تعتبر الفيزياء الكمية مرادف لميكانيكا الكم لان الكم هو المصطلح الفيزيائي الذي يستخدم لوصف اصغر كمية من الطاقة، ومن خلال هذا المقال سوف نتعرف على معلومات عن الفيزياء الكمية.
معلومات عن الفيزياء الكمية
ميكانيكا الكم، هي مجموعة من النظريات الفيزيائية التى تفسر الظواهر على مستوي الجسيمات والذرة دون الذرية، التي ظهرت في القرن العشرين، حيث دمج بين الخاصية الموجية والخاصية الجسيمية ليظهر مسمي ازدواجية الموجة، لذلك اصبحت الفيزياء الكمية مسؤولة عن التفسير الفيزيائي علي مستوي الذري، وايضا يمكن تطبيقها على الميكانيكا الكلاسيكية مع اختلاف تأثير المستوي عليها، فأصبحت ميكانيكا الكم تعمم للفيزياء الكلاسيكيه لانها تستطيع تطبيق بها على المستويين العادي والذري.
تعود تسمية بهذا الاسم نسبه الي اهمية الكم في بنائها، فيستخدم مصطلح ميكانيكا الكم كمرادف لمصطلح النظرية الكمية او فيزياء الكم، وهناك العديد من الكتب التى تستخدم مصطلح ميكانيكا الكم للإشاره الى ميكانيكا الكم غير النسبية.
الكم، هو مصطلح فيزيائي يستخدم لوص اصغر كمية من الطاقة التي تقسم بعض الصفات الطبيعية اليها، حيث تنقل على هيئة كم، وتستخدم للإشاره الى كميات الطاقة المحدده التي تنبعث بشكل غير مستمر.
النظرية الكم
فيزياء الكم او نظرية الكم كما يقال اليها في ميكانيكا الكم، تعد جزء من الفيزياء، وخاصاً الفيزياء الحديثة، حيث تهتم بدراسة الضوء فى نفس مستوي الذري والدون ذري وسلوك المادة، بمعني ان تقاس بابعاد النانومتر على الأكثر، لان النانومتر الواحد يساوي حوالي 1×10-9 متر. تقوم ميكانيكا الكم بتفسير سلوك الذرة ومكوناتها الاساسية وهى النيوترونات، البروتونات، الإلكترونات، وايضاً مكونات مكوناتها الأساسية وهى الكواركات وقد تكون مجتمعه او متفرقه.
تهتم الفيزياء الكلاسيكية بدراسة العددي من الأمور مثل الميكانيكا، وبها تهتم الفيزياء في تحديد موقع الجسم بدقة، فالحلة الكمية للجسم تشمل احتمالات لخصائص القابلة للقياس كالطاقة وكمية الحركة وكمية الحركة الزاوية والموضع، بالإضافة الى تحديد زخمة (يعد تعبير عن مقدار الحركة، وهي تختص بالأجسام فقط ولا يمكن للموجات ان تحصل على زخماً)،
كل ذلك يمكن ان يحدث فى الفيزياء الكلاسيكية، ومن خلالها نكتسب معلومات عن الأنظمة الفيزيائية ما بين الحاضر والمستقبل والماضي كمعرفتنا بموعد اقتراب مذنب هالي من كوكب الأرض، ولكن لا يمكن تحديد موقع الجسيمات الذرية ودون الذرية بدرجه عالية فهذا امر لا يمكن تطبيقه في ميكانيكا الكم.
ادي طبيعة السلوك الغريب الموجود في العالم الكمي الى عدم القدرة على تحديد خصائص النظام الكمي بدقة. وكل هذه الخواص يمكن ان تشكل بقيمتها توابع مستمره وليست ثابته كالموضع او يمكن تشكل توابع متقطعة كالطاقه، لذلك تعطي ميكانيكا الكم احتمال اكبر وجود الجسم في اي نقطة من الفضاء المدروسوليس الموضع الدقيق للجسم، فهي تحدد مسارات يكون فيها تواجد الجسم كبيراً، ولكنها لا تلغي امكانية وجوده فى اي نقطة من الفراغ .
بداية ميكانيكا الكم
يعد الفيزياء هو العلم الذي تعتبر التجربة هى محوره الأساسي والقائم عليها، فيجب ان تتفق النظريات الفيزيائة مع التجارب حتي يتم قبولها، وبعد نصف القرن التاسع عشر اظهرت الفيزياء بعد التجارب التى اوضحت نتائج غريبة، فكانت هذه التجارب تتعلق بدراسه الجزيئات وسلوك الذرات واعطت نتائج غير موافقة للتفسير الكلاسيكي لهذه الظواهر، فأدت النتائج الى التفكير في بعض المبادئ الفيزياء الأساسية وضروره تفسير الظواهر الطبيعية بطريقه مبتكره ومختلفه عن الماضي، الذي عرفت بميكانيكا الكم.
برزت نظرية الكم عندما حدث العجز فى الفيزياء الكلاسيكية بتفسير بعض الظواهر، وكانت ابرز هذه الظواهر إشعاع الجسم الأسود، وتأثير كومبتون، والظاهره الكهروضوئية، وأيضاً الخطوط الانبعاث لذرة الهيدروجين، وتفسير هذه الظواهر ولدت ميكانيكا الكم، اما ميكانيكا الكم ولدت تفسيراً للعددي من الظواهر الآخري الأكثر تعقيداً والتى لم نكن نتمكن من ملاحظتها لولا ظهور ميكانيكا الكم.
الأفكار الاساسية فى ميكانيكا الكم
توجد العديد من الأفكار الاساسية في ميكانيكا الكم الذي يقوم عليها علم الكم منها:
- لا يمكن تطبيق الفيزياء الكلاسيكية في المستوي الذري والدون ذري على الظواهر الطبيعية، كاقوانين نيوتن، لانها قد تؤدي الى فشلها.
- يجب اجراء ترجمه اولاً على النظام الفيزيائي سواء الضوء او الجسيمات المقاسة أبعدها بالنانومتر او الموجات لانه لا يمكن التعامل معاها بدون التجربه، ويندرج هذا تحت مسمي الخاصية الجسيمية او الموجية للأنظمة الدون ذرية.
- مبدأ عدم التحديد يخبرنا هذا المبدأ بعدم مقدرتنا على تحديد موقع الجسيم وزخمه بدقة عالية وبشكل متزامن، ومن الممكن تطبيقه على الطاقة وعلى الزمن لذلك لا يمكن تحديد طاقة النظام بدقة وكم الوقت الذي يقوم باحتفاظ الطاقة.
- تأتي الطاقة على حزم منفصلة وليس حزمة متصله كما توصل اليه العالم ماكس بلانك عندما قام بحل مشكلة الكارثة فوق البنفسجية المرتبطة بتفسير منحني الطيف الكهرومغناطيسي الخارج من الجسم الأسود، فكان الحل في تكميم الطاقة من خلال فكره ماكس بلاند.
