تعریف ساده کوانتوم

در فرهنگ لغت معين، كوانتوم به معني كوچک‌ترین مقدار هر کمیت فیزیکی که می تواند به طور مستقل وجود داشته باشد،‌ تعريف شده است. در فیزیك، كمیت‌های گسسته را كمیت‌های كوانتومی می‌نامند. بنابراین كمیت‌های كوانتومی، مضرب صحيحي از یك مقدار پایه هستند كه به آن مقدار پایه یك كوانتوم می‌گویند. همانند بار الكتریكی كه یك كمیت كوانتومی است و كوانتوم آن، بار الكترون است.
انرژی  یك جسم كه به‌ صورت امواج الكترومغناطیس گسیل می‌شود نيز نمی‌تواند هر مقداری داشته باشد، بلكه مضرب صحيحي از یك مقدار پایه است كه مقدار پايه‌ي آن فوتون ناميده مي شود.

شكست فيزيك كلاسيك در توضيح چندين پديده‌ي ميكروسكوپي مانند تابش جسم سياه، اثرفوتوالكتريك، پايداري اتمي و طيف‌نگاري اتمي راه را براي جست‌وجوي ايده‌هاي خارج از قلمرو فيزيك كلاسيك هموار ساخت.

پایه‌های مکانیک کوانتومی در نیمه‌ي اول قرن بیستم به وسیله‌ي ورنر هایزنبرگ، ماکس پلانک، لویی دوبروی، نیلس بور، اروین شرودینگر، ماکس بورن، جان فون نویمان، پاول دیراک، ولفگانگ پاولی و دیگران ساخته شد. بعضی از جنبه‌های بنیادی این نظریه هنوز هم در حال پیشرفت است.

مكانيك كوانتومي نظريه‌اي است كه ديناميك ماده را در مقياس ميكروسكوپي توصيف مي‌كند. مكانيك كوانتومي تنها چارچوب معتبر براي توصيف دنياي ميكرو فيزيكي است.

مكانيك كوانتومي شالوده‌ي بنيادين همه‌ي فيزيك نوين است: فيزيك حالت جامد، فيزيك مولكولي، فيزيك اتمي، فيزيك هسته‌اي، فيزيك ذرات بنيادي،‌ اپتيك،‌ ترموديناميك،‌ مكانيك آماري و غيره .

گذشته از اين، مكانيك كوانتومي به عنوان اساس شيمي و زيست‌شناسي نيز در نظر گرفته شده است. تحقیقات چند موسسه در آمریکا و هلند نشان داده است که بسیاری از فرایندهای زیستی از مکانیک کوانتومی بهره می‌برند. قبلا تصور می‌شد فتوسنتز گیاهان فرایندی بر پایه بیوشیمی است اما تحقیقات پروفسور فلمینگ و همکارانش در دانشگاه برکلی و دانشگاه واشنگتن در سنت لوییس به کشف یک مرحله کلیدی از فرآیند فوتوسنتز منجر شده که بر مکانیک کوانتومی استوار است. همچنین پژوهش‌های کریستوفر آلتمن، پژوهشگری از موسسه دانش نانوی کاولی در هلند، حاکی از آن است که نحوه کارکرد سلول‌های عصبی خصوصا در مغز که تا مدتها فرایندی بر پایه فعالیت‌های الکتریکی و بیوشیمی پنداشته می‌شد و محل بحث ساختارگرایان و ماتریالیست‌ها و زیست‌شناس‌ها بود، شامل سیستم‌های کوانتومی بسیاری است. این پژوهش‌ها نشان می‌دهد که سلول عصبی یک حلزون دریایی می‌تواند از نیروهای کوانتومی برای پردازش اطلاعات استفاده کند. در انسان نیز، فیزیک کوانتومی احتمالا در فرآیند تفکر دخیل است.

دانستنی های جالب فیزیک

√ ايريديم چگال‌ترين ماده‌ي روي زمين است.

 

√ چگالي يخ كمتر از آب است،‌ به اين سبب است كه يخ روي آب شناور است.

 

√ مثلت محكم‌ترين شكل هندسي است، به اين سبب است كه شكل‌هاي مثلثي را در پل‌ها مي‌بينيد. اگر سه تكه چوب را با ميخ به هم وصل كنيد تا مثلثي تشكيل دهند‌، خواهيد ديد كه نمي‌توانيد بدون شكستن چوب‌ها يا بيرون آوردن ميخ‌ها شكل آن را تغيير دهيد.

 

√ لئوناردو داوينچي اولين كسي بود كه گزارش داد،‌ مساحت سطح مقطع تنه‌ي درخت برابر مجموع مساحت سطح‌هايي است كه با برش افقي در تمام شاخه‌هاي درخت به دست مي‌آيد.

 

√ دم بلند ميمون نه تنها به حفظ تعادل او كمك مي‌كند بلكه عملاً گرماي اضافي را نيز تابش مي‌كند.

 

√ مساحت سطح نسبت به وزن فيل آفريقايي از بسياري حيوانات ديگر كمتر است. گوش‌هاي بزرگ او اين نقص را جبران مي‌كند، زيرا مساحت سطحي را كه تابش مي‌كند زياد مي‌سازد و خنك‌سازي بدن او را بالا مي‌برد.