فريدمان توضح تفاصيل اكتشاف كارل هيجن للمعادلة الفيزيائية ‘Pi’ (ط)

‘Pi’ (ط) هو النسبة ما بين محيط الدائرة وقطرها، ويعد مهمًا لدرجة لا تصدق في الرياضيات البحتة. ولكن هذه كانت المرة الأولى للعلماء كي يكتشفوه ‘منبثًا في عالم الفيزياء، عند استخدام ميكانيكا الكم لمقارنة مستويات الطاقة لذرة هيدروجين.

قالت تامار فريدمان، إحدى أفضل الباحثات في الوقت الحالي، متخصصة بالرياضيات في جامعة روتشستير في الولايت المتحدة"أنا أرى أن الموضوع مشوّق حيث أن معادلة رياضية بحتة من القرن ال١٧ تمثل نظام فيزيائي اُكتشف بعدها ب٣٠٠ عام”

وأضافات أن الاكتشاف حدث عندما كان كارل هيجن، فيزيائي جسيمات في جامعة روتشستير، يلقي درسًا عن ميكانيكا الكم وكان يشرح لتلاميذه كيفية استخدام تقنية ميكانيكا الكم والذي يعرف بـ"مبدأ التباين" ليقرّب حالات الطاقة في ذرة هيدروجين.

أثناء مقارنة هذه القيّم للحسابات المعتادة لاحظ نهج غريب في النسب.
.وطلب من فريدمان أن يساعده في حل هذا النهج وسريعًا استدركا أنها شكل لمعادلة "واليس" ألا وهي ‘معادلة pi’ -لتشتق للمرة الأولى من الفيزياء.

قال هيجن"نحن كنا لا نبحث عن معادلة ‘واليس’ ل’Pi’ ولكنها مجرد وقعت في حجرنا”.

أضاف فريدمان "كانت مفاجأة، قفزت لأعلى عندما وصلنا لمعادلة ‘واليس’ من معادلات ذرة الهيدروجين”.

منذ ١٦٥٥ وهناك العديد من الإثباتات على معادلة ‘واليس’، ولكن قبل هذه، كلهم آتى من عالم الرياضيات.

يمكنك رؤية صفحتين من كتاب ‘واليس’ وهو ‘arithmetica infinitorum’ في الأسفل:

كتب المساهم في الرياضيات في مجلة ‘فوربس’ ‘كيڤين نودسون "هذا يبدو وكأنه سحر”.

“معادلة لpi مختبئة في ميكانيكا الكم لذرة هيدروجين يعد أمر مذهل ومبهج”.

قالت فريدمان الطبيعة حافظت على السر خلال ال٨٠ عام الماضين وأنا سعيد أننا كشفناه”.

وتابعت "نحن لا يمكننا أن نساعد ولكن نتساءل ما العلاقات السرية التي لا تزال هناك، مندسة ما بين ميكانيا الكم والرياضيات البحتة.