تاریخچه مختصری از علم فیزیک
تعريف فیزیک از واژه یونانی physikos به معنی « طبیعی» و physis به معنی « طبیعت» گرفته شده است. پس فیزیک علم طبیعت است به عبارتی در عرصه علم پدیده های طبیعی را بررسی می کند.
علم فیزیک علم فیزیک رفتار و اثر متقابل ماده و نیرو را مطالعه می کند.مفاهیم بنیادی پدیده های طبیعی تحت عنوان قوانین فیزیک مطرح می شوند.این قوانین به توسط علوم ریاضی فرمول بندی می شوند به طوریکه قوانین فیزیک و روابط ریاضی با هم در توافق بوده و مکمل هم هستند.و دو تایی قادرند کلیه پدیده های فیزیکی را توصیف نمایند.
تاریخچه علم فیزیک از روزگاران باستان مردم سعی می کردند رفتار ماده را بفهمند. و بدانند که:چرا مواد مختلف خواص متفاوت دارند؟ چرا برخی مواد سنگینترند؟ و… همچنین جهان ، تشکیل زمین و رفتار اجرام آسمانی مانند ماه و خورشید برای همه معما بود. قبل از ارسطو تحقیقاتی که مربوط به فیزیک می شد ، بیشتر در زمینه نجوم صورت می گرفت. علت آن در این بود که لااقل بعضی از مسائل نجوم معین و محدود بود و به آسانی امکان داشت که آنها را از مسائل فیزیک جدا کنند. در برابر سوالاتی که پیش می آمد گاه خرافاتی درست می کردند، گاه تئوریهایی پیشنهاد می شد که بیشتر آنها نادرست بود. این تئوریها اغلب برگرفته ازعبارتهای فلسفی بودند و هرگز بوسیله تجربه و آزمایش تحقیق نمی شدند. و بعضی مواقع نیز جوابهایی داده می شد که لااقل بصورت اجمالی و با تقریب کافی بنظر می رسید.
در آن زمان جهان به دو قسمت تقسیم می شد: جهان تحت فلک قمر و مابقی جهان.مسائل فیزیکی اغلب مربوط به جهان زیر ماه بود و مسائل نجومی مربوط به ماه و آن طرف ماه نیز،« فیزیک ارسطو» یا بطور صحیحتر« فیزیک مشائی» بود که در چند کتاب مانند« فیزیک»،« آسمان»،« آثار جوی»،« مکانیک»،« کون و فساد» و حتی« مابعدالطبیعه» دیده می شد.
در قرن 17 ، گالیله برای اولین باربه منظور قانونی کردن تئوریهای فیزیک ، از آزمایش استفاده کرد. او تئوریها را فرمولبندی کرد و چندین نتیجه از دینامیک و اینرسی را با موفقیت آزمایش کرد. پس از گالیله ، اسحاق نیوتن ، قوانین معروف خود «قوانین حرکت نیوتن) را ارائه کرد که به خوبی با تجربه سازگار بودند. بدین ترتیب فیزیک جایگاه علمی و عملی خود را یافت و روزبه روز پیشرفت کرد، مباحث آن گسترده تر شد، تا آنجا که قوانین آن از ریزترین ابعاد اتمی تا وسیعترین ابعاد نجومی را شامل می شود. اکنون فیزیک مانند زنجیری محکم با بقیه علوم مرتبط است و هنوز هم به سرعت در حال گسترش و پیشرفت می باشد.
نقش فیزیک در زندگی هر فرد بزرگ یا کوچک، درس خوانده یا بیسواد ، شاغل یا بیکار خواه ناخواه با فیزیک زندگی می کند. عمل دیدن و شنیدن ، عکس العمل در برابراتفاقات ، حفظ تعادل در راه رفتن و… نمونه هایی از امور عادی ولی در عین حال وابسته به فیزیک می باشند. پدیده های جالب طبیعی نظیر رنگین کمان ، سراب ، رعد و برق ، گرفتگی ماه و خورشید و… همه با فیزیک توجیه می شوند. برنامه های رادیو ، تلویزیون ، ماهواره ، اینترنت ، تلفن و… با کمک فیزیک مخابره می شوند. با این نمونه های ساده ، می توان تصور کرد که اگر فیزیک نبود و اگر روزی قوانین فیزیک بر جهان حاکم نباشند، زندگی و ارتباطات مردم شدیدا دچار مشکل می شود.
