بحث عن نظرية الكم

نظرية الكم في الفيزياء تهتم بدراسة سلوك المادة والضوء في المستوى الذري والدون ذري أي بأبعاد تقاس بالنانومتر على الأكثر، حيث إن النانومتر الواحد يساوي 1×10-9 متر. تحاول ميكانيكا الكم تفسير سلوك الذرة ومكوناتها الأساسية والمكونات الأساسية الأصغر حجماً مجتمعة أو كل على حدة. في هذا المقال نستعرض نظرية الكم.

مفهوم نظرية الكم

نظرية الكم أو ما يُشار إليه عادةً بميكانيكا الكم هي جزء من الفيزياء الحديثة، وهي النظرية التي تهتم بدراسة سلوك المادة والضوء في المستوى الذري والدون ذري (أي بأبعاد تُقاس بالنانومتر على الأكثر، حيث إن النانومتر الواحد يساوي 1×10-9 متر).
تحاول ميكانيكا الكم تفسير سلوك الذرة ومكوّناتها الأساسية (مثل البروتونات، والنيوترونات، والإلكترونات) والمكونات الأساسية الأصغر حجماً مجتمعة أو كل على حدة.

نظرية الكم والكيف

هناك في هذا الوجود علاقة جدلية بين الكم والكيف؛ فكلما زاد الكم نقص الكيف، وكلما زاد الكيف نقص الكم، ويستحيل على الإنسان المحدود الطاقات أن يحول كل كم إلى كيف؛ فالميزان التجاري يميل دائماً لمصلحة الكم.
إن كل ما يسعى إلينا، ولا نبذل فيه جهداً يذكر هو كم سواء أكان ذلك زمناً أو سلعة مصنَّعة (كيَّفها) غيرنا.
إن كل ما نسعى إليه، ونترك فيه شيئاً من حركة الفكر أو اليد هو كيف، والكيوف درجات؛ فرب (كيف) هو (كم) بالنسبة لكيف آخر.
إن كل ما حولنا كم: الزمان والمكان والمواد الخام والطاقات الكامنة.

نظرية الكم والذرة

يذكر في بحث عن نظرية الكم والذرة بُدأ اكتشاف ميكانيكا الكم كمجال للدراسة عندما أثبت الفيزيائيان ألبرت أينشتاين وماكس بلانك أنّ الضوء والمادة يمكنهما أنّ يتصرفا كجسيمات وموجات وضمن ذلك إذا كانت الجسيمات مثل الإلكترونات يمكن أن تتصرف كالموجات، فهذا يعني أنّها لا تملك موقعًا دقيقًا بالطريقة التي يمكن تخيلها بالنسبة للجسيم، وتوضح ميكانيكا الكم بأنّ لا يمكن معرفة بدقة كل من موقع وسرعة الإلكترون في نفس الوقت وهذا يعني بأنّ لا بد من تخيل الإلكترونات كأشياء مفردة تدور حول الذرة وبدلاً من ذلك يوجد احتمال العثور على إلكترون في موقع معين، وينتهي بشيء يسمى بسحابة الإلكترون والتي تُعرف بأنّها مساحة في الفضاء من المحتمل وجود فيها إلكترون، ويضاف في بحث عن نظرية الكم والذرة أنّ للجسيمات أرقامًا مُعينة تسمى أرقام الكم، والتي تشمل أرقام الكم الجسيمية المدارية وأرقام الكم المغناطيسية، وبُذكر بأنّ لا يوجد إلكترونان في الذرة يمكن أن يكون لهما نفس أرقام الكم.

نظرية الكم الحديثة

تفسر ميكانيكا الكم الظواهر على مستوى الذرة والجسيمات دون الذرية وقد دمجت بين الخاصية الجسيمية والخاصية الموجية ليظهر مصطلح ازدواجية الموجة -الجسيم، وبهذا تصبح ميكانيكا الكم مسؤولة عن التفسير الفيزيائي على المستوى الذري كما أنها أيضاً تطبق على الميكانيكا الكلاسيكية ولكن لا تظهر تأثيرها على هذا المستوى.
ميكانيكا الكم هي تعميم للفيزياء الكلاسيكية لإمكانية تطبيقها على المستويين الذري والعادي. تسميتها بميكانيكا الكم يعود إلى أهميّة الكم في بنائها (وهو مصطلح فيزيائي يستخدم لوصف أصغر كمّية من الطاقة يمكن تبادلها بين الجسيمات، ويستخدم للإشارة إلى كميات الطاقة المحددة التي تنبعث بشكل متقطع، وليس بشكل مستمر).
كثيرا ما يستخدم مصطلحي فيزياء الكم والنظرية الكمية كمرادفات لميكانيكا الكم.
بعض الكتّاب يستخدمون مصطلح ميكانيكا الكم للإشارة إلى ميكانيكا الكم غير النسبية.

نظرية الكم للضوء

يعرف الضوء على أنه ذلك الإشعاع الكهرومغناطيسي الذي يمكن رؤيته بالعين المجردة، ويتراوح الطول الموجي له ما بين 400 نانومتر إلى 700 نانومتر، وتقسم الأشعة الضوئية إلى العديد من الأنواع منها: الأشعة تحت الحمراء التي تعد أطول الموجات، والأشعة فوق البنفسجية التي تصنف على أنها أقصر الموجات. وهناك العديد من الخصائص التي يمتاز بها الضوء، ومنها:

خاصية الانكسار: تحدث عندما يتغير مسار الموجة الضوئية، وتنتقل من وسط إلى آخر.
خاصية استقطاب الضوء: تحدث عند وضع بلورتين شفافتين متوازيتين، مع تحريك إحدى البلورات لتصبح على شكل زاوية قائمة، وعندها يمكن ملاحظة عدم قدرة الضوء على المرور من خلال هذه البلورات.
الظاهرة الكهرومغناطيسية: تحدث عند سقوط الإشعاعات الكهرومغناطيسية على أحد الأسطح المعدنية.
خاصية حيود الضوء والانتشار: تمكن هذه الخاصية الإنسان من تمييز الألوان والأشياء عن بعضها البعض.
خاصية تداخل الضوء: تحدث عندما تتداخل موجتان ضوئيتان مع بعضهما البعض.