< Return to Video

قطة شرودنجر: تجربة فكرية في ميكانيكا الكم - تشاد أورزيل

  • 0:07 - 0:12
    عالم الفيزياء النمساوي إروين شرودنجر
    هو أحد مؤسسي ميكانيكا الكم،
  • 0:12 - 0:15
    ولكنه مشهور أكثر بشئ
    لم يفعله أبدًا في الواقع:
  • 0:15 - 0:18
    هذا الشي هو تجربة فكرية تتعلق بقطة.
  • 0:18 - 0:21
    لقد تخيل أنه أخذ قطة
    ووضعها في صندوق محكم الغلق
  • 0:21 - 0:27
    مع جهاز يحتمل أن يقتل القطة
    بنسبة 50% في الساعة التالية.
  • 0:27 - 0:30
    وفي نهاية هذه الساعة، طرح سؤالًا:
    "ما حالة هذه القطة؟"
  • 0:30 - 0:34
    يشير المنطق السليم إلى أن القطة
    إما حية وإما ميتة،
  • 0:34 - 0:37
    ولكن شرودنجر أشار إلى أنه،
    وفقًا لميكانيكا الكم،
  • 0:37 - 0:42
    عند اللحظة التي تسبق فتح الصندوق،
    تكون القطة حية وميتة بالتساوي
  • 0:42 - 0:44
    في نفس الوقت.
  • 0:44 - 0:48
    فقط عندما يتم فتح الصندوق
    يمكننا رؤية حالة واحدة محددة.
  • 0:48 - 0:52
    وحتى يحدث ذلك، فإن القطة تمثل
    كتلة مبهمة من الاحتمالية،
  • 0:52 - 0:54
    نصفها شئ والنصف الثاني شئ آخر.
  • 0:54 - 0:57
    هذا يبدو سخيفًا،
    وتلك كانت وجهة نظر شرودنجر.
  • 0:57 - 1:00
    فقد وجد فيزياء الكم
    شديدة الفلسفة بشكل مزعج،
  • 1:00 - 1:03
    لذلك ترك النظرية
    التي ساعد في تكوينها
  • 1:03 - 1:05
    واتجه إلى الكتابة عن علم الأحياء.
  • 1:05 - 1:09
    وعلى الرغم من أن فكرة قطة شرودنجر
    قد تبدو سخيفة، إلا أنها حقيقية جدًا.
  • 1:09 - 1:11
    في الواقع، هي جوهرية.
  • 1:11 - 1:14
    إذا لم يكن من الممكن أن توجد
    الأجسام الكمية في حالتين في نفس الوقت،
  • 1:14 - 1:19
    لن يكون جهاز الكمبيوتر الذي تستخدمه
    لمشاهدة هذا الفيديو موجودًا.
  • 1:19 - 1:21
    الظاهرة الكمية للتراكب
  • 1:21 - 1:26
    تترتب على الطبيعة المزدوجة
    لموجات وجسيمات كل شئ.
  • 1:26 - 1:28
    وليكون لأي جسم طول موجي،
  • 1:28 - 1:30
    يجب أن يمتد هذا الجسم خلال
    مساحة من الفضاء،
  • 1:30 - 1:34
    مما يعني أنه يحتل مواضع عديدة
    في نفس الوقت.
  • 1:34 - 1:37
    على الرغم من ذلك، لا يمكن
    تحديد الطول الموجي
  • 1:37 - 1:39
    لجسم يمتد في مساحة صغيرة
    من الفضاء بشكل دقيق.
  • 1:39 - 1:43
    لذلك يوجد الجسم في
    أطوال موجية عديدة في نفس الوقت.
  • 1:43 - 1:46
    ونحن لا نرى هذه الخصائص الموجية
    للأشياء التي نتعامل معها يوميًا
  • 1:46 - 1:50
    لأن الطول الموجي يتناقص
    مع زيادة كمية الحركة.
  • 1:50 - 1:53
    والقطة ثقيلة وكبيرة الحجم نسبيًا.
  • 1:53 - 1:57
    إذا أخذنا ذرة واحدة وقمنا بتكبيرها
    في حجم المجموعة الشمسية،
  • 1:57 - 2:00
    سيكون الطول الموجي لقطة
    تحاول الهرب من عالم فيزياء
  • 2:00 - 2:03
    في صِغر ذرة واحدة ضمن
    المجموعة الشمسية.
  • 2:03 - 2:08
    وهذا صغير جدًا لدرجة لا يمكن قياسها،
    لذلك لا نرى سلوك الموجة للقطة.
  • 2:08 - 2:10
    ومع ذلك، فإن جسيم صغير مثل الإلكترون
  • 2:10 - 2:13
    يمكن أن يوفر دليلًا واضحًا
    على طبيعته المزدوجة.
  • 2:13 - 2:19
    إذا أطلقنا الإلكترونات واحدًا بعد الآخر
    نحو شقين ضيقين في برميل
  • 2:19 - 2:24
    يتم رصد كل إلكترون عند الجانب البعيد
    في مكان واحد عند لحظة محددة،
  • 2:24 - 2:25
    مثل الجسيم.
  • 2:25 - 2:28
    لكن إذا قمت بتكرار هذه التجربة لعدة مرات،
  • 2:28 - 2:30
