اَبا اِباد

تصویر : اگر هر طبقه از ساختمان را یک سطح انرژی در نظر بگیریم، ساکنین هر طبقه در حالت تبهگنی قرار دارند و برای پیدا کردنشان به چیزی جز سطح انرژی یا طبقه نیاز داریم.
تصویر : اگر هر طبقه از ساختمان را یک سطح انرژی در نظر بگیریم، ساکنین هر طبقه در حالت تبهگنی قرار دارند و برای پیدا کردنشان به چیزی جز سطح انرژی یا طبقه نیاز داریم.

تبهگنی چیست

فرض کنید مارپله بازی می‌کنید‌ و چیزی نمانده که در بازی ببرید. اما دیگران هم نزدیک به بردن هستند و شما ‌نیاز دارید مهره‌تان را با یک حرکت به خانه‌ی آخر ببرید و برنده شوید. مثلا برای اینکه ببرید کافی‌ست دو تاس را طوری بریزید که عدد ۱۲ بیاورید. برای اینکه در مجموع دوازده بیاورید، یک راه بیشتر ندارید. اینکه هر دو تاس شش بیاید. همینطور اگر به دو نیاز داشته باشید، باید هر دو تاس یک بیاید. اما اگر ۱۰ بخواهید، شانستان بیشتر است. شما می‌توانید ۶ و ۴ یا ۵ و ۵ یا ۴ و ۶ بیاورید. اگر ۷ بخواهید عالی‌ست. چون تعداد حالت‌هایی که منتهی به هفت می‌شود، باز هم بیشتر است. می‌توانید با ۶ و ۱ یا ۵ و ۲ یا ۴ و ۳ یا ۳ و ۴ یا ۲ و ۵ یا ۱ و ۶ به هفت برسید.

اگر کسی بگوید هفت آورده، شما نمی‌دانید که چطور هفت آورده است. اینجا مجموع رقم دو تاس، برای ما تعداد حرکت را نشان می‌داد و همین برای ما مهم است. حالا اجازه دهید این مثال را فیزیکی‌تر کنیم. فرض کنید شما یک آخر رفته‌اید کوهنوردی. شما چون فیزیک می‌دانید، متوجه هستید که انرژی پتانسیل شما بستگی به ارتفاع شما دارد. مثلا وقتی که در وسط یک دره‌ی عمیق بین کوه‌ها قرار دارید، انرژی پتانسیل شما در کمترین حالت ممکن است. شما وقتی کوهنوردی را آغاز می‌کنید، کالری می‌سوزانید تا از کوه‌ بالا رفته و به نوک کوه برسید. انرژی پتانسیل شما در نوک کوه بالاتر از پایین دره است. به همین خاطر از نوک کوه می‌توانید قل بخورید و به ته دره برسید. اما از ته دره نمی‌توانید قل بخورید و به نوک کوه برسید. حالا فرض کنید شما انرژی صرف کرده‌اید و به نوک کوه رسیده‌اید. شخصی می‌پرسد که شما چقدر انرژی صرف کرده‌اید که به نوک قله برسید؟ شما می‌گویید فلان قدر انرژی.

حالا او با در نظر گرفتن وزن شما می‌تواند حدس بزند که مثلا هزار متر صعود کرده‌اید. اما این اعداد به آن شخص نمی‌گوید که شما در نوک قله رو‌ به شمال ایستاده‌اید یا جنوب یا شرق یا غرب. هیچکدام از این حالت‌ها در میزان انرژی که شما صرف کرده‌اید، تفاوتی ایجاد نمی‌کند. چرا که انرژی پتانسیل شما تنها وابسته به ارتفاع شماست نه جهتی که در نوک قله ایستاده‌اید. ما در فیزیک یک اسم خاص برای این داریم و به آن تبهگنی یا degeneracy می‌گوییم.

در مثال کوه، شما چهار حالت تبهگنی داشتید. یعنی در چهار جهت مختلف می‌ایستید، اما همگی یک میزان انرژی پتانسیل را نشان می‌دهند. در مثال تاس‌های مارپله نیز همینطور. برای عدد ۷ شش حالت تبهگنی وجود داشت. چرا که‌ در شش حالت مجموع اعداد دو تاس، ۷ میشد.

این مفهوم در کوانتوم مفهوم مهمی‌ست.

ما می‌دانیم که الکترون‌ها در اطراف یک هسته، می‌توانند تنها در فواصل مشخصی از هسته قرار گیرند که ما به این فواصل مشخص، لایه‌های الکترونی می‌گوییم. مثلا برای اتم هیدروژن، در لایه‌ی‌ اول یک جفت الکترون می‌تواند قرار بگیرد که انرژی یکسانی دارند یا در لایه‌ی دوم ۴ جفت الکترون می‌توانند قرار بگیرند که انرژی یکسانی دارند. یعنی ما صرفا با دانستن انرژی آن‌ها نمی‌توانیم بفهمیم که این الکترون کدام جفت الکترون این لایه است. دقیقا شبیه همان مثال مجموع اعداد تاس که نمی‌دانستیم عدد هفت مجموع کدام دو عدد است و این از خواص جالب سیستم‌های کوانتومی‌ست. اما الکترون‌ها خواص دیگری هم دارند که ما به کمکشان آن‌ها را تفکیک می‌کنیم.

– ابا اباد

دیدگاه‌ خود را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *