الختم الاداري ‫Quantum Physics (2 زائر)

[آك منيتك]

تم بتاريخ 6/10/2020
​

​

موضوع فخخخخمممم لا ننحرم من مواضيعك

مستر كات ~شهر 10~







إذا أردت البحث عن ملف ما على جهاز الحاسوب الخاص بك؛

فإنك تقوم بالنقر فحسب. ومع كل نقرة واحدة؛

تقوم بإعطاء أمر واحد لوحدات المعالجة للبدء بالعمل من أجل إعطائك النتيجة -الملف- المطلوب،

يقوم المعالج بالحسابات أمرا واحدا تلو الآخر. لكن لو تصورنا أنك تعطي أمرًا واحدًا أيضًا،

أو أوامر مركبة في الوقت نفسه، لكن هنا تقوم وحدات معالجة بالقيام بعمليات معقدة في وقتٍ واحد من أجل العثور على ما تريده،

ما مدى سرعة ودقة النتيجة التي ستظهر؟

ببساطة؛ نتحدث هنا عن «الحوسبة الكمومية – Quantum Computing»؛

ولعل أشهر المواقف التي ارتبطت بمفهومها حين سُئل رئيس الوزراء الكندي «جاستن ترودو»

في أحد اللقاءات الصحفية عن الفرق بين الحواسيب العادية والكمّية؛

كانت إجابته من شخص غير متخصص في الكم؛ هو أن الفرق يكمن في النظام الذي يعمل به كلا النوعين.

فالحاسوب العادي يعمل بنظام ثنائي (0 و 1) يعطي إجابة واحدة صحيحة،

والحاسوب الكمّي يعمل بنظم معقدة ومتعددة من العمليات التي تستطيع إجراؤها في وقتٍ واحد وفقًا لمبادئ النظرية الكمّية.











قبل الحديث عن أي شيء؛ يجب أن نعي تمامًا أننا نتحدث عن قوانين وأنظمة تعمل في عالم متناهي الصغر في المادة؛

هو العالم دون الذرّي. فمفهوم الكم؛ هي مجموعة النظريات التي حاولت تفسير المشاكل المعقدة في الفيزياء،

وهي امتداد وتطور لقوانين للفيزياء الكلاسيكية المعروفة.

بدأ هذا المفهوم في الظهور في بداية القرن العشرين؛

بعد أن صاغ النظرية نخبة من فيزيائيي القرن؛ مثل «ماكس بلانك،

آلبرت أينشتاين، لويس دي بروجلي، نيلز بوهر، فيرنر هايزنبرغ، إروين شرودنغر، ماكس بورن، بول ديراك، وغيرهم من الفيزيائيين».

كان لكل واحد منهم نظريته تجاه المادة، بالتالي أصبح لكل واحد منهم تفسيره الخاص عن المادة في ظل النظرية الكمّية.

لكن ما يهمنا اليوم في الكم هما مبدأي التراكب والتداخل في الذرة اللذين تشرحهما النظرية.

ببساطة؛ مبدأ «التراكب – Superposition» هو حالة يتخذ فيها «الجسيم – particle» في الذرة وضعين مختلفين في الوقت نفسه.

أما «التداخل – interference»؛ فهو مفهوم أشمل ينص على أن الجسيمات الأولية

لا يمكن أن توجد في أكثر من مكان في الوقت نفسه من خلال التراكب فحسب؛

بل إن الجسيمات الفردية الخفيفة مثل الفوتونات؛ يمكن أن تعبر مسارها الخاص، وتتداخل مع اتجاه مسارها هي.










أذهلت فكرة الحوسبة الكمومية عقول العلماء منذ نحو 50 عامًا،

حيث مبدأ عملها يجري في العالم متناهي الصغر للمادة وفقا لمبادئ ميكانيكا الكم.

