المجموعات

تاريخ الفيزياء


بمرور الوقت ، أراد الناس دائمًا تحسين فهمهم للكون. تاريخ الفيزياء الهدف الرئيسي هو تتبع الاكتشافات المختلفة التي قام بها علماء الفيزياء منذ عصور ما قبل التاريخ. وهكذا ، على مر العصور ، سوف نظهر ما كانت التطورات الرئيسية التي جعلت من الممكن إيجاد معرفتنا الحالية للكون.

العلوم الفيزيائية في البداية

نحن نعلم أن الفيزياء تتجذر فقط في عصور ما قبل التاريخ وفي العصور القديمة. بفضل علماء الآثار ، نعرف على وجه اليقين أن رجال ما قبل التاريخ كانوا مراقبون جيدين. تقدم لنا المعالم الأثرية ، مثل تمثال "ستونهنج" الصخري ، دليلاً على ذلك. عرف الرجال في عصور ما قبل التاريخ هذه الرغبة الشديدة في معرفة المزيد عن كوننا وحاولوا إعادة إنتاج بعض الظواهر ، وبالتالي أسسوا العنصر الأول في العملية العلمية وهو الملاحظة.

أيضًا ، شهدت الكائنات الأولى المستخدمة لقياس الوقت ظهورها خلال هذه الفترة من تاريخنا. كانت عظام Ishango ، وعظم ملجأ Blanchard ، وأيضًا Stonehenge ، و Carnac هي الأدوات الأولى التي يمكن أن تقيس الوقت. هذه بداية الفيزياء: وصف آليات فلكية معينة. فيزياء العصور القديمة ، من جانبها ، معروفة لنا بطريقة أكثر دقة. كان الوقت أيضا مصدر قلق كبير. إن العقرب ، و clepsydra ، والمزولة هي موروثات من العصور القديمة.

ولكن بعيدًا عن قياس الوقت ، تم تكوين معرفة يونانية مع فيزيائيين مثل أرخميدس ، أو تاليس ميليت ، أو حتى إراستوستين. مهتمين بالمادة وظواهرها ، فإن معظم هؤلاء الفلاسفة قد طوروا فهمنا للكون. تأتي كلمة "atom" من الكلمة اليونانية "atomon" التي تعني "غير قابل للتجزئة". في الواقع ، يفترض ديموقريطوس (-460 - -370 قبل الميلاد) أن المادة تتكون من جسيمات يفصلها فراغ. هذه الجسيمات التي يقال إنها غير قابلة للكسر ، لأنها تعتبر أصغر العناصر ستسمى الذرات. "أخيرًا ، الأجسام التي نراها صلبة وضخمة ، تدين بتماسكها إلى أجسام أكثر ارتباطًا وأكثر ارتباطًا ... على العكس من ذلك ، فهي أجسام ناعمة ومستديرة تشكل أجسامًا ذات طبيعة سائلة ومائلة". . يُشار إلى أرخميدس (-287 - -212 قبل الميلاد) اليوم على أنه مؤسس الميكانيكا الثابتة: فهو أصل العديد من آلات الجر ، ولكن أيضًا بعض الحروب ، مثل المنجنيق.

لكنه معروف بشكل أساسي من خلال عمله في ميكانيكا الموائع. بعد أن صرخ "يوريكا" وفقًا للأسطورة ، يكتشف خصائص الأجسام المغمورة في سائل ، ومن ثم ينص على "مبدأ أرخميدس": أي جسم مغمور في سائل (أو غاز) يتلقى دفعة ، والتي 'يمارس من أسفل إلى أعلى ، وهذا يساوي وزن حجم السائل المزاح. سيطلق على هذه الدفعة "دفع أرخميدس". لن نستشهد هنا بكل علماء الفيزياء في العصور القديمة ، ولكن من المستحسن مع ذلك الاهتمام بإراتوستينس. قام الأخير بحساب محيط الأرض من menhirs وباستخدام رياضيات بسيطة. في الواقع ، بافتراض أن أشعة الشمس متوازية ، تمكن من قياس وقت الظهيرة في الإسكندرية زاوية الأشعة الشمسية مع الرأسي (المنهير) ووجد 7 درجات. في نفس الوقت في Syene ، وهي مدينة تقع على نفس خط الطول تقريبًا ، لا تشكل أشعة الشمس أي زاوية في البئر. وباستخدام علاقة التناسب ، استنتج أن محيط الأرض البالغ 40349 كم ، وهو خطأ بنسبة 10٪ من القيمة المقاسة اليوم بدقة. وهكذا تتقدم الفيزياء وتتراكم المعرفة من خلال الملاحظة وصياغة الفرضيات وتطوير النظريات باستخدام الأدوات الرياضية.

تطور مستمر

بدأت العصور الوسطى ، وتكاثرت الحروب. الغزوات والفتوحات والحروب ... والمعرفة اليونانية المتراكمة عن العصور القديمة ضاعت باستثناء عدد قليل من الفلاسفة ، مثل بوثيوس ، الذين احتفظوا ببعض التراث العلمي من العصور القديمة خلال الربع. في الوقت الذي يسقط فيه الغرب في فترة النسيان ، تواصل الحضارة العربية الإسلامية العمل الذي بدأه الإغريق ، ولا سيما من خلال حفظ كتابات الاكتشافات ، واستئناف هذه الأعمال لتعميقها وبالتالي وجدت حضارة معرفية. : إنه العصر الذهبي للتقدم العربي الإسلامي. تسبب اختراع الصفر من قبل العرب في ثورة في العلوم الرياضية وسمح بالتقدم في هذا المجال ، كما يتضح من الجبر والعلماء مثل Averroes (1126-1198). تعمق علم الفلك أيضًا باختراع أول تلسكوب مائي من قبل عالم الفيزياء الفلكي Alhazen (965-1039). تمكن الأخير من شرح الظواهر البصرية مثل القمر الذي يظهر أكبر في السماء في أوقات معينة ، أو حتى لماذا يشرق القمر. كما أنه أول من تحدث عن ظاهرة الانكسار ، وهي فكرة سيتبناها الفيزيائيون في القرون التالية. في الميكانيكا ، يذكر الهيثم مبدأ القصور الذاتي ، الذي سيتبناه غاليليو لاحقًا ، ويتحدث أيضًا عن جاذبية الجماهير ، وهي الفكرة التي سيتبناها إسحاق نيوتن بشكل أساسي بعد قرون. شهد عصر النهضة قيام العديد من العلماء بإحداث ثورة في عالم العلوم الفيزيائية. يأتي جاليليو (1564-1642) ، عالم الفلك والفيزياء الذي اشتهر بالعديد من الاختراعات مثل التلسكوب الفلكي. علمه عمله في الديناميات أن يفهم حركة الكواكب. أيضًا ، ينص على مبدأ القصور الذاتي الذي ينص على أنه إذا لم يتعرض الجسم لأي قوة أو لقوى ناتجها صفر ، فإن الجسم المعني يكون إما في حالة راحة أو في حركة مستقيمة منتظمة. سيشكل هذا المبدأ قانون نيوتن الأول بعد بضع سنوات. رينيه ديكارت (1596-1650) ، من جانبه ، عمل أكثر على البصريات وعبر رياضيًا عن قانون انكسار الضوء ، ومن الواضح أن قانون الانعكاس.

