[FAR...CRY]

بالرغم من مرور ما يقرب من قرن كامل على ظهور نظرية الكم، إلا أن حتى العلماء لليوم لا يستطيعون إستيعاب غرابتها و ما تعكسه عن طبيعة كوننا، فميكانيكا الكم تنفي أبسط المفاهيم التي نستمدها من حياتنا اليومية لنُصدم بها مراراً بالرغم من أن كل حدث أو إكتشاف آخر بخصوصها لا يؤكد إلا ما سبق أن وضحته ميكانيكا الكم، و هو أن الكون بعيد تماماً في طبيعته عما نتخيله.

نظرية الكم تقوم على عدة قواعد أساسية، منها أن أي طاقة مكونة من مقادير "Quantum's" صغيرة لا يمكن تقسيمها، و هو ما يخالف الفيزياء الكلاسيكية التي ظنت أن الطاقة -كالضوء مثلاً- عبارة عن إشعاع مستمر غير متقطع، و لما كانت الطاقة مكونة من كمات صغيرة، فإن تلك الكمات بدورها لا يُمكن تقسيمها -كالفوتون في حالة الضوء-، و بكلمات أخرى، أن الطاقة مكونة من جسيمات.

و من تلك القواعد أيضاً مبدأ عدم اليقين، و هو يفيد بأننا لا يمكننا معرفة كلاً من موقع الجسيم و سرعته بدقة كبيرة بذات الوقت، فكلما حددنا موقع الجسيم بشكل أكبر تناقصت معرفتنا بسرعته، و العكس صحيح، و حتى و إن قمنا بتكرار نفس التجربة التي أخرجت الجسيم، و بالمرة الأولى قسنا سرعته و بالمرة الثانية قسنا موقعه، فدخول عامل الفرق الزمني بين إجراء التجربتين يُنتج نتائج مختلفة.

أما القاعدة التي سيكون عنها أغلب حديثنا هي ثنائية الموجة-الجسيم، فعلى عكس الفيزياء الكلاسيكية، الجسيمات -كالألكترونات و الفوتونات- ليست كرات ضئيلة، و لا هي موجات، بل هي الأثنين معاً، فالفوتون مثلاً يتصرف كموجة حين ينعكس عن الأسطح أو يتداخل، لكنه يتصرف كجسيم في حالة التأثير الكهروضوئي مثلاً، حيث تنطلق ألكترونات من السطح المعرض لشعاع ضوء قوي، و هو ما يمكن تفسيره على أن الألكترون يمتص موجات الضوء فينطلق بسبب إمتصاصه للطاقة المخزنة بها، لكن حين نوجه ضوء ضعيف الطاقة، لا تخرج ألكترونات، و هو ما يلغي أن الضوء يتصرف بشكل موجة و إلا لأستمر الفوتون بإمتصاص الطاقة حتى يملك ما يكفي للخروج من مداره، بينما تصرف الضوء على أنه جسيمات يستطيع تفسير هذا، فكل جسيم -فوتون- لا يحمل طاقة كافية حين صدمه الألكترون، لا يخرج الألكترون، و يصدمه فوتون آخر لا يحمل طاقة كافية فلا يخرج أيضاً، أي أنه لا يوجد تجميع للطاقة بسبب الطبيعة الجسيمية.

تلك الطبيعة الموجية لا تنحصر فقط بالفوتونات، بل تمتد لكل جسيم آخر بالكون، فكل الجسيمات ذات طبيعة موجية-جسيمية، و لفهم نتائج كون الجسيمات على هذا الحال نأخذ المثال التالي :

حيث يوجد لدينا مصدر فوتونات أو ألكترونات، حين نطلق شعاع هذا المصدر تجاه حاجز به فتحتين ثم نضع بخلف الحاجز حائط أو شاشة لتظهر ما يقع عليها، فنجد أن الشاشة تعرض شكل نموذجي لتداخل موجتين، و هو عبارة عن خطوط منيرة تفصلها مناطق مظلمة، و يمكن تفسير هذا بأن بعض الفوتونات أو الألكترونات مرت من الفتحة اليسرى و بعضها مرت من الفتحة اليمنى و تداخلوا مع بعضهم فنتج ما نراه على الشاشة، لكن بإستمرارنا تخفيض عدد الفوتونات أو الألكترونات الخارجة من المصدر حتى يصبح فوتوناً أو ألكتروناً واحداً يتم إطلاقه بكل مرة، تبعاً للفيزياء الكلاسيكية و الفهم العام المتكون عندنا، الفوتون إما أن يمر من الفتحة اليسرى أو الفتحة اليمنى، و بهذا لا يمكنه أن يتداخل مع أي شي لأنه لا يوجد فوتونات غيره، فلا نرى تداخل على الشاشة بل فقط بقع ضوء متناثرة

