استعراض الأدوار الجديدة لمؤسسات التعليم في ظل مجتمع المعرفة

التعليم الجيد مفتاح التنمية الاقتصادية

ما الدور الذي يجب أن تقوم به المؤسسات التعليمية في بلداننا النامية ؟؟ وهل مخرجات التعليم في مختلف مؤسساتنا التعليمية لاتتناسب ومتغيرات العصر ؟ وهل نحن بحاجة بالفعل إلى إعادة النظر في أساليب وسياسة التعليم ؟ ومن هو المتسبب ؟ هل هو الكادر التدريسي الذي يقبع في قوقعة شهادة الدكتوراه ، ولا يبحث عن جديد تخصصه ومجاله ؟.. إن العالم اليوم يشهد تحولاً في صناعة المعرفة.. وفي التقنيات المتجددة «يومياً» التي تقوم بنقل هذه المعرفة ، فلا يفيد أن يرضي العالم بما وصل إليه من منصب علمي بل عليه مواكبة كل جديد في عالم المعرفة ، ليستطيع أن يخرج جيلاً مواكباً للعصر ..

مجتمع المعرفة.. المفهوم

تعريف مفهوم مجتمع المعرفة ( KNOWLEDGE SOCQIETY ) ه هو التحول الاقتصادي من اقتصاد صناعي قائم على الصناعة  يركز على انتاج السلع وتسويقها إلى اقتصاد معرفي قائم على المعرفة ويركز على انتاجها وتطبيقها ـ بحسب تعريف العالم «دانيال بل» عام 1973م .وفي عام 1993م قدم «بيتر دروكر» مفهوماً جديداً لمجتمع المعرفة بصورة أوسع واصفاً فئة جديدة في المجتمع سماها عمال المعرفة «KNOWLEDGE WORKERS» . وعموماً فيعرف مجتمع المعرفة بأنه ذلك المجتمع الذي يقوم اساساً على نشر المعرفة وانتاجها وتوظيفها بكفاءة في جميع مجالات النشاط المجتمعي ، الاقتصاد ـ المجتمع المدني ـ السياسة ـ والحياة الخاصة ، وصولاً لترقية الحالة الإنسانية باطراد ، أي إقامة التنمية الإنسانية .

خصائص مجتمع المعرفة

يتميز مجتمع المعرفة بالخصائص والميزات التالية:

تعقد المجتمع والمشكلات التي يواجهها الأفراد : بحسب تقسيم «ريتل» للمشكلات هناك نوعان من المشكلات الأول وديع والثاني غير وديع ، ويتحدث هنا عن النوع الثاني من تلك المشكلات ووصفها بأنها: 

ـ لايمكن تعريفها بسهولة بما يساعد المعنيين بحلها على تحديدها.

ـ يتطلب حلها اصدار أحكام معقدة حول درجة التجرير.

ـ لاتوجد لها حلول مطلقة «صح أوخطأ» وإنما حلول مقبولة وأخرى غير مقبولة .

ـ بالإضافة إلى أنها تتطلب التكرار فلا يوجد لها بدائل لحلول معطاة ، بل يجب اختراع الحل.

عدم اليقين : يتصف مجتمع المعرفة بعدم اليقين فيما يتصل بالمشكلات التي يواجهها عمال المعرفة ، فالحلول التي يتوصل إليها تتطلب اعداد متعلم من نوع خاص.

المعرفة التخصصية والبينية : وهي ذات مستوى عال ، ولاتكون كذلك إلا إذا كانت ذات طابع تطبيقي ، والفئة التي تحمل هذه المعرفة هم عمال المعرفة كالجراحين ، والمحامين ، والمحاسبين ، والمهندسين ، والمعلمين الذين يقومون بعملهم من خلال اكتساب المعرفة.

تكوين مؤسسات التعليم : لكي تنمو المعرفة ولكي تتحول إلى منتجات فإن عمال المعرفة سيحتاجون إلى الانتماء إلى مؤسسات تخصصية ، وهذه المؤسسات هي التي ستقوم بخدمة المجتمع ، وسيعتمد مجتمع المعرفة عليها بصورة رئيسة وهي مثل : المؤسسات التجارية ، الصناعية ، الصحية ، التعليمية وغيرها.

ظهور الحاجة إلى العمل في فريق ( TEAM WORK ): فنتيجة لطبيعة التحديات التي تواجه عمال المعرفة فإنهم بحاجة إلى العمل في فريق فالتكاتف يكون عندما يكون العمل جسيماً ، أو مدة الإنجاز قصيرة.

بروز الحاجة إلى مهارة الاستقصاء : فلايمكن انتاج المعرفة واستخدامها بدون توظيف الاستقصاء توظيفاً محكماً ، وتوفير المؤسسات لمنتسبيها الفرص المناسبة لدراسة المشكلات التي تواجهها بعقلية منفتحة ، كما يساعد الاستقصاء للمهنيين على الرقي بمهنتهم لأنه ببساطة يدفع المهنيين إلى التفكير في تحديد الصعوبات ، وبذلك يساهمون في تطوير المعرفة المهنية ونشرها.

تتغير المعرفة التخصصية بصورة مستمرة ، مما يتطلب من عمال المعرفة «المهنيين» أن يطوروا معارفهم باستمرار ، وبذلك سيشكل التعلم المستمر رديفاً اساسياً للتعليم النظامي

الاستخدام المكثف للتقنيات : فرضت التقنية نفسها بشكل بارز في كافة مناحي الحياة الشخصية والاجتماعية والعملية ، وأصبحت تطبيقاتها العملية ذات فائدة لم يكن الناس قادرين على تخيلها في الماضي ، كما أن للتقنية تأثراً مهنياً خاصاً على كافة المؤسسات والشركات ، وهي بحاجة للتأقلم مع المستجدات التقنية المتسارعة.

العولمة : بغض النظر عن تأثيراتها السياسية أو الاقتصادية إلا أن العولمة قربت تقنيات الاتصال ، وسهلت للإنسان متابعة ماحدث في العالم فور حدوثه ، وأصبحت الشبكة الدولية «النت» متاحاً بشكل كبير ، وأصبحت الشركات تعمل في بلدان غير موطنها الأصلي ، وأصبحت الحدود من الماضي ، والمعرفة أمست ذات صبغة عالمية وأصبح اكتسابها أمراً لامفر منه.

العوامل المساهمة في انتشار مجتمع المعرفة

التقدم في مجال التقنيات الحديثة : بغزوها لجميع مناحي الحياة ، وبفضل التقدم في تقنيات المعلومات أصبح العالم قرية صغيرة ، وتحول الاقتصاد العالمي من اقتصاد قائم على الجهد العضلي إلى اقتصاد قائم على الجهد الذهني والمعرفي ، مما أثر في طبيعة المنتجات والخدمات.

تفاعل التقدم في مجال التقنيات الحديثة والعولمة: ساعد ذلك على ربط العالم بعضه ببعض ، وتحركت رؤوس الأموال بين الدول ، وبدأ المهنيون يتنقلون من بلدانهم إلى أي بلد يمكن أن يوفر لهم فرص عمل أفضل.

الأحداث العالمية : بعد أحداث سبتمبر اتجهت السياسة الغربية لتغيير عقول شعوب بأكملها وتغيير ثقافاتها ، بل حتى المجتمعات الغربية اتجهت نحو تعلم الدين الإسلامي واللغة العربية ، وقد نستفيد من ذلك بتقوية مناهج اللغات الأجنبية في مناهجنا.

التغييرات الطارئة على الوظائف والمهن

أدى التطور في مجال التقنيات الحديثة والعولمة والأحداث العالمية إلى تحول في نوع المهارات المطلوبة من العاملين في المهن المختلفة ، وتتطلب المهن اليوم مهارات معرفية وتقنية عالية يفترق إليها خريجو الثانوية الذين يشغلون هذه الوظائف.

المهارات التي يستخدمها عمال المعرفة اليوم

 ـ اكتساب المعرفة والفهم العميق

ـ اكتساب مهارات تفكير عليا تشمل القدرة على معالجة مشكلات غير تقليدية يصعب تحديدها بسهولة مما يتطلب منهم استخدام طرق تفكير غير مألوفة.

ـ وتوظيف درجات عليا من تفكير الخبراء والتواصل المعقد عن انجاز المهام بما يشمل التواصل ، والتفاوض ، والجدل ، والوصول إلى حلول وسط ، والصلح.

واستخدام التقنيات الحديثة بصورة مكثفة ، كما يتضمن الايجابية في العمل وتشمل القيام بدور فعال في العمل يتعدى اتباع تعليمات محددة سلفاً والسيطرة الدقيقة على الموقف من خلال انجاز المهام ، وتوظيف الابداع ، والقدرة على العمل في فريق.