    مع تتبع كل عمليات الرصد الفردية،
  • 2:30 - 2:35
    سترى أنها تكوّن نمط يمثل
    صفة مميزة لسلوك الموجة:
  • 2:35 - 2:37
    مجموعة من الأشرطة - مساحات بها
    إلكترونات عديدة
  • 2:37 - 2:40
    تفصلها مساحات خالية من أي إلكترونات.
  • 2:40 - 2:43
    قم بسد أحد الشقين وستختفي هذه الأشرطة.
  • 2:43 - 2:48
    وهذا يوضح أن النمط ينتج عن مرور
    كل إلكترون من خلال الشقين الاثنين
  • 2:48 - 2:50
    في نفس الوقت.
  • 2:50 - 2:53
    فالإلكترون الواحد لا يختار
    أن يتحرك إلى اليمين أو اليسار،
  • 2:53 - 2:56
    بل يتحرك إلى اليمين واليسار معًا.
  • 2:56 - 3:00
    ويؤدي هذا التراكب أيضًا إلى
    التكنولوجيا الحديثة.
  • 3:00 - 3:05
    الإلكترون الموجود قرب نواة الذرة
    يوجد في مدار متسع شبيه بالموجة.
  • 3:05 - 3:07
    إذا قمت بتقريب ذرتين معًا،
  • 3:07 - 3:10
    لن تحتاج الإلكترونات لاختيار
    ذرة واحدة فقط،
  • 3:10 - 3:12
    لكن يتم مشاركتها بين الذرتين.
  • 3:12 - 3:15
    هذه هي طريقة تكوين
    بعض الروابط الكيميائية.
  • 3:15 - 3:21
    فالإلكترون في الجزئ ليس فقط
    في الذرة (أ) أو الذرة (ب)، بل في (أ) و(ب).
  • 3:21 - 3:24
    وبإضافة مزيد من الذرات،
    ستنتشر الإلكترونات بشكل أكبر،
  • 3:24 - 3:27
    ويتم مشاركتها بين عدد كبير
    من الذرات في نفس الوقت.
  • 3:27 - 3:31
    فالإلكترونات في المادة الصلبة
    ليست مرتبطة بذرة معينة
  • 3:31 - 3:35
    ولكنها مشتركة بين جميع الذرات،
    وممتدة خلال نطاق كبير من الفضاء.
  • 3:35 - 3:38
    ويحدد التراكب الهائل للحالات
  • 3:38 - 3:42
    طريقة تحرك الإلكترونات خلال المادة،
  • 3:42 - 3:46
    سواء أكانت مادة موصلة أم عازلة
    أم شبه موصلة.
  • 3:46 - 3:48
    يسمح لنا فهم كيفية مشاركة
    الإلكترونات بين الذرات
  • 3:48 - 3:52
    بالتحكم بشكل دقيق في خصائص
    المواد شبه الموصلة،
  • 3:52 - 3:54
    مثل السيليكون.
  • 3:54 - 3:56
    الجمع بين مواد شبه موصلة مختلفة
    بالطريقة الصحيحة
  • 3:56 - 4:00
    يسمح لنا بصنع الترانزستورات
    على نطاق صغير،
  • 4:00 - 4:02
    الملايين منها على رقاقة كمبيوتر واحدة.
  • 4:02 - 4:04
    تقوم هذه الرقاقات والإلكترونات
    المنتشرة بها
  • 4:04 - 4:07
    بإمداد الكمبيوتر الذي تستخدمه الآن
    لمشاهدة هذا الفيديو بالطاقة.
  • 4:07 - 4:12
    هناك مزحة قديمة تقول أن الإنترنت موجود
    ليسمح بمشاركة مقاطع فيديو للقطط.
  • 4:12 - 4:15
    ومع ذلك، على مستوى شديد العمق،
    يرجع الفضل في وجود الإنترنت
  • 4:15 - 4:19
    إلى عالم فيزياء نمساوي
    وقطته الخيالية.
Title:
قطة شرودنجر: تجربة فكرية في ميكانيكا الكم - تشاد أورزيل
Speaker:
Chad Orzel
Description:

لمشاهدة الدرس بالكامل: http://ed.ted.com/lessons/schrodinger-s-cat-a-thought-experiment-in-quantum-mechanics-chad-orzel

قام عالم الفيزياء النمساوي أروين شرودنجر، أحد مؤسسي ميكانيكا الكم، بطرح هذا السؤال الشهير: إذا وضعت قطة في صندوق محكم الغلق مع جهاز يحتمل أن يقتل القطة بنسبة 50% في الساعة التالية، ماذا ستكون حالة القطة عند انتهاء الوقت؟ يقوم تشاد أورزيل بالبحث في هذه التجربة الفكرية.

الدرس بواسطة تشاد أورزيل، والرسوم بواسطة أجوتا فيجسو.
more » « less
Video Language:
English
Team:
closed TED
Project:
TED-Ed
Duration:
04:38

Arabic subtitles

Revisions

Our website uses cookies for analysis purposes.