النفق الكمى ما بين الاستعمال والاستغلال وما
هو علاقته بمختلف العلوم
البوابات النجمية وشفرة الكون :
إن ميكانيكا الكم تنقسم إلى ( 3 ) أقسام : 1
) الميكانيكا النسبية 2 ) الميكانيكا
الكلاسيكية 3 ) نظرية الحقل الكمومى
وعلاقتهما بالسرعة والحجم .
فماذا يقصد بالنفق الكمى وما هو معناه وما هو
مفهومه ؟ ففى الفيزياء الكلاسيكية ( الميكانيكا الكلاسيكية ) فإن أى جسم حين يصطدم
بحاجز الماء فإنه إما يتوقف أو يرتد إلى الخلف لأن طاقة الجسم أقل من طاقة الحاجز
ولا يمكن له أن يخترقه
( مثال ) ( وضع كرة صغيرة فى كأس من الزجاج
فالكرة ذات الكتلة الكبيرة لا يمكنها اختراق جدار الكأس الزجاجى إلا إذا امتلك
طاقة أكبر من طاقة الجدار الخاص بالكأس ) لكن على المستوى الكمى فحسب الفيزياء
الكلاسيكية ( مثال ) ( يجب تطبيق قوة أو طاقة حتى تصل الكرة لأعلى التل أو للجهة
الثانية من الحائط ) وحسب ميكانيكا الكم فإن النفق الكمومى أو الكمى أو نفق
ميكانيكا الكم سيسمح للوصول إلى الجهة الثانية حتى لو كانت طاقتها أقل .
لكن على المستوى الكمى أو المفهوم الكمى الذى
يدرس المستوى دون الذرى حيث أن الإلكترون أو البروتون أو جسيمات ألفا تستطيع
النفاذ من الجدار والتسرب خارجه بالرغم من أن طاقته أقل من طاقة الجدار وهذا
النفاذ يكون عن طريق النفق الكمى فظاهرة ( النفق الكمى / النفق الكمومى / نفق
ميكانيكا الكم ) يقصد به اختراق جسيم أولى حاجز جهد فإن ظاهرة النفق الكمى تحدث فى
العديد من الظواهر الطبيعية كالنشاط الإشعاعى كنموذج ( الذرة وأصناف الإشعاعات
المنبعثة من المواد المشعة ) كما تحدث ظاهرة النفق الكمى فى تحلل أشعتى ( ألفا /
بيتا ) ثم إدخال النفق الكمى فى تطبيقات هامة كالدايود فى الميكروسكوب الماسح
النفقى .
س : كيف يحدث النفق الكمى ؟
ج :
عن طريق ( ميكانيكا الكم / الميكانيكا النسبية / الميكانيكا الكلاسيكية / نظرية
الحقل الكمومى ) وعلاقتها بالحجم والسرعة .
1 ) مبدأ الطبيعة المزدوجة للجسيم الأولى
:
معناه أن كل جسيم مادى يمكن أن يوصف على أنه
جسيم وموجة وقد وضع المبدأ عام ( 1924 ) ملخصه إذا كان الضوء يتصرف بطبيعة مزدوجة
فإن الجسيم المادى كالإلكترون يتصرف بطبيعة مزدوجة معناه أن الإلكترون يسلك سلوك
الجسيمات دون الذرية ويسلك سلوك موجى فى ظواهر أخرى باستخدام فرضية ( دى برولى )
عن طريق تجربة حيود الإلكترونات .
2 ) مبدأ الشك أو الريبة فى السرعة ( مبدأ
عدم اليقين ) :
تظهر أهمية مبدأ الشك فى السرعة عند محاولة
رصد وقياس الجسيمات الذرية يعنى وجود مقدار من الشك فى قياس سرعة وموضع أى جسيم
حيث أن أى إلكترون عند قياس سرعته وموضعه فإنه يوجد حد معين من الثقة بحيث ستكون
نسبة القياس حقيقية بنسبة معينة ولو تم محاولة زيادة مقدار قياس موضعه فإن مقدار
الشك فى قياس السرعة يزداد وإذا تمكنا من تحديد موضع الإلكترون بدقة عالية جدا فلن
نكون قادرين على قياس سرعته بدرجة عالية من الدقة فلن نتمكن من تحديد موضعه بدقة
والمبدأين معا متلازمين وهما ما يفسران النفق الكمى بحيث أن مبدأ الشك أو الريبة
قائم على أنه لا يمكن قياس كمية حركة الجسيم وسرعته بدقة فى نفس الوقت وفى معادلة
( دى برولى ) نعلم أن الجسيم الذى يملك كمية حركة محددة يكون له طول موجى احتمالا
لانهائى لكن لا توجد أطوال موجية ليس لها حد حيث أن الشك فى الموضع أو المكان وكمية
الحركة تصبح لها قيم محدودة ومعينة وطبقا للتلازم فإن الموجة الكمومية عندما تصطدم
بحاجز لا تنعدم ولكن تفسيراتها سوف تقل بشكل كبير وهذا الانخفاض فى التفسير الخاص
بالموجة يعنى انخفاض احتمالية العثور على الجسيم عند الحاجز إذا كان الحاجز رقيقا
بدرجة كافية لتكون سعة الموجة غير صفرية فى الجهة الأخرى مما يعنى وجود احتمالية
ولو محدودة لتواجد بعض الجسيمات فى الجانب الآخر من الحاجز .