و لكن عند إجراء تلك التجربة لا نجد أن هذا هو ما يحدث، بل حتى بإطلاق فوتون واحد بكل مرة نجد على الشاشة تداخلاً، و لا يُمكن تفسير هذا إلا بأن الفوتون -أو الألكترون أو أي جسيم آخر مستخدم بالتجربة- يمر من الفتحتين بذات الوقت، و يتداخل مع نفسه، فيصنع التداخل الواضح على الشاشة، و هو ما تقوله ميكانيكا الكم، فـ بسبب طبيعة الجسيمات الموجية فإنها تمر من الفتحتين بذات الوقت كما تفعل موجات الصوت أو الماء، و لكن الإختلاف الأساسي هنا أن موجات الصوت و الماء تتكون من العديد من الجزيئات، فما يحدث أن بعض الجزيئات يمر يساراً و بعضها يمر يميناً و يحدث التداخل، بينما بتداخل الجسيمات هنا فإن التداخل يحدث حتى إن تواجد جسيم واحد فقط.

إذاً ما هي تلك نوعية تلك الموجة التي يتخذها الجسيم ؟، الجواب أغرب مما سبق، فتلك الموجة هي موجة إحتمالية لخواص و مواقع تواجد الجسيم، و حين نقول موجة إحتمالية لا نعني أن الجسيم بموقع محدد ما لكننا فقط لا نعلم مكانه، بل الأمر أساسي فيزيائياً بشكل أعمق، فالجسيم متواجد بكل مكان تابع للموجة، و هو ما يخالف الواقع المعتاد الذي يخبرنا بأن أي شيء يستطيع التواجد في مكان واحد فقط بنسبة 100%، أما الجسيمات فتتواجد في حالة مشوشة كمومية، حيث لا تتواجد في مكان معين أو حال معين، بل تأخذ جميع القيم الممكنة لها، فيكون الجسيم بتلك الحالة الموجية متواجد هنا و هنا و بعيداً هناك، و لتوضيح مدى عمق هذا يمكنك تخيل أن الجسيم مُمثل بورقة وُضعت على حافتها، فإما أن تقع لليسار أو لليمين، لكن لو تصرفت تلك الورقة كالجسيم لسقطت إلى اليمين و إلى اليسار بذات الوقت، و تظل ساقطة على اليمين و اليسار، طالما لم يتم رصدها.

أما إن تم رصد الجسيم ؟، لنتخيل نفس التجربة السابقة لكن بعد وضع جهاز كاشف عند أحد الفتحتين و لتكن الفتحة اليسرى، و نبدأ بإطلاق فوتون تلو فوتون، عند إجراء التجربة قبل وضع جهاز الكشف نجد أن الفوتون يمر من الفتحتين و يتداخل مع نفسه، و لهذا يظهر على الشاشة نمط تداخل، لكن بعد وضع جهاز الكشف ننظر للشاشة مرة أخرى فلا نجد نمط تداخل بل بقع ضوء مفردة، و هنا نجد أن جهاز الكشف يضطر الفوتون أو الجسيم خلال رصده للتخلي عن طبيعته الموجية و إتخاذ موقع محدد له، فبدلاً من أن يمر وجوده 50% من عند الفتحة اليسرى و 50% من عند الفتحة اليمنى، يضطر لإختيار إما هذا الموقع أو ذاك، و لما كانت موجته الإحتمالية تختفي، فلا يبقى للجسيم ما يتداخل معه.

لكن ما هو الشيء المميز جداً بعملية الرصد الذي يجعل الجسيم يخرج من حالته الكمومية ؟، توجد عدة تفسيرات تم وضعها بهذا الخصوص، لكن أكثرها شيوعاً بين العلماء اليوم هو ما يدعى بـ فك الترابط، Decoherence، و حسب هذا التفسير لا يوجد أي شيء يميز عملية الرصد ذاتها، فلا الرصد ولا العين و لا الإنسان هو ما يدفع الجسيم للخروج من حالته الكمومية، بل أي تأثير فيزيائي، فإن كان هناك ألكتروناً بحالة كمومية، و خلال بقاءه بتلك الحالة صدمه -أو بالأصح صدم موجته الإحتمالية- فوتوناً، يضطر الألكترون لمغادرة الحالة الكمومية و إختيار موقع له كي يتم تحديد هل سيصدمه الفوتون أم لا، و لا يوجد أي شرط أن يكون هذا الفوتون موجه من راصد أو إنسان ما.