واكتساب مهارات التعامل مع التغيير وتشمل اكتساب مهارة التعلم مدى الحياة والاستعداد للتغيير نتيجة لقيامهم بمهامهم ، والعمل في بيئة عمل ديناميكية تتصف بالتغيير مما يتطلب منهم المرونة والاستعداد لتغيير المهنة.

الادوار الجديدة لمؤسسات التعليم

تدرك الدول التي تمتلك رؤية ثاقبة للتنمية الاقتصادية أكثر من غيرها أن التعلم الجيد هو مفتاح التنمية.

ـ إعادة النظر في رسالتها وأهدافها بحيث تصبح مراكز اشعاع معرفي في المجتمع المحيط بها

ـ تحويل مؤسسات التعليم إلى مؤسسات تعلم ، فبعد أن تقدم المعرفة التخصصية وبعد أن تصبح مركز اشعاع في مجتمعها ، وبعد تقديمها للبرامج الاكاديمية التخصصية ، تقوم بالانتقال من موقع احتكار التعليم والتدريب إلى الشراكة مع المؤسسات الأخرى.

ـ مراجعة البرامج الاكاديمية لتستجيب لمتطلبات مجتمع المعرفة ، بالتأكيد بصورة أكبر على الاستقصاء والبحث والتجريب بما يؤهل المتعلم.

ـ تطوير المناهج وطرق التدريس وأساليب التقويم ، وذلك بالتركيز على النواتج وليس المدخلات والعمليات لضمان إعداد متخريجين مؤهلين عالمياً ، باستطاعتهم المنافسة على المستوى العالمي.

ـ تطبيق تقنيات الاتصال والمعلومات في التعليم ، وبالتطبيق المكثف لتقنيات الاتصال والمعلومات في التعليم والتعلم ، وفي إداراتها وكذلك في ربط مجتمعات التعلم بعضها ببعض.

ـ استيعاب متطلبات العولمة : بالعمل في إطار كوني مستوعبة ما ذكر أعلاه والاستفادة من الخبرات العالمية لتحسين الأداء ولزيادة قدرتها التنافسية في العالم.

ـ جهود ضمان الجودة ، بالأخذ بآليات محددة لضمان الجودة من أجل تقديم خدمات تعلم عالية المستوى بحيث يستطيع متخرجوها المنافسة في السوق العالمية

- إصلاح إدارة مؤسسات التعلم ، والانتقال بالإدارة من ممارسات التسيير الحالية إلى ممارسات أكثر نضجاً تهدف إلى التطوير والتجديد.

خلاصة:

المحاضرة هدفت إلى تطوير أداء وأدوار مؤسسات التعليم المختلفة والعمل بها قدماً نحو تحسين مخرجاتها من الطلبة في مستوى عال يستطيع المنافسة عالمياً ، وذلك باستخدام الكثافة الهائلة من التدفق المعرفي اليومي بواسطة كم هائل من التقنيات الحديثة المتجددة والمتسارعة في تطورها.

محاضرة للدكتور عبداللطيف حيدر بجامعة تعز

أكمل القراءه

تقدير الكلور في الماء Chlorine, Free and Total

DPD Method

المقدمة:

يستخدم الكلور Chlorine في كثير من الاحيات في معالجة مياه الشرب والمياه العادمة. في البداية كان يستخدم الـ Chlorine في التطبيقات الصناعية وفي التحكم برائحة مياه المجاري والمياه العادمة وكان ذلك في مطلع العام 1800. استخدم بعدها لاحقا الـ Chlorine في تعقيم المياه وكان ذلك في منتصف 1800. ويستخدم الـ Chlorine في الصناعة في تبييض الورق والتحكم في اضرار الكائنات الحية في ابراج التبريد.

حمض الهيبوكلوريك والهيبوكلوروز يتكونان عند اضافة الـ Chlorine الى الماء والأثر التعقيمي وكذلك الفعل التبيضي يرجع لحمض الهيبوكلوروز.

ويتاثر الكلور بالعديد من المتغيرات مثل درجة الحموضة PH ودرجة الحرارة وكمية المواد العضوية  او الامونياء والنيتروجين واشكال اخرى للكلور في الماء ربما تشمل ايونات الهيبوكلورات (OCl-) وامينات الكلور. الكلور الموجود بالماء كحمض الهيبوكلوروز او ايون الهيبوكلوريت يعرف بـ الكلور الحر.

امينات الكلور والتي تشمل  monochloramine (NH2Cl), dichloramine (NHCl2), nitrogen trichloride (NCl3) تعرف بـ الكلور المتحد Combined available chlorine. المجموع الكلي للكلور عبارة عن حاصل جمع الكلور الحر والكلور المتحد.

طرق تقدير الكلور الحر والمتحد ومجموع الكلور تشمل:-

 amperometric titration المعايرة الامبيرية

colorimetric DPD التقدير اللوني

titrimetric DPD المعايرة

iodimetric titration 

الطرق الاكثر استخداما على نطاق واسع هي Colorimetric DPD وذلك لسهولة القيام بها وتتطلب القليل من الاجهزة بالاضافه الى انها غير مكلفة وتناسب ظروف العمل.

و DPD هي اختصار للمركب (N,N-diethyl-p-phenylenediamine) والذي يتاكسد بواسطة الكلور مما ينتج عنه لون احمر ارجواني magenta color. وتتناسب كثافة اللون طرديا مع تركيز الكلور في العينة.

ويتفاعل DPD بنفس الطريقة مع العوامل المؤكسدة الاخرى والتي تشمل التالي: 

التفاعلات الكيميائية Chemical Reaction 

الكلور الحر Free Chlorine 

يقوم كلا من حامض الهيبوكلوروز وايون الهيبوكلوريت باكسدة DPD مما يتسبب في ظهور اللون الارجواني. ويعتمد التفاعل على الـ  PH درجة الحموضة. وفي الغالب يعبا كاشف الـDPD مع منظم مناسب BUFFER معا في اكياس تستخدم للكشف عن الكلور وتعرف بـ DPD Free Chlorine Reagent Powder Pillows وهي لا تحدث اي ترسيب لانها مقاومة للمستويات العالية لعسر الماء.

الكلور الكلي Total Chlorine

يضاف يوديد البوتاسيوم Potassium iodide للتفاعل وذلك لتقدير الكلور المتحد بشكل المجموع الكلي للكلور. حيث تؤكسد الـ Chloramines الى الايوديد iodine بعد ذلك يتفاعل اليود المتحرر مع DPD ليشكل اللون الارجواني.

في الغالب ياتي كاشف الـ Chlorine عبارة عن (DPD + potassium iodide + buffer).

أكمل القراءه

طريقة جديدة غير مكلفة لكسر رابطة جزيء الماء وفصل الأكسجين عن الهيدروجين

طور باحثون في جامعة ستانفورد جهاز غير مكلف والذي يستخدم الضوء لفصل الماء إلى أكسجين وهيدروجين نظيف قابل  للاحتراق. الهدف منه استخدامة كإضافة للخلايا الشمسية مع خلايا الوقود التي تعمل بالهيدروجين والتي يمكن أن تولد الكهرباء عندما تكون الشمس ليست مشرقة أو عند الحاجة اليها. 

هذه الصورة توضح قطبين متصلين بمصدر خارجي للفولتية والتي تفصل الماء الى الاكسيجين والهيدروجين. الكترود السليكون المضي (في اليسار) يستحدم الضوء  للمساعدة في عملية فصل الماء ولحمايتة من الوسط الاليكتروليتي يغطى بطبقة رقيقة من النيكل سمكها 2 نانو متر.   

استطاع العلماء في جامعة ستانفورد تطوير جهاز يعتمد على السليكون في فصل الماء والذي يتميز بتكلفتة المنخفضة ومقاومتة للتاكل ,الجهاز الجديد من السليكون شبة الموصل المغطى بطبقة من النيكل - يمكن أن تساعد في تمهيد الطريق لإنتاج وقود الهيدروجين على نطاق واسع من من أشعة الشمس، وفقا للعلماء. ونشرت نتائج العلماء في مجلة العلوم 15 نوفمبر تشرين الثاني                                                                                                                                           

الخلايا الشمسية تعمل فقط عندما تكون الشمس مشرقة!! وقال الباحث المشارك في الدراسة هونغ جيه داي أستاذ الكيمياء في جامعة ستانفورد. "عندما لا تتوفر اشعة الشمس يؤدي ذلك في الغالب إلى الاعتماد على الكهرباء من محطات الطاقة التقليدية التي تعمل على الفحم أو الغاز الطبيعي" 

وتأتي هذه الفكرة كأحد الحلول التي تراعي الحفاظ على بيئة نظيفة وأوضح داي، ان هذا الجهاز يأتي  كتكملة او اضافة للخلايا الشمسية وربطها بخلايا الوقود التي تعمل 

 بالهيدروجين والتي تولد الكهرباء ليلا أو عند الحاجة اليها.

لإنتاج خلايا وقود الهيدروجين النظيفة، قام العلماء بتطوير تكنولوجيا ناشئة تسمى فصل المياه. حيث يغمس قطبين شبه موصلين في الماء. تمتص هذه الأقطاب الضوء وتستخدم الطاقة لفصل الماء إلى مكوناتة الأساسية، الأكسجين والهيدروجين. حيث يتم تحرير الأوكسجين الى الغلاف الجوي، ويتم تخزين الهيدروجين والاحتفاظ بة كوقود عندما تكون هناك حاجة للطاقة، يتم عكس العملية. حيث يتحد الهيدروجين المخزن واكسجين الهواء الجوي في خلايا الوقود لانتاج الكهرباء والماء النقي.

 العملية برمتها دائمة ولا تبعث غازات الاحتباس الحراري. لكن العثور على وسيلة رخيصة لفصل المياه يشكل تحديا رئيسيا. اليوم، يستمر الباحثون في البحث عن مواد غير مكلفة التي يمكن استخدامها لبناء اجهزة لفصل الماء بشكل فعال واكثر  كفائة في الاستخدام العملي.

الحل في السيلكون

السيلكون، الذي يستخدم على نطاق واسع في الخلايا الشمسية، سيكون مثاليا، ومن المواد ذات التكلفة المنخفضة يقول مايكل كيني طالب الدراسات العليا بستانفورد واحد المشاركين في الدراسة. "لكن السيليكون يتكسر ويتحلل عند وضعة في المحلول الاليكتروليتي. وفي الواقع ان هذا القطب المغمور في الاليكتروليت والمصنوع من السيلكون يتآكل بمجرد بدء تفاعل فصل الماء".

 في عام 2011، تناول فريق بحث آخر بستانفورد هذا التحدي من خلال أقطاب السيلكون المطلية بطبقات  من ثاني أكسيد التيتانيوم والإيريديوم. وأدت هذه التجربة الى فصل الماء الى هيدروجين وأكسجين لمدة 8 ساعات من دون حدوث تأكل للأقطاب.                                                                                                 

قال داي ان تلك النتائج كانت ملهمه ولكن لفصل المياه عمليا هناك حاجة إلى استقرار طويل الامد للتفاعل. بالإضافة الى ان الايريديوم من المعادن الثمينة والمكلفة. بينما المطلوب هو حفازات من المعادن رخيصة الثمن والغير مكلفة.                              

ولإيجاد بديل منخفض التكلفة اقترح داي على كيني وزملاؤه محاولة طلاء أقطاب السيلكون بالنيكل العادي. (النيكل من المعادن المقاومة للتآكل) , وأضاف كيني الى ان النيكل يعتبر ايضا من الحفازات الفعالة لإنتاج الاكسيجين وهو من العناصر ذات الوفرة العالية في القشرة الارضية. مما يجعله بديل مناسب جدا لهذا النوع من التطبيقات.

رقائق النيكل

للتجربة استخدم فريق داي طبقة سميكة من النيكل سمكها 2 نانومتر على قطب السيلكون، ووضع مع القطب ألأخر في محلول من الماء  وبورات البوتاسيوم. وعندما يتم تسليط الضوء والكهرباء تبدأ الأقطاب بفصل الماء إلى أكسجين وهيدروجين حيث استمرت العملية حوالي 24 ساعة مع عدم وجود اي علامة للتآكل                          ولتحسين ألأداء قام الباحثين بخلط الليثيوم في محلول الماء. واللافت ان اضافة الليثيوم عملت على زيادة استقرارية  ألأقطاب. وقال كيني  "ان عملية توليد الهيدروجين والأكسجين من الماء استمرت لمدة 80 ساعة - وأكثر من ثلاثة أيام - مع عدم وجود اي علامات تدل على تآكل سطح الاقطاب".                                                                                          

هذه النتائج تمثل تقدما كبيرا على الجهود التجريبية ألسابقة. وأضاف داي "أنتجنا في مختبراتنا واحدة من أطول الاقطاب المنتجة للفوتونات والقائمة على السيلكون". واضاف "إن النتائج تشير إلى أن طلاء السليكون بطبقات النيكل لا يحميها فقط من التآكل بل ايضا يعتبر حفاز اليكتروليتي لتسريع تفاعل فصل الماء.  

                       

ومن المثير للاهتمام ان اضافة اللثيوم للالكتروليت يستخدم لتحسين بطاريات النيكل الجيدة منذ ايام توماس اديسون, وبعد سنوات عديدة سررنا عندما وجدنا انه ايضا يساعد في تحسين  صنع اجهزة فصل الماء بشكل جيد. ويخطط العلماء للقيام بأعمال إضافية للعمل على تحسين استقرارية ومتانة قطب السليكون  المعالج بالنيكل وكذلك غيرها من المواد.                                            

                                             

المصدر : 

http://news.stanford.edu/pr/2013/pr-nickel-water-splitter-111213.html

أكمل القراءه

كيف يمكن للفيزياء الجسيمية ان تنقذ حياتك؟

كما تستخدم الفيزياء الجسيمية في فهم الكون هي ايضا تستخدم في تطوير وتحسين الصحة والطب. المعجلات (المسرعات) والكواشف تلعب دورا هاما في تشخيص الامراض وتقليص الاورام وتعقيم المعدات الطبية. الاحصاء على نطاق واسع يجعل من الممكن تحديد او تقدير الادوية المحتملة للعمل قبل بدء التجارب على الانسان.

تعقيم الادوات والمستلزمات

تكنولوجياء القيزياء الجسيمية من الممكن استخدامها لتعقيم الحقن والضمادات والمشارط وسماعات الاطباء وغيرها من الادوات دون تعرضها للتلف. المعدات الطبية ترسل سلسلة من المعجلات اوالمسرعات الجسيمية الصغيرة والتي تقذف عن طريق حزمة من الالكترونات او الاشعة السينية X-Ray في بضع ثواني هذة الاشعه beams تقضي على اي ميكروبات على اي سطح.

المرجع:

http://www.symmetrymagazine.org/article/november-2013/how-particle-physics-can-save-your-life

أكمل القراءه

حركة جزيئات الغاز

للتحميل

أكمل القراءه

الإلكترون لا يدور

حول تصحيح الفهم الخاطئ  للذرة لدى طلاب العلوم بناء على ميكانيكا الكم غير النسبية

1-  العلوم الطبيعية كلها ليست هي الطبيعة بل نموذجاً عن هذه الطبيعة، والفيزياء هي نموذجاً رياضياً للطبيعة لن يرقى إلى مستوى الطبيعة ابداً مهما تقدم وتطور، ولكن له دور محوري في فهمنا لهذه الطبيعة وتسخيرها من أجل مصلحة الأنسان.

2-  ألنموذج الذري لتركيب الماده هو أهم النماذج العلمية عن الطبيعة، وهو نظرية رياضية ناجحة جداً في تفسير الطبيعة وظواهرها الفيزيائية في العالم الصغير وبالتالي قد يسأل أحد هل الذرات موجودة فعلا في الطبيعة والإجابة هنا ليست مطلقة بنعم لأن الذره هي مفهوم نظري رياضي عن تركيب المادة وليست الماده نفسها، وهذا النموذج يخضع للمراجعة والتطوير الدائمين بشكل يعكس التقدم العلمي للبشرية، وعليه فإن الاجابة على السؤال هي:

بحسب قدرتنا العلمية والمعرفية الحالية كبشر نعتقد بأن المادة تتكون من ذرات.

3-  يُعتقد خطأً بأن الذرة هي جسم كروي أو شبه كروي يحتوي على نواة مركزية (كروية)  صغيرة الحجم وكبيرة الكتلة، "تدور" حولها إلكترونات، في حين أن الذرة هي أسم يصف جسيم أو موجة ميكانيكية كمية (quantum mechanical) لها صفات ميكانيكية كمية تختلف جذرياً عن صفات الجسيمات أو الأجسام الميكانيكية التقليدية، فالجسيمات الميكانيكية الكمية كالكواركات (quarks) والإلكترونات والنيوترينوات (neutrinos) مثلاً تعيش في العالم الصغير إذ أن لها متوسط (وكلمة متوسط هنا في غاية الأهمية) سعة فراغية (size) أصغر من 10^-18m

4-  العالم الكبير هو كل شيء له سعة فراغية أكبر من البلورة الكيميائية (مجموعة من الجزيئات)، أي أنه كل شيء إبتدأ من الخلية الحيوانية أو النباتية ومروراً بالإنسان ككل ثم الكرة الأرضية ثم المجموعة الشمسية ثم المجرة ثم التجمعات المجرية وصولاً إلى الكون الواسع والذي نعرف أن نصف قطر الجزء المرئي منه هو   ، في حين أن العالم الصغير يبدأ بالبلورة الكيميائية فما هو اصغر منها، أي ابتداءً من البلورة مروراً بالجزيء فالذرة فالنواة فالبروتون والنيترون فالكوارك والألكترون وهكذا (يتضح لنا هنا أن السعة الفراغية التي يستطيع البشر مشاهدتها عملياً تمتد من  في العالم الصغير إلى  في العالم الكبير).

5-  العالم الكبير تحكمه الفيزياء التقليدية وعلى وجه التحديد الفيزياء النيوتونية (أشهرها قانون نيوتن الثاني) وهي فيزياء محددة (deterministic) أي أن الأحداث فيها لها إمكانيتين فقط وهي أن لا تحدث (الإمكانية صفر) أو تحدث (الإمكانية 1) أي أن الاحتمالات P هنا هي:

والأجسام في العالم الكبير لها صفات فيزيائية محددة، فلها مثلاً أشكال محددة بأبعاد محددة ولذلك يكون القياس في العالم الكبير له نتائج محددة والتنبؤات النظرية للأحداث هي تنبؤات مطلقة (ما عدا استثناءات قليلة مثل الفيزياء غير الخطية (non-linear physics) وميكانيكا الموائع (fluid dynamics) التي تصف ظواهر الطقس مثلاً)، أي أن الحسابات النظرية للفيزياء الكلاسيكية تسمح لنا بالتنبؤ بالأحداث بشكل محدد بدون أي درجة من درجات اللايقين النظري، وأخطاء القياس الناتج عن اللادقة في القياس (لأسباب إحصائية (statistical) أو لأسباب نظامية (systematical) تتعلق بمنظومة القياس المادية) لا تغير من الطبيعة المحددية للعالم الكبير بل تعكس القصور التكنولوجي لأدوات القياس وهذه الادوات تتطور باستمرار وتصبح أخطاء القياس أصغر يوماً بعد يوم ولكنها لا يمكن أن تصبح صفراً فلا يوجد جهازاً قادراً على القياس المطلق (لا يمكن أن يكون الخطأ صفري لأن البشر لا يمكنهم إنتاج أجهزة دقيقة بشكل مطلق ومستقلة عن التأثيرات المحيطة بها بحيث تصبح الأخطاء النظامية صفراً هذا من جهة، ومن جهة أخرى لا يكون الخطأ الأحصائي صفراً إلا عندما تكون العينة المقاسة مالانهاية وهذا غير ممكن عملياً).

6-  العالم الصغير تحكمه الفيزياء الكمية (فيزياء شرودنجر في الحالة غير النسبية)، وذلك لأن الصفة السائدة للعالم الصغير هي العشوائية واللاإنتظام وبالتالي اللايقين في البنية النظرية نفسها وليس بسبب أخطاء القياس التي تحدثنا عنها في (2) أعلاه، فعشوائية الحركة في العالم الصغير تعني أننا لا نستطيع مهما وصلت قدراتنا التكنولوجية على التنبؤ بالأحداث مثلما نستطيع في فيزياء العالم الكبير، فعلى عكس الحالة في العالم الكبير نجد أن ميكانيكا الكم هي فيزياء غير مُحَدِدَة ولا يوجد فيها الإمكانيتين (صفر) و(1)، بل توجد كل الاحتمالات لحدوث حدث ما ماعدا احتمال حدوثه أو عدم حدوثه أي أن:

7-   يخطئ الناس في الاعتقاد بأن الذرة جسيم يشابه الأجسام في العالم الكبير (كرة، بيضة، ...الخ) فالذرة حقيقة لا شكل منتظم لها وكذلك بقية الجسيمات في العالم الصغير ولكن لأن التوزيع الاحتمالي "متموضع - localized" فإنه يتركز في حيز معين (كما سنرى في الشكل في نهاية هذا المنشور) فيمكن على سبيل التقريب بالقول بأن للذرة أو للنواة متوسط نصف قطر أو لها شكل تقريبي، أي أنه ليس لدينا في ميكانيكا الكم قيم لخصائص الأجسام (نصف قطر، حجم، طول، عرض، كمية حركة،...الخ) ولكن لدينا قيم متوقعة وليس قيم مطلقة والقيمة المتوقعة (expectation value) هي المكافئ الميكانيكي الكمي للقيمة المتوسطة (average) في علم الإحصاء، أي أن لدينا متوسطات في فيزياء الكم وليس لدينا قيم مطلقة.

