تطور الفيزياء

فيزياء
عدلراقب هذه الصفحة
فيزياء

تكافؤ المادة والطاقة
تاريخ الفيزياء
الفروع
ميكانيكا كلاسيكية
كهرومغناطيسية
ديناميكا حرارية · ميكانيكا إحصائية
بصريات
فيزياء ذرية · فيزياء جزيئية · ميكانيكا الكم
النسبية
مجالات البحث
فيزياء تطبيقية
فيزياء فلكية
فيزياء ذرية وجزيئية وبصرية
نظرية الشواش
فيزياء حيوية
فيزياء المواد المكثفة
علم فيزياء الارض
فيزياء الجسيمات
فيزياء حاسوبية
التجارب السابقة
2-degree-Field Galaxy Redshift Survey
2-Micron All-Sky Survey (2MASS)
Bell test · BOOMERanG · Camera obscura experiments · تجربة كافنديش · مستكشف الخلفية الكونية · Davisson-Germer · شقي يونغ · رقاص فوكو · Franck Hertz · Gravity Probe A · مسبار الجاذبية · جيجر-مارسيدين · Homestake experiment · تجربة قطرة الزيت · ميكلسون-مورلي · تجربة النيوترينو · مسح سلووان الرقمي للسماء · Stern-Gerlach · مجس ويلكينسون مايكروويف انيسوتروبي
العلماء
بور · ديراك · أينشتاين · فاينمان· جاليليو · هيزنبرج · ماكسويل · نيوتن · باولي · رذرفورد · شرودنغر · ويغنر
  

عدة أمثلة للظواهر الطبيعية أو "الفيزيائية" ، وتدرس في علم الفيزياء.

مغناطيس يسبح في الفضاء فوق موصل فائق، مظهرًا مفعول ميسنر.

شعاع ليزر يمر عبر نظام بصري.
الفيزياء (من الإغريقية φυσική ‏/fi.si.ˈki/ "(المعرفة) الطبيعية"؛ وبالعربية علم الطبيعة ؛ وتسمّى أحياناً الفيزيقا[1]) هي العلم الذي يدرس كل ما يتعلق بالمادة و حركتها و الطاقة ، وتحاول أن تفهم الظواهر الطبيعية والقوى والحركة المؤثرة في سيرها ، وصياغة المعرفة في قوانين لا تفسر العمليات السالفة فقط بل التنبؤ بمسيرة العمليات الطبيعية بنماذج تقترب رويدا رويدا من الواقع .

تهتم الفيزياء في نفس الوقت بدقة القياس وابتكار طرق جديدة للقياس تزيد من دقتها فهذا هو أساس التوصل إلى التفسير السليم للظواهر الطبيعية . وتقدم الفيزياء ما توصلت إليه من طرق القياس للاستخدام في جميع العلوم الطبيعية والحيوية الأخرى كالكيمياء و الطب و الهندسة و الأحياء وغيرها . التقدم الحضاري والمدني يرجع إلى التقدم الباهر لعلم الفيزياء ، فجميع الأجهزة التي تملأ حياتنا أساسها الفيزياء ، مثل الرادار و اللاسلكي و الراديو والتلفزيون و التلفزيون الملون ، والهاتف ، والمحمول و الحاسوب وأجهزة التشخيص في الطب مثل أشعة إكس و التصوير بالرنين المغناطيسي والعلاج بالأشعة ، والنظارات ، والتلسكوبات ومسبارات المريخ والفضاء ، و أفران الميكروويف ، و الكهرباء و الترانزيستور والميكروفون ، وغيرها .

[2] بالإضافة إلى مفاهيم أخرى كالفضاء والزمن، ويتعامل مع خصائص كونية محسوسة يمكن قياسها مثل القوة والطاقة والكتلة والشحنة. وتعتمد الفيزياء المنهج التجريبي، أي أنها تحاول تفسير الظواهر الطبيعية والقوانين التي تحكم الكون عن طريق نظريات قابلة للاختبار. [3]

تعتبر الفيزياء من أحد أقدم التّخصصات الأكاديمية، فهي قد بدأت بالبزوغ منذ العصور الوسطى وتميزت كعلم حديث في القرن السابع عشر، وباعتبار أن أحد فروعها، وهو علم الفلك، يعد من أعرق العلوم الكونية على الإطلاق.[4]

وللفيزياء مكانة متميزة في الفكر الإنساني، فهي تأثرت كما كان لها الأثر الحاسم في بعض الحقول المعرفية والعلمية الأخرى مثل الفلسفة والرياضيات وعلم الأحياء. ولقد تجسدت أغلب التّطورات التي أحدثتها بشكل عملي في عدّة قطاعات من التقنية والطب. فعلى سبيل المثال، أدى التّقدم في فهم الكهرومغناطيسية إلى الانتشار الواسع في استخدام الأجهزة الكهربائية مثل التلفاز والحاسوب؛ وكذلك تطبيقات الديناميكا الحرارية إلى التطور المذهل في مجال المحركات ووسائل النقل الحديثة؛ وميكانيكا الكم إلى اختراع معدات مثل المجهر الإلكتروني؛ كما كان لعصر الذرة، بجانب آثاره المدمرة، استعمالات هامة في علاج السرطان وتشخيص الأمراض وتوليد الطاقة.

