ما هو علم الفيزياء

• ذات صلة
• ما هو علم الطبيعة
• ما هي الفيزياء الطبية

تعريف علم الفيزياء

علم الفيزياء (Physics Science) يُعد من المجالات العلمية القديمة الواسعة والأساسية التي تهتم بدراسة المادة والطاقة، والسلوك، والحركة، فبدونها لا يمكن تواجد باقي العلوم كعلم الأحياء، والكيمياء، فهو العلم الذي يُفسر بنية المادة والتفاعلات التي تحدث بين عناصرها الأساسية.

كما أن كلمة الفيزياء بالأصل هي كلمة يونانية وكانت تُعرف بـِ فيسيكوس (Physikos)، وتهدف إلى تحليل وفهم الظواهر الطبيعية للكون.^[١]

ما تاريخ نشأة علم الفيزياء؟

علم الفيزياء من العلوم التي اكتُشفت قديمًا منذ زمن طويل، حيث عُدّ الإغريقيون المؤسسين الأساسيين لهذا العلم، ومن ثم تطور لُيصبح كما هو عليه الآن، ويمكن أن نوضح لك مراحل نشأته على النحو الآتي:^[١]

الفيزياء القديمة

الفيزياء القديمة أو المبكرة اكتُشفت على أيديّ الإغريق، حيث عملوا واجتهدوا في ذلك الوقت بشكل كبير من أجل فهم ودراسة الظواهر الطبيعية التي تجري حولهم؛ كحركات الشمس والقمر، حيث كان اهتمامهم الأكبر عندها دراسة علم الفلك، ومن أكبر الفلاسفة الذين كان لهم دور رئيسي في ذلك الحين: أرسطو، وأفلاطون، وسقراط.^[١][٢]

الفيزياء الحديثة

هي الفيزياء التي ظهرت بعد عدة قرون من اكتشاف الفيزياء القديمة، وأهم العلماء والفلكيين الذين كانوا السبب في ظهورها من جديد وتطورها، وجعلها علمًا مستقلًا بنفسه هم كل من، إسحاق نيوتن، وكوبرنيكوس، وجاليليو، وذلك خلال القرنين الخامس عشر والسابعة عشر.

ومن أبرز الاكتشافات العلمية التي عُرفت خلال هذه الثورة العلمية:^[١]

• إثبات كوبرنيكوس أن الأرض تدور حول الشمس وليس العكس.
• وصف جاليليو للعديد من المفاهيم الفيزيائية الأساسية، بالإضافة إلى الوصول إلى العديد من الاكتشافات الفلكية، مثل: البقع الشمسية، والأقمار الصناعية للكواكب، وذلك باستخدام التلسكوب.
• وضع إسحاق نيوتن ثلاثة قوانين للحركة، وقانون للجاذبية الأرضية، إلى جانب اختراعه حساب التفاضل والتكامل.

ما أهمية علم الفيزياء؟

تكمن أهمية علم الفيزياء في الآتي:^[١][٣]

• دوره الأساسي في وجود الكثير من أشكال التكنولوجيا المهمة في حياتنا، مثل: الأشعة السينية، وأجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي، وغيرها.
• توفيره القدرة على حساب المسافة بين الأرض والأجسام خارج نظامنا الشمسي.
• مساهمته في حساب عمر الشمس والمدة التي يمكن أن تستمر في الاحتراق الحيوي من أجل التكنولوجيات الحديثة التي نستخدمها كالألواح الشمسية وغيرها.
• المسؤول عن الفيزياء النووية التي ساهمت في توفير كل من الطاقة النووية، والطب النووي الذي فتح آفاق جديدة للعلاج الطبي لبعض الأمراض كالسرطان.

