[هوائية]

السلام عليكم
لقد تحدث الكثير من الأخوة و الأخوات عن نظرية ميكانيكا الكم و تطورها،
لست أحاول هنا التكرار رغم ما سيبدو أنه كذلك
و لكني كوني غير متخصصة في الفيزياء تستوقفني بعض التساؤلات خاصة بالدوافع التي تذكر و التي جعلت هذا العلم يتطور في الاتجاه الذي سار به،

و لكي أتناول تلك التساؤلات ارتأيت أن أعرض ملخصا لتطور هذا المجال من العلم بالطريقة التي تجعل التساؤلات واضحة و مترابطة في موضوع أتمنى أن يكون متكاملا،

ربما تكون تساؤلاتي بسيطة، ربما تكمن الإجابة في مبدأ بسيط غاب عني أو أني لست ملمة به،
و لكن السؤال مفتاح العلم و أتمنى أن يعود الموضوع بفائدة علينا جميعا.

و الملخص الذي أدرجه هنا هو ترجمتي لمقدمة كتاب
Orthomodular structures as Quantum logic
تأليف
Pavel Ptak
and
Sylivia Pulmannova

و الكتاب رغم أنه كتاب رياضي في طرحه و أساليب برهنته إلا أن المقدمة تحوي ملخص فيزيائي و مقدمة تاريخية لتطور ميكانيكا الكم و منطق الكم ( إن صح التعبير).
و هذه المقدمة بالتسلسل الذي هي عليه أنا معنية به و أرجو منكم أن تعذروني مسبقا لسوء الترجمة إن وقع بها سوء.

[هوائية]

في عام 1900م قدم لنا بلانك تعريف الطاقة المكممة energy quantum لاشتقاق صيغة لطاقة شعاع ذي تردد معين المنبعث من وحدة الحجوم لجسم الأسود عند درجة حرارة معينة ،
و كانت هناك صيغتان سابقتان صدقتهما التجارب إحداها تتناول الترددات العالية والأخرى الترددات المنخفضة، و قد استطاع بلانك باستخدام فرض تكميم الطاقة الوصول لقانون يناسب جميع الترددات.

و كان المبدأ الذي وضعه أن طاقة الأشعة الكهرومغناطيسية تنبعث و تمتص على شكل كمات منفصلة بطاقة تتناسب و تردد الإشعاع
و من هنا نجد أن

E= hv

و افترض أن هذه الإشعاعات تنتشر بعد ذلك على كل موجات كما تنص على ذلك القوانين الكلاسيكية .


التطور الثاني حدث على يد أينشتين عام 1905 و الذي أشار إلى أن التأثيرات التي يحدثها الضوء في التجارب يمكن تفسيرها بافتراض أن الضوء له خاصية جسيمية، و افترض أن الضوء يتكون من جزيئات منفصلة تتحرك بسرعة الضوء أطلق عليها فيما بعد الفوتونات .

و في عام 1911 اقترح رذرفورد نموذج للذرة افترض فيه أن الذرة لها شحنة موجبة في مركزها (النواة) و الذي تتركز فيه معظم الكتلة ،
و هذا المركز محاط بانتشار منتظم لطاقة سالبة تعادل شحنة النواة،
و لكنه افترض أيضا إمكانية أن تكون الشحنة السالبة ليست موزعة بانتظام و لكن قد تتركز في الإلكترونات .

[هوائية]

و لكن هذا التصور للذرة كان تصور غير مستقر بالنسبة لقوانين الحركة الفيزيائية التقليدية

إذ أن هذه الشحنات لو كانت لا تتحرك فستنجذب للنواة بفعل قوة الجذب الكهربية،

و لو كانت متحركة فحسب قوانين electrodynamics ستفقد كل طاقتها في زمن قدره 10 مرفوعة للقوة (-8) جزء من الثانية و ستقع داخل النواة.

و قبل أن أتابع أود أن أتوقف هنا
أتساءل هنا بالنسبة للجملة الأخيرة لماذا؟ أو كيف تم حساب ذلك، و ما الفرق الذي جعل تلك الحسابات دقيقة في حين لم يقل قائل بوجوب انتهاء مصير الأرض بوقوعها داخل الشمس ، من الواضح أن الأمر يتعلق بالشحنة و لكنه يبدو غير واضح لي فأرجو التوضيح ما أمكن.
لنفترض أن الإلكترون أعطي سرعة ابتدائية انطلق بها من النواة و له شحنة سالبة ماذا سيحدث له؟؟؟

[هوائية]

حسنا طرحت سؤالا و أعتقد أن الإجابة تكمن في التالي

بحسب ما فهمت من د. مازن

أنه بحسب قوانين electrodynamics طالما أن الإلكترون يتحرك و هو جسيم مشحون يفترض أن تنبعث منه إشعاعات كهرومغناطيسية

و هكذا فإنه يفقد طاقة (و الطاقة المفقودة هي طاقة حركية) و هذا يؤدي إلى تناقص الطاقة الحركية للالكترون حتى تنعدم.

[ابو غازي]

السلام عليكم

كلام جميل


ماذا تريد ان بالضبط هل تريد تفسير لماذا لا يقع الالكترون في النواة؟

[هوائية]

أهلا بك أخي أبو غازي
نعم كان هذا هو السؤال المطروح على نحو ما
و لكن بشكل دقيق كان التساؤل بخصوص لماذا لم يكن بالإمكان تفسير دوران الالكترون حول النواة بالفيزياء التقليدية بينما نجحت بالفيزياء التقليدية في تفسير دوران الأرض حول الشمس بدون مشاكل.

[هوائية]

لنكمل ما بدأناه من التطور التاريخي لميكانيكا الكم و منطق الكم

ظاهرة أخرى لم تستطع الفيزياء التقليدية الإجابة عليها و تتعلق بما يسمى
خطوط الطيف spectral lines ،

فإذا تعرضت مادة و لتكن الهيدروجين لدرجات عالية من الحرارة، تنبعث منها إشعاعات على شكل متتابعة من الخطوط الدقيقة , و هذه الاشعاعات يمكن رؤيتها من خلال المخروط ،

هذه الخطوط يمكن تمييز المواد من خلالها،

و قد وجد أن ترددات خطوط الطيف للهيدروجين تعتمد على عددين صحيحين m, n حيث n أقل من m.
و أن التردد يتناسب طرديا مع حاصل طرح مقلوب مربعي العددين.

c R( (1\n^2 )– (1\m^2) ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . (1)

في عام 1913 نجح بور باستخدام مبدأ بلانك في إيجاد تفسير نظري لنموذج رذرفورد للذرة ، و كان في نفس الوقت أيضا تفسيرا للانبعاث الطيفي لذرة الهيدروجين.

حيث بدأ بور بافتراض أن الإلكترون داخل الذرة لا يخضع لقوانين الحركة التقليدية فقط و لكن أيضا لبعض القوانين الأخرى ،
و قدم لنا مفهوم الحالة المستقرة stationary state
و أن الإلكترون في الحالة المستقرة لا يطلق أي إشعاعات.
و كان فرضياته حول ذرة الهيدروجين كالتالي

1- أن الإلكترونات تدور في مدارات دائرية منفصلة و تظل طاقة كل منها ثابتة طالما كانت تتحرك في نفس المدار،
2- و في المدارات المسموح بها للإلكترون يكون العزم الزاوي للإلكترون هو أحد مضاعفات العدد
( (h/ (2(\pi
3- يمكن للإلكترون أن ينتقل من مدار لآخر و في هذه الحالة فإنه يفقد أو يكتسب طاقة تكافئ الفرق بين طاقة المدارين المنتقل منه و إليه.

و من هذه الفرضيات استنتج بور نظريا المعادلة (1) و استنتج قيمة الثابت
R و الذي كان متوافقا مع النتائج التجريبية.