معظم الفيزيائيين اليوم يكونون متخصصين في مجالين متكاملين وهما الفيزياء النظرية أو الفيزياء التجريبية، وتهتم الأولى بصياغة النظريات باعتماد نماذج رياضية، فيما تهتم الثانية بإجراء الاختبارات على تلك النظريات، بالإضافة إلى اكتشاف ظواهر طبيعية جديدة. وبالرغم من الكم الهائل من الاكتشافات المهمّة التي حققتها الفيزياء في القرون الأربعة الماضية، إلا أن العديد من المسائل لا تزال بدون حلول إلى حد الآن، [5] كما أن هناك مجالات نظرية وتطبيقية تشهد نشاطًا وأبحاثًا مكثّفة.

هناك اعتقاد بأن "الفيزياء فرع من فروع الرياضيات" اعتقاد خاطئ تمامًا، لأن النماذج الرياضية تستعمل في علم الفيزياء فقط لتسهيل فهم الظواهر الفيزيائية والتعبير عنها في صورة معادلة رياضية كما في الفيزياء النظرية. وأن مضامين النماذج الرياضية في أي علم من العلوم الطبيعية لا يتدخل في شأنها علم الرياضيات، فالمعادلة الفيزيائية الرياضية هي لغة الفيزياء. فالفيزياء علم مستقل بذاته وله عدة فروع مثل الفيزياء الذرية ، الفيزياء النووية، النظرية النسبية ، البصريات، الصوتيات، الكهربية، المغناطيسية ، الديناميكا الحرارية، الميكانيكا ، ميكانيكا الكم ،...إلخ. وبالرغم من أن علم الفلك يقوم بدراسة الأجسام السماوية إلا أنه يعد أحد فروع الفيزياء.

التاريخ
المجالات الأساسيةعدل


المجالات الأساسية في الفيزياء
بينما تعمل الفيزياء على تفسير القوانين الطبيعة بوجه عام تفسر كل نظرية منها مجالا محصورا . فمثلا نجد أن قوانين ميكانيكا الكلاسيكية تصف بدقة أنظمة يكون حجمها أكبر من الذرة وتكون السرعات فيها أقل بكثير عن سرعة الضوء . أما خارج تلك الحدود فنجد أن المشاهدة لا تتطابق مع الحسابات .

وساهم ألبرت أينشتاين بصياغته النظرية النسبية الخاصة عام 1905 التي تبين عدم وجود مكان مطلقا أو زمن مطلق و ربطت بين الإثنين فيما يسمى الزمكان للأنظمة التي تكون السرعات فيها قريبة من سرعة الضوء ( 300.000 كيلومتر في الثانية) . ثم جاءت أعمال ماكس بلانك و إرفين شرودنغر ، و فرنر هايزنبرج وأدخلت ميكانيكا الكم ، وهي تصف احتمالات تفاعلات الجسيمات تحت الذرية واستطاعت أن تعطي وصفا دقيقا للطبيعة للذرة وطبيعة الجسيمات الأولية .

وبعد ذلك وحدت نظرية الحقل الكمومي بين ميكانيكا الكم و النظرية النسبية الخاصة. وتصف النظرية النسبية العامة (عام 1916) الحركة في زمكان منحني وهي تصف بدقة الأنظمة الكبيرة الكتلة على مستوي النجوم و المجرات في الكون .

ولم ينجح حتى الآن ربط النظرية النسبية العامة مع النظريات الأخرى ، ولكن العلماء يعملون على هذا الطريق - أي ربط النظرية النسبية العامة ( وهي نظرية الأنظمة الكبيرة جدا ) مع نظرية الكم (وهي النظرية التي تصف الأنظمة الذرية وتحت الذرية) - وتوجد حاليا عدة نظريات مقترحة للجاذبية الكمومية ولكن الأمر لم يفصل بعد.

النظريات الأساسية
البحثعدل

الطريقة العلميةعدل
الطريقة العلمية يستخدمه الفيزيائيين في اختبار مدى صحة النظرية الفيزيائية عن طريق مقارنة آثار النظرية في سؤال مع رسم الإستنتاجات من التجارب و الملاحظات التي أجريت لكي تختبر.
التجارب و الملاحظات يتعين جمعها و مطابقتها مع التوقعات و الفرضيات التي أستنتجت من النظرية، و ذلك يساعد في تحديد صحة أو فساد النظرية.

مجالات البحثيةعدل

البحث المعاصر في الفيزياء يقسم إلى عدة مجالات، منها فيزياء المواد المكثفة و الفيزياء الذرية و الجزيئية و البصرية و فيزياء الجسيمات و الفلك و الجيولوجيا و الفيزياء الحيوية و الالكترونيات والفيزياء التطبيقية .
منذ بداية القرن عشرين أصبح لكل المجالات البحثية في الفيزياء مجالاً واسعاُ مما حد من جمعها للفرد الواحد مهنياً و جعلها تخصصاً بحد ذاتها ، واليوم يندر للفيزيائي الواحد أن يمنتهن مجالين أو أكثير في المجالات البحثية في الفيزياء.