ما هو مبدأ عدم اليقين لهايزنبرج

1 إجابة واحدة
مهندسة
هندسة الحاسبات, جامعة تشرين

مبدأ عدم اليقين أو كما يعرف بمبدأ الشك، هو أحد مصطلحات الفيزياء الذي اكتشفه العالم الألماني فيرنر هايزنبرغ في عام 1927م. يشير هذا المبدأ إلى أنه لا يمكن قياس سرعة وموضع الجسم بشكل دقيق في نفس الوقت، حتى من الناحية النظرية بسبب وجود عدة احتمالات لكل منهما.

ويعتبر مبدأ عدم اليقين من المبادئ الأساسية لنظرية الكم القائمة على فكرة الاحتمال، باعتبار أنه لا يوجد شيء مؤكد في الفيزياء، فكانت إحدى اقتراحات هذه النظرية أن الطاقة لا تنتقل بشكل مستمر، بل تتواجد على شكل حزم منفصلة يطلق عليها اسم الكوانتا، كما اعتبرت أن الضوء يمكن تمثيله كموجة أو تيار من هذه الحزم، ولكن اكتشف العالم هايزنبرغ بعض المشاكل في طرق الحساب الخصائص الفيزيائية الأساسية للجزيئات في نظرية الكم، فدفعته هذه المشاكل للتفكير في الأمر مجددًا إلى أن توصل لمبدأ عدم اليقين الذي ساعد في تفسير عدم انفجار الذرات، وتوصل إلى أن الفضاء الكوني ليس فارغًا، بالإضافة لفهم سبب تألق الشمس.

فنص هذا المبدأ على أن من غير الممكن معرفة موقع الجزيء أو معرفة كمية حركته بدقة مطلقة، فكلما علم عن أحدهما بدقة، سيكون من الصعب تحقيق نفس الدقة مع الآخر، لذلك جاء في معادلة مبدأ عدم اليقين ضرب الأخطاء في حساب هذه القيم، بحيث يجب أن نحصل على رقم أكبر أو يساوي نصف قيمة ثابت بلانك، الذي يعتبر من الأرقام الهامة في نظرية الكم، وتساوي قيمته  6.626* 10-34 بوحدة جول ثانية. فكانت معادلة مبدأ الشك وفق العلاقة التالية:

مبدأ عدم اليقين لهايزنبرج

حيث أن (Δ): هي الزخم، علمًا أن الزخم هو جداء سرعة الجسم في كتلته، أما (Δx) هي موقع الجسم، فكلما نقصت دقة الموضع، زاد الزخم، والعكس صحيح. كما استخدم هذا المبدأ في تفسير الكثير من الأمور، ومن هذه الأمور نذكر ما يلي:

عدم اقتراب الإلكترونات من النواة: حيث يوجد داخل الذرة الكترونات سالبة الشحنة تدور حول نواة ذات شحنة موجبة، فمن المنطق ووفقًا للفيزياء الكلاسيكية يجب أن تنجذب تلك الإلكترونات السالبة إلى النواة الموجبة، ولكن في الواقع ذلك لا يحدث، مما يجعل قوانين الفيزياء الكلاسيكية في حيرة تجاه تفسير هذه الظاهرة الغريبة.

ولكن أتى مبدأ عدم اليقين ليفسرها، حيث أشار إلى أنه إذا حدث تجاذب بين الإلكترون والنواة، سيمكن تحديد موقع الإلكترون بدقة في فضاء النواة، مما سيجعل نسبة الخطأ في قياسه صغيرة للغاية، وحسب مبدأ الشك سيكون الخطأ في قياس زحمه كبيرًا جدًا. إذًا سيمتلك الإلكترون في هذه الحالة طاقة كبيرة تدفعه للخروج من الذرة نهائيًا، ولكن لا يحدث هذا بسبب عدم اقتراب الإلكترون من النواة حفظًا على التوازن وفق مبدأ عدم اليقين.

تحلل أشعة ألفا: من المعروف أن جسيمات ألفا تتكون من نيوترون وبروتونين،  ينتجون من الأنوية الثقيلة لبعض الذرات كنواة ذرة اليورانيوم، حيث تحتاج هذه النيوترونات والبروتونات لطاقة كبيرة، لتتمكن من كسر روابطها التي تبقيها داخل النواة، إذًا سرعة جسيمات ألفا محددة داخل النواة، في حين يكون موقعها غير محدد، أي هناك فرصة بأن يتشكل هذا الجسيم خارج النوة، رغم أنه لا يحمل الطاقة اللازمة للخروج من النواة، ولكن يمكن أن يخرج من خلال نفق يطلق عليه اسم النفق الكمومي.

تألق الشمس: تمر الجسيمات الذرية من نفق كمومي كما يحدث في أشعة ألفا عند تحللها، ولكن في الاتجاه المعاكس من مركز الشمس، مما يسمح بارتباط البروتونات معًا لتطلق طاقة تجعل الشمس تتألق، حيث أن درجات الحرارة في مركز الشمس ليست مرتفعة لدرجة تسمح للبروتونات في التخلص من التنافر الكهربائي المتبادل، لكن قدم مبدأ عدم اليقين تفسيرًا لهذا اللغز حين افترض قدرة الجسيمات على العبور من نفق الطاقة.

أكمل القراءة

32 مشاهدة

0

هل لديك إجابة على "ما هو مبدأ عدم اليقين لهايزنبرج"؟