نظريات الفيزياء ..: الحلقة الأولى ..
- الفيزياء
-
نيوتن و البداية الحقيقية لعلم الفيزياء
.
قبل نيوتن :
الفيزياء هو العلم المتخصص بدراسة المادة و الحرارة و الطاقة و ديناميتها . لاكن هذا العلم تطور بصفة بطيئة منذ مدة طويلة بالتحديد من عصر الحضارة الإغريقية فقد كان أرسطو أب الفلاسفة يرى أن المواد تسقط و تتجاذب إلى بعضها بسبب قوة العشق, و جاءت فيما بعض إسهامات نظرية محتشمة لعلماء إغريق و مسلمين قبل أن يبدأ عصر الثورة الحقيقي في أوروبا من كوبرنيكوس الذي قال بدوران الأرض حول الشمس تبعه بذلك تيخو براهي الفلكي الدنماركي الذان قاما بمارقبة حركة الأجرام السماوية و تدوين ملاحضاتهما تبعهما فيما بعد غاليليو غاليلي الإيطالي بتجاربه وملاحظاته و كذا يوهانس كيبلر الألماني الذي وضع القوانين الثلاثة تصف حركة الكواكب حول الشمس مثبتا صحة النظام الذي وضعه كوبرنيكوس البولندي ..
جاء نيوتن الذي قام بثورة شكلت البداية الحقيقة لعلم الفيزياء حيث نشر كتابه المبادئ الرياضية للفلسفة الطبيعية لأول مرة في يوليو 1687م , حيث قدم فيه القوانين الثلاث للميكانيك الكلاسيكية و قانون الجذب العام ..
ملاحظة : ( نرمز لقوة الجذب ب F و للكتلة ب m و للتسارع ب a و للمسافة ب r )
1- قانون الأول : ( 0=F ∑ ) _سيضل الجسم عل حالته الحركية سواء سكون تام أو حركة في خط مستقيم بسرعة منتظمة إذا كان مجموع القوى المسلطة على هذا الجسم تساوي صفرًا ..(لو أن سيارة تسير بسرعة 60 كيلومتر في الساعة و كانت مجموع القوى المسلطة على السيارة مثلا وزنها و الإحتكاك و غيرها تساوي صفرا فإن السيارة ستظل تتحرك بنفس السرعة على مسار مستقيمي)
2- القانون الثاني : ( F=ma ∑ ) _عندما تؤثر على جسم ما قوة أو مجموعة قوى فإنه تكسبه تسارعًا يتناسب مع محصلة القوى المؤثرة عليه إذا زادت القوة المسلطة زاد التسارع للجسم المؤثر عليه
3-القانون الثالث : ( F a/b = -F b/a ) _عند حصول تأثير بيني لجسمين فإن القوة المسلطة للجسم a على الجسم b تساوي سالب القوة المسلطة من الجسم b على الجسم a .. (مثال كتاب فوق الطاولة : القوة المسلطة من طرف الكتاب على الطاولة تساوي سالب القوة المسلطة من طرف الطاولة على الكتاب) .. هنالك حالات خاصة بين جسمين لهما فرق كبير في الكتلة كإنسان و الأرض..
4-قانون الجذب العام ينص على أنه توجد قوة تجاذب بين جسمين في الكون, بحيث إذا زادت كتلة أحد أو كلا الجسمين زاد مقدار هذه القوة و كلما كبرت المسافة بينهم صغر مقدار هذه القوة .. وهذا القانون يمكن تطبيقه على المستوى الذري و يسمى قانون كولوم .. (قانون الجذب العام في أول تعليق) ..
_هذه القوانين جائت نتاج جهد و ملاحظات كثيرة و بالإعتماد عل بعض تجارب غاليلي وليس بالسذاجة التي تروى بقصة سقوط التفاحة جانبه رغم أنها صحيحة ! ... وملخص ميكانيك نيوتن تقوم فقط على حساب القوى المؤثرة على جسم ما و تعطينا ميزة التحكم في حركة الأجسام بواسطة تسليط عليها قوى معينة.. وتركز هذه الميكانيكا على الحتمية أي المعرفة الدقيقة لحركة جسم و التنبؤ مستقبلا بالموقع الذي سيتخذه هذا الجسم في زمان محسوب بدقة ..
