لا مستحيل مع الشغف بالمعرفة.. حتى الضوء ينحني حين نفهمه
واحدة من أشهر التجارب الفكرية في تاريخ الفيزياء!
تخيل أنك وضعت قطة داخل صندوق مغلق يحتوي على آلية تعتمد على تحلل ذرة مشعة:
إذا تحللت الذرة، تطلق السم وتموت القطة، وإذا لم تتحلل، تبقى القطة حية.
لكن.. طالما لم يفتح أحد الصندوق، فالقطة ليست حية ولا ميتة، بل في حالة "تراكب كمومي" — أي حالتين في الوقت نفسه!
هذه التجربة الرمزية تعبّر عن غرابة ميكانيكا الكم، حيث لا تتحدد الحالة الفيزيائية للجسيم إلا عند ملاحظته.
عالم الفيزياء الفرنسي لويس دي بروي قدّم ثورة في الفهم العلمي حين قال إن الجسيمات مثل الإلكترونات ليست فقط "كرات صغيرة"، بل يمكن أن تتصرف مثل موجات أيضًا.
قطة دي بروي، إذن، ليست فقط مخلوقًا ماديًا، بل تمتلك طبيعة موجية— تتذبذب، تنتشر، وتُظهر خصائص موجية مثل التداخل.
هذا المبدأ هو أساس لفهم الإلكترونات في الذرات، وحتى في التقنيات الحديثة كالمجهر الإلكتروني.
الفيزيائي العبقري بول ديراك دمج بين ميكانيكا الكم ونظرية النسبية الخاصة، فخرج بمعادلة عظيمة تنبأت بشيء غريب:
وجود المادة المضادة!
أي أن لكل جسيم (كإلكترون) يوجد جسيم مضاد (كالبوزيترون).
وفقًا لنظرية "الثقوب" التي قدّمها، يمكننا تخيّل:
🐾 +Dirac Cat: تمثل الجسيم الطبيعي (كإلكترون).
🐾 –Dirac Cat: تمثل الجسيم المضاد (كالبوزيترون)، كأنها "ثقب" في بحر من الإلكترونات.
وهكذا نشأت فكرة أن حتى "الفراغ" قد يكون مزدحمًا بالجسيمات غير المرئية!
هذه القطط تحب الخصوصية!
طبقًا لإحصاء فيرمي-ديراك (الذي ينطبق على "الفرميونات" مثل الإلكترونات)، لا يمكن لقطتين أن تشغلا نفس الغرفة (أو الحالة الكمومية) في الوقت نفسه.
هذا هو مبدأ الاستبعاد لباولي:
كل قطة تأخذ صندوقًا خاصًا بها، ولا يُسمح بالتكرار.
هذا المبدأ هو سبب تنظيم الإلكترونات في المدارات الذرية، ويمنعها من الانهيار فوق بعضها.
على عكس قطط فيرمي، هذه القطط تحب الازدحام والتجمّع!
تمثل هذه القطط البوزونات (كالفوتونات)، التي تتبع إحصاء بوز-آينشتاين.
يمكن لكل القطط أن تدخل نفس الصندوق، بل وتحب أن تكون في نفس الحالة!
وهذا ما يسمح بتكوّن ظواهر مدهشة مثل تكاثف بوز-آينشتاين:
حالة كمومية حيث آلاف أو ملايين الجسيمات تتصرف وكأنها جسيم واحد عملاق – أشبه بجوقة تغني بانسجام كامل.
تشير هذه القطة إلى مبدأ عدم اليقين لهايزنبرغ (Heisenberg’s Uncertainty Principle)، الذي ينص على:
لا يمكنك أن تعرف موقع وسرعة جسيم كمومي بدقة في الوقت نفسه.
في الصورة: نرى القطة تظهر بشكل غير محدد في أماكن مختلفة داخل الصندوق، وكأننا لا نعلم بالضبط أين هي، لكنها "موجودة في مكان ما"..
تعبير رائع عن فكرة أن العالم الكمومي ليس محددًا كما تعوّدنا، بل تحكمه احتمالات وليس يقينًا.
تشير إلى ظاهرة في الفيزياء الحرارية تُعرف بـ التحول الطوري للسائل الهيليومي، التي درسها الفيزيائي بيوتر كابيتسا.
عند درجة حرارة منخفضة جدًا (نقطة لامبدا λ)، يتحول الهليوم-4 إلى حالة تُسمى المائع الفائق (Superfluid)، وهي حالة ذات خصائص غريبة:
تنعدم فيها اللزوجة تمامًا.
يمكن للسوائل أن تتسلّق جدران الأوعية!
في الصورة: نرى قطة "عادية" في حوض دافئ، ثم نراها تنساب كالماء وتتجاوز الجدران عند البرودة — تعبير جميل عن التحول الطوري المذهل!
الصورة وجدتها في الفيسبوك ولم أعرف من مصدرها، من يعرف مصدرها يمكنه مراسبتي لاضافة المصدر هنا