تاریخ و شاخه های فیزیک

واضح آرشیو وب فارسی:فان پاتوق: ريچارد فين من، فيزيكدان آمريكايي زماني علم را با اين گفته تشريح كرده بود كه: «طبيعت يك بازي بزرگ شطرنج است كه آن را خدايان بازي مى كنند و ما افتخار آن را داشتيم كه آن بازي را نگاه كنيم. قوانين بازي چيزي است كه ما آن را فيزيك اساسي و مبادي مى ناميم و هدف ما درك و فهم اين قوانين است.» بر طبق گفته فين من، فيزيك از گذشته هاي دور به عنوان علمي شناخته شده است كه مى كوشد تا «همه چيز» را تشريح و تفسير كند. فيزيك، مطالعه بر ماده و انرژي و كاوش دريافتن قوانيني است كه رفتار آنها را مشخص مى كند. در حالي كه شيميدانان عنصرها و تركيب ها را مطالعه مى كنند فيزيكدانان به مطالعه نيروهايي مى پردازند كه عنصرها را به وجود مى آورند و با هم تركيب و يا از يكديگر جدا مى كنند. در حالي كه اخترشناسان اجرام فضايي را مطالعه مى كنند، فيزيكدانان نيروهايي را مطالعه مى كنند كه اين اجرام را اينگونه شكل بخشيده اند و قوانيني را بررسي مى كنند كه بر حركت آنها در فضا حاكم هستند. فيزيكدان ها مى خواهند بدانند كه چه چيزي سبب مى شود كه اتم ها به يكديگر پيوند يافته و كهكشان ها از هم جدا هستند. براي درك همين مطالب است كه نيروهايي مانند گرانش و پديده هايي چون حركت، مغناطيس، الكتريسيته و انرژي هسته اي را آزمايش و بررسي مى كنند. بسياري از بزرگترين فيزيكدانان جهان، همچون فين من تحقيقات علمي را دنبال مى كنند و به تدريس آنها مى پردازند. در حالي كه گروه ديگري از فيزيكدانان در صنايع، طراحي شبكه هاي ارتباطي برتر، نيروگاه هاي با بازده بالا، ساختمان هاي امن تر و كارخانه هاي اتومبيل سازي، كشتى سازي و هواپيماسازي بسيار پيشرفته اي كه مقاومت هوا بر آن بسيار ناچيز است، كار مى كنند. بعضي از فيزيكدانان هم با پژوهشگران امور پزشكي همكاري مى كنند تا راه هاي جديدي را براي كاوش در تن آدمي بيابند. ممكن است روزي فيزيكدانان راه هاي عملي را براي پرواز اتومبيل و قطار در هوا به دست آورند و انرژي نامحدود، ارزان و پاك را در اختيار همگان قرار دهند. اين موارد فقط شماري از فرصت هاي بى شمار عملي است كه راه آن براي فيزيكدانان امروزي باز شده است. تاريخ فيزيك ريشه هاي فيزيك را به عنوان يك علم حداقل از حدود ۲۶۰۰ سال پيش مى توان رديابي كرد. در آن زمان بود كه فيثاغورث، فيلسوف يوناني هماهنگي ميان صوت تارها را در آلت موسيقي كشف كرد و آن را به صورت يك رابطه رياضي نشان داد. همين موضوع سبب شد كه فيثاغورث به دنبال يافتن قانون هاي ساده رياضي باشد كه پديده هاي طبيعي را به درستي تشريح نمايند، قانون هايي كه حركت يك ذره معلق در فضا تا كل سازوكار جهان را نشان دهند. در حدود ۴۰۰ سال پيش از ميلاد مسيح افلاطون و ارسطو نظر فيثاغورث را گسترش دادند. آنها نظمي را در گردش دايره اي ستارگان ديدند اما حركت سيارات در خلاف جهت ستارگان و دور و نزديك شدن آنها فكرشان را مغشوش كرد تا آن كه در سال ۱۵۴۳ ميلادي نيكلاي كپرنيك دانشمند لهستاني در فرضيه خود، با قراردادن خورشيد به جاي زمين هماهنگي فيزيكي جهان را عرضه كرد. در دهه اول ۱۶۰۰ ميلادي يوهان كپلر دانشمند آلماني دريافت كه مسير سيارات دايره نبوده بلكه به صورت بيضي است. او به مدد رصدها و مطالعات خود قانون هايي را به دست داد كه سرعت مدار و زمان گردش هر سياره را به طور دقيق بيان مى كرد.در حدود همان سال ها گاليله فيزيكدان ايتاليايي و رنه دكارت رياضيدان فرانسوي موضوع حركت را مورد مطالعه قرار دادند. آنها جدا از هم دريافتند كه اگر جسمي در حركت باشد مسير آن خط راست است و با سرعت ثابت جابه جا مى شود مگر آن كه چيزي بر آن اثر كند يا نيرويي بر آن وارد شود. اين فكر بنياد قوانين حركت بود كه به وسيله آيزاك نيوتن فيزيكدان انگليسي به وجود آمد.نيوتن در سال ۱۶۸۷ كتاب «اصول رياضي فلسفه طبيعى» را نوشت. اين كتاب يكي از متون بسيار مهم علمي است كه تاكنون نوشته شده و راهنماي بسياري از كارهاي علمي است كه مورد پذيرش قرار گرفته است. در اين كتاب نيوتن سه قانون حركت را مورد بحث قرار داده است: قانون اينرسي، قانون شتاب ثابت و قانون عمل و عكس العمل. در اين كتاب «قانون گرانش جهانى» نيز ارائه شده است. اين قانون براساس مشاهدات كپلر كشف و به صورت رياضي فرمول بندي شد و نشان مى دهد كه هر دو جسم با نيرويي كه با حاصل ضرب جرم هاي آن نسبت مستقيم با مجذور فاصله آنها نسبت عكس دارد يكديگر را جذب مى كنند.نظرات نيوتن كه شامل مطالعه حركت اجسام و نيروهايي كه بر آنها اثر مى كند، است اساس علم مكانيك شد و به نوبه خود مكانيك اساس فيزيك جديد شد. در همان زمان كه نخستين فيزيكدانان به مطالعه حركت و قوانين آن مشغول بودند در جست وجوي بررسي ماهيت و رفتارهاي ماده در جهان نيز بودند. مثلاً در سال ۱۶۰۰ ميلادي روبرت بويل مشخص كرد كه اگرگازي را گرم كنيم، اتم ها جنبش بيشتري خواهند يافت و سبب مى شوند كه دما و فشار گاز افزايش يابد. تشريح رفتار گازها براساس حركت اتم ها اكنون به تئوري سينتيك گازها معروف است. اين موضوع يكي از كاربردهاي مهم و جالب مكانيك نيوتن در حوزه اتم ها _ نه ستارگان بود.در تئوري سينتيك بويل اين ايده وجود داشت كه گرما شكلي از انرژي است. شكل هاي ديگر انرژي از قبيل انرژي الكتريكي و انرژي شيميايي نيز به زودي شناخته شدند. بعدها مشخص شد كه اين شكل هاي گوناگون انرژي مى توانند به يكديگر تبديل شوند. اما انرژي خود به خود به وجود نمى آيد و نابود هم نمى شود. اين موضوع يعني _ پايستگي انرژي يكي از پايه هاي اساسي علم فيزيك شد.