كيف تعمل الفيزياء

الفيزياء هي الدراسة العلمية للمادة والطاقة وكيفية تفاعلها مع بعضها البعض. يمكن أن تأخذ هذه الطاقة شكل الحركة، والضوء، والكهرباء، والإشعاع، والجاذبية – أي شيء تقريبًا. تتعامل الفيزياء مع المادة بمقاييس تتراوح من الجسيمات دون الذرية (أي الجسيمات التي تشكل الذرة والجسيمات التي تشكل تلك الجسيمات) إلى النجوم وحتى المجرات بأكملها.

كيف تعمل الفيزياء

كعلم تجريبي، تستخدم الفيزياء المنهج العلمي لصياغة واختبار الفرضيات التي تستند إلى مراقبة العالم الطبيعي. الهدف من الفيزياء هو استخدام نتائج هذه التجارب لصياغة قوانين علمية، وعادة ما يتم التعبير عنها بلغة الرياضيات، والتي يمكن استخدامها بعد ذلك للتنبؤ بالظواهر الأخرى.

عندما تتحدث عن الفيزياء النظرية، فأنت تتحدث عن مجال الفيزياء الذي يركز على تطوير هذه القوانين واستخدامها للاستقراء في تنبؤات جديدة. هذه التنبؤات من علماء الفيزياء النظرية ينتج عنها بعد ذلك أسئلة جديدة يقوم الفيزيائيون التجريبيون بناء عليها بتطوير تجارب لاختبارها. بهذه الطريقة، تتفاعل المكونات النظرية والتجريبية للفيزياء (والعلوم بشكل عام) مع بعضها البعض وتدفع بعضها البعض إلى الأمام لتطوير مجالات جديدة من المعرفة.

دور الفيزياء في مجالات العلوم الأخرى

بمعنى أوسع، يمكن اعتبار الفيزياء أهم العلوم الطبيعية. الكيمياء، على سبيل المثال، يمكن اعتبارها تطبيقًا معقدًا للفيزياء، لأنها تركز على تفاعل الطاقة والمادة في الأنظمة الكيميائية. نعلم أيضًا أن علم الأحياء، في جوهره، هو تطبيق للخصائص الكيميائية في الكائنات الحية، مما يعني أنه في النهاية تحكمه القوانين الفيزيائية.

بالطبع، لا نفكر في هذه المجالات الأخرى كجزء من الفيزياء. عندما نتحرى شيئًا علميًا، فإننا نبحث عن أنماط بالمقياس الأنسب. على الرغم من أن كل كائن حي يتصرف بطريقة مدفوعة بشكل أساسي بالجسيمات التي يتكون منها، فإن محاولة شرح نظام بيئي كامل من حيث سلوك الجسيمات الأساسية سيكون الغوص في مستوى غير مفيد من التفاصيل. حتى عند النظر إلى سلوك السائل، فإننا ننظر بشكل عام إلى خصائص السائل ككل من خلال ديناميكا الموائع، بدلاً من إيلاء اهتمام خاص لسلوك الجسيمات الفردية.

مفاهيم رئيسية في الفيزياء

نظرًا لأن الفيزياء تغطي مساحة كبيرة، فهي مقسمة إلى عدة مجالات محددة للدراسة، مثل الإلكترونيات، وفيزياء الكم، وعلم الفلك، والفيزياء الحيوية، والكهرباء والمغناطيسية والتيار الكهربي، والديناميكا الحرارية، وفيزياء الجوامد والنووية.

لماذا تعتبر الفيزياء مهمة؟

تشمل الفيزياء دراسة علم الفلك، وبطرق عديدة، كان علم الفلك هو أول مجال علمي منظم للبشرية. نظرت الشعوب القديمة إلى النجوم وتعرفت على الأنماط هناك، ثم بدأت في استخدام الدقة الرياضية لعمل تنبؤات حول ما يمكن أن يحدث في السماء بناءً على تلك الأنماط. مهما كانت العيوب الموجودة في هذه التنبؤات، فإن طريقة محاولة فهم المجهول كانت طريقة جديرة بالاهتمام.

لا تزال محاولة فهم المجهول مشكلة مركزية في حياة الإنسان. على الرغم من كل ما حققناه من تقدم في العلوم والتكنولوجيا، فإن كونك إنسانًا يعني أنك قادر على فهم بعض الأشياء وأيضًا أن هناك أشياء لا تفهمها. يعلمك العلم منهجية للتعامل مع المجهول وطرح الأسئلة التي تصل إلى قلب ما هو غير معروف وكيفية جعله معروفًا.

تركز الفيزياء، على وجه الخصوص، على بعض الأسئلة الأساسية حول كوننا المادي. الأسئلة الأكثر جوهرية التي يمكن طرحها تندرج إلى حد كبير في المجال الفلسفي لـ “الميتافيزيقيا” (ما وراء الطبيعة)، لكن المشكلة تكمن في أن هذه الأسئلة جوهرية لدرجة أن العديد من الأسئلة في عالم الميتافيزيقيا تظل بدون حل حتى بعد قرون أو آلاف السنين من الاستقصاء من قبل معظم أعظم العقول في التاريخ. من ناحية أخرى، حلت الفيزياء العديد من القضايا الأساسية، على الرغم من أن هذه الحلول تميل إلى فتح أنواع جديدة كاملة من الأسئلة.