنيني مع العمليات الإدراكية الُقدرية للكائنات الحية.
وتشير الأبحاث الحديثة إلى التأثيرات الإيجابية للعلاج الكوانتي والتي تسمح باستخدام هذه الطريقة في العلاج في كافة مجالات الطب: علم أمراض القلب وأمراض الرئة وأمراض الجراحة العظمية وطب الأسنان وعلم التجميل وأمراض النساء والمسالك البولية والمعدة والأمعاء وأمراض البشرة والأمراض العصبية، والوزمية والإشعاعية وأمراض الأوعية والجهاز الحركي والمتعلقة بحصى المسالك البولية والربو الشعبي وداء الثعلبة والصلع وانحباس البول والعقم وغير ذلك من الأمراض الصعبة على التداوي والشفاء وبنسبة نجاح عالية تتجاوز ال80%.

فوائد علاجية:
وأشار الدكتور عبدالله إلى أن العلاج يعمل ضد الالتهابات برفع المناعة ضد الأمراض ونسبة اللمفاويات في الجسم، ويعمل على إعادة بناء الخلايا والسيطرة على الكليسترول بالدم، ويزيل الألم الموضعي، وينظم الدورة الشهرية ويؤثر على الأورام والوزمات، وله أيضا تأثيرات علاجية في المفاصل وكل العوامل المذكورة أعلاه وتثر مجتمعة مع بعضها البعض بشكل فعال وممتاز في مجالات العلاج الكوانتي من أجل تأمين الوسائط الوقائية الهرمونية.
ويستخدم العلاج الكوانتي تأثير الأشعة ذات القدرة القليلة أي الأشعة الكهرومغناطيسية غير الضارة والمؤثرة إيجابياً على العمليات الحيوية لخلايا الجسم اعتمادا على البحوث العلمية الطويلة. وتم في ضوء ذلك اختيار الأشكال الأكثر نفعاً من الأشعة المعالجة وهي الضوء الأحمر النبضي والأشعة المليمترية (الموجات الدقيقة) والأمواج المغناطيسية والأشعة الليزرية والأشعة تحت الحمراء

الضوء الأحمر النبضي:
على الرغم من أن الضوء الأحمر يخترق الأعماق القليلة فقط فهو يعمل على تأثيرات موافقة ومناسبة لتخفيف شدة العوامل المرضية وخاصة في الأماكن التي تتواجد فيها الأنسجة ذات الروابط الضعيفة. وما عدا ذلك يساعد الضوء الأحمر في تحديد ومراقبة العلاج ويعمل بصورة مفيدة على التأثيرات النفسية.

الأمواج الدقيقة:
تستخدم أشعة الطيف ذات المجال الواسع في أجهزة الطب العلاجي ذات الأمواج الدقيقة، وتقع هذه الأشعة ضمن المجال من 40 إلى 120 ميغاهرتز وتتمتع بقدرة عالية. وتعمل هذه الموجات على إصلاح الخلل في المجال المغناطيسي الكهربائي الإدراكي عند المريض. وهي تؤثر على المناعة ضد الأمراض وتخلص المريض من الألم وتنشط الشفاء من الالتهابات والاضطرابات وتعمل على تبديل الأنسجة وتحسين الدورة الدموية عند الكائن الحي.
المجال المغناطيسي: يعمل على تشكيل طاقة كامنة لحماية الجسم من كافة التأثيرات الضارة التي يمكن أن يسببها الوسط الخارجي المحيط. فالمجال المغناطيسي يساعد على الحفاظ على الجزئيات المشحونة للنسيج الخلوي بحالة متأنية نشطة، وهو ما يسمح برفع القدرة على مستوى الجزئيات والخلايا.
التأثيرات السريرية: جوال الألم وتحسين ورفع مستوى الطاقة الكامنة وتحسين تغير النسيج والتأثير على الأمراض والوذمات وإزالتها.

أشعة الليزر:
تتغلغل في الأنسجة حتى عمق من عشر حتى خمسة عشر سنتيمترات وتعمل على تنشيط كل من الدورة الدموية والتبادل الغذائي للأغشية الخلوية والعوامل الهرمونية المسؤولة عن فرز الهرمونات اللازمة والضرورية للجسم.
التأثيرات السريرية: تنشط عملية تركيب البروتينات وتنشط وتكثر الأنزيمات وترفع معالجة وتحضير الـ ءشذ وتحسن دوران الدم من الشعيرات الدموية للمفاصل والمناطق المتحركة وتعمل على التخلص من الالتهابات وترفع تركيب الكولوجين وتولد الأنسجة وتنشطها وتعالج الأورام والوذمات وتؤثر ضد الآلام وتخفض مستوى الكوليسترول في الدم وتنشط العوامل المتخصصة وغير المتخصصة بمناعة الجسم وتؤثر بشكل كبير على عملية الأكسدة وتخفض مستويات التسمم الخليوية.

الأشعة فوق الحمراء:
تتمتع هذه الأشعة بخاصية تغلغل أقل بين الأنسجة وبمجال أوسع من الطيف مما يؤدي إلى تنشيط الهرمونات اللازمة لنشاط الجملة العصبية المركزية والجملة العصبية الانباتية.
التأثيرات السريرية: إحماء أنسجة الطبقات السطحية والتأثير على الوصفات المتوضعة في الجلد مع رفع منطقة التحسس الألمي وتنشيط الدورة الدموية الشعرية ووقاية وعلاج اضطراب التوزع الدهني وتنشيط وتقوية الخلايا الجلدية وتدعيم الأشعة الليزرية في اختراقها للنسيج.

الطب البديل:
وتابع الدكتور عبدالله قائلا «في عيادتنا قسم للعلاج البديل والعلاج الطبيعي، والطب البديل عادة ينقسم إلى أقسام عدة منها المعالجة بالأعشاب أو المعالجة بالإبر الصينية أو المعالجة بالضغط وعادة ما يتم ذلك عن طريق العلاج الكوانتي (Quantum) أو التشخيص النقطي، ويستفيد التشخيص النقطي من نقاط استشعارية أو استكشافية وهبها الله عز وجل للإنسان على سطح الجلد أو باليد أو بالأذن أو بالقدم، وهذه النقاط نقاط سطحية أوجدها الله تعالى كي تعطينا مضمون الأجهزة، وطبيعة الأجهزة الكامنة داخل الجسم والتي لا يمكن أن نصلها بالطبع.

فالتشخيص النقطي، الذي يعتمد على مبدأ الكوانتم، هو عبارة عن جهاز تشخيص موصول بكمبيوتر من خلاله يمكن قياس الوحدات الكهربائية الموجودة في تلك النقاط. وهذه موصولة مع أجهزة في الجسم وبواسطتها يمكن أن نحدد طبيعة عمل الجسم ولدى الجهاز فعالية عالية وطبيعية ويمكن استخدام كل الفحوص القياسية على الجهاز ودمجها للتعرف على حالة الجسم.
وفي إطار الفحص يمكن معرفة ما إذا كانت هناك حالة مرضية ما أو استعداد بدني للمرض. ويمكن أن يكون هناك تنكس أيضا أو مرض غير قابل للشفاء وبالتالي يقوم الجهاز بتقديم جداول تشخيصية. ويوفر لنا الجهاز جدول معالجة.
ويجمع الكوانتو ما بين الموجات الكهرومغناطيسية والأشعة فوق الحمراء والليزر والضوء الأحمر النبضي لتشكيل نبضة بسيطة جدا تعادل الرابطة ما بين الكربون والنيتروجين في الخلية وبذلك يعطي طاقة للخلية، حتى تقوم بعملية استقلاب نشطة وبالتالي زيادة الفعالية. وبالطبع فهناك نقاط محددة يستطع الجهاز أن يؤثر عليها فيقوم بتحريض الأجهزة الداخلية في الجسم على النشاط.
ويعمل الجهاز على زيادة التروية الدموية ويضاعف الأنزيمات والاستقلاب في الخلايا ونشاطها. ويحفز الخلايا للعودة إلى وضعها الطبيعي وكما هو معروف فإن الجهاز يشخص ويعالج أيضا. ويقوم الجهاز بتقوية جهاز المناعة في الجسم حتى يتغلب على المرض وهناك أمور كثيرة مبشرة وتبين دراسات أن قوة الإيمان والثقة العالية بالنفس تعمل على إطلاق مدخرات الطاقة في الجسم وهو ما يؤدي إلى التغلب على الحالة المرضية حتى وإن كانت حالة سرطانية.

جهاز الكوانت:
ينتشر في أنحاء العالم الآن أكثر من عشرة آلاف مركز تستخدم هذا الجهاز، وأعتقد أن أحدا في الإمارات يستخدم الجهاز. ولقد كان الجهاز من أسرار الاتحاد السوفييتي، لكن أحد العلماء الألمان نجح في تطويره بمشاركة نحو 50 مؤسسة علمية رفيعة في ألمانيا. وينتج الجهاز حاليا في ألمانيا ويعد شيئا جديدا في عالم استخدام الطاقة لأغراض شفائية، ولا يتجاوز عمر الجهاز 15 عاما.

جهاز التشخيص:
يمكن أن يشخص الطبيب المرض عن طريقين، فإما يتم تشخيص المرض عن طريق وصف المريض لمعاناته وعندئذ يتوجه الطبيب لعلاج المرض. أو يأتي المريض إلى العيادة فنقوم بالكشف على حالته المرضية واستطلاع إمكانية وجود حالات مرضية أخرى عن طريق نقاط محددة موجودة على الجلد. يمكن استخدام الجهاز في الكشف عن أمراض نسائية وفي التجميل وفي فحص معاناة البشرة، وهكذا فإنه يدخل في كل مناحي الكشف الطبي.

كيف طورتم معرفتكم بالجهاز؟
* لقد قمت بدراسة آلية الجهاز والتدريب عليه في روسيا مدة عامين. ولاشك أن لأوربا الشرقية أهمية خاصة في استخدام الطاقة في العلاج حتى بات العلاج البديل منتشرا انتشارا كبيرا في بلدان أوروبا الشرقية. وعلى سبيل المثال فقد استخدمت أجهزة الاستخبارات السوفيتية الـ كيه جي بي أشخاصا يتمتعون بقدرات خارقة للتواصل مع آخرين خلال الحرب الباردة.

ما هي الأمراض التي نجحتم في علاجها خلال مسيرة عملكم على الجهاز؟
* لقد تحسنت حالة أشخاص تم علاجهم بواسطة الجهاز وكانوا يشكون من الضعف الجنسي والعنة وآلام الظهر، آلام البطن، المفاصل والسكري. كما استفاد من تقنية الجهاز العلاجية مرضى مصابون بمشكلات عصبية والآم مزمنة كما يعانون من مشكلات في البروستاتا منها التضخم والاحتقان. ولكن يصعب علاج الحالات المرضية المتنكسة مثل الإصابات السرطانية، فنحن لا نقوم بعلاجها لأنها تحتاج إلى علاجات خاصة.

وأشير هنا إلى علاجي لحالات مزمنة في البروستاتا، وقد استجاب المرضى للعلاج، كما وجد أشخاص يعانون من الضعف الجنسي أنفسهم بعد أربعة أيام من العلاج أنه أصبحت لديهم قدرة على الانتصاب والقيام بالواجب الزوجي على خير ما يرام. كما عالجت أيضا نساء يشكين من ضعف في التبييض ومن الأورام الليفية وضعف بطانة الرحم والإسقاطات المتكررة والاضطرابات المناعية ومشكلات عنق الرحم.

القلب والشرايين:
يعمل الجهاز على زيادة التروية الدموية مما يؤدي إلى زيادة نشاط الدورة الدموية وينجم عن ذلك زيادة وصول الأكسجين إلى الأماكن البعيدة في الجسم. وهو ما يؤدي إلى تحسين الوضع الصحي.

* هل هناك أية اختلاطات للجهاز؟
- ليس للجهاز أي اختلاطات ولا يتسبب في ظهور أية أعراض جانبية. لأنه لا يتفاعل مع أي شيء بل انه يتفاعل مع الطاقة الموجودة في الجسم، وهي طاقة تتناغم مع طاقة الليزر أو طاقة الأشعة تحت الحمراء.

أمراض الحساسية:
يكشف الجهاز أمراض الحساسية ويعالجها، وخاصة الاحتقانات التي يعالجها كلها بشكل جيد جدا. بالأصل عندما نعطي هذه الأشعة نقوم بزيادة قوة المناعة وقدرة الجسم على مواجهة المرض وإفراز مجموعة من الأنزيمات والعوامل الاستقلابية، وهذه مهمة في تعزيز الدفاع عن الجسم.
ونقوم بتخفيف احتقانات الجيوب الأنفية ويؤدي العلاج إلى إطلاق كميات كبيرة من الهيستامين، وكما قلت فهو يقوم بالتنشيط وهو يعني بالنسبة لنا طبخة، فإذا توفرت النار نضج الطعام وإذا لم تتوفر لا يحدث أي تغيير، نفس الشيء هنا إذا لم تتوفر الطاقة فإن الخلية لن تعمل أو تنشط، ونرى ورق الشجر لا ينمو أو يكبر إلا بأشعة الشمس.

العلاج بالتدليك:
نحن لا نستخدم أدوية بل نحفز المرض حتى يتمكن الجسم من شفاء نفسه بنفسه ونعالج أصل المشكلة ولا نسكن المرض.
وأجرت «الصحة أولا» لقاء منفصلا مع معز عباس اساني خبير العلاج بالضغط الإبري (النقطي) وقال من واقع خبرته «نعالج من خلال الطب غير التقليدي أو ما يسمى بالطب البديل والرفليكسولوجي ومن خلال التدليك المتخصص......
هناك بعض المرضى لا يستطيعون تحريك عضلاتهم وليس مفاصلهم فقط ويشعرون بحرقة في اليد أو القدم أو يعانون من زيادة في الوزن. وأنا في الواقع متخصص بـ «أكيوبريشر» وتلقيت تعليمي وتدريبي في جامعة بيترسبورغ في روسيا على مدى 4 سنوات ونصف السنة، وقد ركزت خلال دراستي على هذا النوع من العلاج وتلقيت الكثير من المعرفة العلاجية عن طريق خبرتي.

*ما هي الأمراض التي قمتم بعلاجها وتم شفاؤها؟
- يعتقد البعض أن العلاج بالضغط هو لتخفيف الألم فقط. فقد يأتي أشخاص يعانون من ألم في الكلية أو الكبد أو مشاكل في القلب، أو يعانون من الأرق أو من التلعثم أو من التهابات معوية ومن مشكلات ذات أنماط مختلفة.

ونقوم هنا بعلاج الوباء الكبدي سي، خاصة لدى قسم العلاج بالأدوية الصينية. نقوم باستخدام جهاز الكوانتوم للتعرف على الطاقة الجسمية.
ونستطيع عبر هذا الجهاز المتطور التعرف على طالة الطاقة وحالة كل عضو في الجسم وكل نسيج، ويمكنه أيضا أن يفحص القولون ويتم الفحص من 22 زاوية وهكذا خلال ساعة أو أقل نقوم بفحص كل شيء ومن المفيد جدا القيام بتلك الفحوصات لأنك ستصل إلى شيء قد لا يتبين في الفحوصات العادية.
وقد يصاب الإنسان بمرض فلا يشعر بأي لم أو إزعاج، ولكن الجهاز يستطيع الكشف عن أية حالة مرضية دون أن يشعر المريض بأي ألم. وعلى ذلك يمكن علاج الحالة المرضية قبل تفاقمها. إن أي شيء يمكنك كشفه قبل تفاقمه يمكنك علاجه أو إيجاد علاج له. يقوم الجهاز بتشخيص الحالات المرضية وتنشيط خلايا الجسم. وعند ذلك ننتقل إلى العلاج المركب باستخدام جهاز متطور.
ونحن في واقع الأمر نتعامل مع كل أجزاء الجسم من قمة الرأس حتى أسفل القدمين. وأحيانا يأتي أناس مصابون بالوباء الكبدي سي. ففي الشهر الماضي حضر مريض مصاب بالوباء الكبدي سي وتم خفض عدد وحدات الفيروس إلى أدنى درجة وتعافى المريض إلى حد كبير.
وقد منحنا المريض الآن استراحة وسيعاود الحضور إلى العيادة بعد شهرين وسيحصل عندها على العلاج ونأمل أن نتمكن من استئصال المرض. ونستطيع التعرف على مدى تقدم الحالة الصحية للمريض عن طريق إجراء تحليلات في أحد المختبرات.

الإصابات الرياضية:
يمكن توفير علاجات من نوع خاص للرياضيين، حيث نستطيع رفع كفاءتهم الرياضية عن طريق تنشيط العضلات وسيلاحظ الرياضي أن أداءها أصبح أفضل. ومن خلال الجهاز يمكننا التعرف على القدرة العضلية للرياضي وتنميتها نحو المزيد من المرونة والقوة.

فرط النشاط:
بعض الطلبة خاصة في المراحل الابتدائية يعانون من النشاط المفرط. يمكن زيادة ثقة هؤلاء بأنفسهم عن طريق الضغط على بعض النقاط على الرسغ للتخلص من تلك الحالة التي تؤدي في معظم الأحيان إلى عرقلة الحصة الدراسية والتسبب في مشاكل بينه وبين المدرس أو الطلبة الآخرين. ويتم العلاج هنا عن طريق الضغط على بعض النقاط على الرسغ في اليد، وبعد العلاج سيكتشف أهل الطالب قبل الأستاذ في المدرسة نسبة التحول الهائلة في سلوكه.
وينسحب الأمر ذاته على الأشخاص الذين اعتادوا على كيل الإهانات للآخرين، وأيضا يتم العلاج عن طريق الضغط على نقاط على الرسغ مختلفة أيضا وسيتحول الشخص المشاكس إلى شخص هادئ يحترم الآخرين ويعاملهم بلطف.
هناك نوع من الناس يعانون من مشكلات في القلب، ويؤدي ذلك إلى تحفيزهم على الغضب وصب الاهانات على الآخرين. ويمكن أن يكون هذا الشخص يافعا أو كبيرا في السن، لا فرق. كما يستفيد من هذا العلاج الأشخاص الذين فقدوا عزيزا لديهم بالموت أو يعانون من حساسية عاطفية مفرطة تدفعهم إلى البكاء بين الحين والآخر.
وهناك أشخاص يضحكون كثيرا ويثيرون صخبا حتى في الأماكن العامة، أي أنهم يعانون من مشكلة الضحك لأقل فكرة. فهناك نقطتان إذا ما تم الضغط عليهما فإن الميل نحو الضغط الصاخب يتراجع. ونفس الشيء نقوم بعلاج الأشخاص الذين يعانون من الاكتئاب ونوبات الخوف. كما أن مثل هذا العلاج يمنح القوة لباقي أعضاء الجسم. والحقيقة فإن رد الفعل يبدأ فورا بعد اللمس والضغط.

