ما هي الفيزياء.. معلومات وحقائق قد لا تعرفها عن علم الطبيعة

الفيزياء من أهم العلوم التي استفادت منها البشرية في جوانب عديدة، حتى في الحياة اليومية العادية، ورغم ذلك الكثير من الأشخاص لا يدرون ما هى الفيزياء وكيف تطورت بمرور الوقت ولا يدركون أيضا أهميتها الكبيرة، نوضح كل ذلك وأكثر في هذا التقرير.

تعريف الفيزياء

تتعدد تعريفات علم الفيزياء، لكن جميعها يؤدي في النهاية لنفس المعنى، نوضح بعضها فيما يلي:

• هي علم طبيعي يعتمد على التجارب والقياسات والتحليلات الرياضية بهدف إيجاد قوانين فيزيائية كمية لكل شيء بدءا من أصغر شئ وصولا إلى الكواكب والأنظمة الشمسية والمجرات.
• العلم الذي يتم فيه دراسة المادة والطاقة بشكل منفصل وبالاقتران مع بعضهما البعض.
• التعريف العملي الأكثر تفصيلا للفيزياء هو: علم الطبيعة أو ما يتعلق بالأشياء الطبيعية، والذي يتعامل مع قوانين وخصائص المادة والقوى التي تعمل عليها، ففي كثير من الأحيان تركز الفيزياء على القوى التي لها تأثير على المادة، أي الجاذبية والحرارة والضوء والمغناطيسية والكهرباء وغيرها.
• بشكل عام، يهدف علم الفيزياء إلى تحليل وفهم الظواهر الطبيعية للكون.

​​​​​​​

تطور علم الفيزياء

الفيزياء موجودة منذ وقت طويل، ويعتبر اليونانيين القدماء من مؤسسي الفيزياء المبكرة، حيث حاولوا فهم العالم الطبيعي المحيط بهم، ومنهم سقراط وأفلاطون وأرسطو.

ظهرت الفيزياء الحديثة بعد قرون، عن طريق كوبرنيكوس وجاليليو ونيوتن خلال القرنين الخامس عشر والسابع عشر الميلاديين، وكانت هناك العديد من الإنجازات العلمية الهامة خلال هذا الوقت حيث اكتشف الناس أكثر وأكثر عن العالم الذي يعيشون فيه.

خلال هذه الثورة العلمية، زادت المعرفة في هذا المجال بشكل كبير، فمثلا كان كوبرنيكوس أول من أثبت أن الأرض تدور حول الشمس، وليس العكس، ووصف جاليليو العديد من المفاهيم الفيزيائية الأساسية، وقام أيضا بالعديد من الاكتشافات الفلكية.

تم تطوير قوانين الكهرباء والمغناطيسية والموجات الكهروميكانيكية في 1800، بواسطة فاراداي وماكسويل خاصة، في حين ساهم الكثير من العلماء الآخرين في زيادة فهمنا للبصريات والديناميكا الحرارية.

يمكن القول أن الفيزياء الحديثة قد بدأت في نهاية القرن العشرين، باكتشاف الأشعة السينية (1895)، والنشاط الإشعاعي (1896 (، والنسبية (آينشتاين 1905) والنظرية الذرية (بوهر 1913).

علماء الفيزياء

يوجد الكثير من العلماء الذين لهم إسهامات كبيرة في علم الفيزياء، نقدم نبذة عن بعضهم فيما يلي:

• إسحاق نيوتن (1643 – 1727)

مخترع مشارك في التفاضل والتكامل، ومساهم رئيسي في علم البصريات وعالم الرياضيات، وله إسهامات كبيرة في علم الفيزياء، وأهمها قانون الجاذبية، الذي أوضح كيف تدور الكواكب حول الشمس.

• نيلز بوهر (1885 – 1962)

ولد بوهر في كوبنهاغن، وطور الفكرة الحديثة للذرة، لذلك فاز بوهر بجائزة نوبل في عام 1922، وحصل على العديد من الجوائز الأخرى بفضل اكتشافاته واسهاماته المتعددة.

