ماكس بلانك و أغرب النظريات الحديثة

 - الجزء الأول -

ماكس بلانك و أغرب النظريات الحديثة تصميم الصورة : رزان الحموي

من هو ماكس بلانك Max Planck ؟

هو عالم فيزيائي ألماني، من مواليد سنة 1858 في مدينة كيل، وتوفي سنة 1947، وقد نشأ في أسرةٍ متعلمةٍ ومتدينة، ضمن بيئةٍ محافظةٍ على التعاليم الدينية والذهاب إلى الكنيسة والالتزام بالدراسة العلمية والنزاهة والشرف، فقد كان جده عالم لاهوت في جامعة غوتينغن، وكان والده أستاذاً للحقوق في جامعة كيل و|جامعة ميونخ|، وكان عمّه قاضياً وقد اشترك في وضع القانون المدني الألماني.

 يعتبر بلانك أول من نتحدث عن نظرية الكم (الكوانتم) التي تعتبر مع نظرية النسبية لأينشتاين محور فيزياء القرن العشرين، نظراً للمفاهيم الجديدة التي جاءت بها هاتان النظريتان. كما حصل على جائزة نوبل في الفيزياء عام 1918.

نشأة بلانك ومسيرته:

في سنة1867  تلقى والد بلانك عرضاً للعمل في جامعة ميونخ، فانتقل بلانك مع أسرته إلى هناك، ودخل مدرسةً ثانويةً درس فيها علم الفلك و|الرياضيات | والميكانيك، فكانت تلك خطواته الأولى في رحلته مع الفيزياء. 

في سنة 1874 أنهى بلانك دراسته الثانوية، ودخل جامعة ميونخ ليدرس الفيزياء، وكان الاعتقاد السائد وقتها بأنه لا يوجد شيء جديد لاكتشافه في الفيزياء، لأن العلم قد اكتشف كل شيء في| عالم الفيزياء|، فنصحه أحد الأساتذة بدراسة شيء آخر، ولكنه أصرّ على دراسة الفيزياء، وقال بأنه يريد التعمق اكثر في مبادئ الفيزياء.

في سنة 1877 انتقل بلانك إلى برلين فتلقى التعليم على أيدي بعض كبار الفيزيائيين، فدرس |علم الحرارة| (الترموديناميك)، وقدّم رسالات دراساته العليا في مجال القانون الثاني للترموديناميك، وحالات توازن الأجسام حرارياً عند درجات حرارة مختلفة.

حصل بلانك على درجة الدكتوراه في الفيزياء من جامعة ميونخ مع مرتبة الشرف، ولم يكن قد اجتاز عامه العشرين، ثم اشتغل في التدريس بجامعة ميونخ ثم في جامعة كيل، وفي سنة 1889 أصبح أستاذاً للفيزياء في| جامعة برلين|، ويقي فيها حتى تقاعد في عمر السبعين عام 1928.

نظرية الكم:

في كانون الأول من عام 1900، أعلن بلانك للعالم عن اكتشافه الجديد الذي هزّ الوسط العلمي وأربك الكثير من كبار العلماء مثل أينشتاين، والذي غيّر الكثير من مفاهيم الفيزياء والمادة، وقد مهّد اكتشافه لظهور ما بات يعرف بنظرية الكم (الكوانتم)، فقد أعلن بلانك بأن طاقة الموجات الضوئية تتغير على شكل قفزاتٍ لحظيةٍ، وبأنها كميات غير متصلة زمنياً، بمعنى أن الطاقة تنتقل فجأةً من مستوى محدد إلى مستوى آخر دون المرور بمراحل انتقالية بين المستويين، أي أن الطاقة تتكون من كتلٍ صغيرةٍ جداً أسماها كموميات أو كمّات، ومفردها كم (QUANTOM).

كان الاعتقاد العلمي السائد في ذلك الوقت هو أن الطاقة تتزايد أو تتناقص بمقادير متواصلة زمنياً أي بلا حد أصغر للارتفاع أو الانخفاض، فجاءت نظرية الكم لتفرض نفسها كحقيقةٍ يجب التعامل معها، ما أجبر العلماء على إعادة التفكير في الكثير من المعلومات والمفاهيم القديمة، وهذا ما أدى إلى فهم جديد للطبيعة ومكونات المادة وطبيعة الإشعاع.

اقرأ المزيد...