الضعف الجنسي:
يزورنا في العيادة مرضى يعانون من الضعف الجنسي والعنة والوهن.وغالبا ما يحدث الضعف الجنسي عندما ينهمك الإنسان في هموم الحياة الضاغطة التي تستنفذ تفكيره وقواه البدنية. فارتفاع الأسعار والإيجارات ورسوم المدارس والكهرباء والمواصلات وأمور كثيرة تثقل كاهل رب الأسرة تجعله يصاب بوهن وتضعف استجابته الجنسية.
لقد عالجنا حالات وهن وضعف أسفرت عن تحقيق تقدم كبير ويحدث ذلك عندما يقوم الجهاز بتنشيط الدورة الدموية في كل أنحاء الجسم ويستهدف على نحو خاص أعضاء التكاثر التي يضعف وصول الدم إليها. ويعرف أن أي عضو يضعف وصول الدم إليه يصاب بالوهن ولكن إذا انقطع عنه الدم يصاب بالغرغرينا ومن ثم يتم بتره. ويحدث ذلك في قدمي بعض الناس المصابين بالسكري. فالمريض يعاني هنا من سوء وصول الدم إلى القدمين بسبب التهاب الأعصاب.
وتحدث أيضا متاعب في القلب بسبب إنهاكه بالاضطرابات النفسية والإنهاك البدني وعدم منح القلب قسطا من الراحة.

ضعف الذاكرة ليست الذاكرة هي الحالة الوحيدة التي تدل على ضعف الوظيفة الدماغية أو تضاؤل نشاط الدماغ، ويتوفر على الجسم بعض النقاط التي إن تم تنشيطها فإن القلب والدماغ ينشطان معا. فكل مريض يأتي إلينا، ويعاني من مشكلات في الذاكرة، نقوم بإرشاده كيف يضغط على نقاط معينة في الجسم لتنشيط الذاكرة ويمكن لجهاز الكوانتم أن يفيدنا جدا في مثل هذا العلاج.

* كيف يقوم جهاز الكوانتم بالعمل؟
- لكل جسم هالة تحيط به، وهي هالة كهرومغناطيسية، وقد استخدمت إحدى تقنيات التصوير المتطورة لتصوير هذه الهالة التي تكشف أحيانا عن مؤشرات دقيقة تشير إلى وجود إصابات مرضية في الجسم حتى إذا كانت تلك الإصابات في الطفولة أو في العقد العشرين من العمر أو في سن متقدمة. ويمكن لتلك الصور الملتقطة أن تبين مكان الإصابة حتى لو كان أثرها غير موجود الآن. ويمكن للكثيرين أن يروا هذه الهالة المحيطة بالجسم. ويقوم الجهاز أيضا بقراءة الكثير من أوضاع الجسم عن طريق قراءة مواقع محددة على القدمين واليدين ويمكن أن يبلغنا الكثير عن جهاز المناعة.

ويمكن وصل الجهاز بالأصابع، على سبيل المثال، فيبلغنا بوضع القلب أو الكبد أو الكليتين أو العينين. والواقع فإن الجهاز متطور للغاية ويفي بالغرض التشخيصي والعلاجي وقد ابتكره العلماء الروس خلال الحرب الباردة إبان مرحلة الإتحاد السوفييتي وقام بتطويره لاحقا عالم ألماني بالتعاون مع علماء أكثر من 50 مؤسسة علمية من قمم المؤسسات العلمية.

كما تعاون العالم في عملية التطوير مع المؤسسة الروسية لأبحاث الفضاء وبعد سنوات عدة من العمل المضني تم تطوير تلك الآلة القادرة على كشف كل ما هو سليم وجيد في الجسم وما هو سيء وضار.

* هل يمكن أن يرتكب الجهاز أية أخطاء؟
- الأخطاء مقتصرة على المستخدم، ولا توجد له أية سلبيات أو حتى هامش خطأ

عضو مخضرم

قصة الوجود الافتراضية كما يرويها العلم
منذ فجر البشرية وإلى يوم الناس هذا والإنسان يحلم بسبر أعماق الكون بحثاً عن الحقيقة، فابتكر ما يلزم من أجهزة ومعدات، وصاغ النظريات والفرضيات في جميع الميادين والمجالات، من بينها الرياضيات والفيزياء.. الخ. مستعيناً باكتشافات وإنجازات علمية وتكنولوجية عظيمة ليتوصل إلى الأجوبة التي تؤرقه. أفرزت البشرية علماء فطاحل وعباقرة في زمنهم ساهموا في تقديم أجوبة نسبية، من بينهم ،كوبرنيكوس وبلانك ولابلاس وجيوردانو برونو وغاليله وبوانكاريه وغيرهم، وكان من بينهم وأشهرهم آنذاك إسحق نيوتن الذي حسب مسارات القذائف ونظٌر حول الحركة الكلية للكون وقدم ميكانيك نيوتن الذي تحكم بالعلم لعدة قرون. وبعده جاء آينشتين Einsteinوقدم نظريته النسبية الخاصة والعامة التي اخترقت أعماق الكون والمجرات والنجوم وقامت بدراسته اللامتناهي في الكبر، ونافستها في نفس الحقبة تقريباً نظرية الكم أو الكوانتوم التي غاصت في مكونات الذرة والجسيمات الأولية المكونة للمادة وتخصصت بدراسة اللامتناهي بالصغرمن الذرة ومادون كـ( الكترونات، بروتونات، نيوترونات، كواركات، ميزونات، بوزونات، نوترويونات، الخ..) وكل هذه الجهود العلمية تنشد التوصل إلى الحقيقة المطلقة لقوانين الطبيعة، فالعلم هو اليقين أو البرهان للأشياء الفيزيائية ، لكننا لانستطيع فصل الصفات الحقيقية للأشياء عن عمليات الرصد والقياس أو عمن يقوم بهذه العمليات ذاته لأنهما يؤثران على النتائج .

أحد أعمدة نظرية الكم الكوانتا La physique Quantique Pohr Niels نيلز بور يقول:" لا يمكن وصف الكون في صورة واحدة واضحة مطلقاً، فالكون يدرك من خلال رؤى متكاملة تتوافق مع بعضها لكنها تتناقض ظاهرياً في كثير من الأحيان". هذا على مستوى الأجسام الكونية الهائلة ، ونفس الشيء يمكن قوله عن الأشياء الذرية وما دون الذرية، حيث يعلم الجميع أن للإلكترونات مسارات ومدارات فعلية حقيقية لكن يتعذر رصدها لأن الإلكترون يمتلك زخماً وموقعاًمعيناً مختلفاً في كل مرة وإن هذين الأمرين، أي الزخم والموقع، تشوشهما عملية الرصد رغم وجود مواصفات فعلية للإلكترون غير أن تداخل الكم ـ الكوانتا Quointa ـ في أدوات القياس كان دائماً يحول دون تحديد تلك المواصفات بدقة. علماً بأن النظرية النسبية الخاصة تصر على حقيقة أن الطاقة والمادة لاتنفصلان، وأن يكون الشيء طاقة أو مادة فذلك يعتمد على شكل العلاقة بينهما وإنهما متعادلان ولايمكن إفناءهما أو خلقهما من العدم وإنما يمكن تحويل أحدهما للآخر وفق معادلة آينشتين الشهيرة : الطاقة تساوي الكتلة مضروبة بمربع سرعة الضوء، والمعروف أن الكون مكون من مادة وطاقة في جانبه المادي الظاهر للعيان والقابل للدراسة والرصد والقياس. والحال أن نظرية الكوانتيك أو الكم كشفت عن كون إحتمالي غير يقيني متعدد الأبعاد وأن عملية الرصد للأشياء الصغير والكبيرة غير مستقلة عن الراصد وأثارت الكثير من الجدل والسجال الفلسفي والميتافيزيقي ونشوء مبدأ الاحتمالات كما في قصة "قطة شرويدينجر " الشهيرة Erwin Schrôdinger.

وبرغم ذلك ما زالت جهود العلماء ومثابرتهم في حل المعضلات العلمية وصولا الى نظرية موحدة في تفسير الظواهر الطبيعية مستمرة .

وهكذا برزت منذ سنوات حاجة ملحة لصياغة نظرية شاملة موحدة استناداً إلى حقيقة علمية تقول أن كل شيء في الطبيعة، بما في ذلك القوى الأربعة الأساسية المسيرة للكون، وهي الكهرومغناطيسية، والجاذبية أو الثقالة، والقوة النووية الشديدة، والقوة النووية الضعيفة، هي في الأساس كم أو كوانتوم خاضع لقوانين ميكانيك الكم، وحيث أنها كلها نشأت عن قوة واحدة أصلية وهي ليست سوى تعبيرات مختلفة ومتنوعة عن تلك القوة. وكان آينشتين من بين الذين كرسوا حياتهم للتوصل إلى هذه النظرية التوحيدية التي تتطلب دمج نظريته النسبية الخاصة والعامة بنظرية الكم، ومازالت المساعي تبذل لإيجاد مثل هذه النظرية. وقد أجريت تجارب عديدة في معجلات الدقائق أومسرعات ومصادمات الجسيمات منذ عقود كثيرة وبفضلها تم اكتشاف الكم الذي يحمل القوة النووية الضعيفة. وتفترض نظرية الكواركات أن جميع الجسيمات أو الدقائق الأولية المختلفة مبنية من كينونات أساسية أكثر أصالة من الكواركات التي تتكون بدورها من كينونات غير مرئية وغير قابلة للرصد في الوقت الحاضر بسبب قصور أجهزة القياس المتوفر حالياً. ولقد نجح العلماء في رصد الكوارك وتوصلوا إلى أن هناك قوة غير اعتيادية مفترضة هي التي تمسك الكواركات وأطلقوا عليها تسمية " القوة الغروية Force Glue " وقد يكون لذلك علاقة بالقوة النووية الفائقة الشدة . وعند إجراء تجارب مختبرية مكثفة على الكواركات في جسيمة الميزون أدت تلك التجارب إلى إنفصال الكواركات القريبة من بعضها لكنها سرعان ما أدت إلى توليد كواركات جديدة اتحدت مع أخواتها المتحررات من جسيمة الميزون وكونت ميزون جديد آخر واتضح إن انفلاق الميزون يؤدي إلى تشكيل ميزونات جديدة. انتقد العالم ديفيد بوم محاولات علماء نظرية الكم للتوحيد الشامل لقوى الكون قائلاً بأن اعتقادهم بأن نظرية الدقائق أو الجسيمات النهائية أو الكونتا ـ الكم ـ النهائي ، أو القوة النهائية هي الأصل والمنطلق للوجود فهم مخطئون. وهم قد افترضوا بالفعل أن الكون مكون من أجزاء وبهذه الفرضية افترضوا وجود جسيم أساسي لامتناهي في الصغر سيتم اكتشافه يوماً ما والحال أن الكون مكون حسب ديفيد بوم من عدد من الأجزاء التي ستظل تنقسم على نفسها إلى ما لا نهاية بشكل يثير الحيرة. وأضاف عالم آخر هو روبرت شيلدريك أنه حتى لو نجح علماء الكم في اكتشاف القوة الأساسية في معجل أو مسارع جبار مثل الموجود حالياً على الحدود الفرنسية السويسرية والتابع لوكالة الفضاء الأوروبية، CERN ، واكتشفوا القوة الأساسية التي كانت مسئولة عن حدوث الإنفجار العظيم ـ البيغ بانغ Big Bang ـ الذي ولد الكون قبل 13،7 مليار سنة خلت، وهو عمر الكون المفترض، أو ربما أكثر، بين 15 و 20 مليار سنة حسب تقديرات أخرى، فإنهم سيظلون يواجهون مشكلة أو معضلة عويصة. فبذرة القوة الأساسية ستكون بالضرورة هي القانون الأول في الطبيعة، ولكن أين كان هذا القانون الأول قبل الانفجار العظيم، ومن أوجد هذا القانون، وهل هو حادث أم أزلي؟ لن تكون الإجابة حتماً على مثل هذا التساؤل سوى إجابة ميتافيزيقية ، حيث تقول الأطروحة الفلسفية أن قانون الطبيعة الأول أزلي وخالد أو أبدي وهو موجود حتى قبل وجود الطبيعة نفسها ومستقل عنها، أي هو موجود بمعزل عن الطبيعة قبل انبثاقها. وتمثلت المشكلة بالتعمق في ركيزتين أساسيتين الأولى تتعلق بفهم النظرية النسبية فهماً صحيحاً لأنها هي التي تمنحنا الإطار النظري في تفسير الكون بأبعاده الكبيرة ”النجوم والمجرات.. الخ“ والثانية تتمثل في استيعاب نظرية ميكانيكا الكم التي تمنحنا الإطار النظري لفهم العالم في أجزائه الصغيرة ”الجزيئات أو الجسيمات أو الدقائق ، والذرات ،.. الخ “ ما جعل العلماء متيقنين تجريبيا من صحة التنبؤات التي بشرت بها هاتان النظريتان علما إن إحداهما تنفي الأخرى ظاهرياً والحقيقة العلمية ترى في صدق إحداهما أو كليهما ما يعني أن الصياغة الحالية (النظرية النسبية العامة، ونظرية ميكانيكا الكم): غير مريحة وهكذا فان النظريتين اللتين تشكلان أساس التقدم الهائل في الفيزياء، في القرن الواحد والعشرين غير متوافقتين، وعلى مدى أكثر من نصف قرن بقي التناقض مصدر قلق وعدم اطمئنان وظل ماثلا أمام علماء الفيزياء.

وفي غمرة إكتشاف دقائق وجسيمات وكينونات جديدة، وحل معضلات تقنية بفضل نظرية الكم والتقدم التكنولوجي الذي تحقق في صنع أجهزة القياس والاختبارات المتطورة، اتضح أن هنالك عنصراً مازال مفقوداً أنسانا الشرط الذي فرضته نظرية الكم نفسها وهي أننا لا ولن نتمكن أبداً، في حقبتنا الحضارية الحالية على الأقل، من معرفة ما يجري بالفعل داخل مكونات الذرة، وأن الكواركات والغليونات، وكموم أخرى ـ دوذرية ، ما دون الذرة ـ هي في واقع الأمر ليست سوى ارتباطات وتجريدات رياضية تتخلى عن مساراتها خلال التجارب المختبرية التي تجرى عليها وبالتالي فإن معرفتنا ليست سوى نتاج لتخيلاتنا وافتراضاتنا الرياضية.

من بين العلماء المشهورين الذين تصدوا لتوحيد النظريات الكوزمولوجية ، العالم البريطاني ستيفن هاوكينغ S. Hawking وهو أكبر خبير ومتخصص بالثقوب السوداء وصاحب أهم تصور كوني حديث، والذي كرس جهده وعلمه وعبقريته للربط بين النظرية النسبية ونظرية الكم لما يوجد بينهما من تداخل ومشتركات حسب اعتقاده. وقد استند في أطروحته على فرضيتين أساسيتين، الأولى تستند إلى نظرية الكم، والأخرى تستند إلى النظرية النسبية: الفرضية الأولى تتعلق بمبدأ " عدم الدقة " لهايزنبرغ، والذي يقول أنه ليس بالإمكان معرفة جميع الخواص في نظام ما على وجه الدقة، وحتى لو تمكنا من قياس خاصية ما فإن خاصية أخرى ستصبح غير دقيقة كما هو الحال في الغموض الذي يكتنف عملية قياس الطاقة والزمن. فلو قسنا الطاقة في نظام ما لفترة طويلة وعلى نحو كاف، قد نتمكن من معرفتها بوضوح، ولكن لو حاولنا قياس هذه الطاقة في فترات زمنية قصيرة ومتقاربة فإنها ستصبح غير دقيقة وغير محددة. والحال أن " عدم الدقة" هذا بالذات يقودنا إلى الاستنتاج التالي وهو : أن الطاقة في أي نظام ليست ثابتة تماماً بل تتماوج حول " معدل" معين من لحظة إلى أخرى. وكلما تم الرصد خلال فواصل زمنية قصيرة أصغر فأصغر تظهر الطاقة في حالة عدم ثبات ومزيد من التقلب تزداد شدته أكثر فأكثر، ويحدث التزايد والتناقص بصورة عشوائية ولكن بمعدل ذي قيمة ثابتة. وطالما تكون الطاقة " مكممة " دائماً فهذا يعني حتماً أن النظام يستحدث ويمتص كموم الطاقة بشكل دائمي وثابت. وكما تنص معادلة آينشتين : الطاقة تساوي الكتلة في مربع سرعة الضوء E=MC2 ، فإن الكتلة والطاقة تتحولان إلى بعضهما فيما يستحدث النظام أو يبيد أو يفني أزواجاً من الجسيمات وأضدادها Particules et Antiparticules، وحيث أن هذه الأزواج من الجسيمات خلقت في جزء صغير جداً من الثانية قبل أن يعاد امتصاصها فإنها لن ترصد أبداًعلى نحو مباشر من خلال التجربة ولذلك سميت بـ " الدقائق أو الجسيمات الإفتراضية" Particules Virtuelles .