در طول سال هاي ۱۷۰۰ ميلادي بسياري از دانشمندان از جمله بنجامين فرانكلين سياستمدار، نويسنده و مخترع آمريكايي و الساندرو ولتا بسياري از ويژگى هاي الكتريسيته و قوانين حاكم بر آن را بررسي و كشف كردند. آنها وجود بارهاي مثبت و منفي الكتريسيته را كشف كردند و دريافتند كه فلزات رساناي خوبي براي الكتريسيته هستند. يعني بارها الكتريكي به سهولت از ميان آنها مى گذرد. اين اكتشافات سبب شد كه فيزيكدانان و شيميدانان دريابند كه خود اتم از بارهاي مثبت و منفي الكتريكي تشكيل شده است و واكنش هاي شيميايي را به كمك جذب و دفع الكتريكي بين اتم ها مى توان تشريح و تفسير كرد. معماهاي نور و خصوصيات آن در طول تاريخ نيز فيزيكدانان را مجذوب خود كرده است. نمونه اي از آينه فلزي كه مصرى ها در حدود چهار هزار سال پيش به كار مى برده اند در دره رود نيل از زير خاك بيرون آورده اند. دانشمندان يونان باستان مانند فيثاغورث، دموكريتوس، افلاطون و ارسطو درباره ماهيت نور به بحث پرداخته اند. اقليدس در حدود سه قرن پيش از ميلاد مسيح از انتشار نور به خط راست و برابري زاويه تابش با زاويه بازتابش سخن رانده است. در مجموعه پرسش و پاسخ بين ابوريحان بيروني و اين سينا به چنين پرسشي از سوي ابوريحان برمى خوريم كه «چگونه است كه ظرف شيشه اي مدور پر از آب كه در مسير نور آفتاب قرار گيرد اشياي مجاور خود را مى سوزاند اما اگر از آب تهي باشد، چنين نمى كند؟»۱ خواجه نصرالدين طوسي در كتاب تجريدالكلام مى گويد: «به نظر برخي از دانشمندان نور از ذرات خردي ساخته شده كه از منبع نور جدا شده و به اجسام گيرنده نور مى رسند. قطب الدين شيرازي در كتاب نهايه الادراك از رنگين كمان و چگونگي ديدن اجسام بحث مى كند، كمال الدين فارسي در كتاب تنفيع المناظر درباره شكست نور مى نويسد: هر گاه نور با جسم غليظ تري مصادف شود اين غلظت مانع از حركت نور در جهت اوليه خواهد بود پس در جهتي سير مى كند كه نفوذ در آن سهل تر است مسلماً چون راه سهل تري را اختيار مى كند زودتر به مقصد مى رسد.۲ در قرن هفدهم نيوتن با كارهايي كه بر روي نور انجام داد به اين نتيجه رسيد كه نور از ذره هاي كوچك تشكيل شده است. دانشمندان ديگر معتقد بودند كه ماهيت نور موج است. اما نفوذ نيوتن سبب شد كه نظريه او براي مدت ۲۰۰ سال مورد قبول با شد.سرانجام در سال ۱۸۶۵ جيمز ماكسول فيزيكدان اسكاتلندي همه پديده هاي الكتريكي و مغناطيسي را با تئوري خود تشريح و تفسير كرد. او گفت كه نور فقط بخشي از امواج الكترومغناطيسي است. ماكسول وجود امواج راديويي، كه موج، فروسرخ فرابنفش و اشعه ايكس و گاما كه بعد از آن كشف شد را پيش بيني كرد.تا اواخر سال ۱۸۰۰ ميلادي به نظر مى رسيد كه فيزيك ماموريت تشريح هر آن چيزي كه بايستي نسبت به رفتارمان و انرژي دانسته شود، شناخته است. به هر حال چيزي فراتر از حقيقت نيست. در اوايل دهه ۱۹۰۰ ميلادي فيزيك نيوتني با دو نظريه نسبيت و كوانتوم مورد ضربه شديد قرار گرفت.

این صفحه را در گوگل محبوب کنید

[ارسال شده از: فان پاتوق]

[مشاهده در: www.funpatogh.com]

[تعداد بازديد از اين مطلب: 164]