ابو ميكانيكا الكم

فرنر كارل هيزنبرج (بالألمانية: Werner Heisenberg) ‏ (5 ديسمبر 1901 في فورتسبورغ – 1 فبراير 1976 في ميونخ) كان فيزيائيًا ألمانيًا وحائزًا على جائزة نوبل عام 1932. اكتشف أحد أهم مباديء الفيزياء الحديثة وهو مبدأ عدم التأكد. من مؤلفاته: الجزء والكل، الفلسفة والفيزياء، الطبيعة في الفيزياء.

حياته
ولد فرنر هيزنبرج في ألمانيا سنة 1901 وحصل على الدكتوراه في الفيزياء النظرية من جامعة ميونخ سنة 1923. ومن سنة 1924 حتى سنة 1927 عمل مساعداً للفيزيائي الدنماركي نيلز بور. ظهرت أولى أبحاثه عن نظرية الكم سنة 1925, وظهرت صياغته لمبدأ عدم التأكد سنة 1927. توفي هيزنبرج سنة 1976 عن عمر يناهز 74 عامًا. وعاشت من بعده زوجته وسبعة من الأبناء.

أهمية نظريته العلمية
جاء اكتشاف هايزنبرج في علم الفيزياء تحديدا اكتشافه ميكانيكا الكم، فالميكانيكا هي ذلك الفرع من علم الفيزياء الذي يهتم بالقوانين العامة للتحكم في حركة الأشياء المادية. إنه أهم فروع علم الفيزياء، وفي السنوات الأولى من القرن العشرين، أصبحت قوانين الفيزياء المعروفة غير قادرة على تفسير حركة الأشياء الصغيرة كالذرات وجزيئات الذرات، وكان شيئا محيراً ومقلقاً أيضاً حيث كانت تلك القوانين قادرة على تفسير الأشياء الأكبر حجماً من الذرة أما الذرة وما دونها فلم تجد قوانين تفسر حركتها. وفي سنة 1925 قدم فرنر هيزنبرج قوانين جديدة تختلف تماماً عن تلك الصيغ التي قدمها نيوتن قبل ذلك. أما نظرية هيزنبرج - وقد أدخل عليها عدد آخر من العلماء بعض التعديلات - فأصبحت قادرة على تفسير حركة كل لأشياء صغيرها وكبيرها. ومن أهم نتائج نظرية هيزنبرج في تفسير حركة الذرات مبدأ اسمه مبدأ عدم التأكد. هذه المبدأ الذي وضع صيغته سنة 1927. ويعتبر هذا المبدأ من أعظم المباديء أثراً في تاريخ العلم الحديث حيث أنه يضح حدوداً لقدرة الإنسان على قياس الأشياء.

فهذا المبدأ معناه أنه لا يمكن قياس خاصتين فيزيائيتين (كالمكان والسرعة) لجسيم كمي (كالإلكترون) بلحظة معينة دون وجود قدر من عدم التأكد من أحد الخاصيتين أو كليهما. فإذا عرفنا مكان الإلكترون بلحظة أصبح متسحيلا معرفة سرعته بدقة، لأن إلكترونا متحركا في لحظة من الزمن (خلال فترة زمنية تتناهى إلى الصفر) سيبدو ساكنا. فإذا هناك قدر لا يمكن معرفته ولا نستطيع أن نكون على يقين منه. أما نتائج هذا المبدأ فشيء هائل حقاً، فإذا كانت القوانين الأساسية للفيزياء تمنع أي عالماً مهما كانت ظروفه مثالية، من أن يحصل على أية معلومات مؤكدة، فمعنى ذلك أنه لا يستطيع أن يتنبأ بحركة أي شيء مستقبلاً. ومعنى هذا المبدأ وتطبيقاً له فإن أي تعديل أو تطوير في وسائلنا في المعرفة لن بمكننا من التغلب على هذه الصعوبة.

ومبدأ عدم اليقين هذا معناه أن علم الفيزياء لا يستطيع أن يفعل أكثر من أن تكون لديه تنبؤات إحصائية فقط. فالعالم الذي يدرس الإشعاع الذي مثلا، يمكنه أن يتنبأ فقط بأن من كل ألف مليون ذرة راديوم مليونان فقط سوف يصدران آشعة جاما في اليوم التالي، كما أنه لا يستطيع التنبؤ أي نوع من ذرات الراديوم سوف يفعل ذلك. ولكن يمكننا القول أنه كلما زادت عدد الذرات كلما ذاد عدم التأكد وكلما نقصت كلما زاد التأكد. وكانت هذه النظرية مقلقة لدرجة أن عالماً كبيراً بوزن آينشتين قد رفضها أول الأمر. وهو الذي قال " إن عقلي لا يستطيع أن يتصور أن الله يلعب النرد بهذا الكون " متناسياً إدراكه الشخصي وإدراك الله تعالى، ومع ذلك لم يجد العلماء أمامهم إلا قبول هذه النظرية التي إهتدى إليها هيزنبرج.

نتائج نظريته الهامة
ومن الواضح أن نتائج نظرية الكم هذه لها نتائج أعمق من نظرية النسبية لأينشتين وكانت لها آثار فلسفية عميقة. ومن نتائج هذه النظرية أننا أستخدمنا الميكروسكوب الإلكتروني وآشعة الليزر والترانزستور، كما أن لفيزياء الكم نتائجها العلمية في الفيزياء النووية والطاقة النووية، وهي أساس معلوماتنا عن الطيف الضوئي. كما أنها تستخدم في الفلك وفي الكيمياء كما أننا نعتمد عليها في معرفة خواص الهيليوم السائل والتكوينات الداخلية للنجوم ومغناطيسية الحديد والإشعاع النووي. يذكر أن هناطك من أهتموا وساهموا في نظرية الكم في الميكانيكا أمثال : ماكس بلانك، ألبرت أينشتاين، ونيلز بور والعالم الفرنسي لويس دي بروي كما ساهم فيها بعد نشرها عدد أخر من العلماء كالعالم النمساوي إرفين شرودنغر والعالم الإنجليزي بول ديراك، كلاهما قد أضاف تصوراً جديداً إلى هذه ميكانيكا الكمّ بالإضافة إلى تصور هايزنبرغ المبني على ميكانيكا المايتركس، فتصور شرودنغر مبني على معادلة شرودنغر وتصور ديراك المبني على معادلته