الفيزياء مادة ضخمة تغطي العديد من المواضيع بدءاً من المجرات في أعماق الفضاء إلى أصغر الجسيميات
و إن كنت لاتعرف الفيزياء، ستجد صعوبة في معرفة كيف ان هذه المواضيع مرتبطة مع بعضها البعض
إذا ماذا تدرس في الفيزياء ؟
يمكن ان تقسم الفيزياء إلى ثلاثة أقسام رئيسية: الفيزياء الكلاسيكية، الفيزياء الكمية و النسبية
سنبدأ بالفيزياء الكلاسيكية و نيوتن سيكون أول شخص نبدأ به
قوانينه الحركية تُعَرٍّف كيف أن كل شيء مصنوع من المادة يتحرك
وقوانينه في الجاذبية الكونية متعلقة مع حركة الكواكب في الفضاء وسقوط الأجسام على الأرض في وصف أنيق وعام.
وأيضا إخترع الحساب التفاضلي والتكاملي، من أقوى الأدوات في الرياضيات، والتي تم إستعمالها عبر القرون
لإشتقاق فيزياء جديدة.
الحساب التفاضلي والتكاملي هو جزء من الرياضيات، الفيزياء والرياضيات لايمكن فصلهما.
الرياضيات هي لغة الفيزياء، يمكنك تخيلها أنها الحجر الأساس لعالم الفيزياء.
قدم نيوتن أيضا تقدما واسعا في مجال البصريات الذي هو فيزياء الضوء وكيف يسافر عبر المواد المختلفة.
هو يشرح، الإنكسار الضوئي، والعدسات التي تستخدم تركيز الضوء في التلسكوبات، ميكروسكوبات، والكاميرات.
التسلكوبات تسمح لنا بالربط بين أعماق الفضاء و رصد المجموعات البرية من الأجسام
وبالتالي هنا تطورت الفيزياء الفلكية و الفيزياء الكونية.
علم البصريات له علاقة وطيدة مع الموجات، والتي هي ببساطة كيف يمكن للطاقة السفر عبر اضطرابات الوسط، مثل هدير الماء،
أو الصوت في الهواء.
الضوء لا يحتاج لوسط لكي يسافر عبره، يستطيع السفر عبر الفراغ في الفضاء، ولكن له نفس مبادئ جميع الموجات، مثل
الإنعكاس، الإنكسار والحيود (إنحراف الضوء).
هذا يؤدي بنا إلى الكهرومغناطيسية: وهي وصف المغناطيس والكهرباء، أو أكثر عموما، الكهرباء والمجالات المغناطيسية.
جيمس كليرك هو الفيزيائي الذي إكتشف هَذين البعدينلنفس الشيء وإشتق قوانين أنيقة للإلكترومغناطيسية و أعطى نظرية
بأن الضوء كان موجة إلكترومغناطيسية.
الإلكترومغناطيسية أيضا تشرح الكهرباء.
لنعد إلى الخلف قليلا، الميكانيك متعلقة بقوانين نيوتن و تغطي خصائص وحركة الأجسام الصلبة، وكيف تتحرك عند إصابتهم
بقوة، وماذا يحدث عندما يتحدان معا، مثلا في التروس و المباني، أو الجسور
ميكانيك الموائع هي وصف تدفق السوائل والغازات.
بإستعمال ميكانيكيا الموائع يمكنك معرفة كم قوة الرفع المؤثره عن الطائرات، أو الديناميكية الهوائية لدى السيارة.
ميكانيكا الموائع بالغة الصعوبة، غالبا بسبب حركة الأشياء الصغيرة مثل الجزيئات التي تتعقد بسرعة. وهو ما يقودنا إلى نظرية
الفوضى.
نظرية الفوضى هي وصف مجمع كبير للأنظمة وكيف يمكن للإختلافات الصغيرة في الظروف الأولية يمكن أن تؤدي إلى نتائج
نهائية مختلفة جدا.
