المواضيع الأخيرة

» معلومات مهمة أغلبكم لا يعرفها
قصة الكوانتوم Empty

الخميس أكتوبر 06, 2011 8:31 pm من طرف hytham h

» معلومات مهمة أغلبكم لا يعرفها
قصة الكوانتوم Empty

الخميس أكتوبر 06, 2011 8:30 pm من طرف hytham h

» معلومات مهمة أغلبكم لا يعرفها
قصة الكوانتوم Empty

الخميس أكتوبر 06, 2011 8:26 pm من طرف hytham h

» معلومات مهمة أغلبكم لا يعرفها
قصة الكوانتوم Empty

الخميس أكتوبر 06, 2011 8:25 pm من طرف hytham h

» سؤال جميل جداً..لماذا لا تحترق الحجارة؟
قصة الكوانتوم Empty

الأربعاء أكتوبر 05, 2011 9:55 pm من طرف hytham h

» مهارات وذوقيات لنرتقي بمجتمعنا
قصة الكوانتوم Empty

الإثنين سبتمبر 19, 2011 4:33 pm من طرف Maysan

» بخل وراثي جدا
قصة الكوانتوم Empty

الإثنين سبتمبر 19, 2011 12:03 pm من طرف Maysan

» النكتة اليابانية الأمريكية
قصة الكوانتوم Empty

الإثنين سبتمبر 19, 2011 11:58 am من طرف Maysan

» أفكار محشش.هل تكون واقعية؟
قصة الكوانتوم Empty

الإثنين سبتمبر 19, 2011 11:49 am من طرف Maysan

faceook

find us on facebook

Time now

منتدى

أفضل 10 أعضاء في هذا المنتدى

Adeptbe

evildevil1700

تدفق ال

التبادل الاعلاني

موقع اشهار منتديات

3 مشترك

قصة الكوانتوم

ALI

ALI: مشرف; عدد المساهمات : 15
نقاط : 5162
يا عيني : 9
تاريخ التسجيل : 03/11/2010
العمر : 30

مساهمة رقم 1

قصة الكوانتوم

من طرف ALI الجمعة نوفمبر 05, 2010 2:11 pm

قصة الكوانتم

خلال استماعهما للمحاضرة كتب Paul Ehrenfestملاحظة صغيرة على ورقة ومررها لصديقه أينشتاين: "لا تضحك.. فهناك مكان خاص فيعقاب التكفير عن الذنوب (يوم القيامة) لأساتذة نظرية الكوانتم حيث سيجبرون علىالاستماع إلى محاضرات حول الفيزياء الكلاسيكية لمدة عشر ساعات يومياً!". ردأينشتاين: "أنا أضحك فقط على سذاجتهم. من يدري من سيضحك أخيراً فيالنهاية؟" بالنسبة لأينشتاين لم يكن هذا أمراً للضحك والمزاح.. فنقطة الخلافهي في صلب الحقيقة وهي روح الفيزياء ذاتها.

لم يرق لاينشتاين ما كان يسمعه في تلك المحاضرةعن نظرية الكوانتم.. فنظرية الكوانتم شديدة الغرابة وتقلب الفيزياء الكلاسيكيةرأساً على عقب وتناقض ما نشاهده في حياتنا اليومية. لا غرابة إذاً أن يعلقأينشتاين على نظرية الكوانتم بقوله: "كلما ازدادت نظرية الكوانتم نجاحاً كلمابدت أكثر سخافة".

هذه قصة جديدة من قصص الكون.. رحلة أشد صعوبةمن رحلة البحث عن ميلاد الكون لأنها تبحث في عالم لا يمكن لمعداتنا التجريبية –مهما بلغت من الدقة والتعقيد – الوصول إليه.. كما أنها قصة جدال طويل بين اثنين منأعظم العلماء الذين أنجبتهم البشرية..

