ميكانيكا الكم

${\displaystyle i\hbar {\frac {\partial {\partial t |\psi (t)\rangle ={\hat {H |\psi (t)\rangle$

مقدمة ... الصياغة الرياضية لميكانيك الكم المفاهيم الرئيسية الحالة الكمومية · Superposition Interference · Entanglement القياس · عدم التأكد الاستبعاد · Duality فك الترابط · مبرهنة إرنفست التجارب تجربة الشقين تجربة دڤيسون-گرمر تجربة شتيرن-گرلاخ Bell's inequality experiment تجربة پوپر قطة شرودنگر الصياغات صورة شرودنگر • صورة هايزنبرگ • صورة التفاعل • ميكانيكا المصفوفات المعادلات معادلة شرودنگر معادلة پاولي معادلة كلاين-گوردون معادلة ديراك نظريات متقدمة نظرية الحقل الكمومي Wightman axioms كهروديناميكا الكم Electroweak interaction Quantum chromodynamics الجاذبية الكمومية مخطط فاينمان تفسيرات كوپنهاگن · Ensemble نظرية المتغير الخفي · Transactional العوالم المتعددة · Consistent histories منطق كمومي Consciousness causes collapse الفهماء پلانك · شرودنگر · هايزنبرگ · بور · پاولي · ديراك · بوم · بورن · ده برولي · ڤون نويمان · أينشتاين · فاينمان · إڤرت · پنروز ·

•  •

ماكس كارل إرنست لودڤيگ پلانك Max Karl Ernst Ludwig Planck (و.23 أبريل 1858 في كيل, ألمانيا - أربعة اكتوبر, 1947 في گوتنگن, ألمانيا) كان فيزيائياً ألمانياً. ويـُعتبر مؤسس نظرية الكم, ولذلك أحد أبرز فيزيائيي القرن العشرين.

سيرته الذاتية

ولد العالم الكبير ماكس بلانك في يوم 23 أبريل-1858 في مدينة كيل وتوفي يوم أربعة اكتوبر -1947 في مدينة گوتنگن.

ولد بلانك لعائلة متفهمين تقليدية من أجداده وحتى أبيه فيلهلم يوهان يوليوس بلانك الذي كان بروفيسورًا للحقوق في جامعة كيل ثم ميونخ. وحتى عمّه كان من المؤسسين لكتاب القانون المدني الألماني.

أنهى في عمر 16 سنة دراسته الثانويّة. كان محبًّا للموسيقى لكنه فضّل دراسة الفيزياء. نصحه أحد أساتذته البروفيسور فيليب فون يولي حتى يتوجه لدراسة غير الفيزياء بحجة حتى هذا الفهم تكاد تكون جميع فروعه قد وصلت إلى آخر ما قد تصل إليه من التطوّر (وهذا هوالتخيل حالياً!) لكنّه ردّ بأنّه لا ينوي اكتشاف "عالم جديد" وإنما حتى يفهم أوحتى يعمّق فهم أسس الفيزياء. وبدأ دراسة الفيزياء بعمر 16 سنة عام 1874. عند البروفيسور يولّي تفهم بلانك الجزء التطبيقي الوحيد في تام دراسته. ثم انشغل بالفيزياء النظرية.

وبعد عودته إلى ميونخ عام 1879 حصل على الدكتوراه وصار مدرساً لمقرر الترموديناميك، فكان حجة فيه. ثم انتقل إلى جامعة كيل Kiel، حيث عمل بعض الوقت بالتحليل الكهربائي.

ولكنه عاد بعدئذ إلى برلين ليدرِّس في جامعتها وليصير عام 1894 عضواً في أكاديمية علوم بروسية ثم أميناً لها حتى عام 1912. وفي عامي 1877 و1978 تفهم لدى فيزيائيين من الطراز الرفيع مثل: هرمان فون هلمهولتس وگوستاڤ كيرشهوف ، والرياضي كارل فايرشتراس . في مذكراته خط أنه كان يضجر أثناء المحاضرات، لكن علاقته خاصة مع البروفيسور هلمهولتس كانت أشبه بالصداقة.

في فهم الحرارة تفهم بنفسه كتابات العالم رودولف كلاوزيوس وأحب هذا الفرع حتى انشغل به وقدم رسالات دراساته العليا في هذه المواضيع: ( بخصوص القانون الثاني من النظريات الحراري الميكانيكية) ثم (أحوال التوازن للأجسام المتناسقة عند درجات الحرارة المتنوعة).

-- في ديسمبر سنة 1900 استطاع الفيزيائي الالماني ماكس بلانك حتى يهز الاوساط الفهمية كلها عندما أعرب حتى طاقة الموجات الضوئية تقفز بصورة غير متصلة. وأنها مكونة من اكمام ــ ومفردها : كم.

ونظرية الكم هذه قد صدمت الاعتقاد الفهمي السائد في ذلك الوقت . وهذه النظرية الجديدة وضعت قواعد نظريات الكم التى أدت إلى ثورة في الفيزياء . قد جعلتنا نقترب كثيرا من فهم اعمق لطبيعة المادة والاشعاع.

ولد بلانك في مدينة كيل بألمانيا سنة 1858 . تفهم في جامعات برلين وميونيخ. وحصل على الدكتوراه في الفيزياء مع مرتبة الشرف الاولى من جامعة ميونيخ. وكان في العشرين من عمره. وبعد قليل اشتغل بالتدريس في جامعة ميونيخ ثم في جامعة كيل. وفي سنة 1889 اصبح استاذا في جامعة برلين.

وظل كذلك حتى اعتزل في سنة 1928 في سن السبعين.

وبلانك مثل عدد كبير من الفهماء، قد اهتم بدراسة الاشعاع الذى يصدر عن الأجسام السوداء حين يتم تسخينها. (وتعريف الشىء الاسود تماما هوالذى لا يصدر اى اشعاع . انما يمتص جميع ما يسقط عليه من ضوء) واستطاع عدد من فهماء الفيزياء ان يسجلوا الاشعاع الصادر عن الاجسام السوداء . وذلك قبل ان يفكر بلانك في حل هذه المشكلة. وأول انجاز قام به بلانك هواكتشاف المعادلة الجبرية المعقدة التى تسجل حركة الاشعاع الصادر عن الجسم الاسود. وهذه النظرية التى اكتشفها والتى لا تزال تستخدم في الفيزياء النظرية حتى اليوم تلخص ما انتهى اليه فهماء الفيزياء في تجاربهم المعملية ، ولكن هناك مشكلة : وهى ان قوانين الفيزياء تكشف لنا عن معادلة اخرى اوصيغة اخرى للاشعاعات الصادرة عن الأجسام السوداء.

وقد فكر بلانك كثيرا في هذه المشكلة ، ثم خرج لنا بنظرية جديدة تماما / وهى ان الطاقة المشعة انما تنبعث على شكل وحدات قد اطلق على جميع واحد منها اسم "الكم" . وفقا لهذه النظرية فان كمية الاشعة الصادرة تتوقف على طول الموجة اوعلى اللون مثلا.

وأصبحت نظرية بلانك تسمى فيما بعد بنظرية "ثابت بلانك" . وهى نظرية مختلفة تماما عن جميع النظريات السائدة في هذا المجال.

وقد تبين حتى ثابت بلانك ثابت كوني. وأن أبعاده هي أبعاد العمل action كما يتضح من الدستور E = hu، (لذلك سمي كم العمل، وقيمته 6.626 ×10-34 جول.ثانية). ولماكس بلانك دور أساسي في فيزياء الذرة والجسيمات الأولية، وفي نظرية الحقل الكمومية عامة. وقد كان له دور أساسي أيضاً في حل كثير من الصعوبات، كتلك التي صودفت في الحرارة النوعية، وفي الأثر الكهرضوئي photoéléctric effect، وفي بنية الذرة واستقرارها. ولكن إدخاله هذا الأثر أدى إلى زعزعة أسس كانت تعد راسخة في الفيزياء، وخاصة في المجالات التيقد يكون العمل فيها من رتبة هذا الثابت، إذ أخذ يتضح حتى اللاحتمية والارتياب يغلبان عليها.

واستطاع بلانك بعد ذلك ان يعهد بالضبط مقدار الطاقة التى يشعها الجسم الكامل السواد.

ولولا حتى بلانك عالم جليل ثابت القدم في الفيزياء لسقطت هذه النظرية. ولكن الاحترام العظيم الذى يحظى به جعل الفهماء يتوجهون اليه وإلى نظرينه بالتفكير العميق . تاكد لهم ان ما يقوله سليم تماما.

وفي بادىء الامر افترض الفهماء ان ما اهتدى اليه بلانك ليس الا اسطورة رياضية. حتى هونفسه كان يرى هذا الرأى ، ولكن بعد وقت قصير ثبت فهميا ان نظرية الكم هذه يمكن استخدامها في علوم اخرى / وفي ظاهرات اخرى غير الاجسام المكتملة السواد. وقد استعان اينشتاين في سنة 1905 بهذه النظرية في شرح اثر الصورة الضوئية واستعان بها نيلس بور في سنة 1913 في تفسير بناء النواة وفى سنة 1918 عندما فاز ماكس بلانك بجائزة نوبل . كان قد ثبت تماما ان نظريته سليمة 100% وانها ذات أهمية بالغة لعلوم الفيزياء النظرية.

وقد أدى موقفه المعادى للنازية إلى ان اصبحت حياته في خطر. وقد أعدم ابنه سنة 1945 ، لانه اشهجر في المؤمارة الفاشلة لاغتيال هتلر . وتوفي بلانك سنة 1947 في التاسعة والثمانين من عمره.

وأعظم انجازات القرن العشرين هوتطور فهم ميكانيكا الكم ، بل انه أكثر خطورة من نظرية النسبية التى اكتشفها اينشتاين. فنظرية ثابت بلانك كان لها دور خطير في نظريات الاشعاع ، وفي كثير من النظريات الفيزيائية . وكان لهل أثر كبير في نظرية بناء النواة، وفي مبدأ عدم اليقين عند هيزنبرج ، وفي كثير من النظريات الفهمية.

وبلانك هوأبوميكانيكا الكم . وان كان دوره متواضعاً في التطورات والتعديلات التى ادخلت على نظريته. ومن الخطأ ان نقلل من شأن بلانك بسبب ذلك ..

فهوالذى حرر العقول الفهمية من النظريات القديمة الجامدة ، مما شجع الفهماء من بعده على اكتشاف نظرية أكثر اتساقاً من نظريته.

أينشتاين ونظرية النسبية

التكريم والجوائز

• "Pour le Mérite" for Science and Arts 1915 (in 1930 he became chancellor of this order)
• جائزة نوبل في الفيزياء 1918 (awarded 1919)
• Lorentz Medal 1927
• Adlerschild des Deutschen Reiches (1928)
• Max Planck medal (1929, together with Einstein)
• Planck received honorary doctorates from the universities of Frankfurt, Munich (TH), Rostock, Berlin (TH), Graz, Athens, Cambridge, London, and Glasgow.
• The asteroid 1069 was given the name "Stella Planckia" (1938)

انظر أيضاً

الهامش

المطبوعات

• Planck, Max. (1897). Vorlesungen über Thermodynamik
• Planck, Max. (1900). “Entropy and Temperature of Radiant Heat.” Annalen der Physik, vol. 1. no 4. April, pg. 719-37.
• Planck, Max. (1901). "On the Law of Distribution of Energy in the Normal Spectrum". Annalen der Physik, vol. 4, p. 553 ff.

خط

• Heilbron, J. L. The Dilemmas of an Upright Man: Max Planck and the Fortunes of German Science (Harvard, 2000) ISBN 0-674-00439-6

• Rosenthal-Schneider, Ilse Reality and Scientific Truth: Discussions with Einstein, von Laue, and Planck (Wayne State University, 1980) ISBN 0-8143-1650-6

وصلات خارجية

سيرته

• Max Planck - Encyclopaedia Britannica article
• Max Planck Biography – www.nobel-prize-winners.com
• Annotated bibliography for Max Planck from the Alsos Digital Library for Nuclear Issues

منطقات

• Life–Work–Personality - Exhibition on the 50th anniversary of Max Planck's death.
• Max Planck, Planck's constant, and Schrodinger's Cat
• Kragh, Helge Max Planck: The reluctant revolutionary Physics World December 2000