مقالات في الفيزياء

أفضل الكتب التي تشرح لك ميكانيكا الكم باللغة العربية

تحدث ريتشارد فاينمن ذات مرة بينما كان يعطي مجموعة محاضرات عن خاصية القانون الفيزيائي بجامعة كورنيل أن “الأخبار كانت تقول إن 12 شخصًا فقط في العالم هم من يفهمون النسبية، أنا بالطبع لا أصدق ذلك، لكن يمكن أن أقول بأمان تام إنه لا أحد يفهم ميكانيكا الكم”، لكن ذلك لا يعني مدى صعوبتها على الفهم كمادة علمية يمكن أن تدرسها أو تتعلم عن مفاهيمها الأساسية، بل يعني أن أدوات الفيزياء الكلاسيكية لا يمكن لها تفسير عالم الكم ذا القوانين الجديدة كليًا، والتي تتنافى مع كل بديهة.

لنفس السبب يقول نيلز بور “من لم تصدمه ميكانيكا الكم فإنه لم يفهمها بعد”، لكن ذلك يفتح لنا بابًا لنقطة أخرى مهمة حينما نتحدث عن تعلم ميكانيكا الكم، وهو أن غالبية الحديث في العالم العربي، وعالميًا كذلك، عن عالم الكوانتم يتحدث بالأساس في إطار فانتازي المظهر عن مواد علمية ليست بتلك الفانتازية، بمعنى أن هذه المفاهيم الكمومية هي بالأصل تجريدات رياضية لا تتطرق إلى كل تلك الأعاجيب الهوليوودية، لذلك سوف نتحاشى قدر الإمكان كل المصادر التي تدفع ناحية هذه الفكرة.

وهنا عزيزي القارئ اقدم لك اربعة كتب تشرح ميكانيكا الكم باللغة العربية.

اعلانات جوجل

الكتاب (1) الاحتمالات المثيرة للنظرية الكمّية

الاحتمالات المثيرة للنظرية الكمّية

دعنا نبدأ بهذا الكتاب “الاحتمالات المثيرة للنظرية الكمّية” الذي يعتبر مقدمة لفهم ميكانيكا الكم من قبل أي مبتدئ في هذا المجال، حيث يميل ليونيد بونوماريف، مؤلف الكتاب ومتخصص الفيزياء النووية، إلى الابتعاد عن الأمور الخيالية، ويركز بشكل أكبر على شرح المفاهيم الأساسية لميكانيكا الكم، وهو يستخدم قدرا ضئيلا للغاية من المعادلات.

يبدأ بونوماريف الكتاب بمقدمة ضخمة في خمسة فصول كاملة، يسميها “الأصول”، يسير خلالها بأسلوب هادئ لكنه مكدس بالمعلومات المهمة في تاريخ الذرات بداية من ديمقريطس قبل حوالي ألفي وخمسمائة سنة، مرورًا بالنماذج الذرية للفيزياء قبل العالم الدنماركي وأحد مؤسسي ميكانيكا الكم، نيلز بوهر، كذلك يتعرض للجدول الدوري وخطوط الطيف حتى يصل إلى النموذج الأساسي للذرة، يتميز هذا الجزء بالبساطة والسلاسة.

بعد ذلك -في ستة فصول أخرى يسميها “الأفكار”- يبدأ بونوماريف في شرح الأفكار الأساسية التي تقوم عليها ميكانيكا الكم، بداية من نموذج بور، وتعليقات المعاصرين عليه، مرورا بديبرولي، شرودنجر، هايزنبرج، والمصطلحات الأساسية في ميكانيكا الكم كالتشابك الكمومي، وازدواج الموجة والجسيم، المميز هنا هو أن الكاتب يدمج بسلاسة شديدة بين الجزء التاريخي، والجزء الفلسفي، ويشرح الموضوعات الكمّية الأساسية بأكبر قدر ممكن من الأمثلة الرصينة والشهيرة.

ثم بعد ذلك في ثمانية فصول يشرح بونوماريف تطبيقات ميكانيكا الكم، ويصل لفصل أخير عن التأملات، الكتاب يفصل بشكل دقيق بين تأملات الكاتب، وحكاياته الفلسفية، والعلم الخاص به، وهي نقطة غاية في الأهمية، فهو يجمع ملاحظاته في نهاية كل فصل تحت عنوان “ملاحظات حول الكمية”.