وكما أن النظرية الكمية صيغت لحل المشاكل المعقدة التي تعجز النظريات -الفيزيائية- التقليدية عن حلها؛

فإن الحاسوب الكمّي صمم أيضًا لإيجاد طريقة لحل أنواع معينة من المسائل أو الاحتمالات التي لا يمكن حلها بالحواسيب العادية،

ومن أجل أن يقوم بالعمليات الحسابية المعقدة.

سرعة إجراء العديد من العمليات داخل الحاسوب الكمي كبيرة جدًا،

حيث تفوق سرعة إجراء العمليات في الحواسيب العادية بنحو 3600 مرة.

هذه السرعة تتيح الفرصة أمام عمليات البحث أو إيجاد الحل داخل الحاسوب الكمي لاختيار الإجابات الصحيحة؛

حيث تنفذ تلك العمليات من خلال عملية «التداخل الكمّي – quantum interference».


في عملية التداخل الكمّي هذه يتم إظهار أو «تضخيم – amplified» الإجابات الصحيحة للمشكلة المراد حلها،

وإلغاء باقي الحلول الأخرى. مبدأ العمل هذا مثله مثل مبدأ عمل الموجات حين تتلاقى موجتان مع بعضهما؛

فتندمج قممها لتصنع نبضة أو إشارة كبيرة واضحة، وتخفي -تلغي- البقية.

تشمل الأمثلة التي يمكن أن تقوم الحواسيب الكمّية بحلها؛ محاكاة التفاعلات الكيميائية في المادة لتطوير جزيئات ومواد جديدة،

والتي يمكن أن تساهم في حلول متنوعة، وحل المشاكل المعقدة من خلال اختيار أفضل الحلول من بين العديد من الاحتمالات الممكنة.

الفرق بين الـ Bit العادي الذي يتخذ إحدى القيمتين (0 أو 1)،

والـ Qubit الذي يتخذ القمتين معًا

في الحواسيب العادية؛ تسمى أصغر وحدات تخزين البيانات والمعلومات ومعالجتها أو حملها ونقلها بـ «بت – bit»

الذي يعتبر الوحدة الأساسية للمعلومات في الحواسيب والاتصالات الرقمية.

مصطلح «البت – bit» يعبر عن الأرقام الثنائية في نظام العد الثنائي «Binary digit»؛

وهو عمليًا عبارة عن نبضة كهربائية تتخذ قيم رياضية إما (0 أو 1)، أو يعبر عنها أحيانًا بـ (نعم، لا) أو (صح، خطأ).

داخل الحواسيب العادية؛ يتم إجراء العمليات أو معالجة البيانات من خلال إعطاء قيمة واحدة لـ Bit إما (0 أو 1)

في أي وقت محدد لحل أي مشكلة أو معالجتها لتعطي نتيجة أو احتمالا واحدا فقط.

في الحواسيب الكمومية يتم تحويل الـ Bit العادي إلى «بت كمّي – Quantum Bit» الذي يعرف باسم «كيوبت – Qubit»،

حيث يصبح هو وحدة المعلومات الكمية في الحواسيب الكمومية. يعمل الكيوبت وفقًا لمبدأ «التراكب – superposition»

الذي تُظهره النظرية الكمّية؛ حيث يمكنه تخزين قيمتين (0 و 1) معًا.

بسبب تراكب القيمتين أو الاحتمالين (0 و 1) في الكيوبت الواحد؛

يسمح ذلك بإجراء عمليتين باحتمالين أو عدة احتمالات في وقتٍ واحد. بالتالي يعمل على تحسين أداء وسرعة عملية الحوسبة الكمومية.

أما عن إيجاد أو تصنيع «كيوبت – Qubit» نفسه؛

فإننا بحاجة لإيجاد تفاعل بين الفوتونات المعروف أنها لا تتفاعل مع بعضها بالأساس.

لكننا نستطيع إتمام هذا التفاعل؛ إذا تم استخدام ذرات نادرة لمواد يتم تبريدها لدرجات حرارة متدنية جدًا،

والتي تعمل على إيجاد مواد فائقة التوصيل تسمح للتيار الكهربائي كله بالمرور فيها دون أي مقاومة كهربائية.

