هل بإمكاننا حقًا لمس أي شيء؟ الفيزياء لديها الإجابة
ما هو أقرب مدى نستطيع الإقتراب به من الأشياء؟ هل تظن أنه عندما تلامس شيء ما تكون المسافة بينك وبين هذا الشيء قد انعدمت؟ حسنًا، إذا كانت إجابتك نعم، فالفيزياء لديها رأي آخر قد يدهشك.
فكرة عامة عن الأشياء
أي شيء حولنا -بما في ذلك أجسادنا- يتكون من مجموعة من الذرات، وأي ذرة عبارة عن نواة موجبة تتركز فيها كتلة الذرة مُحاطة بمجموعة من الإلكترونات تدور حول نواة الذرة التي تتكون بدورها من البروتونات موجبة الشحنة، والنيترونات متعادلة الشحنة؛ فتصبح النواة بالأخير ذات شحنة موجبة.
تحمل الإلكترونات شحنات سالبة، بالتالي عند ملامسة شيء ما فإن كل من إلكترونات الجسمين المتلامسين -ولأنهما يحملان نفس الشحنة- تتنافر محدثة مسافة ضئيلة جدًا بين الجسمين لا تُرى بالعين المجردة، لكنها موجودة بالفعل.
هل نلمس الأشياء حقا؟
عندما تدفع شيئًا ما أو تكسره فإنك لم تلمس مادته على الإطلاق. كل ما في الأمر؛ أن قوة دفعك زادت من حدة التنافر بين إلكترونات جسمك، وإلكترونات هذا الشيء.
نفس الأمر عندما تحتضن ابنك الصغير؛ فإنك في حقيقة الأمر لم تلمس مادة جسمه مطلقًا. لكن هذا الشعور الذي يجتاحك سببه قوة تنافر إلكترونات جسدكما. وفي حقيقة الأمر أنه عندما تجلس على كرسي ما؛ فأنت تطفو فوقه على المستوى الذري من وجهة نظر الفيزياء.
اقرأ أيضاً: أيهما يسقط على الأرض أولًا الريشة أم الكرة؟ الفيزياء تجيبنا
تصور لأبعاد الذرة
الذرة هي أصغر عنصر في المادة يمكن تمييزه؛ حيث إذا تعمقنا أكثر في مكوناتها تصبح المكونات متشابهة دون تمييز، فلا فرق بين إلكترون ذرة الكالسيوم وإلكترون ذرة الحديد، أو بروتون ذرة الهيدروجين وبروتون ذرة الهيليوم.. إلخ.
إذا تخيلنا أبعاد مكونات الذرة نسبة إلى أبعاد مجموعتنا الشمسية، فلو قدرنا المسافة بين الشمس وبلوتو -أبعد كواكب المجموعة الشمسية- بـ خمسة آلاف وحدة، وبتخيل أن الشمس هي نواة ذرة الذهب مثلًا؛ فإن المسافة بين نواة ذرة الذهب وأبعد إلكترون في الذرة؛ هي عشرة آلاف وحدة، والتي هي ضعف المسافة التقديرية بين الشمس وبلوتو.
الفراغ داخل الذرة
الذرة أغلبها فراغ؛ فنسبة الفراغ داخل الذرة هي 99,999999999999 %!
أول سؤال يقفز إلى أذهاننا في هذه الحالة؛ إن كانت الذرة بها كل هذا القدر من الفراغ؛ لماذا لا تمر الأشياء من خلال بعضها دون أن تتأثر؟ فمثلا عند إطلاق رصاصة على لوح زجاجي فإنه يتحطم تمامًا، فلماذا لا تمر الرصاصة عبر كل هذا الفراغ المكون للمادة بسلام؟
الإجابة بسيطة؛ لأن اللوح الزجاجي هذا يتكون من ملايين ملايين الذرات على سطح الزجاج وخلال سمكه، ولأن الإلكترونات تدور بسرعات عالية جدًا حول الأنوية مكونّة ما يشبه السحابات؛ فإن هذا كفيل بأن يُشكل حاجزًا قويًا جدًا، فتبدو الأشياء صلبة ومتماسكة.
كيف يتحرك الإلكترون
يتحرك الإلكترون بسرعة عالية جدًا لدرجة أنك من الممكن أن تفترض وجوده في أكثر من مكان مشكلًا سحابة من احتمالات وجوده حول النواة.
وعند إكتساب الذرة لإلكترون جديد؛ يتغير توازن الطاقة داخل الذرة، فتتغير أوضاع الإلكترون وأفلاكه، وهذا يؤدي لأشكال جديدة من السحب المحيطة بالنواة.
هل من الممكن أن يحدث تلامس حقيقي بين الذرات؟
الطريقتان الوحيدتان اللتان تتلامس فيهما الذرات حقًا هما أثناء التفاعلات الكيميائية، والنشاط الإشعاعي.
التفاعل الكيميائي هو اقتراب ذرتين من بعضهما البعض حيث تتكسر الروابط في المواد المتفاعلة مكونة روابط جديدة في المواد الناتجة. يحدث هذا من خلال الإلكترونات، لذلك هنا يمكننا القول أنه حدث تلامس بالفعل بين الجزيئات وبعضها.
أما النشاط الإشعاعي فهو عملية تفقد فيها نواة الذرة المشعة الجسيمات (ألفا، أو بيتا، أو جاما) مؤثرة بذلك على ما حولها تأثير مباشر.
آلية تفاعل الذرات مع بعضها
تتفاعل الذرات مع بعضها بتبادل الفوتونات (الفوتون جسيم أولي يعبر عن كم من الضوء. هذا الجسيم ذو طبيعة مزدوجة فهو يعمل كجسيم وكموجة)، إذ يقترب الإلكترونان من بعضهما وينتقل من أحدهما فوتون إلى الآخر، مما يؤدي لتغير العزم الزاوي لكلا منهما ومن ثم يتنافرا. إذًا التلامس فيزيائيًا هو تبادل الفوتونات بين إلكترونات المادة.
تأثير النشاط الإشعاعي على الإنسان
أجسادنا تتكون من مليارات الخلايا التي تترتب مكونة أعضائنا؛ وفي كل خلية يتواجد شريط من «الحمض النووي – DNA» الذي يتكون بدوره من شريطين ملتفين بشكل حلزوني؛ يتواجد بهم أكواد وراثية تترابط مع بعضها البعض محددة الصفات الجينية لكل منا.
النشاط الإشعاعي له تأثير مدمر على الحمض النووي، ولهذا تبعات خطيرة على عملياتنا الحيوية. فالنشاط الإشعاعي يؤثر على المياه الموجودة بالخلايا، ولأن المياه تتكون من جذور حرة نشطة للغاية؛ فهي تتفاعل مع جزيئات الحمض النووي مما يؤدي إلى تمزق في بعض أماكن شريط الحمض النووي، وترابط الأكواد الوراثية بطريقة عشوائية.
ولحسن الحظ يوجد في الخلية بروتين مسئول عن تعديل الأجزاء المدمرة من شريط الحمض النووي، في معظم الأحيان ينجح هذا التعديل، لكن في أحيان أخرى تحدث أخطاء في ترتيب الأكواد الجينية مسببة ما يُعرف بالطفرة. هذه الطفرة نتائجها غير محددة، فمن الممكن أن تتحول لخلايا سرطانية، أو تُحدث خللا ما في الجهاز المناعي.
في النهاية؛ الفيزياء دائمًا قادرة على تحويل مفاهيمنا التقليدية ومساعدتنا لفهم أكثر عمقا لكل ما هو حولنا. ووفقًا لنظرية فيزيائية مثل النظرية الكمية؛ فإن كل ما نراه حولنا يمكن أن يكون غير حقيقي، وغير موجود إلا إذا رصدناه بأعيننا.
اقرأ أيضاً: عندما تنظر إلى السماء فأنت ترى جزءاً من الماضي؛ كيف ذلك؟