إسهامات إسحاق نيوتن في الفيزياء مجمعة بصيغة PDF. على الرغم من أن السير إسحاق نيوتن قد اشتهر بعمله في مجال الجاذبية، إلا أنه قام باكتشاف وتطوير العديد من الظواهر العلمية الأخرى خلال فترة حياته (1642-1727). كما أنه كان أول عالم بارز يحصل على لقب “سير” في إنجلترا، مما أعطاه شرفاً بالغاً.
من هو إسحاق نيوتن؟
- عاش إسحاق نيوتن، الذي وُلد في 25 ديسمبر 1642 وتوفي في 20 مارس 1727، عالمًا إنجليزيًا في مجالات الرياضيات والفلسفة الطبيعية.
- خلال تلك الحقبة، كان له دور محوري في الثورة العلمية، حيث ساهم في تقدم الفيزياء وعلم الفلك والرياضيات والعلوم الطبيعية، مساهماً بذلك في تشكيل إرث مستمر يؤثر في العلوم لثلاثة قرون مقبلة.
- أصبح اسم “نيوتن” رمزاً للمعرفة، حيث استخدمته الأجيال اللاحقة لوصف النظريات التي تعتمد على اكتشافاته، واعتبره العلماء من الأكثر تأثيراً في تاريخ العلوم.
- أسهم نيوتن في مجموعة متنوعة من مجالات الفكر، بما في ذلك الفيزياء والرياضيات، حيث أظهر إنجازاته في كتابه المشهور (Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica) الذي نُشر في عام 1687.
- في هذا الكتاب، الذي يُشار إليه بفخر كـ Principia، جمع ما هو معروف في إطاره النظري المتكامل، من خلال قوانينه للحركة ونظريته عن الجاذبية.
- تعد قدرة نيوتن على توحيد المعرفة في إطار شامل إنجازاً قلما تحقق من قبل علماء آخرين.
- تأسست أعظم اكتشافاته في فترة من العزلة، حيث أتيحت له الفرصة للتفكير بعمق في أفكاره المعقدة، مُستندًا في ذلك إلى مبدأ البساطة.
ما هي قوانين نيوتن؟
- أسس نيوتن في كتابه “Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica”، الذي نُشر لأول مرة عام 1687، المبادئ الأساسية للميكانيكا الكلاسيكية.
- في محدوديته، وضع نيوتن القوانين الثلاثة للحركة، المأخوذة من قوانين يوهانس كيبلر في الحركة الكوكبية ونموذجه الرياضي للجاذبية.
- استخدم هذه القوانين كذلك لحساب مسارات المذنبات وتأثير المد والجزر، مما ساعد في إلغاء الشكوك حول النظام المركزي الذي يضع الشمس في مركز الكون.
- كما أثبت أن حركة الأجسام على الأرض والأجرام السماوية تتبع نفس المبادئ.
- مثل اكتشافاته نقلة نوعية في مجالات الرياضيات والفيزياء وعلم الفلك، حيث كانت تسهم بدقة محسنة في وصف سلوك الكون.
إسهامات نيوتن في مجال البصريات
- بدأ نيوتن في عام 1666 بتقديم إسهاماته في علم البصريات، حيث أظهر أن اللون هو خاصية للضوء، من خلال تجربته باستخدام المنشور.
- كانت شغفه بالبصريات مصدر اكتشافاته الرائدة، حيث ركز على فهم طبيعة الضوء وخصائصه باستخدام المناظير والعدسات، وچاءت دراساته للانكسار والحيود كجزء من هذا البحث.
- نُشر وصف تجاربه في عام 1706 من خلال كتابه “البصريات”، الذي غطى بالتفصيل الظواهر المتعلقة بالضوء.
- أثبت أن الضوء الأبيض يتكون من أطوال موجية ملونة، مستخدمًا تجربته مع المنشور لتفريق الضوء الأبيض إلى ألوان مختلفة، مما يعد نفس الظاهرة المسؤولة عن تكوّن قوس قزح.
- بفضل هذا الاكتشاف، قام بتحويل المفهوم السائد في زمن أرسطو حول لون الضوء الأبيض كونه عديم اللون.