الفرضية الثانية تستند للنظرية النسبية. فقد ذكر آينشتين في نظريته النسبية العامة أن المادة هي التي تسبب تحدب " الزمكان" وهذا التحدب تحسه الأجسام المجاورة كقوة جاذبة. ووفقاً لمعادلات آينشتين لايوجد سبب لايحمل قطعة صغيرة جداً من مادة شديدة الكثافة بقدر كاف على تحدب الزمكان، وهذا يعني أن الأمر سينعكس على المادة ذاتها. وإن هذه الظاهرة التي حسبت رياضياً في باديء الأمر سماها ستيفن هاوكينغ بـ " الثقب الأسود" فقوة جذب هذا الثقب من الشدة والقوة بمكان بحيث يتعذر على أي شيء أن يفلت من مركزه وإن كل ما يدخل في هذا الثقب يقذف إلى " المجهول" بفعل قوة جاذبية هائلة لايتسرب منها حتى الضوء،وهناك لكل ثقب أسود نقطة عرفت بـ " نقطة اللاعودة أو اللارجوع" وصيغتها العلمية هي " أفق الحدث" الذي يمكن تحديده حسابياً أو رياضياً بدقة متناهية. فعلى جانب واحد من أفق الحدث يمكن للجسيمات الإفلات نظرياً ولكن إنحرافاً جزئياً إلى الطرف الآخر يؤدي بالدقائق أو الجسيمات إلى الإختفاء إلى الأبد. ففي أعماق الثقوب السوداء تنسحق أية كتلة هائلة لتتحول إلى حجم متناهي الصغر. والانفجار العظيم big-bang حدث عن كتلة ميكروسكوبيةو إذا ما قورنت تلك الكتلة الأولية بحبة رمل لبدت حبة الرمل عظيمة الحجم، مثل هذه العوالم الدقيقة تحتاج إلى تطبيق كلا النظريتين”النسبية العامة وميكانيكا الكم“ في آن واحد. ومن تناقضهما في التعامل مع الأشياء الكبرى والمختلفة عنها الصغرى، دفع العلماء إلى العمل على المقاربة بين الصرحين العظيمين بنظرية” الأوتار الفائقة

Cordes Théorie des superstring theory

إن هذه الاكتشافات والحقائق العلمية عن ( أفق الحدث، ونقطة اللاعودة أو اللارجوع، والثقب الأسود، وأزواج الجسيمات وأضدادها، التي تستحدث وتنعدم أو تندثرأو تختفي بشكل دائم في خضم تقلبات طاقة الكم ) باتت معروفة من قبل جميع علماء الكزمولوجيا والفيزياء النظرية، ولكن لم يجرأ أي منهم على جمعها مع بعضها. وحده ستيفن هاوكينغ تساءل بجرأة:" ماذا يحدث لو خلق زوج افتراضي من جسيم وجسيم مضاد عند مستوى أفق الحدث؟ حسب نظرية الكم، يتحرك الزوج الجسيمي للحظة واحدة منفصلاً ثم لا يلبث أن يتحد ثانية ليكون كماً من الطاقة Energie Quointique أو طاقة كوانتية . ولكن ماذا لو تجول واحد من هذه الدقائق أو الجسيمات الافتراضية خلال هذه العملية عبر أفق الحدث؟ وفقاً لفيزياء الثقب السود التي صاغها ستيفن هاوكينغ، لن يتمكن هذا الجسيم العودة إلى العالم الخارجي واستحالة الارتباط بقرينه الجسيم المضاد ولن يتمكن من اكتشاف موقع رفيقه الجسيم الآخر ولن يكون قادراً على تدمير نفسه. بعبارة أخرى. إذا عبر أحد الزوجين الإفتراضيين أفق الحدث فإن الزوج الآخر سيضطر للظهور كجسيم حقيقي . من هنا توصل هاوكينغ، اعتماداً على مبدأي النسبية والكم إلى أن العمليات الكمية أو الكوانتية وتحدب الزمكان الذي تفترضه النسبية العامة مرتبطين ببعضها بشدة، وإن الحاجة باتت ماسة لتوحيدهما في نظرية واحدة خاصة بعد أن اثبت وجود الثقوب السوداء عملياً بعد أن اكتشفها نظرياً ورياضياً.

عندما طبق الفيزيائيون وعلماء الكوزمولوجيا نظرية الكم على المكان الخالي، اكتشفوا أن هناك كمية صغيرة جداً من الطاقة في أي حيز كان من المكان وإن حسابات هذه الطاقة الصغيرة قد كشفت عن حقيقتين مذهلتين : الأولى، يصبح فيها المكان ، وبالنتيجة الزمن أيضاً، عند هذا المستوى الأدنى من الطاقة غير قابلين للتعريف. والثانية، إن كمية الطاقة في سنتمتر مكعب واحد من المكان الخالي، أعظم بكثير من المجموع الكلي للطاقة في كل المادة التي يحتويها الكون الظاهر والمعروف لدينا. وهذا يدل على أن المكان الخالي ليس بخال البتة.. إنه مليء ، بل هو بحر هائل من الطاقة، وفوق قمته تبدو المادة التي نعرفها والتي تشهد تهيجاً " كمياً كوانتياً " صغيراً شبيهاً بالموجة وأقرب ما يكون إلى " نبضة "ضئيلة. وجدير بالذكر أن بعض العلماء يعتقدون أن هذا البحر اللانهائي من الطاقة هو مجرد وهم ناشي عن خطأ في الصيغ الحسابية لنظرية الكم، في حين يظن البعض الآخر أنها موجود وسماها الطاقة الداكنة أو المعتمة أو السوداء كما توجد نظير لها المادة الداكنة أو المعتمة أو السوداء .

الكون كائن حي ينظم نفسه مثل الجسد الذي يرمم نفسه أثناء تطوره . وفق نظرية التنظيم الذاتي للكون وبالتالي بعض العلماء يقولون أن الكون يتمدد ويتوسع في الوقت الحاضر ومنذ لحظة الإنفجار العظيم الأولى، وذلك نتيجة لقوة نووية بدائية وأن هذا الكون سيستمر في تمدده إلى الأبد إلا إذا حدثت قوة جاذبية هائلة تظهر وتبدأ في إعادة تجميعه مع بعضه ثانية في ما يسمى بعملية الإنكماش العظيم . أي أن الكون متناسق ومنسجم مع نفسه في نشاطه فهو يتمدد ويمكن أن يتقلص مثل قلب ينبض . وقد يكون الكون في تمدده مستمراً إلى ما لانهاية وبدون حافات أو حدود أو آفاق وكان التساؤل الذي يدور، هل للكون نهاية؟

نظرية الأوتار حل توفيقي أم مخرج علمي؟

وبغية إنهاء التناقض القائم، وتبعا لنظرية الأوتار الفائقة، فان التزاوج بين قوانين الأشياء اللامتناهية في الكبر وتلك اللامتناهية في الصغر لم يعد مرضيا فقط، بل بات حتميا. ومحاولة البحث عن نظرية موجودة في الفيزياء تتشابك فيها قوى ومكونات الطبيعة المادية بنسيج نظري واحد، وتمتلك نظرية الأوتار قابلية على إظهار أن كل الأحداث العجيبة التي تجري في الكون بداية من الرقص العشوائي للكوراكات”أو الجسيمات تحت الذرية “ الى النظام الدقيق والتقليدي للمجرات والمنظومات الفلكية، ابتداءً من منظومة مكونة من نجمين يدوران احدهما حول الأخر، إلى دورات المجرات في السماء، فإن هذه الملامح تستدعي تغيير مفاهيمنا عن المكان والزمان والمادة تغيراً جذريا علما أن تناقض النسبية وميكانيكا الكم ليس الوحيد في سلسلة التناقضات المحورية خلال القرنين المنصرمين. وقد أدى حل كل تناقض فيهما إلى مراجعة شاملة لمفهومنا عن الكون، وكما هو معلوم فان معظمنا يتعامل مع الكون ذي الثلاثة أبعاد الفراغية بينما الأمر غير ذلك وفقا لنظرية الأوتار التي ترى أن للعالم أبعاداً أكثر مما ترصده العين المجردة ويبلغ عددها أحد عشر بعداً، وهي مظفورة في نسيج الكون المطوي، واعتبارها فكرة مركزية عن طبيعة المكان والزمان.

والفكرة الأساسية لنظرية الأوتار تتلخص بأن جميع المواد ما هي إلا مجرد نقط تتكون من أنشوطه أحادية البعد وكل جسيمة فيها مؤلفة من فتيل يتذبذب ويهتز ويتراقص مثل حلقة مطاط متناهية النحافة يطلق عليها الوتر، بدءاً من قطعة عادية من المادة مثل تفاحة، ثم يكرر تكبير بنيتها لنكشف عن مكوناتها بمقاييس متزايدة في الصغر، وتضيف نظرية الأوتار طبقة ميكروسكوبية جديدة لأنشوطة متذبذبة إلى ما كان معروفا مسبقا في التسلسل من ذرات إلى بروتونات ونيوترونات والكترونات وكواركات، ويمكن للأوتار أن تكون نهايتين حرتي الحركة تدعى”الأوتار المفتوحة“ بالإضافة إلى العروات أو ”الأوتار المغلقة“ والتركيز سيكون في معظم الأحيان على الأوتار المغلقة، ورغم عدم الوضوح في الإحلال البسيط لمفهوم الجسيمة - النقطة في مكونات المادة بواسطة الأوتار إلى أن تنتهي معضلة عدم التوافق بين ميكانيكا الكم والنسبية العامة، تمكنت نظرية الأوتار من حل العقدة المركزية والمستعصية في الفيزياء النظرية المعاصرة وهو انجاز هائل، وواحد من أسباب الإثارة التي أحدثتها نظرية الأوتار، لقد أدى ظهورها إلى سلسلة من الفتوحات التي شهدها عالم الفيزياء خلال العقد الأخير ما يبشر إننا أصبحنا على قاب قوسين أو ادني من الوصول إلى نظرية المجال الواحد وبتشكيل رياضي واسع قد يوحد كل قوى الكون المعروفة

عضو فضي

يقول بعضهم ان قانون عدم اجتماع النقيضين قد يبدو بديهيا ولكن اذا عرضت كلامك على عالم فيزياء حديثة فلن يوافقك على ذلك وسيقول ان قوانين الكوانتوم تقول بأن الجزيء ممكن ان يكون في مكانين في الوقت نفسه او على الاقل لا نستطيع ان نتحقق ونثبت مكان وجوده. بالطبع قوانين نيوتن في الحتمية تظل مطبقة على نطاق العالم المرئي ولكنها تفقد قيمتها في عالم الجزيئات.

الجواب: محور السؤال المطروح هل غير العلم في قوانين المنطق الفطرية؟ هذه القضية معقدة ومن لا يستوعب الامور الفلسفية فباستطاعته ان يتجاهلها ..

بعض القوانين العلمية الحديثة: مثل قانون النسبية وقانون ميكانيك الكوانتوم:

النسبية: اكتشف اينشتاين ان الزمن ليس مفهوما مطلقا بل هو نسبي يتوقف على سرعة الشيء المتحرك واثبت هذا الامر في عدة تجارب مخبرية منها ان تضاعف مدة حياة بعض الجزيئات اذا اطلقت بسرعة قريبة من سرعة الضوء. وقد اعطى مثالا وهميا ليقرب لنا هذه الحقيقة الى الاذهان في مسألة التوأم الشهيرة فقال : لو وجد توأمان بقي احدهما على الارض في حين سافر الثاني بسرعة قريبة من سرعة الضوء الى الفضاء ثم عاد الى الارض فسيجد الاخ الذي بقي على الارض نفسه اكبر بكثير من الذي سافر في الفضاء ذلك لأن الزمن يتباطأ مع زيادة السرعة. طبعا هذا الامر نظري لأن الانسان لا يستطيع ان يصل الى سرعة قريبة من سرعة الضوء.

ميكانيك الكوانتوم:اكتشف العلماء في القرن الماضي ان الضوء يتصرف كموجة بينما يتصرف الالكترون كجزيء ولكن العلم الحديث اكتشف بأن الضوء ممكن ان يتصرف كجزيء في بعض الاحيان وان الالكترون ممكن ان يتصرف كموجة. وما يثير الاستغراب بأننا لا تستطيع ان تعرف حقيقة وماهية الالكترون او الضوء فهو يغير تصرفه حسب الطريقة التي تنظر بها اليه. واية تجربة مخبرية لقياس واختبار الضوء او الالكترونات ستغير من طبيعتها الاصلية المجهولة لتجعلها تتصرف تحت اطار أحد هذين الاتجاهين.

ومن هنا يصح بأن العلماء خرجوا بنظرية بأن الالكترون والضوء هما موجة وجزيء في الوقت نفسه او باننا على الاقل لا نستطيع ان نعرف ماهيتهما الاصلية بدون ان نغيرها. وبالمثل تتحدث هذه النظرية انك لا تستطيع ان تحدد سرعة الجزيء وموقعه في نفس الوقت فإذا حددت موقعه اثرت على سرعته فإصبحت مجهولة واذا قمت بالعكس يصبح موقعه مجهولا.

والمثير في هذه النظرية بأن العلم اثبت ان هذا الغموض لا يمكن حله مهما تطورت آلات القياس لأن هناك قانونا رياضيا يحكم هذا العجز وهو قانون هايزنبرغ.

وكما في قصة التوأم يقرب العلماء هذه النظرية الى الاذهان بطرحهم قضية "قطة شرودنغر" التي تكون ميتة وحية في نفس الوقت و يقولون لنفترض ان هناك علبة مغلقة بداخلها ذرة لها احتمال خمسون بالمائة كي تفنى ويينتج عن فنائها اطلاق الكترون قادر على تشغيل جهاز يكسر زجاجة من السم القاتل. حسب مبادىء الكوانتوم فإننا لا نستطيع ان نعرف نتائج التجربة دون ان نؤثر عليها فأي وسيلة لمراقبة الجزيئات ستغير من تصرفها وبالتالي فإن قانون الاحتمال المفروض على الذرة سيعمم على القطة في داخل العلبة بحيث تصبح حياتها نفسها احتماليا ايضا فهي اذا حية وميتة في نفس الوقت.

موقف الإيمان من النسبية

هل تشكل نظرية النسبية حجة للالحاد ضد الايمان بالله؟ على العكس تماما فإن احدى القضايا التي كانت تحير عقول الفلاسفة هي قضية زمن الترك فحسب قولهم "لو لم يكن العالم ازليا فمعناه ان الله انتظر زمنا لا متناهيا حتى خلق الكون وهذا مستحيل" وهنا رد عليهم علماء الدين "قبل خلق الكون لم يكن هناك زمان فليس الزمان مطلقا انما هو خاصية للذات المتغيرة. كما ان الله عز وجل لا يتغير ولا يتبدل فلا يحتاج للزمن ولا يحكمه الزمن. فقضيتكم خاسرة من الاتجاهين" وبقي هذا الكلام مطمورا في دفاتر التاريخ حتى جاء انشتاين واثبت هذا الامر علميا وليس منطقيا فقط.

موقف الايمان من ميكانيك الكوانتوم

هل ينفي ميكانيك الكوانتوم وجود قانون السببية او عدم جواز اجتماع النقيضين؟ من المستحيل ان يأتي قانون علمي وينقض هذه الامور المعروفة بالفطرة لأن كل التفكير البشري قائم عليها فمن ينفي قانون السببية معناه انه تخلى عن المنطق ومعناه انه يحرم عليه استعمال كلمة "اذن" او "لذلك" ويحرم عليه ان يقول أي "استنتاج" او ان يخلص الى أي نتيجة او يبرهن أي شيء ومعناه انه غرق في السفسطة. والرد على السفسطة من ابسط ما يكون كما يقول المفتي الجسر - مفتي طرابلس لبنان- في كتاب قصة الايمان" طالما ان المعرفة عندكم مستحيلة فكيف عرفتم انها مستحيلة؟؟؟ وكيف عرفتم ان القضايا الاولية غير مبرهنة؟ اليست هذه الامور من المعارف؟؟؟

وغاية ما في الامر ان ما قد يبدو لنا متناقضا في بعض الاحيان لا يكون كذلك لأن هناك معرفة اساسية غابت عن اذهاننا تستطيع ان تحول الامر الى ثلاث احتمالات بدلا من اثنين. وهاكم عدد من الامثلة:

يقول الله عز وجل : "إنه من يأت ربه مجرما فإن له جهنم لا يموت فيها ولا يحيا" وفي هذا القول شبهة تناقض ولكن التناقض يرفع حينما نعلم ان المقصود من قوله تعالى "انه لا يموت فيرتاح وفي الوقت نفسه حياته عذاب دائم لدرجة انه لا يستحق ان يقال عن حياته التعيسة حياة". مثال آخر لنعتبر ان شخصا ما اتى وقال: "ان هذا الحصان ابيض واسود" فإن عرفناه جادا ادركنا انه من الممكن ان يكون الحصان رماديا او من الممكن ان يكون ابيضا ومبقعا بالاسود..." مثال ثالث : لنفترض بأن كائنات معينة لا تستوعب فكرة الزمن وجاء واحد منهم فأخبر صديقه بأن فلانا حي ثم جاء بعد ساعة واخبره بأن فلانا ميت. فإن كان هؤلاء القوم يفكرون بمنطق سيكتشفون ان الحل الوحيد للخروج من التناقض هو اضافة بعد جديد الى عالمهم وهو عامل الزمن.

وهذا تماما ما تقوله نظرية الكوانتوم فتفترض بعدا جديدا يكون فيه الاحتمال الآخر قائما والمراقب (أي البشر) لا يرى الا واحدا من هذين الاحتمالين فقط:

لذلك "العلم يقول بأن الشي ممكن ان يكون الشيء ونقيضه في الوقت نفسه أو بأننا لا نستطيع ان نجزم بحقيقة الشيء"
بالمقابل إن العلم لم يقل بأن الشيء ممكن ان يكون هو ونقيضه في نفس الوقت فقط بل زاد بعدا غير معروف لنا وله على القضية لحل هذا الاشكال وهذا العامل الاضافي لا نستطيع ان ندرك كنهه لا الآن ولا في المستقبل لأن عجزنا عن فك كنه الاشياء عجز مبدأي مبرهن عليه رياضيا فنحن لا نستطيع ان ندرك ماهية الاشياء بدون التدخل فيها. فهي تحتوي على سر منعنا الله من الوصول اليه لأنها من امره الذي اختص بعلمه وحده ولأن علم الانسان قليل لا يمكن ان يحيط بكل علم الله مصداقا لقوله تعالى "ويسألونك عن الروح قل الروح من أمر ربي وما أوتيتم من العلم إلا قليلا".

والروح كما يقول العلماء سر وضعه الله في مخلوقاته كي تعمل حسب مشيئته. وفي القرآن الكريم دلائل عدة على ان الله يعرف ما لم يكن كيف كان سيكون لو كان فقد وسع علمه كل شيء وهذا هو الخضر عليه السلام يعرف بوحي من الله ان الغلام لو كبر سيكفر ويعذب والديه وها هو الرسول صلى الله عليه وسلم يقول "ما شاء الله كان وما لم يشأ لم يكن". فبعد كل هذا الكلام هل نرى الكوانتم متناقضة مع وجود الله ام برهان آخر على وجوده يثبت لنا ان معرفة الانسان قاصرة مهما تطورت وسائل العلم وان الله وضع للاشياء حقائق لا تدركها معارف البشر وان لله في علمه امور اشمل مما كان ومما سيكون فهو يعلم ما لو لم يكن كيف كان سيكون لو كان.

