تا حالا فیلمایی مثل Avengers یا هری پاتر دیدی که شخصیتا مثل روح از دیوار رد میشن؟ خیلی خفن به نظر میاد، ولی تو دنیای واقعی اگه همین کار رو بخوای انجام بدی، فقط نصیبت یه دماغ کبود و کلی سوال میشه! شاید پیش خودت فکر کرده باشی: «وقتی اتم‌ها بیشترشون فضای خالیه، چرا نمی‌تونیم دستمون رو از توی دیوار رد کنیم؟ اصلاً چرا دیوار اینقدر محکم و سفت به نظر میاد؟» بیا باهم ریشه این قضیه رو باز کنیم.
خب اول یه توضیح کوتاه درباره اتم. اتم‌ها این ذرات ریزی هستن که همه چی رو می‌سازن. وسط هر اتم یه هسته خیلی کوچیک هست (تقریباً صد هزار برابر کوچیک‌تر از کل اتم!) که از پروتون و نوترون ساخته شده؛ بعد الکترون‌ها دورش می‌چرخن. ولی اینجا یه نکته مهم هست: بیشتر حجم اتم خالیه! یعنی اگه اتم رو به اندازه یه ورزشگاه فرض کنی، هسته فقط اندازه یه نخود کوچولوست و الکترونا یه جایی اون وسط‌موطا پرسه می‌زنن.
خب، چرا پس همه چی سفت و تکه‌تکه نمی‌شه؟ جواب کوتاهش اینه: دو تا قانون فیزیک خیلی مهم داریم که نمیذارن از دیوار رد بشی.
اولیش «دافعه الکترومغناطیسی» ـه. یعنی چی؟ وقتی دو تا اتم نزدیک هم میشن (مثلاً اتمای خودت و دیوار)، الکترون‌هاشون همدیگه رو دفع می‌کنن، چون بارشون منفیه. عین وقتایی که دو قطب همنام آهن‌ربا رو به هم نزدیک می‌کنی و نمیذارن برسن به هم. این نیرو باعث میشه نتونی از دیوار بگذری و احساس سفتی کنی.
دومی یه قانون عجیب‌تره: «اصل طرد پاولی». این قانون میگه ذرات خاصی به اسم «فرمیون» (مثلاً الکترون‌ها، که یه جور ذره بنیادی هستن) نمی‌تونن دقیقاً توی یه جای فضا و با همون انرژی باشن. خلاصه‌ش اینه که اگه دو تا الکترون بخوان خیلی به هم نزدیک بشن یا هم‌پوشانی پیدا کنن، این اصل میگه: «نه، اصلاً اجازه نمی‌دم!» پس حتی اگه زور بزنی اتمای بدنت کاملاً برن توی اتمای دیوار، پاولی جلوی این کار رو می‌گیره.
این دو تا قانون (دافعه الکترومغناطیسی و اصل طرد پاولی) باعث شدن دنیای ما همین شکلی که می‌بینیم بمونه. وگرنه اجسام جامد شکل خودشونو از دست می‌دادن و دنیا خیلی عجیب‌تر میشد!
یه نکته باحال اینه که توی شیمی و فیزیک، وقتی از اتم حرف می‌زنیم باید بدونیم اون تصوری که از الکترون داریم، مثل یه توپ کوچیک که دور هسته بچرخه، قدیمیه. حالا تو مکانیک کوانتومی (یعنی فیزیکی که رفتار ذرات فوق‌ریز رو توضیح میده)، الکترون‌ها مثل یه «ابر احتمالی» دور هسته پخش شدن. منظور از ابر احتمالی اینه که هیچوقت دقیق نمی‌دونی الکترون کجاست. فقط با احتمال می‌تونی بگی: «احتمالاً این حوالی پیداش میشه.» کل این فضا دور هسته رو منفی می‌کنه.
حالا بری سراغ یه سوال خفن دیگه: آیا اصلاً هیچ شانسی هست که یه ذره (یا حتی یه آدم!) یه جوری از دیوار رد بشه؟ اینجا می‌رسیم به رویداد معروف تو فیزیک کوانتومی به اسم “تونل‌زنی کوانتومی”. تونل‌زنی کوانتومی یعنی بعضی وقتا ذرات می‌تونن از موانعی که تو دنیای عادی اصلاً غیرممکنه رد بشن. مثلاً یه الکترون به جایی می‌رسه که فیزیک کلاسیک میگه باید بپره عقب، ولی کوانتومی ممکنه با یه احتمال خیلی خیلی کم، یه ابرش بره اون‌ور مانع و انگار از توش رد شده باشه.
فاز ماجرا کجاست؟ این احتمال، اونقدرررررر کم هست که اگ بخوای بذاری روی ماشین حساب، صفر نشونت میده! مثلاً احتمال اینکه یه آدم کامل بتونه اتفاقی با این روش از دیوار رد شه، یه چیزی تو مایه‌های یک در ده به توان ده به توان سی! اونقدر کم و غیرمنطقی که عملاً غیرممکنه.
در ضمن همین قانونا باعث میشن جامد، مایع و گاز هم فرق داشته باشن، البته تو مایع و گاز اتم‌ها بیشتر جابه‌جا میشن ولی هیچوقت انقدر به هم نمی‌چسبن که این قانونا رو نقض کنن.
خلاصه، فیلمارو باید گذاشت برای قهرمانا و جادوگرا و با واقعیت کنار اومد که دیوار سد راهت میشه، چون فیزیک و کوانتوم و اتمات کاری کردن که همه چی منظم و سرجاش باشه!
منبع: +
