مقدمة إلى عالم ميكانيكا الكم
ميكانيكا الكم هي فرع من فروع الفيزياء يتعامل مع سلوك المادة والطاقة على المستوى الذري ودون الذري. تسعى هذه النظرية إلى تقديم تفسير ووصف لخصائص الذرات والجزيئات، بالإضافة إلى مكوناتها مثل النيوترونات والبروتونات والإلكترونات، وجسيمات أخرى أصغر مثل الغلوونات والكواركات. يتيح لنا التخصص في هذا العلم فهم أعمق للعالم من حولنا.
أفضل المصادر لتعلم ميكانيكا الكم
لتعميق فهمك لعلم ميكانيكا الكم، يمكنك الاعتماد على مجموعة من الكتب المتخصصة التي تقدم شرحًا وافيًا لهذا العلم. فيما يلي بعض من أبرز هذه الكتب:
مدخل حديث إلى الفيزياء الجزيئية والنووية
يُعد كتاب “A Modern Primer in Particle and Nuclear Physics” (مدخل حديث إلى الفيزياء الجزيئية والنووية) مقدمة رائعة لأساسيات هذا المجال. يناسب هذا الكتاب طلاب المرحلة الجامعية، إذ يقدم لهم النظريات والمفاهيم والتجارب الحديثة التي تشرح القوى الأساسية والمكونات الأولية بدءًا من التعريفات والمفاهيم الأساسية.
بالإضافة إلى ذلك، يستعرض الكتاب التطورات الهامة مثل الروابط التي تربط الفيزياء النووية والديناميكا اللونية الكمومية وجسيم بوزون هيغز.
مقدمة في النموذج القياسي وما وراءه
يقدم كتاب “Introduction to the Standard Model and Beyond” (مقدمة في النموذج القياسي وما وراءه) النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات، الذي يعتبر من النظريات الناجحة بشكل ملحوظ في وصف القوى الطبيعية والجسيمات الأساسية.
يفيد هذا الكتاب طلاب الدراسات العليا الذين يركزون على النموذج القياسي والمفاهيم العملية التي يقوم عليها. يشرح المؤلف عملية الاكتشاف بطريقة منهجية وتاريخية، وهو جانب غالبًا ما يتم تجاهله في التدريس، مما يساعد الطلاب في إعداد البحوث العلمية. كما يقدم الكتاب نظرية التماثلات والمجال الكمي كأدوات مهمة لفهم النموذج القياسي ووصفه.
فيزياء أشباه الموصلات الحديثة وتطبيقاتها
يُعتبر كتاب “Modern Semiconductor Physics and Device Applications” (فيزياء أشباه الموصلات الحديثة وتطبيقاتها) مرجعًا هامًا يقدم خلفية لنظرية الاتجاهات المعاصرة في فيزياء أجهزة أشباه الموصلات وفيزياء الحالة الصلبة.
يناقش الكتاب الأساليب المتطورة والمتقدمة لنظرية المجال وميكانيكا الكم، مما يجعله مناسبًا لطلاب الدراسات العليا في الفيزياء التجريبية والنظرية الذين يدرسون الفيزياء الإحصائية والديناميكا الكهربية وميكانيكا الكم. بالإضافة إلى ذلك، يربط الكتاب أساسيات تطبيقات أجهزة أشباه الموصلات بأساسيات فيزياء الحالة الصلبة، ويتضمن نتائج داعمة في ميكانيكا الكم والرياضيات.
نظرية الحقل الكمي والظواهر الحرجة
يقدم كتاب “Quantum Field Theory and Critical Phenomena” (نظرية الحقل الكمي والظواهر الحرجة) الديناميكا الكهربية الكمومية كامتداد كمي للنظرية الكلاسيكية لماكسويل. يُعد هذا الكتاب أول مثال على نظرية الحقل الكمومي، حيث أصبح المجال الكمومي إطارًا هامًا لمناقشة جميع التفاعلات المهمة والأساسية باستثناء الجاذبية على نطاق مجهري.
كما يقدم الكتاب إطارًا لفهم انتقالات المرحلة الثانية في علم الميكانيكا الإحصائية، ويوضح أن نظرية المجال الكمومي هي إطار طبيعي لمناقشة الأنظمة التي تحتوي على عدد كبير من درجات الحرية.
كتاب الفيزياء الكمومية
يعتبر كتاب “QUANTUM PHYSICS” (الفيزياء الكمومية) مصدرًا مثيرًا للاهتمام للأشخاص الذين يحبون الاكتشاف ويرغبون في أن يصبحوا علماء في الفيزياء، أو في المواد، أو في الكيمياء، أو مصممي شرائح الكمبيوتر، أو متخصصين في بناء الأجهزة الكمومية، وغيرها من المجالات ذات الصلة.
أهمية دراسة ميكانيكا الكم
فشلت الميكانيكا الكلاسيكية في معالجة ووصف خصائص وحركات الجسيمات في بعض الأنظمة الصغيرة، في حين نجح علم ميكانيكا الكم في هذا المجال. تتعامل الكيمياء النظرية مع الترابط والتفاعل والهياكل والخصائص الفيزيائية للجزيئات والذرات والأيونات التي قد تتحد لتشكل مواد نانوية مثل أوراق الجرافين والنقاط الكمومية.
على الرغم من أن بعض هذه الكتل النانوية يمكن الكشف عنها باستخدام الأدوات المجهرية المتخصصة، إلا أن وصف حركتها وخصائصها وطاقاتها بصورة ناجحة كان من خلال علم ميكانيكا الكم فقط. ولهذا السبب، تظهر أهمية إتقان ميكانيكا الكم كجزء من دراسة الكيمياء النظرية.
المراجع
- Gordon Leslie Squires,”quantum mechanics”,britannica, Retrieved 8/1/2022.
- “28 Best New Quantum Mechanics Books To Read In 2022”,bookauthority, Retrieved 8/1/2022.
- Jack Simons,” Why Quantum Mechanics is Necessary”,Chemistry libretexts, Retrieved 8/1/2022.