الكتاب (2) البحث عن قطة شرودنجر

البحث عن قطة شرودنجر

يبدأ جون جريبن، مؤلف مجموعة من أهم الكتب في تبسيط العلوم، كتابه عن ميكانيكا الكم بملاحظة مهمة عن عدد الكتب التي يمكن أن تجدها تشرح هذا النطاق من العلوم، ليقول إنك ربما لو وضعت كل الكتب الخاصة بتبسيط النسبية فوق بعضها البعض لوصلت إلى القمر، بينما لو حدث ووضعت كتب الكوانتم فوق بعضها البعض فلن تتخطى ارتفاع طاولة متوسطة الحجم، على الرغم من المكانة الشديدة التي تحظى بها ميكانيكا الكم في العلم، وفي حياتنا اليومية.

بذلك تظل هناك حاجة دائمة إلى المزيد من الكتب التي تفصّل هذا المجال الذي يبدو للوهلة الأولى معقدًا وشائكًا من جهة، ومن جهة أخرى يبدو فانتازيًا حتى إن أكثر كتب ميكانيكا الكم الموجودة حاليًا ترتبط بمجالات العلوم الزائفة كعلوم الطاقة، والحفز، وارتباط الوعي بالكوانتم… الخ. لذلك يصر جريبن، مثل بونوماريف، على القيام بمهمة صعبة، وهي إمتاعنا بكتاب رصين، كعادته، يمكن من خلاله التبحر في فهم ما تعنيه المادة العلمية الحقيقية، لكن بقدر من السهولة يسمح للشخص العادي أن يقرأه.

يختلف “البحث عن قطة شرودنجر” عن الكتاب السابق في عدة جوانب مهمة، أولها أنه يقلل بحد أكبر في المعادلات على بساطتها، كذلك لا يتخذ جريبن شكل “الخطة المدرسية” بالصورة التي يحرر بها بونوماريف كتابه، لكنه يصنع لنا قصة طويلة في 300 صفحة تقريبًا ترتبط كل أحداثها معًا، الكتاب أشبه برحلة ثقيلة الأثر على صاحبها، تحتاج للكثير من التركيز، لكنها في الأصل مكتوبة بسلاسة شديدة من رجل أصبح خبيرًا في هذا المجال، ومترجمة بشكل جيد.

ما يميز كتاب جريبن أيضًا، بجانب حداثة إصداره مقارنة بسابقه، هو أنه كذلك يتخطى حاجز الأفكار الأساسية للنظرية الكمية، ليذهب في الثلث الأخير منه إلى موضوعات كمومية هامة كـ مبرهنة بيل والتي تفصل بين الكمومي والكلاسيكي، ونظرية فاينمان، وشكل الزمان في النسبية مقارنة بعالم الكوانتم، مرورًا بميكانيكا بوهم كتفسير آخر لميكانيكا الكم وتفسير العوالم المتعددة.

اعلانات جوجل

الكتاب أقل ما يُقال عنه إنه رائع، دسم، رصين، وبسيط في نفس الوقت، كالعادة يحتاج بعض الجهد، لكن خروجك منه آمنًا يعني أنك بالفعل على دراية بالأساسيات المفاهيمية لعالم الكوانتم، بالطبع لا يشبه الأمر أن تقرأ رواية لكاتبك المفضل، سوف تواجه في كل الكتب العلمية المبسطة بعض المشكلات في الفهم، هنا يمكن فقط أن تلجأ ليوتيوب مثلًا وسوف تجد تبسيطات بدرجة أكبر لمفاهيم بعينها تعينك على الاستمرار في خطة الكتاب.

الكتاب (3) التعالق أكبر لغز في الفيزياء

التعالق أكبر لغز في الفيزياء

بجانب الشرح المبسط للمفاهيم الأساسية الخاصة بـ ميكانيكا الكم في العموم، يختص هذا الكتاب كذلك بظاهرة أساسية في عالم الكوانتم وهي ما نسميه ظاهرة التشابك الكمّي (Quantum Entanglement)، والتي تترجم للعربية أيضًا بـ “التعالق”، وتعني أنه يمكن أن توجد علاقة لحظية بين جسيمين، فمثلًا يمكن لإلكترون أو فوتون موجود الآن على القمر أن يرتبط بنوع ما من “العلاقة” مع آخر موجود على الأرض، وهو ما يفترض أن تنفيه الفيزياء الكلاسيكية وفي مقدمتها النظرية النسبية لأينشتين.

