مؤيد الحسيني العابد
أكاديمي وكاتب وباحث
(Moayad Alabed)
الحوار المتمدن-العدد: 8467 - 2025 / 9 / 16 - 13:43
المحور:
الطب , والعلوم
يعتبر ميكانيك الكم من هذا الصنف من العلوم الذي يمكن ان نطلق عليها بالعلوم المسليّة (هكذا!) ولا أرى في ذلك شكًّا. انها مسلية رغم كل تعقيداتها، ففي نفس تعقيداتها هناك التسلية، وفي صعوباتها يكون التحفيز على التدبّر والربط ما بين علم وآخر، ومن خلالها. فكم من ألغاز استطعنا ان نضع لها حلًا وتفسيرًا باستخدام هذا الصنف من العلوم. حيث ان الميكانيك الكمومي هو من فروع الفيزياء التي تطورت بشكل مذهل منذ مئة سنة الى الان. ولا يبلغ الباحث العلمي مبلغا متقدما اذا لم يعرف ويتفاعل مع هذا الفرع من العلم الذي دخل في تفاصيل العلوم اجمعها تقريبا، بل حتى في المجالات الاخرى كالفنون والترفيه وغير ذلك. وبمناسبة مرور مئة عام على انبثاق هذا الفرع من العلوم نرى اغلب المجلات العلمية والمراكز البحثية تحتفل احتفالا كبيرا ومهما بهذه المناسبة. وقد احتفلت اليونسكو (منظمة الأمم المتحدة للتربية والعلم والثقافة) بالمناسبة اي بمرور 100 عام على ظهور فيزياء الكم.
لقد كانت ومازالت فيزياء الكم تلعب دورها الذي ما علم حتى اصحابها بتفاصيله ولا بدورها الذي سيصل الى مستوى عدم الاستغناء عنها. تقول جاكلين كوان(1) في مقال اشتركت فيه مع كلارا موسكوفيتز(2)، واعتبره انا من الطرائف"ان اغلب المجلات العلمية تحفل باكثر المقالات عن الفيزياء الكمية والعلوم الكمية الاخرى، وما يتعلق بابحاث في هذا المجال". وانا اقول بصراحة ان اغلب المؤلفين والكتّاب في مجالات العلوم المتعددة، يشيرون ويفتخرون بفهمهم لهذا الحقل من العلوم ولا يخلو كتاب من الكتب الفيزيائية الا ويشير من قريب أو من بعيد الى الفيزياء الكمية (ومنهم كاتب المقال هذا، حيث أشير بين الحين والاخر الى هذا العلم لاسباب غير تلك التي تثار، بل لكوني متعلقا كثيرا بقول انّ هذا العلم لا يبتعد كثيرا عن المنطق الذي يجمع بين الفلسفة والكلام والرياضيات بل وحتى في مجال الغيب أو العالم غير المنظور كما اطلق عليه). ولا يخفى تقصيرنا في الكيفية المناسبة لايصال هذا العلم ومفاهيمه الى الناس. حيث يغطي الاسلوب او الاساليب الكثير من المعلومات التي ينبغي علينا كباحثين في هذه المجالات ان نصل بها الى الجمهور بشكل افضل لشرح او اشارة الى اهمية هذا الفرع من العلوم في مجالات حياتية مهمة يمكن للجمهور ان يبني له حياة افضل مع وجود التغييرات المستمرة في هذا العلم والعلوم التي تتفرع منه.
ولو قمنا بتبسيط ما لفكرة الكموم وجب ان نشير الى فوتونات الضوء باعتبارها الاشارة الاولى لفتح باب الكمومية عمومًا. حيث تعتبر مميزات او خواص الضوء الموجية من اهم مميزات الاشارة الى النظرية الكمية. وباعتبار هذا مقدمة لافهام الاخرين بهذا المجال، نقول ان البروتونات والنيوترونات داخل نواة الذرة نطلق عليها النكليونات. هذه النكليونات داخل النواة تتحرك بطاقة حركية تبلغ حوالي 10 ميغاالكترون فولت(3) ولذلك يمكننا هنا استخدام ميكانيك الكم غير النسبي بدرجات دقّة عالية، يمكن زيادتها كلّما تقدمنا خطوات الى الامام في مجالات التقنية الحسابيّة. ونشير الى انّ الرقم هذا يعتبر صغيرا بالمقارنة مع طاقة سكون النكليون البالغة 1000 ميغاالكترون فولت (لا اريد ان ازيد التعقيد تعقيدًا حينما اشرح المصطلحات الفيزيائية هنا ومنها طاقة السكون!).
لم تكن الامور باطرة في نهاية القرن التاسع عشر بعد غلبة قوانين نيوتن وماكسويل وغيرهم من الكلاسيكيين، على حقول الفيزياء حيث اعتقد الكثير من الفيزيائيين الى اكتمال الفيزياء الكلاسيكية بالاستناد على هذه القوانين التي استطاعت حل الكثير من المعضلات الا من بعض المشاكل التي لم تستطع الفيزياء الكلاسيكية حلها. من ضمن تلك المشاكل والمسائل كيفية توزيع الطاقة المنبعثة من الاجسام الساخنة، فيما يعرف باشعاع الجسم الاسود. وهو في حقيقته شعاع كهرومغناطيسي ينبعث من مادة مثالية افتراضية من مميزاتها انها تمتص جميع الاشعاعات الكهرومغناطيسية التي تسقط عليها فتصدر اشعاعا حراريا يعتمد على درجة حرارة تلك المادة فقط، ولا دخل لتركيبها او الاشعة التي تمتصها. ولهذه الاشعة خواص معينة من طيف وشدّة وغير ذلك. حيث يكون لهذا الاشعاع طيف مستمر يمكن لنا ان نحدد شدّته وقمة الطيف من خلال درجة حرارته. وبتطبيق عدد من القوانين (مثل قانون بلانك، ستيفان ـ بولتزمان، وقانون ازاحة فين) يمكن ان نحدد الكثير من خواص الامواج من هذا النوع كخاصية من الخواص المهمة للمادة. ربما يسأل سائل وما علاقة هذا بهذه التطورات الهائلة في هذا النوع من العلم؟ الجواب ما يتعلق بما يحويه الكون من اجسام واشعاعات مهمة لها اطوالها الموجية التي يمكن ان تدرس وفقا للخواص الكمية لنحدد الكثير من خواصها العامة والاخرى. فمثلا النجوم والمجرات والاجسام المنتشرة في هذا الكون (حيث يُستخدم لون النجوم وطيفها لتحديد درجات حرارة أسطحها، وبالتالي تحديد مدى التفاعلات التي تحدث من خلال ما تنتجه من اطياف للمواد الناتجة، وهكذا) والذي يمكن ان نصل الى اي شيء من اشعاع او اي اثر يمكن ان نحصل عليه لنقوم بالدراسات المناسبة ومنها نحصل على ما يتعلق بالكون وخلقه ونحن جزء منه.
يمكن ان نقول ان ميكانيك الكم يمثل الصيغة الرياضية التي تمكننا من حساب السلوك الموجي لجسيمات المادة. ونشير الى نقطة مهمة هو ان ليس بالضرورة ان يكون السلوك الكمي حاصلا لان التصرف هنا هو تصرف محتمل يسلكه الجسيم، لذلك يجب ان نحدد مثل هذا السلوك بتعبير السلوك الكميّ لهذا الجسيم اي يمكن ان يسلكه الجسيم ويمكن لا، لكن الواجب ان ناخذه بنظر الاعتبار والاحتمال ونقوم بدراسته.