فسبب أننا لا نرى كل يوم أشخاص يهيمون في حالة كمومية هو أن أجسادنا طوال الوقت معرضة لتأثيرات فيزيائية، موجات كهرومغناطيسية و فوتونات ضوء تصدمها من كل إتجاه، جزيئات هواء لا تتوقف عن الإرتداد عن سطحها، و حتى بداخل أجسادنا ذاتها لا تتوقف جسيماتها عن التصادم نظراً لأنها غير معزولة، مما يجعلنا طوال الوقت بحالة فك الترابط الكمومي تلك، و قد تم إثبات صحة فرض فك الترابط إلى حد بعيد، و خصوصاً بعد أن إستطاع العلماء وضع فيرس في حالة كمومية، فكل ما يتطلبه الأمر لإدخال جسم ما في حالة كمومية يصبح بها الجسم حاملاً لجميع خصائصه و مواقعه الممكنة هو منع كل التأثيرات الفيزيائية على جسيماته، و هذا يشمل الضوء، الحرارة، الموجات الراديوية، و حتى إصطدام جزيئات و ذرات و جسيمات هذا الجسم ذاته مع بعضها، و عندها يدخل الجسم الحالة الكمومية، و لكن ما زال الأمر ينطوي على صعوبة كبيرة بتقنيتنا الحالية لإحداث هذا لإنسان كامل.

[تغريـد]

يعطيك العافية أخي الكريم
بارك الله في همتك العالية أخي الكريم و وفقك في الدنيا و الآخرة

سلسلة جميلة من المواضيع المهمة أرجو أن يكون باب النقاش مفتوحا بعد إتمامها

و أرجو ان يمتد النقاش لأكبر عدد من المشاركين لتعم المنفعة و يتم إثراء الأفكار

لك خالص الشكر أخي الكريم جزاك الله كل خير

[FAR...CRY]

بالتأكيد باب النقاش مفتوح، أفادنا الله جميعاً بإذن الله.

لكِ إحترامي أختي و شكري على تواجدكِ.

[تغريـد]

السلام عليكم و رحمة الله و بركاته
أطمع أخي في استيضاح بعض الامور بداية
لقد قلت

المشاركة الأصلية كتبت بواسطة FAR...CRY نظرية الكم تقوم على عدة قواعد أساسية، منها أن أي طاقة مكونة من مقادير "Quantum's" صغيرة لا يمكن تقسيمها، و هو ما يخالف الفيزياء الكلاسيكية التي ظنت أن الطاقة -كالضوء مثلاً- عبارة عن إشعاع مستمر غير متقطع، و لما كانت الطاقة مكونة من كمات صغيرة، فإن تلك الكمات بدورها لا يُمكن تقسيمها -كالفوتون في حالة الضوء-، و بكلمات أخرى، أن الطاقة مكونة من جسيمات.

أخي الكريم هل هناك علاقة تربط بين افتراض أن الضوء متكون من فوتونات و بين وجود حد أدنى
للتغير المقاس بالفعل و يمتلك قيمة دنيا و هي ثابت بلانك المختزل مقسوما على اثنين

و ما وجه الارتباط هنا
أنوه بأن الحديث عن الحد الأدنى للفعل بدأ في موضوع
ميكانيكا الكم بين مبدأ عدم اليقين و الطبيعة الاحتمالية

خاصة المشاركة رقم 19



أخي الكريم هناك دوما بعض الأسئلة التافهة و لكنها يزعجني عدم معرفتي لها و تقصيري فيها

1- إذا تحدثنا عن الضوء كموجة في الفيزياء الكلاسيكية إلا نفترض أن سرعة الضوء في الفراغ لا نهائية و بالتالي يكون الشعاع موجودا في كل مكان في نفس الوقت
أليس هذا من الأساس مبعث التعارض بين ميكانيكا الكم (التي تفترض أن الضوء مجموعة من الفوتونات و لا تنفي الطبيعة الموجية ) و النسبية التي تفترض (وجود حد أعلى لسرعة الفوتون) و الفيزياء الكلاسيكية
و إذا كانت الإشكالية فعلية فكيف تمت معالجتها
أقصد لماذا لم يوجد حل يجعل الموجة موجودة تتحرك في إطار ما تسمح به سرعة الضوء


و سؤال يبدو بعيدا و لكني لا أراه كذلك
2- هل تميز الفيزياء بين الطاقة التي يكتسبها الجسم نتيجة تأثير خارجي
مثل إلقاء حجر و تلك الذاتية مثل دوران الكترون في مداره أو حركة الفوتون


و لك خالص الشكر

[FAR...CRY]

نعم هناك رابط، و الرابط هو أنه الكمومية وضحت أن العديد من الأشياء مكممة، الجسيمات و الطاقة و ربما حتى الزمن و الفضاء، الفوتون هو الحد الأدنى للتغير المقاس بالفعل، أو الحد الأدنى لطاقة الضوء، بمعنى أننا إن حاولنا الحصول على شعاع ضوء بطاقة أقل من طاقة الفوتون فلن نحصل على شيء، و كذلك لا يمكننا الحصول على شعاع ضوء مكون من ثلاثة فوتونات و نصف، لابد من أن تكون الطاقة عبارة عن مجموعة كاملة من تلك الوحدة الدنيا لها، لا نصفها أو ربعها.