الديناميكا الحرارية هي وصف للطاقة وكيف تنتقل من شكل إلى آخر.
ويشمل أيضا الانتروبيا التي تي مقياس النظام والفوضى، و تقول في الأساس كم هي مفيدة .
الطاقة هي خاصية أساسية في الفيزياء وعلى الرغم من أنني قد كتبت الطاقة هنا كان علي أن أكتبها في كل مكان لأن كل شيء
لديه طاقة
إنها الفيزياء الكلاسيكية، صورة الكون التي كانت في سنة 1900م.
ظننا اننا نعيش في كون حيث ان كل شيء منظم مثل عمل الساعة، ويمكنك قياس كل شيء بشكل مضبوط، المستقبل كان بشكل ما
محدد مسبقا
ومع ذلك، لم يكن كل شيء محلولا، كانت هناك ثغرات في التجارب لمّحت إلى شيء آخر.
كان مدارالمريخ سريع جدا وحدثت بعض الاشياء الغريبة على أصغر الأحجام من الإلكترونات و الضوء الذي كان غير مفسرا.
علماء الفيزياء في ذلك الوقت يعتقد إعتقدوا أنهم قادرون على حل وشرح كل هذه المشاكل في وقت قريب
ولكن بعد ذلك اكتشفوا المجالين الجديدين من النسبية والفيزياء الكمية هذه الأخيره التي قلبت فهمنا للكون رأسا على عقب.
كان ألبرت أينشتاين العبقري الذي طور نظرية النسبية الخاصة والعامة
النسبية الخاصة
تتوقع أن سرعة الضوء ثابتة لجميع المراقبين وهذا يعني أنه عند السفر بسرعة أشياء غريبة تبدأ في الوقوع مثل تباطئ الزمن.
كما ينص على أن الطاقة والمادة هي جوانب مختلفة من الشيء نفسه من خلال الصيغة الشهيرة E = MC².
النسبية العامة:
تقول أن المكان والزمان هما جزء من النسيج نفسه يسمى الزمكان،
وأن قوة الجاذبية تأتي من أجسام تشكل إنحناء نسيج الزمكان، مما يجعل غيرها من الأجسام تسقط في اتجاههم.
في حين النسبية تصف الأشياء الكبيرة جدا، وغيرها
وكان علماء الفيزياء الآخرين مشغولين في العمل على الأشياء صغيرة جدا في عالم فيزياء الكم.
النظرية الذرية اكتشفت طبيعة الذرة، والعديد من التعريفات المفصلة للذرة التي تطورت من كرة صغيرة، إلى إلكترون المدار، إلى
مستويات الطاقة للإلكترونات التي تشبه الموجات.
فيزياء المادة المكثفة تصف الفيزياء الكمية لعديد الذرات في الصلب و السوائل، ومنها أتت العديد من التقنيات العظيمة مثل
الكمبيوتر، اللايز وعلم المعلومات الكمية.
تصف الفيزياء النووية كيفية تصرف أنوية الذرات وتشرح الإشعاع والطاقة النووية,الانشطار، تقسيم الذرة. التقنية المستخدمة في
في محطات الطاقة النووية، والانصهار النووي الذي يقع في الشمس ونأمل تسخيرها هنا في الأرض.
تحقق الفيزياء الجسيمية عمقا لمعرفة جوهرالجسيمات اللاذرية التي يتكون منها كل شيء والموضحة في النموذج القياسي لفيزياء
الجسيمات.
نظرية الحقل الكمي تلتقط الفيزياء الكمية و تربطها مع النظرية الخاصة للنسبية وهو أفضل وصف الكون لدينا.
للأسف نظرية الحقل الكمي لا تشمل الجاذبية ومنه الفيزيائيون لا يعلمون كيفية ضم فيزياء الكم ونظرية النسبية العامة
وهذا يؤدي لهوة ضخمة من الجهل.
يوما ما في المستقبل، نأمل أن نغلق هذه الهوة ونتوصل إلى نظرية كل الفيزياء تسمى الثقالة الكمية، وهناك محاولات عديدة للقيام
بذلك مثل : نظرية الأوتار أو حلقة الكم الجاذبية وهناك غيرها الكثير.
لكن الثقالة الكمية ليست الشيء الوحيد الذي نلاحظه ولا نستطيع فهمه،
هناك أيضا الألغاز الكبرى من الطاقة المظلمة والمادة المظلمة التي يبدو أنها تشكل 95٪ من الكون.
لذا الفيزياء فقط تصف حقا 5٪ ممّا نعرف وكل شيء أخر في هذه اللحظة هو لغز.
وهناك العديد من الألغاز الأخرى مثل الانفجار العظيم، ومما لا شك هناك أشياء اخرى لانعرف حتى اننا لا نعرفها
والذي يؤدي إلى غيمة كبيرة تحلق على الفيزياء:
على الرغم من أن العديد من الفيزيائيين يسخرون من الفلسفة، الأسئلة الفلسفية الكبيرة هي التي
تحفز الكثير من الفيزيائيين، مثل: ماهي الطبيعة الجوهرية للواقع ؟
وكيف يمكن للكون أن يكون موجودا أصلا؟
هل لدينا الإرادة الحرة إذا كنا مصنوعين من الفيزياء ؟
أو كيف لنا في الواقع معرفة الحقيقة ؟
ولمذا الفيزياء على هذا الشكل بالتحديد ؟
حسنا هذه هي الأسئلة الكبيرة، بعضها يمكن ان لن نستطيع ان نجيب عليها ابدا، ولكن ليس هناك سبب للتخلي عن المحاولة،
الفيزيائيون لا يفقدون الأمل.
وهذه هي النهاية، شكرا على تتبعكم.
نلتقي لاحقاً.
و إن كنت لاتعرف الفيزياء، ستجد صعوبة في معرفة كيف ان هذه المواضيع مرتبطة مع بعضها البعض
إذا ماذا تدرس في الفيزياء ؟
يمكن ان تقسم الفيزياء إلى ثلاثة أقسام رئيسية: الفيزياء الكلاسيكية، الفيزياء الكمية و النسبية
سنبدأ بالفيزياء الكلاسيكية و نيوتن سيكون أول شخص نبدأ به
قوانينه الحركية تُعَرٍّف كيف أن كل شيء مصنوع من المادة يتحرك
وقوانينه في الجاذبية الكونية متعلقة مع حركة الكواكب في الفضاء وسقوط الأجسام على الأرض في وصف أنيق وعام.
وأيضا إخترع الحساب التفاضلي والتكاملي، من أقوى الأدوات في الرياضيات، والتي تم إستعمالها عبر القرون
لإشتقاق فيزياء جديدة.
الحساب التفاضلي والتكاملي هو جزء من الرياضيات، الفيزياء والرياضيات لايمكن فصلهما.
الرياضيات هي لغة الفيزياء، يمكنك تخيلها أنها الحجر الأساس لعالم الفيزياء.
قدم نيوتن أيضا تقدما واسعا في مجال البصريات الذي هو فيزياء الضوء وكيف يسافر عبر المواد المختلفة.
هو يشرح، الإنكسار الضوئي، والعدسات التي تستخدم تركيز الضوء في التلسكوبات، ميكروسكوبات، والكاميرات.
التسلكوبات تسمح لنا بالربط بين أعماق الفضاء و رصد المجموعات البرية من الأجسام
وبالتالي هنا تطورت الفيزياء الفلكية و الفيزياء الكونية.
علم البصريات له علاقة وطيدة مع الموجات، والتي هي ببساطة كيف يمكن للطاقة السفر عبر اضطرابات الوسط، مثل هدير الماء،
أو الصوت في الهواء.
