أهمية الفيزياء في حياتنا

أهمية الفيزياء في حياتنا
أهمية-الفيزياء-في-حياتنا/

أهمية الفيزياء في حياتنا

لماذا ندرس الفيزياء؟

يعد علم الفيزياء (بالإنجليزية: Physics) من أقدم العلوم وأكثرها تعقيدًا لارتباطه ببقية العلوم الأخرى، حيث يدرس علم الفيزياء كل ما يجري في الكون من جسيمات وظواهر طبيعية وطاقة وعلاقتهم ببعضهم البعض، ويتميز علم الفيزياء بالدقة، ما يدفع العلماء دائمًا لابتكار أدوات وأساليب جديدة تهتم بدقة التجارب الفيزيائية ونتائجها[١].

وهناك العديد من الفروع لهذا العلم من أهمها الفيزياء الكلاسيكية والنووية والذرية والحيوية والميكانيكية والحديثة، ويشمل كل فرع من هذه الفروع تعريفات فيزيائية وقوانين خاصة به.[٢]


تَبرُزُ أهمية استخدامات الفيزياء في حياتنا من خلال العديد من التطبيقات التي أتاح علم الفيزياء وجودها في حياة الناس، والتي أصبحت من ضروريات الحياة التي لا يمكن الاستغناء عنها، حيث ساهمت في ثورة تقنية ومعرفية هائلة مكنت الإنسان من إيجاد أسلوب أسهل لتنفيذ كافة الأنشطة اليومية.[١]

في مجال الطاقة

توجد الطاقة بأشكال عديدة في هذا العالم، ويتم الاستفادة منها إما بشكل مباشر، أو من خلال تحويلها إلى أشكال أخرى من الطاقة، فهناك الطاقة الشمسية، والطاقة الحركية، والطاقة الكهربائية، وطاقة الرياح، ويتم التحويل بين هذه الأشكال المختلفة من الطاقة عبر مبادئ فيزيائية مخصوصة[٣]، ومن الأمثلة على ذلك:

الكهرباء

تعد الكهرباء من أهم التطبيقات الفيزيائية المباشرة في حياة الناس ومصدرًا رئيسًا للطاقة, فهي عبارة عن سيل متصل من الشحنات الكهربائية المتحركة داخل موصل مشكًلا فيما يُعرف بالتيار الكهربائي, ويمكن إدراك أهميتها من خلال الحالة التي يعيشها الناس خلال الدقائق التي ينقطع فيها التيار الكهربائي عن المنازل، حيث تتوقف كافة الأجهزة الكهربائية عن العمل، وتنطفئ الإنارة، ويصبح أسلوب الحياة صعبًا.[٤]


الخلايا الشمسية

مع وجود الحاجة لمصادر بديلة عن الوقود الأحفوري، أصبحت الخلايا الشمسية مصدرًا مهمًا للطاقة الكهربائية، حيث يتم تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية أو حرارية بواسطة الخلايا الشمسية، ولكن لا يزال هنالك بعض المشاكل في الأنظمة الشمسية، والتي تحد من الاستفادة الكبيرة من طاقة الشمس، إذ إن الخلايا الشمسية ما زالت قيد التطوير والبحث لتتناسب مع متطلبات الحياة اليوم ضمن تكلفة معقولة.[٥]

مضخات الرياح

تعمل مضخات الرياح على نقل المياه بواسطة قوة الرياح في المناطق البعيدة والريفية التي تعاني من شح مصادر المياه والطاقة الكهربائية، وعلى الرغم من عدم كفاءة هذه المضخات بالمقارنة مع المضخات الكهربائية اليوم، فإنه يمكن اعتبارها مصدرًا مهمًا للمياه في تلك المناطق.[٥]


في مجال الطب

كغيره من المجالات العلمية، فإن الطب يستفيد أيضًا من علم الفيزياء، إذ إن هناك العديد من الأجهزة والتقنيات الطبية التي تعتمد على استخدامات الفيزياء ومبادئه في عملها، ومن أهم هذه التطبيقات:

أجهزة التصوير

تعد أجهزة التصوير من التطبيقات المهمة في الفيزياء الطبية، حيث يمكن من خلالها تشخيص الأمراض من خلال العديد من التقنيات الفيزيائية، كالأشعة السينية التي تقوم بتصوير الهيكل العظمي، والأمواج فوق الصوتية (Ultrasound) التي تمكّن من التقاط العديد من الصور المتحركة لأجزاء محددة من الجسم، وأجهزة الرنين المغناطيسي (MRI) التي تلتقط صور واضحة لأعضاء الجسم والدماغ بشكل خاص.[٦]


علاج الأورام بالإشعاع

أصبح من الشائع استخدام الإشعاع لعلاج الأورام السرطانية بمختلف أنواعها، حيث يقوم الطبيب باستخدام الإشعاع إما كعلاج أساسي في قتل الخلايا السرطانية أو الحد من انتشارها أو كعلاج مساعد إلى جانب الجراحة والعلاج الكيميائي أو الهرموني[٧].


الجراحة بواسطة الليزر

تعتمد الجراحة بالليزر على أحد أنواع الأشعة الضوئية؛ الليزر، والذي يعد بديلًا للطرق التقليدية كالمشرط في حالات خاصة كالأنسجة الرخوة، حيث تنتشر عمليات تصحيح النظر عن طريق الليزر وبعض عمليات تفتيت الحصى والتنظير الليزري والعمليات التجميلية لإزالة آثار الندب والجروح[٨].


في مجال النقل والحركة

إن حركة جميع الأجسام مبنية على وجود قوة خارجية تؤثر فيها كما جاء في قوانين الحركة لنيوتن، والتي تصف العلاقة بين حركة الأجسام والقوة الخارجية المؤثرة عليها، وهناك العديد من التطبيقات التي لا يمكن حصرها على قوانين الحركة والتي يستخدمها الإنسان في حياته اليومية، كالسيارات والقطارات والطائرات، ولكن كيف يتم التحكم بتلك الأجهزة والتطبيقات؟[٩]

تمثّل المحركات في تطبيقات النقل كالسيارات القوة الدافعة الخارجية، ما يسمح لتلك التطبيقات بالحركة والتنقّل، وعلى العكس من ذلك تمثّل الفرامل وأدوات السلامة العامة كحزام الأمان، قوة خارجية معاكسة للمحركات، لإيقاف حركة الأجسام، مقاومين بذلك حدوث الانزلاقات والحوادث.[٩]


في مجال الطيران والفضاء

لم تقتصر دراسة علم الفيزياء على ما يحدث على سطح الأرض، فقد حاول العلماء دراسة كل ما يدور في الفضاء، فعرفوا الأجسام الفلكية كالنجوم والكواكب والثقوب السوداء، ورصدوا حركتها وإشعاعاتها وألوانها ومواقعها، كما طوروا العديد من الأدوات التي ساعدتهم في معرفة المزيد حول ما يدور في الفضاء الخارجي، كالتلسكوبات الفضائية والأرضية.[١٠]


كما قام العلماء بتحليل الإشعاع الواصل لسطح الأرض وخطوط طيف الإشعاع الشمسي، والذي استطاعوا من خلاله معرفة طبقات الغلاف الجوي الأرضي وانتقال الطاقة عبره لمعرفة أحوال المناخ بالإضافة للغازات الموجودة في الفضاء الخارجي[١٠]، بالإضافة إلى دور الفيزياء في تصنيع الطائرات والصواريخ الفضائية حسب قوانين الحركة لنيوتن.[١١]


في الاتصالات والأقمار الصناعية

تعد الأقمار الصناعية من أهم تطبيقات الفيزياء الفلكية، فهي أجهزة يصنعها الإنسان لتدور حول الأرض أو حول كواكب أخرى في مدارات معينة مشابهة بذلك للأقمار الطبيعية، ومن هنا أتت تسميتها بالساتل، وهو اسم عربي استخدمه العرب للدلالة على الأجسام الفضائية التابعة لأجسام أخرى، وقد تم إطلاق أول قمر صناعي بواسطة الاتحاد السوفيتي عام 1957، والذي سُمّي بسبوتنك-1، وأهم ما يميز الأقمار الصناعية بعضها عن بعض هو الغاية من إطلاقها, إذ تتنوع الغايات كما يأتي:[١٢]

  • أقمار فلكية.
  • أقمار للرصد الجوي.
  • أقمار لأغراض عسكرية.
  • أقمار للبث التلفزيوني والاتصالات.


في مجال التكنولوجيا وعلوم الحاسب

يعد علم الفيزياء من العلوم التجريبية، وفي بعض الأحيان قد يتعذر بناء تجارب حقيقية لبعض النظريات، فيكتفي العلماء ببناء نموذج رياضي لفهم الظواهر الفيزيائية استنادًا إلى التعبيرات الرياضية والفيزيائية، لكن هذا لا يعد كافيًا لإثبات نظرية ما أو دحضها، ومع التقدم العلمي التكنولوجي، صار من الممكن أن يجد العلماء وسيطًا يقوم مقام الفيزياء التجربية ولكن دون مخاطرة.[١٣]

إن المسائل الفيزيائية ما هي إلا مجموعة من الخوارزميات المتسلسلة، فإن تم بناء هذه النماذج بواسطة الحاسوب، صار من الممكن تجريب تلك النماذج بأسلوب واضح ودون أية خسائر، ومن الأمثلة على تلك النظريات ما يلي:[١٣]

  •   الكهرومغناطيسية.
  •   الديناميكيا الحرارية.
  •   النظرية النسبية.
  • المسرعات النووية.

