shimidoon.ir
شیمی کوانتومی, دروازه ای که فیزیک دانان برای شیمی گشودند .

تا سال های آخر قرن نوزدهم, فیزیک کلاسیک همه درک بشر از جهان را ساخته و چنان بنیان عظیمی بنا شده بود که ما می توانستیم در یک اتاق بنشینیم و وجود سیاره نپتون و پلوتو را پیش بینی کنیم (چیزی که دقیقا اتفاق افتاد) و یا مثلا یک نفر می توانست با قوانین الکترومغناطیس کار کرده و یک دستگاه شگفت انگیز مثل طیف سنج مادون قرمز را اختراع کند و …

اما با آغاز قرن بیستم و در همان چند سال اول مشاهداتی در آزمایشگاه های فیزیک اتفاق افتاد که مردم را نسبت به حقیقت جهان به شک انداخت؛ آزمایش کامپتون, تابش جسم سیاه, ظرفیت گرمایی جامدات, اثر فوتو الیکتریک و . . . حقیقت چه بود ؟ آیا ما درباره حقیقت هستی (قوانین فیزیک) اشتباه کرده بودیم ؟اشتباه نه, بلکه به دنیایی ورود کرده بودیم که پیش از این درباره اش نمی دانستیم؛ به سرعت عصر پژوهش های اتمی فرا رسید و دانشمندان فیزیک در سراسر جهان روی کوچکترین ذرات هستی تمرکز کردند و سال های عمرشان را گذاشتند تا به حقیقت دست پیدا کنند؛ مکانیک ماتریسی هایزنبرگ, مکانیک موجی شرودینگر, اصول بور و . . .

سرانجام دیراک به این نتیجه رسید که همه این پژوهش ها در حقیقت یکسان بوده و فقط نوع نگاه آن ها متفاوت است؛ در نهایت او موفق شد یک فرمول بندی جامع ارایه کند و به این سرگردانی پایان دهد .

شیمی فیزیک دانان پیش از این با همان مکانیک کلاسیک به موضوعات نگاه می کردند و پژوهش در زمین اتم ها و ملکول ها پیشرفته نبود؛ دانشمندان می دانستند که گاز هیدروژن اگر با اکسیژن مخلوط شود و بعد یک جرقه کافی است تا همه آن به کربن دی اکسید و آب تبدیل شود؛ اما نمی دانستند که دقیقا چه اتفاقی می افتد؛ گمانه زنی هایی بود مبنی بر اینکه باید برخوردی بین ملکول ها رخ دهد و محصولات از دل آن برخورد بیرون بیاید اما اینگه چگونه و به چه دلیل را نمی دانستند .
البته تا سال 2010 که احمد زوایل موفق به طیف سنجی از حد واسط ها شد هم کسی به این قضیه خیلی توجه نمی کرد؛ حالا فکر کنید در قرن نوزدهم (حدودا 120 سال پیش), اصلا چه اهمیتی داشت که فکر کنیم طول پیوند در ملکول هیدروژن دقیقا چقدر است یا چرا باید ملکول هیدروژن به این صورت وجود داشته باشد ؟ همین قدر که می دانستیم ترکیب اکسیژن و هیدروژن برایمان روشنی و گرما می آورد برایمان کافی بود .

اما ظهور مکانیک کوانتومی توجه همه گان را به اتم ها و سپس ملکول ها جلب کرد؛ فیزیک دانان به جهان ملکول ها هم وارد شدند و محاسبات شروع شد . مکانیک کوانتومی راهش را در جهان شیمی باز کرد و شیمی کوانتومی متولد شد .
قواعد کوانتومی که روزگاری برای یک سیستم تک ذره ای در فضای تک بعدی به کار میرفت, حالا برای توصیف ملکول ها و ساختار های عظیم یونی و فلزی استفاده می شد . به تدریج دریچه های جدیدی برای فهم طبیعت باز شد و پیوند های سه مرکز دو الکترون و چهار مرکز دو الکترون که برای هر شیمی دانی غیر قابل باور بودند کشف شده و پژوهش ها آنقدر توسعه یافت که حالا ما می توانیم در اتاق کارمان پشت میز بنشینیم و در یک کامپیوتر رو میزی آنچه درون یک ارلن اتفاق میفتد را به طور دقیق پیش بینی کنیم .
حتی فراتر از آن می توانیم خیال کنیم که یک میدان مغناطیسی با قدرت فلان و یک میدان الیکتریکی با شدت بهمان روی ارلن ما عمل کند؛ یا اصلا گرانش را نادیده بگیریم یا مقدار آن را کم یا زیاد کنیم .
همه این ها را مدیون شیمی کوانتومی هستیم و همه کسانی که در این راه, سال های عمرشان را مقابل تخته سیاه ها و پشت خروار ها داده آزمایشگاهی گذراندند تا این بنای عظیم را بسازند و ما امروز از آن استفاده کنیم.
کسی چه می داند شاید سال های آینده کسی مقاله ای بنویسد و از عصر ما به همین نیکی یاد کند . . .