دراسة ميكانيكا الكم

أدى التطور التكنولوجي الذي مررنا به وما زلنا نمر به، إلى تقدم هائل في علم الفيزياء أو علم دراسة ميكانيكا الكم حتى أصبح أحد الأشياء المهمة في حياتنا اليومية، وأصبحت حياتنا محاطة بالعلم والفيزياء. مثال حي أن الأجهزة الضرورية التي يتم استخدامها، مثل الرادارات وأجهزة التلفزيون وأجهزة الكمبيوتر، وأجهزة التشخيص الطبي مثل الأشعة السينية والتصوير بالرنين المغناطيسي، من بين أهم الأدوات في حياتنا اليومية.

وتعتبر ميكانيكا الكم هي علم تجريبي من فروع الفيزياء يتعامل مع شرح جميع الظواهر على المستوى الذري. كما تتعامل ميكانيكا الكم مع محاولة الوصول إلى تفسير علمي لسلوك الذرة ومكوناتها الأساسية مثل الإلكترونات والبروتونات والنيوترونات. وسوف نتعلم معًا في السطور التالية معلومات حول دراسة ميكانيكا الكم، وأهم المتطلبات والاستخدامات والأقسام المتعلقة بدراسة هذا التخصص، كما أننا سنعرض لك أفضل الجامعات التي يتوفر بها دراسة ميكانيكا الكم أيضاً.

دراسة ميكانيكا الكم

ميكانيكا الكم هي فرع من فروع العلوم الطبيعية، تهتم بدراسة كل ما يتعلق بالفيزياء والتخصصات العلمية، مثل الطاقة والحركة والقوة التي تتعامل مع شرح جميع الظواهر على المستوى الذري. حيث أن ميكانيكا الكم تعتبر أداة التحليل العام التي تسعى إلى فهم طبيعة هذا الكون، وكيفية عمله. وقد بدأت ميكانيكا الكم تظهر في أوائل العصور الوسطى على يد أشهر العلماء العرب وغير العرب. كما أن هذا التخصص أصبح من العلوم الحديثة جدًا ويرتبط ارتباطًا وثيقًا بـعلم الفلك الذي يعتبر واحد من أهم العلوم وأعرقها. كما يرتبط أيضًا بالعديد من المواد العلمية المختلفة لعلَ أهمها، علم الرياضيات، وعلم الفلسفة، وعلم الأحياء. وتأثرت الفيزياء بهذه العلوم، وأثرت بها.

وفي بداية القرن السابع عشر تم وضع ما يسمى بالنظرية الموجية للضوء من قبل مجموعة من علماء الفيزياء، وفي بداية القرن الثامن عشر تم اكتشاف أشعة الكاثود من قبل العالم فارداي، من بعدها دراسة إشعاع الجسم الأسود، واستطاع العلماء التوصل إلى ما يعرف بقانون بلانك والذي استند عليه كافة العلماء حتى ظهرت ما أطلق عليها نظرية ميكانيكا الكم.

فميكانيكا الكم تعتبر من الفيزياء الحديثة التي تم اكتشافها في العصر العلمي الحديث. حيث تتألق دراسات ميكانيكا الكم على المستويات غير الذرية والذرية، كما تقوم بدراسة المواد وأسلوبها. وتبحث فيزياء الكم في المكونات الأساسية التي تتكون منها المواد في حالاتها الفيزيائية المختلفة. بسبب عدم قدرة الفيزياء الكلاسيكية القديمة على تفسير العديد من الظواهر الطبيعية والعلمية مثل الظاهرة الكهروضوئية وتأثير كومبتون وظاهرة الجسم الأسود. لذلك، تم استخدام ميكانيكا الكم لشرح هذه الظواهر.

مبدأ حفظ الطاقة

يعد مبدأ حفظ الطاقة أحد المبادئ الأساسية لميكانيكا الكم، وينص على أن الطاقة موجودة في شكل مجموعات، بالإضافة إلى أن الطاقة لا يتم تدميرها ولا يتم إنشاؤها من لا شيء، ولكن يمكن تحويلها من شكل إلى آخر وفقًا لقانون الحفاظ على الطاقة.

