![]() |
|
|||
|
||||
|
عدد كوانتي جديد في عائلة الكوانتم..
رغم نجاح التعديل الذي أضافه سامرفلد على ذرة بور إلا أنه لم ينجح في تفسير ظاهرة محيرة كانت معروفة منذ عدة سنوات.. في عام 1897 اكتشف العالم الهولندي Pieter Zeeman ظاهرة غريبة: لنفرض أن لدينا طيف كهرطيسي يحوي على خط مفرد من خطوط الطيف التي أشرت إليها سابقاً (الناتجة عن امتصاص الالكترونات للطاقة من الإشعاع الكهرطيسي). في الحالة العادية يكون هذا الخط مفرداً أي غير منقسم (ظاهرة الانقسام التي تحدثت عنها سابقاً لا تنطبق على جميع خطوط الطيف). لاحظ زيمان أنه إذا عرضنا الذرات إلى مجال مغناطيسي فإن هذا الخط المفرد يتحول إلى عدة خطوط، أي أنه ينقسم تحت تأثير المجال المغناطيسي الخارجي. الانقسام الذي كنت قد تحدثت عنه سابقاً سببه وجود مسارات ذات أشكال مختلفة ضمن المدار الواحد مما يؤدي إلى وجود سويتين من الطاقة ضمن المدار الواحد. ولكن في ظاهرة زيمان فإن خط الطيف المفرد والناتج عن مدار واحد له شكل واحد فقط يقوم بالانقسام إذا عرضناه إلى مجال مغناطيسي، وعند إزالة المجال المغناطيسي يعود الخط كما كان (مفرداً)! في عام 1916 وجد Sommerfeld تفسيراً لهذه الظاهرة بإضافة تعديل جديد لنموذج الذرة. أدرك سامرفلد أن مدار الالكترون يمكن أن يتخذ عدة اتجـاهات في الفراغ. حين تخضع الذرة لمجال مغناطيسي فإنه يمكن للالكترون أن يدور في اتجاهات مختلفة ومحددة مقارنة باتجاه المجال المغناطيسي الخارجي. لكل من هذه الاتجاهات طاقة خاصة به، مما يؤدي إلى ظهور الانقسامات في خطوط الطيف عند تعرض الذرة لمجال مغناطيسي. كانت هذه الفكرة نابعة من الحاجة لتفسير ظاهرة زيمان ولم يتم إثباتها تجريبياً إلا بعد خمس سنوات في عام 1921. وبذلك يتميز كل الكترون بثلاثة أعداد كوانتية حتى الآن: العدد n يصف المدار الرئيسي للالكترون وفقاً لطاقته وبعده عن النواة العدد k ويصف شكل المدار العدد m ويصف اتجاه المدار أي أن الالكترون لا يمكن أن يوجد إلا في سويات طاقية محددة (n)، ولا يمكن أن يتخذ مساره إلا أشكالاً محددة(k)، ولا يمكن أن يتخذ مداره إلا اتجاهات محددة أيضاً (m).. إنها ذرة كوانتية بامتياز! .
__________________
He was listening to the music of her voice more than the meaning of her words; one of those big tears, which are the sombre pearls of the soul, slowly gathered in his eye. He murmured: The proof that God is good, is that she is here Les Misérables
|
|
||||
|
أينشتاين والتفاحة.. في الحرب..
لنعد قليلاً لأينشتاين. كان الاعتقاد السائد بين العلماء هو أن الذرات تمتص الإشعاع الكهرطيسي على شكل كمومات (وحدات)، ولكن لم يقتنع أحد بفكرة أينشتاين أن الإشعاع هو بحد ذاته كمومي (أي يوجد على شكل وحدات ذات طبيعة جسيمية أو فوتونات). استطاعت فكرة أينشتاين هذه تفسير بعض النتائج التجريبية كما ذكرت سابقاً ولكن لم يكن هناك دليل قوي يجبر العلماء على قبول فكرته عن وجود الفوتونات... إلى أن جاء أقوى الأدلة عن طريق عالم الفيزياء الأمريكي Arthur Compton عام 1922. أظهرت نتائج التجارب التي أجراها كومبتون على أشعة إكس (وهي من أنواع الأشعة الكهرطيسية) صحة نظرة أينشتاين للضوء على أنه مكون من وحدات كمومية وبشكل لا يدع مجالاً للشك. حين طرح أينشتاين فكرته لم ينتظر تصديق العلماء له بل استمر في أبحاثه حتى خلال أعوام الحرب العالمية الأولى حين عانت أوروبا – وخاصة ألمانيا – من أعباء وويلات الحرب. رغم صعوبة الظروف في ألمانيا استمر أينشتاين في إنتاجه العلمي وتوصل بمعادلاته إلى نتائج جديدة بخصوص الإشعاع الذي تمتصه وتصدره الذرات. حين تمتص الذرة كمية من الإشعاع يؤدي إلى انتقال الالكترون إلى سوية طاقة أعلى، تقوم الذرة بعد ذلك بإعادة إصدار هذه الطاقة ليعود الإلكترون إلى مداره الأصلي. حاول أينشتاين حساب الزمن اللازم للذرة حتى تقوم بإصدار الإشعاع بعد امتصاصها له وكذلك الاتجاه الذي يتخذه الإشعاع الصادر عنها، إلا أن معادلاته أظهرت أن الزمن اللازم واتجاه الإشعاع عشوائيان! أي أنهما لا يتبعان قاعدة معينة، وكأن الذرة تقوم بالإشعاع حين يروق لها وفي الاتجاه الذي يروق لها! أقصى ما يمكننا معرفته هو احتمــال أن تقوم الذرة بالإشعاع في لحظة معينة وفي اتجاه معين. لم يشعر أينشتاين بالارتياح لهذه النتيجة إذ إنها تلغي العلاقة المعتادة بين السبب والأثر وتدخل مفهوم الاحتمال والصدفة في قلب الذرة. لنتفهم عدم ارتياح أينشتاين لنأخذ هذا المثال. تخيل أنك تمسك تفاحة بيدك ثم تفلت التفاحة لتتفاجأ بأنها لم تقع على الأرض. وفقاً لتجاربنا اليومية فإن جاذبية الأرض ستؤدي لا محالة إلى وقوع التفاحة باتجاه الأرض (الجاذبية هي السبب والوقوع هو الأثر). ولكن إذا تصرفت التفاحة كما يتصرف الإلكترون في الذرة، فحين تفلت التفاحة من يدك فإنها تبقى حائمة دون الوقوع على الأرض، ومن ثم تهوي إلى الأرض في لحظة لا يمكن التنبؤ بها. أقصى ما يمكن التنبؤ به هو احتمال وقوعها في لحظة معينة. طبعا فإن احتمال وقوع التفاحة باتجاه الأرض احتمال كبير جداً ولكن يبقى هنالك احتمال أن تبقى التفاحة حائمة في الهواء لساعات قبل أن "تقرر" الوقوع على الأرض! هذا الاحتمال صغير للغاية ولكنه ليس معدوماً. هل وجدت صعوبة في استيعاب هذا التصرف الغريب للالكترون؟ لا تقلق فأنت لست الوحيد.. أينشتاين نفسه لم يرتح لهذه الفكرة حتى أنه قال: "لا يمكنني تصديق بأن الالكترون – حين يعرض للإشعاع – فإنه يختار بإرادته الحرة لحظة قفزه، ليس ذلك فحسب بل والاتجاه الذي سيقفز به. في هذه الحالة فإنني أفضّل أن أكون مصلح أحذية بدلاً من أن أكون عالم فيزياء." ماذا كان موقف بور من هذه الفكرة الغريبة؟ لقد كان بور مقتنعاً بصحة النتيجة التي توصل إليها أينشتاين وكانت هذه نقطة خلاف بين العملاقين. من الغريب أن أينشتاين نفسه لم يقتنع بما توصلت إليه معادلاته في حين اقتنع بور بها! وفي نفس الوقت فرغم الدليل القاطع الذي قدمه كومبتون – والذي نال به جائزة نوبل – لإثبات فكرة أينشتاين أن الضوء (أو الإشعاع) يوجد على شكل فوتونات إلا أن بور لم يقتنع! لا بأس.. حتى لو لم يقتنع بور، فالنتيجة التي توصلنا إليها هي أن للإشعاع طبيعة موجية وطبيعة جسيمية كما شرحت سابقاً. كما أن الالكترون يتصرف بطريقة شديدة الغرابة حين يمتص طاقة إذ يقفز بين المستويات حين يحلو له! .