في الفيزياء الكلاسيكية الضوء له سرعة محددة في الفراغ، لذا لا يوجد تعارض لمعالجته.

السؤال الأخير كنت أتحدث عنه مع صديق في الأسبوع الماضي، و لم نخرج بنتيجة، بحثت كثيراً عن إجابته كذلك و لم أجدها لكنني واثق أنها موجودة بمكان ما، أعني مثل مثلاً هل هناك فرق بين الكتلة المكتسبة عند تحرك الجسيم بسرعة عالية و الكتلة الأساسية له ؟، أعتذر فلا أعلم إجابته.

سأستغرق بعض الوقت قبل إكمال تلك السلسلة من المقالات، ربما الكثير من الوقت، لإقتراب أمتحاناتي و ما إلى ذلك، أعتذر للجميع.

إحترامي و أكثر.

[الصادق]

شكراً لكما اخوتى الكرام على هذا النقاش الجميل واسمحو لى بمداخلة صغيرة
الفوتون هو الجسيم الذى يحمل التفاعل الكهرومغنطيسى و يتم التفاعل الكهرومغنطيسى بين الجسيمات المشحونة عن طريق تبادل الفوتونات و هكذا فان اقل طاقة متبادلة هى طاقة الفوتون للتردد المعين. اذن فان الطاقة ليست جسيمات ولكن توجد جسيمات تحمل الطاقة و اذا كانت الطاقة كهرومغنطيسية (تفاعل كهرومغنطيسى) فان الجسيم هو الفوتون و اذا كانت الطاقة نوووية ضعيفة (تفاعل نووى ضعيف) فان الجسيمات التى تحملها هى واذا كانت الطاقة نووية قوية (تفاعل نووى قوي) فان الجسيمات التى تحملها تسمى بالغولونات (اللواصق) و اخيراً اذا كان التفاعل تثاقلياً فانه يُعتقد فى وجود جسيم اسمه الغرافتون لم يتم رصده حتى الان.


اما و جهة نظرى حول النقطة المثارة فى المشاركة رقم 19 فى الرابط الذى تفضلت به اختى الكريمة تغريد.
اعتقد ان مبدأ اللايقين فى القياس هو نتيجة للتكميم و ليس العكس, اى كون ان طاقة الاشعاع تاتى فى شكل كمات من الطاقة هو الذى قاد الى اللايقين, لانه اذا كنا نستطيع ان نسبر اغور جسيم كمى و نقيس موقعه عن طريق ارسال 1 جزء من المليون من الفوتون لاستطعنا ان نقيس موقع ذلك الجسيم دون ان نرجه فنغير كمية تحركه, و هكذا بارسال جزء متناهى الصغر (يؤال الى الصفر ) من الفوتون نستطيع قياس موقع وكمية تحرك الجسيم بدقة تامة

من الناحية الرياضية يمكن ان ننظر للمسألة على النحو التالى : اذا لم تكن هناك فوتونات فى الطبيعة فان ثابت بلانك يساوى الصفر وهكذ افان مؤثر كمية الحركة مثلاً سوف يتبادل مع مؤثر الموقع وعليه فان التبادلية بين المؤثرين تساوى صفراً مما يعنى امكانية قياس الموقع و كمية الحركة بدقة فى نفس اللحظة

1- إذا تحدثنا عن الضوء كموجة في الفيزياء الكلاسيكية إلا نفترض أن سرعة الضوء في الفراغ لا نهائية و بالتالي يكون الشعاع موجودا في كل مكان في نفس الوقت أليس هذا من الأساس مبعث التعارض بين ميكانيكا الكم (التي تفترض أن الضوء مجموعة من الفوتونات و لا تنفي الطبيعة الموجية ) و النسبية التي تفترض (وجود حد أعلى لسرعة الفوتون) و الفيزياء الكلاسيكية و إذا كانت الإشكالية فعلية فكيف تمت معالجتها أقصد لماذا لم يوجد حل يجعل الموجة موجودة تتحرك في إطار ما تسمح به سرعة الضوء