إنها قصة واحدة من أكثر النظريات العلميةنجاحاً في تاريخ العلم.. وأشد نظرياته غرابة.. ورغم غرابتها الشديدة فهي المسؤولةعن كثير من التطور التكنولوجي الذي يشهده العالم اليوم.

إنها قصة جميلة ومثيرة.. ومليئة بالغرائب.. ربماأغرب ما فيها هو أن بعض رواد هذه النظرية أنفسهم تمنوا لو لم تكن لهم يـد فيوجودها!

هذه هي قصة نظرية الكوانتم (أو الكم) Quantum Theory من بداية اكتشاف فكرة الكوانتم مصادفة عام1900، إلى الخلاف الحاد الذي ظهر في صفوف علماء الكوانتم في تفسير معنى النظريةوتأثيرها في نظرتنا للعالم من حولنا
يتبع.......

Very Happy

عدل سابقا من قبل ALI في الجمعة نوفمبر 05, 2010 3:49 pm عدل 3 مرات

ALI

ALI: مشرف; عدد المساهمات : 15
نقاط : 5162
يا عيني : 9
تاريخ التسجيل : 03/11/2010
العمر : 30

مساهمة رقم 2

توضيح معنى الأشعة الكهرطيسية

من طرف ALI الجمعة نوفمبر 05, 2010 2:18 pm

قبل البدء في القصة أردت أن أوضح معنى بعض المصطلحات الفيزيائية الأشعةالكهرطيسية بشكل عام هي عبارة عن تغيرات منتظمة في الخصائص الكهربائيةوالمغناطيسية للفراغ. يدعى أيّ تغير منتظم ودوري بالموجة. إذاً لدينا الآن موجاتكهرطيسية. هذه الموجات تختلف بتواترها، فبعضها سريع التغير (أي أن الموجة تعيدنفسها بسرعة) وبعضها أبطأ. هذا التواتر مرتبط بطول الموجة (المسافة التي تقطعهاالموجة قبل أن تتم دورة كاملة)، فكلما ازداد التواتر انخفض طول الموجة.

الموجات الكهرطيسية تشكّل طيفاً واسعاً جداً تختلف موجاته بتواترها (أو بطولموجتها كما سبق). عين الإنسان هي جهاز حساس لجزء صغير جداً جداً من هذا الطيفالواسع ويدعى بالطيف المرئي، وهو ما يسمح لنا برؤية الأشياء التي تصدر هذه الأشعةمن حولنا. موجات الراديو هي نوع آخر من هذا الإشعاع، إلا أنها موجات بطيئة وذاتطول موجة كبير جداً. هناك أيضاً الموجات الصغرى (ميكروويف) وهي موجات ذات تواترعالي جداً وذات طول موجة صغير جداً (لذلك تدعى بالميكروويف). يبلغ تواتر أشعةالميكروويف عدة مليارات دورة في الثانية (مليارات هيرتز). أي أن هذا الإشعاع يكملعدة مليارات دورة في الثانية الواحدة!

إذاً لدينا طيف واسع جداً من الأشعة الكهرطيسية، والطيف المرئي منها ما هو إلاجزء شديد الضآلة مقارنة بمجمل الطيف. مثلاً: لا يمكن لعين الإنسان مشاهدة الأشعةتحت الحمراء لأنها تقع خارج الطيف المرئي، ولكن استطاع الإنسان تطوير أجهزة قادرةعلى الكشف عن هذه الموجات. هذه الموجات مرتبطة بدرجة حرارة الجسم، ومن هنا كانمبدأ الكاميرات التي تعتمد على الأشعة تحت الحمراء والتي تستخدمها الشرطة مثلاًلأنها تتيح رؤية الأشياء في الظلام وفقاً لدرجة حرارتها.