الضوء في فيزياء نيوتن :
مابين عامي 1670 و 1672 حاضر نيوتن في علم البصريات حيث تفرغ لدراسة إنكسار الضوء, وقد قام باستعمال الموشور المشَتت لتحليل الضوء الأبيض إلى ألوان الطيف ثم قام بواسطة عدسة و موشور آخر من جمع ألوان الطيف نفسها إلى شعاع ضوء أبيض من جديد .. و كان أول من استخدم رسوما تخطيطية يوضح فيها تشتت الأشعة عبر الموشور, وفي كتابه الذي قدمه فيما بعد البصريات قام بتأويل تجاربه و صرح فيه بوجهة نظره التي تقول أن الضوء يتكون من جسيمات بالغة الصغر الدقة و هي فكرة لم تقبل فيما بعد, بل استخدم العلماء النظرية الموجية للضوء لتفسير ظاهرة الحيود ....
لا فيزياء بلا رياضيات :
نيوتن لم يكن لينجح في أعماله بدون إستعمال أداة الفيزياء الأولى الرياضيات بل أنه إبتكر حسابا جديدا التفاضل و التكامل الذي قام الرياضي و الفيلسوف لايبنيتز بإبتكاره لهذا الحساب في نفس الوقت في ألمانيا.. حيث يمكنه هذا الحساب باستعمال خاصية الإشتقاق من حساب السرعة و التسارع للجسم المدروس وغيرها من القيم باستعمال قوانين نيوتن للحركة ..
_من المفاهيم الأساسية أن فيزياء نيوتن تفصل بين الزمان و المكان و تعتبرهما مفهومين منفصلين تماما, وان الزمان يجري بنفس الشكل في أي نقطتين عشوائيتين في الكون كذلك فالأحداث تحدث في نفس الزمن مهما كان الراصد أو المراقب لها.. وهو مانفاه ألبرت أينشتاين في نسبيته الخاصة .. بمفهوم آخر نيوتن بنى أفكاره على المفهوم المنطقي الذي ينص على إطلاق الزمان و المكان و إعتبرهما نيوتن مرجعية مطلقة نستطيع ان نحكم عن طريقها على حركة الأجسام ..
_بعد كل هذا نجد أن فيزياء نيوتن فسرت لنا العديد من الظواهر الفيزيائية من حركة الأجسام البسطة وصولا إلى الأجرام السماوية و كذا مكنتنا من إطلاق الأقمار الصناعية بإنسيابية دقيقة و كذا أثبت نيوتن أنه إنطلاقا من قوانينه بإمكانها أن نستنتج قوانين كبلر الثلاثة التي تصف حركة الكواكب في النظام الشمسي .. إلا ان الميكانيك الكلاسيكية فشلت في تفسير العديد من الظواهر الأخرى كالبنية الذرية و الإشعاع و حركة بعض الأجرام التي تخضع للشذوذ في مساراتها وكذا إنفصال مفهومي الزمان و المكان, مما أدى بالفيزيائيين إلى إبتكار نظريات جديدة للتعامل مع هذه الظواهر ك فيزياء الكم على المستوى الذري ودونه وكذلك النسبيتين على مستوى الكون ..
_رغم هذا لا يمنعنا من تقدير الجهد الكبير الذي قدمه نيوتن لفهم كوننا بصورة رياضية دقيقة بعيدًا عن سذاجة عشق أرسطو .. و أعطانا إنطلاقة حقيقية لعلم الفيزياء, تبعتها ثورات علمية و صناعية قادت أوروبا إلى الإزدهار العلمي .. مما جعل العديد من الفيزيائيين يطلقون على نيوتن لقب إلاه الفيزياء .. إلا أنه يجيب بتواضع عالم كبير قائلا: "إذا كانت رؤيتي أبعد من الآخرين فذلك لأني أقف على أكتاف العمالقة" مشيرا إلى جهد الرباعي الذي سبقه ..
