نانو فناوری

نویسندگان مقاله درباره نانو فناوری آورده‌اند: «اکنون در شرف تسلط بر گونه دیگری از ابزار هستیم که بسیار قدرتمندتر از هر چیزی است که تاکنون دیده‌ایم. حالا خواهیم توانست بر اتم‌ها تسلط پیدا کنیم، اتم‌هایی که همه‌چیز از آن‌ها تشکیل‌شده است. اکنون می‌توانیم مهم‌ترین ابزاری که می‌توان تصور کرد را در اختیار داشته باشیم. سرانجام، شاید اقتصاد دنیا و سرنوشت ملت‌ها به نانو فناوری بستگی داشته باشد. حدود سال 2020 یا کمی پس‌ازآن قانون مور دچار لغزش خواهد شد و شاید حتی سرانجام رد شود. اگر فیزیکدانان نتوانند جایگزین مناسبی برای ترانزیستورهای سیلسیمی به‌منظور قدرتمند سازی رایانه‌ها پیدا کنند، اقتصاد جهان دچار فاجعه و اغتشاش می‌شود. راه‌حل این مشکل می‌تواند نانو فناوری باشد. شاید تا پایان قرن حاضر دستگاهی ساخته شود که تنها خدایان می‌توانند آن را کنترل کنند. دستگاهی که تقریباً از هیچ هر چیزی به وجود می‌آورد.»
«دنیای کوانتومی» عنوان بخشی از این مقاله است. در این بخش می‌خوانیم: «نظریه کوانتومی نه‌تنها از برخورد اتم‌ها با یکدیگر جلوگیری می‌کند، بلکه آن‌ها را به هم می‌چسباند و مولکول‌ها را می‌سازد. فرض کنید اتم مانند منظومه شمسی است که سیاره‌ها دور خورشید می‌چرخند. حال اگر دو منظومه شمسی این‌چنین به هم برخورد کنند، سیاره‌ها باهم برخورد می‌کنند و یا هرکدام در مسیری خواهند رفت که باعث می‌شود منظومه فروپاشد؟ منظومه‌های شمسی هنگامی‌که با یک منظومه شمسی دیگر برخورد کنند ثبات خود را از دست می‌دهند به همین شکل اتم‌ها نیز هنگامی‌که با یکدیگر برخورد کنند فروپاشیده می‌شوند. درواقع هنگامی‌که دو اتم خیلی به هم نزدیک می‌شوند، بلافاصله از هم دور و یا باهم ترکیب می‌شوند و مولکول باثبات و پایداری را می‌سازند. دلیل اینکه اتم‌ها و مولکول‌های پایدار و با ثابتی را به وجود می‌آورند این است که الکترون‌ها می‌توانند بین دو اتم به اشتراک گذاشته شوند. معمولاً این ایده که الکترون‌ بین دو اتم به اشتراک گذاشته شود در صورت پیروی اگر الکترون از قانون نیوتون غیرممکن است. اما بر اساس اصل عدم قطعیت نمی‌دانید که الکترون دقیقاً کجاست. درواقع بین دواتمی که آن‌ها را کنار هم نگه‌داشته سرگردان است. به‌عبارت‌دیگر اگر نظریه کوانتومی را از بین ببرید، مولکول‌های شما هنگامی‌که با یکدیگر برخورد می‌کنند از هم جداشده و به ذراتی از گاز تبدیل می‌شوند. بنابراین نظریه کوانتومی توضیح می‌دهد که چرا اتم‌ها می‌توانند به یکدیگر بپیوندند و مواد جامد را شکل دهند و این مواد جدا از هم و متلاشی نشوند.»
نویسندگان در ادامه به برخی از اصول تأثیرگذار بر نظریه کوانتومی اشاره‌کرده‌اند که عبارت‌اند از:
-    شتاب و محل هیچ ذره‌ای را نمی‌توان دقیقاً شناخت. همیشه عدم قطعیت وجود دارد.
-    برخی مواقع ذرات می‌توانند در یک‌زمان در دونقطه باشند.
-    تمام ذرات ترکیبی هم‌زمان از حالت‌های مختلف هستند. برای مثال ذرات چرخان می‌توانند ترکیبی از ذراتی باشند که هم‌زمان حول محورهای بالا و پایین می‌چرخند.
-    می‌توانید ناپدید و سپس درجایی دیگر پدیدار شوید.
تمام این عبارت‌ها مضحک به نظر می‌رسند. درواقع اینشتین درزمانی گفت: «نظریه کوانتومی هر چه موفق‌تر باشد، مضحک‌تر به نظر می‌رسد. هیچ‌کس نمی‌داند این قوانین نامأنوس و عجیب‌وغریب از کجا می‌آیند. این‌ها انگاره‌هایی بدون توضیح هستند. نظریه کوانتومی یک‌چیز دارد: صحیح است (درست است، وجود دارد) صحت آن در مقیاس یک‌به‌ده میلیارد اندازه‌گیری شد که همین باعث شد این نظریه موفق‌ترین نظریه همه دوران باشد. دلیل اینکه ما این اتفاق باورنکردنی را در زندگی روزمره خود نمی‌بینیم این است که ما از میلیاردها میلیارد اتم تشکیل‌شده‌ایم آن‌ها به شکلی بر میانگین تأثیر می‌گذارند.»

متن کامل این مقاله در فصلنامه رشد آموزش فیزیک، شماره 113، زمستان 1394 منتشر شده است.

کلیدواژه‌ها: نانوفناوری، دنیای کوانتومی، قانون مور