Thread by @its_nima93

طبق قولی که داده بودم، بریم رشتو درباره کوانتم مکانیک داشته باشیم:

۱) در اوایل قرن بیستم، به دلیل ناتوانی فیزیک کلاسیک در توجیه برخی پدیدهای و مسائل فیزیکی، همانند توجیه رفتار الکترون در برخی آزمایش‌های فیزیک هسته‌ای و اتمی، دانشمندان دریافتند که نیازمند مفاهیم نوینی دارند!

https://twitter.com/Amir58118/status/1632444739399319554

۲) از این رو شاخه جدیدی از علم فیزیک را که آن را فیزیک مدرن می‌نامند، بوجود آمد!
فیزیک مدرن در مباحث مربوط به پدیده‌های اتمی و هسته‌ای جانشین
فیزیک کلاسیک شد.

۳) مواد از عناصر مختلف تشکیل شده و عناصر دارای تعداد مختلفی از الکترون، پروتون و نوترون هستند. اگه بخواهیم خواص مواد را پیش بینی یا بدست آوریم باید درک درستی از ذرات تشکیل دهنده آن و فیزیک حاکم بر انها را پیدا کنیم.

۴)فیزیک کلاسیک نمی‌تواند توجیه کننده رفتار ذرات در ابعاد میکروسکپی (ذرات زیراتمی و بسیار کوچک) ‌باشد.
دلیل این‌ که فیزیک کلاسیک نمیتوانست رفتار اتم‌ها را به درستی توجیه کند این بود که طبق فیزیک کلاسیک الکترونها باید به سرعت به هسته ها سقوط میکردند و در نتیجه اتمها ناپایدار….

۵)ناپایدار می‌شدند اما در دنیای واقعی ما میبینیم که الکترون‌ها دور هسته باقی می‌مانند و چنین سقوطی مشاهده نمی‌شود! این مشکل توسط نیلز بور و فرضیه مدارهای مانا و ترازهای انرژی و برای هیدروژن حل شد اما همچنان این فرضیه داری مشکلاتی بود!

۶)پدیده دیگری که فیزیک کلاسیک از ان عاجز بود، رفتار موجی نور در برهمکنش با ماده بود.
در سال ۱۹۰۰، ماکس پلانک ایده کوانتایی انرژی را مطرح کرد. سپس در ۱۹۰۵ انیشتین با در نظر گرفتن فرضیه کوانتمی ماکس پلانک توانست اثر فوتو الکتریک که فیزیک کلاسیک از توجیه ان عاجز بود را …

۷) بدرستی توجیه کند! چندی بعد در سالهای ۱۹۲۰-۱۹۲۵ گروهی از فیزیکدانان شامل لوئی دوبروی، ورنر هایزنبرگ، ماکس بورن و اروین شرودینگر مکانیک کوانتمی را پایه گذاری کردند.
در سال ۱۹۲۷، هایزنبرگ اصل عدم قطعیت را ارائه نمود که اظهار میکند که در فیزیک نمیتوان…

۸) جفت های مشخصی از خواص فیزیکی مثل مکان و تکانه ( مکان و سرعت) را با دقتی دلخواه تعیین نمود. از حدود همان سال، پاوئل دیراک پیشنهاد یکپارچگی مکانیک کوانتمی و نسبیت خاص را با پیشنهاد معادله دیراک مطرح کرد.

۹) در سال ۱۹۳۰ دانشمند مجارستانی بنام جان فون نیومن پایه ریاضیات قدرتمندی برای مکانیک کوانتمی در فضای هیلبرت فرمولبندی نمود. پس از مدتی در دهه چهل، نظریه های دیگری همانند اوربیتال‌های مولکولی به مکانیک کوانتمی اضافه شد.

۱۰) همانطور که قبل‌تر گفتیم، در محدوده کوانتمی، فیزیک کلاسیک نمیتواند توجیه کننده باشد برای مثال در سرعت‌های بالا و نزدیک به سرعت نور، معالات حرکت در فیزیک کلاسیک نمیتواند توجیه کننده حرکت ذره باشد.

۱۱) یکی دیگر از شگفتی‌های دنیای کوانتمی این است که ما پدیده ای بنام تونل زنی کوانتمی داریم که در فیزیک کلاسیک هیچ همتای فیزیکی ندارد برای درک‌این پدیده به مثال زیر توجه کنید: فرض کنید شما توپی را به سمت یک دیوار (سد پتانسیل) پرتاب میکنید، در فیزیک کلاسیک و دنیای کلاسیکی که ما

۱۲) زندگی میکنیم این توپ همیش بعد برخورد به دیوار به سمت شما بر میگردد اما در فیزیک کوانتمی این توپ میتوان تونل زنی کوانتمی را تجربه کند و به نوعی از دیوار رد شود! این پدیده بسیار شگفت انگیز هر روزه در گوشی ها و ابزار الکترونیکی ما اتفاق میافته که الکترون یک تونل زنی…

۱۳) تونل زنی کوانتمی رو تجربه میکنه! این پدیده از ویژگی بنیادی مکانیک کوانتمی است.

حالا بپردازیم به انیشتین؛

۱۴)در نبوغ انیشتن کسی شک ندارد، او با آزمایشهای فکری و مقداری ریاضی نظریه نسبیت خاص و نیز نظریه نسبیت عام را ارائه داد. در نظریه سوم هم که همانا نظریه کوانتم باشد از پیشروان این زمینه بود. یعنی در واقع از سه تئوری بزرگ در فیزیک دو تای آن ابداع اوست و در سومی نیز دست داشت.

۱۵) منتها دو سه مانع فکری حتی باعث شد که در نظریه نسبیت عام نیز دستکاری کند.
این پیش فرض که جهان ابدی و ازلی است و ثابت است، احساس آرامش به او میداد. حال از نظریه نسبیت عام او این پیش بینی حاصل میشد که جهان یا میبایستی در حال انبساط باشد و یا انقباض!

۱۶) این موضوع اورا رنج میداد و او عامدا یک متغیری را واردفرمول نسبیت عام خود کرد تا جهان ثابت باشد و نه در حال انقباض و نه در حال انبساط.

ادوین هابل با مشاهدات خود از طریق عکسهائی که در آن موقع بوسیله بزرگترین تلسکوپ عصر در اواسط سالهای ۱۹۲٠ میلادی گرفته بود نشان داد

۱۷) که جهان در حال انبساط است. انیشتین نمیتوانست این را قبول کند.

تااینکه یک کشیک و فیزیکدان بلژیکی بنام جرج لامتر که دکتری خود را از دانشگاه آکسفورد را داشت معادلات نسبیت عام را بدون آن متغیری که انیشتن عمدا وارد کرده بود حل کرد و نتیجه گرفت که جهان در حال انبساط است.

۱۸) سپس این کشیش سفری به آمریکا کرد و قرار مشترکی با انیشتین و هابل گذاشت.لامتر به انیشتن گفت که چرا در باور خود به جهانی ثابت اصرار داری؟ نتایج مشاهدات هابل میگوید که جهان در حال انبساط است. معادلاتی را که من بدون آن متغیر حل کردم میگوید که جهان در حال انبساط است.

۱۹) سپس انیشتین اقرار که این بزرگترین اشتباه زندگی علمی من بود.
نتیجه دیگر انبساط جهان این بود که اگر زمان را به عقب ببریم جهان کوچک میشود واگر این کار را به اندازه کافی ادامه دهیم وبه ۱۳.۴ میلیارد سال پیش برسیم به جائی میرسیم که جهان نقطه ای بیش نبوده که همان نظریه بیگ بنگ است.

۲۰) مثال دیگر باز راجع به انیشتن این بود که نتایج کوانتم را نمیتوانست قبول کند. تئوری که خود از پیش قراولان آن بود. یکی از نتایج نظریه کوانتم اصل عدم قطعیت است که میگوید تکانه و مکان یک ذره بنیادی مانند الکترون را نمیتوانید با دقت بالا اندازه بگیرید.

۲۱) دقت در اندازه گیری اندازه حرکت باعث از دست رفتن دقت در اندازه گیری مکان ذره میشود و برعکس. بنابراین احتمالی برای پیدا کردن مکان ویا اندازه حرکت وجود دارد و این ربطی به دقت دستگاه های اندازه گیری ندارد. این خاصیت طبیعت است. انیشتن میگفت خداوند با جهان تاس بازی نمیکند.

۲۲)باز این پیش فرض در ذهن انیشتن او را به اشتباه کشاند و آزمایشهای مکرر نشان داد که اصل عدم قطعیت صحیح است و این اساس مکانیک کوانتم است.
#کوانتم #کوانتم_مکانیک #انیشتین #فیزیک