آشنایی با علم فیزیک
آشنایی با علم فیزیک
مقدمه :
از دوران بسیار قدیم بشر سعی بر آن داشت تا ماهیت پدیده های طبیعی نظیر حرکت سیارات ، رعد برق ، الکتریسته ساکن و بسیاری دیگر از پدیده های طبیعی را کشف نماید . بنابراین سئوالات زیادی در ذهن او درباره ی "چرایی" و " چگونگی" پدیده های طبیعی به وجود آمد .
در این دوران به دلیل نقص دانش بشری سعی بر آن شد تا به بسیاری از این سئوالات بر اساس فلسفه پاسخ داده شود . افراد زیادی سعی بر توجیه این پدیده های نمود که از آن جلمه می توان ارسطو و ارشمیدس را نامبرد ، ارشمیدس به جواب های مناسبی نیز دست یافت که امروز کارهای مدون شده ی او تحت قوانین سیالات ارشمیدس شناخته می شوند اما فلسفه علمی نا توان برای حل معما های پیچیده ی طبیعت بود. که با گذشت زمان ناکارآمدی اش در این زمینه اثبات شد . و بنابراین علم دیگر برای توصیف این پدیده ها به نام " فیزیک" جایگزین شد. که مراحل رشد و تکوین و تحول خود را با تاریخ بشری پشت سر گذاشت و امروزه یکی از پیچیده ترین اما جذاب ترین علوم بشری ست که ذهن های توانای بسیاری را به خود مشغول نموده است. از جمله ی اساسی ترین این تحولات در فیزیک را می توان به شرح زیر معرفی نمود :
• تحولات ابن هیثم و دانشمندان مسلمان ایرانی دیگر نظیر خواجه نصیرالدین طوسی : این دانشمندان مسلمان اولین کسانی بودند که علم فیزیک را از یک علم انتزاعی فلسفی به یک علم تجربی و بر پایه آزمایشات تبدیل نمودند. آنها براساس نظریه های فلاسفه یونانی و با مشاهدات دقیق خود و با ابزار ریاضیات توانستند تحولی شگرف را ایجاد نمایند.
آشنایی با علم فیزیک
مقدمه :
از دوران بسیار قدیم بشر سعی بر آن داشت تا ماهیت پدیده های طبیعی نظیر حرکت سیارات ، رعد برق ، الکتریسته ساکن و بسیاری دیگر از پدیده های طبیعی را کشف نماید . بنابراین سئوالات زیادی در ذهن او درباره ی "چرایی" و " چگونگی" پدیده های طبیعی به وجود آمد .
در این دوران به دلیل نقص دانش بشری سعی بر آن شد تا به بسیاری از این سئوالات بر اساس فلسفه پاسخ داده شود . افراد زیادی سعی بر توجیه این پدیده های نمود که از آن جلمه می توان ارسطو و ارشمیدس را نامبرد ، ارشمیدس به جواب های مناسبی نیز دست یافت که امروز کارهای مدون شده ی او تحت قوانین سیالات ارشمیدس شناخته می شوند اما فلسفه علمی نا توان برای حل معما های پیچیده ی طبیعت بود. که با گذشت زمان ناکارآمدی اش در این زمینه اثبات شد . و بنابراین علم دیگر برای توصیف این پدیده ها به نام " فیزیک" جایگزین شد. که مراحل رشد و تکوین و تحول خود را با تاریخ بشری پشت سر گذاشت و امروزه یکی از پیچیده ترین اما جذاب ترین علوم بشری ست که ذهن های توانای بسیاری را به خود مشغول نموده است. از جمله ی اساسی ترین این تحولات در فیزیک را می توان به شرح زیر معرفی نمود :
• تحولات ابن هیثم و دانشمندان مسلمان ایرانی دیگر نظیر خواجه نصیرالدین طوسی : این دانشمندان مسلمان اولین کسانی بودند که علم فیزیک را از یک علم انتزاعی فلسفی به یک علم تجربی و بر پایه آزمایشات تبدیل نمودند. آنها براساس نظریه های فلاسفه یونانی و با مشاهدات دقیق خود و با ابزار ریاضیات توانستند تحولی شگرف را ایجاد نمایند.
• تحولات حاصل توسط گالیله و نیوتن : گالیله اولین کسی بود که نظریه زمین محور حرکات اجرام آسمانی را رد نمود و به مطالعه پدیده های آسمانی و مکانیکی با دیدی نوین پرداخت . بعد از او ایزاک نیوتن به مدون نمود مکانیک پرداخت او در کتاب principia (1678) خود با معرفی قوانین حرکت و قوانین جاذبه عمومی پایه گذار مکانیک نوینی شد که امروز ما امروز آنرا مکانیک کلاسیک می دانیم و از قسمت های اصلی فیزیک است . کار او در نهایت با تلاش لاگرانژ و هامیلتون به نهایت خود دست یافت.
• جیمز کلرک ماکسول(1864) : او موفق شد با بررسی الکتریسیته و مغناطیس معادلات بسیت گانه خود را معرفی نماید که توصیف گر کلیه پدیده های الکترو مغناطیس کلاسیک بود .بعد ها با استفاده از آنالیز برداری این 20 معادله فقط به 4 معادله خلاصه شد که بعنوان معادلات ماکسول برای الکترو مغناطیس شناخته می شود .
• تحولا بزرگ : شاید بزرگ ترین تحولی که علم فیریک به خود دیده تحولی باشد که در اواخر قرن 19 و اوایل قرن بیستم با ظهور تئوری نسبیت اینشتن و فیزیک کوانتومی به سر دمداری پلانک ، هایزنبرگ و شرودینگر رخ داد. آنها توانستند با این دو نظریه جدید علم فیزیک را وارد عرصه های نوینی کنند و به توصیف پدیده های بسیاری بپردازند و در ضمن پدیده های جدید بسیاری را نیز کشف نمایند.
در نهایت این دو نظریه در کارهای افرادی نظیر ریچارد فاینمن با یکدیگر پیوند خوردند و نظریه میدانهای کوانتومی متولد شد و فیزیک نوین به مرحله کنونی خود رسید . تا امروز نظریه های بسیاری معرفی شده است که همگی برای حل معما های پیچیده خلقت بکار رفته است که شاید جدیدترین و مهمترین آنها را بتوان نظریه ریسمان ها دانست .
در این سیر تاریخ همان طور که پیشتر مطرح شد تمام تلاش ها برای پاسخ به دو سئوال اساسی در مورد پدیده های طبیعی بوده و همچنان نیز همان دوسئوال اساسی مطرح است :
چرا ؟ و چگونه ؟
تعریف و شرح :
فیزیک یکی از علوم طبیعی است که سعی بر آن دارد تا با استفاده از اصول اولیه و مفاهیم اولیه خود نظیر انرژی ، نیرو ، فضا – زمان و ... به توصیف پدیده های مشاهده شده در طبیعت بپردازد . و بطور کلی فیزیک سعی دارد تا به چرا ها و چگونه های مشاهده شده در طبیعت با استفاده از تحلیل های منطقی ، روابط ریاضی و آزمایش پاسخ دهد .
فیزیک محدوده ی گسترده ای از پدیده های از دنیای زیر اتمی گرفته تا کهکشان ها را مورد بررسی قرار می دهد. فیزیک از ساده ترین مسائل نظیر بررسی حرکت اجسام تا پیچیده ترین مسائل نظیر چگونگی پیدایش جهان را بررسی می نماید و بطور کلی فیزیک سعی بر آن دارد تا هر آنچه در طبیعت دیده می شود را به گونه ای توصیف نماید.
در فیزیک از روشی علمی برای تحلیل مسائل بهره می گیرد، در این روش ابتدا به مشاهده و جمع آوری اطلاعات سپس به ارائه تئوری (نظریه) بر اساس این داده می پردازیم و آنگاه به آزمایش صحت این نظریه مشغول می شویم ، در این آزمایشات یا تئوری نقض می شود و از فرآیند تحلیل مسئله خارج شده و یا آنکه بعد از آزمایشات فراوان به یک قانون علمی مبدل می شود که توصیف گر مسئله مورد نظر خواهد بود . یک قانون علمی تا زمانی که موردی خلاف آن مشاهده نشود صادق است پس از نقض آن می بایست به ارائه تئوری جامع تر و تکرار آزمایشات برای اثبات آن پرداخت تا جامع ترین قانون علمی برای پدیده های مشابه ارائه شود .
در فیزیک سه رویکرد متفاوت وجود دارد که هریک مکمل دو رویکرد دیگر است ، این سه رویکرد عبارتند از :
الف- رویکرد نظری : در این رویکرد فیزیکدان با استفاده از تئوری ها و قوانین موجود و با ابزار ریاضی و داده های ارائه شده از دو رویکرد دیگر سعی بر ایجاد تئوری های نوین یا بسط و گسترش تئوری های موجود دارند. شاخه نظری فیزیک همواره یکی از سخت ترین شاخه علوم است زیر فیزیکدان در این زمینه می بایست علاوه بر آشنایی با دانش فیزیک قبل از خود به ابزار ریاضی کاملاً مسلط باشند و با به گسترش مرز های دانش بشری بپردازند .
ب- رویکرد آزمایشی : در این روش فیزیکدانان سعی بر آن دارند تا براساس تئوری های ایجاد شده توسط فیزیکدانان نظری به انجام آزمایشاتی در راستای اثبات تئوری بپردازند و یا آنکه با ازمایشات متعدد به جمع آوری داده برای ارائه نظریه های جدید کمک کنند.
ج- رویکرد پدیده شناسی : در این رویکرد فیزیکدانان به بررسی پدید های موجود در عالم می پردازند تا به این وسیله در باره پدیده های ناشناخته اطلاعات جمع آوری نمایند ، و یا آنکه به جستجوی پدیده هایی ناشناخته ای که توسط تئوری پیش بینی شده است می پردازند.