الكتاب من تأليف الفيزيائي أمير أكزيل، واحد من أشهر مبسطي العلوم في العالم حاليًا، ويعد كتابه (Present At The Creation) “التواجد لحظة الخلق” هو واحد من أهم وأجمل الكتب التي يمكن أن تطلع عليها لتلخيص وفهم حركة الفيزياء حتى اللحظة التي اكتشفنا فيها وجود البوزون هيجز، بشكل أساسي تاريخ سيرن والمصادم الهادروني، وهو أيضًا كتاب هام وغاية في السلاسة والبساطة، لكن لا توجد منه نسخ عربية الترجمة، علمًا بأن هناك نسخة صوتية رائعة من الكتاب يمكن أن تصل لها بسهولة عبر الويب وتحملها إلى هاتفك للاستماع لها في أوقات الفراغ، السفر، أو في انتظار الطبيب، سوف تكون تلك تجربة ممتعة.

الكتاب يبدأ من توضيح مهم يقول إن ميكانيكا الكم هي مجال معرفي صعب، حتى على المتخصصين ذاتهم، لذلك لجأ الكاتب، وهذا هو ما يهمنا، إلى تبويب الكتاب بصورة تسمح بالتنقل من نقطة لنقطة بحيث لا يفقد خط السير، ثم يضيف، وهو الأهم، أنه في أكثر من موضع يعيد شرح نفس الجزئية من وجهة نظر أخرى، وهذا في الحقيقة، هو ما قد يدفعك لاستكمال أي من كتابي أكزيل، سواء “التعالق” أو “التواجد لحظة الخلق”، ورغم أن الترجمة ليست بالجودة الكافية للنسخة المترجمة من كتاب “التعالق” إلا أن جمال الحكي والتفصيل العلمي الرصين يدفعك لاستكمال طريقك.

في كتاب “التعالق أكبر لغز في الفيزياء” سوف تتعرف إلى مبدأ عدم التأكد، ومفهوم التشابك الكمومي، الطبيعة المزدوجة لجسيمات، وميكانيكا الموجات الخاصة بمعادلة شرودنجر.

كعادة كتب الكوانتم، وتبسيط العلوم في المجمل، يبدأ أكزيل من الخلف، بجالبيليو، ثم يمر بيونج، وصراع الموجة والجسيم التاريخي، ثم يشرح الفارق الواضح بين ما تعنيه الموجة وما يعنيه الجسيم، ليصل سريعًا إلى بور وشرودنجر وهايزنبرج، في الفصل التاسع، هنا يتبقى ثلثي الكتاب تقريبًا ليشرح أكزيل المزيد عن مشكلة التعالق، فيبدأ من مشكلة أينشتين مع الكوانتم وورقته البحثية الشهيرة المسماه (EPR)، ثم يستكمل حتى مبرهنة بيل، ليصل في الأخير إلى آخر الانجازات، حتى تاريخ صدور الكتاب سنة 2002، والتي تتعلق بتلك المفارقة بين النسبية والكوانتم.

اعلانات جوجل

يتسم أسلوب أكزيل بالسهولة واليسر، وربما يحكي بقدر من البساطة أكبر من سابقيه في هذا التقرير، لكنه كذلك يقدم قدرا أقل دسامة من المعارف والمفاهيم، في النهاية، وبعد الاطلاع على الكتب الثلاثة، أو الأربعة بضم “التواجد لحظة الخلق”، سوف تصل إلى أهم النقاط التي يجب أن تفهمها لتتعرف إلى ميكانيكا الكم، سوف تتعرف كممقدمة إلى ما تعنيه الموجة، والجسيم، والذرات، والفوتونات الضوئية، وأساسيات العلم الذري.

بعد ذلك سوف تنتقل لفهم أفضل لمشكلة ذرة بور وكيف تسببت في أزمة للفيزياء، ثم مصفوفات هايزنبرج وكيف أنها كسرت أي رابط مع الفيزياء السابقة، كذلك سوف تتعرف إلى مبدأ عدم التأكد، ومفهوم التشابك الكمومي، الطبيعة المزدوجة لجسيمات، وميكانيكا الموجات الخاصة بمعادلة شرودنجر، ثم التطورات في هذا المجال مرورًا بإنجازات ديراك، بيل، فاينمن (يشرح جريبن فاينمن بتوسع)، ثم آخر منجزات ميكانيكا الكم والمتمثلة في النموذج المعياري لفيزياء الجسيمات (كتاب أكزيل “التواجد لحظة الخلق”).

