[bilal_benz]

أتت النظرية الكمومية0 (و تسمى ايضا النظرية الكوانتية quantum theory )في بدايات القرن العشرين مثل النظرية النسبية لحل اشكاليات مطروحة من قبل النظرية الكلاسيكية , و يمكن تلخيص هذه الاشكاليات بعدم التناسق بين درجات حرية الجسيمات (6) و درجات حرية الحقول (عدد غير محدود ) فحسب قانون توزع الطاقة بالتساوي بين مختلف درجات حرية الجملة في حالة التوازن ، الذي يؤدي الى انتقال معظم الطاقة من الجسيمات الى الحقول , و ينتج عن هذا تصورات مخيفة مخالفة للواقع : فحسب هذه النظرة يجب على الالكترون الدائر حول النواة ( حسب نموذج رذرفورد ) أن يصدر أمواجا كهرطيسية وفقا لمعادلات مكسويل تزداد شدتها الى اللانهاية , و بهذا يقترب أكثر فأكثر من النواة حتى تنهار جميع الالكترونات ضمن النواة , لكن من المؤكد أن هذا لا يحصل في الواقع . تقول النظرية الكلاسيكية أيضا أن اصدارات الذرة الضوئية يجب أن تغطي جميع الترددات بنفس الشدة , لكن الواقع ينقض ذلك بشدة حيث تبدي الذرات المختلفة أطيافا خاصة تتضمن اصدار امواج ضوئية على ترددات خاصة و محددة جدا .

تنشأ مشكلة أخرى عندما نتأمل اشكالية الجسم الأسود حيث فشلت كل المحاولات المستندة الى الميكانيك الإحصائي الكلاسيكي في توصيف اشعاع الجسم الأسود خصوصا في الترددات العالية حيث تبدي القوانين المتوقعة انحرافا كبيرا عن الواقع و هذا ما عرف لاحقا باسم الكارثة فوق البنفسجية .


أتت بدايات الحل في عام 1900 مع ماكس بلانك الذي اقترح فكرة ثورية هدفها التنبؤ بتناقص الأنما ط العالية التردد من اشعاع الجسم الأسود بافتراض ان الاهتزازات الكهرطيسية تصدر بشكل كموم , حيث يعتبر الكم أصغر مقدار معين من الطاقة يمكن تبادله بين الأجسام وفق تردد معين , و ترتبط طاقة الكم بتواتر الاشعاع المرافق له :



حيث تعبر E عن طاقة الكم الصادر ,nu عن تواتر الاشعاع , h ثابت أصبح يدعى بثابت بلانك .

تأتي اشكاليات أخرى من التبصر في طبيعة الضوء ففي حين يؤكد نيوتن ان طبيعة الضوء جسيمية ( فهو مؤلف من جسيمات صغيرة، و تؤيده في ذلك العديد من التجارب , نجد أن يونغ يؤكد أن الضوء ذو طبيعة موجية و تؤكد تجارب يونغ حول التداخل الضوئي و الانعراج هذه الطبيعة الموجية . في عام 1923 اقترح لويس دو بروي أن ينظر الى جسيمات المادة و ذراتها أيضا على انها جسيمات تسلك سلوكا موجيا احيانا مقترحا معادلة تشابه معادلة بلانك :

.

حيث : λ, طول الموجة , و p العزم.

بدأت هنا تتضح ملامح صورة جديدة للعالم تتداخل فيها الجسيمات و الحقول المهتزة بحيث يصعب التمييز بينهما و كان هذا ما مهد الطريق لظهور ميكانيك الكم عندما وضع نيلز بور نظريته الذرية التي لاتسمح للاندفاع الزاوي بأخذ قيم سوى المضاعفات الصحيحة للقيمة :


حيث تعبر L عن قيم الاندفاع الزاوي ,n عدد صحيح (3,2,1,...)

و هكذا ظهرت مستويات للطاقة المستقرة يمكن وضع الالكترونات الدائرة فيها مفسرة ثبات التركيب و الخطوط الطيفية للذرات , لكن هذا لم يكن سوى البداية . في عام 1925 قام العالم الالماني هايزنبرغ بتقديم مبدأه في الارتياب الذي ينص على عدم قدرتنا على تحديد موضع و سرعة ( اندفاع ) الجسيمات الكمومية بدقة . كانت هذه بداية سلسلة من الصدمات التي تلقتها نظرتنا الكلاسيكية للعالم و التي تحطمت معها كل الصورة الميكانيكية الآلية التي سادت حول العالم بعد انتصارات فيزياء نيوتن المدوية في القرنين السابقين . قام هايزنبرغ بصياغة قواعد ميكانيك الكم بصياغة جبر المصفوفات فيما عرف بعد ذلك بميكانيك المصفوفات matrix mechanics , 1926 ظهر شرودنغر بمعادلته الموجية الشهيرة التي تبين تطور دالة موجة الجسيم الكمومي مع الزمن و عرفت تلك الصياغة بالميكانيك الموجيwave mechanics , لكن رغم الاختلاف الظاهري العميق بين الصياغتين فان نتائجهما كانت متطابقة , هذا ما دفع بول ديراك بعد ذلك لتوحيدهما في اطار شامل عرف بنظرية التحويل transformation theory.

[تحرير]

[bilal_benz]

http://ar.wikipedia.org/wiki/%D9%85%...7_%D9%83%D9%85

[محمد ابوزيد]

موضوع شيق شكرا على الاضافه

[جـــــــود]

جزاك الله خيراً

و أثابك ...

[خلف الجميلي]

بارك الله فيك

[bilal_benz]

هذا واجبي تجاه المنتدى

[محمد ابوزيد]

ميكانيكا الكم Quantum Mechanics
يمكن استخدام الميكانيكا الكلاسيكية لدراسة حركة الأنظمة العيانية التي نقابلها في حياتنا اليومية بدقة . وتستخدم هذه القوانين لحساب بعض خصائص النظام العياني مثل طاقته أو كمية حركته أو موضعه وغير ذلك . وكما بين أن هذه القوانين لا تتعرض للتفاصيل الدقيقة للنظام وإنما تبحث في حركته بصورة عامة فهذه القوانين لا تتعرض لحركة الالكترونات أو الذرات أو حتى الجزيئات المكونة للجسم وإنما تبحث متوسط حركة كل هذه المكونات كوحدة واحدة . وتعتبر بالتالي هذه القوانين قوانين تقريبية ومع ذلك فهي دقيقة بصورة كبيرة عند استخدامها في الحياة اليومية وكما نعلم أنه لا يمكن استخدام القوانين الكلاسيكية لدراسة الأنظمة المجهرية مثل الذرات والجزيئات لان استخدامها في هذه الحالة يؤدي للتناقض بينها وبين الدراسات التجريبية . ولقد بذلت محاولات كثيرة في بداية هذا القرن لوضع نظرية جديدة يمكن من خلالها تفسير الظواهر الذرية وعلى الخصوص الأطياف الذرية التي تمكن الباحثون من جمع معلومات وافرة ودقيقة عنها في مع بداية هذا القرن . ولقد عولجت الأفكار الجديدة التي كان ماكس بلانك أول من افترضها في بداية هذا القرن لتفسير طيف الجسم الأسود وتأكدت فيما بعد في أعمال آينشتاين وكمبتون ودي بروي وغيرهم من الرواد . ولقد قام نيلز بور بخطوة أساسية نحو فهم الظواهر الذرية بوضعه نموذجه الجديد الذي مزج فيه بين الفيزياء الكلاسيكية والفيزياء الكمية . ولقد فسر نموذج بور – ولو بصورة جزئية – طيف ذرة الهيدروجين والذرات الهيدروجينية . ثم طور سمرفيلد وولسون نموذج بور وأدخلا مبدأ التكميم الذي يمكن تطبيقه على الأنظمة الفيزيائية في الزمن . ويطلق الآن على هذه الأفكار اسم نظرية الكم القديمة . رغم نجاح هذه النظرية في حساب متسلسلات الخطوط الطيفية لذرة الهيدروجين والذرات الهيدروجينية إلا أنها لم تتعرض لاختلاف شدة الخطوط الطيفية . فمن الملاحظ أن شدة الخطوط ليست متساوية مما يدل على أن معدل الانتقالات بين الحالات المختلفة ليست متساوية . ولقد فشل نموذج بور كذلك في تفسير أطياف الذرات التي يحوي مدارها الأخير على أكثر من إلكترون . فالنموذج لا يستطيع مثلاً تفسير طيف ذرة الهيليوم رغم بساطتها النسبية لأن مدارها يحتوي على زوج من الالكترونات الذرية . ( لاحظ أننا استخدمنا نموذج بور لحساب طيف أيون الهيليوم وهو ذرة هيدروجينية يحتوي مدارها الأخير على إلكترون واحد ) .

[محمد ابوزيد]

ولقد بينت نظرية الكم القديمة بصورة جلية أنه لا يمكن فهم الظواهر الذرية من خلال تعديل القوانين الكلاسيكية وإنما تحتاج هذه الظواهر لمعالجة جديدة مختلفة . ولقد سارعت نظرية دي بروي غي الأمواج المادية في تطوير نظرية جديدة تعرف الآن بميكانيكا الكم ويمكن استخدامها لتفسير الظواهر الذرية . فلقد استطاع شرودينجر وضع نظرية جديدة عام 1925 تعرف الآن باسم الميكانيكا الموجية ( أو ميكانيكا الأمواج Wave Mechanics ) حيث عالج الظواهر الذرية معتمداً على الأمواج المادية .

ولقد طور هايزنبيرغ وفي نفس الوقت تقريباً نظرية مشابهة ( ولكنها أكثر صعوبة ) استخدم خلالها المصفوفات ويطلق عليها ميكانيكا المصفوفات Matrix mechanics ولقد برهن شرودينجر فيما بعد أن النظريتين متماثلتان رياضياً . ولقد نشر ديراك P.A.M.Dirac نظرية جديدة مجردة حوت كلا النظريتين ويطلق عادة على هذه النظريات وبصورة عامة اسم ميكانيكا الكم ( أو نظرية الكم ) .

ولقد ابتكر فاينمان طريقة جديدة لاستخدام نظرية الكم وبين أنه يمكن صياغة هذه النظرية من خلال ما يعرف بتكامل المسار فلا يمكن – حسب مبدأ اللايقين – تحديد مسار معين للجسم ولكن يوجد عدد كبير جداً من المسارات ولكن باحتمالات مختلفة يمكن حسابها . ونتيجة للسلوك الموجي للجسام فإن الاحتمالات المختلفة تتداخل مما يؤدي لتقوية بعض المسارات وتلاشي البعض الآخر . ولقد برهن فاينمان أن المساران التي تتبقى بعد التداخل هي تلك المسارات القريبة من المسار الكلاسيكي . وتعطي هذه الطريقة نفس النتائج التي يمكن الحصول عليها من الطريقة العادية ولكن طريقة فاينمان معقدة وقد طبقت على

[محمد ابوزيد]

حالات بسيطة وخاصة فقط . وسوف نذكر لاحقاً أهم نتائج نظرية الكم التي سوف نحتاجها في دروس متقدمة مستخدمين ميكانيكا الأمواج لشرودينجر .

وتعتبر نظرية الكم من أهم الإنجازات العلمية في هذا القرن وهي نظرية عامة ويمكن استخدامها من ناحية المبدأ على الأقل – لدراسة الأنظمة العيانية أيضا . وتعتبر النظرية الكلاسيكية بالتالي حالة خاصة بالنسبة لنظرية الكم الشاملة . وتكمن المشكلة الأساسية في نظرية الكم في صعوبة المعالجة واستخدامها لطرق رياضية متقدمة وسوف نرى لاحقاً أن المعالجة – وحتى في ابسط الحالات وهي ذرة الهيدروجين – ليست سهلة . وتزداد المعالجة تعقيداً عند معالجة الذرات الأخرى والجزيئات .

[اينشتاين]

جزاك الله الف خير