هي دراسة خصائص المادة باستخدام خصائصها الموجية

هي دراسة خصائص المادة باستخدام خصائصها الموجية، ميكانيكا الكم أو ميكانيك الكم أو الميكانيك الكمومي أو الفِيقِيَاءُ (أصلها من فاق يفوق، لأنّها تبحث في عالم الظواهر فائقة الصغر وفائقة السرعة) هي نظرية رئيسة في الفيزياء توفر وصفًا للخصائص الفيزيائية للطبيعة على مقياس الذرات والجسيمات دون الذرية. وميكانيكا الكم (أو الحركة الكمومية) هي الأساس الذي تقوم عليه فيزياء الكم وكيمياء الكم ونظرية الحقل الكمومي وتقانة الكم وعلوم المعلومات الكمومية.

تُسمَّى مجموعة النظريات التي كانت موجودةً قبل ظهور ميكانيكا الكم الفيزياء الكلاسيكية، وهي تصف جوانبَ عديدةً من الطبيعة باعتماد مقياس عياني، ولكنها لا تصلح لوصف الظواهر الحاصلة في المقاييس الذرية ودون الذرية. يمكن اشتقاق معظم النظريات في الفيزياء الكلاسيكية من ميكانيكا الكم مثل تقريب صالح على نطاق واسع (عياني).

تختلف ميكانيكا الكم (أو الحركة الكمومية) عن الفيزياء الكلاسيكية في اقتصار الطاقة والزخم والزخم الزاوي (عزم الدوران) والكميات الأخرى من نظام مقيد على القيم المنفصلة (التكميم)، وللأجسام فيها خصائص الجسيمات والموجات معًا (ازدواجية موجة جسيم)؛ وهناك حدود لمدى دقة التنبؤ بقيمة الكمية المادية قبل قياسها، بالنظر إلى مجموعةٍ كاملةٍ من الشروط الأولية (مبدأ اللايقين).

طُوِّرت ميكانيكا الكم تدريجيًا انطلاقًا من نظرياتٍ تشرح الملاحظات التي لا يمكن التوفيق بينها وبين الفيزياء الكلاسيكية، مثل حل ماكس بلانك لمشكلة إشعاع الجسم الأسود في عام 1900، والمطابقة بين الطاقة والتردد في ورقة ألبرت أينشتاين عام 1905 والتي فسرت التأثير الكهروضوئي.

 أدت هذه المحاولات المبكرة لفهم الظواهر العيانية -والمعروفة الآن باسم «نظرية الكم القديمة»- إلى التطور الكامل لميكانيكا الكم في منتصف عشرينيات القرن الماضي بواسطة نيلز بور وإرفين شرودنغر وفيرنر هايزنبيرغ وماكس بورن وبول ديراك وآخرين. صيغت النظرية الحديثة في أشكال رياضية مختلفة طورت خصيصًا لذلك. يوفر كيان رياضي -هو أحد هذه الأشكال الرياضية، ويسمى دالة الموجة- معلوماتٍ -على شكل سعاتٍ احتماليةٍ- حول قياسات طاقة الجسيم، وزخمه، والخصائص الفيزيائية الأخرى التي قد يتسم بها.

تعريف ميكانيكا الكم

ميكانيكا الكم هي فرع من الفيزياء الذي يدرس السلوك والخصائص الأساسية للجسيمات الصغيرة مثل الذرات والجزيئات والإلكترونات. تعتمد ميكانيكا الكم على نظرية الكم، التي تصف الطبيعة الجزيئية والموجية للمادة والطاقة.

في العالم الماكروسكوبي الذي نعيش فيه، يمكننا أن نرى الأشياء ونفهم سلوكها باستخدام الميكانيكا الكلاسيكية، التي تعتمد على المفاهيم المعروفة مثل الجسم الصلب والحركة والقوة. ومع ذلك، عندما ندخل عالم الأحجام النانوية والذرية، تصبح الميكانيكا الكلاسيكية غير كافية لشرح الظواهر والتفاعلات الموجودة.

تعتمد ميكانيكا الكم على مفهوم الكم، والذي يصف الجسيمات الصغيرة على أنها موجات وجسيمات في الوقت نفسه. وتعبر الحالة الكمية للجسيم عن طريق وجود دالة موجية تسمى "الدالة الموجية"، والتي تمكننا من حساب احتمال وجود الجسيم في مكان معين أو حالة معينة. وبدلاً من استخدام المفاهيم الكلاسيكية مثل المسار والسرعة، يستخدم مفهوم الحالات الكمية والعوامل الاحتمالية لوصف حالة وسلوك الجسيمات الصغيرة.

ميكانيكا الكم توفر إطارًا نظريًا قويًا لفهم الظواهر الكمومية مثل التأثير الكمومي، والتداخل الكمومي، والانحطاط الكمومي، والانتقال الكمومي. تم تطبيق مبادئ ميكانيكا الكم في العديد من المجالات مثل الفيزياء النووية والفيزياء الذرية والفيزياء الجزيئية وعلوم المواد والحوسبة الكمومية.

قد يكون فهم ميكانيكا الكم صعبًا بعض الشيء نظرًا لتناقضها مع المفاهيم الكلاسيكية الشائعة، ولكنها تمثل إحدى النظريات الأساسية في الفيزياء الحديثة وتلعب دورًا حاسمًا في فهم العالم الدقيق والتكنولوجيا الكمومية.

هي دراسة خصائص المادة باستخدام خصائصها الموجية

صحيح، ميكانيكا الكم تعتمد على دراسة خصائص المادة باستخدام خصائصها الموجية. وفقًا للمفهوم الكمومي، الذي ينص على أن الجسيمات الصغيرة تمتلك طبيعة موجية، يمكننا استخدام موجات الجسيمات لفهم وتفسير سلوك وخصائص المادة.

تُمثل الجسيمات الصغيرة مثل الإلكترونات والفوتونات والذرات موجات احتمالية. يتم وصف حالة الجسيم باستخدام الدالة الموجية، والتي تعبر عن توزع احتمال وجود الجسيم في مكان معين. وعندما نقيس خاصية معينة للجسيم، مثل موقعه أو طاقته أو زخمه، فإن الدالة الموجية تنهار إلى حالة محددة تمثل قيمة المقاسة التي قمنا بقياسها.

بالإضافة إلى ذلك، توجد أيضًا فكرة التداخل الكمومي، والتي تشير إلى أنه في حالات معينة، يمكن للجسيمات الموجية أن تتداخل مع بعضها البعض وتظهر أنماط تداخل تشبه الأمواج. وتفسر هذه الأنماط التداخل ظواهر مثل الانحطاط الكمومي والتداخل الكمومي في تجارب مثل الشق المزدوج الكمومي.

بهذه الطريقة، يسمح لنا استخدام خصائص الموجة لدراسة المادة وفهم سلوكها في المقياس الكمومي، وهو ما يميز ميكانيكا الكم عن الميكانيكا الكلاسيكية التي تعتمد على المفهوم الجسمي للمادة.

• السؤال: هي دراسة خصائص المادة باستخدام خصائصها الموجية

• الإجابة: ميكانيكا الكم