هنا يمكن أن أرشح لك كتابا إضافيا سلسا جدًا في هذا السياق، ويشرح في حوالي 100 صفحة فقط، وببساطة تامة لمستوى طالب في الإعدادية، النموذج المعياري لفيزياء الجسيمات، بداية من محاولة ممتعة من فرانك كلوس لهضم ما يعنيه حجم الذرة، وحجم الفراغ بداخلها، حتى نصل إلى النيوترينو والكواركات ومشكلة البوزون هيجز، ثم إلى علم الكونيات، الكتاب هو “فيزياء الجسيمات مقدمة قصيرة جدًا”، وهو يقدم بشكل مجاني عبر الإنترنت.

الكتاب (4) الكون الأنيق

الكون الأنيق

لنبدأ مع الكون الأنيق بملاحظتين، أولًا: لا علاقة لنا في تلك المرحلة من التقرير بالكوانتم حصريًا، ولكننا فقط، وهنا، نحاول أن ننتقل إلى مرحلة ندمج فيها الكوانتم بالكونيات، بدرجات متفاوتة من الأهمية، ومع النظرية النسبية خصصيًا، وكيف يمكن لهذا الدمج أن يتسبب في تناقضات شديدة، لكنه كذلك يتسبب في ظهور أفكار هامة كالجاذبية الكمومية، الأوتار، والكون الهولوجرامي، أما ثانيًا، فيتعلق الأمر بكتابين آخرين على نفس الدرجة من الأهمية، سوف نتحدث عنهما في آخر هذا الجزء من التقرير.

اعلانات جوجل

الكون الأنيق لبراين جرين، هو ربما أهم كتاب تبسيط علوم ظهر في السنوات العشرين الأخيرة، ببساطة لأن جرين تعمد الدخول بالتعمق لمناطق لم يكن يدخل لها، بتلك السلاسة، والجرأة، فيزيائي من قبل، يبدأ الكتاب بمقدمة سريعة، في مائة صفحة تقريبًا، للتجول في النسبية والكم، ثم ينتقل إلى تاريخ نظرية الأوتار، ثم بعد ذلك ينتقل إلى أساسيات نظرية الأوتار، الزمان والمكان من وجهة نظرها، ويتطرق إلى نظرية الأوتار الفائقة لينتهي مع التوقعات النهائية لذلك كله.

أسلوب جرين سهل، يعطيك انطباعا بأنك في حصة فيزياء، رغم أنه لا يستخدم المعادلات، لكنه يشرح بطريقة تبدو أكاديمية، هذا الشعور أثناء القراءة هو ما يجعلك تهتم أكثر بالكتاب، لأنك تجد به ما يتحداك لتظهر كإنسان أفضل، عنده القدرة أن يفهم فيزياء معقدة، في الحقيقة هذا، كما أرى، هو سر كتاب تبسيط العلوم الجيد، أما المبالغة في التبسيط، بشكل يجعل من الفيزياء خصوصًا، أو العلم عموما، صورة فانتازية عن شيء غير موجود بالفعل، فهي ربما لا تنجح كثيرًا في نقل المفاهيم بقدر ما توقع القارئ في أزمة تتعلق بتصديق ما يُقال.

اعلانات جوجل

دعنا في النهاية نضيف ملاحظتين هامتين، الأولى هي أننا في عصر التواصل، لا يمكن بسهولة اجتياز الكوانتم، أو غيره، من دون البحث والتساؤل هنا وهناك عن تلك الأفكار، بالطبع تلك المجموعة من الكتب سوف تعطيك مقدمة غاية في القوة للبحث فيما بعد، لكن يتطلب الأمر دائمًا أن تجعل من الكتاب الواحد نقطة انطلاق لعالم الويب الواسع لاغتراف المزيد من المعارف، أما الثانية فتتعلق بمدى دسامة هذا المحتوى، فرغم بساطته إلى درجة كبيرة، وإمكانية اجتيازه بسهولة مع بعض التركيز، إلا أن الأمر يحتاج جهدا أكبر من ذلك الذي قد تفرده لقراءة رواية عادية، جهدا لهضم تلك الأفكار وتأملها على مدى فترة من الزمن، فتجهز لذلك، وتجهز أيضًا لكم معارف سوف يدفع أفقك للاتساع بعيدًا خلف الشمس!

المصدر
الجزيرة نت

الدكتور حازم فلاح سكيك

د. حازم فلاح سكيك استاذ الفيزياء المشارك في قسم الفيزياء في جامعة الازهر – غزة | مؤسس شبكة الفيزياء التعليمية | واكاديمية الفيزياء للتعليم الالكتروني | ومنتدى الفيزياء التعليمي

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

هذا الموقع يستخدم Akismet للحدّ من التعليقات المزعجة والغير مرغوبة. تعرّف على كيفية معالجة بيانات تعليقك.

زر الذهاب إلى الأعلى