تاریخچه کوانتوم ( قسمت اول )

مقدمه :

فیزیک یکی از علوم بنیادی است و بسیاری از مفاهیم آن علوم دیگر را نیز در بر می گیرد. هر فردی که بخواهد پیشه ای برای خود انتخاب کند و در پیشه ی مورد نظر توفیق کامل داشته باشد باید با مفاهیم اولیه فیزیک بخصوص با فیزیک عملی و کاربردی آشنائی داشته باشد. فیزیک علمی است تجربی و پدیده های مختلفی را که در جهان رخ می دهد توصیف می کند.ما به کمک حواس خود بسیاری از پدیده هارا احساس می کنیم ولی پدیده های بی شماری هم هستند که درک آنها در حالت معمولی توسط احساس ما امکان پذیر نمی باشد. به کمک تجربه و بکارگیری دستگاههای اندازه گیری و آشکارسازهای مناسب می توانیم به وجود این پدیده ها پی ببریم. در اینجا به عنوان مثالی ساده اگر انرژی نورانی و تابشی را در نظر بگیریم که بیشتر از همان ابتدا با آن مواجه بوده است ولی شناخت پدیده های متعدد حاصل از آن با بهره وری مناسب از پدیده های نورانی به کمک تجربه و مساعی کسانی که در این مورد تلاش زیادی داشته اند امکان پذیرشده است. از طرف دیگر در علوم تجربی مثل فیزیک همانگونه که از نام آن پیداست بررسی یک پدیده به طورتجربی مفهوم نظری و شناخت تئوری مربوطه را ساده ترمی کند. اولویت دادن به کارهای عملی و آزمایشی در درس فیزیک بخصوص در دوره متوسطه جایگاهی بس ویژه داردچرا که این دوران نقش بسیار حساسی در شکل گیری آینده هر فرد دارد.

فیزیک در اصل یک کلمه یونانی است و به معنی طبیعت می باشد. در زمانهای قدیم که همه دانش ها را حکمت می نامیدند جزئی از معارف بشری را که به طبیعت مربوط می شد فیزیک می خواندند. دکارت در کتاب «اصول فلسفه»درباره تعریف فلسفه می نویسد که فلسفه مانند درختی است که ریشه های آن متافیزیک وتنه آن فیزیک است .طبق تعریف . فیزیک علمی است که هدف آن مطالعه عناصر متشکله ماده و برهم کنش های متقابل این عنصرها می باشد. فیزیک پایه علوم است در شیمی زمین شناسی و زیست شناسی از قوانین فیزیکی استفاده می شود. با دانش فیزیک ماده ی بی جان را تحت بررسی قرار می دهند و قوانینی را کشف می کنند که به صورت عمومی و کلی بیان می شود. مثلا می گوئیم همه ی اجسام از اتم تشکیل شده اند که از هسته و الکترون ساخته شده است .در برسی های پیشرفته فیزیکی باید از ریاضیات کمک گرفت .اما ریاضیات پایه ی فیزیک نیست بلکه ریاضیات مثل ابزاری است که فیزیک از آن استفاده می شود.
310017_421054787938544_419723385_n

بحث و بررسی :

کوانتوم به منظور فهم عمیق تر عناصر یا چیستی خود اتم با عبور دادن الکتریسیته از گاز های نادر مورد نظر و تفکر دانشمندان قرار گرفت . استفاده از این تکنیک بدین منظور بود که گازها وادار به درخشش گردند تا طیفشان قابل بررسی شود. ولی چیزی که بیشتر مورد نظر فیزیکدانان و شیمیدانان قرار گرفت این بود که نوع تخلیه الکتریکی که رخ می دهد به مقدار تخلیه هوای داخل لوله بستگی دارد. و نکته مهمی که برای آنان جالب تر بود درخششی بود که بر دیواره شیشه ای لوله پدید می آمد و ظاهرا ناشی از چیزی در رابطه با یکی از سوزن های فلزی یا الکترودهای انتهای لوله بود. که این همان الکترود منفی کاتد بود. فیزیکدانی در لندن به نام ویلیام کروکس کوشید این اشعه کاتدی را توضیح دهد و معتقد بود که این امر ناشی از برق گرفتگی معدود مولکولهای گاز باقیمانده در لوله و سپس دفع آنها از کاتد است. ولی در سال ۱۸۹۵ اکتشافی تصادفی نه تنها منجر به نفی توضیح کروکس شد بلکه سرآغاز انقلابی تمام عیار درنظرات مربوط به اتم گشت.