وفي تطور ربما يكون الأفضل؛ كشف فريق بحثي من الفيزيائيين في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا MIT؛

عن تقنية جديدة تعمل على إيجاد تفاعل بين الفوتونات في درجات الحرارة الطبيعية باستخدام بلورات من السيليكون بأنماط محددة.









​

 

[آك منيتك]

استخدم فريق البحث في جوجل صفا من تسعة كيوبتات صلبة،

مصنوعة من ملفات ذات أشكال متقاطعة من الألومنيوم طولها نحو 400 ميكرومتر

تصل من طرف إلى طرف آخر حيث يتم وضعها على سطح سافاير – sapphire.

هذه الأسطح هي مواد يتم التحكم بها على مستوى الذرة من أجل تهيئتها لتصبح لبنة أو ركيزة أساسية للمواد التي يتم زرعها عليها.

مثال تلك الصناعات التي تعتمد على هذه الأسطح؛

هي الصناعة الضوئية مثل الـ LED أو ما يعرف باسم «الصمام الثنائي الباعث للضوء – light emitting diode»، والأنابيب النانوية،

أو أي مادة أخرى يتم صناعتها بتقنية النانو، أو صناعة الدوائر المتكاملة،

والعديد من التطبيقات العلمية الأخرى.

يقوم الباحثون بتبريد الألمنيوم إلى درجة متدنية جدًا تصل إلى 0.02 درجة كلفن (أي ما يعادل 273.13 – درجة مئوية)

حيث تحول المعدن إلى مادة موصلة فائقة للتيار الكهربي (ليس لها أي مقاومة كهربائية).

يمكن بعد ذلك ترميز المعلومات في الكيوبتات في حالة فائقة التوصيل.

يتم التحكم في التفاعلات بين الكيوبتات المتجاورة من خلال بوابات منطقية تقوم بتوجيه الكيوبت

رقميًا إلى حالة يستطيع فيها تشفير الحل لأي مشكلة ما يراد حلها.

وكما شرح الباحثون طريقة العمل؛ فإنهم يقومون بإعطاء التعليمات بترتيب الكيوبتات لمحاكاة صف من الذرات المغناطيسية في حالة دوران.

ومن خلال هذه الخاصية؛ يمكن أن يكون الكيوبت وسيلة من أجل تحديد حالات دوران الذرات الجماعية؛ خصوصًا ذات الطاقة القليلة.

صورة من رقاقة صنعتها شركة D-wave حيث صممت للعمل بمثابة معالج كمّي فائق التوصيل بعدد 128-كوبيت.

بدأ كل من شركة جوجل وميكروسوفت في العمل على تطوير حواسيب كمومية عام 2014،

وفي العام 2016؛ بدأ فريق من العلماء من كاليفورنيا وإسبانيا بصناعة نموذج تجريبي

لحاسوب كمي يمكن أن يحل مجموعة واسعة من المشاكل في مجالات مثل الكيمياء والفيزياء،

ولديه القدرة على أن يتم توسيع نطاقها إلى نظم أكبر.

كما أنشأت كل من شركة «آي بي إم – IBM» وشركة «D-Wave» الكندية نوعًا من الحواسيب الكمية التجريبية

التي تعمل باستخدام أساليب مختلفة غير قابلة للتطوير بسهولة،

أو إضافة المزيد من البتات الكمومية (الكوبيت) اللازمة لحل المشاكل التي لا يمكن لأجهزة الكمبيوتر التقليدية حلها.

هذا الحاسوب الكمومي يعد أول الأجهزة التجارية التي صنعتها شركة «D – Wave»

في بورنابي في كولومبيا البريطانية، والتي تباع بقيمة نحو 15 مليون دولار أمريكي للحاسوب الواحد.

هذا الجهاز تمتلكه جوجل؛ ويعتمد على النهج أو الأسلوب التناظري الذي يعرف باسم AQC؛ سنشرحه لاحقًا.

أما في مختبر أبحاث جوجل في سانتا باربرا بولاية كاليفورنيا،

وبالاشتراك مع فريق من علماء الفيزياء في جامعة كاليفورنيا في سانتا باربرا،

وجامعة الباسك في بلباو، إسبانيا؛

فقد قام الباحثون هناك بإنشاء نموذج لحاسوب كمّي يجمع بين نهجين -أسلوبين- رئيسيين للحوسبة الكمومية.

النهج -الأسلوب- الأول يستند عليه الكثير من نظرية الحوسبة الكمومية؛

حيث يتضمن أساليب لتصحيح الأخطاء التي قد تؤدي إلى تعطيل أي عملية حسابية.

هذا النهج لا يمكن تنفيذه عمليًا إلا مع وجود مجموعة كبيرة من الكيوبتات.

يقوم هذا النهج على بناء الدوائر الرقمية للكمبيوتر باستخدام البتات الكمومية؛

حيث يضعها في ترتيبات معينة وموجهة لحل مشكلة محددة.

هذا النهج يماثل أو يشابه دائرة رقمية مصممة خصيصًا في المعالجات الدقيقة التقليدية المصنوعة من البت – Bit الكلاسيكي.









​

 

[آك منيتك]

النهج الآخر يسمى «adiabatic quantum computing»، أو اختصارً (AQC). في هذا النهج؛

يقوم الحاسوب على مبدأ تشفير مشكلة معينة في مجموعة من البتات الكمومية،

ثم يتطور تدريجيًا بتعديل التفاعلات بين هذه البتات ليشكل «حالة الكم الجماعية» المطلوبة من أجل أن يتوصل الحاسوب إلى حل واحد.

يقول «رامي باريندز – Rami Barends» أحد أعضاء مهندسي فريق جوجل البحثي:

يتأثر هذا النهج بما يعرف بالضوضاء العشوائية التي تُدخل بعض الأخطاء التي لا يمكن تصحيحها بشكل منتظم بعكس ما تفعله الدوائر الرقمية. وليس هناك ما يضمن أن هذا النهج يمكن أن يحل كل مشكلة بكفاءة.

يمكن لجهاز جوجل أيضًا أن يتعامل مع ما يسمى المشاكل «غير ستوكاستيكية – non-stoquastic»،

والتي لا يمكن لأجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية التعامل معها.

هذه المشاكل تشمل قدرة الحاسوب الكمي على القيام بمحاكاة للتفاعلات التي تنشأ بين العديد من الجزيئات والمواد والإلكترونات في المستوى الكمّي،

والتي يمكن أن تكون واحدة من التطبيقات الأكثر قيمة في الحوسبة الكمومية.

ويقول «دانييل ليدار – Daniel Lidar» أحد أعضاء فريق البحث أيضًا:

وكما أن الجهاز الذي صنعته جوجل لا يزال نموذجًا كبيرًا جدًا،

إلا أنه وفي غضون عامين؛ يمكن أن تصبح الحواسيب الكمومية أكبر حجمًا حيث ستزيد عن 40 كوبيت.

وفي هذه الحالة؛ سيصبح من الممكن محاكاة الحركة الكمّية التي لا يمكن رؤيتها أو الوصول إليها على أجهزة الحواسيب الكلاسيكية،

وتلك الخطوة ستشكل مدى تفوق الكم.

إن هذا النهج الجديد يمكّن جهاز الحاسوب من تصحيح الأخطاء الكمومية. وبالرغم من أن الباحثين لم يثبتوا ذلك حتى الآن؛ فإن الفريق أظهر كيف يمكن تحقيق ذلك من خلال إجراء بعض التجارب على جهاز كمومي مكون من تسعة كيوبتات.

