البحث العلمي في الفيزياء. وفي هذا الموضوع الشامل سنقدم الأبحاث العلمية في الفيزياء، كل ذلك في هذا المقال.
مفهوم الفيزياء
الفيزياء هي العلم الذي يدرس المفاهيم الأساسية مثل الطاقة والقوة والزمن، وكل ما ينشأ عنها كالكتلة وحركة المادة. وعلى نطاق أوسع، فهو التحليل العام للطبيعة، الذي يهدف إلى فهم كيفية عمل الكون.
تحاول الفيزياء فهم الظواهر الطبيعية والقوى والحركة المؤثرة على مسارها، وصياغة المعرفة في قوانين لا تفسر العمليات السابقة فحسب، بل تتنبأ أيضًا بمسار العمليات الطبيعية بنماذج تقترب ببطء من الواقع.
وفي الوقت نفسه تهتم الفيزياء بدقة القياس وابتكار طرق قياس جديدة تزيد من دقتها. وهذا هو الأساس للوصول إلى تفسير صحيح للظواهر الطبيعية. تقدم الفيزياء ما توصلت إليه من طرق قياس لاستخدامها في جميع العلوم الطبيعية والبيولوجية الأخرى، مثل الكيمياء والطب والهندسة والأحياء وغيرها. إن تقدم الحضارة والحضارة يرجع الفضل فيه كثيرًا إلى التقدم المذهل الذي حققه علم الفيزياء. جميع الأجهزة التي تملأ حياتنا اليومية تعتمد على الفيزياء، مثل الرادار، والراديو، والراديو، والتلفزيون، والتلفزيون الملون، والهاتف، والهواتف المحمولة، وأجهزة الكمبيوتر، وأجهزة التشخيص في الطب مثل الأشعة السينية، والتصوير بالرنين المغناطيسي، و العلاج الإشعاعي. والنظارات والتلسكوبات والمسبار المريخي والفضاء وأفران الميكروويف والكهرباء والترانزستورات والميكروفونات وغيرها، بالإضافة إلى مفاهيم أخرى مثل المكان والزمان، ويتناول الخصائص الكونية. كائنات قابلة للقياس مثل القوة والطاقة والكتلة والشحنة. تعتمد الفيزياء المنهج التجريبي، أي أنها تحاول تفسير الظواهر الطبيعية والقوانين التي تحكم الكون من خلال نظريات قابلة للاختبار.
كبار الفيزيائيين
إسحاق نيوتن
يعود أساس الفيزياء الحديثة إلى العالم إسحاق نيوتن. وكان لاكتشافاته في القرن السابع عشر أثر كبير. وفي عام 1666م، وبعد حصوله على شهادة البكالوريا، أكمل نيوتن مشروعه حول قوانين الحركة الثلاثة الشهيرة التي لا تزال تدرس في الكتب الجامعية حتى يومنا هذا، وهي:
– الجسم الساكن يبقى ساكناً ما لم تؤثر عليه قوى.
– العلاقة بين التسارع والقوة هي (القوة = الكتلة × التسارع).
– لكل فعل رد فعل مساوي له في المقدار ومعاكس له في الاتجاه.
وبعد إلحاح من عالم الفلك إدموند هالي؛ وأكمل نيوتن دراسته للجاذبية، وأصدر كتابه “المبادئ” عام 1687م، والذي اعتبره الكثيرون أعظم كتاب علمي على الإطلاق.
ألبرت أينشتاين
ألبرت أينشتاين هو عالم فيزياء ألماني، ويعتبر الأكثر تأثيراً بين علماء الفيزياء في القرن العشرين، حيث تعتبر أعماله ذات تأثير كبير على تطور الطاقة النووية. وفي عام 1905م حقق أينشتاين العديد من الإنجازات. اكتشف الظاهرة الكهروضوئية، بالإضافة إلى الحركة البراونية، كما توصل إلى نظريته النسبية الشهيرة. كما وجد علاقة تشير إلى إمكانية تحويل الجزيئات الصغيرة من المادة إلى كميات هائلة من الطاقة، وكانت هذه العلاقة بمثابة تلميح. تطوير علم الطاقة النووية. وفي عام 1915، أكمل أينشتاين النظرية النسبية، وفي عام 1921، حصل على جائزة نوبل في الفيزياء. توفي أينشتاين عام 1955 في نيوجيرسي بالولايات المتحدة الأمريكية.