[ابو غازي]

المشاركة الأصلية كتبت بواسطة هوائية أهلا بك أخي أبو غازي نعم كان هذا هو السؤال المطروح على نحو ما و لكن بشكل دقيق كان التساؤل بخصوص لماذا لم يكن بالإمكان تفسير دوران الالكترون حول النواة بالفيزياء التقليدية بينما نجحت بالفيزياء التقليدية في تفسير دوران الأرض حول الشمس بدون مشاكل.

لا مجال للمقارنة هوائية

[هوائية]

لماذا أخي أبو غازي
بالعكس أرى وجوها كثيرة للمقارنة
و أنا انطلق ليس من منطق شخص يعيش في عام 2007 و إنما من المنطق في ذاك العصر حيث لم تكن قد نشأت بعد ميكانيكا الكم.
و كانت المحاولات لا تزال قائمة لتفسير و اكتشاف الذرة، و كان النموذج الذي وضع لها شبيها بالمجموعة الشمسية، لا بل أقول أن النموذج وضع و كانت فكرته الأساسية هي تشبيه مكونات الذرة بالمجموعة الشمسية ، حيث تمثل النواة الشمس و الكواكب الإلكترونات، و الخلاف الرئيسي كما قلت في البداية نابع من وجود الشحنة
أما أوجه التشابه فعديدة منها
و الفرق في الكتلة بين النواة و الالكترونات
و الفرق في المسافة بينهما
و الحركة الدورانية للإلكترون حول النواة


كل هذه أوجه تشابه مع ما يماثلها في المجموعة الشمسية
؟؟؟؟؟؟؟

[هوائية]

لنكمل ما بدأناه من التطور التاريخي لميكانيكا الكم و منطق الكم

ظاهرة أخرى لم تستطع الفيزياء التقليدية الإجابة عليها هي تتعلق بخطوط الطيف spectral lines ،

فإذا تعرضت مادة و لتكن الهيدروجين لدرجات عالية من الحرارة، تنبعث منها إشعاعات على شكل متتابعة من الخطوط الدقيقة , و يمكن رؤيتها من خلال المخروط ،

هذه الخطوط يمكن تمييز المواد من خلالها، و قد وجد أن ترددات خطوط الطيف للهيدروجين تعتمد على عددين صحيحين m, n حيث n أقل من m. و أن التردد يتناسب طرديا مع حاصل طرح مقلوب مربعي العددين.

c R( (1\n^2 )– (1\m^2) ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . (1)

في عام 1913 نجح بور باستخدام مبدأ بلانك في إيجاد تفسير نظري لنموذج رذرفورد للذرة ، و استطاع في نفس الوقت أيضا تفسيرا للانبعاث الطيفي لذرة الهيدروجين.

حيث بدأ بور بافتراض أن الإلكترون داخل الذرة لا يخضع لقوانين الحركة التقليدية فقط و لكن أيضا لبعض القوانين الأخرى ، و قدم لنا مفهوم الحالة المستقرة stationary state و أن الإلكترون في الحالة المستقرة لا يطلق أي إشعاعات.
و كان فرضياته حول ذرة الهيدروجين

1- أن الإلكترونات تدور في مدارات دائرية منفصلة و تظل طاقة كل منها ثابتة طالما كانت تتحرك في نفس المدار،
2- و في المدارات المسموح بها للإلكترون يكون العزم الزاوي للإلكترون هو أحد مضاعفات العدد
(h / (2\pi
3- يمكن للإلكترون أن ينتقل من مدار لآخر و في هذه الحالة فإنه يفقد أو يكتسب طاقة تكافئ الفرق بين طاقة المدارين المنتقل منه و إليه.

و من هذه الفرضيات استنتج بور نظريا المعادلة (1) و استنتج قيمة الثابت
R و الذي كان متوافقا مع النتائج التجريبية مما دعم صحة فرضياته.