astroflare ⋆

ماذا صورَ تلسكوب هابل في تاريخ ميلادك؟ تعرَّف على الإجابة عَبرَ الموقع: Hubble Birthday images

من أكثر المفاهيم المغلوطة في ميكانيكا الكم هي القول إن الطبيعة تسمح بخرق قانون حفظ الطاقة بشرط أن تكون الفترة الزمنية المسموح بها... يُعدّ قانون حفظ الطاقة أحد المبادئ الأساسية في الفيزياء، وهو ساري في كل من الفيزياء الكلاسيكية و ميكانيكا الكم. ميكانيكا الكم لا تُشير إلى خرق قانون حفظ الطاقة لا في فترات قصيرة ولا طويلة. وبينما قد تُشير بعض الظواهر الكمومية، مثل "التذبذبات الكمومية" إلى تغيرات طفيفة في طاقة النظام على فترات زمنية قصيرة للغاية. لكن هذه التذبذبات لا تُمثل خرقًا للقانون، بل هي ظاهرة طبيعية ناتجة عن خصائص ميكانيكا الكم. وتعود إلى مبدأ عدم اليقين لهايزنبيرغ، الذي يُحدد حدود دقة قياس كل من الموقع والزخم في نفس الوقت.

أطروحة الدكتوراه المكتوبة بخط يد بول ديراك. كان عنوان ألاطروحة ببساطة "ميكانيكا الكم" رغم قصرها النسبي، شكّلت أطروحة ديراك أساسًا مهمًا لميكانيكا الكم الحديثة.

هل تعلم أن 195 يومًا قد مضت بالفعل من عام 2024؟ قد يبدو ذلك غريبًا، لكن يمكن إثباته رياضيًا بطريقة مذهلة! 195 = [(1- √10)³+(9- √10)³+(5- √10)³]

يُوصف إشعاع هوكينغ بشكل دقيق بأنه أزواج افتراضية من الجسيمات (مثل جسيم وجسيم مضاد) تظهر وتختفي بشكلٍ سريعٍ بالقرب من أفق الحدث لثقب الأسود. تتلاشى كلا الجسمين سريعًا. لكن بالقرب من الثقب الأسود، بسبب تأثير الجاذبية القوية، يُمكن أن يقع أحد الجسيمين داخل الثقب بينما يهرب الآخر، ليصبح هذا الجسيم الهارب هو ما يُعرف بإشعاع هوكينغ. تُشير الفرضية إلى أنّ درجة حرارة الثقب الأسود تتناسب عكسيًا مع كتلته. بمعنى آخر، الثقوب السوداء الأصغر تُصدر إشعاعًا أكثر وذات درجة حرارة أعلى، بينما الثقوب السوداء الأكبر تُصدر إشعاعًا أقل وذات درجة حرارة أدنى. مُزج معادلة هوكينغ على أساس نظري قوي يجمع بين ميكانيكا الكم والنسبية العامة وقد سُمي هذا الإشعاع نسبة إلى ستيفن هوكينغ، نشر ورقة بحثية عام 1974 بعنوان "أنفجارات الثقوب السوداء؟" استدلالاً على وجوده.

يُكتب المُبادل رياضيًا على هذا النحو: [A, B] = AB - BA في الرياضيات العادية اليومية، ستساوي هذه القيمة الصفر. لكن في ميكانيكا الكم، تمثل A و B كميات قابلة للملاحظة (observables). لذا يُخبرنا المُبادل أن ترتيب إجراء القياس على النظام يؤثر على النتيجة. بالعودة إلى مثال هايزنبرغ، فإن قياس موقع جسيم ما سيؤثر على زخمه.

يُخبرنا المُبادل (commutator) في ميكانيكا الكمّ عما إذا كان بإمكاننا قياس كميتين قابلتين للملاحظة (observables) في نفس الوقت. إذا كان المُبادل لقيمتين قابلتين للملاحظة يساوي صفرًا، إذًا يُمكن قياسهما معًا. أما إذا كانت القيمة غير صفر ، فهناك علاقة عدم اليقين بينهما. على سبيل المثال، يُعد مبدأ عدم اليقين هايزنبرغ (Heisenberg Uncertainty principle) نتيجة مباشرة لحقيقة أن الموقع (position) والزخم (momentum) لا يتبادلان، وبالتالي لا يمكننا تحديد الموقع والزخم بدقة في نفس الوقت.

لوحة فنية طبيعية خلّابة رُسمتْ بألوانٍ لا تَراها العينُ المجردةُ. تيتانُ، قمر زُحل الضخمُ، يَزخرُ ببحارٍ وبحيراتٍ ️مِن الميثانِ والسوائلِ الهيدروكربونيةِ ️الأخرى. وتُظهر لنا مركبةُ كاسيني الفضائيةُ هذه المناظرَ الخلابةَ من خلالِ عدساتِها الحساسةِ للأشعةِ تحت الحمراءِ والفوق بنفسجيةِ.