أهمية الفيزياء
ويمكن القول أن سبب التقدم الكبير الذي شهدته الحضارة الإنسانية في القرون الأخيرة يعود بشكل أو بآخر إلى علم الفيزياء، خاصة بعد اكتشاف قوانين الحركة على يد العالم إسحاق نيوتن، وبعد اكتشاف المبادئ التي بُنيت عليها العديد من الأجهزة التي لم يعد الإنسان يستطيع الاستغناء عنها، مثل وسائل الاتصال، والأجهزة الطبية التي استطاعت إنقاذ حياة الكثير من الأشخاص الذين يعانون من أمراض مختلفة.
من العلوم التي تتقاطع بشكل كبير مع الفيزياء – ليشكلا معاً توأماً رائعاً – هي الرياضيات، التي تعتبر السبب في تحويل معظم الظواهر الطبيعية وسلوكياتها المختلفة إلى معادلات وصيغ رياضية مهمة تخدم حاجة الإنسان للتنبؤ بها. الظواهر. وهكذا نستنتج أن الرياضيات والفيزياء لا يمكن أن ينفصلا أبدا.
تتفرع الفيزياء إلى عدد كبير وهائل من الفروع، يتخصص كل منها في مجال معين. ولعل أبرز فروع الفيزياء هي: الفيزياء الذرية والنووية، والصوتيات، والبصريات، وعلم الفلك، وفيزياء الأرض، والديناميكا الحرارية، وغيرها الكثير من الفروع. وهو عالم عظيم في هذا المجال الهائل من المعرفة في جميع أنحاء البشرية، والذي أوصل علم الفيزياء إلى المستوى العالي الذي هو عليه في الوقت الحاضر.
نظريات الفيزياء
ومن النظريات الأساسية في الفيزياء:
تصف النظرية النسبية، التي استندت إليها الميكانيكا الكلاسيكية، حركة الأجسام بسرعات تقترب من سرعة الضوء. وتنقسم إلى قسمين، النظرية النسبية العامة والنظرية النسبية الخاصة.
– النظرية الكهرومغناطيسية التي تدرس التأثيرات التي تحدث بين المجالات الكهربائية، وبين الجسيمات المشحونة، وبين المجالات المغناطيسية.
– نظرية ميكانيكا الكم التي تتناول الأنظمة ذات الأحجام الذرية أو الأنظمة دون الذرية، مثل الإلكترونات والبروتونات والجزيئات والذرات.
– نظرية الميكانيكا الكلاسيكية التي تشرح مبدأ حفظ الزخم والطاقة، وتصف القوى التي تؤثر على حركة وحالة الأجسام المادية.
– نظرية الديناميكا الحرارية والتي تهتم بدراسة العلاقة بين الضغط والحرارة والشغل والحجم، ودراسة انتقال الطاقة وكيفية تحولها داخل الأنظمة الفيزيائية.
تسمى نظرية الميكانيكا الإحصائية بعلم إحصائيات الحركة والديناميكا الحرارية الإحصائية، وهي تطبيق لنظريات الإحصاء.
الفيزيائيون
– البيروني الذي وضع المفاهيم الأساسية في علم الحركة كالاحتكاك والتسارع.
-نيكولا تيسلا ومن اختراعاته في الفيزياء المجال المغناطيسي المتحرك، واختراع أتباع تسلا.
– ألف ألبرت أينشتاين العديد من النظريات، أهمها النظرية النسبية الخاصة والعامة، ونظرية الحركة البراونية، ونظرية موجة الجاذبية.
– ساهم مايكل فاراداي في الفيزياء في وضع أسس الكهرومغناطيسية، كما وضع قانون التحليل الكهربائي، واكتشف نظرية النفاذية والمحادثة المغناطيسية.
– الحسن بن الهيثم مكتشف قانون القصور الذاتي في علم الحركة.
– ماكس بلانك وأهم مساهماته في الفيزياء هي كتابة أسس نظرية ميكانيكا الكم.
– ساهم روبرت كولوم في الفيزياء من خلال وضع قانون كولوم الذي يقوم على دراسة العلاقة بين القوة الكهربائية والشحنات الكهربائية والمسافة بينهما.
-الكندي الذي ساهم في علم الفلك والبصريات.
-جاليليو جاليلي. ومن بين مساهماته في الفيزياء نظرية الحركة النسبية، وقانون الأجسام المتساقطة، وقانون حركة الجسم.
– بيير سيمون لابلاس، الذي كان مهتماً بميكانيكا الأجسام الفلكية.
– ثابت بن قرة الذي عرف الحركة والوزن والجاذبية.
– إسحاق نيوتن الذي يعتبر مؤلف نظرية الجاذبية الكونية ونظرية الرياضيات النيوتونية.
– بول ديراك الذي طور ميكانيكا الكم بشكلها الإيجابي وشكلها الخطي المعروف بالمصفوفات.
– العباس بن فرناس، كان مهتماً بمجال الطيران وصناعة الساعات.