مع نجاح العديد من تجارب المحاكاة لبعض النظريات الفيزيائية، إلا أن هناك بعض العقبات والتحديات التي واجهت العلماء عند القيام بالمحاكاة، كصعوبة القيام بترجمة خوارزمية حاسوبية لصعوبة المسألة الفيزيائية وتعقيدها، أو فوضوية بعض الأنظمة الفيزيائية ما يجعل من الصعب الوصول لحلول منطقية وصحيحة.[١٣]


لا تنطوي تطبيقات علم الفيزياء على مجال واحد فقط، بل تتنوع لتشمل الطاقة والطب والنقل والطيران والفضاء والاتصالات والأقمار الصناعية، بالإضافة إلى التكنولوجيا الحديثة.


أبرز علماء الفيزياء

من هو أبو الفيزياء النووية؟

يدين علم الفيزياء بالفضل إلى مساهمات علمائه، فمع كل اكتشاف يخرج به عالم فيزيائي تتبدل مفاهيم الإنسان للكون حوله، وفيما يأتي أبرز علماء الفيزياء الذين أحدثت اكتشافاتهم ثورة معرفية في علم الفيزياء:[١٤]


  • غاليليو غاليلي (1564-1642): عالم فلكي وفيزيائي، أبرز مساهماته في اكتشاف قيمة تسارع الجسم الساقط سقوطًا حرًا.[١٥]
  • إسحاق نيوتن(1642 -1726): عالم فيزياء ورياضيات، صاغ أهم قوانين الميكانيكا الكلاسيكية، بالإضافة لقوانين الحركة والجذب العام ولديه مشاركات مهمة في وضع أسس التفاضل والتكامل.[١٦]
  • مايكل فارادي (1791 - 1867): عالم كيميائي وفيزيائي، لديه العديد من المساهمات في مجالات الكهروفيزيائية والتحليل الكهربائي، بالإضافة لاكتشافه للحث الكهرومغناطيسي.[١٧]
  • ماكس بلانك(1858- 1947): عالم فيزيائي حاصل على نوبل في الفيزياء عام 1918، قدم نظرية الكم ولديه بعض المساهمات في الفيزياء النظرية.[١٨]
  • إرنست رذرفورد (1871 - 1937): عالم فيزيائي، والملقب بأب الفيزياء النووية، لديه العديد من المساهمات في الفيزياء النووية، أبرزها اكتشافه للبروتون ولعمر النصف للعناصر المشعة.[١٩]
  • ألبرت أينشتاين (1879 - 1955): عالم فيزيائي، لديه مساهمات مهمة في علم الفيزياء، حيث وضع أهم قوانين الفيزياء الحديثة من خلال النظرية النسبية.[٢٠]
  • نيلز بور (1885 - 1962): عالم فيزيائي، قدم مساهمات مهمة في ميكانيكا الكم، حيث وضع نماذج مهمة لبنية الذرة.[٢١]

لمعرفة المزيد يمكن قراءة المقال الآتي: أبرز علماء الفيزياء.

المراجع[+]

  1. ^ أ ب , "Physics", wikiwand, Retrieved 2020-10-26. Edited.
  2. "Physics: Definition and Branches", owlcation, Retrieved 2020-10-27. Edited.
  3. "energy", britannica, Retrieved 2020-10-26. Edited.
  4. "electricity", britannica, Retrieved 2020-10-26. Edited.
  5. ^ أ ب "Energy conversion", britannica, Retrieved 2020-10-26. Edited.
  6. "The Application of Physics in Medicine", study, Retrieved 2020-10-26. Edited.
  7. "Radiation therapy", wikiwand, Retrieved 2020-10-26. Edited.
  8. "Laser surgery", wikiwand, Retrieved 2020-10-26. Edited.
  9. ^ أ ب "What Are Some Examples of the Laws of Motion?", sciencing.com, Retrieved 2020-10-27. Edited.
  10. ^ أ ب "Astrophysics", wikiwand, Retrieved 2020-10-26. Edited.
  11. "What is the difference in a jet airplane engine and a rocket?", uu, Retrieved 2020-10-29. Edited.
  12. "Satellite", wikiwand, Retrieved 2020-10-26. Edited.
  13. ^ أ ب ت "Computational physics", wikiwand, Retrieved 2020-10-26. Edited.
  14. , "20 physicists who revolutionized our understanding of the world", businessinsider. Edited.
  15. , "Galileo Galilei", wikiwand, Retrieved 2020-10-27. Edited.
  16. "Isaac Newton", wikiwand, Retrieved 2020-10-26. Edited.
  17. "Michael Faraday", wikiwand, Retrieved 2020-10-26. Edited.
  18. , "Max Planck", wikiwand, Retrieved 2020-10-26. Edited.
  19. "Ernest Rutherford", wikiwand, Retrieved 2020-10-26. Edited.
  20. , "Albert Einstein", wikiwand, Retrieved 2020-10-26. Edited.
  21. , "Niels Bohr", wikiwand, Retrieved 2020-10-26. Edited.

152672 مشاهدة