كيف تفسّر ميكانيكا الكم ظاهرة الاحتباس الحراري - ليقين شاير
-
0:07 - 0:08ربّما سمعتم أنّ
-
0:08 - 0:10ثاني أكسيد الكربون يرفع درجة حرارة الأرض،
-
0:10 - 0:12لكن كيف يحدث ذلك؟
-
0:12 - 0:14أهو مثل زجاج الدفيئة،
-
0:14 - 0:16أو مثل بطانية عازلة؟
-
0:16 - 0:18حسنا، ليس تمامًا.
-
0:18 - 0:19تشمل الإجابة القليل
-
0:19 - 0:22من ميكانيكا الكم، لكن لا تقلقوا،
-
0:22 - 0:24سوف نبدأ من قوس قزح.
-
0:24 - 0:26إذا نظرتم عن قرب إلى ضوء الشمس المنقسم
-
0:26 - 0:27من خلال موشور،
-
0:27 - 0:30فسوف ترون فجوات معتمة
تفتقد شرائط من الألوان. -
0:30 - 0:32أين ذهبت؟
-
0:32 - 0:33قبل وصولها إلى أعينكم،
-
0:33 - 0:35امتصت غازات مختلفة تلك
-
0:35 - 0:38الأجزاء المحددة من ألوان الطيف.
-
0:38 - 0:40على سبيل المثال، انتزع غازالأكسجين
-
0:40 - 0:42بعض الضوء الأحمر الداكن،
-
0:42 - 0:45كما انتزع الصوديوم شريطين من اللون الأصفر.
-
0:45 - 0:46لكن لماذا تمتص هذه الغازات
-
0:46 - 0:48ألوانًا محددة من الضوء؟
-
0:48 - 0:51هنا ندخل المجال الكمومي.
-
0:51 - 0:54لكلّ ذرة وجزيء عدد محدد
-
0:54 - 0:57من مستويات الطاقة الممكنة لإلكتروناتها.
-
0:57 - 0:59ومن أجل رفع طاقة الإلكترونات
من المستوى الأدنى -
0:59 - 1:00إلى مستويات أعلى،
-
1:00 - 1:04يحتاج الجزيء إلى اكتساب مقدار معيّن من الطاقة.
-
1:04 - 1:06لا أكثر ولا أقل.
-
1:06 - 1:08فيحصل على الطاقة من الضوء،
-
1:08 - 1:11الذي يأتي بمستويات طاقة أكثر مما يمكن إحصاؤه.
-
1:11 - 1:15يتكوّن الضوء من جُسيمات صغيرة تسمى الفوتونات
-
1:15 - 1:17ومقدار الطاقة الموجودة في كلّ فوتون
-
1:17 - 1:19يتوافق مع لونه.
-
1:19 - 1:22فالضوء الأحمر منخفض الطاقة وموجته طويلة.
-
1:22 - 1:26أمّا الضوء البنفسجي فهو
عالي الطاقة وقصير الموجة. -
1:26 - 1:29يوفّر ضوء الشمس جميع فوتونات قوس قزح،
-
1:29 - 1:31فيستطيع جزيء الغاز أن يختار
-
1:31 - 1:33الفوتونات التي تحمل الكمية المناسبة من الطاقة
-
1:33 - 1:35اللازمة لرفع الجزيء إلى
-
1:35 - 1:37مستوى طاقته التالي.
-
1:37 - 1:39وعندما يحدث هذا التطابق،
-
1:39 - 1:41يختفي الفوتون بينما
-
1:41 - 1:42يحصل الجزيء على طاقته،
-
1:42 - 1:45ويصبح لدينا فراغ صغير في قوس قزح.
-
1:45 - 1:48وإذا كان الفوتون يحمل كمّية
أكثر أو أقل من الطاقة المطلوبة، -
1:48 - 1:49فلا يكون للجزيء خيار سوى
-
1:49 - 1:51تركه يمر.
-
1:51 - 1:54هذا هو سبب شفافية الزجاج.