عضو فضي

أينشتاين وتجربة لينارد

إذاً: توصل أينشتاين إلى أن الإشعاع الكهرطيسي بطبيعته هو عبارة عن وحدات من الطاقة (فوتونات).

لإقناع العلماء بفكرته الجديدة قام اينشتاين باستخدام فكرته هذه في تفسير ظاهرة كانت حتى ذلك الوقت غامضة وتحتاج إلى تفسير وتدعي بالأثر الكهرضوئي Photoelectric effect.

في عام 1902 قام فيليب لينارد Philipp Linard بدراسة ظاهرة كان قد لاحظها قبله الألماني هيرتز Hertz. قام لينارد بوضع صفيحتين معدنيتين في جو مفرغ (خال من الهواء) وقام بوصلهما ببطارية. قام بعد ذلك بتعريض الصفيحتين لإشعاع كهرطيسي. لاحظ لينارد عندها مرور تيار كهربائي بين الصفيحتين رغم أنهما منفصلتين ويفصل بينهما جو مفرغ من أي غاز.

فسّر لينارد هذه الظاهرة بأن الالكترونات في معدن الصفيحة قد تلقت كمية من الطاقة (الإشعاع) كافية لتحرر هذه الالكترونات من ذرات المعدن منطلقة باتجاه الصفيحة الثانية. حركة الالكترونات هذه تشكل تياراً كهربائياً. إذاً فالتيار الناتج هو نتيجة تحرر الالكترونات من الصفيحة وحركتها نحو الصفيحة الأخرى.

قصة الكوانتوم (الطاقة الكمية) ( مستويات الطاقة ) Photoelectriceffect

ولكن لاحظ لينارد أمراً لم يستطع تفسيره. وفقاً لقوانين الفيزياء المعروفة آنذاك فإن زيادة شدة الإشعاع ستؤدي إلى تحرير نفس العدد من الالكترونات ولكن مع زيادة في طاقة كل الكترون. أي أن زيادة شدة الإشعاع تكافئ زيادة طاقته وبالتالي زيادة طاقة الالكترونات المحررة. إلا أن نتائج التجربة كانت عكس ذلك تماماً، فلقد أدت زيادة شدة الإشعاع إلى تحرير عدد أكبر من الإلكترونات ولكن طاقة كل الكترون لم تتغير!

ما السبب يا ترى؟؟

عضو فضي

في عام 1902 قام فيليب لينارد Philipp Linard بدراسة ظاهرة كان قد لاحظها قبله الألماني هيرتز Hertz. قام لينارد بوضع

صفيحتين معدنيتين في جو مفرغ (خال من الهواء) وقام بوصلهما ببطارية. قام بعد ذلك بتعريض الصفيحتين لإشعاع

كهرطيسي. لاحظ لينارد عندها مرور تيار كهربائي بين الصفيحتين رغم أنهما منفصلتين ويفصل بينهما جو مفرغ من أي غاز.

عضو فضي

تفسير الظاهرة الكهرضوئية

بالنسبة لأينشتاين فتفسير نتائج لينارد واضح وسهل. في البداية يجب أن نميز بين شدة الإشعاع وطاقته. وفقاً لمفهوم أينشتاين عن الإشعاع فشدة الإشعاع مرتبطة بعدد الفوتونات (كلما ازداد عدد الفوتونات ازدادت شدة الإشعاع)، بينما طاقة الإشعاع فهي مرتبطة بالطاقة التي يحملها الفوتون والتي بدورها ترتبط بتواتر الإشعاع (كلما زاد تواتر الإشعاع زادت طاقة الفوتونات).

والآن لنعد إلى تجربة لينارد. إذا كان الإشعاع مؤلفاً من جسيمات (فوتونات) فإن زيادة شدة الإشعاع تعني زيادة عدد الفوتونات الضوئية، مما يؤدي بالتالي إلى تحرير عدد أكبر من الالكترونات (لأن الفوتونات هي التي تقوم بتحرير الالكترونات من الصفيحة حين الاصطدام بها، فكلما زاد عدد الفوتونات المصطدمة بالصفيحة ازداد عدد الالكترونات المحررة). كما أن طاقة الالكترون الواحد لا تتغير عند زيادة شدة الإشعاع لأن زيادة شـدة الإشعاع تعني فقط زيادة عدد الفوتونات وبالتالي زيادة عدد الالكترونات المحررة، ولا تعني زيادة طاقـة هذه الفوتونات (وبالتالي لا تزيد طاقة الالكترونات الناتجة عن الاصطدام).

أما طاقة الالكترونات فتزيد بزيادة طاقة الفوتونات المصطدمة بها، وزيادة طاقة الفوتونات تعني زيادة تواتر الإشعاع (لا شدته) كما شرحت أعلاه. وهذا يتوافق مع نتائج لينارد تماماً.

كما بينت التجارب أيضاً أنه لكل معدن هناك حد أدنى للطاقة لا يمكن بدونه تحرير الكترونات مهما زدنا شدة الإشعاع. وذلك لأن زيادة شدة الإشعاع لا تزيد طاقته بل فقط تزيد عدد الفوتونات، فإذا كانت طاقة هذه الفوتونات أدنى من حد معين فلن تستطيع تحرير الإلكترونات من المعدن مهما كثر عدد هذه الفوتونات. لزيادة طاقة الإشعاع فعلينا زيادة تواتره لا شدته.

انتصار بيّن لفكرة أينشتاين.

إذاً.. هل الضوء (الإشعاع) هو عبارة عن جسيمات فقط؟ وماذا عن التجارب التي أثبتت أن الضوء هو عبارة عن موجات؟ هل يعقل أن تكون كلها خاطئة؟!
.

عضو مخضرم

موقف الإيمان من النسبية

هل تشكل نظرية النسبية حجة للالحاد ضد الايمان بالله؟ على العكس تماما فإن احدى القضايا التي كانت تحير عقول الفلاسفة هي قضية زمن الترك فحسب قولهم "لو لم يكن العالم ازليا فمعناه ان الله انتظر زمنا لا متناهيا حتى خلق الكون وهذا مستحيل" وهنا رد عليهم علماء الدين "قبل خلق الكون لم يكن هناك زمان فليس الزمان مطلقا انما هو خاصية للذات المتغيرة. كما ان الله عز وجل لا يتغير ولا يتبدل فلا يحتاج للزمن ولا يحكمه الزمن. فقضيتكم خاسرة من الاتجاهين" وبقي هذا الكلام مطمورا في دفاتر التاريخ حتى جاء انشتاين واثبت هذا الامر علميا وليس منطقيا فقط.

موقف الايمان من ميكانيك الكوانتوم

هل ينفي ميكانيك الكوانتوم وجود قانون السببية او عدم جواز اجتماع النقيضين؟ من المستحيل ان يأتي قانون علمي وينقض هذه الامور المعروفة بالفطرة لأن كل التفكير البشري قائم عليها فمن ينفي قانون السببية معناه انه تخلى عن المنطق ومعناه انه يحرم عليه استعمال كلمة "اذن" او "لذلك" ويحرم عليه ان يقول أي "استنتاج" او ان يخلص الى أي نتيجة او يبرهن أي شيء ومعناه انه غرق في السفسطة. والرد على السفسطة من ابسط ما يكون كما يقول المفتي الجسر - مفتي طرابلس لبنان- في كتاب قصة الايمان" طالما ان المعرفة عندكم مستحيلة فكيف عرفتم انها مستحيلة؟؟؟ وكيف عرفتم ان القضايا الاولية غير مبرهنة؟ اليست هذه الامور من المعارف؟؟؟

وغاية ما في الامر ان ما قد يبدو لنا متناقضا في بعض الاحيان لا يكون كذلك لأن هناك معرفة اساسية غابت عن اذهاننا تستطيع ان تحول الامر الى ثلاث احتمالات بدلا من اثنين. وهاكم عدد من الامثلة:

يقول الله عز وجل : "إنه من يأت ربه مجرما فإن له جهنم لا يموت فيها ولا يحيا" وفي هذا القول شبهة تناقض ولكن التناقض يرفع حينما نعلم ان المقصود من قوله تعالى "انه لا يموت فيرتاح وفي الوقت نفسه حياته عذاب دائم لدرجة انه لا يستحق ان يقال عن حياته التعيسة حياة". مثال آخر لنعتبر ان شخصا ما اتى وقال: "ان هذا الحصان ابيض واسود" فإن عرفناه جادا ادركنا انه من الممكن ان يكون الحصان رماديا او من الممكن ان يكون ابيضا ومبقعا بالاسود..." مثال ثالث : لنفترض بأن كائنات معينة لا تستوعب فكرة الزمن وجاء واحد منهم فأخبر صديقه بأن فلانا حي ثم جاء بعد ساعة واخبره بأن فلانا ميت. فإن كان هؤلاء القوم يفكرون بمنطق سيكتشفون ان الحل الوحيد للخروج من التناقض هو اضافة بعد جديد الى عالمهم وهو عامل الزمن.

وهذا تماما ما تقوله نظرية الكوانتوم فتفترض بعدا جديدا يكون فيه الاحتمال الآخر قائما والمراقب (أي البشر) لا يرى الا واحدا من هذين الاحتمالين فقط:

تفضلوا زملائي
لنقدر عاليا
وندقق مليا
ولايخفى أننا بذلك نشكر جهودكم

عضو فضي

الطبيعة المزدوجة للضوء

قام الاسكتلندي جيمس ماكسويل – وهو من أبرز علماء الفيزياء في القرن التاسع عشر – بدراسة الضوء وتحديد خصائصه. بعد ذلك قام الكثير من العلماء مثل هيرتز بدراسة خصائص الضوء وساد الاعتقاد بأن الضوء عبارة عن موجات بدلاً من كونه مؤلفاً من جسيمات. من هنا كان من الصعب على العلماء في بداية القرن العشرين تصديق فكرة أينشتاين أن الضوء مؤلف من جسيمات أو حزم ضوئية (فوتونات) لأن الأدلة التجريبية حينها كانت تشير إلى الطبيعة الموجية للإشعاع أو الضوء.

ولكن كما رأينا فإن فكرة أينشتاين عن الفوتونات فكرة ناجحة واستطاعت بسهولة تفسير ظاهرة كان العلماء قد عجزوا عن تفسيرها حتى ذلك الوقت.

النقطة الهامة هنا هي أن الضوء يظهر فعلاً على شكل موجة عندما نقوم بدراسته ضمن فترة زمنية محددة، ولكن حين ندرس ظاهرة امتصاص وإشعاع الضوء بشكل آني (أي في لحظة معينة وليس خلال فترة زمنية) فلا بد حينها من اعتبار الضوء مؤلفاً من جسيمات صغيرة تحمل طاقة. بهذه الطريقة فقط يمكننا تفسير الظواهر التي يبديها الضوء خلال دراسته تجريبياً والتوفيق بين الطبيعتين الجسيمية والموجية للضوء.

إذاً: للضوء (أو الإشعاع) طبيعة مزدوجة - فهو يتصرف كموجة أحياناً وكجسيمات (فوتونات) في أحيان أخرى. قد يكون من الصعب تخيل ذلك والتوفيق بين هاتين الطبيعتين، ولكن لا بد لنا أن نحاول الاعتياد على مثل هذه الأفكار الغريبة.. لأن العلم مليء بها!

إن قصة الكوانتم ستغير الكثير من مفاهيمنا التي اعتدنا التسليم بها.. وما هذه إلا البداية..

.

عضو فضي

قذائف ألفا..

من المعروف أن الذرة تتألف من 3 أنواع من الجسيمات: بروتون (موجب الشحنة) ونيوترون (بدون شحنة) والكترون (سالب الشحنة). يوجد البروتون والنيوترون في نواة الذرة في حين يدور الالكترون حول النواة في مدارات مخصصة. في بداية القرن العشرين لم تكن مكونات الذرة بهذا الوضوح. كان الانجليزي Joseph John Thomson قد اكتشف الالكترون، أما محتويات النواة فلم تكن معروفة بعد.

لاحظ الفرنسي Henri Becquerel أن المركبات الحاوية على عنصر اليورانيوم تقوم بإصدار إشعاع معين. قام النيوزيلاندي Ernest Rutherford في جامعة كيمبردج بدراسة هذا الإشعاع وتوصل إلى وجود نوعين من الإشعاع سماهما: إشعاع ألفا alpha وإشعاع بيتا beta. وفي عام 1901 لاحظ رذرفورد أن العنصر الذي يقوم بالإشعاع يتحول إلى عنصر مختلف!

تم التعرف على أشعة بيتا على أنها عبارة عن الكترونات ذات سرعة عالية (كان الالكترون قد اكتشف حديثاً). ولكن ما هي أشعة ألفا؟

اعتقد رذرفورد أن أشعة ألفا هي عبارة عن نواة ذرة الهيليوم (والحاوية على بروتونين ونيوترونين ولذلك فهي موجبة الشحنة، إلا أنه لم يتم اكتشاف البروتون والنيوترون في ذلك الوقت). بدأ رذرفورد بمحاولة البرهان على فكرته بمساعدة الألماني Hans Geiger. في تجاربه قام رذرفورد بإمرار أشعة ألفا عبر صفيحة رقيقة جداً من الذهب. بعد مرور الأشعة عبر الصفيحة فإنها تسقط على شاشة وتقوم بترك أثر يسمح بمعرفة مكان وقوع الإشعاع على الشاشة. والآن، ماذا يحدث لجسيم ألفا (موجب الشحنة) حين مروره عبر صفيحة الذهب؟ إذا اصطدم الجسيم بالكترون من الكترونات ذرات الصفيحة فإنه سينحرف في اتجاه معين وبزاوية معينة (وصغيرة). أما جسيمات ألفا التي لا تصطدم بأي الكترون فإنها تتابع مسيرها في مسار مستقيم. إذاً: توقع رذرفورد أن تتحرك أغلب جسيمات ألفا في مسارات مستقيمة وأن يغير عدد صغير من هذه الجسيمات مساره بزاوية ضئيلة نتيجة اصطدامها بالالكترونات.

في واحدة من التجارب التي أجراها أحد طلبة رذرفورد في جامعة مانشستر تبين أن بعض جسيمات ألفا ترتد عند اصطدامها بالصفيحة نحو الخلف!! أصيب رذرفورد بالدهشة لدى سماعه لهذه النتيجة، فهي غير متوقعة إطلاقاً بل هي أشبه بالمستحيل. شبّه رذرفورد هذه النتيجة بإطلاق قذيفة مدفعية ضخمة على قطعة من "المحارم" لنجد أن القذيفة قد ارتدت عند اصطدامها بقطعة "المحارم"!

ما الذي دفع جسيمات ألفا التي تحمل طاقة عالية للارتداد؟

عضو فضي

قصة الكوانتوم (الطاقة الكمية) ( مستويات الطاقة ) Alpha-1

نموذج رذرفورد للذرة

اعتقد رذرفورد أنه لا بد من وجود حقل كهربائي قوي في الذرة يكون مسؤولاً عن ارتداد جسيمات ألفا.

نتيجة للتجارب التي أجراها رذرفورد وطلابه، توصل رذرفورد إلى نموذج جديدة للذرة يمكن بواسطته تفسير النتائج التي حصل عليها: تتكون الذرة من نواة موجبة الشحنة وصغيرة الحجم تدور حولها الالكترونات، كما أن المسافة بين النواة والالكترونات شاسعة للغاية وذلك لأن النواة صغيرة جداً (النواة أصغر من الذرة بمئة ألف مرة!). نظراً للمسافة الشاسعة جداً بين النواة والالكترونات فإن أغلب جسيمات ألفا تمر عبر الذرة دون الاصطدام بأي شيء، وعدد قليل من الجسيمات يصطدم بالكترونات الذرة مما يؤدي إلى انحراف بسيط في مسار الجسيم، كما أن عدداً قليلاً من جسيمات ألفا (الموجبة الشحنة) تصطدم بنواة الذرة (الموجبة الشحنة أيضاً)، ونتيجة التنافر الشديد بين الشحنتين الموجبتين فإن جسيم ألفا يرتد عند اصطدامه بالنواة.

لقد كانت النتائج التجريبية متوافقة تماماً مع نموذج رذرفورد الجديد للذرة.. لقد كان هذا النموذج ثورة في عالم الذرة.. ولكن مهلاً.. فتوجد مشكلة خطيرة في هذا النموذج، إن لم يتم حلها فسينتهي نموذج رذرفورد بالفشل الكامل. ما هي هذه المشكلة؟

لنتخيل أن الالكترونات (السالبة) تدور حول النواة (الموجبة)، في هذه الحالة يوجد تجاذب بين الالكترون (السالب) والنواة (الموجبة)، فلماذا إذاً لا يهوي الالكترون باتجاه النواة نتيجة هذا التجاذب؟ ما الذي يبقيه بعيداً عن النواة؟

الجواب هو أن الالكترون يملك طاقة تمنعه من الهوي باتجاه النواة، وهي طاقة دورانه. تخيل أنك تمسك كرة في يدك، ثم قم بمد يدك نحو الأمام وابدأ بالدوران حول نفسك بسرعة. إذا قمت بإفلات الكرة خلال دورانك فإنها ستتحرك مبتعدة عنك لأنها تملك طاقة دورانية تدفعها بعيداً عنك. إذاً: حين يدور الالكترون فإنه يملك طاقة حركية دورانية تبقيه بعيداً عن النواة رغم التجاذب بينهما.

ولكن وفقاً لنظرية ماكسويل في الإشعاع فإذا تحرك جسيم مشحون كهربائياً فإنه يخسر طاقة على شكل إشعاع كهرطيسي. وبالتالي فإن الالكترون (السالب الشحنة) خلال حركته هذه سيخسر جزءاً من طاقته على شكل إشعاع كهرطيسي، أي أن جزءاً من طاقة دورانه ستتحول إلى طاقة كهرطيسية، مما يؤدي إلى انخفاض تلك الطاقة الدورانية التي تبقي الالكترون بعيداً عن النواة، مما يؤدي بالتالي إلى اقتراب الالكترون من النواة تدريجياً خلال دورانه، إلى أن يصل إلى النواة ذاتها، حينها تنهار الذرة بكاملها!

المشكلة الآن: كيف نبقي الالكترون بعيداً عن النواة دون أن يهوي باتجاهها؟

هل سيهوي نموذج رذرفورد كما يهوي الالكترون في الذرة؟ أم هل سيأتي من ينقذ رذرفورد وذرته الجديدة؟

عضو فضي

نجم من الدانمارك..

