قبل كيف أو لماذا، إذا كنت تقرأ هذا الآن، فمن المؤكد أنك تلمس شيئًا ما، سواء كان هاتفك الشخصي, الكمبيوتر المحمول, الكرسي, مكتبك أو سريرًا رائعًا مع أغطية من القطن المصري (يمكننا أن نحلم، أليس كذلك؟). عند الحديث عن هذا السرير الجميل المريح، يجب علي تحطيم الوهم، لكنك فعليا لا تلمسه.
كل شيء يمكنك رؤيته, لمسه أو الاحساس به يتكون من ذرات – متناهية الصغر جزء مكون من المادة. يمنحنا مجال الدراسة المتعلق بها، المسمى “فيزياء الكم”، الكثير من الأشياء المذهلة للتفكير حول العالم من حولنا – على وجه التحديد، الأنشطة التي لا يمكن تمييزها والتي تجري على نطاق ذري.
في النهاية، قد يبدو أن العالم الذري ليس له صلة خاصة بحياتنا اليومية. ومع ذلك، فإن هذه المعلومات هي نقطة أساسية عندما يتعلق الأمر بفهمنا لكيفية تشكيل القوى الأربع للعالم المادي، وبالتالي، فهي أساسية لفهم الكون.
بعد كل شيء، لا يمكنك فهم كيفية عمل الأشياء الكبيرة دون معرفة خصائص الأشياء الصغيرة أيضًا.
من بين الظواهر التي تشملها، لدينا: التشابك الكمومي، الجسيمات التي تنبثق من الوجود؛ ثنائية الجسيم-موجة، والجسيمات التي تعاني من تحولات شكلية عشوائيا. حالات غريبة من المادة؛ وحتى المسألة غريبة نفسها.
تخبرنا ميكانيكا الكم أيضًا أننا مكونون من جزيئات، مما يعني أنه، من الناحية المجهرية، تجري كل أنواع الأشياء الغريبة داخلنا والتي لا يمكن إدراكها للعين البشرية – أشياء تبدو في بعض الأحيان غير منطقية.
عالم غريب من الجزيئات
لفهم لماذا لا يمكن أن تلمس أي شيء، تحتاج إلى فهم كيفية عمل الإلكترونات، وقبل أن تتمكن من فهم ذلك، تحتاج إلى معرفة المعلومات الأساسية حول بنية الذرات.
بالنسبة للمبتدئين، كل الكتلة تقريبا ذرة وقد تتركز في منطقة صغيرة بشكل لا يصدق تسمى النواة. يحيط بالنواة مجموعة كبيرة من المساحات الفارغة على ما يبدو، باستثناء المنطقة داخل الذرة حيث يمكن العثور على الإلكترونات (والبروتونات) التي تدور حول النواة المركزية. يعتمد عدد الإلكترونات الموجودة في الذرة على العنصر الذي يفترض أن تحتويه كل ذرة.
مثل الفوتونات، حيث تظهر هذه الجسيمات تحت الذرية غير التقليدية خاصية ثنائية الجسيم- موجة، وهو ما يعني أن الإلكترون له خصائص كلا من الجسيم والموجة. من ناحية أخرى، لديهم شحنة سالبة. تنجذب الجزيئات، بحكم طبيعتها ذاتها، إلى جزيئات ذات شحنة معاكسة، وتصد الجسيمات المشحونة الأخرى المشابهة.
هذا يمنع الإلكترونات من الاتصال المباشر (بالمعنى الذري والمعنى الحرفي). حزم الموجات الخاصة بهم، من ناحية أخرى، يمكن أن تتداخل، ولكن لا تمس أي شيء حرفيا.
وينطبق الشيء نفسه بالنسبة للبشرية جمعاء. عندما تنزل على كرسي أو تتدحرج إلى سريرك، فإن الإلكترونات الموجودة داخل جسمك تقوم بصد الإلكترونات التي تشكل الكرسي. أنت تحوم فوقها بمسافة صغيرة لا يمكن فهمها.
لماذا نعتقد أننا نلمس الأشياء
أنا متأكد من أن بعضًا منكم سيتساءل: “إذا منعنا الإلكترون من أن يلمس أي شيء حقًا، فلماذا نعتبر اللمسة شيئًا حقيقيًا؟” الجواب يتلخص في كيفية تفسير أدمغتنا للعالم الفيزيائي.
في هذه الحالة، هناك عدد من العوامل تعمل على ذلك. ترسل الخلايا العصبية التي تتألف منها أجسامنا إشارات إلى دماغنا تخبرنا أننا نلمس شيئًا ماديًا، عندما يتم إعطاء إحساس اللمس لنا فقط عن طريق تفاعل الإلكترون مع الحقل الكهرومغناطيسي الذي يتخلل الزمكان.
لاحظ أيضًا أن العديد من الأشياء المختلفة تلعب دورًا في تكوين مجموعات من الجزيئات في أشياء ملموسة. لدينا أشياء مثل الترابط الكيميائي، وبالطبع القوى الأساسية الأربعة المذكورة أعلاه. تتيح الروابط الكيميائية للإلكترونات “اغلاق” العيوب داخل سطح الجسم، مما يؤدي إلى احتكاك.
