أهم النظريات الفيزيائية
تتعدد النظريات الفيزيائية وتتنوع مجالاتها، بدءًا من فيزياء الجسيمات النووية، مرورًا بالفيزياء البصرية والفلكية، وصولًا إلى الميكانيكية والكهربائية، بالإضافة إلى فيزياء الكم والديناميكا الحرارية. تشمل أيضًا الفيزياء الحديثة كالنظرية النسبية وفيزياء الكهرومغناطيسية. تتواجد في كل فرع من فروع العلم عدة نظريات وقوانين تهدف إلى تفسير وفهم الظواهر المختلفة. فيما يلي نستعرض بعضًا من أبرز النظريات الفيزيائية وأشهرها:
قوانين نيوتن للحركة
قام العالم نيوتن بوضع ثلاثة قوانين للحركة تعبر عن كيفية تفاعل الأجسام مع بعضها عند تأثير القوى عليها. تعتبر هذه القوانين أساسًا مهمًا في الفيزياء الكلاسيكية وتتلخص أهم نقاطها في ما يلي:
- القانون الأول ينص على أن الجسم يظل في حالة سكون أو يتحرك بسرعة ثابتة في خط مستقيم ما لم تؤثر عليه قوة خارجية.
- يرتبط تسارع الجسم بكل من كتلته والمقدار المؤثر عليه من القوة.
- عند تأثير جسم بقوة على جسم آخر، فإن الجسم الثاني سيعكس رد فعل مساوٍ في المقدار ومعاكس في الاتجاه.
نظرية النسبية
تُعَد نظرية النسبية واحدة من أعظم الإنجازات في علم الفيزياء، وقد وضعها العالم ألبرت آينشتاين. تتضمن هذه النظرية نسبيتين: النسبية الخاصة (1905) والنسبية العامة (1915). قام آينشتاين بإعادة النظر في المفاهيم المتعلقة بالزمان والمكان والمادة والطاقة والجاذبية، مما أتاح أساسًا لفهم العمليات الكونية وهيكل الكون.
تركز النسبية الخاصة على العلاقة بين المكان والزمان، وتهتم بالأجسام التي تتحرك ضمن الإطارات المرجعية القصورية الذاتية. تشير النظرية إلى أنه لا يمكن لجسم مادي الوصول إلى سرعة الضوء، وإن كان بإمكانه الاقتراب منها. هذه النظرية تُشكِّل قاعدة للعديد من النتائج المدهشة في الفيزياء، مثل معادلة E=mc². ومن بين أهم ما تطرحه النسبية الخاصة:
- في جميع الإطارات المرجعية القصورية، تظل سرعة الضوء ثابتة ولا تتأثر بتغير الزمان أو المكان.
- تشتمل النتائج أيضًا على مفاهيم تتعلق بتكافؤ الكتلة والطاقة، حيث يتغير الوقت والطول وفقًا للمراقب.
- تتناول النسبية العامة الجاذبية، وتصف كيفية تأثيرها على مرور الوقت، وتشرح ظواهر مثل ديناميكا الكواكب وولادة النجوم والثقوب السوداء.
- من بين النتائج الهامة للنسبية العامة، أن الجاذبية تعيق مرور الزمن وأن أشعة الضوء تنحني في المجالات الجاذبية.
- أسهمت النظريتان في تغيير مجرى العلوم الفيزيائية وأثرتا على الفكر البشري، خاصة في مجالات الطاقة النووية.
نظرية الانفجار العظيم
تُعتبر نظرية الانفجار العظيم الأكثر قبولًا لتفسير أصل الكون. فهي نموذج فيزيائي فلكي يشرح كيفية نشأة الكون من حالة أولية ذات كثافة وحرارة مرتفعتين، وكيف بدأ في التوسع مما أدى إلى تبريد الكون وتكوين الجسيمات التي شكلت الذرات فيما بعد. وتشير النظرية إلى أن الكون تضاعف قبل 13.8 مليار سنة، مما أدى إلى تكوّن النجوم والمجرات التي نعرفها اليوم.
نظرية الكم
يعتبر كل من نيلز بور وماكس بلانك من الشخصيات المؤثرة في تطوير نظرية الكم، فيما ساهم آينشتاين لاحقًا في توسيع أفكارها. وتعد نظرية الكم بمثابة تطور رئيسي في الفيزياء، حيث تقترح أن الطاقة موجودة في وحدات منفصلة تعرف بالـ”كوانت”، مما أتاح للعلماء فهم تفاعلات الطاقة والمادة على المستوى الذري.