إضافة إلى ذلك فإن كل موجة إشعاع تحمل معها كمية من الطاقة، فإذا تغير تواترالموجة تغيرت طاقتها. الفوتون هو عبارة عن أصغر وحدة من هذه الأشعة ويشكل بالتاليأصغر حزمة طاقة. عندما يصدر جسم ما طاقةً فإن ما يقوم به حقيقة هو إصدار كمية منهذه الفوتونات على شكل موجات كهرطيسية، أي أنه يقوم بالإشعاع. إن تواتر هذهالموجات يعتمد على درجة حرارة الجسم، كما أن طبيعة الجسم تلعب دوراً في إشعاعه،فلبعض الأجسام قدرة أكبر من غيرها على الإشعاع وعلى عكس الأشعاع الوارد إليها منالخارج.

ALI

ALI: مشرف; عدد المساهمات : 15
نقاط : 5162
يا عيني : 9
تاريخ التسجيل : 03/11/2010
العمر : 30

مساهمة رقم 3

قصة الكوانتوم ج2

من طرف ALI السبت نوفمبر 06, 2010 8:45 am

"فكر ملياً بكل خطوة تريد القيام بهاسلفاً، وحين تثق أنك قادر على تحمل مسؤولية هذه الخطوة أقدِم عليها ولا تدع شيئاًيوقفك"

هكذا كان شعار ماكس بلانك.. لقد كانت خطوة جريئةتلك التي قام بها لحل المشكلة التي كانت بين يديه، ولكنه لم يدرك في حينها أنالفكرة التي توصل إليها ستغير وجه العالم إلى الأبد..

في عام 1859 بدأ الفيزيائي الألماني الشابغوستاف كيرشوف Gustav Kirchhoff

دراسة نظرية لإيجاد العلاقة بين درجة حرارةجسم ما ولونه. من المعروف أن أي جسم

مسخَّن يصدر حرارة ويتخذ لوناً معيناً وفقاًلدرجة حرارته. لتسهيل دراسته قام كيرشوف

بافتراض وجود جسم مثالي يقوم بامتصاصالإشعاع وإصداره بحيث لا يقوم بعكس أي

إشعاع، ولذلك سمي بالجسم الأسود Blackbody.طبعاً لا يعني هذا أن الجسم سيكون أسود اللون، فحين يصدر الجسم إشعاعاً محدداًفإنه يتخذ لوناً يتوافق مع الإشعاع الصادر عنه. وصفه بالـ"أسود" هو فقطللإشارة إلى أنه لا يقوم بعكس الإشعاع بل يقوم بامتصاصه وإصداره فقط. (إصدارالإشعاع يختلف عن انعكاس الإشعاع، فالإصدار يعني أن الإشعاع يصدر من داخل الجسمبينما الانعكاس يعني أن الإشعاع الوارد ينعكس من سطح الجسم).

إن لكل إشعاع تواتر وطول موجة محددين، ويتم عادةتصنيف أنواع الإشعاع وفقاً لطول موجاتها. كما أن الإشعاع يترافق بكمية من الطاقة.أثبت كيرشوف رياضياً أن مجال طول موجة الإشعاع وشدته يعتمدان على درجة حرارتهافقط. المشكلة الآن هي في قياس هذه العلاقة، أي في قياس الطاقة المصاحبة لكل موجةذات طول محدد. فالجسم الأسود يقوم بإشعاع مجموعة من الموجات ولكل منها طول موجةمعين وترافقها طاقة معينة. ما أراد كيرشوف قياسه هو كمية الطاقة التي يصدرها الجسمالأسود والتي ترافق كل موجة ذات طول معين، وذلك عند أي درجة حرارة.

نظراً لصعوبة تصنيع جسم أسود مثالي وإجراءالتجارب عليه فقد بقيت هذه المشكلة معلقة من دون حل حتى نهايات القرن التاسع عشر.في ذلك الوقت حاولت ألمانيا جاهدة أن تقوم بإنتاج مصابيح إضاءة أكثر كفاءة منمثيلاتها في بريطانيا وأمريكا، وبالتالي قامت بدعم الأبحاث العلمية في هذا المجالبشكل خاص. لتحسين أداء هذه المصابيح كان لا بد من وجود معيار محدد لتتم المقارنةعلى أساسه، وبما أن الجسم الأسود يصدر كميات كبيرة من الطاقة عند تسخينه (لأنهيمتص الحرارة دون أن يعكس أي جزء منها) فمن البديهي أن يُتخَذ معياراً لقياس أداءالمصابيح. من هنا كانت ضرورة حل مشكلة الجسم الأسود.