__________________
He was listening to the music of her voice more than the meaning of her words; one of those big tears, which are the sombre pearls of the soul, slowly gathered in his eye. He murmured: The proof that God is good, is that she is here Les Misérables
التعديل الأخير كان بواسطة : سنفور مفكر بتاريخ 17-02-2009 الساعة 18:41. |
|
||||
|
مفردة (طاقة) لها على ما يبدو أكثر من دلالة أو معنى في اللغة ..نقول طاقة حركية أو كهربائية أو حرارية أو طاقة شمسية أو طاقة الرياح ..يبدو أن مفهوم الطاقة ملتبس ...
السؤال هو: ماذا نعني بكلمة طاقة عندما نتحدث عن الالكترونات أو الجسيمات الذرية ...هل نعني؟ بها حرارة؟ أم طاقة حركية ؟...أم ماذا؟؟!! سؤال آخر : كما أعرف هناك قانون أو فرضية لآينشتاين حيث يقول أن الكتلة اذا وصلت سرعتها الى سرعة الضوء تتحول الى طاقة...والسؤال هو: ما المقصود بكلمة طاقة الواردة هنا ؟ واذا كانت الكتلة تتحول الى طاقة فهذا يعني (لا أدري اذا كان هذا صحيحا) أن الطاقة يمكن لها أن تتحول الى كتلة !!...والسؤال هو: هل الطاقة والكتلة شكلان أو تجليان للمادة؟! أي أن المادة يمكن أن تكون طاقة أو كتلة حسب ظروفها(لا أدري ماذا أقول غير ذلك !!)؟؟!! ربما كان مفهوم الطاقة وأنا هنا احاول أن أضع تعريفا لهذه المفردة ولا أدري مقدار صحته : هي قدرة تمنح لشيء ما (أو يكتسبها لسبب ما)بحيث يصبح قادرا على فعل شيء آخر أو هي قدرة أو قابلية يمكن أن تتحول من شكل ما الى شكل آخر ...الوقود في السيارة يتحول من قدرة أو قابلية للاشتعال أو الانفجار الى قدرة أو قابلية للحركة!!! أنا لا أدري اذا كان فهمي للمسألة فيه قدر من الصحه ..لكنني أعتقد أو أخمن أن هناك أشكالا متعددة للطاقة!! هل اقتربت في فهمي للمسألة من الحقيقة يا ترى؟!...لا أدري.. تحية لك
__________________
الانسان و الحريه .. إذا غاب أحدهما ..غاب الآخر . التعديل الأخير كان بواسطة : rdan بتاريخ 18-02-2009 الساعة 02:20. |
|
|||||
|
اقتباس:
بالمناسبة، في الأمثلة التي ذكرتها عن الطاقة فإن الطاقة الشمسية هي طاقة حرارية بالأصل (أشعة كهرطيسية) وطاقة الرياح هي طاقة حركية. الالكترون يحمل طاقة نتيجة دورانه حول النواة وانجذابه إليها، وكلما ازداد بعده عن النواة ازدادت طاقته. اقتباس:
الطاقة الناتجة عن الكتلة تسمى rest mass energy أي الطاقة الناتجة عن كتلة الجسم فقط.. هذه الطاقة ليست كأشكال الطاقة الأخرى.. مثلاً: إن كتلة النواة أصغر بقليل من مجموع كتل البروتونات والنيوترونات المكونة لها. هذا الفرق يتحول إلى طاقة نووية تقوم بالحفاظ على النواة متماسكة رغم تنافر البروتونات فيها. اقتباس:
اقتباس:
اقتباس:
تحياتي
__________________
He was listening to the music of her voice more than the meaning of her words; one of those big tears, which are the sombre pearls of the soul, slowly gathered in his eye. He murmured: The proof that God is good, is that she is here Les Misérables
