تُعتبر القوانين العلمية ذات تأثير عميق على جميع جوانب الحياة. ومن بين هذه القوانين، يبرز الفارق بين ميكانيكا الكم والميكانيكا الكلاسيكية، اللتين تختلفان في الأسس والمبادئ. في هذه المقالة، سنسلط الضوء على الفروق الجوهرية بين ميكانيكا الكم الكلاسيكية والحديثة، وذلك من خلال هذا الموقع.
الاختلافات بين ميكانيكا الكم والميكانيكا الكلاسيكية
فيما يلي، نقدم جدول يوضح الفروق بين ميكانيكا الكم والميكانيكا الكلاسيكية:
| ميكانيكا الكم | الميكانيكا الكلاسيكية |
| تعتمد على قوانين الكم أساسًا | تستند بشكل رئيسي إلى المسائل والقوانين الرياضية |
| معقدة وتتطلب فهمًا عميقًا للفيزياء | أبسط وتستخدم في مجالات الحياة المختلفة |
| لا تتضمن أرقامًا أو حسابات | تعتمد على الأرقام والقوانين المحددة |
| لا تزال قيد البحث والدراسة | تم دراستها مع وضع قوانين محددة لها |
| تتطلب معرفة بخصائص الوسط الناقل | غالبًا لا تؤثر نتائج التجارب على الوسط الناقل |
| تتطلب تجارب مكلفة وتجهيزات متطورة | يمكن إجراء التجارب بسهولة وبتكاليف منخفضة |
ماهي ميكانيكا الكم؟
تعتبر نظريات ميكانيكا الكم أكثر تعقيدًا من نظريات الفيزياء التقليدية، وذلك بفضل إسهامات العالم ألبرت أينشتاين ومن تلاه. حيث توفر هذه النظريات نتائج دقيقة للتجارب التي تتعلق بالأجسام الصغيرة للغاية، والتي قد تُستبعد من مجال الميكانيكا الكلاسيكية.
تركز ميكانيكا الكم على مفهوم “الثنائية الموجية للجسيمات” (Wave Particle Duality)، حيث يدرس كلا من السلوك الجسيمي والموجي للجسيمات على المستوى الذري. وتتناول النظرية النسبية الخاصة لأينشتاين، التي أُقيمت في عام 1905، الأجسام بحجم الذرات، بينما تركز النظرية النسبية العامة التي صاغها عام 1916 على الجزيئات ذات الحجم الأكبر. لذا، يمكن فهم النظرية النسبية الخاصة بالجسيمات الصغيرة على أنها تكملة للنظرية العامة، مما يعني أن الميكانيكا الكلاسيكية تعود إلى كونها جزءًا من النظرية النسبية العامة.
الميكانيكا الكلاسيكية
تقوم الميكانيكا الكلاسيكية بوصف وتصوير سلوك الأجسام الكبيرة، كالكواكب والنجوم وغيرها من الأجسام ذات الكتلة المعروفة. وتقدم هذه الميكانيكا نتائج دقيقة للغاية بالنسبة للأجسام ذات الكتلة الكبيرة.
الاختلاف بين ميكانيكا الكم والميكانيكا الكلاسيكية في التعامل مع المادة
نظرًا لأن ميكانيكا الكم تلعب دورًا حاسمًا في دراسة الأجسام صغيرة الحجم، فإنه كلما انخفضت الأبعاد لتصل إلى نطاق الجزيئات دون الذرية، زادت أهمية ميكانيكا الكم، مما يجعل قوانين الميكانيكا الكلاسيكية أقل ملاءمة.
بشكل عام، تتطلب معظم قوانين الفيزياء الوصول إلى قياسات دقيقة لتصبح قوانين ميكانيكا الكم ذات أهمية. ومع ذلك، يمكن رؤية تأثير هذه القوانين حتى في الأجسام الكبيرة من حولنا.
على سبيل المثال، عند تجمد الماء يصبح أقل كثافة مقارنة بحالته السائلة، على نقيض المواد السائلة الأخرى. ويعود هذا الاختلاف إلى أن خصائص ميكانيكا الكم تظهر بوضوح في سلوك جزيئات الماء.
اختلافات ميكانيكا الكم والميكانيكا الكلاسيكية – جدول قابل للطباعة
تظهر الفروقات بين ميكانيكا الكم والميكانيكا الكلاسيكية في طبيعة الظواهر التي تعالجها كل منها. ولتحميل نسخة من الجدول الذي يوضح هذه الفروق، انقر هنا.
في الختام، استعرضنا الاختلافات الجوهرية بين ميكانيكا الكم والميكانيكا الكلاسيكية. حيث تركز ميكانيكا الكم على الأجسام ذات الأحجام الذرية المتعلقة بالعمليات الجسيمية البسيطة، بينما تتعامل الميكانيكا الكلاسيكية مع الأجسام الكبيرة مثل الكواكب والنجوم.