• جاليلو جاليلي (1564 – 1642)

أجرى العديد من الدراسات وتوصل إلى اكتشافات كثيرة، قدمت دراساته الدعم لفكرة أن الأرض تدور حول الشمس، كما أن مجهوداته الكبيرة في مجال علم الفيزياء وضعت الأساس لنظريات نيوتن اللاحقة.

• ألبرت اينشتاين (1879 – 1955)

لا يزال عالم الفيزياء الأكثر شهرة تقريبا، توصل إلى العديد من النظريات (نظرية النسبية) والمعادلات التي ساهمت في تطوير علم الفيزياء بشكل كبير، لذلك حصل على جائزة نوبل للفيزياء في عام 1921.

• جيمس ماكسويل (1831 – 1879)

على عكس نيوتن وأينشتاين، لم يكن ماكسويل معروفا تقريبا لعامة الناس، رغم أن إسهامه في الفيزياء ذا أهمية كبيرة، لا سيما اكتشافه لنظرية الكهرومغناطيسية، والتي ساعدت فيما بعد في تطوير الراديو والتلفزيون والرادار.

هناك الكثير من العلماء العرب لهم إسهامات عظيمة في علم الفيزياء، ومن بينهم: الحسن بن الهيثم، أبو بكر الرازي، ابن سينا، وغيرهم.

أهمية علم الفيزياء

الفيزياء تفسر الظواهر الطبيعية في الكون، لذلك فهي تعتبر من العلوم الأساسية، لأنها توفر أساسا لجميع العلوم الأخرى، فبدونها لا يمكن الحصول على البيولوجيا أو الكيمياء أو أي شيء آخر، وتتمثل أهميتها أيضا في:

• تولد المعرفة الأساسية اللازمة للتطورات التكنولوجية المستقبلية التي ستستمر في دفع المحركات الاقتصادية في العالم.
• تساهم في البنية التحتية التكنولوجية وتوفر الموظفين المدربين اللازمين للاستفادة من التطورات والاكتشافات العلمية.
• تعمل على توسيع وتعزيز فهمنا للتخصصات الأخرى، مثل علوم الأرض والعلوم الزراعية والكيميائية والبيولوجية والبيئية، بالإضافة إلى الفيزياء الفلكية وعلم الكونيات، الموضوعات ذات الأهمية الكبيرة لجميع شعوب العالم.
• تعمل على تحسين جودة حياتنا من خلال توفير الفهم الأساسي اللازم لتطوير أدوات وتقنيات جديدة للتطبيقات الطبية، مثل التصوير المقطعي بالكمبيوتر والتصوير بالرنين المغناطيسي والتصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني والتصوير بالموجات فوق الصوتية وجراحة الليزر.

أمثلة على الفيزياء في حياتنا

في الواقع، تحكم الفيزياء حياتنا اليومية بطريقة أو بأخرى، ومن أمثلتها على الحياة اليومية ما يلي:

• المنبه

تشارك الفيزياء في حياتك اليومية فور استيقاظك في الصباح، يساعد صوت المنبه على الاستيقاظ، تدرس الفيزياء أصل الصوت وانتشاره وخصائصه، فهي تعمل على مفهوم ميكانيكا الكم.

• مكواة البخار

أهم مبدأ للفيزياء المستخدمة في مكواة البخار هو الحرارة. الحرارة، في الديناميكا الحرارية، هي نوع من نقل الطاقة من مادة أكثر دفئا إلى مادة أكثر برودة. الكي يعمل من خلال وجود قاعدة معدنية ساخنة.

• كرة سن القلم

لو لم تكن الفيزياء موجودة، لما تمكنت من الكتابة باستخدام قلم حبر جاف على ورقة. في هذه الحالة، يأتي مفهوم الجاذبية في الاعتبار، فعندما يتحرك القلم عبر الورقة، فإن الكرة تدور وتدفع الجاذبية الحبر لأسفل إلى أعلى الكرة حتى يتم نقله إلى الورقة.

• السماعات/ سماعة الرأس

تعمل السماعات من خلال علم الفيزياء، حيث يشارك مفهوم المغناطيسية وموجات الصوت في عمل السماعة، فعندما نقوم بتوصيلها بمصدر كهربائي، فإن المغناطيس الموجود فيها يخلق مجال كهرومغناطيسي، ما ينتج عنه في النهاية موجات صوتية.