ربما تحمست كثيرًا لفكرة اقتناء أحد تلك الحواسيب خصوصًا إذا كنت باحثًا في المجالات المعقدة

التي ستعمل الحواسيب الكمّية على حلها -إلا إذا تذكرت سعرها الباهظ- لكن برغم قدراتها وتصميمها؛

إلا أنها منتجات محدودة مازالت تجريبية تماما، ولا تتوفر للمستخدمين العاديين كحال الحواسيب العادية؛

حيث تقنية تصنيعها تُوجب عليها أن تكون تحت ظروف معينة لتقوم بعملها بشكلٍ صحيح.

أيضًا من التفرّد أو الميزة التي تمتلكها الحواسيب الكمومية هي أن رقائق الحاسوب نفسها برغم حجمها الضئيل؛

فإنها تعتمد على أنظمة تبريد كبيرة،

وغرف مفرغة أو معدات ضخمة أخرى للحفاظ على الخصائص الكمّية الدقيقة للكيوبتات فيها.

وبالتالي، فما يخص الحواسيب الكمومية حتى الآن وفي المستقبل القريب

، سيقتصر على المختبرات المتخصصة فقط







​

 

[آك منيتك]

وعمل فريق ليسوفيك؛ العلماء في مختبر آرجون الوطني في إلينوي في الولايات المتحدة،

على إجراء آلاف التجارب على نظام كمي مبرمج لعكس سهم الزمن على إلكترون واحد.

وتمكن الفيزيائيون بعد آلاف التجارب من استعادة الحالة السابقة للحاسوب الكمومي في 85% من عدد المحاولات،

وذلك عند العمل على نظام حاسوب كمومي بسيط بوحدتين كموميتين.

في حين لم تنجح التجارب على الحاسوب الكمومي الأكثر تعقيدًا،

ذي الثلاث وحدات كمومية إلا في 49% من المحاولات، إذ كانت التجارب فيه فوضويةً جدًا.

ولا علاقة للتجربة الجديدة بآلة السفر عبر الزمن،

وسيبقى تأثيرها بعيدًا عن الأشخاص على غرار البحث في النقل الكمي عن بعد.

ويأمل العلماء بدلاً من ذلك أن يساعد عملهم، علماء الحواسيب الكمومية

على التأكد من أداء برامجهم من خلال إعادتها عبر الزمن إلى الخلف وإعادة تكرار التحقق منها.














ويمثل الحاسوب الكمومي أحد أهم التقنيات المستقبلية في العالم،

ويعتمد على قوانين ميكانيكا الكم، ما يجعله يتميز بسرعة خارقة،

تمكنه من حل مشاكل معقدة تستغرق الحواسيب العادية ملايين السنين لحلها،

ويستطيع كذلك تنفيذ أكثر من وظيفة في الوقت ذاته.

وفي حين يعمل الحاسوب العادي بالاعتماد على خانة من نظام ثنائي ليس لها إلا احتمالين فقط وهما صفر أو واحد وهو ما يعرف بالبت،

يعتمد الحاسوب الكمومي على الكيوبت وهي اختصار لـ (كوانتوم بت) أي البت الكمي،

وكل زيادة في البت الكمومي تؤدي لزيادة قدرة الآلة على إجراء الحسابات في الوقت عينه.

وكان أندرياس فيك، أستاذ الفيزياء بجامعة الرور في مدينة بوخوم الألمانية،

أجرى بحثًا لتوضيح طريقة عمل الحاسوب الكمومي من خلال وضع شفرات

للاحتمالين المتاحين لوحدة البت مستفيدًا مع فريقه البحثي من الخواص المتعددة للإلكترونات بهدف إنتاج ما يعرف بوحدات البت الكمومية؛

وأشار إلى أن «الانتقال من وحدة البت إلى وحدة البت الكمومي يزيد من قدرات الحواسيب بشكل مذهل.»

وتتحرك الإلكترونات عادة على سطح معدني إما في مسار صفر أو واحد ولكن عندما دمج الباحثون المسارين،

تحركت الإلكترونات فيهما سويًا،

ما يزيد من أبجديات تعامل الحاسوب مع البيانات. وهذه الحالة الثالثة تسمى التراكب الكمي،

وهي إحدى خصائص الفيزياء الكمية التي مثلها العالم شرودنغر بتجربة القط وأثبت فيها أن القط الكمي يمكن أن يكون فيها حيًا وميتًا في الوقت ذاته.

