کوانټوم میخانیک

کوانټوم میخانیک د فزیک یوه بنسټیزه تیوري ده چې د طبیعت فزیکي خواص د اتومونو او د اتوم د داخلي ذراتو په کچه تشرېح کوي. دا برخه د ټول کوانټوم فزیک لکه کوانټوم کیمیا، د کوانټومي میدان د تیورۍ، کوانټومي تکنالوژۍ او د کوانټومي معلوماتو د علم بنسټ جوړوي.

کلاسیک فزیک چې د کوانټوم میخانیک تر رامنځته کېدو د وړاندې تیوریو مجموعه ده، په معمولي (ماکروسکوپي) کچه کې د طبیعت ډېری اړخونه تشرېح کوي، خو په کوچنیو (اتومي) کچو کې یې تشرېحات کافي نه دي. د کلاسیک فزیک ډېری تیورۍ په لویه (ماکروسکوپي) کچه کې د یوه معتبر او حقیقت ته نږدې اټکل په توګه له کوانټوم فزیک څخه اخیستلی شو.

کوانټوم میخانیک ورو ورو د هغو مشاهداتو د تشرېح لپاره له تیوریو څخه را پیدا شو چې په کلاسیک فزیک سره نه‌شوای تشرېح کېدای؛ لکه د تور جسم د تشعشع د مسئلې لپاره په ۱۹۰۰ کال کې د ماکس پلانک حل‌لاره او په ۱۹۰۵ کال کې د البرټ انشټاین په مقاله کې چې د فوټوالکتریک اغېزې تشرېح کوي، د انرژۍ او فرکانس تر منځ مطابقت. د مایکروسکوپي ښکارندو په اړه د پوهېدو لپاره دغه لومړنۍ هڅې چې دا مهال د «پخوانۍ کوانټومي تیورۍ» په نامه پېژندل کېږي، د ۱۹۲۰مې لسیزې په منځنیو کلونو کې د نلیز بور، اروین شروډینګر، وارنر هایزنبرګ، مکس بورن او نورو کسانو له‌خوا د کوانټوم میخانیک د بشپړې پراختیا لامل شوې. اوسنۍ تیوري په بېلابېلو ریاضیکي فورمولونو کې فورمول‌بندي شوې ده. د دغو ریاضیکي فورمول‌بندیو له ډلې په یوه کې یو ریاضيکي موجود چې «د څپې تابع» نومېږي، د انرژۍ د اندازه کولو او د ذرې د نورو فزیکي خواصو په اړه په احتمالي چوکاټونو کې معلومات وړاندې کوي.

 عمومي کتنه او بنسټیز مفاهیم 
کوانټوم میخانیک د فزیکي سیستمونو د خواصو او چلند د محاسبې شونتیا برابروي. معمولاً د مایکروسکوپي سیستمونو لپاره کارول کېږي چې مالیکولونه، اتومونه او د اتوم دننه ذرات دي. ثابته ده چې دا ماده د زرګونو اتومونو د لرونکو پېچلو مالیکولونو لپاره د کارېدو وړ ده، خو د انسان لپاره یې کارېدل فلسفي ستونزې رامنځته کوي او په نړۍ کې یې د یوه کل په توګه استفاده هم پر ګومان ولاړه ده. د کوانټوم میخانیک وړاندوېینې په تجربوي ډول په ډېر لوړ دقت سره تایید شوې دي.

د دغې تیورۍ یوه بنسټیزه ځانګړنه دا ده چې معمولاً په پرېکند ډول دا وړاندوېینه نه‌شي کولای چې څه به پېښ شي، بلکې ځینې احتمالات وړاندې کوي. د ریاضي له نظره یو احتمال د یوه مرکب عدد د مطلق ارزښت د جذر په اخیستو سره لاسته راځي. دا قانون «د بورن قانون» بلل کېږي چې نوم یې د فزیک‌پوه «مکس بورن» له نامه څخه اخیستل شوی دی. د بېلګې په توګه د التکرون په څېر یوه کوانټومي ذره د څپې د تابع په توګه تعریفولی شو چې په فضا کې له هرې نقطې سره یو احتمال تړي.

