حدث هذا منذ سنتين… لقد كان اكتشافًا مذهلًا.
بالعودة للعام 2015 وجد العلماء شيئًا مذهلًا للمرة الأولى، صيغة قياسية للنسبة Pi مخبأة في ثنايا ميكانيكا الكم.
pi هي نسبة بين محيط الدائرة و قطرها، وهذه النسبة هامة جدًا في الرياضيات الصرفة، لكن هذه هي المرة الأولى التي يكتشف فيها العلماء هذه النسبة تلوح في ثنايا الفيزياء، واكتُشفت عند استخدام ميكانيكا الكم لمقارنة مستويات الطاقة لذرة هيدروجين.
لماذا كان هذا الاكتشاف مثيرًا؟ حسنًا، لقد أظهر هذا الاكتشاف اتصالًا من نوع خاص لم يكن معروفًا من قبل بين الفيزياء الكمومية والرياضيات.
تامار فريدمان عالمة الرياضيات في جامعة روشيستر وإحدى قادة هذا البحث قالت: «وجدت أنه شيءٌ رائع أن صيغة رياضية صرفة من القرن السابع عشر تظهر في نظام فيزيائي مكتشف بعدها بثلاثمئة عام».
الاكتشاف تم عندما كان كارل هاجن، عالم فيزياء الجسيمات في جامعة روتشستر، يعطي درسًا عن ميكانيكا الكم و يشرح لطلابه عن كيفية استخدام تقنية مكيانيكية كمية تُعرف بـ” مبدأ الانحراف” لمقاربة مستويات الطاقة الخاصة بذرة هيدروجين، عند مقارنة هذه القيم مع الحسابات المرجعية وجد هاجن اتجاهًا غير اعتيادي في النسب المحسوبة.
طلب هاجن مساعدة زميلته تامار فيردمان لمعرفة هذا التوجه، وأدركوا سريعًا أن هذا التوجه هو إيضاح لصيغة واليس (Wallis) للنسبة Pi، وهذه هي المرة الأولى التي تُستخرج فيها هذه النسبة من حقول الفيزياء.
يقول هاجن: «لم نكن نبحث عن صيغة واليس للنسبة Pi بل هي ظهرت في أبحاثنا»، وتضيف فريدمان: «لقد كانت مفاجأةً كاملة، أصبت بالذهول مما جعلني أقفز في مكاني عندما حصلنا على صيغة واليس من معادلات ذرة الهيدروجين».
منذ عام 1655 كان هنالك عدة براهين عن صيغة واليس، لكن قبل هذا، كانت كل تلك البراهين أتت من فروع الرياضيات، يمكنك أن ترى صفحتين من كتاب واليس ( الحساب متناهي الصغر) عنوان الكتاب باللاتيني Arithmetica Infinitorum.
كتب الخبير الرياضي كيفن كنودسون لمجلة فوربس: «هذا يبدو كما لو كان سحرًا، إيجاد صيغة النسبة π مخبأة في الميكانيك الكمومي لذرة هيدروجين لأمر مبهج ومفاجئ».
تقول فريدمان: «الطبيعة أخفت هذا السر خلال الأعوام الثمانين الأخيرة، وأنا سعيدة لأننا كشفناه».
نحن لا نستطيع إلا أن نتخيل ما هي الروابط السرية الأخرى الرابطة بين ميكانيكا الكم والرياضيات الصرفة.
نُشرت النتائج في صحيفة الفيزياء الرياضية.
- ترجمة: مازن سفّان.
- تدقيق: م. قيس شعبية.
- تحرير: سهى يازجي.
- المصدر الأول
- المصدر الثاني
The post صيغة قياسية للنسبة Pi (π) اكتشفت مخبأة في ذرات الهيدروجين appeared first on أنا أصدق العلم.