فیزیک و سایر علوم فیزیک، دینامیک و ساختار درونی اتم ها را توصیف می کند. و از آنجا که همه مواد شامل اتم هستند، پس هر علمی که در ارتباط با ماده باشد، با فیزیک نیز مرتبط خواهد بود. علومی نظیر: شیمی ، زیست شناسی ، زمین شناسی ، پزشکی ، دندانپزشکی ، داروسازی ، دامپزشکی ، فیزیولوژی ، رادیولوژی ، مهندسی مکانیک ، برق ، الکترونیک ، مهندسی معدن ، معماری ، کشاورزی و … . فیزیک درصنعت ، معدن ، دریانوردی ، هوانوردی و… نیزکاربرد فراوان دارد. اینکه ابزار کار هر شغلی و هر علمی مبتنی براستفاده ازقوانین و مواد فیزیکی است، نقش اساسی فیزیک درسایر علوم و رشته ها را نمایان می کند. علاوه برآن استفاده روزافزون از اشعه لیزر در جراحی ها و دندانپزشکی، رادیوگرافی با اشعه ایکس در رادیولوژی ، جوشکاری صنعتی و… نمونه هایی از کاربردهای بیشمار فیزیک در علوم دیگرمی باشند.
فیزیک و آینده با این روند رو به رشدی که علم فیزیک در کنار سایر علوم دارد، می توان امیدوار بود که در آینده به چراها و چگونگی های عالم طبیعت پاسخ داده شود و این دنیای فیزیک سکوی پرتاب به عالم متا فیزیک باشد. در آينده شايد رسیدن به سرعت نور و فراتر از آن را مقدور باشد. در آينده شايد بتوان : - مثالهای عجیب نسبیت را عملی کند. - معمای مثلث برمودا را حل کند. - واقعیت یوفوها( بشقاب پرنده ها) را مشخص کند. - به راز وجود یا عدم وجود هوش فرا زمینی واقف شود. - و…
كشفيات وابسته به فيزيك
اعراب - مصريان و ديگران نظام عدد نويسي كنوني - هندسه مقدماتي و رياضيات مقدماتي را ابداع مي كنند.
قبل از ميلاد :
525 فيثاغورث : با ابداع آميزه اي از رياضيات و عرفان از افسانه رويگردان شده به اعداد كه آنها را منبع حقيقت مي داند روي مي آورد.
340 ارسطو : مجادله مي كند كه زمين به جاي يك فلات مسطح يك كره گرد است.
295 اقليدس : كتاب خود عناصر را منتشر و دانش هندسه را منظم و مرتب مي كند.
260 اريستار كوس ساموسي : اصل گردش زمين به گرد خورشيد و عالمي بسيار پهناور را پيش مي كشد.
240 : ارشميدس : مكانيك كلاسيك و دانش فيزيك مقدماتي را پي ريزي و مدون مي كند.
200 اراتوستنس : روش اندازه گيري محيط زمين را به دست مي دهد.
100 كلاديوس پتالومي ( بطلميوس) : مدل پيچيده زمين مركزي جهان را مي سازد كه تا 1400 سال بعد اساس دانش نجوم باقي مي ماند.
بعد از ميلاد
1515 لئوناردو داوينچي : در زمينه هاي مكانيك - هيدروليك و آيرو ديناميك مشاهدات و برداشت هاي مهمي مي كند.
1543 نيكلاس كپرنيك : كتاب ( درباره گردش سيارات) را منتشر و اصل خورشيد مركزي جهان را مطرح مي كند.
1572 تيكوبراهه : يك نوا (ستاره جديد = Nova ) مشاهده مي كند كه گواهي بر متغير بودن جهان مي شود.
1610 گاليلئو گاليله : براي نخستين بار آسمان شب را از درون يك دوربين نجومي تلسكوپ مي بيند و كشفياتي را اعلام ميكند كه مويد صحت نظريه كيهاني كپرنيك است.
1619 يوهان كپلر : ثابت مي كند كه مسير حركت سيارات به گرد خورشيد بيضي شكل است و قوانين حركت آن ها را بدست مي آورد.
1687 آيزاك نيوتن : با انتشار كتاب پرنسيپاي خود نشان مي دهد كه نيروي جاذبه ثقل كه از قانون تناسب معكوس با مجذور فاصله پيروي مي كند. عامل حركت سقوطي اجسام به طرف زمين و حركت مداري كره ماه به زمين - هر دو - يكي است.
1799 پي ير سيمون دو لاپلاس : براي فرضيه جاذبه عمومي نيوتن شالوده اي رياضي بنا و نظريه احتمالات را نيز پي ريزي مي كند. لاپلاس به پايه گذاري دستگاه آحاد اندازه گيري متريك هم كمك مي كند.
1824 كارل فردريش گاوس : اصول هندسه غير اقليدسي را پي ريزي مي كند.
1824 كريستين دوپلر : كشف مي كند كه فركانس امواج نوري و صوتي يك منبع در حال حركت به چشم و گوش يك ناظر ايستاده كمتر مي آيد اگر منبع در حال دور شدن از او و بيشتر مي آيد. اگر منبع در حال نزديك شدن به او باشد.
1831 مايكل فارادي : پديده القاي الكترومغناطيسي را كشف مي كند.
1848 ويليام كولن : دماي صفر مطلق را تعيين مي كند.
1848 ژان لئو فوكو : روش هايي براي اندازه گيري سرعت نور در هوا ابداع و ثابت مي كند كه سرعت سير نور در آب و ساير محيط هاي شفاف به نسبت عكس ضريب هاي شكست نوري آن محيط كاهش مي يابد.
1860 رابرت بنزن و گوستاو كيرشهف : تجزيه طيفي را پي ريزي و مقايسه مواد آزمايشگاهي با مواد سازنده خورشيد و ستارگان ديگر را كه در عمل به معناي امكان تعيين جنس مواد سازنده آن كرات از روي زمين است ممكن مي كند.
1864 جان كلارك ماكسول : در گفتار درباره الكتريسيته و مغناطيس- را كه امكان فهم پديده هاي مربوط به اين حوزه دانش را بسيار بيشتر مي كند منتشر مي سازد.
1879 آلبرت مايكلسن : با استفاده از اصول فوكو سرعت سير نور را اندازه مي گيرد.
1887 آلبرت مايكلسن و ادوارد مورلي : آزمايش هاي دقيقي انجام و به كمك آن ها نشان مي دهند كه فضا از چيزي به نام اتر كه وجود آن براي انتشار نور لازم دانسته مي شد نمي تواند پر باشد.
1894 هاينريش هرتز : عملا نشان مي دهد كه امواج الكترومغناطيسي با سرعت نور سير مي كنند و مانند آن مي توانند بازتابش و شكست داشته باشند و قطبي يا پلاريزه هم بشوند.
1895 ويليام رونتگن : اشعه ايكس را كشف و نخستين برنده جايزه نوبل در فيزيك مي شوند.
1898 ماري و پير كوري : عناصر راديو اكتيو راديوم و پولونيوم را شناسايي مي كنند.
1900 ماكس پلانك : نظريه كوانتومي تابش (تشعشع) را بصورت يك اصل بيان كرد و با آن فيزيك كوانتومي را پايه ريزي كرد.
1904 ارنست رادرفورد : نشان مي دهد كه عمر زمين را مي توان با محاسبه مقدار گاز هليومي كه از سنگ معدن مواد راديواكتيو خارج مي شود اندازه گرفت.
1905 آلبرت انيشتين : مقالاتي درباره نظريه نسبيت خاص - پديده فوتو الكتريك و حرارت براوني منتشر مي كند كه نظريه نسبيت وي اندازه كيري زمان و مكان در سرعت هاي زياد را ناهنجار و جرم و انرژي را معادل يكديگر مي داند.
1906 جي جي تامسون : وجود ذره الكترون را عملا تثبيت مي كند.
1911 ارنست رادرفورد : نشان مي دهد كه بخش اعظم جرمي اتم در هسته بسيار كوچك آن جاي دارد.
1913 نيلز بوهر : نظريه ساختار اتم را فرمول بندي مي كند.
1916 آلبرت انيشتين : نظريه نسبيت عام خود را كه نظريه بنيادي درباره فضا - زمان و جاذبه ثقل است منتشر مي كند و جاذبه ثقل را پديده اي ناشي از فضاي خميده ميداند.
1924 شاهزاده لويي دوبروي : اصل علمي را مطرح مي كند كه به موجب آن ماده حتي شيئي مانند الكترون كه در حالت عادي ذره شناخته مي شود در عين حال رفتار موجي هم دارد.
1925 ولفگانگ پاولي : اصل منع (exclusion principal) خود را كه در شناخت خطوط طيفي نور ستارگان و سحابي ها كارايي دارد بيان مي كند.