لتقريب حركة الإلكترون في الذرة للأذهان يمكن لنا على سبيل المجاز تشبيه الإلكترون بالـ"قُمّلي – الحشرة التي تعيش على فراء الخرفان" فنحن نعرف جميعاً أن أحداً لا يستطيع معرفة إلى أين سيقفز القُمّلي إذا ما وجدناه بالصدفة مع العلم أن حركة القُمّلي شبه عشوائية وليست عشوائية تماماً مثل حركة الإلكترون، كما أن الألكترون لا يقفز بل يختفي ويظهر في نفس اللحظة في مكان آخر لا يمكن تحديدة سلفاً.

يقع الكثير من المتعلمين في خطأ قاتل عندما يعتقدوا أن حركة الإلكترونات داخل الذرة تشبه حركة كواكب المجموعة الشمسية حول الشمس، فهذه الأخيرة هي حركة منتظمة ومُقدرة سلفاً، فالبشرية اليوم تعرف كل الأحداث التي ستحدث للشمس والقمر في علاقتهما بالأرض مثل أحداث الكسوف والخسوف فهذه محسوبة بدقة لمئات بل آلاف السنوات القادمة، في حين لا تستطيع البشرية بكل ما أوتيت من علم أن تعرف أين سيذهب الإلكترون إذا ما وجد بالصدفة في مكان ما.

إذاً: ألإلكترون لا يدور حول النواة بل يتحرك بصفة عشوائية في إطار توزيع احتمالي تحدده الدالة ، وإن سوء الفهم حول هذا الموضوع هو ترجمتنا للكلمة الأنجليزية "Orbit" بأنها "مدار" وبالتالي اعتقادنا أن الإلكترون يدور، والحقيقة أن كلمة "Orbit" استخدمت فيزيائياً ليس بمفردها بل مع كلمةEnergy  وبالتالي فالصيغة هي"Energy Orbit" وليس"Orbit" فقط، أي مدار طاقي وهذا معناه قيمة طاقية محددة، لأن الطاقة في ميكانيكا الكم "مكممة  - quantized" بمعنى أن الإلكترون مثله مثل أي جسيم في العالم الصغير تكون طاقته قيمة محددة وهي مضاعفات لقيمة كمية نسميها "كم - quanta" أي أن الطاقة تساوي:

يجب الملاحظة أن r لا تنتهي إلا عند مالانهاية.

إضافة تفصيلية لطلبة الفيرياء:

11-    أهم فروق بين ميكانيكا الكم والميكانيكا الكلاسيكية بالإضافة إلى ما ذكر سابقاً هي:

أ‌-        أن الميكانيكا الكلاسيكية تقوم على مفهوم المسار  x(path) في حين أن المقابل الميكانيكي الكمي للمسار هو دالة الحالة (أو الموجة) بساي Y، ففي الكلاسيكية ومن خلال مبدأ اقل حدث (least action) ومعادلات لاجرانج (Lagrange) نحصل على قوانين الحركة واهمها قانون نيوتن الثاني:

ت-    أن الجسيم اليكانيكي الكلاسيكي مثل كرة البلياردو مثلاً له شكل ومقاسات محددة، في حين أن الجسم الميكانيكي الكمي مثل إلكترون الذرة يمتد من الصفر إلى ما لانهاية، وصحيح انه متموضع (أي يتموضع أغلب وجوده أو حضوره المادي -أذا صح التعبير- في منطقة محصورة بين قيمتين) إلا أن له وجود في كل مكان بين الصفر والمالانهاية ولو كان هذا الوجودا نادراً أو نادراً جداً أو نادراً جداً جداً وهكذا ولكن له وجود، بمعنى أن لا حدود مطلقة له مثلما لكرة البلياردو.            والله الموفق

الدكتور / مصطفى بهران

أكمل القراءه