فى الفيزياء الكلاسيكية يوصف الاشعاع الكهرومغنطيسى عن طريقة نظرية ماكسويل و نظرية ماكسويل هى التى برهنت (قبل غيرها) ان سرعة الموجة الكهرومغنطيسية تساوى سرعة الضوء. اى كان معروفاً لدى الكلاسيكيين ان موجة الضوء تتحرك بسرعة محدودة وهى سرعة الضوء فى الفراغ. اما الاشكلية بين ميكانيكا الكم والنسبية الخاصة هى سرعة انتقال التفاعل (سرعة انتقال المعلومة) لان نسبية جاليليو (النسبية التى بُنيت عليها ميكانيكا الكم) لا تشترط انتقال التفاعل بسرعة الضوء وانما تسمح بانتقال التفاعل آنياً (بسرعة لانهاية) اما فى النسبية الخاصة فان سرعة انتقال التفاعل محدودة و تساوى سرعة الضوء . اذن بالفعل توجد اشكالية بين النسبية الخاصة وميكانيكا الكم عندما تقترب سرعة الجسيم الكمى من سرعة الضوء , اما عند السرعات المنخفضة نسبياً فانه لا توجد مشكلة

وقد تمت معالجة هذه الاشكالية عن طريق نظرية الكم النسبوية و ذلك بجعل ميكانيكا الكم خاضعة لتحويلات لورنتز وفى هذه النظرية فان المعادلة الاساسية لوصف الجسيمات التى ليس لها لف مغزلى (الجسيمات القياسية) هى معادلة كلين-غوردون اما الجسيمات المادية التى لها لف مغزلى 1/2+ او - 1/2مثل الالكترونات فتوصف عن طريقة معادلة ديراك و اخيراً الجسيمات المتجهة vector fields مثل الفوتونات و جسيمات فتوصف عن طريق Yang-Mills theories (تكميم وتعميم مشابه لمعادلات ماكسويل فى الكهروكغنطيسية) وعليه فانه لدينا الان نظرية متوافقة مع النسبية الخاصة وتصف القوى الكهرومغنطيسية والنووية القوية والضعيفة و لكن هذه النظرية مازالت غير متوافقة مع النسبية العامة و هذا ما فتح المجال الى نظريات اخرى مثل نظرية التثاقل الكمى ونظرية التثاقل الفائق ونظرية الاوتار الفائقة لتحاول دمج القوة التثاقلية مع بقية القوى الاخرى.

2- هل تميز الفيزياء بين الطاقة التي يكتسبها الجسم نتيجة تأثير خارجي مثل إلقاء حجر و تلك الذاتية مثل دوران الكترون في مداره أو حركة الفوتون

القاء حجر:
نعم نستطيع . القوة تُعرف على انها مؤثر خارجى يؤثر على الجسيم اذن فان اى قوة هى نتيجة تأثير خارجى (لاحظى ان القوى تنتج عن دالة الجهد ) . ولكن عندما يدور اى جسيم فانه ينتج ما يسمى بقوة الطرد المركزى و هذا الاسم اعتقد هو ما تسبب فى الالتباس لديك لان هذه القوة ليست قوة اصيلة لانها قوة ناتجه عن الدوران (مناط غير قصورى)

اما من الناحية الاخرى فان الفيزيائيون يستخدمون كلمة قوة احياناً بدلاً عن كلمة تفاعل وان كان سؤالك السابق يدور عن الفرق بين التفاعلات الناتجه عن مصدر خارجى و بين التى تنتج من مصدر ذاتى. فان الاجابة ايضا نعم نستطيع التفريق بينهما لان التفاعلات ذات المصدر الذاتية توصف بمعادلات حركة غير خطية بينما ان التفاعلات ذات المصادر الخارجية فقط فانها توصف بمعادلات خطية
كمثال لاحظى ان الكتلة تحنى الزمكان والانحناء فى الزمكان يتسبب فى القوة التثاقلية لذا فان الكتلة بشكل ماتتفاعل مع نفسها و لذلك فان قوة التثاقل فى النسبية العامة توصف بمعادلات غير خطية (معادلات الحقل لانشتاين)

والله اعلم
ولكم خالص الشكر والتقدير اخوتلى الكرام

[تغريـد]

أشكركما أخواي الكريمان جزيل الشكر على التوضيح
يسعدني كثيرا أخي الكريم الصادق تواجدك معنا
و إني لأرجو لك التوفيق أخي الكريم FAR...CRY
الحقيقة أن ما قدمته كان رائعا و يدل على همة عالية
و إني أرجو لك مستقبلا زاهرا بإذن الله



أخواي الكريمان بالنسبة للسؤال الخاص بسرعة الضوء
أريد أن استوضح نقطة من الواضح أن استيعابي لها خاطئ

أليست معادلة الموجة تكون على الشكل



من الواضح أنه عند ثبوت الزمن فإن الموجة تكون منشرة على طول محور x

يبدو أني من هنا استنتجت خطأ أن الفيزياء الكلاسيكية تفترض سرعة غير منتهية للضوء؟

و كذلك حين نقول أن عدم التحديد في مكان الفوتون عند معرفة كمية تحركه بدقة لا منتهي يجعلني أفترض أن السرعة لا منتهية لأنها المعنى الوحيد لتواجد جسيم ما في كل مكان في ذات الوقت.

فأين مكمن الخطأ لدي
أثابكم الله كل خير

[FAR...CRY]

أهلاً بك أخي بالنقاش،..

كما ذكرت الطاقة ليست هي ذاتها الجسيمات، فمثلاً بالحقل الكهرومغنطيسي، الفوتون يُعبر عن أدنى إهتزاز ممكن بالحقل، الفوتون هو الموجة الصغيرة الناشئة بالحقل نتيجة الطاقة التي موجت الحقل بالأساس، أشكرك لحرصك على الدقة.

بخصوص مبدأ عدم اليقين، أرى من رأيك أن اللايقينية نابعة من مشكلة قدرتنا الرصدية، و إن كان بقدرتنا إنتاج أجزاء أصغر من الفوتون لأمكننا قياس الموقع و كمية التحرك بدقة كبيرة، أتفق معك بهذا، لكني أود سؤالك، هل تعتبر أن للجسيم -الألكترون مثلاً- بحالة عدم الرصد موقع و كمية تحرك محددين و الإحتمالية تُعبر عن عدم معرفتنا، أم أنها إحتمالية حقيقية ؟.

بخصوص إجابتك على تساؤل الطاقة المكتسبة و الذاتية، أسألك مثله، مثلاً عند رفع سرعة جسم تزداد كتلته، زيادة الكتلة تلك حقيقية أم تعبير للقصور الذاتي ؟، مثلاً إن قمنا برفع سرعة الشمس النسبية مثلاً لما يُقارب سرعة الضوء، مع زيادة كتلتها الناتجة عن السرعة هل يزيد الإنحناء الذي تصنعه في الزمكان مثلاً ؟

[الصادق]

المشاركة الأصلية كتبت بواسطة تغريـد أشكركما أخواي الكريمان جزيل الشكر على التوضيح يسعدني كثيرا أخي الكريم الصادق تواجدك معنا و إني لأرجو لك التوفيق أخي الكريم FAR...CRY الحقيقة أن ما قدمته كان رائعا و يدل على همة عالية و إني أرجو لك مستقبلا زاهرا بإذن الله أخواي الكريمان بالنسبة للسؤال الخاص بسرعة الضوء أريد أن استوضح نقطة من الواضح أن استيعابي لها خاطئ أليست معادلة الموجة تكون على الشكل من الواضح أنه عند ثبوت الزمن فإن الموجة تكون منشرة على طول محور x يبدو أني من هنا استنتجت خطأ أن الفيزياء الكلاسيكية تفترض سرعة غير منتهية للضوء؟ و كذلك حين نقول أن عدم التحديد في مكان الفوتون عند معرفة كمية تحركه بدقة لا منتهي يجعلني أفترض أن السرعة لا منتهية لأنها المعنى الوحيد لتواجد جسيم ما في كل مكان في ذات الوقت. فأين مكمن الخطأ لدي أثابكم الله كل خير

اسعدك الله فى الدنيا والآخرة

نعم اختى الكريمة هذا صحيح تماماً و هذه هى معادلة الموجة . ومن اجل الدقة دعنا نكتبها بالصورة التالية


الان الشئ المهم هو العلاقة بين k و

اولاً
اذا كانت هذه الموجه تصف جسيم كمى محدود السرعة فيجيب ان تمثل حلاً لمعادلة شرودنجر
وبالتعويض فى معادلة شرودنجر نحصل على علاقة بين k و



ومن معادلة بلانك ومعادلة دى بروغلى نرى ان الجسيم يحقق العلاقة التالية:

اى انه يتحرك بسرعة محدودة اقل كثير جداً من سرعة الضوء. ( لحساب السرعة نستخدم معادلات هملتون القانونية )


الان عند حساب كثافة الاحتمال لتواجد الجسيم

نجد ان كثافة الاحتمال ثابته ولاتعتمد على x اى انها متوزعة بانتظام فى كل محور x وهكذا من المحتمل ان نجد الجسيم فى اى نقطة فى محور x
وهكذا فان الخطأ فى تحديد الموقع يساوى مالانهاية وهذا ينسجم تماما مع ان كمية الحركة معلومة بدقة اى ان
اذن لا دخل لسرعة الجسيم بثبات كثافة الاحتمال (ثابت التكامل A) ولكن كما قلنا سابقاً ان ميكانيكا الكم مبنية على نسبية جاليليو لذا فانها تفترض ان المعلومة تنتقل بسرعة لانهائية وهنا مكمن الاشكالية بين ميكانيكا الكم و النسبية الخاصة.

الان نعلم انه ليس من المعقول ان تكون الدالة الموجية للجسيم منتشرة فى كل الفضاء لذا يمكننا استخدام الـSuperposition Principle و ذلك نسبة لان y تمثلاً حلاً لمعادلة شرودنجر لذا فان اى تركيب خطى يمثل حلاً ايضاً للمعادلة التفاضلية (معادلة شرودنجر). اذن ببساطة فان مجموع كل التراكيب الخطية يعطى بـ

حيث f هنا تلعب دور ثابت التكامل (لاحظى انها لاتعتمد على x و t ) وهكذا فان الSuperposition تعطينا دالة موجية للجسيم الكمى بحيث لا تكون كثافة الاحتمال موزعة بانتظام و تحقق علاقة هايزنبيرج للايقين




ثانياً
اذا كانت الموجة y تمثل جسيم يتحرك بسرعة الضوء (جسيم ليست له كتلة سكون) فيجب ان تحقق معادلة كلين-غوردون و ليس معادلة شرودنجر . لذا فان

وهذه هى سرعة الموجة الضوئية التى طول موجتها وترددها الخطى اى انها العلاقة الشهيرة
اى ان سرعة الضوء محدودة على الرغم من ان كثافة الاحتمال ثابتة

قضية انتقال المعلومة بسرعة لانهائية فى ميكانيكا الكم وكيفية معالجة هذه الاشكالية فى ميكانيكا المجال الكمى
مؤثر التطور للمنظومة الكمية عند الانتقال من لحظة زمنية ومن نقطة الى لحظة تالية t وعند نقطة x يُعطى بـ

حيث ان H هو مؤثر الطاقة (الهملتونيان)

ميكانيكا الكم
فى ميكانيكا الكم نجد ان الطاقة تُعطى بـ

لذا فان

وباستخدام علاقة التتام (مجموع الاسقاطات فى فضاء هيلبرت يساوى واحد) اى ان

نجد ان

حيث ان هى الموجة المستوية. وباتعويض نحصل على

وباجراء التكامل (نكمل المربع ونستخدم تكامل دالة جاما) نجد ان

وهذه العلاقة لا تساوى صفر لكل قيم x و t اذن فان هناك احتمال لتتنقل المنظومة بين اى نقطتين فى الفضاء وخلال اى زمن صغير نريد لذا فهى تخرق قانون السببية لانها تسمح بتحقق x>ct

ميكانيكا المجال الكمى
الطاقة فى الحالة النسبوية تُعطى بـ وبالتعويض فى مؤثر الانتقال وتكرار استخدام علاقة التتام ومعادلة الموجة المستوية سوف نحصل على

ويمكن اجراء هذا التكامل عن طريق دوال بسل و لكن يمكننا ان نتجنب ذلك و لنأخذ فكرة عن سلوك التكامل فى حالة انتقال بسرعة اكبر من سرعة الضوء x>ct

اذن مازال هناك احتمال لانتقال المنظومة بسرعة اكبر من سرعة الضوء و لكن فى ميكانيكا المجال الكمى يصاحب اى جسيم جسيم مضاد و طاقة الجسيم المضاد هى
لذا فان الجسيم المضاد يساهم فى حساب حساب مؤثر الانتقال بمقدار يساوى سالب مساهمة الجسيم (العلاقة السابقة) لذا فان احتمال انتقال المعلومة بسرعة اكبر من سرعة الضوء يساوى صفراً مما ينسجم مع قانون السببية



والله اعلم

[الصادق]

المشاركة الأصلية كتبت بواسطة FAR...CRY أهلاً بك أخي بالنقاش،.. كما ذكرت الطاقة ليست هي ذاتها الجسيمات، فمثلاً بالحقل الكهرومغنطيسي، الفوتون يُعبر عن أدنى إهتزاز ممكن بالحقل، الفوتون هو الموجة الصغيرة الناشئة بالحقل نتيجة الطاقة التي موجت الحقل بالأساس، أشكرك لحرصك على الدقة. بخصوص مبدأ عدم اليقين، أرى من رأيك أن اللايقينية نابعة من مشكلة قدرتنا الرصدية، و إن كان بقدرتنا إنتاج أجزاء أصغر من الفوتون لأمكننا قياس الموقع و كمية التحرك بدقة كبيرة، أتفق معك بهذا، لكني أود سؤالك، هل تعتبر أن للجسيم -الألكترون مثلاً- بحالة عدم الرصد موقع و كمية تحرك محددين و الإحتمالية تُعبر عن عدم معرفتنا، أم أنها إحتمالية حقيقية ؟. بخصوص إجابتك على تساؤل الطاقة المكتسبة و الذاتية، أسألك مثله، مثلاً عند رفع سرعة جسم تزداد كتلته، زيادة الكتلة تلك حقيقية أم تعبير للقصور الذاتي ؟، مثلاً إن قمنا برفع سرعة الشمس النسبية مثلاً لما يُقارب سرعة الضوء، مع زيادة كتلتها الناتجة عن السرعة هل يزيد الإنحناء الذي تصنعه في الزمكان مثلاً ؟

حياك الله اخى الكريم FAR...CRY

هل تعتبر أن للجسيم -الألكترون مثلاً- بحالة عدم الرصد موقع و كمية تحرك محددين و الإحتمالية تُعبر عن عدم معرفتنا، أم أنها إحتمالية حقيقية ؟.

الاجابة على هذا السؤال تعتمد على تفسيرات ميكانيكا الكم وكما تعلم فان هناك تفسيرات كثيرة لميكانيكا الكم
و لكن وجه نظرى الشخصية هى اننا نستخدم اجهزة القياس و اجهزة القياس تعمل بحتمية (جهاز القياس لا يمكن ان يعطى احتمال) لذا فاننا عند اجراء القياس نرغم الجسيم على اتخاذ حالة التعين
ولكن الجسيم كان فى حالة عدم التعين طوال الوقت بالنسبة لنا. اذن فانى ارى ان الاحتمال هو طبيعة متأصلة فى العالم الكمى ولكن هذا الاحتمال يختلف عن الاحتمال الناجم عن الجهل (مثلاً عند القاء قطعة عملة معدنية فى الهواء فاننا نقول ان هناك احتمال للحصول على صورة او كتابة و لكنا اذا قمنا بحساب كتلة العملة ومقدار القوة التى نضرب يها العملة فى الهواء و مقاومة الهواء وعجلة الجاذبية ....الخ فاننا نستطيع تعين النتيجة من دون احتمالات ) ولكن فى العالم الكمى حتى وان قمنا بحساب كل المتغيرات (وحتى الخفية منها) فاننا لا نستطيع التخلص من الاحتمال ولذلك فان الاحتمال متأصل فى العالم الكمى .
ويبدو لى ان طموح الانسان فى معرفة الواقع الطبيعى يفوق امكانياته العقلية ( و هذا يزكرنى بقصة موسى عليه السلام مع العبد الصالح لان ماخفى عن سيدنا موسى عليه السلام كان معروفاً لدى العبد الصالح) اى ان هناك مستوى من الحقيقة قد لا يصل اليه الانسان مطلقاً و لا يعلمه الا الله سبحانه وتعالى و ان من صفات الكمال أن الله أحاط بكل شيء علما ولكن نحن البشر قدراتنا محدودة

مثلاً عند رفع سرعة جسم تزداد كتلته، زيادة الكتلة تلك حقيقية أم تعبير للقصور الذاتي ؟، مثلاً إن قمنا برفع سرعة الشمس النسبية مثلاً لما يُقارب سرعة الضوء، مع زيادة كتلتها الناتجة عن السرعة هل يزيد الإنحناء الذي تصنعه في الزمكان مثلاً ؟

زيادة الكتلة هى تعبير عن زيادة القصور وزيادة الكتلة لاتعنى زيادة عدد الذرات فى المادة ولكن تعنى زيادة كتلة كل ذرة (الكترون و كوارك) داخل المادة اى هو زيادة فى القصور وليس زيادة فى كمية المادة

نعم يزداد مقدار الانحناء الذى تصنعه الشمس فى الزمكان
لاحظ ان معادلة الحقل لانشتاين فى النسبية العامة تقول


حيث R هو مقدار الانحناء الرتشى Ricci والطرف الايمن فى المعادلة يُعطى محتوى الزمكان من المادة والطاقة (T هى ممتد الطاقة والاندفاع) اما الطرف الايسر فهو استجابة الزمكان لوجود الطاقة والاندفاع و هكذا فان اى مساهمة من شانها زيادة الطاقة والاندفاع سوف تتسبب فى زيادة الانحناء فى الزمكان وهكذا اذا زادت سرعة الشمس فان الانحناء الذى تصنعه فى الزمكان سوف يزداد

والله اعلم