نظریهٔ کوانتوم چیست؟
سال اکتشاف: 1925
این کشف چه می‌گوید؟ این نظریه سامانهٔ ریاضی است که دقیقاً رفتار ذرات کوچکتر از اتم را شرح میدهد.
چه کسی آن را کشف کرد؟ ماکس بورن Max Born
در 20 سال اول قرن بیستم، دنیای فیزیک با کشف ذرات کوچکتر از اتم دچار شگفتی شد. مدتها قبل از آن که میکروسکوپهای نیرومندی برای تحقیق دربارهٔ این ذرات ریز ساخته شود، دانشمندان از ریاضیات برای محاسبه و شناخت ذراتی مانند الکترون‌ها، پروتون‌ها و ذرات آلفا و بتا استفاده می‌کردند.
آلبرت اینشتین، ورنر هایزنبرگ، ماکس پلانک، پال دیراک و دیگر دانشمندان و محققان دیگر برای کشف این قلمرو ناشناخته نظریاتی ارایه داده بودند.
هدیهٔ ماکس بورن به دنیای علم باز کردن راه رشتهٔ تحقیقاتی جدیدی به نام «مکانیک کوانتوم» بود که پایه فیزیک هسته‌ای شد. به دلیل این کشفِ ماکس بورن، ما اکنون می‌توانیم دنیای ذرات کوچکتر از اتم را بطور کمی شرح دهیم.
اینشتین نظریهٔ نسبیت عام را در 1905 منتشر کرد. ماکس بورن در این هنگام 25 سال داشت و دانشجوی رشتهٔ ریاضیات بود و حیرت‌زده از کشفیات انقلابی اینشتین.
ماکس بورن که نتوانست به تحصیلات خود ادامه دهد ناچار بود تحقیقات خود را دربارهٔ ذرات کوچکتر از اتم رها کند و به خانهٔ پدری بازگردد. او با تلخی و ناامیدی دو سال به تنهایی در همان اتاق دوران کودکی به محاسبات ریاضی و مطالعه پرداخت و سعی کرد تا مسایل نسبیت ذرات کوچکتر از اتم را حل کند. او توانست روشی دقیقتر و ساده‌تر برای محاسبهٔ جرم الکترون پیدا کند.
بورن مقاله‌ای دربارهٔ یافته‌های خود نوشت و به همین دلیل کاری تمام وقت در دانشگاه گوتینگن به دست آورد اما دو هفته بعد از این که بر سر کار رفت، شغلش را از او گرفتند و او ناچار شد به خانه بازگردد. او دوباره در تنهایی به کار پرداخت. مقالهٔ دومی نوشت که در آن مروری بر محاسبات اینشتین دربارهٔ نسبیت داشت. سپس به او کرسی استادی در دانشگاه داده شد.
تنها بودجهٔ موجود تحقیقاتی برای مطالعهٔ انرژی ارتعاشی بلورها در نظر گرفته شده بود او که از مطالعه بر روی ذرات اتم بازداشته شده بود ناچار به مطالعهٔ بلورها گردید. او و دو دستیارش به مدت پنج سال انواع بلورها را جمع‌آوری و از آنها برش‌هایی به نازکی کاغذ تهیه و آنها را مطالعه، اندازه‌گیری و تجزیه و تحلیل کردند.
در 1915 بورن به دانشگاه برلین نقل مکان کرد تا با غول فیزیک آن دوران ماکس پلانک همکاری کند. پلانک و اینشتین در همکاری و رقابت بودند تا اسرار دنیای ذرات کوچکتر از اتم را کشف کنند. بورن برتری ریاضی و دانش خود در بلورها را در اختیار آنها گذاشت. اکنون بورن در زمان مناسب و در مکان مناسب و با زمینهٔ مناسب قرار گرفته بود.
نظریه‌های مختلفی در تفسیر رفتار غریب ذرات کوچکتر از اتم ارایه شده بود، اما هیچ کس نتوانسته بود فرمولی ریاضی بنویسد و این نظریه‌ها را شرح دهد و اثبات کند. 20 سال بود که این مسایل ذهنی دانشمندان بزرگ را به خود مشغول کرده بود.
در 1916 بورن سعی کرد آنچه را دربارهٔ بلورها آموخته بود به دنیای کوچکتر از اتم تسری دهد. او از ریاضیات نهایت بهره را گرفت و تلاش او نه سال بر روی کاغذ و تخته سیاه ادامه پیدا کرد.
در 1925 او تحقیق بر رو «Zur Qunantenmechanik» یا «مکانیک کوانتوم» را کامل کرد. کسی که تا به حال از این عنوان استفاده نکرده بود. مقالهٔ او مانند بمب در محافل علمی منفجر شد. او توانسته بود با زبان ریاضی و بطور واضح آنچه را اینشتین، پلانک، ایراک، نیلزبور، هرمان مینکووسکی و هایزنبرگ مورد بحث قرار داده بودند، شرح دهد. او بطور دقیق دنیای شگفت انگیز ذرات کوچکتر از اتم را توصیف کرده بود.
مکانیک کوانتوم نام رشتهٔ مطالعاتی جدیدی شد که پدیدهٔ ذرات کوچکتر از اتم را شرح می‌داد و ماکس بورن پایه‌گذار آن بود.
در دنیای شگفت‌انگیز کوانتوم بسیاری از قوانین عادی ما کاربردی ندارد. در آن‌جا ذراتی مانند الکترون‌ها می‌توانند بدون برهم زدن قوانین کوانتوم در دو نقطه – و همزمان حضور داشته باشند!