ما مجالات علم الفيزياء؟

علم الفيزياء علم واسع جدًا، يتفرع منه العديد من المجالات العلمية، سنوضح لك أبرزها فيما يأتي:^[١][٤]

الفيزياء الكلاسيكية

ويمكن تعريف الفيزياء الكلاسيكية بأنها الفيزياء التي ركزت على دراسة الميكانيكا، والضوء، والصوت، وحركة الأمواج، والحرارة، وغيرها، ومن أبرز مجالات الفيزياء الكلاسيكية ما يأتي:^[٤]

• الميكانيكا الكلاسيكية (Classical mechanics): وهي الفيزياء التي اهتمت بدراسة حركة الكواكب، كما قدمت العديد من القوانين، مثل قوانين القوة وحفظ المادة والطاقة.^[٥]
• الصوتيات (Acoustics): يهتم هذا المجال بدراسة الصوت والموجات الصوتية، كما يقوم بدراسة الموجات الميكانيكية للمواد بمختلف حالاتها؛ سائلة، أو صلبة، أو غازية، ويشمل علم الصوتيات تطبيقات للموجات الزلزالية، والصدمات، والاهتزاز، وغيرها.^[٤]
• علم الفلك (Astronomy): وهي تمثل حلقة وصل بين علم الفيزياء وعلم الفلك، فهي تهتم بدراسة فيزياء الكون بما فيه من خصائص فيزيائية متمثلة في الكثافة، والأجرام السماوية، مثل الكواكب، والنجوم، والمجرات.^[٤]
• الفيزياء الكيميائية (Chemical physics): يركز هذا المجال على دراسة الفيزياء في الأنظمة الكيميائية، حيث إنها تركز على استخدام علم الفيزياء من أجل فهم بعض الظواهر المعقدة، كدراسة الهياكل النانوية، وديناميكيات التفاعل الكيميائي.^[٤]
• الفيزياء الكهرومغناطيسية (Electromagnetic physics): يعتبر هذا المجال من أهم مجالات علم الفيزياء، فهو يقوم على دراسة المجالات الكهربائية والمغناطيسية، وهما جانبان لظاهرة واحدة.^[٤]
• الجيوفيزياء (Geophysics): يمثل العلاقة بين علم الفيزياء والجيولوجيا، فهو يتمثل بدراسة الخصائص الفيزيائية للأرض.^[٤]
• الإلكترونيات (Electronics): دراسة تدفق الإلكترونات بصورة عامة في الدائرة.^[٤]
• ميكانيكا الموائع (Fluid Mechanics): دراسة الخواص الفيزيائية للسوائل.^[٤]
• الفيزياء الرياضية (Mathematical Physics): وهو المجال الذي يختص بتطبيق أساليب رياضية صارمة لحل المشاكل داخل الفيزياء.^[٤]
• البصريات (Optics): وهي فيزياء الضوء التي تختص بدراسة الخصائص الفيزيائية للضوء.^[٤]
• الميكانيكا الإحصائية (Statistical Mechanics): دراسة الأنظمة الكبيرة عبر توسيع المعرفة بالأنظمة الأصغر إحصائيًا.^[٤]
• الديناميكا الحرارية (Thermodynamics): التي تدرس العلاقات بين الحرارة والشغل وكذلك الحرارة والطاقة.^[٤]

الفيزياء الحديثة

علم الفيزياء الحديث يشمل دراسة وفهم الذرة وأجزائها المكونة، بالإضافة إلى النسبية وتفاعل السرعات العالية وعلم الكونيات، واستكشاف الفضاء، وفيما يأتي سنذكر أهم المجالات التي تندرج تحت الفيزياء الحديثة:^[٤]