بقلمي سليمان أبو طافش

ماكس بلانك و أغرب النظريات الحديثة

 -الجزء الثاني -

ماكس بلانك و أغرب النظريات الحديثة تصميم الصورة : رزان الحموي

استكمالاً لما بدأناه في الجزء الأول سنتابع...

 كيف وصل بلانك إلى نظرية الكم؟

اهتم بلانك بدراسة الإشعاع الصادر عن الجسم الأسود عند تسخينه. (والجسم الأسود هو كل جسم يمتص كل ما يسقط عليه من أشعة)، فاستطاع بلانك أن يضع معادلةً جبريةً معقدةً تصف حركة الاشعاع الصادر عن الجسم الأسود عند تسخينه، فقال بأن الطاقة الصادرة عن ذرّات الجسم الأسود تنبعث على شكل دفقات (كمّات)، وتختلف تلك الكمات بحسب طول موجة الاشعاع وتردده، أي أن لكل لون محدد في الطيف المرئي طاقة مختلفة، كما استطاع بلانك أن يحدد ثابت التناسب بين تردد الموجة وطاقتها، فأصبح ذلك الثابت يعرف باسمه (ثابت بلانك).

وبفضل نظرية الكم التي وضعها بلانك أمكن تفسير الكثير من |الظواهر الطبيعية| التي فشلت| قوانين الفيزياء| التقليدية في تفسيرها، كما أدت الاكتشافات الأحدث منها إلى تأكيد صحتها مثل الفعل الكهرضوئي وتركيب الذرّة وغيرها.

تأثير اكتشاف بلانك لكمّات الطاقة:

عندما اكتشف بلانك نظرية الكم اعتقد العلماء بأن ما وصل إليه بلانك ليس أكثر من خرافة رياضية لا علاقة لها بالواقع، وقد اعتقد هو بذلك أيضاً، ولكن بعد وقت قصير، أصبحت نظريته تثبت صحتها من خلال اكتشافاتٍ أخرى، فقد استخدم بعض العلماء نظرية الكم في تفسير ظواهر آخري لا تقل أهميةً عن ظاهرة إشعاع الجسم الأسود، فقد استفاد |اينشتاين| من نظرية الكم لتفسير ظاهرة الفعل الكهرضوئي، (وهو التأثير المتبادل بين الكهرباء والضوء، فقد لاحظ العلماء بأن تسخين سلك |المصباح الكهربائي| يجعله يصدر أضواءً بألوان مختلفة بحسب درجة التسخين)، كما استعان نيلز بور  بنظرية الكم في تفسير الطيف الترددي لذرة الهيدروجين، وكذلك كان لنظرية الكم أثرها الكبير في وضع قانون الإرتياب للعالم هايزنبرغ (الذي يقول بأنه لا يمكن تحديد سرعة الإلكترون ومكانه في نفس الوقت، ويمكن فقط معرفة احتمال وجود الإلكترون في موضع محدد عند سرعة محددة)، كل ذلك وغيره أثبت صحة نظرية الكم فنال بلانك جائزة نوبل على هذه النظرية وأهميتها الكبيرة.

أغرب مفهوم نتج عن نظرية الكم:

بناءً على نظرية الكم فإن |فوتونات الضوء| هي كميات محددة من الطاقة، ولكنها تستطيع انتزاع الإلكترونات من مداراتها، ولكن الالكترون جسيم دقيق، ما جعل أينشتاين يقول بأن الفوتون هو في الحقيقة جسيم له طبيعة موجية، ثم أضاف العلماء فكرةً جديدة، مفادها أن الإلكترون أيضاً هو جسيم له طبيعة موجية، ولإثبات ذلك قام العلماء بتجارب كثيرة على الإلكترونات فتبين بأنها تتصرف أحياناً كجسيمات، بينما تتصرف في أوقاتٍ أخرى وكأنها موجات، والأغرب من ذلك فقد تبين للعلماء بأن الاإلكترونات تستطيع التواصل فيما بينها وتنقل لبعضها بعض المعلومات مثل جهة دوران الإلكترون حول نفسه، وهي تستطيع التواصل مع بعضها مهما كانت المسافة بينها، وهذا التواصل لحظي بمعنى أنه لا يستغرق أي وقت.

لكي تعم المعرفة بين الناس شارك المقال مع الآخرين.

بقلمي سليمان أبو طافش