ميكانيك الكم Quantum mechanics

ميكانيك الكم (بالإنكليزية: Quantum mechanics) هو العلم الذي يختص بدراسة العوالم المتناهية في الصغر مثل عالم الذرات والجسيمات حيث تصبح القوانين التي نعرفها واعتدنا عليها غير صالحة في مثل هذه العوالم ولهذا السبب فأن مبادئ ميكانيك الكم ستكون غريبة علينا.

المبادئ الأساسية لميكانيك الكم

في الفيزياء الكمية نمثل حالة أي نظام بشعاع يحوي جميع معلومات هذا النظام ونرمز لهذه الحالة بالرمز< α |

حالة النظام في ميكانيك الكم تكون خطية بمعنى ان الحالة< α | تساوي تركيب حالات اخرى حيث

|α>=|α1>+|α2>+...+|αn>

تمثل الحالات < 1 α |و< 2 α | و< 3 α | و <αn | مجموعة الحالات الفيزيائية للنظام فاذا كان النظام هو الكترون فان حالته ستكون عن تركيب | مجموعة من الحالات الفيزيائية كالعزم الزاوي للمدار الذي فيه< 1 α | وموقعه الذي فيه< 2 α | طاقته < 3 α | وطبيعة دورانه حول نفسه < 4 α | الخ.

إن حالة نظام ما لا توصف بمجرد عدد وحسب بل قد تكون جد معقدة لكون العوالم المتناهية في الصغر تحتوي على الكثير من الحالات المعقدة التي هي غير ظاهره في ابعادنا والتي لا ندركها حسيا والتي لا يمكن تمثيلها الا بتركيبات رياضية معقدة،ولتسهيل الفهم نشرح ذلك هندسيا حيث سنمثل الحالة < α | بشعاع هندسي ومركباته في معلم متعامد ومتجانس هي < 1 α | و< 2 α | و< 3 α |

وجود نظام في حالة ما < 1 α | لا يعني أنه لا يمكن أن يكون في حالة أخرى< 2 α | ونرمز للقيمة < α | 2α1 > إمكانية وجود النظام في الحالة < 2 α | رغم انه في الحالة < 1 α | ،لذلك فان عالم ميكانيك الكم هو عالم من الاحتمالات وهذا لا يرجع الى عدم دقتنا أو إلى أخطائنا بل يرجع الأمر الى الخواص الذاتية للنظام.

لنأخذ أسهل نظام والمتمثل في الكترون معزول ومتواجد في مكان ما X ونرمز لهذه الحالة ب < X|والتي يمكن كتابتها بشكل تركيب حالتين أو أكثر كالتالي:

|X>=|X1>+|X2>

نقصد بهذه الكتابة ان الالكترون يتواجد في الموضعين X1 و2 X معا وهذا لا يمكن ان نصدقه منطقيا فكيف يمكن تواجد جسيم في مكانين مختلفين ولكن يبدو ان الحقيقة والتجربة اثبتت ذلك وهذا دفع بنا الى التصديق بانه في العوالم المتناهية في الصغر تتصرف الجسيمات بشكل موجي ومادي في ان واحد حيث ان الجسيمات تؤثر ككمية من المادة اي لديها كتلة وتنتشر كموجة بحيث لا يمكن تحديد موقعها فالموجة تنتشر اي انها تتواجد في مساحة او حجم ولهذا يمكن لمجموعة من الاشخاص في مواضع مختلفة الاستماع لنفس قناة الراديو وهذا ما يفسر امكانية وجود تأثير جسيم متناهي الصغر في اكثر من موضع.

إن الطبيعة الموجية للاجسام المتناهية الصغر يسمح لها بتجاوز حواجز تفوق قدراتها الطاقوية حيث انه تم ملاحظة ان تفاعلات الدمج النووي تحدث نسبة منها وذلك في شروط اقل مما يجب عليه لحدوث مثل هذه التفاعلات ولتقريب الفهم نمثل هذه التفاعلات بمجموعة من الكرات وشروط حدوث التفا عل بجدار ثم نقوم برمي هذه الكرات باتجاه الجدار , الكل سيقول ان جميع الكرات ستردد لكن ما سيحدث هو تجاوز بعض الكرات لهذا الجدار وارتداد بعض الاخر وهذا ما يحدث للأمواج عندما تجد حاجزا ما حيث تتوغل نسبة منها ويرتد الباقي منها.

صحيح أن الأمر غريب على عقولنا وغير منطقي ولكن هذا هو واقع الحال وإن دل هذا على شيء فهو يدل على قصور فهمنا وإدراكنا الأصغر المخلوقات ولهذا فالمنطق ليس حجة إلا في مجال إدراكه وحسب، فعجبا كيف يجرؤ بعض الناس على استخدام عقولها القاصرة في رد أحاديث نبوية صحيحة بحجة أنها غير منطقية.