الخلاصة :
يعنى أنها اخترقته عبر نفق كمى ( حدوث النفق
الكمى ) الذى يرتكز على احتمالية عدم التواجد فى مكان وزمان محدد لجسيم وكموجة فى
نفس الوقت بمعنى إما جسيم وإما موجة بحيث لا يمتلك مقدار محدد من الطاقة بل تتغير
الأمر الذى يسمح له بالانفلات والعبور من الحواجز وهذا الانفلات أو العبور أو
الاختراق يكون عبر النفق الكمى ومن هذا المفهوم للنفق الكمى الخاص بالعالم الكمى
المبنى على الاحتمالات ثم تأسيس المفاهيم الكونية الحديثة فالثقوب السوداء والأشعة
الكونية وسعة المجرات وتمدد الكون ومفهوم الزمكان والجاذبية بين الأجرام السماوية
فى الفضاء مبنية على العالم الافتراضى الاحتمالى الكمى وكل علماء الفيزياء والفلك يعتمدون
على المبادىء المستنبطة من العالم الكمى لأن آينشتين الذى اشتهر بنظرية النسبية
العامة والتى ظهرت لأول مرة للعالم سنة ( 1915 ) ولقد رفض آينشتين نظرية الكم لكن
فى المقابل اكتشف ( آينشتين ) قانون تأثير الكهروضوئى الذى يعتبر قانونا والذى يعتبر
من أساسيات نظرية الكم حيث يوضح حقيقة المفهوم المعتمد ففى الفيزياء الكلاسيكية
كانت ترى أن المبدأ الأساسى للكون يكون بين الأجسام ذات الكتلة وجاذبية
( نيوتن ) أى أن الأجسام عبارة عن كتل محسوسة
وملموسة لكن هذا المبدأ وجد به عدة ثغرات فلقد أصبح غير مقنع لأنه يخضع للتجربة
يمكن التأكد من نتائجها هل هى صحيحة أم لا ؟ فإذا كانت النتائج صحيحة فيجب الأخذ
بها فإن الاتجاه للعالم الافتراضى الاحتمالى الذى لا يمكن التأكد منه حيث سيطرت
الفيزياء النظرية على أهم المفاهيم الحديثة وحتى على أنظمة العمل لبعض الأجهزة كما
فى تحديد المواقع العالمى ( GPS ) فبفضل نسبية ( آينشتين )
العامة منذ أكثر من ( 100 سنة ) يقوم مشغلوا الأقمار الصناعية لنظام تحديد المواقع
العالمى ( GPS
) فى رفع العمل العالى الدقة فإن مبدأ عمل GPS ربما نجد (
20 % ) من يعلم حقيقة الأمر الذى يشتغل عليها ( GPS) والتى تتمثل فى أبسط نظام
ملاحة ( جوية / بحرية ) والذى تطور مع مرور الوقت كذلك فيما يخص الثقوب الدودية
التى قد تكون مختبئة فى الكون حيث توجد دراسات جديدة تقترح طرقا للعثور عليها
فالثقوب الدودية هى ممرات نظرية موجودة فى الزمكان والذى بإمكانها خلق طرق مختصرة
بحيث تكون الثقوب الدودية بوابة بين الأكوان حيث لا يمكن إثباتها عمليا فالمشكلة
تكمن فى أن الثقب الدودى هو تجسيد للنفق الكمى فلا بد من تصديق نظرية الاحتمالات
ونظرية الثقوب الدودية معا لارتباطهما ببعض ارتباطا وثيقا حيث أن الثقوب الدودية
تعتبر بوابة بين المجرات والأكوان الأخرى باعتبار أن كل مجرة تعتبر كون من الأكوان
وكذلك نظرية الثقوب السوداء فالعالم الكمى الكل متفق على أن احتمالية وافتراضية دراسته
تعتمد على إيجاد الوسائل المناسبة للتطبيق حيث أن كل التطبيقات المقامة كانت نتيجة
تجارب تحولت من النظرية إلى التطبيق أما فيما يخص العالم الافتراضى فى الفضاء
النظرى فلو وجدت آلية التطبيق والتجريب فلا توجد مشكلة لأن ذلك يكون قد تحول من
كونه نظريات إلى تطبيقات كما فى بعض تطبيقات الكم فالمشكلة أنه لا يمكن تطبيقه
أصلا فلماذا التمسك باحتمالات لا يمكن تطبيقها لأن الوسط فى حد ذاته غير موجود فما
المنطق العلمى فى ذلك ؟
الثقوب الدودية :
تعتبر الثقوب الدودية جسور ( روزن / آينشتين
) هى حل رياضى للنظرية النسبية العامة التى تفترض إمكانية وجود بوابات لقنوات
ناقلة ضمن نسيج الزمكان حيث تقوم بطى النسيج الزمكانى بشدة لتشكيل طريق مختصر بين
نقطتين كما يمكن أن تكون بوابات زمنية تربط بين زمانين مختلفين كليا .
الأسئلة الجديدة :
س : ما هو الثقب الدودى ؟ وماذا سيحدث إذا
سقط ثقب أسود داخل ثقب دودى ؟
س : ماذا نحتاج لتحويل ثقب دودى لطريق مختصر
للانتقال بين المجرات ؟
أسامه ممدوح عبد الرازق مصطفى شرف 6 / 4 / 2022
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق