شرودنغر: عالم الفيزياء ونظرية الميكانيكا الكمومية

إرفين شرودنغر اسم يتردد صداه في مجال الفيزياء كواحد من العمالقة الذين شكلوا فهمنا للكون على المستوى دون الذري. في زمن كانت فيه الفيزياء الكلاسيكية تواجه تحديات غير مسبوقة ظهر شرودنغر بعبقريته الفذة ليقدم حل جذري للغز الكمومي. لم يكن مجرد عالم بل كان فيلسوف وشاعر يرى الجمال في المعادلات الرياضية والغموض في أصغر جسيمات المادة.

إرفين شرودنغر

ولد إرفين شرودنغر في 12 أغسطس 1887 في فيينا بالنمسا و كانت نشأته في بيئة ثقافية غنية. حيث كان والده عنده اهتمام واسع بالعلوم والفلسفة مما أثر بشكل كبير على شخصية شرودنغر. وفكره و درس في جامعة فيينا وحصل على الدكتوراه في الفيزياء عام 1910.

 لم يكتفي شرودنغر بالفيزياء فقط بل كان يمتلك معرفة عميقة بالفلسفة الشرقية واللغات الكلاسيكية والأدب. مما منحه منظور فريد في تعامله مع المشاكل العلمية. فكانت هذه الخلفية المتعددة الأوجه هي التي شكلت شخصيته العلمية وسمحت له برؤية الروابط بين المفاهيم التي تبدو منفصلة. بعد تخرجه عمل إرفين شرودنغر. في الكثير من المناصب الأكاديمية. في مختلف الجامعات الأوروبية حيث كان يبحث ويدرس في مجالات متعددة من الفيزياء النظرية مثل الفيزياء الإحصائية والديناميكا الحرارية.

إرفين شرودنغر من الأفكار الكمومية إلى قطة الشك الفكري

كانت تلك الفترة بمثابة إعداد فكري له حيث كان يستوعب الأفكار الجديدة في الفيزياء الكمومية التي كانت تظهر في ذلك الوقت. خاصة من أعمال ماكس بلانك وألبرت أينشتاين فكان يعرف بأسلوبه التدريسي الواضح وقدرته على تبسيط المفاهيم المعقدة و على الرغم من أن اسمه يرتبط بشكل وثيق بفيزياء الكم إلا أن مسيرته العلمية كانت أوسع بكثير فقد قدم إسهامات مهمة في مجالات أخرى.

كانت شخصية إرفين شرودنغر معقدة ومثيرة للجدل. فلم يكن مجرد فيزيائي نظري. بل كان مفكر عميق يتساءل عن طبيعة الواقع فكان متشكك في بعض التفسيرات التي قدمها العلماء الآخرون لميكانيكا الكم مثل تفسير كوبنهاجن الذي قدمه نيلز بور.

فكان شرودنغر يعتقد أن هذه التفسيرات تتجاهل الطبيعة الاحتمالية للكون وتتناقض مع الفهم الكلاسيكي للواقع. و هذا الشك هو الذي دفعه إلى صياغة تجربته الفكرية الشهيرة “قطة شرودنغر” والتي أصبحت رمز لغرابة العالم الكمومي فكانت مسيرته المهنية مليئة بالتحديات الفكرية ولكنه كان دائمًا على استعداد لمواجهتها بجرأة وابتكار.[1]

تعرف أيضًا على: ماذا تعرف عن مخترع الكهرباء؟ معلومات تدهشك

مسيرة شرودنغر العمليّة

تعتبر مسيرة إرفين شرودنغر المهنية مثال على التفاني في البحث العلمي والسعي وراء المعرفة. فبعد حصوله على الدكتوراه عمل كمساعد لألبرت أينشتاين في برلين حيث تبادل معه الأفكار حول الديناميكا الحرارية ونظرية النسبية. هذه الفترة كانت ذات أهمية كبيرة في تشكيل رؤيته العلمية حيث تعلم من أينشتاين كيفية التفكير بشكل خلاق خارج الصندوق و في عام 1926 في ذروة الأزمة التي واجهت الفيزياء الكمومية نشر شرودنغر مقال علمي أصبح نقطة تحول في تاريخ العلم.

في هذا المقال قدم شرودنغر معادلة الموجة التي تحمل اسمه الآن .والتي تصف سلوك الجسيمات دون الذرية كموجات. وليس كجسيمات فقط فكانت معادلة شرودنغر بمثابة حجر الزاوية في ميكانيكا الكم. لقد قدمت هذه المعادلة طريقة جديدة لفهم الذرة حيث لم تعد الإلكترونات ترى كجسيمات تدور حول النواة في مدارات محددة. بل كموجات احتمالية تنتشر في الفضاء المحيط بالنواة. فهذا المفهوم غير المسبوق. قدم حل للكثير من الألغاز التي كانت تحير العلماء في ذلك الوقت.

تعرف أيضًا على: الفرعون الأنثى حتشبسوت: المرأة التي حكمت مصر كفرعون

معادلة شرودنغر: نوبل، التكنولوجيا، والالتزام بالحرية

كانت هذه المعادلة أيضًا الأساس الذي بنيت عليه العديد من التطبيقات التكنولوجية الحديثة. مثل الليزر والترانزستور وأشباه الموصلات فقد كان إرفين شرودنغر. يرى أن هذه المعادلة ليست مجرد أداة رياضية بل هي وسيلة لفهم الطبيعة الحقيقية للواقع.

على الرغم من إسهاماته الكثيرة فكانت مسيرة شرودنغر مليئة بالتحديات. ففي عام 1933 حصل على جائزة نوبل في الفيزياء بالتشارك مع بول ديراك تقدير لإنجازاته في ميكانيكا الكم ومع صعود النازية في ألمانيا قرر شرودنغر مغادرة البلاد احتجاج على السياسات القمعية ووجد ملجأ له في دبلن أيرلندا. حيث أسس معهد للدراسات المتقدمة. فكان هذا القرار دليل على التزامه بالقيم الأخلاقية والإنسانية وأن العلم بالنسبة له لا يمكن فصله عن الحرية والعدالة.[2]

تعرف أيضًا على: كيف ساهم ابن الهيثم والضوء في تطور علم البصريات؟

إنجازات شرودنغر

تعتبر إنجازات إرفين شرودنغر في مجال الفيزياء الكمومية. من أهم الإنجازات في تاريخ العلم. فإن صياغته لمعادلة الموجة. هي الإنجاز الأبرز والتي تعرف الآن باسم “معادلة شرودنغر” فهذه المعادلة هي الأساس الذي تقوم عليه كل الفيزياء الكمومية الحديثة فقد قدمت طريقة لوصف سلوك الجسيمات دون الذرية مثل الإلكترونات والبروتونات بطريقة رياضية دقيقة مما سمح للفيزيائيين بالتنبؤ بخصائص الذرات والجزيئات.

على سبيل المثال يمكن استخدام هذه المعادلة لحساب مستويات الطاقة في الذرات. وهو ما كان يمثل تحدي كبير قبل ظهور هذه النظرية لكن إنجازات إرفين شرودنغر. لم تنحصر على الفيزياء النظرية فقط لقد كان مهتم أيضًا بتطبيق أفكاره على مجالات أخرى مثل علم الأحياء.

علاوة علي ذلك في كتابه الشهير “ما هي الحياة؟” (What is Life?) الذي نشر عام 1944 طرح شرودنغر أسئلة عميقة حول طبيعة الحياة من منظور فيزيائي. فقد أثر هذا الكتاب بشكل كبير على جيل من العلماء وألهمهم للبحث في العلاقة بين الفيزياء وعلم الأحياء ويقال إن هذا الكتاب كان له تأثير كبير على جيمس واتسون وفرانسيس كريك مكتشفي بنية الحمض النووي (DNA).

• معادلة شرودنغر

هي الإنجاز الأشهر وهي معادلة رياضية تصف سلوك الجسيمات دون الذرية كموجات احتمالية وتأثيره على علم الأحياء. في  كتابه “ما هي الحياة؟” ألهم الكثير من العلماء للبحث في طبيعة الحياة من منظور فيزيائي.

• تجربة قطة شرودنغر

تجربة فكرية شهيرة أوضح بها غرابة ميكانيكا الكم. حيث يكون الجسم في حالة “تراكب” من الوجود والعدم في وقت واحد وجائزة نوبل التي حصل عليها في الفيزياء عام 1933 بالتشارك مع بول ديراك.

• إسهاماته في مجالات أخرى

قدم إسهامات في الديناميكا الحرارية والفيزياء الإحصائية ومعارضة النازية التيغادر ألمانيا احتجاج على السياسات النازية مما يظهر التزامه بالمبادئ الإنسانية.

• التفكير الفلسفي

كان إرفين شرودنغر مفكر عميق يرى أن الفيزياء ليست مجرد معادلات. بل هي وسيلة لفهم طبيعة الواقع.

تعرف أيضًا على: أبو الريحان البيروني: موسوعة علمية

شرودنغر وقطته: لغز الوجود والعدم

لا يمكن الحديث عن إرفين شرودنغر دون التطرق إلى تجربته الفكرية الأكثر شهرة وإثارة للجدل “قطة شرودنغر”. فقد صاغ هذه التجربة في عام 1935. بهدف تسليط الضوء على ما اعتبره سخافة وتناقض في تفسير كوبنهاجن لميكانيكا الكم. تخيل شرودنغر قطة محبوسة في صندوق مغلق مع زجاجة سم ومصدر إشعاعي وكاشف. فإذا تحلل العنصر المشع فإنه سيطلق جسيم يؤدي إلى كسر الزجاجة وقتل القطة و وفقًا لمبادئ ميكانيكا الكم فإن العنصر المشع يكون في حالة “تراكب” من التحليل وعدم التحليل في وقت واحد وبالتالي، فإن القطة تكون في حالة “تراكب” من الوجود والعدم في نفس الوقت حتى يتم فتح الصندوق وملاحظة حالتها.

كان الهدف من هذه التجربة هو إظهار أن قوانين الفيزياء الكمومية التي تنطبق على الجسيمات الصغيرة جدًا لا يمكن تطبيقها على الأجسام الكبيرة. مثل القطط فقد كان شرودنغر يرى أن هذا التناقض يثبت أن هناك خطأ في تفسير كوبنهاجن وأن هناك حاجة إلى فهم أعمق للواقع و على الرغم من أن شرودنغر. كان يرى أن هذه التجربة مجرد “مزحة” أو “سخافة” رياضية إلا أنها أصبحت رمز للغموض الذي يكتنف عالم الكم.

تعرف أيضًا على: أهم أعمال ابن رشد في الفلسفة والطب والشريعة

قطة شرودنغر جدل فلسفي حول طبيعة الواقع الكمومي وإرثه الفكري

لقد أثارت التجربة جدل واسع بين العلماء والفلاسفة ولا تزال تستخدم حتى اليوم لتعليم مفاهيم التراكب الكمومي وفي الواقع لم يكن إرفين شرودنغر. يؤمن بأن القطة يمكن أن تكون ميتة وحية في نفس الوقت. فقد كان يستخدم هذه التجربة كأداة فلسفية لإظهار مدى غرابة ميكانيكا الكم عندما تطبق على الواقع اليومي.

بالتالي لقد كان يعتقد أن هناك “شيئًا مفقودًا” في النظرية وأن هناك حاجة إلى تفسير جديد. يمكن أن يحل هذا التناقض الظاهري. و هذا الجدل الذي أثاره حول تفسير ميكانيكا. الكم كان له الفضل في تحفيز الأبحاث حول التفسيرات البديلة مثل نظرية “عوالم متعددة” (Many-Worlds Theory) التي تقترح أن كل نتيجة محتملة لتجربة كمومية تحدث في عالم منفصل.

في الختام يظل إرفين شرودنغر واحد من أهم العقول التي عرفها التاريخ. فقد كانت أفكاره خاصة معادلة الموجة وتجربة القطة. تمثل ثورة فكرية غيرت. فهمنا للكون و على الرغم من أن بعض أفكاره كانت مثيرة للجدل إلا أنها دفعت العلماء إلى التفكير بعمق في طبيعة الواقع والوجود. فترك شرودنغر وراءه إرث فكري لا يقدر بثمن لا يزال يلهم العلماء والمهندسين والفلاسفة. حتى يومنا هذا فإن قصته هي شهادة على أن أعظم الإنجازات العلمية غالبا ما تنبع من العقول التي لا تخشى طرح الأسئلة الصعبة حتى لو كانت تبدو غريبة أو سخيفة.

تعرف أيضًا على: متى ولد الخوارزمي ومتى مات؟ تعرف على التواريخ المهمة

أسئلة وأجوبة عن إرفين شرودنغر

 من هو إرفين شرودنغر؟

 هو عالم فيزياء نظري نمساوي يعتبر أحد مؤسسي ميكانيكا الكم.

 ما هو أشهر إنجاز لإرفين شرودنغر؟

 أشهر إنجاز له هو صياغة “معادلة شرودنغر” وهي معادلة رياضية تصف سلوك الجسيمات الكمومية.

 ما هي تجربة “قطة شرودنغر”؟

 هي تجربة فكرية قام بها شرودنغر لتسليط الضوء على الغموض الذي يكتنف ميكانيكا الكم حيث يمكن أن يكون الجسم في حالة “تراكب” من الوجود والعدم.

 هل فازت إرفين شرودنغر بجائزة نوبل؟

 نعم فاز بجائزة نوبل في الفيزياء عام 1933 بالتشارك مع بول ديراك.

 كيف أثر شرودنغر على علم الأحياء؟

أثر بشكل كبير من خلال كتابه “ما هي الحياة؟” الذي طرح فيه أسئلة حول طبيعة الحياة من منظور فيزيائي وألهم العديد من العلماء في هذا المجال.

• britannica Erwin Schrödinger -بتصرف
• nobelprizeErwin Schrödinger -بتصرف

مشاركة المقال

وسوم