أبحث

الثلاثاء، 23 مارس 2021

الحرب العلمية على نظرية الكم بين آينشتاين وبوهر

 

ميكانيكا الكم│5│شكل الذرة الحقيقى│بنية الفراغ ،سلسلة حلقات ميكانيكا الكم - شكل الذرة الحقيقى ومكونات الفراغ.

الثورة العلمية للفيزياء النظرية 


مائة (100سنة)مرت على الثورة العلمية للفيزياء النظرية ،كانت التنافسات العلمية لعلماء العصر انذاك، ذات شان ومكانة في المجتمع ،كانت الاشتباكات الساخنة شكلت تحديا لطبيعة العلم،بين كل من البرت اينشتاين وعلماء اخرين مثل نيلز بورن، واخرين حول النظرية وطبيعة الواقع،ادى الى ظهور نظرية الكم لاينشتاين ، بعد ضغط شديد ،حول العلاقة بين النظرية وطبيعة الواقع،استكشف العالم الفزيائي الفلكي أدم بيكر هذه الحكاية في ماهو حقيقي؟

بيكر هذا شكك في هيمنة تفسير كوبنهاجن لميكانيكا الكم. هذه النظرية التي طرحها بور وفيرنر هايزنبرغ في عشرينيات القرن التاسع عشر ، التي تقول عن أن الأنظمة الفيزيائية لها احتمالات فقط ، وليس خصائص محددة ، حتى يتم قياسها. يجادل بيكر بأن محاولة تحليل كيف يعكس هذا التفسير العالم الذي نعيش فيه هو تمرين في التعتيم. يوضح أن تطور العلم يتأثر بالأحداث التاريخية - بما في ذلك العوامل الاجتماعية والثقافية والسياسية والاقتصادية - يستكشف تفسيرات بديلة. ويؤكد أنه لو جرت الأحداث بشكل مختلف في عشرينيات التاسع عشر ، فإن نظرتنا للفيزياء قد تكون مختلفة تمامًا.

في مؤتمر سولفاي لسنة 1927 في بروكسل حيث لا يزال بيكر باقياً ،اجتمع 29 عالماً لامعاً لمناقشة نظرية الكم الوليدة. هنا ، وصلت الخلافات بين بور وآينشتاين وآخرين ، بما في ذلك إروين شرودنغر ولويس دي بروجلي ، إلى ذروتها. في حين اقترح بور أن الكيانات (مثل الإلكترونات) لديها احتمالات فقط إذا لم يتم ملاحظتها ، جادل أينشتاين بأن لديهم حقيقة مستقلة ، مما دفع ادعاءه الشهير بأن "الله لا يلعب النرد". بعد سنوات ، أضاف لمعانًا: "ما نسميه العلم له غرض وحيد هو تحديد ما هو موجود." فجأة ، أصبحت الواقعية العلمية - الفكرة التي أكدت النظريات العلمية تعكس الواقع تقريبًا - على المحك.

ادلت الابحاث على ان الظواهر الكمومية محيرة للغاية للكثيرين. في الأول كان ازدواجية الموجة والجسيم ، حيث يمكن للضوء أن يعمل كجسيمات وجزيئات مثل الإلكترونات تتداخل مثل موجات الضوء. وفقًا لبوهر ، يتصرف النظام كموجة أو جسيم اعتمادًا على السياق ، لكن لا يمكنك التنبؤ بما سيفعله.في الثاني، أظهر Heisenberg أن عدم اليقين ، على سبيل المثال حول موضع الجسيم وزخمه ، هو أمر وثيق الصلة بالفيزياء. الثالث ، جادل بورن بأنه لا يمكن أن يكون لدينا سوى معرفة احتمالية بالنظام: في تجربة شرودنجر الفكرية ، تكون القطة في الصندوق ميتة وحيوية حتى يتم رؤيتها.

 رابعًا ، يمكن أن تتشابك الجسيمات. على سبيل المثال ، قد يكون لجسيمين يدوران متعاكسان ، بغض النظر عن المسافة بينهما: إذا قمت بقياس أحدهما بحيث يدور لأعلى ، فأنت تعلم على الفور أن الآخر يدور لأسفل. (أطلق آينشتاين على هذا ("العمل المخيف عن بعد").بيكر شرح ذلك انه كيف تتحدى هذه الملاحظات المكانة والسببية والحتمية. في العالم الكلاسيكي لكرات البلياردو والقذائف والتفاح المتساقط من الأشجار ، لم تكن هذه مشكلة على الإطلاق.

وأوضح بيكر ايضا كيف أن بور ، بصفته مناهضًا للواقعية ، قد جلب إلى جانبه العديد من الفيزيائيين الصاعدين ، بما في ذلك "ماكس بورن" "فولفغانغ باولي" "هايزنبرغ"، ومع ذلك ، جادل أينشتاين بإصرار بأن تفسير كوبنهاجن لم يكن مكتملًا. لقد توقع أنه قد تكون هناك متغيرات أو عمليات خفية تكمن وراء الظواهر الكمومية ؛ أو ربما "الموجات الدليلية" التي اقترحها دي برولي ، تحكم سلوك الجسيمات. 

في سنة 1932 ، قدم عالم الرياضيات جون فون نيومان دليلًا على عدم وجود متغيرات خفية في ميكانيكا الكم. على الرغم من أنه صحيح رياضيًا ، إلا أنه تم الكشف عن عيوبه بعد عقود. لكن الضرر قد حدث: البدائل القابلة للتطبيق التي تصورها أينشتاين ودي برولي ظلت غير مستكشفة نسبيًا. ترسخ تفسير كوبنهاغن بحلول الثلاثينيات ،ومن هنا تبين على ان مؤتمر سولفاي كان مواجهة بين نموذجين متكافئين رياضيًا ولكنهما مختلفان جوهريًا: نظرة بور للفيزياء الكمومية ونظرة آينشتاين الواقعية. في العلم ، يحدد النموذج السائد التجارب التي يتم إجراؤها وكيف يتم تفسيرها ونوع المسار الذي يتبعه برنامج البحث.

