الحتمية وعدم التحديد في الفيزياء
لهيزنبرج
من هو هيزنبرج ؟
هو العالم فيرنر
هايزنبرج الألماني ولد سنة 1901م . درس هايزنبرج
الرياضيات والفيزياء وحصل على
درجة الدكتوراه من جامعة ميونخ وكان مساعدا لنيلز بور. وهو عالم فيزياء مؤسس علم
الميكانيكا الحديثة وكانت له أبحاث حول نظرية الكم توفي سنة 1976م .
إسهامات
هايزنبرغ في الفيزياء:
·
طور مصفوفة ميكانيكية تصف الميكانيكا الكمية.
·
قام بتطوير تفسير كوبنهاغن لميكانيكا الكم مع نيلز بور.
·
حصل على جائزة نوبل سنة 1933م .
·
أوجد مبدأ عدم اليقين (عدم التحديد).
مبدأ
عدم التحديد:
كانت فرضية هايزنبرج حول الإلكترون الذي
لا نستطيع حساب سرعته ومكانه بدقة أنه إذا تمكننا من قياس سرعته فإن موضعه في تلك
اللحظة سيتغير. تم تطبيق هذا المبدأ على عدة تجارب منها إطلاق شعاع ليزر ليعبر
ورقة بيضاء بها فتحة صغيرة، وجدوا أنه عند تضيق الفتحة تبدأ نقطة الليزر في الشاشة
البيضاء تصغر ولكن عند حد ما تعكس ذلك فعند تصغير الفتحة تكبر وتنبسط النقطة على
الشاشة البيضاء. يقول هايزنبرغ في هذا الشأن أنك كلما ضيقت الفتحة، كلما ضيقت
المكان على الإلكترونات فتصبح المساحة التي تتحرك فيها ضيقة جدًا في هذه الحالة
تبدأ الالكترونات بالتحرك بشكل سريع جدا في اتجاهات مختلفة، كي تحافظ على توازنها
وتوازن العلاقة بين السرعة والمكان/المساحة. لذلك نرى أنه من المستحيل تحت أي ظرف
الحصول على نتيجة دقيقة جدًا لحساب السرعة والمكان معًا، لأنه من الصعب الحصول على
ظرف معين تكون فيه سرعة الإلكترونات بطيئة جدًا أو تكون صفرًا بحيث يمكن التعرّف
بشكل دقيق على مكانها.
ينص
مبدأ الشكّ لهايزنبرج على أنه لا يمكن معرفة موقع الإكترون (x) وكمية حركته (p) بدقةٍ تامة. فعند معرفتنا لأحدهما بدقّة، سيكون من الصّعب علينا معرفة الآخر. ولحساب الدقة نقوم بضرب الموقع في كمية الحركة بإضافة الحرف اليونانيّ دلتا Δالذي يعبر عن الأخطاء ويجب أن يكون الناتج أكبر أو يساوي ثابت بلانك قسمة 2πوهو مساوي تقريبا ل6.626 x 10-34
حساب
عدم التحديد لهايزنبرغ:
ويمكننا استخدامه في علاقة الزمن والطاقة أيضا:
مبدأ
الشكّ هو أساسٌ لجميع الأشياء التي نراها ولا نستطيع شرحها باستخدام الفيزياء
الكلاسيكية لنيوتن.
ذهب بعض العلماء إلى رفض مبدأ عدم
التحديد، ومن أهمهم: أينشتاين، بودولسكي، وروزن. يُعرَفون بلقب (EPR) و لديهم بحث صُدر عام 1935م .كالمقولة الشهيرة لآينشتاين " إن الإله لا يلعب النرد" أي لا يمكن وجود احتمالية وإنما يحدث ذلك بسبب جهلنا
لطبيعة الأمور. و ديراك قال:
« لا بد من اكتشاف ميكانيكا كم نسبي جديد لا توجد فيه هذه اللانهائيات إطلاقًا.
ولعلّ مفهوم ميكانيكا الكمّ الجديد سيتّصف بالحتميّة على النحو الذي أراده
أينشتاين. وسيتم إدخال هذه الحتميّة على حساب التخلي عن مفاهيم ومسلمات أخرى يؤمن
بها علماء الفيزياء الآن وليس ممكنًا إدراك خطئها الآن »
سبب
الاختلاف عن الكلاسيكية:
من الصعب على معظم
الناس قبول مبدأ عدم اليقين، لأنه في الفيزياء الكلاسيكية لنيوتن يمكن حساب سرعة
ومكان الكائن بدقة جيدة. و لكن في ميكانيكا الكم لا تسمح لنا الازدواجية للإلكترونات
(جسيم وموجة في آن واحد) بحساب كل من الزخم والموضع بدقة لأن الموجة ليست في موقع
واحد محدد ولكنها تنتشر في الفضاء.
نتائج
نظرية هايزنبرغ في عدم اليقين:
كانت لهذه النظرية آثار كبيرة وذات
أبعاد أكبر من نظرية آينشتاين فمن نتائجها:
·
اكتشافنا الميكروسكوب الإلكتروني.
·
أشعة الليزر.
·
الترانزستور.
·
التوصل إلى
معلومات عن الطيف الضوئي بسبب
قدرتنا على التعرف على الطاقة النووية.
·
تمكنت من
إفادتنا في علم الفلك في التكوينات الداخلية للنجوم.
·
أما في
الكيمياء فتمكنا من معرفة خواص الهيليوم السائل.
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق