تاريخچه كوانتوم ( قسمت اول )

0
1444

مقدمه :

فيزيك يكي از علوم بنيادي است و بسياري از مفاهيم آن علوم ديگر را نيز در بر مي گيرد. هر فردي كه بخواهد پيشه اي براي خود انتخاب كند و در پيشه ی مورد نظر توفيق كامل داشته باشد بايد با مفاهيم اوليه فيزيك بخصوص با فيزيك عملي و كاربردي آشنائي داشته باشد. فيزيك علمي است تجربي و پديده هاي مختلفي را كه در جهان رخ مي دهد توصيف مي كند.ما به كمك حواس خود بسياري از پديده هارا احساس مي كنيم ولي پديده هاي بي شماري هم هستند كه درك آنها در حالت معمولي توسط احساس ما امكان پذير نمي باشد. به كمك تجربه و بكارگيري دستگاههاي اندازه گيري و آشكارسازهاي مناسب مي توانيم به وجود اين پديده ها پي ببريم. در اينجا به عنوان مثالي ساده اگر انرژي نوراني و تابشي را در نظر بگيريم كه بيشتر از همان ابتدا با آن مواجه بوده است ولي شناخت پديده هاي متعدد حاصل از آن با بهره وري مناسب از پديده هاي نوراني به كمك تجربه و مساعي كساني كه در اين مورد تلاش زيادي داشته اند امكان پذيرشده است. از طرف ديگر در علوم تجربي مثل فيزيك همانگونه كه از نام آن پيداست بررسي يك پديده به طورتجربي مفهوم نظري و شناخت تئوري مربوطه را ساده ترمي كند. اولويت دادن به كارهاي عملي و آزمايشي در درس فيزيك بخصوص در دوره متوسطه جايگاهي بس ويژه داردچرا كه اين دوران نقش بسيار حساسي در شكل گيري آينده هر فرد دارد.

فيزيك در اصل يك كلمه يوناني است و به معني طبيعت مي باشد. در زمانهاي قديم كه همه دانش ها را حكمت مي ناميدند جزئي از معارف بشري را كه به طبيعت مربوط مي شد فيزيك مي خواندند. دكارت در كتاب «اصول فلسفه»درباره تعريف فلسفه مي نويسد كه فلسفه مانند درختي است كه ريشه هاي آن متافيزيك وتنه آن فيزيك است .طبق تعريف . فيزيك علمي است كه هدف آن مطالعه عناصر متشكله ماده و برهم كنش هاي متقابل اين عنصرها مي باشد. فيزيك پايه علوم است در شيمي زمين شناسي و زيست شناسي از قوانين فيزيكي استفاده مي شود. با دانش فيزيك ماده ي بي جان را تحت بررسي قرار مي دهند و قوانيني را كشف مي كنند كه به صورت عمومي و كلي بيان مي شود. مثلا مي گوئيم همه ي اجسام از اتم تشكيل شده اند كه از هسته و الكترون ساخته شده است .در برسي هاي پيشرفته فيزيكي بايد از رياضيات كمك گرفت .اما رياضيات پايه ي فيزيك نيست بلكه رياضيات مثل ابزاري است كه فيزيك از آن استفاده مي شود.
310017_421054787938544_419723385_n

بحث و بررسي :

كوانتوم به منظور فهم عميق تر عناصر يا چيستي خود اتم با عبور دادن الكتريسيته از گاز هاي نادر مورد نظر و تفكر دانشمندان قرار گرفت . استفاده از اين تكنيك بدين منظور بود كه گازها وادار به درخشش گردند تا طيفشان قابل بررسي شود. ولي چيزي كه بيشتر مورد نظر فيزيكدانان و شيميدانان قرار گرفت اين بود كه نوع تخليه الكتريكي كه رخ مي دهد به مقدار تخليه هواي داخل لوله بستگي دارد. و نكته مهمي كه براي آنان جالب تر بود درخششي بود كه بر ديواره شيشه اي لوله پديد مي آمد و ظاهرا ناشي از چيزي در رابطه با يكي از سوزن هاي فلزي يا الكترودهاي انتهاي لوله بود. كه اين همان الكترود منفي كاتد بود. فيزيكداني در لندن به نام ويليام كروكس كوشيد اين اشعه كاتدي را توضيح دهد و معتقد بود كه اين امر ناشي از برق گرفتگي معدود مولكولهاي گاز باقيمانده در لوله و سپس دفع آنها از كاتد است. ولي در سال 1895 اكتشافي تصادفي نه تنها منجر به نفي توضيح كروكس شد بلكه سرآغاز انقلابي تمام عيار درنظرات مربوط به اتم گشت.

