تاريخ علم الفيزياء

مقدمة عن علم الفيزياء: 

الفيزياء هي فرع من العلوم هدفه الأساسي دراسة المادة والطاقة. تجد اكتشافات الفيزياء تطبيقاتها في جميع أنحاء العلوم الطبيعية والتكنولوجيا ، لأن المادة والطاقة هي المكونات الأساسية للعالم الطبيعي. يمكن اعتبار بعض مجالات الدراسة الأخرى - الأكثر محدودًا في نطاقها - فروعًا انفصلت عن الفيزياء لتصبح علومًا في حد ذاتها. قد تنقسم الفيزياء اليوم بشكلها العام إلى الفيزياء الكلاسيكية  والفيزياء الحديثة .

تاريخ علم الفيزياء:

 تم استخلاص عناصر ما أصبح فيزياء في المقام الأول من مجالات علم الفلك والبصريات والميكانيكا ، والتي تم توحيدها بشكل منهجي من خلال دراسة الهندسة. بدأت هذه التخصصات الرياضية في العصور القديمة مع البابليين ومع الكتاب الهلنستيين مثل أرخميدس وبطليموس. في غضون ذلك ، ركزت الفلسفة القديمة - بما في ذلك ما كان يسمى "الفيزياء" - على شرح الطبيعة من خلال أفكار مثل أنواع "السبب" الأربعة لأرسطو.

الفيزياء عند اليونانيين القدامي:

  بدأ التحرك نحو فهم عقلاني للطبيعة على الأقل منذ العصر القديم في اليونان (650-480 قبل الميلاد) مع فلاسفة ما قبل سقراط. أعلن الفيلسوف طاليس ميليتس (القرنان السابع والسادس قبل الميلاد) ، الذي أطلق عليه اسم "أبو العلم" لرفضه قبول تفسيرات مختلفة خارقة أو دينية أو أسطورية للظواهر الطبيعية ، أعلن أن كل حدث له سبب طبيعي. كما حقق طاليس تقدمًا في عام 580 قبل الميلاد من خلال اقتراح أن الماء هو العنصر الأساسي ، وتجربة الجذب بين المغناطيس والعنبر المحمر وصياغة أول علم الكونيات المسجل. تناقش أناكسيماندر ، المشهور بنظريته التطورية الأولية ، عن أفكار طاليس واقترح أنه بدلاً من الماء ، كانت مادة تسمى apeiron هي اللبنة الأساسية لجميع المواد. حوالي عام 500 قبل الميلاد ، اقترح هيراكليتوس أن القانون الأساسي الوحيد الذي يحكم الكون هو مبدأ التغيير وأنه لا يوجد شيء في نفس الحالة إلى أجل غير مسمى. جعلته هذه الملاحظة واحدًا من أوائل العلماء في الفيزياء القديمة لمعالجة دور الوقت في الكون ، وهو مفهوم أساسي ومثير للجدل في بعض الأحيان في الفيزياء الحديثة وفي الوقت الحاضر. الفيزيائي المبكر ليوكيبوس  النصف الأول من في القرن الخامس قبل الميلاد) عارض بشدة فكرة التدخل الإلهي المباشر في الكون ، مقترحًا بدلاً من ذلك أن الظواهر الطبيعية لها سبب طبيعي. كان ليوكيبوس وطالبه ديموقريطس أول من طور نظرية الذرة ، وهي فكرة أن كل شيء يتكون بالكامل من عناصر مختلفة غير قابلة للتجزئة وغير قابلة للتجزئة تسمى الذرات.

خلال الفترة الكلاسيكية في اليونان (القرن السادس والخامس والرابع قبل الميلاد) وفي العصر الهلنستي ، تطورت الفلسفة الطبيعية ببطء إلى مجال مثير ومثير للدراسة. أرسطو (384 - 322 قبل الميلاد) ، طالب أفلاطون ، شجع المفهوم القائل بأن مراقبة الظواهر الفيزيائية يمكن أن تؤدي في النهاية إلى اكتشاف القوانين الطبيعية التي تحكمها. تغطي كتابات أرسطو الفيزياء الميتافيزيقيا والشعر والمسرح والموسيقى والمنطق والبلاغة واللغويات والسياسة والحكومة والأخلاق وعلم الأحياء وعلم الحيوان. كتب أول عمل يشير إلى هذا الخط من الدراسة باسم "الفيزياء" - في القرن الرابع قبل الميلاد ، أسس أرسطو النظام المعروف باسم فيزياء أرسطو. حاول شرح أفكار مثل الحركة (والجاذبية) بنظرية العناصر الأربعة. يعتقد أرسطو أن كل المادة تتكون من الأثير ، أو مزيج من أربعة عناصر: الأرض والماء والهواء والنار. وفقًا لأرسطو ، فإن هذه العناصر الأرضية الأربعة قادرة على التحول بين بعضها البعض والتحرك نحو مكانها الطبيعي ، لذلك يسقط حجر لأسفل نحو مركز الكون ، لكن اللهب يرتفع لأعلى نحو المحيط. في نهاية المطاف ، أصبحت الفيزياء الأرسطية تحظى بشعبية هائلة لعدة قرون في أوروبا ، حيث أبلغت التطورات العلمية والدراسية في العصور الوسطى. وظل النموذج العلمي السائد في أوروبا حتى زمن جاليليو جاليلي وإسحاق نيوتن.

في وقت مبكر من اليونان الكلاسيكية ، كانت المعرفة بأن الأرض كروية ("مستديرة") شائعة. حوالي 240 سنة قبل الميلاد ، نتيجة تجربة منمنمة ، قدر إراتوستينس (276-194 قبل الميلاد) محيطه بدقة. على النقيض من آراء أرسطو حول مركزية الأرض ، قدم أريستارخوس من ساموس حجة صريحة لنموذج مركزية النظام الشمسي ، أي لوضع الشمس ، وليس الأرض ، في مركزها . ذكر سلوقي سلوقيا ، أحد أتباع نظرية مركز أرسطو ، أن الأرض تدور حول محورها ، والتي تدور بدورها حول الشمس. على الرغم من أن الحجج التي استخدمها فقدت ، فقد ذكر بلوتارخ أن سلوقس كان أول من أثبت نظام مركزية الشمس من خلال المنطق.

الفيزياء عند الهنود والصينين: 

في الفلسفة الهندية ، كان مهاريشي كانادا أول من طور بشكل منهجي نظرية الذرة حوالي 200 قبل الميلاد على الرغم من أن بعض المؤلفين قد خصصوه لعصر سابق في القرن السادس قبل الميلاد. تم شرحه بشكل أكبر من قبل الذريين البوذيين Dharmakirti و Dignāga خلال الألفية الأولى م. كما قدم باكودا كاتشايانا ، وهو فيلسوف هندي من القرن السادس قبل الميلاد ومعاصر لغوتاما بوذا ، أفكارًا حول الدستور الذري للعالم المادي. يعتقد هؤلاء الفلاسفة أن العناصر الأخرى (باستثناء الأثير) كانت محسوسة جسديًا ومن ثم تضمنت جزيئات ضئيلة من المادة. آخر جزء من المادة الدقيقة التي لا يمكن تقسيمها بشكل أكبر كان يسمى Parmanu. اعتبر هؤلاء الفلاسفة أن الذرة غير قابلة للتدمير وبالتالي فهي أبدية. اعتقد البوذيون أن الذرات هي أشياء دقيقة لا يمكن رؤيتها بالعين المجردة التي تنشأ وتختفي في لحظة. اعتقدت مدرسة الفايشيكا للفلاسفة أن الذرة كانت مجرد نقطة في الفضاء. كما كان أول من وصف العلاقات بين الحركة والقوة المطبقة. النظريات الهندية حول الذرة مجردة إلى حد
كبير ومغروسة في الفلسفة لأنها كانت تستند إلى المنطق وليس إلى الخبرة الشخصية أو التجارب..

الفيزياء في العصر الاسلامي: 

في القرن السابع إلى القرن الخامس عشر ، حدث تقدم علمي في العالم الإسلامي. تمت ترجمة العديد من الأعمال الكلاسيكية باللغات الهندية والآشورية والساسانية والفارسية واليونانية ، بما في ذلك أعمال أرسطو ، إلى اللغة العربية. قدم ابن الهيثم (965-1040) إسهامات مهمة عالم عربي يعتبر مؤسس البصريات الحديثة. افترض بطليموس وأرسطو أن الضوء إما يخرج من العين لإضاءة الأشياء أو أن "الأشكال" المنبثقة من الأشياء نفسها ، أن الضوء ينتقل إلى العين بأشعة من نقاط مختلفة على كائن. انتقلت أعمال ابن الهيثم وأبي ريحان البيروني (973-1050) ، وهو عالم فارسي ، إلى أوروبا الغربية في نهاية المطاف حيث درسها باحثون مثل روجر بيكون وويتلو. 

كان ابن الهيثم والبيروني من أوائل مؤيدي المنهج العلمي. يعتبر ابن الهيثم "أبو المنهج العلمي الحديث" بسبب تركيزه على البيانات التجريبية واستنساخ نتائجه. إن أول نهج منهجي للتجارب بالمعنى الحديث واضح في أعمال ابن الهيثم ، الذي قدم طريقة تجريبية استقرائية لتحقيق النتائج.  قدم البيروني طرقًا علمية مبكرة للعديد من مجالات التحقيق المختلفة خلال العشرينيات والثلاثينيات من القرن العشرين ،  بما في ذلك الطريقة التجريبية المبكرة للميكانيكا, تشبه منهجية البيروني المنهج العلمي الحديث ، لا سيما في تركيزه على التجارب المتكررة. 

