فى ذكرى إعلان نظرية "كمية الضوء".. كيف مهدت الطريق لابتكار الإنترنت والليزر؟ - الأول نيوز

يتزامن اليوم الموافق الرابع عشر من نوفمبر، ذكرى ظهور أهم نظرية عملية لعالم الفيزياء الألماني ألبرت أينشتاين، الذى نجح في عام 1908، في التوصل الى أهم القفزات العلمية في تاريخ البشرية عندما أعلن عن نظرية كمية الضوء، وهي النظرية التي لم تغيّر فقط فهم العلماء لطبيعة الضوء، بل أرست الأساس لصناعة واحدة من أدق وأكثر التقنيات نفوذًا في القرن العشرين وهو  الليزر.

كيف توصل أينشتاين لتلك النظرية؟
 

قبل إعلان أينشتاين، كان الضوء يُفهم أساسًا بوصفه موجة، استنادًا إلى تجارب القرن الـ19، لكن نتائج عدة تجارب—خصوصًا تأثير الظاهرة الكهروضوئية—كانت تُظهر سلوكًا لا يتفق مع التفسير الموجي البحت، و من هنا ظهر أينشتاين بنظرية جريئة قلبت المفاهيم، عندما توصل أن الضوء ليس مجرد موجة، بل يمتلك أيضًا طبيعة جسيمية، وإنه يتكوّن من "كمّات" صغيرة سماها لاحقًا العلماء فوتونات.

نظرية كمية الضوء.. الفكرة التي سبقت عصرها
 

في بحثه الذي قدمه عام 1908، أوضح أينشتاين أنكل فوتون يحمل كمية محددة من الطاقة تتناسب مع تردد الضوء، وهذه الفكرة فسّرت فورًا الظاهرة الكهروضوئية، التي عجزت نظرية الموجات عن تفسيرها، وقد ساهم هذا الكشف النادر الى التوصل إلى ميكانيكا الكم التي غيّرت لاحقًا كل شيء بدءًا من الإلكترونيات وصولًا إلى الحوسبة الحديثة، وكانت النظرية متقدمة لدرجة أن المجتمع العلمي استغرق سنوات ليتقبلها.

كيف مهّدت تلك النظرية  الطريق لليزر؟
 

لم يكن أينشتاين يعرف أنه يضع الأسس لتقنية مستقبلية ستغيّر الطب والاتصالات والعسكرية والصناعة، لكن في عام 1917، طور أينشتاين نظريته بشكل أكبر عندما وضع مفهوم الانبعاث المحفز، وهو الأساس الفيزيائي الذي يقوم عليه الليزر، إذ تقوم النظرية على أن في حالة تعرض  الذرة لإشعاع مناسب، يمكن للفوتون الخارج منها أن يحفّز ذرات أخرى لإطلاق فوتونات مطابقة له تمامًا، ما يؤدي إلى إنتاج شعاع ضوئي متجانس، وهو نفس الشعاع الذي نشاهده اليوم في كل جهاز ليزر.

تأثيرات نظرية أينشتاين اليوم
 

بفضل نظرية كمية الضوء، تطورت تقنيات أصبحت جزءًا من حياتنا اليومية مثل الليزر الطبي في الجراحات الدقيقة وتصحيح الإبصار وأجهزة القياس والاتصالات الضوئية وماسحات الباركود وأقراص CD وdvd والإنترنت عبر الألياف الضوئية وتقنيات الرادار والليدار.