هناك دائماً طرق مختلفة للنظر إلى الأشياء في عالم الكون. فكل ومضة حقيقية هي محيرة ومحبطة. وإحدى الطرق هي بالتفكير بأن موجات الاحتمالية المشاركة لإلكترونات الذرة أشبه بموجات الصوت المحصورة في مزامير القربة. وليس ممكناً ان نرسم أي نغمة من مزمار القربة. فالصوت يتذبذب في عدد محدد من الطرق المختلفة، وكل نغمة في درجة أو تردد معروف. وهذه تعود لصفة عامة للأمواج، وليس فقط الأمواج الصوتية. وفي فضاء محصور تكون الأمواج موجودة فقط في ترددات معرفة ومفردة.

والآن فكر في الإلكترون في الذرة. له سلوك كالموجة، وانه متشبث بقوة بواسطة قوى كهربائية داخل النواة الذرية. وربما لا يكون الأمر هو نفسه كما لو أنه في شرك في الحاوية الفيزيائية. على كل حال، فإنها تحصر موجة الإلكترون بكل تأكيد في جدار مزمار القربة الذي يحصر موجة الصوت. وموجة الإلكترون يمكن تواجدها فقط بترددات محددة.

ان ترددات أمواج الصوت في مزمار القربة، والأمواج الإلكترونية في الذرة تعتمد على مواصفات المزمار. فمثلاً مزمار قربة صغير ينتج نغمات أعلى من المزمار الكبير مع صفات للقوة الكهربائية للنواة الذرية. عموماً هناك يوجد تردد منخفض واساسي وسلسلة من الترددات العالية فوق النغمات. ان موجة التردد العالي تبدو عليها ارتفاعات وانخفاضات في فضاء الموجة. انها الفأس الأكثر عنفاً. وفي حالة الذرة، فالموجة تقابلها الحركة الاسرع لأكثر الإلكترونات طاقة. وهي القادرة على تحدي الجذب الكهربائي للنواة أو الدوران في مدار ابعد.

الصورة التي تبرز هي لإلكترون يسمح له بالدوران فقط على مسافة خاصة من النواة. وهذا مغاير تماماً للنظام الشمسي، حيث الأرض وبقية الكواكب تدور في مسافات متباينة عن الشمس. هذه الصفة تلقي بظلالها على فرق هام آخر بين العالم المجهري للذرات وعالم اليوم. ففي عالم اليوم كل الأشياء متواصلة – الكوكب يستطيع الدوران حول الشمس اياً كان المكان، والناس يمكن أن يكونوا بأي وزن يحبونه – بينما الأشياء في العالم المجهري متقطعة؛ فالإلكترون يكون موجوداً فقط في مدارات محددة حول النواة، والضوء والمادة يدخلان بمقدار غير قابل للانقسام والفيزيائيون يسمون هذا المقدار بالكم، ولهذا عرفت فيزياء العالم المجهري بالنظرية الكمية.

معظم المدار الداخلي للإلكترون في الذرة عين باستخدام مبدأ اللادقة. وذلك بسبب مقاومته الشبيهة بالبوق، ولكونه محصوراً في فراغ صغير. لكن مبدأ اللادقة لا يمنع ببساطة الأشياء الصغيرة مثل الذرات من الانكماش بلا حدود وهو شرح نهائي لصلابة المادة. وكذلك يمنع الأشياء الكبيرة من التقلص بلا حدود فحل السؤال حول الأشياء الكبيرة هو النجوم.

مواضيع ذات صلة

خواص الذرات

البنية الإلكترونية للذرات

الذرات

Linear systems

Confined waves, with natural frequencies

The reflection of waves

Einstein’s laws of radiation

The Boltzmann law

Energy levels

The size of an atom

Bremsstrahlung

Synchrotron radiation