كان ابن سينا ​​(980-1037) ، والمعروف باسم "ابن سينا" ، أحد الموسوعات من بخارى (في أوزبكستان الحالية) المسؤول عن الإسهامات المهمة في الفيزياء والبصريات والفلسفة والطب. نشر نظريته في الحركة في كتاب الشفاء (1020) ، حيث جادل بأن الزخم ينقل الزخم إلى قذيفة ، ويعتقد أنه فضيلة مؤقتة ستنخفض حتى في الفراغ. اعتبرها ثابتة ، وتتطلب قوى خارجية مثل مقاومة الهواء لتبديدها, قام ابن سينا ​​بالتمييز بين "القوة" و "الميل" ، وجادل بأن الجسم اكتسب المايا عندما يكون الجسم في مواجهة الحركة الطبيعية. وخلص إلى أن استمرار الحركة يُعزى إلى الميل الذي يتم نقله إلى الجسم ، وأن هذا الجسم سوف يستمر حتى ينعدم الميل. كما زعم أن المقذوفات في الفراغ لن تتوقف إلا إذا تم التأثير عليها. يتوافق مفهوم الحركة هذا مع قانون نيوتن الأول للحركة ، القصور الذاتي ، الذي ينص على أن الجسم المتحرك سيبقى في الحركة ما لم يتم التأثير عليه من قبل قوة خارجية. هذه الفكرة التي اختلفت عن وجهة النظر الأرسطية .

قام عمر خيام (1048-1131) ، وهو عالم فارسي ، بحساب طول السنة الشمسية ولم يكن يُخرج إلا بجزء من الثانية عند مقارنته بحساباتنا الحديثة. استخدم هذا لتكوين تقويم يعتبر أكثر دقة من التقويم الغريغوري الذي جاء بعد 500 عام. [بحاجة لمصدر] تم تصنيفه كواحد من أوائل علماء الاتصال العظماء في العالم ، على سبيل المثال ، أقنع أحد علماء اللاهوت الصوفي بأن العالم يتحول إلى محور. [بحاجة لمصدر]

تبنى هبة الله أبو البركات البغدادي (حوالي 1080-1165) تعديل نظرية ابن سينا ​​عن حركة المقذوفات. في كتابه المعبر ، ذكر أبو البركات أن المحرك يضفي ميلًا عنيفًا ( اي ميل قصري) على الحركة وأن هذا يتضاءل مع ابتعاد الجسم المتحرك عن المُحرك.  كما اقترح شرحًا لتسريع الأجسام الساقطة من خلال تراكم الزيادات المتتالية للقوة مع الزيادات المتتالية للسرعة. ووفقًا لشلومو باينز ، كانت نظرية البغدادي للحركة "أقدم إنكار لقانون أرسطو الديناميكي الأساسي [أي أن القوة الثابتة تنتج حركة موحدة] ، ترقبًا بطريقة غامضة للقانون الأساسي الميكانيكا الكلاسيكية [أي أن القوة المطبقة باستمرار تنتج تسارعًا] "’ أشار جان بوريدان وألبرت ساكسوني لاحقًا إلى أبو البركات في شرح أن تسارع الجسم الساقط هو نتيجة لزيادة زخمه.

اقترح ابن باجة (1085-1138) ، المعروف باسم "Avempace" في أوروبا ، أنه لكل قوة هناك دائمًا قوة رد فعل. في حين أنه لم يحدد أن تكون هذه القوى متساوية ، إلا أنها كانت مقدمة لقانون نيوتن الثالث للحركة الذي ينص على أنه لكل فعل هناك رد فعل متساو ومعاكس. كان ابن باجة منتقدًا لبطليموس وعمل على إنشاء نظرية جديدة للسرعة لتحل محل النظرية التي وضعها أرسطو. دعم اثنان من الفلاسفة المستقبليين النظريات التي أنشأها Avempace ، والمعروفة باسم ديناميكيات Avempacean. كان هؤلاء الفلاسفة توماس أكويناس ، كاهن كاثوليكي ، وجون دونز سكوتس. ذهب غاليليو إلى اعتماد صيغة Avempace "أن سرعة جسم معين هي اختلاف القوة الدافعة لذلك الجسم ومقاومة وسيط الحركة". 
 

ناصر الدين الطوسي (1201-1274) ، عالم الفلك والرياضيات الفارسي الذي توفي في بغداد ، قام بتأليف خزانة الفلك ، وهي جدول دقيق بشكل ملحوظ لحركات الكواكب التي أصلحت النموذج الكوكبي الحالي لعلم الفلك الروماني لبطليموس من خلال وصف موحد لحركة دائرية لجميع الكواكب في مداراتها. أدى هذا العمل إلى اكتشاف لاحقًا ، من قبل أحد طلابه ، أن الكواكب لها مدار بيضاوي بالفعل. ] إن الانهيار التدريجي للنظام البطلمي مهد الطريق لفكرة ثورية مفادها أن الأرض تدور فعليًا حول الشمس (مركزية الشمس)  .