این اکتشاف در وورتسبرک در جنوب آلمان رخ داد. ویلهم رنتگن برای آزمایش های مختلفی در آزمایشگاه خود از یک لوله خالی از گاز استفاده می کرد. یکبار که او لوله را در مقوای مشکی پیچید و آزمایشگاه را تاریک کرد و با کمال تعجب دید که تکه کاغذی با روکش سیانید پلاتین که اتفاقا روی نیمکت گذاشته شده بود شروع به درخشش کرد ولی تا برق لوله قطع شد از درخشش باز ایستاد پس این نتیجه را گرفت که اشعه نافذی وجود دارد که از لوله خارج می شود از هوا عبور می کند و به سیانیدپلاتین می رسد. این اشعه نمی توانست ذره ای باشد چرا که توسط میدانی الکتریکی یا مغناطیسی منحرف نمی شد اما اگر اشعه بود می بایست خاصیتی غریب می داشت. زیرا عدسی نمی توانست آن را بشکند. رنتگن نتیجه گرفت که شاید این اشعه ای با طول موج بسیار کوتاه باشد ولی در هر صورت چون هنوز گیج کننده بود او آن را اشعه ایکس نامید . گرچه بسیاری ترجیح می دادند آن را اشعه رنتگن بخوانند.

در دانشگاه کیمبریج جان جوزف تامسن شروع به مطالعه اشعه جدید کرد. آنها متوجه شدند که وقتی این اشعه از گاز عبور می کند به آنها قابلیت هدایت الکتریکی می بخشد. تامسن نتیجه گرفت که این باید ناشی از یونیزه شدن گاز باشد چون مثل آن است که مایعی درحضور یون ها یا مولکولهای باردار هادی برق گردد. از آن جا که اشعه ایکس از اشعه کاتدی تولید می شد تامسن تحقیق در مورد آن را به رادرفرد واگذاشت و خود به سراغ اشعه کاتدی رفت.

هانری بکرل سومین نسل از یک خانواده دانشمند پرور فرانسوی بود او که افزون بر کسب دانش، سنگ های معدنی و ترکیب های شیمیائی آزمایشگاه پدرش ادموند را نیز به ارث برده بود با علاقمندی کار پدرش روی پدیده ی فلوئورسانس و فسفرسانس نیز در هنگام نور افشانی چنین پرتوی مرموزی راتابش می کنند. از این رو برآن شد که ترکیب هائی برگزیند و در اینباره به تحقیق بپردازد. او برای این کار بلورهای ماده ای را برای مدتی در برابر نور خورشید قرار می داد و بی درنگ درمحیطی تاریک روی یک فیلم خام عکاسی می گذاشت که درون یک پاکت کاغذی تیره بود. پس ازچند دقیقه فیلم را برداشته، ظاهر می کرد و از روی میزان وضوح تصویر،شدت تابش آن ماده را اندازه می گرفت.

روز ۲۶ فوریه سال۱۸۹۶ هانری در ادامه آزمایش هایش روی فسفر سانس طبیعی ترکیب های اورانیوم دار پدرش دو قطعه ازبلورهای یکی ازترکیب ها را برداشت و همه ی وسائل کار خود را آماده کرد. اما از آن جا که هوای شهر پاریس کاملا ابری بود . از انجام آزمایش چشم پوشی کرد و دو قطعه بلور را همراه با فیلم خام عکاسی در کشوی میز خود گذاشت و چند ساعتی به مطالعه پرداخت . عصر نیز زودتر از همیشه آزمایشگاه را به قصد خانه ترک. وضعیت هوا چند روزی به همین منوال بود و تعطیلات آخرهفته نیزکار را بیش تر به تعویق انداخت .

بامداد روز دوشنبه اول مارس هنگامی که هانری به آزمایشگاه خود پانهاد ، یک باره به یاد بلورهای درون کشوی میزخود افتاد. باعجله سراغ آنها رفت و تصمیم گرفت فیلم درون کشو را ظاهر کند. او با کنجکاوی فیلم را به تاریک خانه برد و آن را در محلول ظهور عکس قرارداد. پس ازچند دقیقه هیجان زده از تاریک خانه بیرون آمد، پشت میز کار خود نشست و عبارت های زیر را یادداشت کرد:

«دوشنبه اول مارس ساعت ۴۰: ۹ نتیجه آزمایش روی نمونه شماره ۱۳ آزمایشهایم روی مواد فسفرسانس نشان داده بود که همواره وضوح تویرپس از چند ثانیه به شدت کاهش می یابد، اما در این آزمایش برخلاف انتظارم پس از این مدت حضور در تاریکی ایجاد تصویری با این وضوح شگفت انگیزبه نظرمی رسد. چرا؟ اما فکرمی کنم که پدیده تازه ای را کشف کرده ام»

ادامه دارد »»»»»»»

منابع :

۱- تاریخ علم – نوشته کالین ا.رنان ترجمه ی حسن افشار
۲- تلاش سازندگان عصراتم – آلوین مک کاری ،ترجمه دکتراحمدغریب ودکترجمشیدکمالی
۳- آشنائی با اورانیوم ، نوشته دکترخزانه و روشن ضمیر

image_pdfimage_print
(6 نفر , میانگین : 5٫00 از 5)
لینک کوتاه مقاله : http://bigbangpage.com/?p=731

سمیر الله وردی

کارشناس عمران، علاقمند به نجوم، کیهان شناسی، فیزیک و تکنولوژی های جدید می باشد و بعنوان نویسنده علمی- نجومی در وب سایت بیگ بنگ فعالیت می کند.

شما ممکن است این را هم بپسندید

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *