نظریه بی‌زمانی

نظریه بی‌زمانی

مسیر طولانی تاریخ ساخت مدل اتمی، از لوسیپوس و دموکریتوس تا رادرفورد که نزدیک‌ترین مدل به مدل فعلی را رونمایی کرد، قیاسی با مدل مداری موجود در آسمان ایجاد می‌کند که در آن سازماندهی اجرام آسمانی به مسیرهای بیضوی محدود می‌شود. یک جسم آسمانی کوچکتر در ناحیه‌ای که بیشترین نزدیکی را به یک جسم بزرگتر دارد، تمایل دارد به دور آن بچرخد و به همین ترتیب، به طور متوالی، سیستمی از اجرام که از کوچکترین و نزدیکترین به بزرگترین و نزدیکترین به دور یکدیگر می‌چرخند. بنابراین ما منظومه شمسی را داریم که در آن بزرگترین جسم، خورشید، مرکز مدارهای نزدیکترین اجرام را حفظ می‌کند و هر جسم، که سیاره نامیده می‌شود، اجرام نزدیکتر به خود و کوچکترها را در مدار خود نگه می‌دارد، به اصطلاح قمرها.

رادرفورد همین ترتیب را برای اتم‌ها تصور کرد و بنابراین مدل مداری را برای نشان دادن اتم‌ها در مدارهای اطراف هسته‌های بزرگتر از الکترون‌ها ساخت. این مدل از تصویر آسمانی در سطح اتمی پیروی کرد.

با اعمال قوانین گرانش نیوتن بر مدل رادرفورد، نتیجه ریاضی مستلزم آن بود که بار الکتریکی مانند بار الکترونی که با سرعت بالا در اطراف هسته اتم در گردش است، برخی از ناراحتی‌ها و اثرات خارجی را ایجاد کند، مانند میدان مغناطیسی که باعث ایجاد حس‌آمیزی می‌شود که هنوز پیش‌بینی نشده است، برخلاف آنچه در مدل مداری سیارات و قمرها به ترتیب اتفاق می‌افتد. این امر انرژی‌ای را اضافه می‌کند که باید سرعت مداری الکترون‌ها را کاهش دهد و باعث فروپاشی آنها به هسته اتم شود.

این مدل رادرفورد از نظر ریاضی پایدار نبود؛ به تنظیمات جدید و تنظیمات نظری نیاز داشت.

اصلاحیه پیشنهادی برای مدل رادرفورد، قانون اوربیتال‌های مجزا بود، که در آن مکان‌های هر لایه دارای یک پتانسیل الکترومغناطیسی ثابت و از پیش تعریف شده به نام اوربیتال بودند. الکترون‌های موجود در یک اوربیتال نباید آزادانه به اوربیتال انرژی بالاتر بعدی عبور کنند یا به اوربیتال انرژی پایین‌تر نزول کنند. طبق گفته بور، هر تغییر اوربیتال نیاز به تبادل انرژی با انتشار یک فوتون برای جبران اتلاف انرژی یا برعکس داشت.

مدل شرودینگر پیشنهاد جایگزینی اوربیتال‌های بور-رادرفورد با یک مدل موجی را می‌دهد، که در آن الکترون‌ها توابع موج در ماتریس نوسان کوانتومی هستند، گاهی یک موج الکترومغناطیسی، گاهی ماده به صورت آنی به ماده چگال تبدیل می‌شود. در این مدل، توابع احتمال برای به دست آوردن تکانه الکترون وجود دارد و طبق اصل عدم قطعیت هایزنبرگ، دانستن یا پیش‌بینی همزمان موقعیت و تکانه یک موج-ذره غیرممکن است. این مدل جدید فقط یک تابع موج را به عنوان ابری تعریف می‌کند که الکترون می‌تواند به طور معمول در آن فضا یافت شود.

این مدل در حال حاضر ترجیح داده می‌شود؛ همانطور که مشاهده می‌شود، زمان از ابتدا معرفی شده است و در حال حاضر زمان دیگر برای مدل احتمال اهمیتی ندارد.

مسئله مقدار نامحدود انرژی برای نگه داشتن الکترون به طور نامحدود در نزدیکی هسته حل شد و مسئله پایستگی انرژی اتمی الکترون-هسته به صورت نظری و ریاضی حل شد.

اگر زمان را در مدل روزن-اینشتین-پودولسکی حذف کنیم، مشکل منشأ و پایستگی انرژی اتم، حداقل در سطح فیزیک دینامیک کلاسیک، حل می‌شود.

فرض کنید که زمان برای الکترون وجود ندارد؛ یعنی هیچ موقعیتی قبل از جابجایی الکترون وجود ندارد، به این معنی که حرکت چرخه‌ای سینوسی مانند مانع ریاضی اولیه که در مدل رادرفورد با آن مواجه می‌شویم، انجام نمی‌دهد. بنابراین، الکترون در مدل کوانتومی طبق مدل شرودینگر در نوسانات کوانتومی ظاهر و ناپدید می‌شود. علاوه بر این، زمان به سادگی به عقب و جلو می‌رود و هرگز پیشرفت نمی‌کند؛ زمان بین گذشته و حال نوسان می‌کند و در این بن‌بست زمانی یا بی‌زمان گرفتار شده است. الکترون‌ها در زمان بی‌نهایت به دام افتاده‌اند که با زمان اندازه‌گیری شده توسط ابزارهای انسانی متفاوت است؛ این زمانی است که منجمد شده و به شکلی دائماً محدود از جهان جدا شده است.

با این مدل غیرزمانی، مشکلات دینامیک و تعادل انرژی اتم حل می‌شود و در عین حال، مدل‌های هایزنبرگ و شرودینگر را نقض نمی‌کند. این مفهوم جدید با مکانیک کوانتومی دیراک، پلانک و بور مرتبط است.

Roberto da Silva Rocha, professor universitário e cientista político