علم فیزیک

علم فیزیک رفتار و اثر متقابل ماده و نیرو را مطالعه می کند

علم فیزیک رفتار و اثر متقابل ماده و نیرو را مطالعه می کند. مفاهیـم بنیـادی پدیده های طبیعـی , تحت عنـوان قوانین فیزیک مطرح می شوند. این قوانین به توسط علوم ریاضی فرمول بندی می‌شوند به طوریکه قوانین فیزیک و روابط ریاضی با هم در توافق بوده و مکمل هم هستند و دو تایی قادرند کلیه پدیده های فیزیکی را توصیف نمایند.

● تاریخچه علم فیزیک

از روزگاران باستان مردم سعی می کردند رفتار ماده را بفهمند. و بدانند که:چرا مواد مختلف خواص متفاوت دارند؟ چرا برخی مواد سنگینترند؟ و... همچنین جهان ، تشکیل زمین و رفتار اجرام آسمانی مانند ماه و خورشید برای همه معما بود.

قبل از ارسطو تحقیقاتی که مربوط به فیزیک می شد ، بیشتر در زمینه نجوم صورت می گرفت. علت آن در این بود که لااقل بعضی از مسائل نجوم معین و محدود بود و به آسانی امکان داشت که آنها را از مسائل فیزیک جدا کنند. در برابر سوالاتی که پیش می آمد گاه خرافاتی درست می کردند، گاه تئوریهایی پیشنهاد می شد که بیشتر آنها نادرست بود

این تئوری ها اغلب برگرفته ازعبارتهای فلسفی بودند و هرگز بوسیله تجربه و آزمایش تحقیق نمی شدند. و بعضی مواقع نیز جواب هایی داده می شد که لااقل بصورت اجمالی و با تقریب کافی بنظر می‌رسید

جهان به دو قسمت تقسیم می شد: جهان تحت فلک قمر و مابقی جهان مسائل فیزیکی اغلب مربوط به جهان زیر ماه بود و مسائل نجومی مربوط به ماه و آن طرف ماه نیز« فیزیک ارسطو» یا بطور صحیحتر « فیزیک مشائی» بود که در چند کتاب مانند « فیزیک» ، « آسمان» ، « آثار جوی» ، « مکانیک» ، «کون و فساد» و حتی « مابعدالطبیعه » دیده می شد.

تا اینکه در قرن ۱۷ ، گالیله برای اولین بار به منظور قانونی کردن تئوریهای فیزیک ، از آزمایش استفاده کرد. او تئوریها را فرمولبندی کرد و چندین نتیجه از دینامیک و اینرسی را با موفقیت آزمایش کرد.

پس از گالیله ، اسحاق نیوتن ، قوانین معروف خود «قوانین حرکت نیوتن» را ارائه کرد که به خوبی با تجربه سازگار بودند.

بدین ترتیب فیزیک جایگاه علمی و عملی خود را یافت و روزبه روز پیشرفت کرد ، مباحث آن گسترده تر شد ، تا آنجا که قوانین آن از ریزترین ابعاد اتمی تا وسیع ترین ابعاد نجومی را شامل می شود.

اکنون فیزیک مانند زنجیری محکم با بقیه علوم مرتبط است و هنوز هم به سرعت در حال گسترش و پیشرفت می‌باشد.

● نقش فیزیک در زندگی

هر فرد بزرگ یا کوچک ، درس خوانده یا بیسواد ، شاغل یا بیکار خواه ناخواه با فیزیک زندگی می کند. عمل دیدن و شنیدن ، عکس العمل در برابر اتفاقات ، حفظ تعادل در راه رفتن و... نمونه هایی از امور عادی ولی در عین حال وابسته به فیزیک می باشند.

پدیده های جالب طبیعی نظیر رنگین کمان ، سراب ، رعدو برق ، گرفتگی ماه و خورشید و... همه با فیزیک توجیه می شوند.

برنامه های رادیو ، تلویزیون ، ماهواره ، اینترنت ، تلفن و... با کمک فیزیک مخابره می شوند.

با این نمونه های ساده ، می توان تصور کرد که اگر فیزیک نبود و اگر روزی قوانین فیزیک بر جهان حاکم نباشند ، زندگی و ارتباطات مردم شدیدأ دچار مشکل می شود.

● فیزیک و سایر علوم

فیزیک، دینامیک و ساختار درونی اتم ها را توصیف می کند. و از آنجا که همه مواد شامل اتم هستند، پس هر علمی که در ارتباط با ماده باشد، با فیزیک نیز مرتبط خواهد بود. علومی نظیر:شیمی ، زیست شناسی ، زمین شناسی ، دندانپزشکی ، داروسازی ، دامپزشکی ، فیزیولوژی ، رادیولوژی ، مهندسی مکانیک ، برق ، الکترونیک ، مهندسی معدن ، معماری ، کشاورزی و ... .

فیزیک در صنعت ، معدن ، دریانوردی ، هوانوردی و... نیز کاربرد فراوان دارد. اینکه ابزار کار هر شغلی و هر علمی مبتنی براستفاده از قوانین و مواد فیزیکی است، نقش اساسی فیزیک درسایر علوم و رشته ها را نمایان می کند. علاوه برآن استفاده روزافزون از اشعه لیزر در جراحی ها و دندانپزشکی، رادیوگرافی با اشعه ایکس در رادیولوژی ، جوشکاری صنعتی و... نمونه هایی از کاربردهای بی شمار فیزیک در علوم دیگر می باشند.

● فیزیک و آینده

با این روند رو به رشدی که علم فیزیک در کنار سایر علوم دارد، می توان امیدوار بود که در آینده به چراها و چگونگی های عالم طبیعت پاسخ داده شود و این دنیای فیزیک سکوی پرتاب به عالم متا فیزیک باشد.

▪ در آینده شاید فیزیک بتواند ...

ـ رسیدن به سرعت نور و فراتر از آن را مقدور سازد.

ـ مثالهای عجیب نسبیت را عملی کند.

ـ معمای مثلث برمودا را حل کند.

ـ واقعیت یوفوها( بشقاب پرنده ها) را مشخص کند.

ـ به راز وجود یا عدم وجود هوش فرا زمینی واقف شود.

● کشفیات وابسته به فیزیک از آغاز تا سال ۱۸۶۰ میلادی

اعراب - مصریان و دیگران نظام عدد نویسی کنونی - هندسه مقدماتی و ریاضیات مقدماتی را ابداع می کنند.

▪ قبل از میلاد :

ـ ۵۲۵ فیثاغورث : با ابداع آمیزه ای از ریاضیات و عرفان از افسانه رویگردان شده به اعداد که آنها را منبع حقیقت می داند روی می آورد.

ـ ۳۴۰ ارسطو : مجادله می کند که زمین به جای یک فلات مسطح یک کره گرد است.

ـ ۲۹۵ اقلیدس : کتاب خود عناصر را منتشر و دانش هندسه را منظم و مرتب می کند.

ـ ۲۶۰ اریستار کوس ساموسی : اصل گردش زمین به گرد خورشید و عالمی بسیار پهناور را پیش می کشد.

ـ ۲۴۰ ارشمیدس : مکانیک کلاسیک و دانـش فیزیک مقـدماتی را پی ریزی و مدون می کند.

ـ ۲۰۰ اراتوستنس : روش اندازه گیری محیط زمین را به دست می دهد.

ـ ۱۰۰ کلادیوس پتالومی ( بطلمیوس) : مدل پیچیده زمین مرکزی جهان را می سازد که تا ۱۴۰۰ سال بعد اساس دانش نجوم باقی می‌ماند.

▪ بعد از میلاد

ـ ۱۵۱۵ لئوناردو داوینچی : در زمینه های مکانیک - هیدرولیک و آیرو دینامیک مشاهدات و برداشت های مهمی می کند.

ـ ۱۵۴۳ نیکلاس کپرنیک : کتاب ( درباره گردش سیارات) را منتشر و اصل خورشید مرکزی جهان را مطرح می کند.

ـ ۱۵۷۲ تیکوبراهه : یک نوا (ستاره جدید = Nova ) مشاهده می کند که گواهی بر متغیر بودن جهان می شود.

ـ ۱۶۱۰ گالیلئو گالیله : برای نخستین بار آسمان شب را از درون یک دوربین نجومی تلسکوپ می بیند و کشفیاتی را اعلام میکند که موید صحت نظریه کیهانی کپرنیک است.

ـ ۱۶۱۹ یوهان کپلر : ثابت می کند که مسیر حرکت سیارات به گرد خورشید بیضی شکل است و قوانین حرکت آن ها را بدست می‌آورد.

ـ ۱۶۸۷ آیزاک نیوتن : با انتشار کتاب پرنسیپای خود نشان می دهد که نیروی جاذبه ثقل که از قانون تناسب معکوس با مجذور فاصله پیروی می کند. عامل حرکت سقوطی اجسام به طرف زمین و حرکت مداری کره ماه به زمین - هر دو - یکی است.

ـ ۱۷۹۹ پی یر سیمون دو لاپلاس : برای فرضیه جاذبه عمومی نیوتن شالوده ای ریاضی بنا و نظریه احتمالات را نیز پی ریزی می کند. لاپلاس به پایه گذاری دستگاه آحاد اندازه گیری متریک هم کمک می کند.

ـ ۱۸۲۴ فردریش گاؤس : اصول هندسه غیر اقلیدسی را پی‌ریزی می کند.

ـ ۱۸۲۴ کریستین دوپلر : کشف می کند که فرکانس امواج نوری و صوتی یک منبع در حال حرکت به چشم و گوش یک ناظر ایستاده کمتر می آید اگر منبع در حال دور شدن از او و بیشتر می آید. اگر منبع در حال نزدیک شدن به او باشد.

ـ ۱۸۳۱ مایکل فارادی: پدیده القای الکترومغناطیسی را کشف می‌کند.

ـ ۱۸۴۸ ویلیام کولن : دمای صفر مطلق را تعیین می کند.

ـ ۱۸۴۸ ژان لئو فوکو : روش هایی برای اندازه گیری سرعت نور در هوا ابداع و ثابت می کند که سرعت سیر نور در آب و سایر محیط های شفاف به نسبت عکس ضریب های شکست نوری آن محیط کاهش می یابد.

ـ ۱۸۶۰ رابرت بنزن و گوستاو کیرشهف : تجزیه طیفی را پی ریزی و مقایسه مواد آزمایشگاهی با مواد سازنده خورشید و ستارگان دیگر را که در عمل به معنای امکان تعیین جنس مواد سازنده آن کرات از روی زمین است ممکن می کند.