ما هو علم الفيزياء؟ في الواقع إنّ هناك صعوبة في تحديد المعنى الأدق للفيزياء؛ حيث يتبدل معنى الفيزياء بازدهار الاكتشافات والاختراعات، فعلم الفيزياء من العلوم الرئيسية التي يمكننا الاعتماد عليه في كل يوم وكل وقت، لذا أدعوك للتعرف على المزيد عبر موقعنا.
ما هي الفيزياء؟
- لمن يسأل عن ما هو علم الفيزياء؟، نؤكد له بأن علم الفيزياء لا ينحصر في محطات الفضاء قط، بل ويُستخدَم أيضا في معرفة الفرق بين المادة والطاقة، وهو حقلٌ ضخم وكبير من مختلف العلوم.
- وكلمة فيزياء هي في الأصل يونانية ومعناها معرفة الطبيعة، وتهدف الفيزياء إلى فهم ودراسة وتفسير الظواهر الكونية بالطبيعة، والكثير من قوانين العلوم التي تتبادر إلى أذهاننا، عند سماع كلمة فيزياء.
- حيث إن قوانين العلوم ما هي إلا بيانات تُنم عن ظواهر وأشياء مؤكّدة تم اختبارها على مر الزمن.
- والفيزياء ما هي إلا أداء للتجارب والتيقن من صحتها ذلك بهدف إيجاد القوانين ومعرفة الطريقة التي تسير بها حياة البشر.
- لتصبح القوانين كقوانين العالم نيوتن للحركة و الجاذبية الأرضية وغيره من العلماء، حقائق وثوابت لدينا، كما وعلينا إجراء الاختبارات لها بشكل أكثر من دقيق وتحقيق نتائج أكثر دقة في هذه الاختبارات.
- وبحيث يمكن استخدام الفيزياء في التنبؤ بالكثير من الأمور في المستقبل القريب، لأن الفيزياء هي أساس العلوم وبدونها لا وجود لأي علم؛ كالأحياء وكذلك البيئة وأيضا الفلك والكيمياء وحتى الهندسة.
تاريخ الفيزياء
- قد وجدت الفيزياء منذ قديم الزمن، ويُعتبر الشعب الإغريق هم مؤسسي الفيزياء البدائية أو ما تعرف القديمة؛ حيث عملوا جاهدين لفهم ما يدور من حولهم من ظواهر طبيعية.
- وكما لعب كبار فلاسفة الإغريق مثل أرسطو وأفلاطون وسقراط دوراً هاما في ذلك، وأما الفيزياء الحديثة، فقد نشأت بعد مرور عدة قرون من نشأة الفيزياء القديمة.
- بحيث كان السبب الرئيسي في نشأتها علماء وفلكيون، مثل العالم اسحاق نيوتن، والعالم جاليليو، والعالم كوبرنيكوس، وخلال عام 1600 ميلادية تقريباً.
- وهنالك العديد من الاكتشافات العلمية التي تعلم الناس منها أشياء هامة عن الكون، وهناك الكثير جدا من المعرفة التي نحن في حاجة إليها حالياً اكتشفت أثناء الثورة العلمية.
- وخير دليل على ذلك، التيقن من أنّ الشمس لا تدور حول كوكب الأرض كما كان مزعوما سابقا، بحيث يحدث العكس، وقد أثبت ذلك الفلكي كوبرنيكوس.
- وكما عرّف الفلكي جاليليو الكثير من مفاهيم الفيزياء الرئيسية، ولا يمكن أن ننسى الاكتشافات الفلكية التي قام بتقديمها للبشرية من خلال استخدامه للتلسكوب كالأقمار الصناعية.
- أما العالم الفيزيائي اسحاق نيوتن فقد وضع قوانين الحركة وقوانين الجاذبية والتي ساهمت بدورها في تطوُّر علم الفيزياء بشكل عام؛ فالعديد من الدراسات تعتمد كليا على هذه القوانين الهامة.
تعريف علم الفيزياء
- هو العلم الذي يعنى بدراسة أساس المادة والتفاعلات الحادثة بين العناصر الأساسية المكونة لها، فهي علم الطاقة والمادة وأيضا الحركة، وكلمة فيزياء هي كلمة يونانية الأصل، وكانت تعرف بفينيكس.
- وحيث تتضمّن كل جوانب الطبيعة، على حد السواء في المستويين، الذي نستطيع رؤيته بالعين المجردة أو الذي نستخدم له المجهر.