في يوم عيد ميلادها الخامس والعشرين في 7 تشرين الأول (أكتوبر) 1885 أنجبت إيلين طفلها الثاني: نيلز هينريك ديفد بور Niels Henrik David Bohr. ولد بور في الدنمارك في عائلة ثرية، حيث كان جده واحداً من أثرى أثرياء الدنمارك، وكان والده أستاذاً لامعاً لمادة الفيزيولوجيا في جامعة كوبنهاغن. نظراً لشهرة والده والمركز الاجتماعي المرموق لوالدته فقد كان من المعتاد أن تستقبل عائلة بور العديد من العلماء والكتاب والفنانين، ولقد ترك اختلاط نيلز بمثل هذه الشخصيات أثره العميق في شخصيته منذ صغره.

درس بور الفيزياء في جامعة كوبنهاغن وحصل منها على الدكتوراه. كان بور يجد صعوبة كبيرة في الكتابة حتى أنه اعترف بكتابة ما يقارب 14 نسخة "مسودة" من أطروحة الدكتوراه قبل أن يكتب النسخة النهائية!

لم يكن اهتمام بور حكراً على العلم فلقد كان هو وأخوه يحبان كرة القدم، حتى أن أخاه Harald كان لاعباً في منتخب الدنمارك وحاز على الميدالية الفضية في أولومبياد 1908 عندما خسرت الدنمارك المباراة النهائية أمام انجلترا.

بعد حصوله على الدكتوراه شد بور رحاله إلى انجلترا ليعمل في جامعة كيمبردج والتي رآها كمركز الفيزياء في العالم حيث عمِل نيوتن وماكسويل وغيرهما من أشهر علماء الفيزياء. في انجلترا قام بور بزيارة أحد طلاب والده والذي أصبح حينها أستاذاً في مادة الفيزيولوجيا في جامعة مانشستر. تعرف بور هناك على رذرفورد وأعجب بشخصيته إعجاباً شديداً. كان رذرفورد محبوباً بين زملائه وطلابه، وكان يعمل على رأس مجموعة من الفيزيائيين، كان أحدهم Charles Galton Darwin حفيد تشارلز داروين صاحب نظرية التطور.

تزوج بور عام 1912 وخلال قضائه شهر العسل مع زوجته في كيمبردج لم يتوقف عن كتابة أبحاثه (قمة الرومانسية العلمية!). كما أنه استعان بزوجته في كتابة بحث عن أشعة ألفا بحيث فام هو بالإملاء عليها وقامت هي بالكتابة وبتصحيح الأخطاء اللغوية التي وقع بها (بالانجليزية).

درس بور نموذج رذرفورد للذرة وحاول جاهداً إيجاد حل لمشكلة عدم استقرار الالكترون في الذرة (كما شرحت سابقاً). كان بور مقتنعاً بنموذج رذرفورد للذرة إلا أنه كان مدركاً أنه يحتاج إلى تعديل، وأن هذا التعديل سيكون جذرياً وقد يخرج عن قوانين الفيزياء المعروفة آنذاك. بحث بور عن فكرة جديدة تسعفه، إلى أن وقع بين يديه بحث قام به الانجليزي John Nicholson من جامعة لندن. في هذا البحث، اعتبر نيكلسون أن حركية (momentum) الالكترون (جداء كتلته وسرعته) لا يمكن أن تتخذ إلا قيماً محددة فقط، خلافاً للاعتقاد السائد بأنها يمكن أن تتخذ أي قيمة مهما بلغت. هنا وجد بور ضالته التي ستعيد إحياء ذرة رذرفورد من جديد..

عضو فضي

بور والالكترون.. والكوانتم السحري

استنتج بور من فكرة نيكلسون أن طـاقة الالكترون أيضاً لا يمكن أن تتخذ إلا قيماً محددة فقط، مثل 1 و2 و3 و4.. ولا يمكن أن تتخذ قيماً بين ذلك أي 1.5 و2.5 وهكذا.. إنها فكرة الكوانتم ذاتها، ولكن هذه المرة نجدها في الالكترون ذاته. كان بلانك قد اكتشف الكوانتم في امتصاص وإصدار الإشعاع، ثم اكتشف أينشتاين أن الإشعاع بحد ذاته يوجد على شكل كوانتم، والآن جاء بور بفكرة تجعل الالكترون خاضعاً للكوانتم أيضاً.. يبدو أن فكرة الكوانتم تستشري في الطبيعة!

لتقريب الفكرة أكثر، تخيل شخصاً يريد الصعود على درجات سلّم. يمكن لهذا الشخص الوقوف على درجات السلم فقط ولكن لا يمكنه الوقوف بين هذه الدرجات! وكذلك الالكترون في الذرة يمكنه أن يشغل مستويات طاقة محددة ولا يمكن أن يوجد في أي مكان بين هذه المستويات.

من أغرب ما في هذا النموذج الجديد أن الالكترون لا ينتقل من مستوى طاقة إلى آخر قفزاً بين المستويين، بل يختفي من الأول ويظهر في الآخر فجأة دون أن يوجد في أي مكان بينهما! إنه ليس سحراً.. إنها الطبيعة..

قام بور بحساب طاقة الالكترون في كل مدار يمكن أن يشغله الالكترون في ذرة الهيدروجين. لذرة الهيدروجين الكترون واحد يشغل المدار الأول للذرة (الأقرب إلى النواة). إذا قدمنا لهذا الالكترون طاقة كافية فإنه سينتقل إلى المدار الثاني (الأبعد عن النواة). هذا المدار الثاني هو عبارة عن مستوى طاقي معين، وحتى يستطيع الالكترون الانتقال من المدار الأول إلى المدار الثاني لا بد من أن نقدم له طاقة تساوي تماما فرق الطاقة بين المستويين. إذا قدمنا للاكترون كمية من الطاقة أقل من ذلك بقليل فلن يمتصها الالكترون بل سيبقى في مداره.

عندما يمتص الالكترون كمية من الطاقة وينتقل إلى مستوى طاقي أعلى تصبح الذرة في حالة غير مستقرة، لذلك فإن هذا الالكترون يقوم بإعادة تحرير الطاقة التي امتصها ليعود بالتالي إلى مداره الأصلي ولتستعيد الذرة استقرارها. تظهر عملية امتصاص الطاقة هذه في أطياف الموجات الكهرطيسية للنجوم. فالطيف الكهرطيسي الذي تصدره النجوم مؤلف من عدد كبير من الموجات والتي تختلف عن بعضها في تواترها. إذا فحصنا الطيف الكهرطيسي لنجم ما فإننا نجد خطوطاً سوداء عند بعض التواترات تدل على عدم وجود موجة كهرطيسية عند ذلك التواتر. السبب في غياب هذا التواتر من الطيف هو امتصاصه من قبل الكترونات ذرات معينة في النجم. بهذه الطريقة استطاع العلماء تحديد تركيب النجوم البعيدة عن طريق تحليل أطيافها. فكل خط أسود في الطيف يدل على انتقال

الكترون من مستوى إلى آخر في ذرة معينة.

عضو فضي

فيزياء أم هراء؟

إذا: وفقاً لنموذج بور للذرة فإن الالكترونات تدور في مدارات مخصصة، كما أنه لا يمكن للالكترون امتصاص كمية طاقة تقل عن طاقة كوانتم واحد (حزمة واحدة من الطاقة)، وعند امتصاص الالكترون لكوانتم من الطاقة فإنه ينتقل إلى مستوى طاقي أعلى، وهذا يفسر الخطوط السوداء في طيف ذرات الهيدروجين.

في نبوءة لافتة فقد ذكر بلانك عام 1908 أن لخطوط الطيف هذه (انظر إلى الشكل في المشاركة السابقة) علاقة بمفهوم الكوانتم، وذلك رغم محاولاته الجاهدة للتقليل من أهمية فكرة الكوانتم التي قام هو نفسه باكتشافها!

في آذار 1913 قام بور بكتابة بحثه وإرساله إلى رذرفورد لأخذ رأيه وحتى يستطيع إرساله للنشر (في ذلك الوقت كان من الضروري لأي باحث مستجد أن يقوم بإرسال بحثه إلى عالم مرموق قبل أن يستطيع نشره في أي مجلة علمية بريطانية). أعجب رذرفورد بفكرة بور إلا أنه وجد صعوبة كبيرة في تخيل انتقال الالكترون بهذا الشكل الاشبه بالسحر منه بالفيزياء.

بعد إرسال بحثه إلى رذرفورد في مانشستر قدم بور بنفسه إلى مانشستر لقضاء عطلته ولمقابلة رذرفورد من جديد. كان لرذرفورد بعض التحفظ حول عدد من النقاط في البحث الذي أراد بور نشره، واستمع إلى دفاع بور عن أفكاره بصبر دعاه بور بـ "الملائكي".

قوبل نموذج بور للذرة بكثير من الشك والانتقاد في الأوساط العلمية لمعارضته مفاهيم أساسية ومسلم بها في الفيزياء، حتى أن العالم الفيزيائي Paul Ehrenfest قال مشيراً إلى ما توصل إليه بور: "إذا كانت هذه هي الطريقة للوصول إلى هدفك في الفيزياء فلا بد لي من ترك الفيزياء!"

عضو مخضرم

بسم الله الرحمن الرحيم
اللهم صلي على محمد وعلى آل محمد
انني اعيد القراءة عدة مرات
موضوع علمي دقيق
تسجيل متابعة
ياعلي مدد

عضو فضي

الزئبق ينقذ ذرة بور... مؤقتاً!

لم يدم انتقاد نموذج بور طويلاً، ففي ربيع عام 1914 قام الألمانيان James Franck و Gustav Hertz بتجربة قذفت فيها ذرات الزئبق بإلكترونات تحمل كمية من الطاقة، ولاحظا أن الالكترونات قد خسرت طاقة مقدارها 4.9eV جراء اصطدامها بالذرات. هذه الطاقة انتقلت إلى الكترونات ذرات الزئبق (أي قامت الالكترونات بامتصاصها). كما لاحظا أنه إذا كانت طاقة هذه الالكترونات المقذوفة أقل من 4.9eV فلا شيء يحدث، أي أنها لا تخسر طاقتها حين تصطدم بالذرات، بمعنى آخر فإن الكترونات الزئبق لا تمتص هذه الطاقة إذا كانت أقل من حد معين هو 4.9. ولكن هذا تماماً ما تنبأ به بور! فالالكترون في الذرة يمكن أن يمتص قيمة محددة للطاقة تساوي الفرق بين مستوى طاقته ومستوى الطاقة الأعلى منه، ولا يمكنه امتصاص أي كمية طاقة أدنى من ذلك.

لا بد أن هذا الانتصار من أجمل الانتصارات العلمية لفكرة شديدة الغرابة كهذه.. تخيل أن الالكترون يختفي من مداره وفي نفس اللحظة يظهر في مدار أخر دون أن ينتقل بينهما!!

وبذلك ظهرت الأدلة التجريبية مؤيدة لنموذج بور للذرة وبدأ العلماء بقبول هذا النموذج، حيث لعبت نتائج فرانك وهيرتز دوراً كبيراً في ذلك، وقبل ذلك فإن نموذج بور قد استطاع تفسير خطوط الطيف الخاصة بالهيدروجين كما سبق.. ولكن لدى تفحص طيف ذرات الهيدروجين جيداً تبيّن أن كل خط من تلك الخطوط منقسم إلى خطين اثنين، وليس خطاً واحداً! ولكن لماذا؟ إن كل خط هو هو نتيجة انتقال الكترون من سوية طاقية إلى أخرى، ولكن لماذا ينقسم هذا الخط إلى خطين متقاربين؟

لم يستطع بور تفسير هذا الانقسام باستخدام نموذجه للذرة.. يبدو أن هنالك خطأ ما في النموذج.. أو على الأقل فالنموذج يعاني من النقص إذ لا يستطيع تفسير انقسام خطوط الطيف. كان نموذج بور قد أنقذ نموذج رذرفورد من قبله، والآن فإن نموذج بور يحتاج إلى من ينقذه..

عضو فضي

إنقاذ بور.. بكوانتم جديد!

وفقاً لنموذج بور فإن كل الكترون يوجد في مدار طاقي محدد، مما يفسر خطوط الطيف كما شرحت سابقاً. ولكن هذا النموذج لا يفسر انقسام خطوط الطيف، إذ يبدو أن كل مدار الكتروني هو في الحقيقة عبارة عن أكثر من مستوى واحد للطاقة مما يؤدي إلى ذلك الانقسام في خطوط الطيف. ولكن كيف؟!

كان الألماني Arnold Sommerfeld أستاذاً لامعاً للفيزياء النظرية في جامعة ميونخ، وكأستاذ للفيزياء النظرية لا عجب أن يأتي بفكرة تنقذ ذرة بور من مأزقها.

رأى سامرفلد أن المدار الالكتروني الواحد منقسم إلى عدد محدد من مدارات صغرى تختلف عن بعضها بشكل المدار، وبالتالي تملك طاقة مختلفة قليلاً عن بعضها البعض. وفقاً لبور فإن المدارات الالكترونية دائرية الشكل، إلا أن سامرفلد لم يرَ من داعٍ لمثل هذا الافتراض، حيث افترض أن الالكترون يمكن أن يتخذ مدارات من اشكال غير دائرية، ولكن عدد هذه الأشكال الممكنة في كل سوية طاقية هو عدد محدد ويساوي رقم هذه السوية. مثلاً المدار الثاني للالكترون (n = 2) يمكن أن يسمح للالكترون بالدوران في مدارين ذي شكلين: مدار دائري ومدار قطعي. والمدار n = 3 يحوي على 3 مدارات: مدار دائري ومدار قطعي ومدار قطعي مختلف عن الأول.

هذا التقسيم لأشكال المدارات الممكنة يسمح للالكترون بأن يشغل مستويات طاقة مختلفة في نفس المدار الأساسي، مما يؤدي إلى انقسام خطوط الطيف، فكل خط طيف حينها هو عبارة عن انتقال الالكترونات من مدار واحد ولكن بسويات طاقية مختلفة قليلاً (بسبب اختلاف أشكال المدارات الصغرى داخل المدار الأساسي) إلى مدار جديد. لتمييز هذه المدارات ذات الأشكال المختلفة ضمن المدار الأساسي الواحد أعطيت هذه الأشكال رقماً يدل عليها دعي k. لوصف الالكترون أصبح الآن لدينا رقمان: n و k. يدل n على المدار الخارجي للالكترون، في حين يدل k على شكل هذا المدار. في المدار الثالث (n = 3) يوجد لدينا ثلاثة مسارات للالكترون: k = 3 و k = 2 و k = 1.

قصة الكوانتوم (الطاقة الكمية) ( مستويات الطاقة ) A53e42ab

هذا التعديل في الحقيقة هو تطبيق لفكرة الكوانتم على شكل مدار الالكترون. أي أنه لا يمكن لمدار الالكترون أن يتخذ أي شكل كان، بل يمكن أن يتخذ أشكالاً محددة فقط، تماماً كما أن طاقة الالكترون لا تتخذ إلا قيماً محددة كما رأى بور من قبل.. نعم، إنها فكرة الكوانتم من جديد.. يبدو أنها في كل مكان!

لقد أدى هذا التعديل الذي أدخله سامرفلد على نموذج بور إلى تفسير انقسام خطوط الطيف... ولكن...

عضو فضي

عدد كوانتي جديد في عائلة الكوانتم..

رغم نجاح التعديل الذي أضافه سامرفلد على ذرة بور إلا أنه لم ينجح في تفسير ظاهرة محيرة كانت معروفة منذ عدة سنوات..

في عام 1897 اكتشف العالم الهولندي Pieter Zeeman ظاهرة غريبة: لنفرض أن لدينا طيف كهرطيسي يحوي على خط مفرد من خطوط الطيف التي أشرت إليها سابقاً (الناتجة عن امتصاص الالكترونات للطاقة من الإشعاع الكهرطيسي). في الحالة العادية يكون هذا الخط مفرداً أي غير منقسم (ظاهرة الانقسام التي تحدثت عنها سابقاً لا تنطبق على جميع خطوط الطيف). لاحظ زيمان أنه إذا عرضنا الذرات إلى مجال مغناطيسي فإن هذا الخط المفرد يتحول إلى عدة خطوط، أي أنه ينقسم تحت تأثير المجال المغناطيسي الخارجي.

الانقسام الذي كنت قد تحدثت عنه سابقاً سببه وجود مسارات ذات أشكال مختلفة ضمن المدار الواحد مما يؤدي إلى وجود سويتين من الطاقة ضمن المدار الواحد. ولكن في ظاهرة زيمان فإن خط الطيف المفرد والناتج عن مدار واحد له شكل واحد فقط يقوم بالانقسام إذا عرضناه إلى مجال مغناطيسي، وعند إزالة المجال المغناطيسي يعود الخط كما كان (مفرداً)!

في عام 1916 وجد Sommerfeld تفسيراً لهذه الظاهرة بإضافة تعديل جديد لنموذج الذرة. أدرك سامرفلد أن مدار الالكترون يمكن أن يتخذ عدة اتجـاهات في الفراغ. حين تخضع الذرة لمجال مغناطيسي فإنه يمكن للالكترون أن يدور في اتجاهات مختلفة ومحددة مقارنة باتجاه المجال المغناطيسي الخارجي. لكل من هذه الاتجاهات طاقة خاصة به، مما يؤدي إلى ظهور الانقسامات في خطوط الطيف عند تعرض الذرة لمجال مغناطيسي.

كانت هذه الفكرة نابعة من الحاجة لتفسير ظاهرة زيمان ولم يتم إثباتها تجريبياً إلا بعد خمس سنوات في عام 1921.

وبذلك يتميز كل الكترون بثلاثة أعداد كوانتية حتى الآن:

العدد n يصف المدار الرئيسي للالكترون وفقاً لطاقته وبعده عن النواة
العدد k ويصف شكل المدار
العدد m ويصف اتجاه المدار

أي أن الالكترون لا يمكن أن يوجد إلا في سويات طاقية محددة (n)، ولا يمكن أن يتخذ مساره إلا أشكالاً محددة(k)، ولا يمكن أن يتخذ مداره إلا اتجاهات محددة أيضاً (m).. إنها ذرة كوانتية بامتياز!

عضو فضي

أينشتاين والتفاحة.. في الحرب..