.
قبل نيوتن :
الفيزياء هو العلم المتخصص بدراسة المادة و الحرارة و الطاقة و ديناميتها . لاكن هذا العلم تطور بصفة بطيئة منذ مدة طويلة بالتحديد من عصر الحضارة الإغريقية فقد كان أرسطو أب الفلاسفة يرى أن المواد تسقط و تتجاذب إلى بعضها بسبب قوة العشق, و جاءت فيما بعض إسهامات نظرية محتشمة لعلماء إغريق و مسلمين قبل أن يبدأ عصر الثورة الحقيقي في أوروبا من كوبرنيكوس الذي قال بدوران الأرض حول الشمس تبعه بذلك تيخو براهي الفلكي الدنماركي الذان قاما بمارقبة حركة الأجرام السماوية و تدوين ملاحضاتهما تبعهما فيما بعد غاليليو غاليلي الإيطالي بتجاربه وملاحظاته و كذا يوهانس كيبلر الألماني الذي وضع القوانين الثلاثة تصف حركة الكواكب حول الشمس مثبتا صحة النظام الذي وضعه كوبرنيكوس البولندي ..
جاء نيوتن الذي قام بثورة شكلت البداية الحقيقة لعلم الفيزياء حيث نشر كتابه المبادئ الرياضية للفلسفة الطبيعية لأول مرة في يوليو 1687م , حيث قدم فيه القوانين الثلاث للميكانيك الكلاسيكية و قانون الجذب العام ..
ملاحظة : ( نرمز لقوة الجذب ب F و للكتلة ب m و للتسارع ب a و للمسافة ب r )
1- قانون الأول : ( 0=F ∑ ) _سيضل الجسم عل حالته الحركية سواء سكون تام أو حركة في خط مستقيم بسرعة منتظمة إذا كان مجموع القوى المسلطة على هذا الجسم تساوي صفرًا ..(لو أن سيارة تسير بسرعة 60 كيلومتر في الساعة و كانت مجموع القوى المسلطة على السيارة مثلا وزنها و الإحتكاك و غيرها تساوي صفرا فإن السيارة ستظل تتحرك بنفس السرعة على مسار مستقيمي)
2- القانون الثاني : ( F=ma ∑ ) _عندما تؤثر على جسم ما قوة أو مجموعة قوى فإنه تكسبه تسارعًا يتناسب مع محصلة القوى المؤثرة عليه إذا زادت القوة المسلطة زاد التسارع للجسم المؤثر عليه
3-القانون الثالث : ( F a/b = -F b/a ) _عند حصول تأثير بيني لجسمين فإن القوة المسلطة للجسم a على الجسم b تساوي سالب القوة المسلطة من الجسم b على الجسم a .. (مثال كتاب فوق الطاولة : القوة المسلطة من طرف الكتاب على الطاولة تساوي سالب القوة المسلطة من طرف الطاولة على الكتاب) .. هنالك حالات خاصة بين جسمين لهما فرق كبير في الكتلة كإنسان و الأرض..
4-قانون الجذب العام ينص على أنه توجد قوة تجاذب بين جسمين في الكون, بحيث إذا زادت كتلة أحد أو كلا الجسمين زاد مقدار هذه القوة و كلما كبرت المسافة بينهم صغر مقدار هذه القوة .. وهذا القانون يمكن تطبيقه على المستوى الذري و يسمى قانون كولوم .. (قانون الجذب العام في أول تعليق) ..
_هذه القوانين جائت نتاج جهد و ملاحظات كثيرة و بالإعتماد عل بعض تجارب غاليلي وليس بالسذاجة التي تروى بقصة سقوط التفاحة جانبه رغم أنها صحيحة ! ... وملخص ميكانيك نيوتن تقوم فقط على حساب القوى المؤثرة على جسم ما و تعطينا ميزة التحكم في حركة الأجسام بواسطة تسليط عليها قوى معينة.. وتركز هذه الميكانيكا على الحتمية أي المعرفة الدقيقة لحركة جسم و التنبؤ مستقبلا بالموقع الذي سيتخذه هذا الجسم في زمان محسوب بدقة ..