- وحيث أن دراسة الفيزياء غير شاملة الأجساد والكائنات التي تواجه قوة معينة قط، بل وأيضاً تعني بدراسة الطبيعة، وقوة الجاذبية وحتى الكهرومغناطيسية والقوة النووية.
- والهدف الرئيسي من ذلك هو وضع المبادئ والقوانين لكل تلك الظواهر التي توجد من حولنا، حيث أن الفيزياء هي أهم العلوم.
- ومع ازدهار العلوم وكثرة اختصاصها الدقيقة، أتي علم الفيزياء ليهتم بالعلم المادي المتميز، عن جميع هذه العلوم من بيئة وفلك وحتى الكيمياء والهندسة.
- وقد وجدنا خلال بحثنا عن ما هو علم الفيزياء؟، أنه قد نشأت الفيزياء الفلكية والحيوية والنفسية أيضاً، كنتيجة للتأثير الهام للفيزياء على علوم الطبيعة، بحيث تكون قوانين الفيزياء دقيقة جدا، فأنّها تُعبّر بشكل ما عن الرياضيات.
أثر التجارب الفيزيائية
- إن التجارب حول ما هو علم الفيزياء؟ التي نقوم بها تنتِج نظام قياس؛ بحيث يتم المقارنة بين هذا النظام والنتائج التي تنبأ بها النظريات، وجدير بالذكر أنّ القوانين في بعض الأحيان تخضع للتعديل عليها.
- وتارة أخري يتم استبدالها نتيجة التجارب، والتي قد تُؤثّر نتائجها على القوانين.
- والهدف الرئيسي من دراسة العلم الفيزيائي هو إعطاء قوانين تَحكُم بين المادة والطاقة وحتى الحركة، وقد اتضح هذا الهدف بالشكل الذي يلاحظ.
أهمية علم الفيزياء
- بتطبيق قوانين علم الفيزياء نفهم كيف تسير الظواهر الطبيعية في الكون؛ حيث تعتبر الفيزياء ثاني أبرز علم بعد علوم الرياضيات، والفيزياء لها ارتباط وثيق بقوى الكون الأساسية،
- فكل العلوم الطبيعية تتبع الفيزياء، وعلم الكيمياء يتفرع من تطبيق لعلم الفيزياء والبحث عن ما هو علم الفيزياء؟ في أساسه، وكذلك علم الأحياء يتفرع من تطبيق لعلم الكيمياء.
- بحيث ساعد التطور في علم الفيزياء على التقدم في مجالات الإلكترونيات، وبالتالي الأمر الذي أدي إلى ظهور أجهزة حاسوب متطورة ووسائل إعلام الكرتونية.
- فعلى سبيل المثال تعتمد الصواريخ اعتماداً كلياً على علم الفيزياء، حيث أن معادلات الاحتراق تم اشتقاقها من الفيزياء، وهي لها قابلة للقياس.
- بحيث يمكن حساب القوة اللازمة لإقلاع وطيران صاروخ ما عن طريق تلك المعادلات، وتلك الرحلات الفضائية تُعد من أهم وأكبر الإنجازات التي خدمت البشرية.
- وأيضا القنابل النووية ترتبط بعلم الفيزياء، فهي إحدى أهم الأسلحة عالميا والتي يمكن تسخيرها لأغراض سلمية وغير حربية؛ حيث تعمل هذه القنبلة من خلال عملية تُعرف بالانشطار،
- وتنقسم في هذه العملية الذرات ثقيلة الكتلة على حدة، ويمكن عن طريق الطاقة الناتجة إنتاج كميات كبيرة من الطاقة والتي تلزم حاجتنا المستقبلية.
قوانين الفيزياء
- على الرغم من أنّ عديد من القوانين لا يمكن تطبيقها عمليا أو واقعيا، إلا أنّها تعد رئيسية ولا يمكن الغناء عنها، في القوانين الفيزيائية الحديثة ترتكز على البحوث وأيضا النظريات.
- وهي مثلها مثل غيرها في كل العلوم الأخرى، فقد وضح العالم آينشتاين نظرية النسبية في أوائل القرن العشرين، وهي مبنية على نظريات والتي وضعها من قبله العالم إسحق نيوتن.
- وذلك قد كان قبل حوالي 200 سنة، حيث أوضح العالم إسحق نيوتن قانون الجاذبية، ذلك في كتابه الذي يحمل عنوان المبادئ الرياضية للفلسفة الطبيعية.
- ويوجد في ذلك الكتاب أشهر النظريات وأكثرها وضوحاً في الجاذبية والحركة، بحيث ينص القانون على وجود قوة الجذب بين أي جسمين، في الكون.