هذا التصرف الغريب للمادة عندما تكون متناهية الصغر هو ما يعطي الحوسبة الكمومية

في المستقبل قدرتها الخارقة على تنفيذ العمليات الحسابية ومعالجة المعلومات الضخمة مقارنة بالحواسيب التقليدية.

ولا يعرف العلماء والباحثون حتى الآن حدود إمكانيات الحواسيب الكمومية،

وسط توقعات للوصول بإمكانياتها إلى مستويات خارقة لم تصلها الحواسيب التقليدية،

وسيكون بإمكانها على سبيل المثال فك أي منظومة تشفير مستعملة حاليًا لحماية المعلومات في لحظات،

في حين قد تستغرق أقوى الحواسيب العملاقة الموجودة اليوم أعوامًا لفكها.







​

 

[آك منيتك]

حدث 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.


وكالعادة، دعنا نبدأ بتوضيح أن كاتب التقرير هنا لا يجمع المصادر وفقط يضعها في شكل قائمة،

لكنه يتعرض بالفعل لقراءة الكتب التي سوف يتحدث عنها،

كذلك سوف يتضمن التقرير ترشيحات جانبية من الوثائقيات المهمة أو الكتب الأخرى التي سوف تساعدك لهضم ميكانيكا الكم لمستوى مبتدئ

جدًا لا يتخطى ما يعرفه طالب بالمرحلة الثانوية،

أضف لذلك أنها ليست قائمة حصرية لأفضل كتب ميكانيكا الكم على الإطلاق،

لكنها ترشيحات من قارئ نهم في هذا المجال.

دعنا نبدأ بما أظن أنه أفضل كتاب تُرجم للعربية ويمكن له أن يُستخدم كمقدمة لفهم ميكانيكا الكم من قبل مبتدئ،

حيث يميل ليونيد بونوماريف، مؤلف الكتاب ومتخصص الفيزياء النووية،

إلى الابتعاد عن الأمور الخيالية الفانتازية ويركز بشكل أكبر على شرح المفاهيم الأساسية لميكانيكا الكم بشكل مدرسي الطبع،

وهو يستخدم قدرا ضئيلا للغاية من المعادلات،

لكنها أولًا معادلات سهلة ومفهومة مع رياضيات بمستوى العمليات الأساسية لمستوى المدارس الإعدادية،

ثم إنه -ثانيًا- يمكنك تجاوز تلك المعادلات إن أردت.


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، ومع ترجمة جيدة ومفهومة، وتفقير جيد مع عنونة مميزة لكل عدد صغير من الفقرات، تكتشف أنك حصلت الكثير جدًا في رحلة قصيرة.


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"، لهذا السبب،

وعلى قدر سهولته حتّى إن طالبا في المرحلة الثانوية سوف يفهمه،

إلا أن الكتاب به قدر عال من الرصانة، ومع بعض الجهد والتركيز في مادته، سوف تخرج بمقدمة مهمة في ميكانيكا الكم.







​

 

[آك منيتك]

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.


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،















هنا








​

 

[آك منيتك]

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.


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،


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،


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.












هنا







​

 

[آك منيتك]

هناك ترجمتان لهذا الكتاب بالعربية، الأولى هي نسخة د. عبد الحليم منصور ود. نضال هنا،

والثانية هي نسخة د.عبد الله الشيخ التابعة للمنظمة العربية للترجمة (مواقع التواصل)


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.

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.



