هناك خلط علمي شائع يقع فيه الباحثين ما يدفعهم للـ بحث عن الضوء وطاقة الكم وعلاقتهما، وهل الضوء هو عبارة عن موجات أم أنه طاقة، كل هذه التساؤلات تأتي في أذهان من يدرس الضوء وطبيعة الضوء، ويقدم موقع موسوعة اليوم موضوعًا بعنوان: “بحث عن الضوء وطاقة الكم” ونستعرض فيه آراء العلماء في الضوء وطبيعته، والمقصود بنظرية الكم والضوء وإسهامات العلماء المختلفة في قضية الضوء وطبيعته بين كونه مادة أو طاقة مادية.
بحث عن الضوء وطاقة الكم شامل
تعريف الضوء
يمكن تعريف الضوء بأنه إشعاع كهرومغناطيسي، ولا يقتصر الضوء على ما يراه الإنسان فحسب، حيث وبالرغم أن الضوء هو المسؤول عن الروؤية إلا أن الضوء منه ما يراه الإنسان ومنه ما لا يستطيع الإنسان رؤيته.
حيث يستطيع الإنسان رؤية الأشعة التي تقع بين الأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية، أما عن الأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية فلا يستطيع الإنسان إدراكهما.
آراء العلماء في طبيعة الضوء
ابن الهيثم: تعد إسهامات ابن الهيثم (عاش ما بين عامي 965 إلى 1039م) من أول الإسهامات العلمية الدقيقة للضوء، حيث قدم في كتابه “المناظر” نظرياته عن طبيعة الضوء وفرق ابن الهيثم بين الضور واللون، كما يعد أول من فسر عملية الإبصار بشكل علمي صحيح.
اسحق نيوتن: قدم العالم اسحاق نيوتن في عام 1666 نظريته حول الضوء ووضح أن الضوء ما هو إلا اجتماع للألوان جميعها، حيث اكتشف من خلال المنشور أن الضوء يتكون من ألوان يمكن فصلها عن بعضها البعض.
كريستيان هوجينز: قدم الفيزيائي الهولندي كريستيان هوجينز أيضا نظرياتى تخص الضوء، حيث أنه قال أن الضوء ما هو إلا موجات.
تعريف نظرية الكم
تعرف نظرية الكم بأنها أساس الفيزياء الحديثة التي تدرس الأجسام متناهية الصغر، فبينما يدرس علم الفضاء الأجسام الكبيرة كالمجرات والكواكب والنجوم، تدرس الفيزياء الكمية أو النظرية الكمومية أو ميكانيكا الكم كما يطلق عليها في بعض الأحيان الجسيمات متناهية الصغر، والتي تأتي في مرتبة أقل من الذرة، إذ أنها تدرس الجسيمات الأصغر من الذرة، والتي تقاس بوحدة النانوميتر، والغرض من دراسة هذه الأجسام هو معرفة كيف تحدث الأشياء عن طريق تفكيكها لأصغر وحدة ممكنة.
ماكس بلانك ودراسته للضوء
يعد العالم الألماني ماكس بلانك الأب الروحي لميكانيكا الكم، ولد ماكس بلانك في عام 1858م، في مدينة تسمى كيل بألمانيا، وحصل على الدكتوراه مع مرتبة الشرف وهو لازال في سن العشرين، وخرج للعالم في شهر ديسمبر لعام 1900 بثورة علمية جديدة عقب اكتشافاته العظيمة عن كمومية المادة.
قدم ماكس بلانك أساس الفيزياء الحديثة باكتشافه أن الطاقة تنتقل بشكل جسيمات متناهية الصغر أطلق عليها الكمات، وأنه لا توجد أجسام أصغر من هذه الجسيمات في الكون، وقدم ثابتًا رياضيًا للدلالة على ذلك وسمي “ثابت بلانك” على اسمه، وقد حصل على جائزة نوبل للفيزياء في عام 1918م على ما قدمه في تفسيراته عن الكموميات وميكانيكا الكم.
أينشتاين ونظريته عن طبيعة الضوء المزدوجة
افترض علماء الفيزياء القدامى أن الضوء موجي التكوين، بينما قدم ماكس بلانك نظريته الكمومية التي توضح أن الضوء مكون من كموميات وهو عبارة عن طاقة، وهنا تدخل أينشتاين ليقدم بحثه الذي كان بحثًا مدويًا آنذاك عن طبيعة الضوء.
فعلى الرغم من أن أينشتاين قد اشتهر بأبحاثه ونظرياته عن النسبية العامة والنسبية الخاصة، إلا أن إمكانيات العلم آنذاك كانت محدودة لتكشف لنا عن إثباتات ما كشفته الأيام اللاحقة، ومن ثم لم يحصل أينشتاين على جائزة نوبل في أبحاثه الأكثر شهرة، وإنما حصل عليها لما قدمه من تفسيرات وأبحاث عن طبيعة الضوء.
إذ قدم ألبرت أينشتاين تفسيرًا جديدًا لطبيعة الضوء، وعرف أينشتاين الضوء على أنه ذات طبيعة مزدوجة، إذ يمتلك الضوء خواص الموجات وخواص المادة معًا في تفردٍ طبيعي لهذا العنصر المضيء، وقدم أينشتاين هذا التفسير المزدوج للضوء والذي لا يزال يُعمل به حتى الآن مقدمًا تعريفًا جديدًا للضوء بأنه يتكون من فوتون وهذا الفوتون هو جسيم يحمل كمًا من الطاقة ولا كتلة له، وقد مُنح في عام 1921 جائزة نوبل للفيزياء على ما قدمه من شروحات في هذا البحث عن طبيعة الضوء.