الضوء لا يحتاج لوسط لكي يسافر عبره، يستطيع السفر عبر الفراغ في الفضاء، ولكن له نفس مبادئ جميع الموجات، مثل
الإنعكاس، الإنكسار والحيود (إنحراف الضوء).
هذا يؤدي بنا إلى الكهرومغناطيسية: وهي وصف المغناطيس والكهرباء، أو أكثر عموما، الكهرباء والمجالات المغناطيسية.
جيمس كليرك هو الفيزيائي الذي إكتشف هَذين البعدينلنفس الشيء وإشتق قوانين أنيقة للإلكترومغناطيسية و أعطى نظرية
بأن الضوء كان موجة إلكترومغناطيسية.
الإلكترومغناطيسية أيضا تشرح الكهرباء.
لنعد إلى الخلف قليلا، الميكانيك متعلقة بقوانين نيوتن و تغطي خصائص وحركة الأجسام الصلبة، وكيف تتحرك عند إصابتهم
بقوة، وماذا يحدث عندما يتحدان معا، مثلا في التروس و المباني، أو الجسور
ميكانيك الموائع هي وصف تدفق السوائل والغازات.
بإستعمال ميكانيكيا الموائع يمكنك معرفة كم قوة الرفع المؤثره عن الطائرات، أو الديناميكية الهوائية لدى السيارة.
ميكانيكا الموائع بالغة الصعوبة، غالبا بسبب حركة الأشياء الصغيرة مثل الجزيئات التي تتعقد بسرعة. وهو ما يقودنا إلى نظرية
الفوضى.
نظرية الفوضى هي وصف مجمع كبير للأنظمة وكيف يمكن للإختلافات الصغيرة في الظروف الأولية يمكن أن تؤدي إلى نتائج
نهائية مختلفة جدا.
الديناميكا الحرارية هي وصف للطاقة وكيف تنتقل من شكل إلى آخر.
ويشمل أيضا الانتروبيا التي تي مقياس النظام والفوضى، و تقول في الأساس كم هي مفيدة .
الطاقة هي خاصية أساسية في الفيزياء وعلى الرغم من أنني قد كتبت الطاقة هنا كان علي أن أكتبها في كل مكان لأن كل شيء
لديه طاقة
إنها الفيزياء الكلاسيكية، صورة الكون التي كانت في سنة 1900م.
ظننا اننا نعيش في كون حيث ان كل شيء منظم مثل عمل الساعة، ويمكنك قياس كل شيء بشكل مضبوط، المستقبل كان بشكل ما
محدد مسبقا
ومع ذلك، لم يكن كل شيء محلولا، كانت هناك ثغرات في التجارب لمّحت إلى شيء آخر.
كان مدارالمريخ سريع جدا وحدثت بعض الاشياء الغريبة على أصغر الأحجام من الإلكترونات و الضوء الذي كان غير مفسرا.
علماء الفيزياء في ذلك الوقت يعتقد إعتقدوا أنهم قادرون على حل وشرح كل هذه المشاكل في وقت قريب
ولكن بعد ذلك اكتشفوا المجالين الجديدين من النسبية والفيزياء الكمية هذه الأخيره التي قلبت فهمنا للكون رأسا على عقب.
كان ألبرت أينشتاين العبقري الذي طور نظرية النسبية الخاصة والعامة
النسبية الخاصة
تتوقع أن سرعة الضوء ثابتة لجميع المراقبين وهذا يعني أنه عند السفر بسرعة أشياء غريبة تبدأ في الوقوع مثل تباطئ الزمن.
كما ينص على أن الطاقة والمادة هي جوانب مختلفة من الشيء نفسه من خلال الصيغة الشهيرة E = MC².