قبل العام 1900 كان الاعتقاد ان الضوء يسلك سلوكا موجيا الا ان ما قام به بلانك من تحليل لاشعاع الجسم الاسود وظهور نظرية انشتاين عام 1905 من خلال دراسة تحليل التاثير الكهروضوئي اظهرت هذه الاعمال ضرورة اعتبار الضوء كما لو ان طاقته لا تنتقل بسلاسة واستمرارية كموجة بل كحزم مركّزة او كمّات(4). حيث اقترح بلانك ان الطاقة تنبعث على شكل كمّات وهذا هو التوصيف الاول لفكرة الكم. بينما فسّر انشتاين الظاهرة الكهروضوئية باستخدام فكرة الفوتونات مما ادى الى دعم واضح لفكرة ان الضوء له خاصية او طبيعة جسيمية. ثم جاء دور نيلز بور عام 1913 حيث قدم نموذجا ذريا كموميا للهيدروجين حيث تدور الالكترونات في مدارات محددة. اما دي برولي فقد اقترح ان للجسيمات كالالكترونات مثلا طبيعة موجية، هذا في العام 1924 من بعد العديد من التجارب والابحاث توصل الى حالة شبّه فيها ما بين المادة والضوء من خلال الافادة من تجارب واعمال اينشتاين وكومبتون. ونلاحظ كيفية تطور ميكانيك الكم من مرحلة الى اخرى وبزمن قصير قياسا بما توصل اليه العلماء الاخرون من نتائج على زمن طويل نسبيا. في سنة بعد تجارب دي برولي مثلا اي في العام 1925 وضع هايزنبيرغ ميكانيك المصفوفات ليضع مبدأ عدم اليقين. في عام 1926 قدم شرودنغر وضعا في معادلة سميت معادلة شرودنغر التي تصف تطور الموجة الكمومية. لياتي بعده بعامين بول ديراك ليدمج ميكانيك الكم مع النسبية الخاصة لانشتاين وتنبأ بوجود المادة المضادة.
من اعلاه نستنتج ومن خلال هذه التطورات المهمة في مجالات متعددة توصلوا الى ان الجسيمات التي اطلقنا عليها بالنكليونات تتصرف ليس وفق التفسير التقليدي الذي كان متعارفا عليه وهو الميكانيك النيوتوني او الكلاسيكي بل وفق دراسة سلوكها الموجي والذي يحدد خصائص النواة باستخدام الرياضيات والتقنيات الرياضية لميكانيك الكم من خلال تطوره الى درجات ومستويات عالية. من هنا نلاحظ ان التطور الذي حدث في هذا العلم قد شمل العديد من العلوم الاخرى التي انبثق عنه انشاء الحاسوب الكمي الذي يمكن ان يعتمد عليه في امور كثيرة منها الحقيقي ومنها التخميني الفرضي.
من الامور التي تثار دائما حين الحديث عن ميكانيك الكم والنظرية الكمية ياتي الحديث عن الربط الفلسفي والتفسير من خلال الفلسفة لكثير من العلاقات المذكورة. حيث ظهرت ما يطلق عليها مدرسة كوبنهاغن بقيادة بور وهايزنبيرغ حيث فسّرت الكم بشكل احتمالي. فالنظرية تستند على الاحتمال حيث لا توجد حقيقة محددة قبل القياس. وهنا تاتي العبارات تترى من خلال البعد الفلسفي عن وضع الفلسفة في لعب دور مهم من خلال التعامل مع السببية وغيرها من المفاهيم التي تربط ما بين الفلسفة والعلم الكمومي بشكل كبير(5). رغم اعتراض انشتاين على بعض التصورات التي طرحت في هذا الجانب، سارت التفسيرات بشكل واضح وجلي.