أهم الدورات في ميكانيكا الكم

سنشرح لك في هذا المقال بعض الدورات التعليمية المهتمة بدراسة دورات ميكانيكا الكم:

دورات معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا في الولايات المتحدة

دراسة ميكانيكا الكم

قدم مؤخرًا هذا المعهد دورتين كاملتين، وهما:

الدورة الأولى: تتطلب هذه الدورة أن يتعرف الطالب على مجموعة واسعة من المعادلات التفاعلية. بالإضافة إلى فيزياء الموجات الكهرومغناطيسية، كما تقدم الجامعة عددًا من الدورات المهتمة بدراسة هذه الموضوعات في بعد واحد وأوضح في ثلاثة أبعاد.

الدورة الثانية: وهي من الدورات التي تعنى بدراسة ميكانيكا الكم أو فيزياء الكم، وقد أجري البحث تحت إشراف الأستاذ العالمي بيرتون تسوبيك الحاصل على درجة الدكتوراه من جامعة كاليفورنيا.

الدورة التي تقدمها جامعة ستانفورد

حصلت هذه الجامعة على المركز الثاني في الترتيب الدولي في كيمياء الكم. حيث تقدم الجامعة العديد من الدورات للعالم ليوناردو سسكيند، الذي لديه العديد من الكتب التي تشرح إمكانية تطبيق بعض الموضوعات الفيزيائية في ممارسة معينة دون الحاجة لتدخل المعادلات الرياضية.

سلسلة الدورات التي تقدمها جامعة ييل

هي سلسلة من الدورات التي تقدمها رامورتي شنكار، أحد العلماء الذين ألفوا العديد من الكتب القيمة في مجال فيزياء الكم وتتناول هذه الدورات والقواعد والسياسات المتعلقة بفيزياء الكم.

جامعة فريدريش ألكسندر في ألمانيا (FAU)

تقدم جامعة فريدريش مجموعة كبيرة من الدورات في فيزياء الكم باللغة الإنجليزية، يمكنك التسجيل في إحدى تلك الدورات المؤهلة لدراسة ميكانيكا الكم بطريقة أكثر احترافًا، وبعد ذلك ستضمن لك خدمة تعليمية استثنائية وجودة لا مثيل لها.

المتطلبات الأساسية لتعلم ميكانيكا الكم

سنقدم لك أهم المتطلبات التي ستساعدك في رحلة التعلم الخاصة بك كأساس لفهم هذا المجال وتعميق أسراره.

1- الجانب الرياضي:

1. فاتورة الجبر الخطي.
2. المعادلات التفاضلية.
3. نظرية الاحتمالات.

2- الجانب المادي:

1. الميكانيكا القائمة على الحساب وتشمل ما يلي: نيوتن، ولاجرانج، هاملتون. الموجات والبصريات وتتضمن تجربة أخدود يونغ المزدوج وانكسار وتفريغ موجات الضوء.
2. ناقل كهرومغناطيسي قائم على الكهرباء.

مواد دراسة ميكانيكا الكم

دراسة ميكانيكا الكم

تخصص ميكانيكا الكم

ميكانيكا الكم هي علم له خصائصه الخاصة التي تميزه عن المجالات العلمية الأخرى، والتجارب هي الدعامة الأساسية للفيزياء. ولكي يتم قبول جميع النظريات الفيزيائية، يجب تكييفها للتجربة. وتناولت هذه التجارب سلوك الذرات والجزيئات، وفي الوقت نفسه فهم العلماء ضرورة إعادة النظر في مبادئ الفيزياء ومحاولة تحديد طرق جديدة توضح التفسيرات العلمية الصحيحة. ومن هنا أيقن العلماء بضرورة إعادة النظر فيما يخص المبادئ الأساسية للفيزياء، ومحاولة التعرف على طرق جديدة توضح التفسيرات العلمية الصحيحة، ومن هنا ظهرت الحاجة إلى ما يعرف بميكانيكا الكم.

فروض ميكانيكا الكم

تم اكتشاف ميكانيكا الكم في العصر العلمي الحديث، يعتبر العالم الفيزيائي الذي قام بوضع فروضها هو شرودنجر. ويعد من أهم هذه الفروض:

1. يتم التعبير عن كل حالة من حالات النظام الكمي في وظيفة تُعرف بالوظيفة الإيجابية. وهذه وظيفة افتراضية لا تتغير.
2. يجب أن تكون هناك بعض الشروط في هذا الأداء الإيجابي.
3. لابد أن يكون لها قيمة واحدة وإيجابية وتكون دالة متصلة ومستمرة من حيث اشتقاقها.
4. يجب أن يكون لكل كمية مادية عملية خاصة بها وبالتالي يمكن قياسها.