English

Contact us

نظر دهید

تماس با ما

فارسی

اخبار

آرشیو مقالات

كوانتوم و نسبيت، دوست يا دشمن 9-  مشکل بزرگ

مشكل بزرگ

هنگاميكه نور را با شرايط خاصي از دو شكاف عبور دهيم نقشي كه برجا مي‌گذرد مانند رفتاري است كه موج از خود نشان ميدهد(تداخل)حال اگر آزمايشي را با ذراتي چون الكترون انجام بدهيم و در اين آزمايش بخواهيم بدانيم كه يك الكترون از كدام شكاف مي‌گذرد(خصلت ذره اي ماده) به فرض كه قادر به ديدن الكترون و انجام اين آ‎زمايش باشيم.

اگر ذرات را با آهنگ كندي به طرف شكافها شليك كنيم با ظاهر شدن روي پرده مي‌توانيم بفهميم الكترون مورد نظر ما از كدام شكاف عبور كرده است در اين صورت ديگر نقش تداخلي(كه ويژه امواج است)درحالتي كه الكترونها رابدون محدوديت به طرف شكافها شليك مي‌كرديم ايجاد نمي‌شود در اين حالت ماتنها الكترون را ازجنبه ذره اي آن مورد بررسي قرار داديم و خصلت موجي آنرا نمي‌توانيم ببينيم.ولي درصورتيكه نقش تداخلي الكترونها را روي پرده مورد مطالعه قرار دهيم تنها خصلت موجي آنها را مشاهده كرده‌ايم و ديگر نمي‌توانيم بگوئيم كه الكترون شليك شده از كدام يك از دو شكاف عبور كرده زيرا تنها موج است كه مي‌تواند با گذشتن از دو شكاف و سپس با تركيب مجدد ايجاد تداخل نمايد. بنابراين ما تنها مي‌توانيم يا رفتار موجي تابش‌هاو ذرات را مشاهده كنيم يا رفتار ذره اي آنها را و قادر نيسيتم به هيچ عنوان اين دو جنبه تابش و ماده را بطورهمزمان اندازه گيري و يا مشاهد كنيم.اين محدوديت‌‌ها مربوط به چيست به ذات طبيعت يا ناتواني ذهن ما در خلق يك راه نو براي سنجش همزمان آنها؟

اصل عدم قطعيت ( Uncertainty principle)

پلانك و اينشتين به اندازه كافي موجب سردرگمي دانشمندان شده بودنند دانشمنداني كه ساليان سال نور را در قالب يك موج مي‌ديدند و با اين موج هر كاري كه مي‌خواستند انجام ميدانند حال اگر اين موج از عهده حل معماي تابش جسم سياه و اثر فوتوالكتريك برنمي‌آيد نيايد اينها چيزهايي نبودند كه ستونهاي مستحكم ديدگاه موجي نور (تابش) را درهم بريزند ولي شايد دهه بيست قرن گذشته را بتوان زلزله بار ترين ساليان عمر فيزيك دانست در اين دهه بود كه مكانيك موجي و ماتريسي شرودينگر و هايزنبرگ شكل گرفت و طومار جبر نيوتني درهم نورديده شد اصل عدم قطعيت مانند شبحي خواب خوش دانشمنداني چون اينشتين و همكفرانش را آشفته ساخت و ابرهاي تيره كه بر زواياي پنهان ديناي زير اتمي سايه افكنده بود آرام آرام جاي خود را به روشناي آمار و احتمالات سپردنند هر چند كه اين مبحث جديد از انحرافات چشمگيري نسبت به اصول عقل سليم برخوردار بود ولي نتايج آن به طرز جالبي با واقعيت ها مطابقت داشت به طوري كه اينشتين با تمام مخالفت‌هاي بنيادي كه با اين رويكرد جديد علمي داشت  بارها به توانمندي عملي آن اقرار نمود.

گفتيم كه ماهيت دوگانه موجي- ذره‌اي هم براي تابش و هم براي ماده وجود دارد و ما نمي‌‌توانيم همزمان به كمك يك آزمايش هم ماهيت ذره‌اي وهم ماهيت موجي يك تابش ياذره ‌مادي رااندازه بگيريم گرچه به سادگي باصرفنظر كردن از يك خاصيت تابش يا ذره مادي مي‌توان خاصيت ديگر آن را به دقت سنجيد مثلا اگر بخواهيم بدانيم كه فوتون از كدام يك از دو شكاف موجود در آزمايش تداخل گذر نموده است(چشم پوشي از ماهيت ذره‌اي فوتون) مي‌توانيم بخوبي خاصيت موجي آن را مشاهده كنيم و اگر بدنبال فريزهاي تداخلي نباشيم(چشم پوشي از ماهيت موجي فوتون)  مي‌توانيم تشخيص دهيم فوتون مورد نظر ما از كدام يك از شكاف ها گذشته است (خصلت ذره‌اي).

 اين موضوع يعني دوگانگي موجي –ذره‌اي ((Wave-particle duality تابش هاي الكترومغناطيس و ماده موجب شده است تا با تدبيرزيركانه هايزنبرگ اصل عدم قطعيت برمبناي آن شكل بگيريد و باب جديدي را بردنياي زير اتمي را بگشايد.

ErwinSchrödinger

WernerKarlHeisenber

    سال 1926 سال تعيين كننده براي مكانيك كوانتومي بود اروين شرودينگر با طرح مكانيك موجي خود و ورنرهايزنبرگ با ارائه مكانيك ماتريسي سنگ بناي اين علم نوين را بنا نهادنند، شرودينگر با تدوين مكانيك موجي توانست تابع موج يك ذره مانند الكترون را به كمك معادله خود مشخص كند اين تابع موج تا حدود زيادي از اصل موجبيت يا جبر نيوتوني پيروي مي‌كرد.

 ماباحل معادله شرودينگر ( Schrödinger equation) مي‌توانستيم با تعيين نيروي وارد برذره (الكترون) تابع موج آن ذره را كه رفتار آينده آن رامشخص مي‌كند ، بدست بياوريم. اين تقريبا شبيه آن چيزي است كه فيزيك كلاسيك براي پيش بيني رفتار يك ذره يا موج به كمك قوانين نيوتن يا معادلات ماكسول با دانستن وضعيت كنونيش به دست مي‌آورد بود. معادله شرودينگر كه براي تعيين رفتار موجي ذره درنظر گرفته شد معجوني از فيزيك كلاسيك ونظريه‌هاي جديد (كه صحت آنها به كمك آزمايش تاييد گرديد) بود در اين معادله اصل پايستگي انرژي ماهيت دوگانه‌ ذره‌اي - موجي ماده بر اساس فرض دوبروي اصل برهم نهي امواج نظير امواج صوتي و  الكترومغناطيس رعايت شده است اين معادله مستقل از زمان و يك بعدي است مجذور  تابع موج به ما كمك مي‌كند تا بتوانيم موقعيت يك ذره مانند الكترون را با احتمال بسيار زياد در محل معيني از فضا تعيين كنيم.كاري كه شرودينگر انجام داد شبيه كاري بود كه نيوتون و ماكسول انجام دادند و آن قراردادن وقايع مشاهده شده در يك چارچوب رياضياتي بود نيوتون و ماكسول تنها براي مسائلي كه مشاهده مي‌شدند قانون وضع نمودنند و اين قوانين به خوبي كار خود را انجام ميدادند شرودينگر نيز با استفاده از مفاهيم جديد و تازه كشف شده و با تركيب آنها با يافته‌هاي پيشين توانست يك قالب به صورتيكه ناقص اصل عليت نباشد براي آنها تدوين نمايد ولي اين هايزنبرگ بود كه به كلي بنيان اين اصل را درهم ريخت و رابطه علت و معلولي را كه پيش از اين براي رويدادهاي فيزيكي تدوين شده بود به عدم قطعيت و ترديد مبدل نمود. اصل عدم قطعيت يكي از جنجالي ترين اصول مكانيك كوانتومي است اين اصل بيان ميدارد تعين دقيق مكان و تكانه (اندازه حركت) يك ذره به طور همزمان غير ممكن است و حاصل ضرب اين عدم قطعيت‌ها در مكان و اندازه حركت ذره همواره كمتر يا مساوي

نقل از پارس اسکای

نویسنده : قاسم رضايي راد

آخرین مقالات

LEIBNITZ'S MONADS & JAVADI'S CPH

General Science Journal

World Science Database

Hadronic Journal

National Research Council Canada

Journal of Nuclear and Particle Physics

Scientific Journal of Pure and Applied Science

Sub quantum space and interactions from photon to fermions and bosons

اختر فیزیک

اجتماعی

الکترومغناطیس

بوزونها

ترمودینامیک

ذرات زیر اتمی

زندگی نامه ها

کامپیوتر و اینترنت

فیزیک عمومی

فیزیک کلاسیک

فلسفه فیزیک

مکانیک کوانتوم

فناوری نانو

نسبیت

ریسمانها

سی پی اچ

 فیزیک از آغاز تا امروز

زندگی نامه