في عام 1893 توصل Wilhelm Wien إلىعلاقة تربط درجة حرارة الجسم الأسود بطول موجة الإشعاع التي يصدرها. وجد Wien أنه كلما ازدادت درجة حرارة الجسم قصُر طول

موجات إشعاعه. كما أنه وجد أن حاصل ضربدرجة الحرارة وطول الموجة التي تحدث عندها أكبر كمية إشعاع يساوي قيمة ثابتة. لقدكان لهذا الاكتشاف وقع كبير في الأوساط العلمية. في ذات الوقت كان بعض العلماءيحاولون تصنيع وتجريب مادة تمتلك صفات الجسم الأسود وذلك في معهد الفيزياءوالتكنولوجيا في برلين والذي كان بحد ذاته صرحاً علمياً هاماً استغرق بناؤه 10أعوام ليصبح أفضل مركز بحث علمي في العالم.

قارن العلماء ما لديهم من معطيات توصلوا إليهافي تجاربهم مع العلاقة التي توصل إليها Wienووجدوا توافقاً كبيراً بين معطياتهم التجريبية وتلك العلاقة الرياضية. إلا أنالتوافق بين النتائج لم يكن تاماً.. حيث تبين وجود تباين بين المعطيات التجريبيةوالقيم التي تعطيها علاقة Wien وذلك في منطقة الأشعة تحت الحمراء من طيفالأشعة الكهرطيسية. اعتقد العلماء في البداية أن هذا الاختلاف ناتج عن أخطاءتجريبية يمكن تفاديها وتصحيحها. إلا أن تجارب متكررة أدت إلى نفس النتيجة. يبدو أنالمشكلة هي في العلاقة ذاتها التي وضعها
يتبع..... Very Happy

Wien.

عدل سابقا من قبل ALI في الإثنين نوفمبر 08, 2010 8:26 am عدل 4 مرات

ALI

ALI: مشرف; عدد المساهمات : 15
نقاط : 5162
يا عيني : 9
تاريخ التسجيل : 03/11/2010
العمر : 30

مساهمة رقم 4

رد: قصة الكوانتوم

من طرف ALI الأحد نوفمبر 07, 2010 8:09 pm

1. مخاضالفكرة..

ولدماكس بلانك MaxPlanck عام 1858 في عائلة كرست نفسها لخدمة الكنيسة والدولة. كان بلانكيحب الموسيقى وكان ماهراً في عزف البيانو حتى أنه فكر في أن يتخذ من الموسيقى مهنةله. في عام 1874 التحق بلانك بجامعة ميونخ لدراسة الفيزياء رغبة منه بمحاولة فهمالطبيعة وقوانينها، وذلك على الرغم من "نصيحة" أحد الاساتذة له بأنالفيزياء قد انتهت لأن العلماء قد توصلوا إلى كل ما أرادوا الوصول إليه!

درسبلانك مشكلة الاختلاف بين المعطيات التجريبية وعلاقة Wien عند أطوال موجة الاشعة تحت الحمراء وحاولتعديل هذه العلاقة بحيث تتفق مع المعطيات التجريبية المتوفرة. وبالفعل توصل بلانكعام 1900 إلى علاقة تتفق تماماً مع المعطيات التجريبية المتوفرة آنذاك دون استثناء– أي عند كل أطوال الموجات. ولكن بالنسبة لبلانك – عالم الفيزياء النظرية – فهناكمشكلة.. هذه العلاقة هي مجرد معادلة رياضية لا أكثر، ولكن ما هو المعنى الفيزيائيلها؟ بما أن المعطيات التجريبية تتفق مع هذه العلاقة فلا بد أن لهذه العلاقة معنىفيزيائياً ما، أي أنها تكشف قانوناً فيزيائياً في الطبيعة، ما هو؟