د کوانټوم میخانیک د ریاضیکي قوانینو یوه پایله د بېلابېلو اندازه کېدونکو کمیتونو تر منځ د وړاندوېینې وړتیا ده. د قاطعیت د نه‌شتون تر ټولو مشهوره بڼه وايي چې مهمه نه ده چې یوه کوانټومي ذره څه ډول چمتو شوې ده او یا پر هغې د شویو ازمېښتونو دقت څومره دی، د موقعیت او شتاب د اندازه کولو لپاره یې هېڅ دقیقه وړاندوېینه نه‌شو کولای.

شونې نه ده چې دغه مفاهیم دې د واقعي ریاضیاتو تر پېژندو پرته وړاندې شوای شي. د کوانټوم میخانیک پوهه نه یوازې دا چې د مرکبو اعدادو لاسوهنې ته اړتیا لري، بلکې خطي الجبر، ډيفرانسیل معادلاتو، ګروپي تیوریو او نورو پرمختللو موضوعاتو ته هم اړتیا لري. پر دې بنسټ، دا مقاله د کوانټوم میخانیک یو ریاضيکي فورمول وړاندې کوي او استفاده یې په څو ګټورو بېلګو کې څېړي.

 استفاده 
کوانټوم میخانیک د نړۍ د ډېرو ځانګړنو په تشرېح کولو کې، کوچنیو شیانو او هغو غبرګونونو ته په کتو سره چې په کلاسیکو مېتودونو د تشرېح کولو وړ نه دي، ډېر بریالیتوبونه لرلي دي. کوانټوم میخانیک یوازنۍ تیوري ده چې د هغو اتومي ذراتو چلندونه یې څرګند کړي چې د مادې ټول ډولونه (الکترونونه، پروتونونه، نوترونونه، فوټونونه او نور) جوړوي. د جامد حالت فزیک او د توکو علم پر کوانټوم میخانیک تکیه دي.

 تاریخچه 
کوانټوم میخانیک د شلمې پېړۍ په لومړیو لسیزو کې پراخ شو او دلیل یې د هغو ښکارندو تشرېح ته اړتیا وه چې پخوا په ځینو مواردو کې لیدل شوې وې. د نور د څپه‌ييز ماهیت په اړه علمي څېړنې په ۱۷مه او ۱۸مه پېړۍ کې هغه مهال پيل شوې چې د رابرټ هوک، کریسټین هویګنز او لیونارډ اولیز په څېر ساینس‌پوهانو د تجربوي مشاهداتو پر بنسټ د نور څپه‌ييزه تیوري وړاندې کړه. په ۱۸۰۳ کال کې انګرېز عالم «توماس یانګ» د دوو درزونو مشهور ازمېښت تشرېح کړ. دغه ازمېښت د نور د څپه‌ييزې تیورۍ په عمومي منلو کې مهم رول درلود.

د نولسمې پېړۍ په لومړیو کې د «جان ډالټن» او «امډیو اووګارډ» له‌خوا کیمیاوي څېړنو د مادې اتومي تیورۍ ته اهمیت ورکړ او دا هغه نظریه وه چې جېمز کلېرک مکسوېل، لوډویګ بولټزمن او نورو د ګازونو د حرکي تیورۍ د رامنځته کولو لپاره جوړه کړه. د حرکي تیورۍ بریالیتوبونو دې نظریې ته لا ډېر باور ورکړ چې ماده له اتومونو جوړه شوې، خو بیا هم دې تیورۍ داسې نیمګړتیاوې لرلې چې بشپړېدل یې یوازې د کوانټوم میخانیک په پراختیا سره شوني وو. که څه هم چې له یوناني فلسفې څخه د اتومونو په اړه لومړنی تصور دا و چې اتومونه نه وېشل کېدونکي واحدونه دي - «اتوم» کلمه له یوناني کلمې څخه اخیستل شوې او د «نه پرې کېدونکې» په معنا ده – په نولسمه پېړۍ کې د اتومي جوړښت په اړه ځینې فرضیې رامنځته شوې. په دې برخه کې یو مهم اکتشاف په ۱۸۳۸ کال کې د مایکل فاراډي هغه مشاهده وه چې د کم‌فشاره ګاز لرونکې ښيښه‌يي لولې په دننه کې یې د الکتریکي تخلیې له امله راپیدا شوې ځلا ولیده. جولیوس پلوکر، یوهان ویلهلم هیټورف او یوګن ګلډشټاین د فاراډي څېړنو ته دوام ورکړ او پراخې یې کړې چې له امله یې کتود وړانګې وپېژندل شوې، تامسون ومونده چې دا وړانګې د الکترون په نامه له اتومي ذراتو څخه جوړې شوې دي.

