نبذة تاريخية حول تطور علم الفيزياء

1.1- التعريف بعلم الفيزياء :

يحمل مصطلح الفيزياء بالنسبة لكثير من الناس مدلول العلم ، لكن الإكتشافات العظمى لمشاهير العلماء ، مثل نيوتن وغاليلي و أينشتاين ،كانت في مجال إكتشاف القوانين التي تحكم الطبيعة ومجرياتها ، أي القوانين التي تحكم كل من المادة و الطاقة . و تعتبر الكيمياء ، التي تختص بتركيب المواد ، و تفاعلاتها المختلفة  مع بعضها البعض  بمثابة مجال منفصل عن الفيزياء ، لكنها تعتمد إلى حد كبير ، على التقدم في علم الفيزياء ، لتوضيح تركيب المواد  و تفسير التفاعلات الكيميائية و ينطبق القول أيضا على علمي البيولوجيا (الأحياء ) و الكيمياء الحيوية ، ويمكن القول إن الفيزياء تختص بإلقاء الضوء على كل ما يتعلق بفهم الكون و الحياة الموجودة فيه .

2.1- نشوء علم الفيزياء :

منذ ما يقرب من نصف مليون سنة مضت ، كان الإنسان يستخدم النار ، و أنواع بدائية من الأدوات اليدوية  ، و قام أناس العصر الحجري القديم بصناعة الأقواس و السهام ، منذ حوالي20000 سنة خلت . منذ ذلك الحين ، بدأ السباق التكنولوجي ، نحو تطوير أساليب الحياة . منذ حوالي  5000 سنة بدأت تباشير القواعد الأساسية للعلوم ، تظهر في "بابل" ، حيث كان البابليون أول من قام بتسجيل الظواهر التي تحيط بالإنسان ، وقد عاشوا في المنطقة الواقعة بين نهري دجلة و الفرات ، و التي تعرف حاليا بالعراق ، حيث سجلوا حركة الكواكب و النجوم ، كما حذا قدماء المصريين حذو البابليين في وضع بعض التسجيلات .

نقل الإغريق تسجيلات البابليين و قدماء المصريين . و على الرغم من إكتشاف الإغريق بعض القوانين ، إلا أن  تكنولوجيا الحياة اليومية ، ظلت خلال العصور الوسطى، دون تغيير عما كانت عليه ، إبان العصر الروماني ، بل يمكن القول أن بعض مظاهر التكنولوجيا ، مثل السباكة كانت أفضل حالا،  خلال العصر الروماني .

رفع العرب بعد الإغريق راية التطورات العلمية ، إذ ينسب إليهم الكثير من الافكار الأساسية في مجال العلوم، إهتم العرب إلى حد كبير، بالبحث العلمي، خاصة في مجال الرياضيات والبصريات ووضعوا في ذلك عدة مخطوطات مثل ما هو في ميدان التحكم في الطاقة المائية وإستخدامها في تشغيل البكرات و المحاور. إذ يمكن القول ، أن أعظم إنجاز قام به العرب أنهم حافظوا على شعلة العلم مضيئة، حتى تسلمها منهم العلماء الأوروبين ، لا سيما في إيطاليا وشمال أوروبا .

لكن لم ينشأ علم الفيزياء بمفهومه المعروف إلا في القرن السابع عشر. و شهد القرنان الثامن عشر و التاسع عشر ، حدوث الثورة الصناعية في أوروبا ، و في القرن العشرين ، لعبت الفيزياء الدور الأعظم في حياة الإنسان . و قد حدثت البدايات الحقيقية للفيزياء الكلاسيكية في القرن السابع عشر . و أرسى قواعدها  مجموعة من عباقرة العلماء ، مثل غاليلي و كبلر و هوك وهويجنز وجيريك و طورشيللي . وحوالي ذلك الوقت ، كان مستوى الحضارة البشرية ، قد ارتفع بدرجة كافية ، لتقبل هذه القواعد .