لنعد قليلاً لأينشتاين. كان الاعتقاد السائد بين العلماء هو أن الذرات تمتص الإشعاع الكهرطيسي على شكل كمومات (وحدات)، ولكن لم يقتنع أحد بفكرة أينشتاين أن الإشعاع هو بحد ذاته كمومي (أي يوجد على شكل وحدات ذات طبيعة جسيمية أو فوتونات). استطاعت فكرة أينشتاين هذه تفسير بعض النتائج التجريبية كما ذكرت سابقاً ولكن لم يكن هناك دليل قوي يجبر العلماء على قبول فكرته عن وجود الفوتونات... إلى أن جاء أقوى الأدلة عن طريق عالم الفيزياء الأمريكي Arthur Compton عام 1922. أظهرت نتائج التجارب التي أجراها كومبتون على أشعة إكس (وهي من أنواع الأشعة الكهرطيسية) صحة نظرة أينشتاين للضوء على أنه مكون من وحدات كمومية وبشكل لا يدع مجالاً للشك.

حين طرح أينشتاين فكرته لم ينتظر تصديق العلماء له بل استمر في أبحاثه حتى خلال أعوام الحرب العالمية الأولى حين عانت أوروبا – وخاصة ألمانيا – من أعباء وويلات الحرب. رغم صعوبة الظروف في ألمانيا استمر أينشتاين في إنتاجه العلمي وتوصل بمعادلاته إلى نتائج جديدة بخصوص الإشعاع الذي تمتصه وتصدره الذرات. حين تمتص الذرة كمية من الإشعاع يؤدي إلى انتقال الالكترون إلى سوية طاقة أعلى، تقوم الذرة بعد ذلك بإعادة إصدار هذه الطاقة ليعود الإلكترون إلى مداره الأصلي. حاول أينشتاين حساب الزمن اللازم للذرة حتى تقوم بإصدار الإشعاع بعد امتصاصها له وكذلك الاتجاه الذي يتخذه الإشعاع الصادر عنها، إلا أن معادلاته أظهرت أن الزمن اللازم واتجاه الإشعاع عشوائيان! أي أنهما لا يتبعان قاعدة معينة، وكأن الذرة تقوم بالإشعاع حين يروق لها وفي الاتجاه الذي يروق لها! أقصى ما يمكننا معرفته هو احتمــال أن تقوم الذرة بالإشعاع في لحظة معينة وفي اتجاه معين. لم يشعر أينشتاين بالارتياح لهذه النتيجة إذ إنها تلغي العلاقة المعتادة بين السبب والأثر وتدخل مفهوم الاحتمال والصدفة في قلب الذرة.

لنتفهم عدم ارتياح أينشتاين لنأخذ هذا المثال. تخيل أنك تمسك تفاحة بيدك ثم تفلت التفاحة لتتفاجأ بأنها لم تقع على الأرض. وفقاً لتجاربنا اليومية فإن جاذبية الأرض ستؤدي لا محالة إلى وقوع التفاحة باتجاه الأرض (الجاذبية هي السبب والوقوع هو الأثر). ولكن إذا تصرفت التفاحة كما يتصرف الإلكترون في الذرة، فحين تفلت التفاحة من يدك فإنها تبقى حائمة دون الوقوع على الأرض، ومن ثم تهوي إلى الأرض في لحظة لا يمكن التنبؤ بها. أقصى ما يمكن التنبؤ به هو احتمال وقوعها في لحظة معينة. طبعا فإن احتمال وقوع التفاحة باتجاه الأرض احتمال كبير جداً ولكن يبقى هنالك احتمال أن تبقى التفاحة حائمة في الهواء لساعات قبل أن "تقرر" الوقوع على الأرض! هذا الاحتمال صغير للغاية ولكنه ليس معدوماً.

هل وجدت صعوبة في استيعاب هذا التصرف الغريب للالكترون؟ لا تقلق فأنت لست الوحيد.. أينشتاين نفسه لم يرتح لهذه الفكرة حتى أنه قال: "لا يمكنني تصديق بأن الالكترون – حين يعرض للإشعاع – فإنه يختار بإرادته الحرة لحظة قفزه، ليس ذلك فحسب بل والاتجاه الذي سيقفز به. في هذه الحالة فإنني أفضّل أن أكون مصلح أحذية بدلاً من أن أكون عالم فيزياء."

ماذا كان موقف بور من هذه الفكرة الغريبة؟ لقد كان بور مقتنعاً بصحة النتيجة التي توصل إليها أينشتاين وكانت هذه نقطة خلاف بين العملاقين. من الغريب أن أينشتاين نفسه لم يقتنع بما توصلت إليه معادلاته في حين اقتنع بور بها! وفي نفس الوقت فرغم الدليل القاطع الذي قدمه كومبتون – والذي نال به جائزة نوبل – لإثبات فكرة أينشتاين أن الضوء (أو الإشعاع) يوجد على شكل فوتونات إلا أن بور لم يقتنع!

لا بأس.. حتى لو لم يقتنع بور، فالنتيجة التي توصلنا إليها هي أن للإشعاع طبيعة موجية وطبيعة جسيمية كما شرحت سابقاً. كما أن الالكترون يتصرف بطريقة شديدة الغرابة حين يمتص طاقة إذ يقفز بين المستويات حين يحلو له!

عضو فضي

ما هو سر الالكترون السحري؟

لنعد إلى ذرة بور والتي أنقذها وعدّلها Sommerfeld. تدور الالكترونات وفقاً لهذا النموذج في مدارات أو مستويات طاقة محددة.. ولكن هذا لا يكفي، فالعالِم لا يكتفي بالملاحظة بل يسأل دوماً: لماذا؟

لماذا لا يمكن لطاقة الالكترون أن تتخذ إلا قيماً محددة؟ لماذا لا يمكن أن يوجد الالكترون إلا في مسارات معينة ولا يمكن أن يوجد بينها؟ أي لماذا لا ينتقل الالكترون بين مستويين بالطريقة المعهودة لانتقال أي جسم بين نقطتين بالمرور في الفراغ الموجود بينهما؟ الالكترون لا يمر بين المستويين عند انتقاله بينهما، لأن مروره يعني أنه سيتخذ – ولو مؤقتاً – قيمة للطاقة بين قيمتي هذين المدارين، وهذا يناقض فكرة كمومية طاقة الالكترون (من جديد أذكّر بمثال موظف البنك الذي يستطيع تقديم نقود من فئات 10 و20 ولكن لا يملك قطعاً نقدية من فئة 1 وبالتالي لا يمكن أن ينتقل من 10 إلى 20 مروراً عبر الأرقام 11 و12 ...الخ بل فقط بإضافة 10 أخرى). لماذا يستحيل للاكترون أن يملك طاقة أقل من كوانتم واحد؟ لماذا يتصرف بهذه الغرابة؟

لقد تنقلنا في رحلتنا حتى الآن بين ألمانيا وبريطانيا والدنمارك.. محطتنا التالية في فرنسا..

.

عضو فضي

أمير.. في الفيزياء..

ولد الأمير Louis de Broglie عام 1892 في فرنسا لعائلة أرستقراطية. كان أحد أجداده قد تلقى لقب "أمير" من الملك لويس الخامس عشر، وبالتالي سرى هذا اللقب بين أحفاده أيضاً.

عندما شب الامير لويس بدأ بدراسة التاريخ في جامعة باريس، إلا أنه سرعان ما أدرك أنه لم يخلق لدراسة التاريخ. كان أخوه الأكبر سناً يحب الفيزياء وقد قام بافتتاح مختبر للفيزياء، فبدأت عدوى الفيزياء تنتقل إلى الأخ الأصغر. في عام 1913 حصل لويس على ما يعادل شهادة بكالوريوس في العلوم، لينتقل بعدها إلى خدمة الجيش والتي أعاقت اهتماماته العلمية حتى نهاية الحرب العالمية الأولى عام 1919.

بعد تسريحه من الخدمة العسكرية التفت لويس إلى الفيزياء من جديد، وقام بنشر بحث تبنى فيه فرضية الطبيعة الثنائية للإشعاع والتي اعتبر فيها أينشتاين أن الإشعاع الكهرطيسي مؤلف من وحدات (فوتونات)، وذلك حتى قبل أن ينشر كومبتون نتائج تجاربه التي أثبتت هذه الفرضية.

لم يتوقف لويس عند ذلك.. فحين قبل بأن للموجات الكهرطيسية طبيعة جسيمية (إلى جانب الطبيعة الموجية) وجد أنه من البديهي أن يسأل نفسه السؤال المعاكس: هل يمكن أن يكون للجسيمات طبيعة موجية؟! بالإجابة بـ "نعم" على هذا السؤال استطاع لويس تفسير أساس نموذج بور للذرة، أي أنه استطاع الإجابة على سؤالنا السابق: لماذا يوجد الالكترون في مستويات طاقة محددة؟

كيف فسر الأمير لويس ذلك؟؟

عضو فضي

على موجة وتـر..

في حين وجد العلماء صعوبة في تصديق فرضية أينشتاين بكمومية الضوء (أي بأن الإشعاع الكهرطيسي مؤلف من جسيمات)، شغل لويس نفسه بفكرة أشد غرابة من فكرة أينشتاين، وهي أن للمادة نفسها طبيعة موجية، أي أن الجسيمات التي تتألف منها المادة التي نراها حولنا تتصرف أيضاً كالموجات!

الفكرة الأساسية هي أن الالكترون – والذي كان ينظر إليه على أنه جسيم حتى ذلك الوقت – ليس مجرد جسيم بل هو موجة أيضاً. من هنا استطاع لويس أن يفسر لماذا تتخذ الالكترونات سويات طاقة محددة في الذرة، فالالكترونات تشغل سويات الطاقة التي تتفق مع تواتر اهتزازها فقط. لنتذكر أنه لكل موجة تواتر وطول موجة وطاقة. أي أن كل تواتر يترافق بطاقة معينة. والآن، فإذا كان الالكترون عبارة عن موجة ذات تواتر ثابت فإن هذا التواتر يتفق مع مستوى طاقة محدد، أي أن الالكترون سيوجد في مدار محدد.

ولكن لماذا كانت هذه المدارات التي يمكن أن يشغلها الالكترون محدودة؟

لتقريب الصورة يمكن تشبيه موجة الالكترون بوتر آلة موسيقية، فحين تمسك الوتر من منتصفه ومن ثم تفلته فإنه يهتز بشكل محدد بحيث يشكل مجموعة من أنصاف الموجات: نصف موجة، نصفان، ثلاثة أنصاف، وهكذا... ولا يمكن للوتر أن يشكل جزءاً من نصف موجة، أي أن الحد الأدنى لتشكل الموجات هو نصف موجة (وهذا يعادل كوانتم واحد لا يمكن تقسيمه إلى أصغر من ذلك كما أنه لا يمكن أن يهتز الوتر بأقل من نصف موجة). يعتمد عدد أنصاف الموجات المتشكلة في الوتر على كمية الطاقة التي قدمَت للوتر حين قمتَ برفعه عن وضعه الأصلي، وكذلك فالتواتر (أو عدد الموجات) الذي يتخذه الالكترون يعتمد على طاقته.

قصة الكوانتوم (الطاقة الكمية) ( مستويات الطاقة ) Standing-waves

إذاً: طاقة الالكترون مترافقة مع موجة ذات تواتر محدد، كما أنه لا يمكن لهذه الموجات أن توجد إلا بأشكال أو بأطوال محددة كما في الوتر. أي أنه توجد حالات مسموحة للالكترون كما أنه توجد حالات مسموحة لاهتزاز الوتر. قام لويس بحساب هذه الحالات المسموحة للالكترون ليجد المفاجأة: إن الحالات المسموحة لمدارات الالكترون تتفق تماماً مع نموذج بور لمدارات الالكترون في الذرة!

بذلك فسر لويس سبب اتخاذ الالكترونات لمدارات محددة. فالالكترون يوجد في المدار الذي تتفق طاقته مع تواتر اهتزاز موجة الالكترون.

كانت هذه الفكرة الأساسية في أطروحة الدكتوراه التي قدمها لويس عام 1923. ولكن ما تحتاجه هذه الفرضية هي البرهان التجريبي. ما احتاجته الفرضية بالتحديد هو إثبات أن الالكترون يملك صفات خاصة بالموجات مثل انكسار الموجات وغيرها.

عضو جديد

الأستاذ AGA KHANI 77
تحية ونقدير
الموضوع مدروس بشكل رائع وممتاذ وعلى كل المستويات .
فهو كمرجع : شامل ودقيق .
شكراً لكم
نبيل

عضو فضي

شهادة ميلاد موجة الالكترون..

في عام 1925 كان Clinton Davisson في نيويورك يقوم بتجارب لا علاقة لها بفرضية لويس عن طبيعة الالكترون الموجية، لا بل ربما لم يسمع أصلاً عن هذه الفرضية. في تجاربه قام ديفيسون بإطلاق شعاع من الالكترونات باتجاه معدن معين. في احدى تجاربه وقع حادث انفجرت فيه زجاجة هواء مسيّل (سائل) أدت إلى كسر الانبوب الحاوي على عينة المعدن التي أراد ديفيسون إشعاع الالكترونات عليها مما أدى إلى تشكل بعض الصدأ على عينة المعدن نتيجة التفاعل مع الهواء. قام ديفيسون بتنظيف عينة المعدن باستخدام الحرارة ليعيدها إلى الأنبوب حتى يكمل تجاربه. بعد هذه الحادثة لاحظ ديفيسون أن النتائج اختلفت عما كان قد حصل عليه سابقاً! ما لم يدركه ديفيسون أنه بتسخين المعدن (لتنظيفه) فقد أدى ذلك إلى تغير في بنية بلورات المعدن مما أدى إلى ظاهرة تدعى Diffraction حين مرور الالكترونات عبر بلورات المعدن. في هذه الظاهرة، حين تصطدم موجة بحاجز فإنها تنتشر بعد مرورها من الحاجز بشكل محدد. ولكن كيف تحدث هذه الظاهرة الخاصة بالموجات للالكترون وهو مجرد جسيم؟! لم يفهم ديفيسون سبب تغير نتائجه نتيجة ذلك الحادث. لماذا تحدث هذه الظاهرة الخاصة بالموجات في حين أنه لم يستخدم موجات في تجاربه بل استخدم الكترونات؟

في ربيع عام 1926 سافر ديفيسون مع زوجته لقضاء إجازة في أوكسفورد، وهناك التقى ببعض علماء الفيزياء وأخبرهم عن تلك النتائج الغريبة التي حصل عليها، ودهش حين قال له بعضهم أن نتائجه تؤكد فكرة لأمير فرنسي اسمه لويس!

إن ظاهرة diffraction التي لاحظها ديفيسون عند استخدامه للالكترونات (وهي ظاهرة تحدث للموجات فقط) أكدت أن الالكترون يتصرف كموجة، أي أن له طبيعة موجية.. لقد تحولت فرضية لويس المجردة إلى حقيقة مثبتة بالتجربة.. هذه هي فرضية لويس والتي شرح بها سبب وجود الالكترونات في ذرة بور في مدارات محددة. فبما أن الالكترون هو موجة (إلى جانب كونه جسيماً) فإن لهذه الموجة تواترٌ معين (وكل تواتر يتناسب مع كمية طاقة محددة)، وبالتالي لا يمكن للالكترون إلا أن يتخذ مستوى طاقة محدد يتناسب تماماً مع تواتره. ليس ذلك فحسب بل إن التواترات التي يمكن أن يتخذها الالكترون محدودة (تماماً كما أن الوتر في الشكل السابق لا يتخذ إلى أشكالاً محدودة: نصف موجة، نصفان، ثلاثة أنصاف... ولا يمكن أن يشكل ربع موجة مثلاً) وبالتالي فإن المستويات الطاقية التي يمكن أن يوجد فيها الالكترون أيضاً محدودة.

مدير

نرحب بعودتك أيها الأخ المحترم
ونقول لك نورتنا
دمت بخير

مشرف عام

السلام عليكم
يا علي مدد

عوده مباركه اخي العزيز

دائما متميز ومتألق

عضو فضي

أخوتي الأعزاء هادي وأمجد
أشكركم من كل قلبي على ترحيبكم
وأحيي جميع المشتركين الكرام بمنتدى الحوار الاسماعيلي المتحضر
ودائماً إلى الأمام

ويا علي مدد
أخوكم ال آغاخاني 77

عضو مخضرم

بسم الله الرحمن الرحيم
اللهم صلي على محمد وعلى آل محمد
صدقا أخي الغالي افتقدناكم
وعند ظهور معرفكم على الشريط
بادرنا لنحصد بطاقة ترحيب بكم
أهلا بكم من جديد
طال الغياب
عسى خير إن شاء الله
ياعلي مدد

عضو فضي

أخي مهند العزيز:
تحياتي لكم جميعاً
كان غيابي المؤقت عن المنتدى بسبب إجازتي السنوية (والتي قضيتها في سوريا والأردن) -بحكم اغترابي خارج سوريا
وها أنا معكم من جديد

عائلة تومسون.. تحت المجهر

في الوقت الذي كان يجري فيه ديفيسون تجاربه ويبحث عن تفسير للنتائج الغريبة التي حصل عليها صدفة، كان الانجليزي George Thomson يجري تجربة أخرى لإثبات الطبيعة الموجية للالكترون. نتيجة لهذه التجارب حصل ديفيسون وتومسون معاً على جائزة نوبل.

من المدهش أن الطبيعة الثنائية للالكترون – كجسيم وكموجة – قد تم اكتشافها من قبل عالمين من نفس العائلة: اكتشف جوزيف تومسون الالكترون بطبيعته الجسيمية وحاز بذلك على جائزة نوبل عام 1906، ومن ثم اكتشف جورج تومسون الطبيعة الموجية للاكترون (اي قام بالبرهان عليها تجريبياً) وحصل بذلك على جائزة نوبل عام 1937.

لقد كان لاكتشاف الطبيعة الموجية للالكترون تطبيقاً عملياً هاماً وهو المجهر الالكتروني.

يعمل المجهر الضوئي باستخدام موجات الأشعة الضوئية. ولكن هذه الموجات لا تستطيع "رؤية" الأجسام ذات الأبعاد الأصغر من نصف طول موجة الضوء المرئي، فحين تمر موجة الضوء المرئي بمثل هذا الجسم الصغير فإنها لن تشعر به لأن أبعاده أصغر من أبعاد الموجة ذاتها. أما موجة الالكترون فهي أصغر من موجات الضوء المرئي بما يزيد عن مئة ألف ضعف، مما يعني أن باستطاعة موجة الالكترون التقاط التفاصيل الدقيقة جداً لأن أبعاد هذه الموجة صغيرة للغاية مما يمكنها من التأثر بتفاصيل الأجسام الدقيقة والتي لا يمكن للموجات الضوئية أن تشعر بها إطلاقاً.