-
1:54 - 1:56إذ لا تقترن ذرات الزجاج جيدًا
-
1:56 - 1:58مع أي من مستويات الطاقة الموجودة
في الضوء المرئي، -
1:58 - 2:01فتمرّ الفوتونات من خلاله.
-
2:01 - 2:04ما هي إذًا الفوتونات التي
يفضّلها ثاني أكسيد الكربون؟ -
2:04 - 2:06أين يوجد الخط الأسود في قوس قزح
-
2:06 - 2:08الذي يفسّر الاحتباس الحراري العالمي؟
-
2:08 - 2:10حسنٌ، إنّه غير موجود.
-
2:10 - 2:12لا يمتص ثاني أكسيد الكربون الضوء مباشرةً
-
2:12 - 2:13من الشمس.
-
2:13 - 2:15بل يمتصّه من
-
2:15 - 2:16جرم سماوي مختلف كليًّا.
-
2:16 - 2:19جرمٌ لا يبدو أنّه ينبعث منه أيّ ضوء:
-
2:19 - 2:21كوكب الأرض.
-
2:21 - 2:22إن كنتم تتساءلون
-
2:22 - 2:24لم لا يبدو أنّ كوكبنا يتوهّج،
-
2:24 - 2:27ذلك لأنّ الأرض لا ينبعث منها ضوء مرئي.
-
2:27 - 2:29بل ينبعث ضوء تحت الأحمر.
-
2:29 - 2:31الضوء الذي يمكن لأعيننا رؤيته،
-
2:31 - 2:33بما في ذلك جميع ألوان قوس قزح،
-
2:33 - 2:35هو مجرّد جزء صغير من طيف أكبر
-
2:35 - 2:38من الإشعاعات الكهرومغناطيسية،
-
2:38 - 2:40التي تشمل أمواج الراديو، والأمواج الميكروية،
-
2:40 - 2:43وتحت الحمراء، وفوق البنفسجية، والأشعة السينية،
-
2:43 - 2:45وأشعة غاما.
-
2:45 - 2:48ربما يبدو من الغريب التفكير
في تلك الأشياء على أنّها ضوء، -
2:48 - 2:49إلاّ أنّه لا يوجد اختلاف جوهري
-
2:49 - 2:53بين الضوء المرئي والإشعاعات الكهرومغناطيسية الأخرى.
-
2:53 - 2:54فالطاقة هي ذاتها،
-
2:54 - 2:56لكن في مستوى أعلى أو أدنى.
-
2:56 - 2:58في الواقع، إنّ من الغطرسة تعريف
-
2:58 - 3:02مصطلح الضوء المرئي بناءً على محدوديتنا.
-
3:02 - 3:05ففي نهاية المطاف، الضوء دون
الأحمر مرئي بالنسبة للأفاعي، -
3:05 - 3:08والضوء فوق البنفسجي مرئي بالنسبة للطيور.
-
3:08 - 3:10ولو تكيّفت أعيننا على رؤية الضوء
-
3:10 - 3:12بتردد 1900 ميغاهيرتز، فإنّ الهاتف الخلوي
-
3:12 - 3:13سوف يصبح ضوء كشافا،
-
3:13 - 3:14وسوف تبدو الأبراج الخلوية
-
3:14 - 3:17مثل مصابيح ضخمة.
-
3:17 - 3:19تنبعث من الأرض الأشعة تحت الحمراء
-
3:19 - 3:21لأنّ الضوء ينبعث من كلّ جسمٍ له حرارة
-
3:21 - 3:24فوق الصفر المطلق.
-
3:24 - 3:27وهذا ما يسمى بالإشعاع الحراري.
-
3:27 - 3:28كلما ارتفعت حرارة الجسم،
-
3:28 - 3:31ارتفع تردد الضوء المنبعث منه.
-
3:31 - 3:33عندما تقومون بتسخين قطعة من الحديد،
-
3:33 - 3:36ينبعث منها المزيد من ترددات
الضوء تحت الأحمر، -
3:36 - 3:40وعند بلوغها حوالي 450 درجة مئوية،
-
3:40 - 3:43يصل ضوءها إلى الطيف المرئي.
-
3:43 - 3:45تبدو في البداية ساخنة لدرجة الاحمرار.
-
3:45 - 3:47وعند ازدياد التسخين،
-
3:47 - 3:48تتوهج باللون الأبيض
-
3:48 - 3:51فتنبعث منها جميع ترددات الضوء المرئي.
-
3:51 - 3:53هذه هي الطريقة التي صُممت
-
3:53 - 3:54لتعمل بها المصابيح التقليدية
-
3:54 - 3:56وهي السبب في أنّها كثيرة الهدر.
-
3:56 - 4:00فـ 95 بالمئة من الضوء الذي تصدره
غير مرئي لأعيننا. -
4:00 - 4:02ويضيع على شكل حرارة.
-
4:02 - 4:05تنطلق الأشعة تحت الحمراء المنبعثة
من الأرض في الفضاء -
4:05 - 4:07إذا لم تتوفر جزيئات غاز الدفيئة
-
4:07 - 4:09في غلافنا الجوي.
-
4:09 - 4:12ومثلما يفضّل غاز الأكسجين
الفوتونات الحمراء الداكنة، -
4:12 - 4:15فإنّ ثاني أكسيد الكربون
وغازات الدفيئة الأخرى -
4:15 - 4:17تفضّل الفوتونات تحت الحمراء.
-
4:17 - 4:19فهي توفّر كمية الطاقة المناسبة
-
4:19 - 4:22لنقل جزيئات الغاز إلى مستوى طاقتها الأعلى.
-
4:22 - 4:24وبعد وقت قصير من امتصاص
جزيئات ثاني أكسيد الكربون -
4:24 - 4:27للفوتونات تحت الحمراء،
-
4:27 - 4:29تعود إلى مستوى طاقتها السابق،
-
4:29 - 4:33وتلفظ الفوتونات باتجاه عشوائي.
-
4:33 - 4:35ثم يعود جزء من تلك الطاقة
-
4:35 - 4:36إلى سطح الأرض،
-
4:36 - 4:38ما يتسبب بارتفاع درجة الحرارة.
-
4:38 - 4:39وكلّما ازداد ثاني أكسيد الكربون
في الغلاف الجوي، -
4:39 - 4:41زاد احتمال أن تعود الفوتونات تحت الحمراء
-
4:41 - 4:44وتحط على الأرض
-
4:44 - 4:45فيتغير بذلك مناخنا.
- Title:
- كيف تفسّر ميكانيكا الكم ظاهرة الاحتباس الحراري - ليقين شاير
- Speaker:
- Lieven Scheire
- Description:
-
تابعوا الدرس كاملاً على الرابط:
http://ed.ted.com/lessons/how-quantum-mechanics-explains-global-warming-lieven-scheireسمعتم على الأرجح أن غاز ثاني أكسيد الكربون يتسبب بارتفاع درجة حرارة الأرض. لكن كيف يفعل ذلك بالضبط؟
يستعين ليفين شاير بقوس قزح ومصباحٍ كهربائي والقليل من الفيزياء الكمومية لشرح الحقيقة العلمية وراء ظاهرة الاحتباس الحراري العالمي.الدرس لليفين شاير والرسوم المتحركة لـ STK Films
- Video Language:
- English
- Team:
- closed TED
- Project:
- TED-Ed
- Duration:
- 05:01
Retired user approved Arabic subtitles for How quantum mechanics explains global warming | ||
Retired user accepted Arabic subtitles for How quantum mechanics explains global warming | ||
Retired user edited Arabic subtitles for How quantum mechanics explains global warming | ||
Retired user edited Arabic subtitles for How quantum mechanics explains global warming | ||
Retired user edited Arabic subtitles for How quantum mechanics explains global warming | ||
Mhd. Fady Tootoonjy edited Arabic subtitles for How quantum mechanics explains global warming | ||
Mhd. Fady Tootoonjy edited Arabic subtitles for How quantum mechanics explains global warming | ||
Mhd. Fady Tootoonjy edited Arabic subtitles for How quantum mechanics explains global warming |