كما شهد القرن السابع عشر أيضا تباعد بين كل من الفلسفة و الفيزياء . و إثر هذا التباعد أطلق على الفيزياء ، مصطلح " الفلسفة الطبيعية ". 3.1- علم الفيزياء في القرن السابع عشر :    يعتبر غاليلي ( ولد عام 1564 و توفي عام 1642 ) ، أول سلسلة علماء الفيزياء المبرزين ، إذ كانت تجاربه الأساسية عن الديناميك و استخدامه بعض الأجهزة العلمية ، مثل التلسكوب و المجهرو الترمومتر، بمثابة الطلقة الأولى في المعركة العنيفة ، التي استهدفت تحطيم العقائد البالية للفيلسوف اليوناني "أرسطو".  كان غاليلي أول من درس القوى و تأثيراتها على حركات النجوم و الكواكب ، و خطا هذا العالم أول خطوات التوصل إلى القوانين التي تربط بين هذه الكميات ، إذ أثبت خطأ أقوال " أرسطو" التي كانت تتمثل في وجود إختلاف في سرعة الأحجار وزاد على ذلك بأنه برره بإختلاف الوزن .    و تبع غاليلي بعد ذلك كل من "نيوتن" و " هويجنز " و " بويل " و كثير غيرهم ، ساروا على نهجه في التفكير العلمي . و بجانب هؤلاء العلماء الفيزيائيين ، كان هناك عدد من الأسماء اللامعة ، مثل عالم الفلك " إدموند هالي " و عالم الفلك و المعمار " كريستوفرين " و الفيلسوف " جون لوك " .     كانت الريادة في مجال الديناميك و الرياضيات و البصريات ، للعالم " نيوتن " ، الذي يعتبر بحق ، أول من أرسى قواعد علم الفيزياء . 4.1- علم الفيزياء في القرن الثامن عشر:    ثابر العلماء طوال القرن الثامن عشر، على دعم الفيزياء الكلاسيكية، و تضمنت الكتب الخاصة بالديناميك و الميكانيك، كثيرا من المعلومات المعروفة في أيامنا هذه. و تركزت الجهود خلال هذا القرن، على الحرارة و تأثيراتها، مما أدى إلى ظهور و تطور المحركات البخارية التي كانت بمثابة الرابطة الأولى بين العلم و التكنولوجيا . كما شهد هذا القرن كذلك، إجراء أول التجارب في مجال الكهرباء الساكنة، على يد كل من " فرانكلين " و " كولوم " . 5.1- علم الفيزياء في القرن التاسع عشر:   شهدت السنوات الأولى من القرن التاسع عشر ، إكتشافا بالغ الأهمية ، ألا و هو الكهرباء ، و قام كل من " فولطا " و " أورستد " و أوم " و " أمبير " بدراسة التيار الكهربائي ، و علاقته بالمغناطيسية ، و هو المجال الذي اكتسب فيه " فاراداي " شهرة واسعة .      و توصل " ماكسويل " إلى المعادلة المعروفة بإسمه ، خلال الستينات من هذا القرن ، التي حددت العلاقة بين ظواهر الكهرباء و المغناطيسية و الضوء . و أوضحت معادلات " ماكسويل " وجود ثابت له أهمية فائقة ، و هو سرعة الضوء .         و أدى تزايد إستخدام المحركات البخارية خلال القرن التاسع عشر ، إلى إجراء المزيد من الأبحاث ، عن العلاقة بين الحرارة و العمل المبذول و الطاقة . و كان " سادي كارنو " أول من أثبت وجود علاقة بين الحرارة و العمل المبذول ، و تعتبر هذه العلاقة حجر الأساس في علم الديناميكا الحرارية ، كما قام "جول " بدراسات مثمرة عن المكافيء الميكانيكي للحرارة ، و سار على نهجه بعد ذلك ، كل من ، " هلمولتز " و " لورد كلفن " .    و ساد الإعتقاد بعد ذلك ، باكتمال معرفة البشرية بأساسيات علم الفيزياء ، و أنه لم يعد هنالك سوى التثبت من عدد قليل من النتائج ، و زيادة دقة الحسابات المعينة . و لكن المهمة الاخيرة لم تكن سهلة المنال ، بل ظهرت الصعوبة البالغة في إنجاز البعض منها ، مثل توزيع الضوء المنبعث من الأجسام المتوهجة . 6.1- فيزياء القرن العشرين:   تنص النظرية التقليدية ، على تزايد الطاقة المنبعثة ، مع الإتجاه ناحية طرف الأشعة فوق البنفسجية ، من طيف الضوء ، و لكن الواقع العلمي ، أثبت خطأ ذلك ، و بدأ الأمر ، و كأن شيئا يحد من الأطوال الموجية المنبعثة ذات الطول الموجي القصير ، و هو الشيء المسؤول عن عدم حدوث "كارثة فوق بنفسجية " .         و إقترح " ماكس بلانك " وضع إفتراض يساعد على تفسير هذه الظاهرة ، و هو أن الضوء ينتقل على هيئة حزمات منفصلة ، تسمى الكميات الضوئية ( الكمات الضوئية )، و هو سلوك يشبه سلوك المواد التي تتألف من ذرات منفصلة . و تعتبر الطبيعة الكمية للإشعاع ، بمثابة العامل المحدد . و استأنف" ألبرت أينشتاين" السير على نفس الدرب ، فقد برهن على قدرة هذا الإفتراض ، في تفسير شتى الظواهر ، مثل الفعل الكهروضوئي .     و اتسعت جهود العلماء ، خاصة " بوهر " و " رذرفورد " ، حتى شملت مجال الفيزياء الذرية  و أمكن تفسير سبب وجود الإلكترونات في مستويات للطاقة بعينها ، و أن الذي يتحكم في هذه الظاهرة، معامل يسمى ثابت بلانك . و من ، ثم أمكن وضع النتائج التي توصل إليها " ماكسويل " في نصابها السليم .   و بغض النظر عن دور هذه الإكتشافات في تصحيح مفاهيم الفيزياء التقليدية ، فقد فتحت الباب أمام ما يسمى بالفيزياء الحديثة ، التي تعنى بالبحث في مجال النشاط الإشعاعي . وقد تبوأ مكان الريادة في هذا المجال ، كل من " بيكيريل " و " بيار كوري " و " ماري كوري " . و كذلك الربط بين نتائج البحث في هذا المجال و بين إكتشاف " طومسون " للإلكترونات ، و كذلك الربط بين الجميع ، و بين النظرية النسبية لـ" أينشتاين " ، حتى تم التوصل إلى العلاقة بين الطاقة و الكتلة ، و هي العلاقة الخاصة بالطاقة النووية . 7.1- التطورات المستقبلية:    يؤمن العلماء أن البحث في العلوم الفيزيائية ، لا تحده آفاق أو حواجز ، و أنه من الخطأ ، القول ببلوغ أي علم مرحلة الكمال ، رغم ما يبدو حاليا من عدم توقع حدوث تغييرات جوهرية في المباديء الأساسية للفيزياء ، و تتركز الأبحاث الأساسية حاليا في مجالين ، هما فيزياء الجسيمات و الفلك .    و تجري المحاولات في المجال الأول ، سعيا وراء التوصل إلى معرفة الجسيمات الأولية التي تتألف منها جميع المواد ، و تحديد كيفية تفاعلها مع بعضها البعض . أما في مجال الفلك ، فتجري دراسات عن المادة، على نطاق واسع ، و على الظروف التي يتعذر حدوثها مرة أخرى على الأرض ، أو في الكون ، و سبق لها أن حدثت في الأزمنة السابقة من عمر الكون ، نتيجة للفرق الزمني الذي استغرقه الضوء في بلوغ الأرض ، من النجوم و الأجسام السماوية البعيدة جدا .    وينتج الضوء من النجوم ، نتيجة تفاعلات نووية حرارية ، تحدث على نطاق ميكروسكوبي ، و تتضمن أعداد هائلة من الذرات . ويؤثر فعل حقل أضعف القوى المعروفة ، و هي قوة الجاذبية ، على أبعاد فلكية . و تجري محاولات في الوقت الحالي ، للبحث عن نظرية موحدة للحقول ، تربط بين حقول القوى الأربع المعروفة ، و تعطي تفسيرا عن سبب القيم الثابتة للثوابت : الجاذبية الأرضية ، سرعة الضوء ، و ثابت بلانك .     و قد تظهر حقول و ثوابت أخرى جديدة ، أثناء ذلك ، تكشف نواحي جديدة في مجال الفيزياء  لم تعرف لحد الآن . 7.1- التطورات المستقبلية:    يؤمن العلماء أن البحث في العلوم الفيزيائية ، لا تحده آفاق أو حواجز ، و أنه من الخطأ ، القول ببلوغ أي علم مرحلة الكمال ، رغم ما يبدو حاليا من عدم توقع حدوث تغييرات جوهرية في المباديء الأساسية للفيزياء ، و تتركز الأبحاث الأساسية حاليا في مجالين ، هما فيزياء الجسيمات و الفلك .    و تجري المحاولات في المجال الأول ، سعيا وراء التوصل إلى معرفة الجسيمات الأولية التي تتألف منها جميع المواد ، و تحديد كيفية تفاعلها مع بعضها البعض . أما في مجال الفلك ، فتجري دراسات عن المادة، على نطاق واسع ، و على الظروف التي يتعذر حدوثها مرة أخرى على الأرض ، أو في الكون ، و سبق لها أن حدثت في الأزمنة السابقة من عمر الكون ، نتيجة للفرق الزمني الذي استغرقه الضوء في بلوغ الأرض ، من النجوم و الأجسام السماوية البعيدة جدا .    وينتج الضوء من النجوم ، نتيجة تفاعلات نووية حرارية ، تحدث على نطاق ميكروسكوبي ، و تتضمن أعداد هائلة من الذرات . ويؤثر فعل حقل أضعف القوى المعروفة ، و هي قوة الجاذبية ، على أبعاد فلكية . و تجري محاولات في الوقت الحالي ، للبحث عن نظرية موحدة للحقول ، تربط بين حقول القوى الأربع المعروفة ، و تعطي تفسيرا عن سبب القيم الثابتة للثوابت : الجاذبية الأرضية ، سرعة الضوء ، و ثابت بلانك .     و قد تظهر حقول و ثوابت أخرى جديدة ، أثناء ذلك ، تكشف نواحي جديدة في مجال الفيزياء  لم تعرف لحد الآن