​

" أسلوب ساسكيند رصين وسلس، يخاطر كثيرًا بالخوض في نقاط معقدة، لكنه ينجح في كل مرة في تبسيطها لمستوى الشخص العادي، كيف لا وهو صاحب مجموعة المحاضرات الهامة (Theoretical Minimum) "​

هناك وثائقي لبراين جرين يحمل نفس العنوان بنى نفسه على شهرة الكتاب،

لكنه يختصر كثيرًا ويبسط ما في الكتاب من مفاهيم بدرجة، ربما تبدو، أكثر من اللازم،

وإذا أردت وثائقيا جديا عن عالم الكوانتم،

فيمكن أن تتأمل ثلاثية الذرة (Atom) الرائعة من الـ (BBC) والتي قدمها الفيزيائي الشهير جيمي الخليلي،

يمكن القول إنها أفضل ما قُدم إلى الآن بهذا الصدد،

بجانب ثنائيته عن الكوانتم "أسرار فيزياء الكم"، تلك خمس ساعات رائعة ومفيدة حقًا.

دعنا الآن نعود إلى النقطة الثانية من هذا الجزء،

وهي تتعلق بكتابين، يشرح كل منهما مجال مختلف ذا علاقة بالتزاوج بين النسبية والكوانتم،

الكتاب الأول للفيزيائي الشهير ليونارد ساسكيند من جامعة ستانفورد،

ويتطرق للحديث عن الكون الهولوجرامي، ويسمى الكتاب "حرب الثقب الأسود (The Black Hole War)"،

في الحقيقة لا توجد نسخ مترجمة للعربية من الكتاب الأخير، لكن توجد بسهولة،

عبر الويب، نسخ صوتية رائعة للكتاب، سوف يكون من الممتع أن تجربها على الهاتف أثناء السفر أو في أوقات الفراغ، فقط استمع واستمتع.

أسلوب ساسكيند رصين وسلس، يخاطر كثيرًا بالخوض في نقاط معقدة،

لكنه ينجح في كل مرة في تبسيطها لمستوى الشخص العادي، كيف لا وهو صاحب مجموعة المحاضرات الهامة (Theoretical Minimum)،

والتي تقدم أقل كم ممكن من الفيزياء يمكن أن تتعلمه -كطالب- عن موضوعات كالكوانتم، النسبية، الفيزياء الكلاسيكية، النموذج المعياري، الأوتار.. إلخ.

الكتاب الثاني، وهو أيضًا غير مترجم بعد للعربية،

نتمنى أن يحدث ذلك في فرصة قريبة فسوف يكون إثراءً للمكتبة العربية،

هو كتاب الفيزيائي الإيطالي الشهير "كارلو روفييلي" المعنون بـ "الواقع ليس كما يبدو:

رحلة إلى الجاذبية الكمومية (Reality Is Not What It Seems The Journey to Quantum Gravity)"،

وللكتاب كذلك نسخة صوتية رائعة، يمكن عبر بحث قصير في الويب أن تجدها،

يبدأ روفييلي كالعادة تاريخيًا من أينشتاين، ثم الكوانتم، ثم بعد ذلك إلى كيفية تكميم الجاذبية،

والمشكلات التي تواجه العلماء بهذا الصدد، وكيف سوف يكون شكل الواقع حينما يحدث ذلك.











هنا








​

 

[آك منيتك]

كتاب الفيزياء الكمّية.. دليل المبتدئين (مواقع التواصل)

كانت ترشيحاتنا للكتب المكتوبة بالإنجليزية في هذا التقرير هي اقتراحات جانبية،

بمعنى أن الهدف الأساسي هو الكتب الأربعة المترجمة للعربية،

والبقية بهدف الاستكمال مستقبلًا في القراءة، أو لتجنبها تمامًا إن كانت قدراتك في الإنجليزية لا تسمح،

لكن هذه المرة يكون المقترح الرئيس الخاص بنا هو كتاب بالإنجليزية،

إنه "الفيزياء الكمية.. دليل المبتدئين (Quantum Mechanics: Beginners guide)" لـ راي ألاستير (Alastair I. M. Rae)، وذلك لعدة أسباب.