النسبية العامة:
تقول أن المكان والزمان هما جزء من النسيج نفسه يسمى الزمكان،
وأن قوة الجاذبية تأتي من أجسام تشكل إنحناء نسيج الزمكان، مما يجعل غيرها من الأجسام تسقط في اتجاههم.
في حين النسبية تصف الأشياء الكبيرة جدا، وغيرها
وكان علماء الفيزياء الآخرين مشغولين في العمل على الأشياء صغيرة جدا في عالم فيزياء الكم.
النظرية الذرية اكتشفت طبيعة الذرة، والعديد من التعريفات المفصلة للذرة التي تطورت من كرة صغيرة، إلى إلكترون المدار، إلى
مستويات الطاقة للإلكترونات التي تشبه الموجات.
فيزياء المادة المكثفة تصف الفيزياء الكمية لعديد الذرات في الصلب و السوائل، ومنها أتت العديد من التقنيات العظيمة مثل
الكمبيوتر، اللايز وعلم المعلومات الكمية.
تصف الفيزياء النووية كيفية تصرف أنوية الذرات وتشرح الإشعاع والطاقة النووية,الانشطار، تقسيم الذرة. التقنية المستخدمة في
في محطات الطاقة النووية، والانصهار النووي الذي يقع في الشمس ونأمل تسخيرها هنا في الأرض.
تحقق الفيزياء الجسيمية عمقا لمعرفة جوهرالجسيمات اللاذرية التي يتكون منها كل شيء والموضحة في النموذج القياسي لفيزياء
الجسيمات.
نظرية الحقل الكمي تلتقط الفيزياء الكمية و تربطها مع النظرية الخاصة للنسبية وهو أفضل وصف الكون لدينا.
للأسف نظرية الحقل الكمي لا تشمل الجاذبية ومنه الفيزيائيون لا يعلمون كيفية ضم فيزياء الكم ونظرية النسبية العامة
وهذا يؤدي لهوة ضخمة من الجهل.
يوما ما في المستقبل، نأمل أن نغلق هذه الهوة ونتوصل إلى نظرية كل الفيزياء تسمى الثقالة الكمية، وهناك محاولات عديدة للقيام
بذلك مثل : نظرية الأوتار أو حلقة الكم الجاذبية وهناك غيرها الكثير.
لكن الثقالة الكمية ليست الشيء الوحيد الذي نلاحظه ولا نستطيع فهمه،
هناك أيضا الألغاز الكبرى من الطاقة المظلمة والمادة المظلمة التي يبدو أنها تشكل 95٪ من الكون.
لذا الفيزياء فقط تصف حقا 5٪ ممّا نعرف وكل شيء أخر في هذه اللحظة هو لغز.
وهناك العديد من الألغاز الأخرى مثل الانفجار العظيم، ومما لا شك هناك أشياء اخرى لانعرف حتى اننا لا نعرفها
والذي يؤدي إلى غيمة كبيرة تحلق على الفيزياء:
على الرغم من أن العديد من الفيزيائيين يسخرون من الفلسفة، الأسئلة الفلسفية الكبيرة هي التي
تحفز الكثير من الفيزيائيين، مثل: ماهي الطبيعة الجوهرية للواقع ؟
وكيف يمكن للكون أن يكون موجودا أصلا؟
هل لدينا الإرادة الحرة إذا كنا مصنوعين من الفيزياء ؟
أو كيف لنا في الواقع معرفة الحقيقة ؟
ولمذا الفيزياء على هذا الشكل بالتحديد ؟
حسنا هذه هي الأسئلة الكبيرة، بعضها يمكن ان لن نستطيع ان نجيب عليها ابدا، ولكن ليس هناك سبب للتخلي عن المحاولة،
الفيزيائيون لا يفقدون الأمل.
وهذه هي النهاية، شكرا على تتبعكم.
نلتقي لاحقاً.
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق
صعبه , سهله , شرح واضح , صوت غير واضح , استفدت قليلا , استفدت , شرح بطيئ ممل