• الفيزياء الفلكية (Astrophysics): دراسة الخصائص الفيزيائية للأجسام في الفضاء.
• الفيزياء الذرية (Atomic Physics): دراسة بنية الذرة وخصائصها وتفاعلاتها مع الجسيمات الأخرى، وتحديد خواصها.
• الفيزياء الحيوية (Biophysics): دراسة مبادئ علم الفيزياء في علم الأحياء على جميع المستويات من الخلايا الفردية والميكروبات إلى النظم المعقدة للحيوانات والنباتات، والنظم البيئية بأكملها.
• الفوضى (Chaos): يهتم هذا المجال بدراسة النظم شديدة الحساسية للظروف الأولية، فالتغيير الطفيف في البداية سرعان ما ينتج تغيرات كبيرة في النظام.
• فيزياء الكم (Quantum Physics): هو العلم الذي يكون فيه لأصغر قيمة من المادة أو الطاقة أهمية، حيث ينظر في تأثير هذه القيم.
• الفيزياء النووية (Nuclear physics): الفيزياء النووية هي التي تختص بدراسة الخصائص الفيزيائية للنواة الذرية.
• علم الكونيات (Cosmology): دراسة الكون بأكمله، بما في ذلك نشأته وتطوره.
• علم التبريد (Cryogenics): دراسة الخصائص الفيزيائية في حالات درجات الحرارة المنخفضة حيث تكون أقل بكثير من نقطة تجمد الماء.
• علم البلورات (Crystallography).
• فيزياء الطاقة العالية (High Energy Physics).
• فيزياء الضغط العالي (High-Pressure Physics).

ما هي نظريات الفيزياء الحديثة؟

من أهم نظريات الفيزياء الحديثة:

• نظرية النسبية الخاصة: تعد نظرية النسبية الخاصة للعالم آينشتين حيث وضح في هذه النظرية فكرة ثبات سرعة الضوء في جميع الأوساط، ودراسة العلاقة بين عمليات الرصد ومفهوم الزمان والمكان، حيث يتأثر مرجع قياس الزمان والمكان تبعًا لجاذبية مكان المراقب والسرعة.^[٦]
• نظرية الكم: تهتم هذه النظرية بدراسة سلوك المادة والضوء في المستوى الذري وكذلك تقوم بتفسير سلوك الذرة، وتبين مكوناتها الأساسية، مثل: البروتونات، والنيوترونات، والإلكترونات.^[٧]

ما أهم التطبيقات في علم الفيزياء؟

إن من أهم التطبيقات التي تم التوصل إليها بسبب علم الفيزياء ما يأتي:^[٨]

• الكهرباء (Electricity): بمجرد فهمنا للفيزياء استطعنا اكتشاف الكهرباء، والتي هي عبارة عن مجموعة كبيرة من الإلكترونات المتحركة.
• الترانزستور (Transistor): الذي يُعد الجزء الأساسي من جهاز الحاسوب.
• الطيران (Flight): إن تحديث وتطور الطائرات يُعزى في المقام الأول إلى تقدم علم الفيزياء، فالطائرات قادرة على الطيران وفقًا لصيغ برنولي لديناميكيات الموائع.
• علم الصواريخ (Rocket science): تعتمد اعتماد كبير على علم الفيزياء، وذلك لأن معادلات الاحتراق مشتقة من الفيزياء، ويمكن حساب القوة اللازمة لإقلاع الصاروخ من خلال هذه المعادلات، فبذلك عُدت الرحلات الفضائية من أكبر الإنجازات التي خدمت البشرية عامةً.
• القنبلة النووية (nuclear bomb): تُعد من أقوى الأسلحة التي يمكن استخدامها لأغراض غير حربية، فهي المسؤولة بشكل أساسي عن عملية الانشطار التي تقوم على فصل الذرات الثقيلة؛ مما يساهم في إنتاج كميات هائلة من الطاقة التي قد تلزم لاحتياجاتنا المستقبلية.

المراجع[+]

1. ^ ^{أ ب ت ث ج ح} "What is Physics? | Definition & Branches", study. Edited.
2. ↑ "Physics: The Science of the Universe and Everything In It", environmentalscience. Edited.
3. ↑ "Why study physics?", durhamisc. Edited.
4. ^ ^{أ ب ت ث ج ح خ د ذ ر ز س ش ص} "The Different Fields of Physics", thoughtco. Edited.
5. ↑ "Classical Mechanics", ocw.mit. Edited.
6. ↑ "What is the theory of general relativity?", space. Edited.
7. ↑ "quantum mechanics", britannica. Edited.
8. ↑ "Importance of Physics in the Modern World", sciencing. Edited.