نشأ عن كل ما ورد من تطورات نظرية الكهروديناميكا الكمومية ايضًا، كمرحلة من مراحل تطور الكمومية بشكل كبير. ونشير الى ان هناك العديد من التطبيقات العملية التي ظهرت عن النموذج القياسي للجسيمات الذي وصف القوى الاساسية وصفًا واقعيًا، ما عدا الجاذبية. فحل الليزر والترانزستور والحاسبة الكمومية والنفق الكمومي في الالكترونيات كمثل هذه التطبيقات. فتأسست لنا الشركات التي تطبق كل هذه التصورات والافكار والمعادلات، كشركة
IBM و Google
حينما اخذت الحاسبة الكمومية ابعادا متقدمة. ثم تحولنا الى استخدام ما يطلق عليه بالتشابك الكمومي
Quantum Cryptography
في الاتصالات الآمنة. ثم انتقلنا الى الجاذبية الكمومية والابحاث المستمرة فيها ومفاهيمنا الآن مما يطلق عليه باللاواقعية المحلية ودعم التفسير الكمومي غير الحتمي. الان لودخلت وسألت الذكاء الصناعي وهو نتاج عن كل هذه التطورات سيجيبك بما ذكرت لانني اخذت منه بعض المعلومات الجميلة. حيث يقول: الفيزياء الكمية غيرت نظرتنا للعالم جذريا. والواقع ليس محددا حتى يمكن قياسه، والجسيمات يمكن ان تكون في اكثر من حالة في نفس الوقت كما لا توجد حدود واضحة بين الموجة والجسيم. ويتحدى بان يقول لو تريد ان اصور لك من خلال صور من خيال ما! ولنا في علوم الكموميات الكثير الكثير مما يمكن ان يحوّل عالمنا الى اجمل واحلى بتقنيات نافعة لا تقنيات تدميرية كما يفعل المعتدون في غزة وغيرها من الاماكن التي ينظر من خلالها الى تطور العلوم نظرة سلبية. الحقيقة سننتظر الكثير مما يمكن ان نطلق عليه بلوحة العالم الجميل الذي يشمل ويحوي كل الالوان الواقعية من الطبيعة ومن خيالنا الذي سيكون متقدمًا بشكل هائل في السنوات القادمة ان شاء الله ليكون ذلك العالم الاجمل والاكثر عدالة وروعة. كل عام ونحن والكمومية بتطور وتقدم!
ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
(1)
صحفية مستقلة مقيمة في المملكة المتحدة تغطي بشكل أساسي قصص العلوم والتكنولوجيا
(2)
تعمل محررة اولى في المجلة المذكورة حيث تغطي علم الفلك والفضاء والفيزياء والرياضيات. درست في الجامعة الفلك والفيزياء من جامعة ويسليان ودرجة الدراسات العليا في التواصل العلمي من جامعة كاليفورنيا.
(3)
كي لا اساهم في تعقيد الامور للجمهور اقول: لو لدينا قطعة من الشكولاته فيها تقريبا مئة الف جول من الطاقة الغذائية، فالطاقة في عشرة ملايين الكترون فولت اصغر بمئة مليون مليار مرة تقريبا من قطعة الشكولاته اعلاه. هذه الطاقة موجودة في جسيم واحد او في نكليون واحد، فبالتاكيد ستكون الطاقة اعظم لو وجدت كميات كبيرة من الجسيمات. هنا نقول طاقة 10 ميغاالكترون فولت تساوي تقريبا واحدا على مليون مليار من الطاقة في قطعة الشكولاته الصغيرة جدا، لو حسبناها بالجول لكن هذه الطاقة تعتبر طاقة هائلة لجسيم ذري واحد تكفي لتغيير نواة الذرة او تحدث تفاعلا نوويا معينا.
(4)
Introductory Nuclear physics Kenneth S. Krane, John Wiley And Sons Ltd. USA 1987
(5)
شرحت السببية وارتباطها فلسفيا بما ورد من نظريات علمية في كتابي: ألغاز الكون من البداية الى الحاضر.
#مؤيد_الحسيني_العابد (هاشتاغ)
Moayad_Alabed#
ترجم الموضوع
إلى لغات أخرى - Translate the topic into other
languages
الحوار المتمدن مشروع
تطوعي مستقل يسعى لنشر قيم الحرية، العدالة الاجتماعية، والمساواة في العالم
العربي. ولضمان استمراره واستقلاليته، يعتمد بشكل كامل على دعمكم.
ساهم/ي معنا! بدعمكم بمبلغ 10 دولارات سنويًا أو أكثر حسب إمكانياتكم، تساهمون في
استمرار هذا المنبر الحر والمستقل، ليبقى صوتًا قويًا للفكر اليساري والتقدمي،
انقر هنا للاطلاع على معلومات التحويل والمشاركة
في دعم هذا المشروع.
كيف تدعم-ين الحوار المتمدن واليسار والعلمانية
على الانترنت؟
|
ارسل هذا الموضوع الى صديق
|
حفظ - ورد
|
بحث
|
إضافة إلى المفضلة
|
للاتصال بالكاتب-ة
اليوتيوب
لينكدإن
تيلكرام
تمبلر
بلوكر
الموبايل
