دور نظرية “الإلكتروديناميك الكمومي” في تفسير الظواهر الفيزيائية والنووية

1997 عجائب الضوء والمادة تجريباً وتأويلاً

KFAS

الإلكتروديناميك الكمومي الظواهر الفيزيائية والنووية الفيزياء

لكنني أحب قبل ذلك أن أذهلكم أكثر قليلا ، وذلك بأن أريكم اتساع مجال الظواهر التي يتيح الإلكتروديناميك الكمومي تفسيرها ، والواقع أن من الأسهل أن نبدأ من النهاية فنقول أن هذه النظرية تتيح توصيف كل ظواهر العالم الفيزيائي ، باستثناء المفعولات الثقالية ( تلك التي تمسك بكم جالسين على كراسيكم – وبتعبير أصح : إن ما يمسك بكم جالسين على كراسيكم – وبتعبير أصح : إن ما يمسك بكم جالسين على كراسيكم مزيج من الثقالة والمجاملة ) وظواهر النشاط الإشعاعي ( التي تخص مرور نواة الذرة من سوية طاقية إلى سوية أخرى ، وبتعبير أشمل : الفيزياء النووية ) .

فإذا استثنينا الثقالة والفيزياء النووية ، ماذا يبقى؟  يبقى أمامنا ظواهر كاحتراق البنزين في محركات السيارات وتشكل الفقاعات والزّبد ، وقساوة الملح أو الفولاذ.. حتى أن البيولوجيين ( علماء الحياة ) يحاولون اليوم أن يفسروا، ما أمكنهم ، الحياة بالاعتماد على الكيمياء، وقد ذكرت سلفاً أن أساس الكيمياء هو الإلكتروديناميك الكمومي.

وعلي هنا أن أوضح النقطة التالية : عندما أقول أن الإلكتروديناميك الكمومي يفسر كل ظواهر دنيا الفيزياء ،  فإن ذلك ليس صحيحاً تماما، فمعظم الظواهر الشائعة حولنا تعتمد على عدد هائل من الإلكترونات ، وأذهاننا تجد صعوبة في استيعاب مثل هذا التعقيد.

لكننا نستطيع ، في مواجهة مثل هذه الظروف،  استخدام النظرية لصنع فكرة عما لا بد أن يحدث إجمالياً وللتحقق من أنه قد حدث بالفعل إجماليا .

ومن جهة أخرى ، إذا نفذنا تجربة مخبرية تتناول عدداً صغيراً من الإلكترونات ، في ظروف تجريبية بسيطة ، وإذا حسبنا ، بدقة هذه المرة ، ما يجب أن يحدث ، ثم قسنا ، بدقة أيضا ، ما حدث ، عندئذ يتضح لنا ، مهما كانت التجربة ، إن الإلكتروديناميك الكمومي يعمل على ما يرام.

ونحن ، الفيزيائيين ، نقف على الدوام بالمرصاد لكل ما يمكن أن يظهر من خلل في النظرية . إنها قاعدة اللعبة : إن الجانب المثير في النظرية هو ما يمكن أن يظهر فيها من خلل .

أما فيما يخص الإلكتروديناميك الكمومي فلم نجد فيه أي خلل حتى الآن . إنه ، بمعنى ما ، لؤلؤة الفيزياء النظرية التي نتباهى بها أكثر من أي شيء آخر.

والإلكتروديناميك الكمومي يتخذ أيضاً نموذجاً للنظريات الجديدة التي تسعى لتفسير الظواهر النووية،  أي تلك التي تحدث ضمن نواة الذرة. ف

إذا اعتبرنا العالم الفيزيائي مسرحاً للتمثيل نقول إن الممثلين هم الإلكترونات ، خارج النواة ، والكواركات quarks والغليونات gluons .. الخ – عشرات الجسيمات الأخرى – ضمن النواة – على الرغم من أن هؤلاء الممثلين جميعاً ذوو مظاهر متخالفة جداً ، فإن بينهم في ((لعبهم)) قرابة في الأسلوب واضحة جداً ، مما يمكن تسميته بالأسلوب الكمومي، وهو أسلوب عجيب، بكل معنى الكلمة ، ومحدد السمات جداً.

وسأذكر لكم في المحاضرة الأخيرة ، بضعة أمور عن الجسيمات النووية، أما في الوقت الحاضر فاكتفي،  بغية المزيد من التبسيط ، بالكلام عن الفوتونات – أما في الوقت الحاضر فأكتفي، بغية المزيد من التبسيط،  بالكلام عن الفوتونات – وهي جسيمات الضوء – وعن الإلكترونات، لأن المهم،  بهذا الصدد، هو أسلوب سلوك هذه الجسيمات ، ذلك هو بيت القصيد .