وبذلك بدأت صناعة أول مجهر الكتروني عام 1935 في انجلترا.

مشرف عام

موضوع قمّة في الرووووووووعة
وكما قيل عنك من قبل الأعضاء.......................
منذ الآن سأكون من المنتظرين وبشغف لكل المواضيع...........الى تخطها أقلامك الذهبية
اسم على مســـــمــــــــــــــى

عضو مميز

أخي أغاخاني 77 متابعة بدقة لماتضع من علم رائع باسلوب ساحر وممتع جعلني اناشد واضعي الكتب والمناهج الدراسية ليقرؤوك ويتعلموا اسلوبك البسيط في الشرح والتوضيح فقد اوجزت بطلاقة علما هو من صلب اختصاصي الاكاديمي الااني استعدته معك بعد 20 عاما من التخرج كما لو كان جديدا
تحياتي لك اتمنى ان تستمر فليس هذا كل شي
هلا بك اخي الروحي المكرم

عضو فضي

ظاهرة زيمان.. من جديد

والآن لدينا الصورة التالية للذرة. تتألف الذرة من نواة تحوي على بروتونات موجبة ونيوترونات معتدلة، ومحاطة بالكترونات سالبة تدور في مستويات طاقة محددة. هذه الالكترونات لها طبيعة موجية وتشغل مستويات الطاقة التي تتناسب مع تواترها. وبما أن التواتر يتخذ قيماً محددة فقط (كما شرحت سابقاً في مثال الوتر) فإن طاقة الالكترونات لا تتخذ إلا قيماً محددة أيضاً. أي لا يمكن للالكترون أن يوجد إلا في مدارات محددة ومسموحة، أما الفراغ بين المدارات فلا يسمح للاكترون أن يوجد فيه ولو حتى بشكل آني، وبالتالي فعند انتقال الالكترون من مدار إلى آخر فإنه لا يقفز بالمعنى المتعارف عليه بل يختفي في المدار الأول ليظهر في الثاني.

ولكن رغم نجاح هذا النموذج إلى أنه يطرح بعض الأسئلة الهامة. أهم هذه الأسئلة هو التالي: إذا كان الالكترون عبارة عن موجة فما هي طبيعة هذه الموجة؟ من المعروف أن الموجة هي عبارة عن تغير منتظم في شيء معين. فالموجة الناتجة عن إسقاط حجر في بركة ماء هي عبارة عن تغير في مواضع جزيئات الماء، حيث أن جزيئات الماء في نقطة معينة ترتفع وتنخفض بشكل دوري منتظم، وهذا ما يشكل الموجة. ولكن ما هي موجة الالكترون؟ كيف يمكن فهمها؟

قبل الخوض في هذا السؤال، سأتعرض لمشكلة أخرى واجهت ذلك النموذج، والتي بحلها يصبح لدينا نموذج الذرة الذي نعرفه اليوم في المدارس والجامعات.

كنت قد تحدثت عن ظاهرة زيمان في انقسام خطوط الطيف (مشاركة : "إنقاذ بور.. بكوانتم جديد!")، حيث وجد أن بعض خطوط الطيف منقسمة إلى خطوط أصغر، مما أدى إلى اقتراح أرنولد سامرفلد أن المدار الاساسي للالكترون منقسم بدوره إلى مدارات أصغر تختلف عن بعضها في الطاقة والشكل. (للتذكير فإن خط الطيف ناتج عن انتقال الكترون بين مستويين – انظر الشكل في المشاركة فيزياء أم هراء؟ ).

مع تزايد المعطيات التجريبية تبين أن نموذج بور المعدل للذرة لا يستطيع تفسير انقسام بعض خطوط الطيف.. ما المشكلة؟؟ يبدو أن نموذج بور لا زال ناقصاً رغم كل التعديلات التي شهدها.

يظهر على الساحة عالم ربما لم يكن بشهرة أينشتاين إلا أن بعض العلماء اعتبره أعظم من أينشتاين..

محطتنا التالية في النمسا..

عضو فضي

زفاف الالكترونات في الذرة..

ولد Wolfgang Pauli في فينا عام 1900 أي في نفس العام الذي اكتشف فيه ماكس بلانك فكرة الكوانتم. درس باولي الفيزياء على يد صديقنا آرنولد سامرفلد.

عُرف باولي بنظرته النقدية لأي فكرة جديدة في الفيزياء وخاصة الأفكار الجديدة التي تعتمد على التخمين أكثر من اعتمادها على مبادئ نظرية أو تجريبية، حتى أنه دُعي أحياناً بـ "ضمير الفيزياء" نظراً لتمسكه الشديد بمبادئ في الفيزياء لا يتنازل عنها. ذات مرة قرأ باولي بحثاً منشوراً لم يعجبه فكان تعليقه: It’s not even wrong. حتى أينشتاين نفسه وأبحاثه العميقة لم تذهل باولي ذا الفكر الناقد، فقال مرة في قاعة المحاضرة – وهو لا يزال طالباً: إن ما قاله السيد أينشتاين ليس غبياً جداً. إلا أن شخصاً واحداً طالما كان عند باولي في مرتبة عالية بعيداً عن مثل هذه الانتقادات اللاذعة: أستاذه سامرفلد.

كان لدى باولي فهم فطري للفيزياء، حتى أن فهمه العميق لمشاكل الفيزياء قد أعاق استغلاله لمواهبه الخلاقة فيها. ولكن لم يكن ذكاء باولي فطرياً فقط، بل كان نتيجة عمل شاق وساعات طويلة من الدراسة والبحث.

في عام 1922 ذهب باولي إلى الدنمارك للعمل مع بور، وهناك بحث باولي في مشكلة ظاهرة زيمان التي لم تستطع ذرة بور تفسيرها. إلى أن سمع باولي عن بحث قام به Edmund Stoner في كيمبردج (وهو من طلاب رذرفورد). في هذا البحث بيّن ستونر أن عدد الالكترونات في مدار ما يساوي ضعف عدد السويات المسموحة في هذا المدار. كما نذكر فإن سامرفلد كان قد اضاف عددين كمومين لذرة بور هما m, k. يصف k شكل المدار ويصف m اتجاه المسار الالكتروني في الفراغ. كل من هذه الأعداد تصف سويات طاقية داخل المدار الواحد، أي تصف السويات الطاقية المسموحة ضمن المدار. ولكن فكرة ستونر هي أن عدد الالكترونات الفعلي ضمن المدار هو ضعف عدد هذه السويات الطاقية المسموحة. ما أثار اهتمام باولي هو: لماذا الضعف تماماً؟ يبدو أننا بحاجة إلى عدد كمومي جديد.

وبالفعل، اقترح باولي إضافة عدد كمومي رابع إلى عائلة الأعداد الكمومية في الذرة،
يمكن لهذا العدد أن يتخذ قيمة من اصل قيمتين فقط، مما يعني أن كل سوية طاقية ضمن المدار تقسم إلى سويتين جديدتين. وبذلك فسر انقسام خطوط الطيف التي لم يستطع نموذج بور تفسيره رغم التعديل الذي أدخله سامرفلد.

مع إدخال هذا العدد الجديد في الذرة أصبحت الصورة كما يلي: كل مدار أساسي (n) منقسم إلى سويات طاقة (k) ذات أشكال مختلفة، وكل من هذه السويات الداخلية يقسم بدوره إلى مدارات ثانوية (m) ذات اتجاهات مختلفة، وضمن كل مدار ثانوي (m) يوجد الكترونان متزاوجان لكل منهم رقم كوانتي مختلف وهو العدد الكوانتي الذي اضافه باولي ليفسر النتيجة التي توصل إليها ستونر.

قادت فكرة العدد الكمومي الرابع باولي إلى واحد من أهم قوانين العلم وهو مبدأ Exclusion Principle والذي ينص على أنه يستحيل أن يوجد الكترونان في الذرة يملكان نفس الأرقام الكوانتية الأربعة. أي أنه لكل الكترون أربعة أرقام كوانتية يتميز بها عن غيره من الالكترونات، فحتى لو وجد الكترونان في نفس السوية الطاقية k وm فإنهما سيختلفان في العدد الكوانتي الرابع.

ولكن بقي السؤال قائماً: لماذا لا يمكن لهذا العدد الجديد أن يتخذ سوى قيمتين فقط؟ بمعنى آخر: لماذا كان عدد الالكترونات في مدار ما يساوي ضعف عدد السويات الطاقية المسموحة للالكترون؟ ما هي حقيقة هذا العدد الكوانتي الجديد؟

عضو مميز

نعم ومن هنا انبثقت نظرية الاوتار الفائقة التي نصت على الاحد عشر بعدا التي كانت برهانا على الاهتزازات الكونية المتواترة

عضو فضي

بالضبط أختي الكريمة دعد : من هنا انبثقت نظرية الاوتار الفائقة ...أشكرك على مرورك القيم ومتابعتك للموضوع ..

اكتشاف مزدوج..

في ذات العام الذي نشر فيه باولي بحثه أدرك طالبان هولنديان هما Samuel Goudsmit و George Uhlenbeck أن العدد الذي أضافه باولي هو عبارة عن خاصية للإلكترون دعيت spin (لف أو دوران). من البديهي أن الدوران يمكن أن يحدث من حيث المبدأ في أي اتجاه، إلا أن Uhlenbeck رأى أنه لا يمكن للالكترون الدوران إلا في أحد اتجاهين فقط (مع أو عكس عقارب الساعة). بمعنى آخر فإن الدوران هي خاصية كمومية (تتخذ قيماً محددة فقط). وفقاً لهذه النظرة فإن الالكترون الذي يدور بجهة عقارب الساعة يملك طاقة تختلف عن ذلك الذي يلف في الاتجاه المعاكس، وهذا بدوره يفسر انقسامات خطوط الطيف التي عجز نموذج بور عن تفسيرها.

في البداية عارض بور هذه الفكرة لاعتقاده بوجود مشكلة فيها، إلا أنه فوجئ بأن أينشتاين قد سبقه إلى هذه المشكلة وقام بحلها. والغريب أن باولي نفسه – صاحب فكرة الرقم الكوانتي الرابع – لم يقتنع بهذه الفكرة. في الحقيقة فقد كانت فكرة الدوران هذه قد عرضت على باولي من قبل الشاب Ralph Kronig قبل ذلك بعام إلا أن باولي عارضها بشدة. عندما لاقت فكرة Uhlenbeck و Goudsmit قبولاً بين العلماء شعر Kronig بالاستياء الشديد لأنه كان قد اقترح الفكرة قبلهما إلا أنه لم ينشرها نظراً لمعارضة باولي وسخريته منها. رغم استيائه الشديد إلا أنه لم يرد أن يعلم Uhlenbeck و Goudsmit باكتشافه الفكرة قبلهما حتى لا يسلبهما فرحة اكتشافهما. بعد ذلك بعامين عمل Kronig مساعداً لباولي والذي شجعه على محاولة نقض ما يطرحه عليه من أفكار قائلاً: كلما قلتُ لك شيئاً فعليك نقض ما قلته بنقاش مفصل.

والآن أصبح لدينا رقم يصف المدار الأساسي للالكترون، ورقم يصف شكل المسار الالكتروني، ورقم يصف اتجاه المسار، ورقم يصف جهة دوران الالكترون.

عضو فضي

إلهام علمي.. في أحضان جزيرة..

كما رأينا فإن الأفكار العلمية قد تتالت في محاولة العلماء تفسير الظواهر التي يشاهدونها ، وكلما ازدادت المعطيات التجريبية تبين قصور النظريات الموجودة والحاجة إلى نظريات جديدة أو تعديلات هامة على النظريات الموجودة. وكما رأينا فقد قدم الكثير من العلماء مساهمات هامة يكمل بعضها بعضاً. ولكن المشاكل التي واجهت الفيزياء في ذلك الوقت قد أقنعت العلماء أنهم بحاجة إلى ثورة أساسية وجذرية في الفيزياء بدلاً من محاولات رأب الصدوع هنا وهناك. يبدو أن هناك شيئاً أساسياً في قلب الفيزياء لا زال غامضاً. نحن بحاجة إلى نظرية جديدة وأساسية في الكوانتم.. إننا بحاجة إلى ما دعي فيما بعد بميكانيك الكوانتم.

في أيام الحيرة تلك وفي وسط الفوضى التي خلفتها الحرب العالمية الأولى في أوروبا لمع نجم فيزيائي ألماني شاب ربما كان القدر قد خبأه لينتشل نظرية الكوانتم من محنتها وليبقى اسمه إلى جانب أشهر الأسماء في عالم الفيزياء.

ولد Werner Heisenberg بعد عام واحد من إعلان ولادة نظرية الكوانتم على يد ماكس بلانك، أي في ديسمبر 1901. كان والده قد أشعل فيه حب الرياضيات عن طريق ألغاز وألعاب رياضية في صغره، حتى أن هايزنبرغ طلب من والده وهو في الثانية عشر من العمر أن يجلب له كتب رياضيات من مكتبة الجامعة حيث كان والده بروفيسوراً في جامعة ميونخ.

أراد هايزنبرغ دراسة الرياضيات في جامعة ميونخ، ورغم كل مهاراته وحبه للرياضيات إلا أنه لم ينجح في امتحان القبول. عندها تحول هايزنبرغ إلى دراسة الفيزياء وبدأ أبحاثه تحت إشراف آرنولد سامرفلد.

أراد هايزنبرغ إيجاد طريقة جديدة للتعامل مع المعطيات التجريبية المتوفرة. كانت نقطة البداية لهايزنبرغ بالتخلي عن محاولة "تخيّل" الذرة والكتروناتها بأي طريقة والتركيز على المعطيات المتوفرة. ما قام به العلماء –بشكل عام – حتى ذلك الوقت هو محاولة التوفيق بين الفيزياء الكلاسيكية (إلكترونات في مدارات حول الذرة) وبين الطبيعة الكوانتية للالكترون. ولكن هايزنبرغ لم ير مبرراً لمحاولة التوفيق هذه ولم ير أي مانع من التخلص من النظرة التقليدية أو الكلاسيكية للذرة وبشكل نهائي.

في حزيران/يونيو عام 1925 كان هايزنبرغ في حالة سيئة نفسياً وصحياً حيث كان يبحث في مشكلة قد استعصت عليه في الفيزياء الذرية، كما أنه أصيب بوعكة صحية شديدة. قرر هايزنبرغ أخذ إجازة نقاهة في جزيرة صغيرة في بحر الشمال. هناك وفي أحضان الطبيعة بدأ هايزنبرغ باستعادة عافيته وتفرغ للمشكلة التي طالما شغلته. قام هايزنبرغ بالتركيز فقط على ما لديه من معطيات تجريبية موثوقة حول خطوط الامتصاص الذري لذرة الهيدروجين، وبتسلسل تدريجي بدأت الأفكار تتوضح وبدا لهايزنبرغ أنه قد اقترب من الحل (المشكلة الأساسية كانت: لماذا توجد الالكترونات في مستويات طاقية كمومية معينة؟).

في مساء ذات يوم بدأت الأفكار بالتبلور في ذهن هايزنبرغ وجلس يترجم أفكاره إلى معادلات رياضية. لم يستطع هايزنبرغ ترك القلم قبل الانتهاء من وضع معادلاته كاملة والتأكد من أنها لا تعارض أهم قوانين الفيزياء الأساسية (قانون انحفاظ الطاقة). وعند الساعة الثالثة فجراً توصل هايزنبرغ أخيراً إلى مراده وتأكد من أن معادلاته لا تناقض قانون انحفاظ الطاقة. كانت نشوة الاكتشاف لا توصف. في تلك الساعة من الليل خرج هايزنبرغ نحو الشاطئ وصعد صخرة عالية في البحر، وجلس هناك منتظراً شروق الشمس.

الفكرة الأساسية التي أرشدت هايزنبرغ في بحثه هي أنه يجب أن يحصر تعامله مع المتحولات التي يمكن قياسها أو ملاحظتها في الذرة بشكل مباشر أو غير مباشر بعيداً عن أي أفكار مسبقة تتطلبها ضرورة التوفيق مع الفيزياء الكلاسيكية، مما أعطى نتائجه قاعدة صلبة.

حين عاد هايزنبرغ إلى معادلاته في النهار، لاحظ أمراً غريباً...

عضو فضي

عملية ضرب.. غير عادية..

حين عاد هايزنبرغ إلى معادلاته لاحظ أمراً غريباً في المعادلات التي توصل إليها. إن عملية الضرب التي نعرفها هي عملية تبادلية، أي أن ناتج ضرب 2 بـ3 يساوي ناتج ضرب 3 بـ2. ولكن معادلات هايزنبرغ تتطلب أن تكون عملية الضرب غير تبادلية!! ما المشكلة هنا؟

عاد هايزنبرغ إلى مدينة غونينجن حيث يعمل وقدم نتائجه التي توصل إليها في الجزيرة إلى الفيزيائي ماكس بورن. حاول بورن جاهداً معرفة سر عملية الضرب الغامضة في حسابات هايزنبرغ، إلى أن توصل أخيراً إلى الجواب: إنها عملية ضرب المصفوفات الرياضية وهي مختلفة عن عملية الضرب العادية.

في ذلك الوقت لم تكن المصفوفات شائعة بين العلماء والرياضيين، حتى أن هايزنبرغ نفسه لم يسمع من قبل بشيء اسمه مصفوفة! طلب بورن من من باولي أن يعمل معه لوضع أسس ميكانيك الكوانتم وفقاً لما توصل إليه هايزنبرغ إلا أن باولي رفض. لم يجد بورن بداً من الاستعانة بطالب شاب يدعى Pascual Jordan. وبالفعل كان بورن موفقاً في اختياره وعمل الثلاثة (بورن وهايزنبرغ وغوردون) لوضع أسس ميكانيك الكوانتم. ولكن كان بانتظار بورن مفاجأة ثقيلة: تلقى بورن في أحد الأيام بحثاً توصل أيضاً إلى مبادئ ميكانيك الكوانتم التي عمل بورن جاهداً مع غوردون وهايزنبرغ لكشفها. المؤلف هو باحث انجليزي من جامعة كيمبردج يدعى Paul Dirac. أرسل ديراك بحثه للنشر قبل أن ينتهي أولئك الثلاثة من كتابة بحثهم بتسعة أيام فقط!