د ۱۹۲۰مې لسیزې په منځنیو کلونو کې کوانټوم میخانیک د اتومي فزیک لپاره پر سټنډرډ فورمول د بدلېدو لپاره پراخ شو. په ۱۹۲۳ کال کې فرانسوي فزیک‌پوه «لویي ډو بروګل» د مادې د څپو په اړه خپله تیوري وړاندې کړه او ویې ویل چې ذرات کولای شي څپه‌ييزې ځانګړنې وښيي او برعکس. د ډو بروګلي پر کړنلاره له تکیې سره معاصر کونټوم میخانیک په ۱۹۲۵ کال کې وزیږېد یا رامنځته شو؛ دا هغه مهال و چې جرمني فزیک‌پوهانو «وارنر هایزنبرګ»، «ماکس بورن» او «پاسکال جرډن» مېټریکس میخانیک رامنځته کړ او اسټریايي فزیک‌پوه «اروین شروډینګر» د څپو میخانیک اختراع کړ. بورن د ۱۹۲۶ کال په جولای میاشت کې د شروډینګر د څپې د تابع احتمالي تشرېح وکړه. په دې توګه د کوانټوم فزیک ټوله څانګه رامنځته شوه او د ۱۹۲۷ کال په پنځم «سولوې کنفرانس» کې په پراخه کچه ومنل شوه.David Edwards,"The Mathematical Foundations of Quantum Mechanics", Synthese, Volume 42, Number 1/September, 1979, pp. 1–70.D. Edwards, "The Mathematical Foundations of Quantum Field Theory: Fermions, Gauge Fields, and Super-symmetry, Part I: Lattice Field Theories", International J. of Theor. Phys., Vol. 20, No. 7 (1981).

کوانټوم میخانیک تر ۱۹۳۰ کال پورې د ډېوېډ هیلبرټ، پل ډیراک او جان وون نویمان له‌خوا لا ډېر یو موټی او رسمي شو چې د دوی ډېری تمرکز پر اندازو اخیستنو، د واقعیت په اړه زموږ د پوهې پر ماهیت او فلسفي ګومانونو و. له هغه مهاله تر اوسه یې په ډېرو څانګو لکه کوانټومي کيمیا، کوانټوم الکترونیک، کوانټوم اپټیک او د کوانټومي معلوماتو په علم کې ریښې کړې دي. د دې تر څنګ د عناصرو د اوسني تناوبي جدول د ډېرو ځانګړنو لپاره ګټور چوکاټونه برابروي او د کیمیایي رابطو په لړ کې د اتومونو چلند او په کمپيوټري نیمه هادي ګانو کې د الکترونونو جریان تشرېح کوي، پر دې بنسټ په اوسنیو تکنالوژيو کې ډېر مهم رول لري. که څه هم کوانټوم میخانیک د نړۍ د ډېرې کوچنۍ برخې د تشرېح کولو لپاره جوړ شوی و، خو د ځینو ماکروسکوپي یعنې لویو ښکارندو د تشرېح لپاره هم اړین دی.

 سرچينې