- في الفترة من 1670 إلى 1672، ألقى محاضرة في جامعة كامبريدج حول انكسار الضوء، حيثُ أوضح إمكانية تحويل الطيف الملون الناتج عن المنشور إلى ضوء أبيض بواسطة عدسة ثانية.
- كما توصل إلى أن العديد من الأجسام تتفاعل مع الضوء الملون بدلًا من كونها منتجة للون، وهي ما تعرف بنظرية نيوتن للألوان.
- استنتج أيضًا أن أي عدسة تستخدم في تلسكوب منكسِر ستعاني من تشتت الضوء، فتغلب على ذلك بإنشاء تلسكوب عاكس باستخدام المرآة، وهو ما يُعرف الآن بالتلسكوب النيوتوني.
إنجازات أخرى لنيوتن
- إسحاق نيوتن وضع أيضًا قانوناً تجريبياً للتبريد، درس سرعة الصوت، وطرح مفهوم السائل النيوتوني.
- بجانب إسهاماته في الرياضيات والبصريات، انغمس في دراسة التسلسل الزمني والكيمياء، إلا أن أغلب أعماله في هذه المجالات لم تُنشر إلا بعد وفاته بفترة طويلة.
- كان إسحاق بارو، المرشد الأكاديمي لنيوتن، له دور فعال في تقديم بعض ابتكارات نيوتن إلى المجتمع العلمي، كما عوضت نيوتن عن شائبة تلسكوبات الانكسار بالمرآة، مما جعل التصميم الجديد يحقق تكبيراً أقوى.
- أسس نيوتن أيضًا علم حساب التفاضل والتكامل استجابةً لأوجه القصور في الرياضيات السائدة.
- كان حساب التفاضل والتكامل، المسمى في البداية “طريقة السلاسل والتدفقات”، يوفر سُبلًا جديدة لحل مشكلات معقدة تتعلق بالمدارات والانحناءات، وهي ما تعذر على الهندسة الكلاسيكية تقديم حلول لها.
- هذا العلم يُعتبر ملائمًا لمواجهة التحديات بسبب قدرته على وصف الأشياء المتغيرة، مثل سرعة السقوط، حيث أن نيوتن وضع البنية الأساسية لفهم هذه القضايا.
إسهامات نيوتن في الفيزياء
- بالإضافة إلى اكتشافه للجاذبية العالمية، طور نيوتن ثلاث قوانين للحركة تشكل الأسس الجوهرية للفيزياء الحديثة.
- أدى تطوير حساب التفاضل والتكامل إلى طرق مبتكرة لحل المشكلات الرياضية، بينما تضمنت إسهاماته في البصريات دراسة الضوء الأبيض واكتشاف طيف الألوان، حيث أن تجاربه جعلته معروفًا في البداية.
- نفذ نيوتن تجربة باستخدام منشور زجاجي ليكشف طبيعة الضوء، حيث وضع المنشور أمام حزمة من الضوء الساقط عبر ثقب في النافذة.
- تجلى عبقرية نيوتن بوضوح، حيث لا تزال قوانينه الثلاثة للحركة (الجمود، التسارع، والحركة ورد الفعل) تمثل أساسًا متينًا للفيزياء الحديثة.
- طرح نظرية الجاذبية الكونية، وهي تصوّر أن جميع الجسيمات في الكون تمارس قوى جاذبية على بعضها، حيث اعتبر نيوتن أن الجاذبية تحيط بنا من كل جانب، من تفاحة تسقط من الشجرة حتى القمر الزاهر في مداره.
- بينما تم تعديل قانونه لاحقًا بفضل نظرية النسبية لأينشتاين، ظل تصور نيوتن للجاذبية أساسيًا في الفيزياء لأكثر من مئتي عام.
- أجرى الحديد تجارب في البصريات لدراسة طبيعة الضوء واكتشف أن الضوء الأبيض يتكون من مجموعة متنوعة من الألوان.
- استخدم المنشورات لتفريق الضوء الأبيض إلى قوس قزح من الألوان، ومع ذلك لم تنشر استنتاجاته حتى عام 1704 في كتابه “البصريات”، الذي يُعتبر أطروحته العلمية الثانية الكبرى.