أهم تلك الأسباب هو أن هذا الكتاب يعتبر مرحلة انتقالية بين الهواية والدراسة في عالم الكوانتم،

فهو يشرح الكوانتم للطلبة، ويستخدم المعادلات بكثرة،

لكنه يضعها في مربعات خاصة بها منفصلة عن الكتاب،

ولا يتخطى حاجز المعادلات المفهومة لطالب مرحلة إعدادية أو ثانوية، كـ (س=ص+م .ع)، =ص.ع، أو فقط الجذور بجانب عمليات الجمع والطرح والضرب والقسمة العادية،

وهو بذلك يجنبك العمليات الأساسية والهامة المتعلقة بالتفاضل أو الجبر الخطّي،

لكنه يستطيع بسلاسة وذكاء أن يشرح الكوانتم فقط بتلك الأدوات البسيطة، لذلك نتمنى أن يترجم الكتاب للعربية في أقرب فرصة ممكنة.

عدا ذلك فالكتاب يتنقل ببساطة من الموضوعات الأساسية في الكوانتم إلى تطبيقاتها في عالم فيزياء المواد الصلبة وغيره،

لكن تلك الإشارة إلى أهمية الرياضيات تفتح بابًا لتأمل ما تعنيه كلمة فيزياء،

فرغم أن المفاهيم الأساسية للعلم على قدر من البساطة بحيث يمكن تبسيطها لطفل صغير،

كما يُنسب لأينشتين، إلا أن الرياضيات تلعب دورًا محوريًا في تحويل إدراكنا إلى ما تعنيه كلمة فيزياء بالأساس،

لذلك فكلما اقتربت في القراءة من الرياضيات، ولو بقدر يسير لا يتضمن سوى ضرب أو طرح، كلما كان أفضل.


لكتاب لا يتعلق كثيرًا بشرح مفاهيم الكوانتم من وجهة نظر علمية،

ولكن بالأحاديث الجانبية التي دارت حول الكوانتم بين كبار علماء عصر الكم: أينشتين، بور، هايزنبرج، شرودنجر … الخ،

وهو كتاب فريد من نوعه، ويلقى شهرة عالمية بين هواة العلم ومتخصصيه،

إنه -(The Age of Entanglement: When Quantum Physics Was Reborn) عصر التعالق، حينما ولدت ميكانيكا الكم من جديد"، لمؤلفته لويزا جيلدر.


إن أهم مزايا الكتاب هي أنه يشرح ميكانيكا الكم في صورة جدل علمائها الذين أسسوها،

والذين جاءوا من بعدهم، فتجد أنك بداخل رواية، لكنها رواية حقيقية،

جميع حواراتها حدثت بالفعل وتم نقلها إلى كتاب جيلدر، وهو ما يدفعك،

ليس فقط لتأمل تاريخ تلك الأفكار، ولكن لتأمل الجدل الذي دار حولها،

وكيف أن أفكار كتلك، بهذه الدرجة من الثورية، لاقت الكثير من الرفض في البداية،

وكيف أن العلماء هم فلاسفة أيضًا، والأخيرة هي نقطة هامة.










هنا








​

 

[آك منيتك]

السلام عليكم ورحمة الله تعالى وبركاته
كيف حالكم ايها التونيين الاعزاء^ هالجملة قديمه كتير
ان شاء الله تكونون في احسن حال
حسنا الان انتهت رحلتنا مع الكوانتم
بعد قراءة تلك الاربع كتب
سوف تتعرف كممقدمة إلى ما تعنيه الموجة
والجسيم والذرات والفوتونات الضوئية
وأساسيات العلم الذري
كذلك سوف تتعرف إلى مبدأ عدم التأكد
ومفهوم التشابك الكمومي و الطبيعة المزدوجة لجسيمات
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.
سوف تذهلون حقا تذهلون !!!
تجربتي بالموضوع
كانت متعبة كالعاده لكن مهما فعلت
لن استطيع جلب كل المعلومات حوله
هذا ما استطعت توفيره لكم من المعلومات
كل الشكر الى @S H I M M E R ~ لرفعها الكتب
و @R E E M على التصميم الرهيب

.
.











​