يحدث ارتباك علمي شائع بين الباحثين، مما يدفعهم إلى البحث عن الضوء وطاقة الكم وعلاقتهما، وما إذا كان الضوء موجات أم طاقة، تثار كل هذه التساؤلات في أذهان أولئك الذين يدرسون الضوء وطبيعته، ويقدم موقع موسوعة اليوم مقالا بعنوان: “بحث عن الضوء وطاقة الكم” حيث نستعرض آراء العلماء في الضوء وطبيعته، وما هي نظرية الكم والضوء ومساهمات العلماء المختلفة في قضية الضوء وطبيعته سواء كان يعتبر مادة أو طاقة مادية.
بحث عن الضوء وطاقة الكم شامل
تعريف الضوء
يمكن تعريف الضوء على أنه إشعاع كهرومغناطيسي، ولا يقتصر فقط على ما يمكن للإنسان رؤيته، فبالإضافة إلى دوره في الرؤية، يحتوي الضوء على مكونات لا يمكن للإنسان رؤيتها.
حيث يمكن للإنسان رؤية الأشعة التي تقع بين الأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية، أما بالنسبة للأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية فلا يمكن للإنسان إدراكها.
آراء العلماء في طبيعة الضوء
ابن الهيثم: يعتبر ابن الهيثم (عاش ما بين 965 و 1039 م) من أوائل المساهمين الدقيقين في مجال الضوء، حيث قدم في كتابه “المناظر” نظرياته حول طبيعة الضوء وفرقه بين الإضاءة واللون، كما كان أول من قام بتفسير عملية الرؤية بشكل علمي صحيح.
اسحق نيوتن: قدم العالم اسحاق نيوتن في عام 1666 نظريته حول الضوء وأوضح أن الضوء هو في الحقيقة مجموعة من الألوان، حيث اكتشف من خلال هذا البحث أن الضوء يتكون من ألوان يمكن فصلها عن بعضها البعض.
كريستيان هوجينز: قدم الفيزيائي الهولندي كريستيان هويغنز أيضا نظرياتي المتعلقة بالضوء، حيث قال إن الضوء مجرد موجات.
تعريف نظرية الكم
نظرية الكم هي أساس الفيزياء الحديثة وتدرس الأجسام متناهية الصغر. بينما يدرس علم الفضاء الأجسام الكبيرة، تدرس الفيزياء الكمومية الجسيمات متناهية الصغر التي تأتي في مرتبة أقل من الذرة. الهدف من دراسة هذه الأجسام هو معرفة كيفية حدوث الأشياء عن طريق تفكيكها لأصغر وحدة ممكنة.
ماكس بلانك ودراسته للضوء
يعتبر العالم الألماني ماكس بلانك الأب الروحي لميكانيكا الكم. ولد ماكس بلانك في عام 1858م في مدينة تسمى كيل بألمانيا، وحصل على الدكتوراه بتفوق وهو لا يزال في سن العشرين. خرج إلى العالم في ديسمبر من عام 1900 بثورة علمية جديدة بعد اكتشافاته العظيمة حول كمومية المادة.
قدم ماكس بلانك أساس الفيزياء الحديثة بكشفه أن الطاقة تنتقل عن طريق جسيمات متناهية الصغر يطلق عليها الكمات، وأنه لا توجد أجسام أصغر من هذه الجسيمات في الكون. وقدم ثابتا رياضيا لتوضيح ذلك وسمي “ثابت بلانك” باسمه. وحاز على جائزة نوبل للفيزياء في عام 1918م عن مساهمته في تفسيراته حول الكموميات وميكانيكا الكم.
أينشتاين ونظريته عن طبيعة الضوء المزدوجة
كان علماء الفيزياء القدامى يعتقدون أن الضوء يتكون من موجات، بينما قدم ماكس بلانك نظريته الكمومية التي توضح أن الضوء يتكون من جسيمات صغيرة وهو عبارة عن طاقة، وهنا يأتي إينشتاين ليقدم بحثه الذي كان بحثا هائلا آنذاك عن طبيعة الضوء.
بالرغم من شهرة أينشتاين بأبحاثه ونظرياته حول النسبية العامة والنسبية الخاصة، لم تكن إمكانيات العلم آنذاك كافية لكشف لنا عن الإثباتات التي كشفتها الأيام اللاحقة، وبالتالي لم يحصل أينشتاين على جائزة نوبل في أبحاثه الأكثر شهرة، بل حصل عليها بسبب تفسيراته وأبحاثه حول طبيعة الضوء.
بتقديم ألبرت أينشتاين تفسير جديد لطبيعة الضوء، أدرك أينشتاين أن الضوء له طبيعة مزدوجة، إذ يتمتع الضوء بخصائص الموجات والمادة معا في تميز فريد لهذا العنصر المشع، وقدم أينشتاين هذا التفسير المزدوج للضوء والذي لا يزال قائما حتى الآن، مقدما تعريفا جديدا للضوء بأنه يتكون من الفوتونات وهذا الفوتون هو جسيم يحمل كمية من الطاقة ولا يمتلك كتلة، وفي عام 1921 حصل على جائزة نوبل في الفيزياء عن جهوده في هذا البحث حول طبيعة الضوء.