1926 اروين شرودينگر : معادله موج خود را كه شارح چگونگي حركت امواج دوبروي از مكاني به مكان ديگر است. و اينك معادله مركزي مكانيك كوانتومي دانسته مي شود تدوين و تثبيت مي كند.
1927 يان اورت : ثابت مي كند كه كهكشان راه شيري در چرخش است و چندي بعد با استفاده از تلسكوپ راديويي نقشه هايي از بازوي مارپيچي اين كهكشان تهيه مي كند.
1928 پي . ا. ام ديراك : با محاسبه وجود ذرات ضد ماده را پيش بيني مي كند كه اينها ذراتي هستند مانند ذرات ماده معمولي ولي بار الكتريكي مختلف العلامه با بار آنها ( يكي از آنها پزيترون است كه ضد الكترون است)
1929 ادوين هابل : با استفاده از تجزيه و تحليل طيفي نشان مي دهد كه جهان واقعا آنگونه كه انيشتين با محاسبه پيش بيني كرده است در حال انبساط است.
1931 ولفگانگ پاولي : وجود ذره نوترينو را با محاسبه پيش بيني مي كند.
1932 جيمز چادويك : ذره نوترون را كشف و جايزه نوبل 1935 در فيزيك را نصيب خود مي كند.
1938 ليزه و اوتو هاهن : پديده شكافت هسته اتم را كشف مي كند و هاهن به پاس آن كشف جايزه نوبل دريافت مي كند ( همكار او ميتز پيش از كامل شدن كار مجبور به فرار از آلمان نازي مي شود ولي آگاهان نقش آن خانم را در آن تلاش محفوظ مي دانند.)
1939 لئوزيلارد : به مفهوم واكنش زنجيره اي در فيزيك اتمي دست مي يابد و يكي از چند نويسنده نامه اي به امضاي انيشتين به رئيس جمهور روزولت مي شود. نامه درباره توانايي هاي بمب اتمي و علمي بودن ساخت آن با استفاده از پديده شكافت هسته اورانيوم است.
1942 انريكو فرمي : سرپرستي برنامه ساخت و راه اندازي نخستين راكتور اتمي جهان را كه بخشي از پروژه منهتن است به عهده مي گيرد.
1945 جي رابرت اوپنهايمر : برنامه ساختن نخستين بمب اتمي را كه بخشي از پروژه منهتن است رهبري مي كند.
1946 ژرژ گاموف : پيش بيني مي كند كه انفجار بزرگ آغازگر جهان بايد تشعشعات كيهاني پشت صحنه اي بار آورده باشد.
1960 آلن سنديج و توماس ماتيوس : كوازار ها را كه دورترين كهكشانها ( دورترين تا زمين) هستند كشف مي كنند.
1961 مري گل مان ويووال نعمان : مستقل از يكديگر طرح طبقه بندي ذرات درون اتمي را كه گل مان طرح هشت لايگي مي نامند مي ريزند
1963 ئي . ان . لورنتز : نخستين مقاله درباره نظريه درهم ريختگي را منتشر مي كند.
1964 مري گل مان و جرج زوويك : مستقل از يكديگر نظريه تشكيل يافتن پروتون و نوترون و هادرون ديگر از ذرات جديد كوچكتري به نام كوارك را پيش مي شكد كه نام كوارك و گل مان انتخاب مي كنند.
1965 ريچار فاينمن : مشتركا با توموناكو و شوينگر جايزه نوبل در فيزيك را بپاس ابداع نظريه الكتروديناميك كوانتومي برنده مي شوند. نظريه اي كه ابداع آن در طريق جستجو براي درك طبيعت گام مهمي به جلو تلقي مي شود.
1965 رابرت ويلسون و آرنونپنرياس : وجود تشعشعات يا تابش هايي را در اعماق فضا كشف و صحت نظريه انفجار بزرگ را تاييد آزمايش مي رسانند.
1968 آزمايش هاي انجام شده در مركز شتاب دهنده خطي دانشگاه استنفورد صحت نظريه كوارك ها را تاييد ميكنند.
1981 آلن گوت : اين اصل را كه عالم كيهاني اوليه از يك دوره انبساط قابل نمايش با يك تابع رياضي نمايي گذر كرده است ثابت مي كند.
1995 دانشمندان شاغل در آزمايشگاه دستگاه شتاب دهنده ملي فرمي - نشانه هاي وجود كوارك (رو) آخرين عضو پيدا نشده خانواده ذرات تشكيل دهنده سنگ بناي كل ماده موجود در عالم را پيدا مي كند.