بحثبلانك طويلاً عن الأساس النظري لهذه المعادلة التي توصل إليها على ضوء قوانينالفيزياء الأساسية والمسلم بها، أي بدءاً من مبادئ الفيزياء البسيطة، إلا أنه فشل.المشكلة هي أنه حاول الحفاظ على قوانين الفيزياء الأساسية والمسلم بها ومن ثمالانطلاق منها نحو هدفه، إلا أنه سرعان ما أدرك أن هذا لن ينفع وأنه لا بد له منالتخلي عن بعض هذه القوانين "الأساسية".

لتبسيطالصورة تخيل بلانك أن الجسم الأسود مؤلف من جسيمات هزازة أو هزازات – كالنوابض –تقوم بامتصاص الطاقة مما يؤدي إلى اهتزازها بشكل أكبر (يمكن اعتبار هذه الهزازاتهي الذرات رغم أن بلانك حينها لم يكن مقتنعاً بوجود الذرة!). لكل من هذه الهزازاتتواتر معين للاهتزاز (التواتر هو عدد الاهتزازات في الثانية الواحدة). أيضاً فلكلإشعاع كهرطيسي طول موجة وتواتر محددين إضافة إلى أنه يحمل طاقة معينة تتناسب معالتواتر (أي أن كل تواتر يكافئ كمية طاقة محددة). والآن، إذا قدمنا لهذه الهزازات(أو النوابض) كمية من الطاقة على شكل موجات كهرطيسية فإن كل نابض سيمتص الموجة ذاتالتواتر الذي يتناسب مع تواتر اهتزازه. أي أنه سيمتص الإشعاع الذي يساوي تواترهتواتر اهتزاز النابض نفسه. بما أنه لكل نابض تواتره الخاص به، فإن كل نابض سيمتصتواتراً معيناً (طاقة معينة) وبالتالي ستتوزع الطاقة بشكل معين، ولا بد من حسابهذا التوزع.

اضطربلانك للاستعانة بأفكار الفيزيائي النمساوي المعروف لودفيغ بولتزمان Ludwig Boltzmann عنطاقة الذرات وحركتها. كان بولتزمان قد وضع تفسيراً للأنتروبي أو العشوائية (وهيخاصية من خصائص المادة) يعتمد على احتمال وجود مجموعة ذرات في حالة معينة. مثلاًإذا قمت بجمع أوراق اللعب بشكل عشوائي فمن الطبيعي أن تحصل على ترتيب عشوائيللأوراق. إلا أنه يوجد احتمال صغير جداً جداً – ولكن غير معدوم – أن تظهر الأوراقبترتيب معين وصحيح وفقاً للونها أو نوعها أو أرقامها. هذا الاحتمال يصف حالةالعشوائية لهذه المنظومة (هذا الاحتمال صغير جداً لأن عشوائية المنظومة عاليةجداً).

إذاً:تعتمد فكرة بولتزمان على إمكانية وجود المنظومة بشكل منظم في إحدى حالاتها، ورغمضعف هذا الاحتمال إلا أنه لا يساوي الصفر. لم ترق فكرة الاحتمالات هذه لبلانك، إلاأنه كان مضطراً إذ لم يجد فكرة أخرى تسعفه في بحثه عن أساس للعلاقة التي استنتجهاحول إشعاع الجسم الاسود. لقد اقتنع بلانك بضرورة اتخاذه لهذه الخطوة، ولا تراجع عنقراره. وجد بلانك أنه يمكنه فعلاً استنتاج معادلته للجسم الأسود بشكل نظري منمبادئ أولية باستخدام طريقة بولتزمان.... ولكن بشرط.. هذا الشرط سيغير مسار العلم للأبد..
يتبع....... Very Happy