لكن التقدم الكبير في القرن السابع عشر كان بالتأكيد عمل العالم إسحاق نيوتن (1643-1723). يعمل في العديد من المجالات ، مثل البصريات والميكانيكا والرياضيات ، ويحدث ثورة في فهمنا للكون. يواصل نيوتن عمل ديكارت (و سنيل) على انكسار الضوء: فقد أظهر أن المنشور يحلل الضوء إلى عدة ألوان ، وأن هذه الألوان هي التي تشكل الضوء الأبيض. كما أنه يدرس الحيود وسيكون مخترع تلسكوب نيوتن الذي سيتيح رؤية ورؤية أفضل من تلسكوب جاليليو الفلكي. في الميكانيكا ، يشرح إسحاق نيوتن حركة الأجسام رياضياً ، باستخدام المتجهات لتشكيل القوى. وهكذا وضع ثلاثة قوانين ستطلق عليها لاحقًا "قوانين نيوتن" ويدير عملية الجاذبية من خلال ذكر قانون الجاذبية الكونية ، والذي سينشره في عمله "مبادئ الفلسفة طبيعي "بفضل صديقه الفلكي هالي (1656-1742). أخيرًا ، كان لايبنيز (1646-1716) فيزيائيًا مهمًا في الوقت الحالي: ستكون اكتشافاته النظرية حول الحفاظ على الطاقة والنمذجة النظرية للأبعاد المكانية والزمانية ذات فائدة كبيرة للعلماء الذين سيتبعون.

العلوم الفيزيائية ما بعد النيوتونية

نحن نفهم الطاقة والديناميكيات بشكل أفضل: الحركية والديناميكيات ، ثم يتم إنشاء فرع يوحد المجالين الفرعيين: الديناميكا الحرارية. كما يوحي اسمها ، مشتق من الكلمة اليونانية القديمة "الترمس": الحرارة ، و "الدونامي": القوة (ومن هنا جاءت التسمية الديناميكية) ، فإن هذا الفرع من العلوم الفيزيائية يتعلق بالحركة والطاقة ( الحرارة ليست سوى وسيلة لنقل الطاقة). مع هذا الفرع الجديد من الفيزياء ، ستحرز الصناعة تقدمًا (على وجه التحديد في العصر الصناعي) وستتطور المحركات البخارية. يظهر فرع جديد آخر: الكهرومغناطيسية مع ماكسويل (1831-1879). هذا الفرع الجديد يوحد الكهرباء بالمغناطيسية ، وهذا من خلال تجارب بسيطة (وكذلك من الناحية النظرية مع الرياضيات): تيار كهربائي يتدفق في سلك يولد مجالًا مغناطيسيًا. إن حركة الإلكترونات الحرة هي التي تخلق مجالًا مغناطيسيًا ، في نفس الوقت الذي يحدث فيه التيار الكهربائي. لكن أهم اكتشاف في القرن سيكون بلا شك اكتشاف قياس سرعة الضوء باستخدام مقياس التداخل من قبل اثنين من الفائزين بجائزة نوبل: إدوارد مورلي (1838-1923) وألبرت أبراهام ميكلسون (1852-1931) . لاحظوا أن سرعة الضوء هي نفسها في جميع الإطارات المرجعية للوسط نفسه ، وهو اكتشاف يخلق ثورة في الديناميكيات. في الواقع ، فإن المراقب الذي يتحرك بسرعة عالية ، والمراقب الذي يكون ثابتًا ، في إطار مرجعي معين ، سيرى فوتونًا يمر بنفس السرعة ، وهو ما يتعارض مع ديناميكيات الفيزياء: مراقب يتحرك في نفس بمعنى أن الفوتون يتقدم بسرعة عالية ، يجب أن يراه يتقدم بسرعة أقل من المراقب الساكن (في إطار مرجعي معين) [1]. لا يمكن تفسير ذلك إلا من خلال مبدأ تقلص الطول ، الذي كان فيتزجيرالد (1851-1901) ولورينتز (1853-1928) في الأصل. ولذلك فإن الميكانيكا الكلاسيكية متناقضة.