الضوء في فيزياء نيوتن :
مابين عامي 1670 و 1672 حاضر نيوتن في علم البصريات حيث تفرغ لدراسة إنكسار الضوء, وقد قام باستعمال الموشور المشَتت لتحليل الضوء الأبيض إلى ألوان الطيف ثم قام بواسطة عدسة و موشور آخر من جمع ألوان الطيف نفسها إلى شعاع ضوء أبيض من جديد .. و كان أول من استخدم رسوما تخطيطية يوضح فيها تشتت الأشعة عبر الموشور, وفي كتابه الذي قدمه فيما بعد البصريات قام بتأويل تجاربه و صرح فيه بوجهة نظره التي تقول أن الضوء يتكون من جسيمات بالغة الصغر الدقة و هي فكرة لم تقبل فيما بعد, بل استخدم العلماء النظرية الموجية للضوء لتفسير ظاهرة الحيود ....
لا فيزياء بلا رياضيات :
نيوتن لم يكن لينجح في أعماله بدون إستعمال أداة الفيزياء الأولى الرياضيات بل أنه إبتكر حسابا جديدا التفاضل و التكامل الذي قام الرياضي و الفيلسوف لايبنيتز بإبتكاره لهذا الحساب في نفس الوقت في ألمانيا.. حيث يمكنه هذا الحساب باستعمال خاصية الإشتقاق من حساب السرعة و التسارع للجسم المدروس وغيرها من القيم باستعمال قوانين نيوتن للحركة ..
_من المفاهيم الأساسية أن فيزياء نيوتن تفصل بين الزمان و المكان و تعتبرهما مفهومين منفصلين تماما, وان الزمان يجري بنفس الشكل في أي نقطتين عشوائيتين في الكون كذلك فالأحداث تحدث في نفس الزمن مهما كان الراصد أو المراقب لها.. وهو مانفاه ألبرت أينشتاين في نسبيته الخاصة .. بمفهوم آخر نيوتن بنى أفكاره على المفهوم المنطقي الذي ينص على إطلاق الزمان و المكان و إعتبرهما نيوتن مرجعية مطلقة نستطيع ان نحكم عن طريقها على حركة الأجسام ..
_بعد كل هذا نجد أن فيزياء نيوتن فسرت لنا العديد من الظواهر الفيزيائية من حركة الأجسام البسطة وصولا إلى الأجرام السماوية و كذا مكنتنا من إطلاق الأقمار الصناعية بإنسيابية دقيقة و كذا أثبت نيوتن أنه إنطلاقا من قوانينه بإمكانها أن نستنتج قوانين كبلر الثلاثة التي تصف حركة الكواكب في النظام الشمسي .. إلا ان الميكانيك الكلاسيكية فشلت في تفسير العديد من الظواهر الأخرى كالبنية الذرية و الإشعاع و حركة بعض الأجرام التي تخضع للشذوذ في مساراتها وكذا إنفصال مفهومي الزمان و المكان, مما أدى بالفيزيائيين إلى إبتكار نظريات جديدة للتعامل مع هذه الظواهر ك فيزياء الكم على المستوى الذري ودونه وكذلك النسبيتين على مستوى الكون ..
_رغم هذا لا يمنعنا من تقدير الجهد الكبير الذي قدمه نيوتن لفهم كوننا بصورة رياضية دقيقة بعيدًا عن سذاجة عشق أرسطو .. و أعطانا إنطلاقة حقيقية لعلم الفيزياء, تبعتها ثورات علمية و صناعية قادت أوروبا إلى الإزدهار العلمي .. مما جعل العديد من الفيزيائيين يطلقون على نيوتن لقب إلاه الفيزياء .. إلا أنه يجيب بتواضع عالم كبير قائلا: "إذا كانت رؤيتي أبعد من الآخرين فذلك لأني أقف على أكتاف العمالقة" مشيرا إلى جهد الرباعي الذي سبقه ..
