شكل الذرة الحقيقي في الفيزياء النظرية الذرية

السلام عليكم كثير منا يظن ان هذا هو شكل الذره الحقيقي والواقعي وفعلا هذا هو الشكل الذي درسناه وتعلمناه في الكتب المدرسيه ولكنه اليوم وفي علم الفيزياء فان هذا الشكل خاطئ تماما والشكل الحقيقي للذره هو شيء يشبه هذا ففي فيديو اليوم المسلي والخفيف سنتعرف على الرحله التاريخيه التي خاضها العالم يوما ما حتى يكتشف وجود الذره اصلا ومن ثم كيف انتقلنا من التصور القديم الى التصور الحديث والاهم من ذلك لماذا عند دراستنا للفيزياء او الكيمياء في المدارس فانه يتم تداول الشكل القديم الخاطئ غالبا واذا كنت زائرا جديدا في قناتنا واعجبك محتواها فلا تنسانا من الاعجاب والاشتراك وتفعيل زر الجرس ليصلك اي جديد واختصار الوقت على اي حال دعونا نبدا لو اننا احضرنا ورقه وقمنا بتقسيمها الى نصفين ثم قسمنا احد هذين النصفين الى نصفين مره اخرى وكررنا هذه العمليه مرارا وتكرارا السؤال هل سنصل في النهايه الى شيء لا يمكن قسمته ام ان عمليه القسمه هذه ستستمر الى المالانهايه فللاجابه على هذا السؤال لنرجع بالزمن الى عام 430 قبل الميلاد هذا السؤال طرح بالفعل بين فلاسفه اليونان وقد انقسموا للاجابه عليه الى فريقين الفريق الاول كان مع ارسطو الذي قال ان عمليه التقسيم للورقه هذه ستستمر الى المالانهايه والفريق الاخر كان مع ديمقريطوس والذي قال ان الماده تتكون من اجزاء صغيره جدا هي المكون الاصغر لها وقد سماها اتوموس ومن هنا نعرف ان كلمه اتوم او ذره باللغه الانجليزيه اصلها اغريقي من كلمه اتوم والتي تعني غير قابل للتجزئه وطبعا كما هو ملاحظ فان هذا المفهوم عن الذره هو اقرب ما يكون للفلسفه منه الى العلم وهذا الذي يقودنا لاول نموذج علمي للذره والذي كان على يد العالم دالتون عام 1803 للميلاد تصور دالتون الذره على انها مثل كره البلياردو يعني كره مصمته ممتلئه من الداخل وهي مضغوطه بحيث لا يستطيع اي شيء اختراقها وبالتالي هي غير قابله للتجزئه وقرر دالتون ان شكل ووزن وحجم وترتيب هذه الذرات هو الذي يميز ذرات العناصر عن بعضها وان التفاعلات الكيميائيه ما هي الا تغيير في ترتيب الذرات هذه لكن ما ان مضى 90 عاما تقريبا الا وظهرت مشكله ابهر العالم تومسون العالم باكتشافه لجسيم موجود داخل الذره يحمل شحنه سال سميناه فيما بعد بالالكترون لكن هذا الاكتشاف احدث اشكاليه كما قلت حيث ان هذا سيعني ان الذرات ذات شحنه سالبه ونحن نعلم ان الماده على العموم لناخذ مثالا الكتاب مثلا متعادل كهربائيا وهذا التعادل لا بد ان يعود في النهايه الى تعادل ذراته كهربائيا فكيف الان ولذره حسب نموذج تومسون ان تكون ذات شحنه سالبه ولهذا بعد خمسه اعوام خرج تومسون بنموذجه عن الذره فالذره كانت عباره عن بحر من الشحنات الموجبه في داخل هذا البحر تسبح الجسيمات السالبه او الالكترونات هذه التي تحدثنا عنها يعني نموذج تومسون يشبه كثيرا البطيخ فالبذور هي الشحنات السالبه وباقي البطيخه هي الشحنه الموجبه لكن وكما تعلم بالفعل ان نموذج تومسون لم يدم طويلا فقد جاء بعدها باعوام العالم رذرفورد بنموذج جديد عن اثبت فيه ان الذره عباره عن فراغ وان كتله الذره متركزه في نواه صغيره الحجم في وسطها تحمل هذه النواه الشحنه الموجبه وتدور حولها الالكترونات في نظام يشبه جدا نظام المجموعه الشمسيه حيث ان الشمس تمثل النواه والكواكب تمثل الالكترونات التي تدور حولها الان اعلم ان هذا النموذج يبدو مالوفا بالنسبه لك قليلا لكنه في الحقيقه كذلك قد لاق العديد من الانتقادات ففي عام 1913 للميلاد جاء العالم نيلزبور الذي عدل على نموذج رذرفورد فقال ان الالكترونات تدور حول النواه فعلا لكن ليس بالمعنى التقليدي العشوائي اي ليس لاي الكترون اي يتواجد هكذا في اي مدار وانما يسكن كل الكترون في مدار يناسب الطاقه التي يحملها وقسم مدارات الذره والتي اعتبرها بالمناسبه دائريه الشكل الى متابعه مدارات رئيسيه يمتلك المدار الاقرب للنواء ادنى طاقه يمكن لمدار امتلاكها بينما يمتلك المدار الابعد يعني رقم سبعه اعظم طاقه بين طاقات المدارات وقرر نيلزبور كذلك ان المنطقه التي بين المدارات هذه منطقه يحرم على الالكترون التواجد فيها فالالكترون ينتقل الى مدار طاقه اعلى اذا اكتسب كميه من الطاقه بحيث تصبح طاقته مناسبه للمدار الاعلى ويدور الالكترون في هذا المدار فتره معينه ثم قد يعود الى مداره مصدرا تلك الطاقه التي اكتسبها على شكل اشعاع ومن هنا نكون قد اشرفنا على نهايه النموذج الكلاسيكي في عام 1916 للميلاد جاء العالم سمر فيلد بالتعديل شبه الاخير على نموذج نيلزبور السابق فقد ساهم سمر فيلبي فكره فيزيائيه اخيره وهي مع كون وجود مدارات الطاقه الرئيسيه الخاصه فان هناك مدارات ثانويه وهي مستويات طاقيه كميه هي الاس والبي والبي والاف وقال ان في كل مدار رئيسي يوجد مدار واحد فقط دائري الشكل وانما بقيه المدارات تكون بيضاويه الشكل وكل ما تكلمنا به الى الان هو حقيقه الذره في الفيزياء الكلاسيكيه لكن في عشرينيات القرن العشرين بدا الوحش الفيزيائي الذي اخاف الفيزيائيين بالظهور وسنشرح ان شاء الله مستقبلا لما ظهر وما هي اهم مبادئه وانا اعني هنا طبعا ميكانيكا لنرى الان كيف تغير مفهوم الذره جذريا في ميكانيكا الكم الشيء الذي بدا يغير قواعد اللعبه او النظريه الذريه بعد تواجد ميكانيكا الكم هو الالكترون هذا الجسيم الصغير قلب عالم الفيزياء راسا على عقب ودعوني اوضح كيف حصل ذلك في عام 1924 قرر العالم دي برولي ازدواجيه طبيعه الالكترون لحظه ما الذي يعنيه هذا ازدواجيه طبيعه الالكترون يعني ان الالكترون يملك خصائص الجسيمات ويمكن له ان يكون موجه ايضا مثل الضوء تماما وهذه من غرائب ميكانيك الكم والتي سنوضحها مستقبلا كما قلت ان شاء الله ثم بعدها بعام والذي كان عاما مفصليا في ميكانيكا الكم قدم لنا العالم ايرون معادلته الشهيره التي تصف حركه الالكترون الموجيه كما اكد ماكس بورد فيما بعد ان هذه الداله تصف احتمالات احتمالات تتنبا بتواجد الالكترون بمكان معين وبطاقه معينه لكن لحظه لماذا احتمال هل هذا يعني انه لم يعد بامكاننا تحديد مكان الالكترون بدقه وحتميه فهنا فعلا تعقد الموضوع واتى لنا هايزنبرغ بمبدا سماه مبدا الريبه او عدم اليقين والذي ينص بمنتهى البساطه ان هناك ثنائيات في الكميات الفيزيائيه لا يمكن تحديدها معا وبدقه كيف يعني يعني مثلا كلما كنا دقيقين اكثر في تحديد موقع الالكترون قلت الدقه في تحديد الزخم الخاص به والعكس صحيح بسبب هذا المبدا وامور اخرى متعلقه بالمغناطيسيه والنسبيه ظهر بعض القصور في معادله شرودنجر التي ذكرناها لكن جاء العالم بولديراك في عام 1928 ودمج شيئا من مبادئ نسبيه الخاصه لاينشتاين مع معادله شرودنجر ليخرج لنا بشكل جديد من معادله والان العيوب التي تحدثنا عنها والتي تخص المعادله تخلصنا منها وصار بامكاننا استخدامها على كل عناصر الذره وفي المجالات المغناطيسيه طبعا تمكن دراك من ذلك يعني من ايجاد المعادله الجديده عبر ادخال عامل سرعه الضوء ودوران الالكترون حول نفسه حيث ان الالكترون مع كونه يدور حول النواه فهو يدور حول محوره كذلك بالمناسبه وهذه من عجائب الفيزياء انه لكي تكون معادله ديراك صحيحه فالحلول الرياضيه الخاصه بالمعادله كانت تعطي قيما سالبه ولذا اديراك بوجود جسيم مضاد للالكترون يكون مماثل له في الكتله والطاقه ولكنه معاكس له في الشحنه فيكون موجبا طبعا هذا الكلام كان غريبا جدا جدا جدا في الفيزياء انذاك لكن ما ان جاء العام 1932 للميلاد تمكن فيه كارل اندرسون من اكتشاف الجسيم الذي تحدث عنه ديراك والذي سمي فيما بعد بالبوزيترون وفي ذات العام قام جيمس بتاكيد وجود جسيمات اخرى مع البروتونات في نواه الذره وهي متعادله كهربائيا سمها بالنترونات والان لنلخص ما الذي حصل بالضبط الذي حصل انه بعد ميكانيكا الكم تغير النموذج ذاك الذي يشبه المجموعه الشمسيه وصارت تصور للذره دعونا ناخذ ذره الهيدروجين مثلا كالتالي هناك نوافل منتصف يكون عاده فيها البروتونات والنيترونات وحول النواء هناك الكترونيه لماذا السحابه لاننا قلنا ان الالكترون صار عباره عن جسيم لكن له خصائص الموجه الان هذه السحابه التي نراها تحكي لنا عن احتمالات احتمالات تواجد الالكترون ويمكننا حساب اين يتواجد الالكترون في لحظه معينه من الزمن لكن كاحتمال مع المراعات طبعا ان هذا الاحتمال يقل كلما ابتعدنا عن الذره اكثر فاكثر وطبعا ربما لا يكون ابدا هذا هو التصور الحقيقي والواقع للذره فكل ما تحدثنا به والى الان هو عباره عن ملاحظات لاجزاء ومكونات الذره والعلماء ما زالوا مبحرين في هذا العالم المادون ذري فطبعا نحن الى الان لم نرى الذره على الحقيقه وربما نكتشف فيما بعد ان تصور الذره مختلف تماما عن التصور الذي نعرفه اليوم والان نجيب عن السؤال الذي طرحناه في بدايه هذه الحلقه لماذا عند دراسه الفيزياء او الكيمياء غالبا يتم التطرق للنموذج الكلاسيكي ولا يتطرق للنموذج الكمومي ففي الحقيقه عند دراستنا للفيزياء او الكيمياء المهم بالنسبه لنا لا ان ندرس النموذج الاكثر دقه على الاطلاق وانما ان ندرس النموذج الذي يفسر لنا الظاهره الطبيعيه التي نقوم بدراستها وفعلا فان النموذج الكلاسيكي هو النموذج الاصلح والابسط الذي يفسر شيء مثل التفاعلات الكيميائيه مثلا بالمناسبه نحن لدينا فيديو سابق عن الكتله كيف ان مفهومها تغير كذلك من القديم الى الحديث والاهم اننا تحدثنا عن الذره فيه وكيف ان العلماء قد اكتشفوا ان البروتونات كذلك مكونه من كواركات وجلو هناك وتسمى هذه جسيمات اوليه فيمكنك مراجعه تلك الحلقه حتى يكتمل تصورك عن النظريه الذريه واذا وصلت لهذه اللحظه من الفيديو فاقول لك شكرا جزيلا للمشاهده