مئة عام من ميكانيكا الكم: الأشخاص الذين غيروا العالم

(صحيفة دان تري) - يصادف هذا العام الذكرى المئوية لميلاد ميكانيكا الكم، من النظريات الرائدة إلى التطبيقات العالمية. إنها فرصة ذهبية لفيتنام لاغتنام زمام ثورة تكنولوجيا الكم ورسم مستقبلها.

في هذه الصورة بالأبيض والأسود التي التقطت في أوائل القرن العشرين، يجلس العشرات من العلماء ببدلات أنيقة أمام مبنى قديم على الطراز القوطي.

لم يكن هذا اجتماعاً عادياً – بل كان أحد أهم المؤتمرات العلمية في تاريخ البشرية، حيث جمع أعظم عقول الفيزياء في القرن العشرين.

ومن بين تلك الشخصيات الجادة المظهر كان ألبرت أينشتاين بشعره الفضي المميز، وفيرنر هايزنبرغ، وإرفين شرودنغر، وماكس بلانك، والعديد من العلماء الآخرين - أولئك الذين بنوا معًا واحدة من أكثر النظريات العلمية ثورية: ميكانيكا الكم.

جمع مؤتمر سولفاي لعام 1927 كبار علماء العالم في ذلك الوقت (صورة: ويكيبيديا).

يصادف هذا العام الذكرى المئوية للميلاد الرسمي لميكانيكا الكم. وقد أعلنت الأمم المتحدة عام 2025 عاماً دولياً لعلوم وتكنولوجيا الكم، احتفالاً بقرن من هذه الثورة العلمية، واستمراراً لاستكشاف إمكاناتها في القرن القادم.

هذه أيضاً فرصة لنا لنلقي نظرة على الرحلة الاستثنائية لنظرية غيرت تماماً كيف يفهم البشر الكون وأوجدت تطبيقات في الحياة اليوم.

أصول الثورة

في صيف عام 1925، سافر فيرنر هايزنبرغ، وهو فيزيائي ألماني شاب، إلى جزيرة هيليغولاند في بحر الشمال هرباً من حساسية شديدة لحبوب اللقاح كان يعاني منها.

في هذا المكان المنعزل فكر في كتابة ورقة بحثية ثورية "حول إعادة تفسير العلاقات الحركية والميكانيكية في نظرية الكم". ومع ذلك، لم يكن ليتوقع أن هذه الورقة البحثية، بعد نشرها، ستبشر بعصر جديد في الفيزياء.

في السابق، أدرك العلماء أن الفيزياء الكلاسيكية النيوتونية لا تستطيع تفسير العديد من الظواهر على المستوى الذري.

ساهم الفيزيائي اللامع ألبرت أينشتاين في تطوير الفيزياء - ميكانيكا الكم (صورة: PBS).

اكتشف ماكس بلانك أن الطاقة تُمتص وتُشع في "حزم" منفصلة تُسمى الكمات. استخدم أينشتاين هذه الفكرة لتفسير التأثير الكهروضوئي. لكن هايزنبرغ وزملاءه هم من بنوا نظامًا نظريًا متكاملًا لفرع جديد من الفيزياء - ميكانيكا الكم.

ما يميز ميكانيكا الكم هو أنها ليست مجرد نظرية جديدة تحل محل نظرية قديمة، بل تتطلب منا التخلي عن مفاهيمنا البديهية عن الواقع.

في عالم الكم، يمكن أن توجد الجسيمات في حالات متعددة في وقت واحد (تسمى التراكب الكمي)، ويمكن أن تؤثر على بعضها البعض على الفور حتى من على بعد ملايين الأميال (التشابك الكمي)، ولا يمكننا أن نعرف بدقة كل من موضع وزخم الجسيم في نفس الوقت (وفقًا لمبدأ عدم اليقين لهايزنبرغ).

من النظرية إلى التطبيق الواسع النطاق

يظن الكثيرون أن ميكانيكا الكم مجرد معادلات رياضية معقدة في المختبر. لكن في الواقع، لقد تغلغلت في كل جانب من جوانب الحياة الحديثة.

تعتمد معظم الأجهزة الإلكترونية التي نستخدمها يومياً على مبادئ الكم. فالهاتف الذكي الذي في جيبك يحتوي على مليارات الترانزستورات - وهي أجهزة تم اختراعها بناءً على فهم ميكانيكا الكم لأشباه الموصلات.

لولا ميكانيكا الكم، لما كان لدينا أجهزة الكمبيوتر، ولا الإنترنت، ولا نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)... ولا الليزر - وهو اختراع مهم آخر قائم على مبادئ الكم - والذي يُستخدم على نطاق واسع بدءًا من قارئات الباركود في محلات السوبر ماركت، ومشغلات الأقراص المدمجة/أقراص الفيديو الرقمية، وصولًا إلى جراحة العيون ونقل البيانات عبر كابلات الألياف الضوئية...