سه پایه سه پایه سه پایه سه پایه سه پایه سه پایه سه پایه
tripod tripod tripod tripod tripod tripod tripod
ماه نامه ی اینترنتی مخصوص نوجوانان و جوانان /شماره ی یک/تاریخ انتشار اول هر ماه/اول شهریور سال 1384/ر23رجب1426/ 23آگوست
عناوین
به وبسایت جدید و تازه تاسیس ما خوش آمدید. شما می توانید در این وبسایت اطلاعات زیادی در خصوص مطالب مختلف کسب کنید . همچنین
مطالبی را برای ما ارسال کنید . شما می توانید در این سایت دوست پیدا کنید .از مشاوره ی رایگان ما استفاده کنید و مشکلات خود را با ما در میان
بگذارید . از دیگر خصوصیات این سایت این است که شما خودتان آن را می گردانید . هدف ما استفادهی صحیح از اینترنت و پر کردن اوقات فراغت
شماست.امیدواریم مثمر ثمر بوده باشیم
نفهمیدن فیزیک کوانتوم در هفت گام
نيلز بور (1962-1885)، از بنيانگذاران فيزيک کوانتوم، در مورد چيزي که بنيان گذارده است، جمله اي دارد به اين مضمون که اگر کسي بگويد فيزيک کوانتومپ را فهميده، پس چيزي نفهميده است. من هم در اينجا مي خواهم چيزي را برايتان توضيح دهم که قرار است نفهميد!
نيلز بور، از بنيانگذاران فيزيک کوانتوم
گام اول: تقسيم ماده
بياييد از يک رشتهي دراز ماکارونيِ پخته شروع کنيم. اگر اين رشتهي ماکاروني را
نصف کنيم، بعد نصف آن را هم نصف کنيم، بعد نصفِ نصف آن را هم نصف کنيم و... شايد
آخر سر به چيزي برسيم ــ البته اگر چيزي بماند! ــ که به آن مولکولِ ماکاروني
ميتوان گفت؛ يعني کوچکترين جزئي که هنوز ماکاروني است. حال اگر تقسيم کردن را باز
هم ادامه بدهيم، حاصل کار خواص ماکاروني را نخواهد داشت، بلکه ممکن است در اثر
ادامهي تقسيم، به مولکولهاي کربن يا هيدروژن يا... بربخوريم. اين وسط، چيزي که به
درد ما مي خورد ــ يعني به دردِ نفهميدنِ کوانتوم! ــ اين است که دست آخر، به اجزاي
گسسته اي به نام مولکول يا اتم مي رسيم.
اين پرسش از ساختار ماده که «آجرکِ ساختماني ماده چيست؟»، پرسشي قديمي و البته
بنيادي است. ما به آن، به کمک فيزيک کلاسيک، چنين پاسخ گفته ايم: ساختار ماده، ذره
اي و گسسته است؛ اين يعني نظريهي مولکولي.
گام دوم: تقسيم انرژي
بياييد ايدهي تقيسم کردن را در مورد چيزهاي عجيب تري به کار ببريم، يا فکر کنيم که
مي توان به کار برد يا نه. مثلاً در مورد صدا. البته منظورم اين نيست که داخل يک
قوطي جيغ بکشيم و در آن را ببنديم و سعي کنيم جيغ خود را نصف ـ نصف بيرون بدهيم.
صوت يک موج مکانيکي است که مي تواند در جامدات، مايعات و گازها منتشر شود. چشمه هاي
صوت معمولاً سيستم هاي مرتعش هستند. ساده ترين اين سيستم ها، تار مرتعش است ــ که
در حنجرهي انسان هم از آن استفاده شده است. بهراحتي(!) و بر اساس مکانيک کلاسيک
مي توان نشان داد که بسياري از کمّيت هاي مربوط به يک تار کشيدهي مرتعش، از جمله
فرکانس، انرژي، توان و... گسسته (کوانتيده) هستند. گسسته بودن در مکانيک موجي پديده
اي آشنا و طبيعي است (براي مطالعهي بيشتر مي توانيد به فصلهاي 19 و 20 «فيزيک
هاليدي» مراجعه کنيد). امواج صوتي هم مثال ديگري از کمّيت هاي گسسته (کوانتيده) در
فيزيک کلاسيک هستند. مفهوم موج در مکانيک کوانتومي و فيزيک مدرن جايگاه بسيار ويژه
و مهمي دارد که جلوتر به آن مي رسيم و يکي از مفاهيم کليدي در مکانيک کوانتوم است.
پس گسسته بودن يک مفهوم کوانتومي نيست. اين تصور که فيزيک کوانتومي مساوي است با
گسسته شدن کمّيت هاي فيزيکي، همهي مفهوم کوانتوم را در بر ندارد؛ کمّيت هاي گسسته
در فيزيک کلاسيک هم وجود دارند. بنابراين، هنوز با ايدهي تقسيم کردن و سعي براي
تقسيم کردن چيزها ميتوانيم لذت ببريم!
گام سوم: مولکول نور
خوب! تا اينجا داشتم سعي مي کردم توضيح دهم که مکانيک کوانتومي چه چيزي نيست. حالا
مي رسيم به شروع ماجرا:
فرض کنيد به جاي رشتهي ماکاروني، بخواهيم يک باريکهي نور را به طور مداوم تقسيم
کنيم. آيا فکر مي کنيد که دست آخر به چيزي مثل «مولکول نور» (يا آنچه امروز فوتون
ميناميم) برسيم؟ چشمه هاي نور معمولاً از جنس ماده هستند. يعني تقريباً همهي
نورهايي که دور و بر ما هستند از ماده تابش ميکنند. ماده هم که ساختار ذره اي ـ
اتمي دارد. بنابراين، بايد ببينيم اتم ها چگونه تابش مي کنند يا مي توانند تابش
کنند؟
گام چهارم: تابش الکترون
در سال 1911، رادرفورد (947-1871) نشان داد که اتم ها، مثل ميوهها، داراي هستهي
مرکزي هستند. هسته بار مثبت دارد و الکترونها به دور هسته مي چرخند. اما الکترون
هاي در حال چرخش، شتاب دارند و بر مبناي اصول الکترومغناطيس، «ذرهي بادارِ شتابدار
بايد تابش کند» و در نتيجه انرژي از دست بدهد و در يک مدار مارپيچي به سمت هسته
سقوط کند. اين سرنوشتي بود که مکانيک کلاسيک براي تمام الکترون ها پيشبيني و توصيه
رهام رسولی رهام رسولی رهام رسولی