|
|
||||
|
ما هو سر الالكترون السحري؟ لنعد إلى ذرة بور والتي أنقذها وعدّلها Sommerfeld. تدور الالكترونات وفقاً لهذا النموذج في مدارات أو مستويات طاقة محددة.. ولكن هذا لا يكفي، فالعالِم لا يكتفي بالملاحظة بل يسأل دوماً: لماذا؟ لماذا لا يمكن لطاقة الالكترون أن تتخذ إلا قيماً محددة؟ لماذا لا يمكن أن يوجد الالكترون إلا في مسارات معينة ولا يمكن أن يوجد بينها؟ أي لماذا لا ينتقل الالكترون بين مستويين بالطريقة المعهودة لانتقال أي جسم بين نقطتين بالمرور في الفراغ الموجود بينهما؟ الالكترون لا يمر بين المستويين عند انتقاله بينهما، لأن مروره يعني أنه سيتخذ – ولو مؤقتاً – قيمة للطاقة بين قيمتي هذين المدارين، وهذا يناقض فكرة كمومية طاقة الالكترون (من جديد أذكّر بمثال موظف البنك الذي يستطيع تقديم نقود من فئات 10 و20 ولكن لا يملك قطعاً نقدية من فئة 1 وبالتالي لا يمكن أن ينتقل من 10 إلى 20 مروراً عبر الأرقام 11 و12 ...الخ بل فقط بإضافة 10 أخرى). لماذا يستحيل للاكترون أن يملك طاقة أقل من كوانتم واحد؟ لماذا يتصرف بهذه الغرابة؟ لقد تنقلنا في رحلتنا حتى الآن بين ألمانيا وبريطانيا والدنمارك.. محطتنا التالية في فرنسا.. .
__________________
He was listening to the music of her voice more than the meaning of her words; one of those big tears, which are the sombre pearls of the soul, slowly gathered in his eye. He murmured: The proof that God is good, is that she is here Les Misérables
|
|
||||
|
أمير.. في الفيزياء..
ولد الأمير Louis de Broglie عام 1892 في فرنسا لعائلة أرستقراطية. كان أحد أجداده قد تلقى لقب "أمير" من الملك لويس الخامس عشر، وبالتالي سرى هذا اللقب بين أحفاده أيضاً. عندما شب الامير لويس بدأ بدراسة التاريخ في جامعة باريس، إلا أنه سرعان ما أدرك أنه لم يخلق لدراسة التاريخ. كان أخوه الأكبر سناً يحب الفيزياء وقد قام بافتتاح مختبر للفيزياء، فبدأت عدوى الفيزياء تنتقل إلى الأخ الأصغر. في عام 1913 حصل لويس على ما يعادل شهادة بكالوريوس في العلوم، لينتقل بعدها إلى خدمة الجيش والتي أعاقت اهتماماته العلمية حتى نهاية الحرب العالمية الأولى عام 1919. بعد تسريحه من الخدمة العسكرية التفت لويس إلى الفيزياء من جديد، وقام بنشر بحث تبنى فيه فرضية الطبيعة الثنائية للإشعاع والتي اعتبر فيها أينشتاين أن الإشعاع الكهرطيسي مؤلف من وحدات (فوتونات)، وذلك حتى قبل أن ينشر كومبتون نتائج تجاربه التي أثبتت هذه الفرضية. لم يتوقف لويس عند ذلك.. فحين قبل بأن للموجات الكهرطيسية طبيعة جسيمية (إلى جانب الطبيعة الموجية) وجد أنه من البديهي أن يسأل نفسه السؤال المعاكس: هل يمكن أن يكون للجسيمات طبيعة موجية؟! بالإجابة بـ "نعم" على هذا السؤال استطاع لويس تفسير أساس نموذج بور للذرة، أي أنه استطاع الإجابة على سؤالنا السابق: لماذا يوجد الالكترون في مستويات طاقة محددة؟ كيف فسر الأمير لويس ذلك؟؟ .
__________________
He was listening to the music of her voice more than the meaning of her words; one of those big tears, which are the sombre pearls of the soul, slowly gathered in his eye. He murmured: The proof that God is good, is that she is here Les Misérables
|
|
||||
|
اقتباس: الكاتب سنفور مفكر
(طبيعة جسيمية (إلى جانب الطبيعة الموجية) أسئلة : 1-ماذا تعني طبيعة جسيمية..هل المقصود كتلة؟! 2-هل تعني عبارة (طبيعة موجية) وصف لجسيم ما؟! 3- هل هناك وجود مادي غير محدد يوجد بشكل موجي أم أن كلمة (موجي) تصف شيئا ماديا؟! يبدو هناك سؤال في ذهني ربما لم أستطع التعبير عنه سأحاول مرة أخرى: 4- هل هناك وجود موجي مستقل عن أي وجود مادي؟! سلام
__________________
الانسان و الحريه .. إذا غاب أحدهما ..غاب الآخر . |
|
||||
|
اقتباس:
وربما هذا يفسر الكثير من الحوادث التي تظهر لنا على انها من الغرائب كسقوط شخص من ارتفاع عال دون ان يحصل له شيء! أو سقوط كأس من الزجاج (من سوق الحرامية) على البلاط بدون ان ينكسر. |
|
||||
|
نعم.. الطبيعة الجسيمية تعني جسيم له كتله (particle).
اقتباس:
اقتباس:
أرجو أن تكون قد اتضحت الصورة. تحياتي
__________________
He was listening to the music of her voice more than the meaning of her words; one of those big tears, which are the sombre pearls of the soul, slowly gathered in his eye. He murmured: The proof that God is good, is that she is here Les Misérables
|
|
||||
|
اقتباس: الكاتب سنفور مفكر
( الموجة الكهرطيسية هي عبارة عن تغير منتظم في الخصائص الكهربائية والمغناطيسية للفراغ.) سؤال: للموجة سرعة الضوء..هل هي ضوء باعتبار لها من الخصائص حسب ما أذكر نفس خصائص الضوء ؟! انظر الى هذا التعريف مرة أخرى بانتباه: ( تغير منتظم في الخصائص الكهربائية والمغناطيسية للفراغ) كيف تتغير هذه الخصائص للفراغ؟؟!! هناك شيء مفقود في هذه الفكرة كما أرى..ألا يمكن أن تكون الامواج عبارة عن أشكال منتظمة من الأشعة؟! اذا كان الجواب بنعم فهذا يعني أنها جسيمات (فوتونات) تأخذ أشكالا منتظمة في الفراغ ..ما رأيك؟! ما أفهمه أنا عن خصائص الفراغ أنه فارغ من أي وجود مادي ...بالتالي أرى مشكلة في التعريف الأول:(( تغير منتظم في الخصائص الكهربائية والمغناطيسية للفراغ) ربما تشبه القضية الألوان ..عندما يقول شخص ما أنه يرى اللون الأحمر يعتبر كلامه هنا تجريدا ..فهو في الحقيقة يرى مادة لونها أحمر ..ليس هناك لون مستقل عن مادة ..دوما هناك مادة لها لون محدد ! هل القضيتان متشابهتان يا ترى؟! أتساءل عن الجاذبية المغناطيسية ..ما هي آلية الجذب المغناطيسي؟! كيف تمارس الكتلة هذه الفاعلية على الكتل الأخرى ؟! ما أعرفه أن توضع النجوم والكواكب في مدارات منتظمة وتشكيلات معينة له علاقة بعامل الكتلة والتجاذب المغناطيسي ..وهذا ما دفعني للسؤال .. شكرا لك
__________________
الانسان و الحريه .. إذا غاب أحدهما ..غاب الآخر . التعديل الأخير كان بواسطة : rdan بتاريخ 22-02-2009 الساعة 04:25. |
|
||||
|
اقتباس:
مثال آخر هو الخط المستقيم الذي نراه مستمراً إلا أنه مؤلف من نقاط منفصلة. ومع ذلك فقد يكون للكوانتم تأثير في حياتنا اليومية.. وهي فكرة كتاب سأقوم بقراءته قريباً بعنوان Entangled Minds.
__________________
He was listening to the music of her voice more than the meaning of her words; one of those big tears, which are the sombre pearls of the soul, slowly gathered in his eye. He murmured: The proof that God is good, is that she is here Les Misérables
|
![]() |
| عدد الأعضاء الحاليين الذين يشاهدون محتوى هذا الموضوع : 1 ( 0 عضو و 1 ضيوف ) | |
| أدوات الموضوع | |
| طرق عرض الموضوع | |
|
|
|