إذاً: لقد وضع هايزنبرغ أساساً رياضياً لميكانيك الكوانتم يعتمد على المصفوفات الرياضية ودعي بميكانيك المصفوفات. يمكن لهذه المصفوفات أن تنتج خطوط امتصاص الطيف الملاحظة تجريبياً.

ولكن لم تكن مصفوفات هايزنبرغ هي وحدها القادرة على وصف النتائج التجريبية، بل كانت هناك نظرية أخرى أكثر سهولة وخالية من المفاهيم الرياضية المجردة التي شابت نظرية هايزنبرغ. ما هي هذه النظرية؟ ومن هو بطلنا هذه المرة؟

عضو فضي

شرودينجر.. وموجة.. وعشيقة

اروين شرودينجر عالم فيزياء نمساوي ولد عام 1887 في فينا وحصل على درجة الدكتوراه في الفيزياء وهو في الثالثة والعشرين من العمر. عرف عن شرودينجر علاقاته الغرامية مع العديد من النساء حتى بعد زواجه! قال عنه ماكس بورن بعد وفاته عام 1961: "لقد بدت حياته الخاصة غريبة بالنسبة للبرجوازيين مثلنا، ولكن هذا لا يهم، فلقد كان إنساناً محبوباً ولطيفاً وكريماً للغاية".

لاحظ شرودينجر أن de Broglie وصف المادة على أنها ذات طبيعة جسيمية وموجية في نفس الوقت إلا أنه لم يقدم معادلة رياضية تصف هذه الطبيعة الموجية. فلكل موجة معادلة تصفها، ما هي المعادلة التي تصف موجات المادة؟ لقد قرر شرودينجر أن يجد هذه المعادلة.

في عام 1925 قضى شرودينجر عطلة عيد الميلاد مع إحدى عشيقاته في منتجع في جبال الألب. هناك توصل شرودينجر إلى معادلة لوصف الموجة المرافقة للالكترون انطلاقاً من علاقة كان de Broglie قد وضعها وتربط بين طول موجة جسيم وحركيته (جداء السرعة والكتلة)، أي أنها تربط بين الطبيعتين الموجية والجسيمية. ولكن وفقاً لـ de Broglie فإن المدارات الالكترونية دائرية الشكل، أما معادلات شرودينجر فقد وصفت مدارات الالكترون على أنها ثلاثية الأبعاد. أضف إلى ذلك أن الطاقة التي يملكها الالكترون تنتج بسهولة عن حل معادلات شرودينجر، أي لا يتم إضافتها إلى المعادلات بشكل إجباري بل تنتج تلقائياً عن معادلاته.

دعيت نظرية شرودينجر بميكانيك الموجات، ولاقت ترحيباً كبيراً من العلماء أكثر من نظرية هايزنبرغ ، فنظرية هايزنبرغ (ميكانيك المصفوفات) تعتمد على مفاهيم رياضية مجردة يصعب تخيلها، في حين اعتمدت نظرية شرودينجر على الموجة وعلى مفاهيم سهلة ومتعارف عليها.

المشكلة الآن هي أنه لدينا نظريتان مختلفتان تماماً إلا أنهما تعطيان نفس النتائج! لا بد إذاً من وجود علاقة بين مصفوفات هايزنبرغ وموجات شرودينجر. بالفعل استطاع شرودينجر خلال شهور أن يجد الحلقة الضائعة التي تربط النظريتين. لقد وجد أن النظريتين متكافئتان رياضياً ولا غنى عن أي منهما، إذ أن نظرية ميكانيك الموجة تعطي وصفاً للطبيعة الموجية للمادة في حين تعطي نظرية هايزنبرغ (ميكانيك المصفوفات) وصفاً للطبيعة الجسيمية. كلا النظريتين أعطت نتائج متوافقة مع النتائج التجريبية، ولكن رغم هذا التوافق بين النظريتين، إلا أن كلاً منهما قد قدمت تفسيراً فيزيائياً مختلفاً عن الأخرى، فواحدة تصف الالكترون على أنه موجة والأخرى على أنه جسيم.

كان شرودينجر قد قام باشتقاق معادلاته بهدف التخلص من الطبيعة الجسيمية للالكترون والاكتفاء بالطبيعة الموجية، وبذلك يتخلص من الحاجة إلى القفزات الكوانتية الغريبة للالكترون. ولكن هذا يناقض بعض النتائج التجريبية التي تثبت أن الالكترون ليس مجرد موجة بل هو جسيم أيضاً. الحل الذي قدمه شرودينجر هو أن الالكترون ليس في الحقيقة جسيماً ولكن يتصرف أحياناً وكأنه جسيم، وقام بتفسير ذلك بأنه حين تتداخل موجات الالكترون بشكل محدد يظهر الالكترون وكأنه جسيم. ولكن واجهت هذه النظرة الكثير من المشاكل. أما ماكس بورن فقد وجد تفسيراً عجيباً لما توصل إليه شرودينجر. المشكلة هنا هي في تفسير الموجة. حين نقول أن الالكترون عبارة عن موجة فما هي طبيعة هذه الموجة؟ هذا السؤال الأساسي هو ما يحتاج لإجابة فعلاً..

ما هي طبيعة الموجة التي تصفها معادلات شرودينجر؟

عضو فضي

الصدفة.. والفيزياء..

إذا رميت قطعة حجر في بركة ماء ستلاحظ تشكل موجات صغيرة من الماء. هذه الموجات هي عبارة عن تغيرات منتظمة في مواضع جزيئات الماء بحيث ترتفع وتنخفض بشكل منتظم. إذا كان الالكترون عبارة عن موجة أو عن جسيم وموجة فما طبيعة هذه الموجة؟ أي ما هو الشيء الذي "يتموج" في هذه الحالة؟

لقد وضع شرودينجر معادلة الموجة التي تصف الالكترون ولكن لم ينجح في شرح ماهية هذه الموجة. إلا أن ماكس بورن قد وجد الجواب..

في الفيزياء التقليدية إذا عرفنا الوضع الحالي لمنظومة معينة والقوى المؤثرة فيها فإنه يمكننا تحديد وضع المنظومة في المستقبل بدقة تامة. فكرة ماكس بورن هي أنه إذا اصطدم الكترون بذرة فإنه يستحيل تحديد موقع الالكترون بعد الاصطدام. أقصى ما يمكن حسابه هو احتمـال وجود الالكترون في موقع معين. وبالتالي فإن تابع الموجة الذي أوجده شرودينجر لا يعطينا موقع الالكترون الفعلي في هذه اللحظة بل يعطينا مجرد احتمال وجود الالكترون في نقطة ما. هذه الاحتمالات ليست ناتجة عن قصور قدرتنا على معرفة موضع الالكترون بدقة، بل هي في صميم طبيعة الذرة! أي أن استحالة تحديد موضع الالكترون بدقة تامة لا يرجع سببها إلى ضعف المعدات التجريبية بل هي في صميم طبيعة الالكترون.

بالمناسبة، لم تكن هذه المرة الأولى التي يدخل فيها مفهوم الاحتمال عالم الكوانتم، فقد كان أينشتاين قد أظهر من قبل أنه لا يمكننا التنبؤ باللحظة التي يقفز فيها الالكترون بين مدارين، كل ما يمكننا حسابه بدقة هو احتمال قيام الالكترون بالقفز في لحظة ما.

لم يقتنع شرودينجر بتفسير بورن لطبيعة موجة الالكترون لأنه تفسير يدخل مفهوم الصدفة في قلب الفيزياء. في ذات الوقت كان الخلاف يحتدم بين شرودينجر وهايزنبرغ، وانقسم العلماء إلى معسكرين. للتذكير فإن شرودينجر شدد على أهمية الطبيعة الموجية للالكترون محاولاً التخلص من الطبيعة الجسيمية للالكترون وبالتالي التخلص من القفزات الكوانتية للالكترون الأشبه بالسحر حيث يختفي الالكترون في مدار ويظهر في مدار اخر، أما هايزنبرغ فرأى أن الطبيعة الجسيمية للالكترون أكثر أهمية .

عمل هايزنبرغ مع بور في المعهد الذي أنشأه بور في كوبنهاجن وقضى الاثنان أوقاتاً طويلة في مناقشة ميكانيك الكوانتم وميكانيك الموجة. حاول بور المزج بين نظريتي هايزنبرغ وشرودينجر مع أنه لم يبد ارتياحاً كبيراً لنظرية هايزنبرغ (ميكانيك المصفوفات) وخاصة أن ميكانيك الموجة الذي اقترحه شرودينجر قد قدم صورة أسهل بكثير من تعقيدات المصفوفات الرياضية التي جاء بها هايزنبرغ. ما كان يبحث عنه بور هو طريقة للتوحيد بين النظريتين المتعارضتين.

في بداية 1927 سئم بور التفكير في هذه المشكلة وقرر قضاء عطلة في النرويج، مما أفسح المجال لهايزنبرغ أن يقضي وقته وحيداً في كوبنهاجن وأن يفكر بتركيز أكبر. وهذا ما كان بحاجته..

عضو فضي

لحظات قبل الولادة ..

كانت طريقة هايزنبرغ في التفكير والبحث هي الاعتماد على ما يمكن ملاحظته بالتجربة، أي أن النظرية العلمية تعتمد على ما يمكن ملاحظته بالتجربة، الأمر الذي قد يبدو بديهياً. لقد كان هايزنبرغ يفكر لوحده بعد سفر بور لقضاء عطلته، ولحظات الوحدة هذه كثيراً ما تولد إلهاماً جديداً.. ولكن في حالتنا هذه فنحن أمام ولادة واحد من أهم القوانين في تاريخ العلم حتى الآن..

لنعد قليلاً إلى الوراء.. إلى السنوات الأولى من القرن العشرين.. قام الاسكتلندي C.T.R Wilson بإجراء تجارب أدت إلى مشاهدة ما ظهر على أنه مسار الالكترونات. أجريت التجربة في حجرة أو أنبوبة زجاجية تحتوي على القليل من بخار الماء إضافة إلى مادة مشعة. حين تطلق المادة المشعة إلكترونات يتم تبريد بخار الماء وبالتالي تبدأ جزيئات بخار الماء بالتكثف وتتحول إلى قطرات ماء سائلة تتجمع حول الالكترونات. حين أجرى ويلسون التجربة لاحظ أن قطرات الماء ترسم مساراً معيناً داخل الحجرة الزجاجية، وبما أن قطرات الماء هذه تتجمع حول الالكترونات فإن هذا المسار الذي ترسمه ما هو إلا مسار الالكترونات في الحقيقة.

والآن عودة إلى صديقنا هايزنبرغ.. ما أزعج هايزنبرغ هو أن مسارات الالكترونات في تلك التجربة تتعارض مع نظريته (ميكانيك المصفوفات). إنه مقتنع تماماً بصحة ميكانيك المصفوفات ولكن معادلاته تعارض الأدلة التجريبية بشكل صارخ. ما الحل؟

في ذلك المساء عاد هايزنبرغ بذاكرته إلى الوراء.. إلى حوار دار بينه وبين أينشتاين بعد محاضرة ألقاها هايزنبرغ بحضور أينشتاين في 28 ابريل 1926. كانت الفكرة الأساسية التي حاول أينشتاين إيصالها في ذلك الحوار هي أنه لا يمكن بناء نظرية علمية بناءاً على ما يمكن ملاحظته بالتجربة فقط (كما فعل هايزنبرغ)، بل العكس هو الصحيح فإن النظرية هي التي تحدد ما يمكن ملاحظته أو قياسه بالتجربة! ربما لم يدرك هايزنبرغ حينها ما عناه أينشتاين، ولكن الآن، في لحظة الإلهام هذه، أدرك هايزنبرغ ما عناه أينشتاين تماماً.

كان الافتراض هو أن ما شاهده ويلسون في تجربته هو مسار الالكترونات فعلاً، ولكن ماذا لو كان ذلك ليس صحيحاً؟ ماذا لو كان ما نشاهده ليس حقاً مسار الالكترونات؟ ومن قال أنه يمكن الكشف عن مسار الالكترونات أصلاً؟ هل يمكننا حقاً الكشف عن مسار الالكترونات خلال حركتها في تلك التجربة؟ نحن بحاجة إلى نظرية تجيب عن هذا السؤال.. نظرية تحدد ما يمكن فعلاً قياسه في التجربة وما لا يمكن قياسه.

الفكرة التي دارت في رأس هايزنبرغ هي أن نظرية الكوانتم لا تسمح لنا بمعرفة كل شيء عن الالكترون (سرعته، موقعه، طاقته، الخ) أي أنها تضع حدوداً لما يمكننا قياسه. ما يحتاجه هايزنبرغ هو نظرية لتحديد ما يمكننا بالفعل معرفته عن الالكترون.

هرع هايزنبرغ إلى معادلاته من جديد بحثاً عن جواب يحدد ما يمكن وما لا يمكن معرفته عن الالكترون، ولم يطل به الأمر حتى توصل إلى مراده.. وكانت النتيجة واحداً من أهم أعمدة العلم الحديث.. فكرة ستزيد من سحر عالم الذرة.. وغرابته..

عضو فضي

ولادة فكرة .. وولادة عالم جديد ..

في ذلك اليوم كان هايزنبرغ على موعد مع اكتشاف سيغير نظرتنا للعالم والكون إلى الأبد.. كان على موعد مع فكرة ستثير الكثير من الجدل والخلاف ليس بين العلماء فحسب بل بين الفلاسفة أيضاً وسيصل أثرها أيضاً إلى الأديان..

توصل هايزنبرغ إلى ما عرف فيما بعد ب مبدأ اللاتعيين uncertainty principle ، والذي ينص باختصار على أنه يستحيل تحديد كل من سرعة الالكترون وموقعه في نفس الوقت وبدقة تامة. فإذا حددنا موقع الالكترون بدقة تامة وبدون ارتياب فإننا لن نستطيع تحديد سرعته بدقة تامة في نفس الوقت. حتى نقوم بإجراء أي قياس على الالكترون فلا بد لنا من التأثير بالالكترون بشكل أو بآخر، وهذا التأثير هو منبع الارتياب في القياس. ولكن كيف؟

من المعروف أنه لا يمكننا مشاهدة الالكترون بالمجهر الضوئي (بل لا يمكننا حتى الاقتراب من مشاهدة الذرة نفسها، ناهيك عن مكونات الذرة). السبب هو أن موجات الضوء المستخدمة في المجهر الضوئي ذات طول موجة كبير جداً مقارنة بالالكترون، مما يعني أن موجة الضوء حين تمر بالالكترون فإنها لن "تشعر" به نظراً لشدة صغره بالنسبة لها. الحل هو أن نستخدم موجات قصيرة جداً ذات أبعاد قريبة من أبعاد الالكترون وبالتالي يمكن أن تتأثر بالالكترون و"تشعر" به.

ولكن إذا عدنا إلى مبادئ الموجات نجد أنه كلما صغر طول الموجة ازداد تواترها وبالتالي ازدادت طاقتها. هذا يعني أننا إذا أردنا استخدام موجات قصيرة جداً في دراسة الالكترون فإن طاقة هذه الموجات ستكون عالية جداً، مما يعني أن جزءاً هاماً من طاقة هذه الموجة سينتقل إلى الالكترون حين الاصطدام به مما يؤدي بالتالي إلى تغير في سرعة الالكترون. هذا يعني أننا لن نستطيع قياس السرعة الأصلية للالكترون، لأن محاولتنا لقياسها ستؤدي حتماً إلى تغيرها.

إذاً: لا يمكننا معرفة سرعة الالكترون بدقة عالية لأننا لو حاولنا ذلك باستخدام أشعة قصيرة الموجة فإن طاقة هذه الأشعة ستغير من سرعة الالكترون. في ذات الوقت لا يمكننا استخدام أشعة ذات طول موجة كبير (أي طاقة صغيرة) لأن الموجات الطويلة لن تستطيع تحديد موقع الالكترون بدقة تامة. إذاً لا بد لنا من أن نضحي بأحد اثنين: معرفة موقع الالكترون بدقة متناهية أو معرفة سرعته بدقة متناهية. فإذا حاولنا قياس موقع الالكترون بدقة تامة سنضطر لاستخدام أشعة قصيرة، إلا أن الطاقة العالية للأشعة القصيرة ستؤثر بسرعة الالكترون وبالتالي لن نستطيع تحديد السرعة بدقة متناهية. وإذا حاولنا قياس سرعة الالكترون بدقة عالية باستخدام موجات ذات طاقة ضعيفة لا تؤثر كثيراً بالسرعة فإن طول الموجة الكبير لهذه الموجات سيعني أننا لن نستطيع تحديد موضع الالكترون بدقة متناهية!

إن الفرق بين القيمة الحقيقية لسرعة الالكترون والقيمة التي نستطيع قياسها يدعى باللاتعيين uncertainty، وكذلك الفرق بين الموضع الحقيقي للالكترون والموضع الذي نستطيع قياسه يدعى باللاتعيين في موقع الالكترون. العلاقة بين هذين المقدارين هي

Dp*Dq > h/2*pi

Dp هو مقدار الارتياب أو اللاتعيين في موقع الالكترون، Dq هو مقدار اللاتعيين في سرعة الالكترون، h هو ثابت بلانك، وpi هو الثابت المعروف (3.14).

وفقاً لهذه المعادلة فكلما انخفض مقدار الارتياب في قيمة سرعة الالكترون ازداد الارتياب في موضع الالكترون، والعكس صحيح.

كما وجد هايزنبرغ أن مبدأ اللاتعيين هذا يعطي حلاً لكثير من الألغاز التي حيرت الفيزيائيين. مثلاً: العلاقة غير التبادلية في عملية الضرب في معادلات هايزنبرغ (ضرب المصفوفات) ما هي إلا نتيجة هذا اللاتعيين حيث أن جداء الموضع والسرعة (p*q) لا يساوي جداء السرعة والموضع (q*p)، أي أن قيمة الفرق (q*p-p*q) لا تساوي الصفر، بل تساوي قيمة صغيرة جداً إلا أنها ليست صفراً (بالتحديد فإنها تساوي [ih/(2*pi)] حيث أن i عدد صحيح لا يساوي الصفر).

لن ينحصر تأثير هذه الفكرة في عالم الفيزياء والكوانتم بل سيطال مفاهيم فلسفية عاشت مع الإنسان منذ خلقه..