لم يكن الأمر كذلك حتى أينشتاين (1879-1955) للتوفيق بين هذا الاكتشاف المفاجئ والميكانيكا. في عام 1905 ، نشر نظريته الخاصة في النسبية التي تثبت أنه إذا لم تتغير سرعة الضوء ، فإن الحركة تتبع تشوه المكان والزمان. وهكذا يظهر أن المكان والزمان ليسا ثوابت ، بل يتمددان وينكمشان ، ومن هنا جاءت التجربة المتخيلة لتوأم لانجفين (1872-1946) اللذين سيختلف شيخوختهما اعتمادًا على ما إذا كانا كذلك. السفر بسرعة عالية أم لا (بالنسبة لمعيار معين) [1]. إن النسبية العامة التي طورها أينشتاين بين عامي 1907 و 1915 ستجعل من الممكن التوفيق بين النسبية الخاصة ونظرية الجاذبية. في الواقع ، أظهر ألبرت أن الجاذبية بالنسبة له هي فقط تشوه للزمكان. مثل الكرة التي نضعها على لوح مطاطي ، فإن تشوه الأخير سيولد جاذبية لأن الجسم يتبع خطوط الجاذبية التي نسميها الجيوديسيا.

ستقلل النسبية العامة من مجال تطبيق ميكانيكا نيوتن ، لم تعد الأخيرة تعمل للأجسام التي تتحرك بسرعة عالية جدًا. سيؤدي أيضًا إلى ظهور مفاهيم جديدة ، مثل الثقب الأسود ، الذي تم اكتشافه مؤخرًا. كما سيُظهر الفيزيائي هابل (1889-1953) أن المجرات تبتعد عن بعضها البعض (على عكس ما يمكن أن تقودنا إليه ميكانيكا نيوتن) ومن هنا جاءت فكرة توسع الكون. في حدث سيطلق عليه "Big Bang". في مجال ميكانيكا الكم ، سيقود إرنست رذرفورد (1871-1937) إلى اكتشافات غير عادية في الفيزياء النووية. اكتشف الأشعة المؤينة مثل النشاط الإشعاعي وأشعة ألفا وأشعة بيتا. ستسلط تجربته مع ذرة الذهب الضوء على وجود نواة تجمع بين الشحنات الموجبة للذرة والمسؤولة عن كتلتها.

الوقت الحاضر

لذلك فإن الفيزياء لها أساس متين من أجل السماح بالاكتشافات الجديدة والاختراعات الجديدة. لا يزال يتعين حل عدم التوافق بين ميكانيكا الكم والنسبية العامة ، والتي تختلف اختلافًا جذريًا. يبدو أن جميع الاكتشافات التي حدثت في المائتي عام الماضية تؤدي إلى نفس النقطة ، إلى التقارب ، ومن هنا جاءت فكرة نظرية كل شيء ، ومعادلة رئيسية هي حاليًا موضوع بحث مكثف من قبل علماء الفيزياء. . تسمح أجهزة الكمبيوتر والآلات للفيزياء بالتحرك بشكل أسرع وأكثر دقة. إن افتتاح LHC ("مصادم هاردرون كبير") في CERN ("المجلس الأوروبي للأبحاث النووية" رسميًا: "المنظمة الأوروبية للأبحاث النووية") سيسمح بأسرار مهم وربما حتى إعادة تكوين الكون في بداياته ، باختصار ، يعدنا بالعديد من المفاجآت. بفضل الرياضيات وعلوم الكمبيوتر والتكنولوجيا ، تستمر العلوم الفيزيائية في التقدم ، ويستمر كتابة تاريخ هذا العلم الرائع ...

[1] نتحدث دائمًا عن الحركة فيما يتعلق بإطار مرجعي (صلب يعتبر ثابتًا)

فهرس

- جان روزموردوك ، تاريخ الفيزياء والكيمياء. علوم النقاط ، 1985.

- جان بيرديجون ، تاريخ الفيزياء. دونود ، 2008.


فيديو: تاريخ الفيزياء في أقل من عشر دقائق!! (ديسمبر 2021).