ما هي ميكانيكا الكم؟
ميكانيكا الكم (Quantum mechanics) بتعدد مسمياتها بالعربية فيطلق عليها: ميكانيكا الكم وميكانيك الكم أو الميكانيك الكمومي بحذف الألف أو الفِيقِيَاءُ نسبةً لفائقية الصغر والسرعات المقاسة في هذا العلم التي تكاد تكون غير موجودة لصغرها فهي على الأكثر تقاس بالنانومتر (⁹-m10)، فعلم ميكانيكا الكم ببساطة هو علم مشتق من الفيزياء يقيس الظواهر الذرية والدون ذرية لعجز الفيزياء التقليدية عن ذلك الأمر مما ولد الحاجة الماسة لتواجد هذا العلم الذي أثار ضجة عالمية منذ صدوره وهو أحد الضجتين العَالَمَّتَين بحسب تفسير العالم توماس كون، ومما زاد صيت هذا العلم أكثر الأفكار الجديدة كليًا على المجتمع العلمي حتى ألمع العقول في العالم لم تقتنع به كألبرت أينشتاين حين قال: "الله لا يلعب النرد" (وهنالك كتاب بهذا الاسم لمؤلفه محمد علام يتناول فيه مواضيع علمية بسردية تمتاز بالفنتازيا) وغيره ممن وصفها بالعبثية كريتشارد فيمان حين وصفها بأنها تتعامل مع الطبيعة وكأنها عبثية وغيرهم الكثير من العلماء بيد أنها أثبتت كفاءتها وفعاليتها عبر الزمن.
ولادة ميكانيكا الكم
ولدت ميكانيكا الكم بسبب عددٍ من التجارب ذات النتائج المعارضة لما تتوقعه الفيزياء الكلاسيكية كـ: إشعاع الجسم الأسود والظاهرة الكهروضوئية وظاهرة كومبتون، فحين تفسر ميكانيكا الكم بتواجد الفوتونات تزدوج بتفسيرين على أن الضوء في ظرف معين جسيم وظرف آخر موجة وذلك ما سبب الارتباك والشك كمرجعية لهذا العلم ففيه مبدأ كامل باسم عدم اليقين فحين نقيس مثلًا موقع وسرعة سيارة ما في لحظة معينة كلما زادت دقة قياس أحد العاملين قل الإمكانية للقياس بدقة مقاربة للعامل الآخر.
الاكتشافات الحديثة في ميكانيكا الكم
- الحوسبة الكمومية: وهي عبارة عن حواسيب كمومية تعتمد على المعالجات الكمومية وقد تطور وبرز هذا المجال في السنوات الأخيرة في تحسين قدرات الحوسبة الكمومية وكانت من بين أهم الاكتشافات في السنوات الأخيرة. تمكنت شركات مثل "IBM" و "Google" وغيرها من تطوير معالجات كمومية تحل المشكلات والعمليات الحسابية الضخمة باستخدام قوانين ميكانيكا الكم المتطورة بشكل دوري وقد حصل في عام 2022 ثلاثة علماء بارزين على جائزة نوبل جراء إسهاماتهم الخلابة في ميكانيكا الكم والتي تفتح آفاقًا جديدة لاستعمال ميكانيكا الكم في شتى المجالات.
- الاتصال الكمومي: فمؤخرًا بدأت محاولات جديرة وتعد ناجحة إلى حدٍ ما في إنشاء اتصال كمومي سريع وآمن. يستخدم الاتصال الكمومي التداخلات والتشابكات في الكم لنقل المعلومات بحيث لا يمكن اعتراضها أو التنصت عليها وهو ما يلهم مطوري البرامج والحواسيب لتعزيز التشفير وجعله مستحيل الفك والارتقاء لمرحلة جديدة من الأمان في الفضاء السيبراني.
- المواد الكمومية: تلاحقت اكتشافاتٌ جديدة وبراقة في مجال مواد العزل الكمومي والموصلات الفائقة عالية الدرجة، ونتيجة تلك المواد تتحسن قدرات النقل والتخزين للطاقة وتعزيز كفاءة القطاع اللوجستي مستقبلًا وتطبيقات أخرى عديدة.
- التحكم الكمومي: زيادة ملحوظة وتقدم كبير في ملامسة البشرية للتحكم الدقيق بالجزيئات الفردية والذرات ما يساعد على تحسين فهمنا للظواهر الكمومية وتطبيقاتها المحتملة التي قد تنقل البشرية لمراحل عليا.
مصادر للاستزادة في المجال للمبتدئين
- مقال بعنوان "مقدمة في ميكانيكا الكم" على ويكيبيديا
- كتاب "الاحتمالات المثيرة للنظرية الكمّية" لـليونيد بونوماريف
- كتاب "البحث عن قطة شرودنجر" لـجون جريبن
- كتاب "التعالق أكبر لغز في الفيزياء" لـأمير أكزيل
- كتاب "الكون الأنيق" لـبرايان غرين
- كتاب "الفيزياء الكمّية.. دليل المبتدئين" لـراي ألاستير
- كتاب "فيزياء الجسيمات: مقدمة قصيرة جدًا" لـفرانك كلوس المتواجد بشكل مجاني على موقع مؤسسة هنداوي بصيغة مكتوبة وصيغة أخرى مسموعة
المصادر:
