طبق قوانین نیوتونی ماده گویی از توپهای بیلیارد ریز تشکیل شده که تا زمانی که هل داده نشوند حرکتی نمیکنند . اما در نظریه کوانتوم این همان کاری است که ذرات میتوانند انجام دهند هنگامیکه ورنر هایزنبرگ و اروین شرودینگر و همکارانشان در ده 1920 میلادی نظریه کوانتوم را بیان کردند قوانین نیوتون 250 سال حاکم بی چون و چرا بود و سرنگون شد . گویی پنجره جدیدی از طبیعت به روی ما باز شد  .

فیزیکدانها بهنگام تحلیل خواص عجیب اتمها کشف کردند که الکترونها میتوانند مانند موج عمل کنند و در حرکتهای به ظاهر اشفته ی خود در درون اتم ها پرشهای کوانتومی انجام دهند. در سال 1905 انیشتین نشان داد که موجهای نور میتوانند خواصی ذره مانند داشته باشند . یعنی انها را میتوان به صورت بسته های انرژی مرسوم به فوتون توصیف کرد . ولی در دهه 1920 کم کم برای شرودینگر داشت مشخص میشد که بر عکس این نیز هست : اینکه ذراتی مانند الکترون بتوانند رفتاری شبیه به موج نیز از خود بروز دهند!!

 

به ادامه مطلب بروید

 


این ایده نخستین بار توسط فیزیکدان فرانسوی "لویی دوبروی " مطرح شد که جایزه نوبل فیزیک را نیز برای او به ارمغان اورد .

از زمانی که نیوتون حسابان را ایجاد نمود فیزیکدانها توانسته بودند موجها را بر اساس معادلات دیفرانسیل تشریح دهند پس شرودینگر هم پرسش دبای را بعنوان چالشی برای نوشتن معادله دیفرانسیل موجهای الکترون جدی گرفت . همان ماه شرودینگر به مرخصی رفت و در بازگشت ان معادله را به ارمغان اورد .

پس بهمان ترتیبی که مکسول پیش از ان میدانهای نیروی فارادی را گرفت و معادلات مکسول را برای نور از دل ان بیرون کشید{پست قبلی را مطالعه کنید }  شرودینگر نیز ماده موج دوبروی را گرفت و از دل ان معادلات شرودینگر برای الکترون را استخراج نمود.

وقتی که شرودینگر شروع به حل معادله خود برای اتم هیدروژن کرد با شگفتی کامل به ترازهای انرژی دقیق هیدروژن که پیش تر به خوبی توسط فیزیکدانها مدون شده بود دست یافت . او سپس پی برد که تصویر قدیمی ارائه شده از اتم توسط نیلز بور که در ان الکترون ها به دور هسته میچرخیدند {ماننده تصاویر کنونی کتابهای درسی } کاملا اشتباه است . ان مدارها را باید با موجهایی که در اطراف هسته هستند جایگزین کرد .

کار شرودینگر در دنیای فیزیک غوغایی به پا کرد . ناگهان فیزیکدانها توانستند بعه درون اتم سرک بکشند و به تفصیل موجهایی را که لایه های الکترونی ان را میسازد بایزمایند و از ترازهای انرژی ان پیش بینیهایی دقیق بکنند .

اما پرسش اساسی اینه که اگر الکترون را با موج توصیف کنیم انگاه خود ان موج چیست ؟ پاسخ این سوال را "مکس بورن" داد . که گفت :

این موجها عملا موجهای احتمال هستند . این موجها تنها شانس یافتن الکترونی خاص را در هر مکان و هر زمانی بیان میکنند . بعبارت دیگرالکترون ذره است ولی احتمال یافتن ان ذره با موج شرودینگر داده میشود هر چه موج بزرگتر باشد شانس یافتن ان ذره در ان نقطه بیشتر میشود .

بااین پیشرفتها شانس و احتمال درست در قلب فیزیک وارد شد که تا پیش از ان پیشبینیهایی دقیق داشت و مسیر ذرات را از سیاره ها گرفته تا دنباله دارها بی رد خور تعین میکرد .

 

این عدم قطعیت نهایتا توسط ورنر هایزنبرگ مطرح شد . در اصل وی بیان میشه که هرگز نمیتوان سرعت و مکان یک الکترون را همزمان اندازه گرفت. و همچنین نمیتوان انرژی دقیق ان را در مدتی مشخص اندازه گیری نمود.

در سطح کوانتومی تمام قوانین اساسی عقل سلیم نقض میشود . الکترونها میتوانند ناپدید شوند و سر از جای دیگری برارند . و در در عین حال در مکانها مختلف حضور داشته باشند .

همین نکته مبنای شیمی را میسازد . میدانیم الکترون در اتم به دور هسته میچرخند . شبیه منظومه شمسی مینیاتوری . ولی اتمها و منظومه شمسی تفاوتهای زیادی دارند . اگر دو منظومه شمسی بهم برخورد کنند هر دو متلاشی میشوند . بر خلاف ان وقتی اتمها به یکدیگر برخورد کنند اغلب مولکولهایی میسازند که کاملا پایدار هستند و الکترونها در بین انها به اشتراک گذاشته میشود .

کانال تلگرام کیهانشناسی و کوانتوم را دنبال کنید:
telegram.me/persiancosmology
 


تاريخ : ۱۳٩٥/٩/۱۸ | ٦:٥۸ ‎ق.ظ | نویسنده : arash | نظرات ()
  • ویندوز سون | آنکولوژی