من الفيزياء التقليدية إلى الفيزياء الحديثة

في القرن السابع عشر، تسائل العلماء: "هل هذه هي حقيقة الأشياء؟" لم يقتنع العالم الإيطالي جليليو جاليلي بالتفسيرات العلمية الموجودة وقتها، والمبنية على مجرد القول أو الأعراف المتداولة. في فرنسا، تسائل الفيلسوف ريني ديكارت عن حقائق الأشياء أيضا، لدرجة أنه لم يتمكن من التأكد إلا من حقيقة وجوده، وقال "أنا أفكر، إذا أنا هنا" أو باللاتينية “Cogito ergo sum”. كان الانجليزي "فرانسيس بيكون" أيضا مهتما بمبادئ اكتساب المعرفة، وهو من أسس الطريقة التي نسميها بالأسلوب العلمي، وهي عبارة عن إعداد التوقعات، ثم اختبارها بمنهجية بالتجارب، فإذا لم تتطابق النتائج مع التوقعات، تستبعد الأفكار التي بُنيت عليها التوقعات، وتُعد أفكار وتوقعات جديدة، ثم تختبر ثانية. في عام موت جاليليو جاليلي (1642)، ولد إسحاق نيوتن في إنجلترا. تحدى نيوتن، الأفكار التقليدية في الفيزياء أكثر من أي شخص آخر، وذلك عبر التجارب ونوع جديد من الحسابات، فاكتشف تفسيرات قوانين الطبيعة في عدة مجالات. يشتهر نيوتن اليوم بتفسيره للجاذبية الأرضية، وهي قوة الجذب التي تجعل التفاحة تسقط للأسفل، وتتسبب في بقاء القمر في مداره حول الأرض. وكان نيوتن أول من شرح كيفية توافق القوة والكتلة والحركة معا. الفيزياء التي طُوِرَت في هذه الفترة تسمى الفيزياء الكلاسيكية. أو، تكريما له، فيزياء نيوتن. الفيزياء الكلاسيكية تُطبق إلى اليوم لتفسير معظم الأشياء التي نراها يوميا. لازلنا نستخدم قوانين نيوتن لحساب كيفية سقوط جسم ما، ولإرسال الأقمار الصناعية للفضاء. طالما نستخدم الأحجام والسرعات التي نعرفها، تظل قوانين نيوتن دقيقة. ولكن عند دراسة الأشياء متناهية الصغر مثل الذرة، أو ما هو أصغر، يحدث شيء غريب. في هذا العالم الصغير جدا من البروتونات والنيوترونات والإلكترونات تختلف قوانين الطبيعة عن فيزياء نيوتن، وهذا هو اختصاص الميكانيكا الكمية، وهي نوع عجيب من أنواع الفيزياء. . في الميكانيكا الكمية، توجد الجسيمات، ولكن، لا يتم تحديد مكانها بالضبط. الإلكترون مثلا هو جسيم لا يمكن وصف موضعه إلا بالاحتمالات، ولكن ليس كموقع محدد! تتناقض ميكانيكا الكم مع مفاهيم الفيزياء الحدسية عادة، وهي رائعة ومحيرة في نفس الوقت عند محاولة فهمها. الفيزياء الكلاسيكية لا تنطبق أيضا عند دراسة الأجسام التي تتحرك بسرعة عالية جدا. هذا قطار يتحرك بسرعة 100 كم في الساعة، و هناك شخص يجري على سطحه، في نفس اتجاه القطار، بسرعة عشرة كم في الساعة. بالنسبة للأرض، فانه يتحرك بسرعة 110 كم في الساعة… 100 زائد 10. هذا طبيعي، ولكن إذا وقف على سطح القطار وأضاء مصباحا ووَجههُ باتجاه الأمام، فستظل سرعة الضوء كما هي، . كما لو كان واقفا على الأرض. ... أليس هذا محيرا؟ bewildering, isn't it? للتعامل مع سرعات مثل سرعة الضوء، نحتاج إلى النظرية النسبية لأينشتاين، ومثل ميكانيكا الكم، لا تتوافق النظرية النسبية مع فهمنا العام للفيزياء. تقسم الفيزياء بشكل عام لثلاثة أجزاء: أولا، الفيزياء ما قبل الكلاسيكية، ويمكن تسميتها فيزياء أرسطو، واعتمدت في الغالب على الحدس والتقاليد والأعراف. لاحقا، في القرن ال 16 ، قلب أشخاص مثل جاليليو ونيوتن وغيرهم فيزياء أرسطو رأسا على عقب، وظهرت الفيزياء الكلاسيكية باستخدام التجارب والرياضيات. ومنذحوالي 300 سنة، في بداية القرن 19، فُتح الباب للفيزياء الحديثة، بما في ذلك الميكانيكا الكمية و النظرية النسبية، وهي علوم جديدة عجيبة! الفيزياء على مر التاريخ جلبت لنا الكثير من الإكتشافات، فبدونها، لم تكن ستستطيعُ أن تشغل الموسيقى، وبالرجوع قليلا بالزمن ستشتاق لتلك الأشياء التي قدمتها لنا الإكتشافات الفيزيائية.