سوالا به ترتیب راحت به سخت:
چرخش دایره وار منظورم نبود. منطورم حرکت به دور هسته بود. تو مدل اوربیتالی که فکر کنم آخرین مدله، الکترون ها با سرعت نزدیک نور به دور هسته حرکت دارند. درسته؟
کلا اون حرکتی که شما تصور میکنی الکترون به دور هسته داره درست نیست و در دنیای واقعی رخ نمیده. نمیدونم چطور فیزیک کوانتوم رو میشه ساده توضیح داد؛ ولی توی بعضی کتابا؛ من جمله همین کتاب فیزیک رشته ریاضی فیزیک 10م اگر اشتباه نکنم؛ الکترون رو به یک ابر تشبیه میکنند که در اطراف هسته گسترده شده.
این تصویر غلطه و اتفاقا بد آموزی داره. و در مقاطع بالاتر تازه میشه توضیحات دقیقتر رو متوجه شد.
اگر از من می پرسید؛ میگم الکترون شبیه پسر همسایست که زده شیشه خونه رو شکسته و حالا فرار کرده توی پارکینگ تاریک خونه. ما دقیق نمیدونیم کجای پارکینگ قایم شده؛ ولی میدونیم توی پارکینگه. ممکنه وقتی بریم توی پارکینگ و بگردیم دنبالش؛ یکم ورجه وورجه کنه؛ جاشو عوض کنه؛ ممکنه سرجاش بمونه؛ بهرحال پسر همسایه هرجایی از این پارکینگ میتونه باشه؛ هر رفتاری از خودش میتونه نشون بده (مثلا چرخ ماشینی چیزی پنجر کنه؛ شرّه دیگه) مادامی که پیداش نکردیم. پارکینگ خونه؛ یه فضاییه اطراف هسته. اسمش رو گذاشتیم اوربیتال. ما میدونیم این الکترون لامصب توی اوربیتاله؛ ولی همینو میدونیم فقط!
مگه نور خاصیت موجی_ذره ای نداشت؟ پس چرا میگین یک "موج" الکترومغناطیسیه؟
و اینکه میشه خودِ الکترومغناطیس رو هم توضیح بدین؟ آیا الکترومغناطیس یک نوع انرژیه؟
با توجه به لحن پرسیده شدن سوال اول؛ حدس میزنم شما نهم نباشی
چون قشنگ مشخصه میخوای مچ منو بگیری. ما به نور میتونیم دو جور نگاه داشته باشیم. یا یک موج الکترومغناطیسی بدونیمش و از معادلات ماکسول برای توصیفش استفاده کنیم؛ یا اونو به شکل ذره ای و کوانتیده شده ببینیم و به این شکل رفتارش رو ببرسی کنیم. بهرحال نور یک "موج" الکترومغناطیسیه. در عین حال یک "ذره" کوانتیده شده هم هست. اینکه توی کدوم آزمایش بهش چه نگاهی داشته باشیم ملاکه؛ منتهی همزمان جفتش نیست. راجع به این مفصل تو یکی از تاپیکا صحبت کرده بودم. منتهی انقدر پست دادم نمیدونم کجا!
ببینید توی فیزیک ما راجع به "خود" چیزا صحبت نمیکنیم. مثلا ما نمیتونیم بگیم "خود" انرژی چیه. صرفا میدونیم انرژی چیزیه که بین دو جسم انتقال پیدا میکنه و فلان خواص رو داره. خودِ خودِ الکترومغناطیس رو منم نمیدونم چیه؛ و شکی هم ندارم که هیچ کس نمیدونه چیه. ممکنه هم یکی بیاد بگه الکترومغناطیس یک مدل ریاضی برای توصیف محیط اطرافه؛ این هم جوابیه. بهرحال؛ ما یه سری معادله داریم به اسم معادله ماکسول که با استفاده ازینا میتونیم میدان الکتریکی و میدان مغناطیسی رو تحت شرایط مختلف بدست بیاریم. با قاطی کردن این معادلات باهم؛ به یک معادله دیگه میرسیم به نام معادله موج؛ که به ما میگه وقتی یک میدان مغناطیسی یا الکتریکی متغییر با زمان داشته باشیم یک موج شکل میگیره که حاصل برآیند یک میدان الکتریکی و یک میدان مغناطیسیه. اسم این موج رو میزاریم نور و بهش میگیم موج الکتریکی و مغناطیسی = موج الکترومغناطیسی. یک موج انرژی نیست؛ خیر. یک موج انتقال دهنده انرژی از یک نقطه به نقطه دیگست.
خودِ خودِ موج رو هم؛ نمیدونیم چیه. صرفا یا میتونیم با نگاه ریاضی بگیم هرچیزی که از معادله موج در میاد موجه؛ یا میتونیم خواص یک موج رو در نظر بگیریم و بگیم هرچی که فلان خواص رو داره اسمش موجه.
اون انرژی اولیه اش برای حرکت از کجا اومده؟ چه نیرویی برای اولین بار باعث به حرکت درومدن الکترون شده؟
این سوال خطرناکیه یک مقدار. و خیلی میشه روش بحث کرد. اولا این که حرکت نسبیه؛ و برای این که ما یک چیزی رو در حال حرکت ببینیم نیازی نداریم که به اون چیز انرژی بدیم. همین الان شما بدو تو خونه. میبینی میز و صندلی و ... به حرکت در میان. مگه بهشون انرژی دادی که حرکت کنن؟ نه؛ به واسطه حرکت خودت اونا حرکت میکنند. از کجا معلوم الکترونی که شما در حال حرکت میبینی به واقع ساکن نباشه و این شما نباشی که در حال حرکتی؟ دوما این که وقتی ما یک جسم ساکن رو بخوایم به حرکت در بیاریم نیاز به انرژی اولیه داریم؛ مثلا همون سنگ بسته شده به تهه طناب. اگر یک جسم به خودی خود در حال حرکت باشه از اول؛ دیگه نیاز به انرژی اولیه ای نداره. اون انرژی اولیه رو داره؛ همیشه داشته؛ همیشه داره، و همیشه خواهد داشت. مگر این که کسی ازش انرژیش رو بگیره. از کجا اومده؟ از هیچ جا. داشته از اول. و همچنان میگم الکترون "دور" هسته نمیچرخه.