- وبحيث تتناسب هذه القوة طرديا مع حاصل ضرب كتلة الجسمين، وتتناسب عكسياً مع مربع المسافة الموجودة بين مركزي الجسمين.
- ويعد من قوانين الفيزياء الهامة قانون جاوس، الذي وضعه العالم الألماني كارل فريدريش غاوس، وينص بأنّ عدد خطوط مجال الكهرباء عبر سطح مغلق يتناسب مع عدد شحنات كهرباء داخل ذلك السطح.
الكهرومغناطيسيّة
- الكهرومغناطيسية هي عبارةٌ عن عدة من دراسات فيزيائيّة والتي تربط بين كلا من المجالات المغناطيسيّة، ونظيرتها الفيزيائيّة.
- وهي تحرص على صب الاهتمام بالتأثيرات الكهربائية وذلك من خلال مراقبة حركة الشحنات ضمن مجال مغناطيسيّ،
- ويعدُ العالم الفيزيائيّ جيمس ماكسويل هو أوّل من ركز على دراسةِ ذاك المجال الفيزيائيّ، ومن ثمّ قام العالم شارك كولوم بوضعِ قانونه المعروف ب (قانون كولوم) فيما يتعلق الكهرومغناطيسيّة.
المواضيع التي تهتم الفيزياء بدراستها
- في بحثنا عن ما هو علم الفيزياء؟، يتضح لنا من تعريف الفيزياء أنها ذلك العلم الذي يعني بدراسة الطبيعة التي تتكون من مادةٍ ما وطاقةٍ، وبناءً على ذلك يمكننا القول إن الفيزياء تعنى بوضع مفاهيم الكميات الأساسية في الكون.
- كما وتحاول الفيزياء معرفة العلاقات بين هذه الكميات وبالإضافة إلى القوانين التي تقوم بوصفها.
- ويكون هذا الربط غالبا بين الكميات باستخدام الرياضيات، أو حتى الرسوم البيانية، والإحصاءات، وغيرها.
المادة
- تعرف المادة ببساطة المادة على أنها “الشيء”، وأي شيءٍ نتفاعل معه يعتبر هو مادة، أو ربما هذا هو الانطباع الأول لنا عن المادة.
- ولكن إذا أردنا التحدث بشكلٍ أكثر دقة، فربما يمكننا استعانة إجابة نيوتن، والتي تُعتبر تعريفاً كلاسيكياً للماهية المادة، وحيث تفيد بأنه لا شيء يمكنه التعبير عن المادة أكثر من الكتلة.
- فالكتلة هي المادة التي تشغل فراغاً ما، أي مقدار ما يحتويه الجسم من مادة، بالإضافة إلى ذلك، فإن الكتلة كما هي؛ بمعنى أنها لا تفنى ولا تُستحدث من عدم.
الطاقة
- عادةً ما نعرف الطاقة بأنها مقدرة نظام ما على إتمام نشاط معيّن، ولو نظرنا ما حولنا للاحظنا أن كل عملية حركية أو حتى نموٍ في هذا العالم بحاجة إلى طاقةٍ لإنجاز وإتمام ما تقوم به من أشغال.
- في على سبيل المثال الكائنات الحية في الحاجة لطاقة لتقوم بكافة العمليات الحيوية، والتي تبدأ من الطعام أو من عملية البناء الضوئي كما في النبات،
- وكما ينطبق ذلك على الآلات التي يصنعها البشر، والتي تنفذ مهام متعددة معتمدةً على الوقود الحفري أو مشتقاته كمصدرٍ لطاقتها.
- وبالحديث عن الشغل، يجب علينا أيضا ذكر تعريفه حيث إنه كميةٌ فيزيائيةٌ مهمة والشغل هو كمية فيزيائية والتي تنم عن الطاقة أو القوة اللازمة لتحريك جسد ما إزاحةً ما.
- وحيث تتواجد الطاقة على عدة أشكال مختلفة؛ مثل الحرارة، والطاقة الكيميائية وهي التي تنتج بين الروابط الكيميائية المختلفة، وطاقة الوضع، وأيضا طاقة الحركة، وغيرها.
- وتخضع الطاقة لأكثر مبدأ رئيسي جداً ألا وهو قانون حفظ الطاقة، أو قانون بقاء الطاقة، حيث إن الطاقة لا تفنى ولا تُستحدث من العدم، ولكن تتغير من شكل لأخر.