اين اكتشاف در وورتسبرك در جنوب آلمان رخ داد. ويلهم رنتگن براي آزمايش هاي مختلفي در آزمايشگاه خود از يك لوله خالي از گاز استفاده مي كرد. يكبار كه او لوله را در مقواي مشكي پيچيد و آزمايشگاه را تاريك كرد و با كمال تعجب ديد كه تكه كاغذي با روكش سيانيد پلاتين كه اتفاقا روي نيمكت گذاشته شده بود شروع به درخشش كرد ولي تا برق لوله قطع شد از درخشش باز ايستاد پس اين نتيجه را گرفت كه اشعه نافذي وجود دارد كه از لوله خارج مي شود از هوا عبور مي كند و به سيانيدپلاتين مي رسد. اين اشعه نمي توانست ذره اي باشد چرا كه توسط ميداني الكتريكي يا مغناطيسي منحرف نمي شد اما اگر اشعه بود مي بايست خاصيتي غريب مي داشت. زيرا عدسي نمي توانست آن را بشكند. رنتگن نتيجه گرفت كه شايد اين اشعه اي با طول موج بسيار كوتاه باشد ولي در هر صورت چون هنوز گيج كننده بود او آن را اشعه ايكس ناميد . گرچه بسياري ترجيح مي دادند آن را اشعه رنتگن بخوانند.

در دانشگاه كيمبريج جان جوزف تامسن شروع به مطالعه اشعه جديد كرد. آنها متوجه شدند كه وقتي اين اشعه از گاز عبور مي كند به آنها قابليت هدايت الكتريكي مي بخشد. تامسن نتيجه گرفت كه اين بايد ناشي از يونيزه شدن گاز باشد چون مثل آن است كه مايعي درحضور يون ها يا مولكولهاي باردار هادي برق گردد. از آن جا كه اشعه ايكس از اشعه كاتدي توليد مي شد تامسن تحقيق در مورد آن را به رادرفرد واگذاشت و خود به سراغ اشعه كاتدي رفت.

هانري بكرل سومين نسل از يك خانواده دانشمند پرور فرانسوي بود او كه افزون بر كسب دانش، سنگ هاي معدني و تركيب هاي شيميائي آزمايشگاه پدرش ادموند را نيز به ارث برده بود با علاقمندي كار پدرش روي پديده ي فلوئورسانس و فسفرسانس نيز در هنگام نور افشاني چنين پرتوي مرموزي راتابش مي كنند. از اين رو برآن شد كه تركيب هائي برگزيند و در اينباره به تحقيق بپردازد. او براي اين كار بلورهاي ماده اي را براي مدتي در برابر نور خورشيد قرار مي داد و بي درنگ درمحيطي تاريك روي يك فيلم خام عكاسي مي گذاشت كه درون يك پاكت كاغذي تيره بود. پس ازچند دقيقه فيلم را برداشته، ظاهر مي كرد و از روي ميزان وضوح تصوير،شدت تابش آن ماده را اندازه مي گرفت.

روز 26 فوريه سال1896 هانري در ادامه آزمايش هايش روي فسفر سانس طبيعي تركيب هاي اورانيوم دار پدرش دو قطعه ازبلورهاي يكي ازتركيب ها را برداشت و همه ي وسائل كار خود را آماده كرد. اما از آن جا كه هواي شهر پاريس كاملا ابري بود . از انجام آزمايش چشم پوشي كرد و دو قطعه بلور را همراه با فيلم خام عكاسي در كشوي ميز خود گذاشت و چند ساعتي به مطالعه پرداخت . عصر نيز زودتر از هميشه آزمايشگاه را به قصد خانه ترك. وضعيت هوا چند روزي به همين منوال بود و تعطيلات آخرهفته نيزكار را بيش تر به تعويق انداخت .

بامداد روز دوشنبه اول مارس هنگامي كه هانري به آزمايشگاه خود پانهاد ، يك باره به ياد بلورهاي درون كشوي ميزخود افتاد. باعجله سراغ آنها رفت و تصميم گرفت فيلم درون كشو را ظاهر كند. او با كنجكاوي فيلم را به تاريك خانه برد و آن را در محلول ظهور عكس قرارداد. پس ازچند دقيقه هيجان زده از تاريك خانه بيرون آمد، پشت ميز كار خود نشست و عبارت هاي زير را يادداشت كرد:

«دوشنبه اول مارس ساعت 40: 9 نتيجه آزمايش روي نمونه شماره 13 آزمايشهايم روي مواد فسفرسانس نشان داده بود كه همواره وضوح تويرپس از چند ثانيه به شدت كاهش مي يابد، اما در اين آزمايش برخلاف انتظارم پس از اين مدت حضور در تاريكي ايجاد تصويري با اين وضوح شگفت انگيزبه نظرمي رسد. چرا؟ اما فكرمي كنم كه پديده تازه اي را كشف كرده ام»

ادامه دارد »»»»»»»

منابع :

1- تاريخ علم – نوشته كالين ا.رنان ترجمه ي حسن افشار
2- تلاش سازندگان عصراتم – آلوين مك كاري ،ترجمه دكتراحمدغريب ودكترجمشيدكمالي
3- آشنائي با اورانيوم ، نوشته دكترخزانه و روشن ضمير



ارسال یک پاسخ

لطفا دیدگاه خود را وارد کنید!
لطفا نام خود را در اینجا وارد کنید

این سایت از اکیسمت برای کاهش هرزنامه استفاده می کند. بیاموزید که چگونه اطلاعات دیدگاه های شما پردازش می‌شوند.