يوضح بيكر في الجدل القائم قائلا: ماذا لو اختير مجال ما النموذج الخطأ؟ كيف ، في الخمسينيات والستينيات من القرن التاسع عشر ، قام عدد قليل من الفيزيائيين بنفض الغبار عن نظريات أينشتاين ودي برولي وحولوها إلى تفسير كامل قادر على زعزعة الوضع الراهن. جادل ديفيد بوم بأن الجسيمات في الأنظمة الكمومية موجودة سواء تمت ملاحظتها أم لا ، وأن لها مواقع وحركات يمكن التنبؤ بها تحددها الموجات الدليلية. أظهر جون بيل بعد ذلك أن مخاوف أينشتاين بشأن المكانة وعدم الاكتمال في تفسير كوبنهاجن كانت صحيحة. 

كان هو الذي دحض إثبات فون نيومان من خلال الكشف عن أنه استبعد فقط فئة ضيقة من نظريات المتغيرات الخفية.المجتمع العلمي انذاك رحب بأفكار بوم ببرود. قال المرشد السابق ، ج.روبرت أوبنهايمر: "إذا لم نتمكن من دحض بوم ، فعلينا أن نتفق على تجاهله". وكما يوضح بيكر ، أدت آراء بوم اليسارية إلى المثول أمام لجنة الأنشطة غير الأمريكية في مجلس النواب ، وما تلاه من نبذ.العالم الفيزيائي هيو إيفريت المعاصر قدم لبوم تحديًا آخر لتفسير كوبنهاغن. 

في سنة 1957 ، شرع إيفريت في حل "مشكلة القياس" في نظرية الكم - التناقض بين الطبيعة الاحتمالية للجسيمات على المستوى الكمي و "انهيارها" ، عند قياسها ، في حالة واحدة على المستوى العياني.إيفريت لم يفترض تفسير للعوالم المتعددة أي انهيار. بدلاً من ذلك ، تنقسم الاحتمالات في لحظة القياس إلى أكوان متوازية - مثل أكوان تعيش فيه قطة شرودنغر وأخرى ماتت فيها. على الرغم من أن عددًا لا حصر له من الأكوان غير القابلة للاختبار يبدو غير علمي للبعض ، فإن العديد من الفيزيائيين اليوم يرون أن النظرية مهمة.

لوحظ بعض النواقص الطفيفة في الكتاب ،حيث يعطي Becker مساحة كبيرة للتطبيقات الحديثة المبنية على أبحاث Bell ، والقليل جدًا للتطورات الجديدة في فلسفة العلم. ومع ذلك ، فهو ، مثل عالم الكونيات شون كارول في كتابه The Big Picture لسنة 2016( RP Crease Nature 533، 34؛ 2016 يقدم حجة صريحة لأهمية الفلسفة. هذه دعوة رئيسية ، مع علماء مؤثرين مثل نيل دي جراس تايسون يرفضون الانضباط باعتباره مضيعة للوقت.اذا ما هو الحقيقي؟ حجة للحفاظ على عقل متفتح. يذكرنا بيكر أننا بحاجة إلى التواضع بينما نتحرى عن التفسيرات والروايات التي لا تعد ولا تحصى التي تشرح نفس البيانات.

ثورة اينشتاين

في حقيقة والواقع البرت اسنشتاين كان عالما جريئًا ، بارعًا في عصره عن اغياره للغاية ، فضوليًا بشغف. رأى شعاعا من الضوء فتخيله يركبها. نظر إلى السماء وتصور أن الزمكان منحني. أعاد ألبرت أينشتاين تفسير الأعمال الداخلية للطبيعة ، جوهر الضوء والوقت والطاقة والجاذبية. لقد غيرت أفكاره بشكل جذري الطريقة التي ننظر بها إلى الكون - وجعلته أشهر عالم في القرن العشرين.

لكنه كان أيضًا ناشطًا شغوفًا في المجال الإنساني ومناهضًا للحرب ، كما تشهد علية مقالاته البحثية و نحن نعرف أينشتاين باعتباره فيزيائيًا ذا رؤية ،. وُلد أينشتاين يهوديًا ألمانيًا ، وكان يعتبر نفسه حقًا مواطنًا عالميًا. مكنته شخصيته الشهرة من التحدث علانية - حول القضايا العالمية من النزعة السلمية إلى العنصرية ومعاداة السامية إلى نزع السلاح النووي. قال ذات مرة : "إن حياتي شيء بسيط لا يثير اهتمام أحد". لكن في الواقع ، تروي رسائله ودفاتره ومخطوطاته قصة مختلفة تمامًا.

أينشتاين رأى في الكون لغزًا ، وكان سعيدًا بمحاولة حل ألغازه.،كل ما احتاجه للتفكير في الكون كان أهم أداة علمية له خياله.كسوف للشمس يحول أينشتاين إلى بطل عالمي في29 مايو 1919 ماكان وصفه إسحاق نيوتن للجاذبية في القرن السابع عشر عفا عليه الزمن حيث انفصلت الغيوم وتحذى الشمس والقمر في خسوف. أكدت صور النجوم المعروفة ما تنبأت به "النظرية العامة للنسبية" لأينشتاين: تعمل جاذبية الشمس مثل العدسة وتحرف الضوء عن النجوم البعيدة ، مما يجعلها تظهر في مواقع جديدة.

ليست هناك تعليقات:

إرسال تعليق

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. وشكرا على التعليق