علم الفيزياء وارتباطه بالعلوم الأخرى
علم الفيزياء وارتباطه بالعلوم الأخرى، غالبًا ما يسمح التقدم الفيزياء بتقدم التقنيات الجديدة، على سبيل المثال، أدى التقدم في فهم الكهرومغناطيسية وفيزياء الحالة الصلبة والفيزياء النووية بشكل مباشر، إلى تطوير منتجات جديدة غيرت المجتمع المعاصر بشكل جذري.
كما ألهم تقدم الميكانيكا في تطوير حساب التفاضل والتكامل، تابعوا موقع مقال للتعرف على علم الفيزياء وارتباطه بالعلوم الأخرى.
علم الفيزياء
الفيزياء هي العلم الطبيعي الذي يدرس المادة، حركتها وسلوكها عبر المكان والزمان، والكيانات ذات الصلة للطاقة والقوة.
والفيزياء هي أحد التخصصات العلمية الأساسية، وهدفها الرئيسي هو فهم كيف يتصرف الكون.
تعتبر الفيزياء من أقدم التخصصات الأكاديمية، ومن خلال احتوائها على علم الفلك، ربما تكون أقدمها.
وعلى مدى أكثر من ألفي عام ماضية، كانت الفيزياء والكيمياء وعلم الأحياء وفروع معينة من الرياضيات جزءًا من الفلسفة الطبيعية.
ولكن خلال الثورة العلمية في القرن السابع عشر، ظهرت هذه العلوم الطبيعية، كمحاولات بحثية فريدة في حد ذاتها.
تتقاطع الفيزياء مع العديد من مجالات البحث متعددة التخصصات، مثل الفيزياء الحيوية وكيمياء الكم.
ولا يوجد تعريف صارم لحدود الفيزياء، وغالبًا ما تفسر الأفكار المتجددة في الفيزياء الآليات الأساسية التي تقوم بدراستها العلوم الأخرى.
وقد توفر طرق بحث جديدة في المجالات الأكاديمية، مثل الرياضيات والفلسفة.
شاهد أيضًا: بحث عن درجة الحرارة والطاقة الحرارية في الفيزياء
علم الفيزياء وارتباطه بعلم الكيمياء
العلم الذي ربما يكون الأكثر تأثراً بالفيزياء هو الكيمياء؛ وتاريخيًا، تعاملت الأيام الأولى للكيمياء بشكل كامل تقريبًا مع ما نسميه الآن الكيمياء غير العضوية، وهي كيمياء المواد التي لا ترتبط بالكائنات الحية.
وكانت هناك حاجة إلى تحليل كبير لاكتشاف وجود العديد من العناصر، وعلاقاتها كيف تصنع المركبات المختلفة البسيطة نسبيًا الموجودة في الصخور، والأرض وما إلى ذلك.
كانت هذه الكيمياء المبكرة مهمة جدًا للفيزياء، وكان التفاعل بين العلمين عظيمًا جدًا، لأن نظرية الذرات تم إثباتها إلى حد كبير من خلال التجارب في الكيمياء.
نظرية الكيمياء
وتم تلخيص نظرية الكيمياء، أي التفاعلات نفسها، إلى حد كبير في الرسم البياني الدوري لمندلييف، والذي يبرز العديد من العلاقات الغريبة بين العناصر المختلفة.
وكان عبارة عن مجموعة من القواعد المتعلقة بأي مادة يتم دمجها، مع التي وكيف تشكل كيمياء غير عضوية.
وتم شرح كل هذه القواعد في النهاية من حيث المبدأ من خلال ميكانيكا الكم، بحيث تكون الكيمياء النظرية في الواقع فيزياء.
من ناحية أخرى، يجب التأكيد على أن هذا التفسير من حيث المبدأ، حيث أنه يوجد هناك فرق بين معرفة قواعد لعبة الشطرنج.
والقدرة على اللعب، لذا قد نعرف القواعد، لكن لا يمكننا اللعب بشكل جيد، لقد تبين أنه من الصعب للغاية التنبؤ بدقة بما سيحدث في تفاعل كيميائي معين.
ومع ذلك، يجب أن ينتهي الجزء الأعمق من الكيمياء النظرية في ميكانيكا الكم.
هناك أيضًا فرع للفيزياء والكيمياء تم تطويره بواسطة كلا العلمين معًا، وهو مهم للغاية.
هذه هي طريقة الإحصاء المطبقة في حالة وجود قوانين ميكانيكية، وهو ما يسمى على نحو مناسب بالميكانيكا الإحصائية.
في أي حالة كيميائية يشارك عدد كبير من الذرات، وقد رأينا أن الذرات، كلها تهتز بطريقة عشوائية ومعقدة للغاية، إذا تمكنا من تحليل كل تصادم.
وتمكنا من متابعة حركة كل جزيء بالتفصيل، فقد نأمل في معرفة ما سيحدث، لكن الأعداد العديدة اللازمة.
لتتبع كل هذه الجزيئات تتجاوز بشكل كبير قدرة أي جهاز كمبيوتر، وبالتأكيد قدرة العقل.
فكان من المهم تطوير طريقة، للتعامل مع مثل هذه المواقف المعقدة.
الميكانيكا الإحصائية
إذن هي علم ظاهرة الحرارة، أو الديناميكا الحرارية. يتم الآن اختزال الكيمياء غير العضوية كعلم، بشكل أساسي إلى ما يسمى بالكيمياء الفيزيائية وكيمياء الكم.
الكيمياء الفيزيائية لدراسة معدلات حدوث التفاعلات، وما يحدث بالتفصيل (كيف تصطدم الجزيئات)؟
(ما هي القطع التي تطير أولاً؟ وما إلى ذلك)، وكيمياء الكم لمساعدتنا على فهم ما يحدث، من حيث القوانين الفيزيائية والفرع الآخر للكيمياء هو الكيمياء العضوية.
ويمكن تطبيق الكثير من الكيمياء الفيزيائية وميكانيكا الكم على المركبات العضوية، وغير العضوية.
علم الفيزياء وارتباطه بعلم الأحياء
وهكذا نأتي إلى علم الأحياء، وهو دراسة الكائنات الحية، في الأيام الأولى لعلم الأحياء.
فكان على علماء الأحياء أن يتعاملوا، مع المشكلة الوصفية البحتة المتمثلة في معرفة الكائنات الحية الموجودة.
ولذا كان عليهم فقط حساب أشياء مثل شعر أطراف البراغيث، وبعد أن تمت معالجة هذه الأمور بقدر كبير من الاهتمام.
حيث دخل علماء الأحياء إلى الآلات داخل الأجسام الحية، أولاً من وجهة نظر شاملة، بطبيعة الحال، لأن الأمر يتطلب بعض الجهد للوصول إلى أدق التفاصيل.
كانت هناك علاقة مبكرة مثيرة للاهتمام بين الفيزياء، وعلم الأحياء ساعد فيها علم الأحياء الفيزياء في اكتشاف الحفاظ على الطاقة.
وهو ما أوضحه ماير لأول مرة فيما يتعلق بكمية الحرارة التي يأخذها ويطلقها كائن حي.
إذا نظرنا إلى عمليات علم الأحياء للحيوانات الحية عن كثب، فإننا نرى العديد من الظواهر الفيزيائية: دوران الدم، والمضخات، والضغط، وما إلى ذلك.
علم الفيزياء وارتباطه بعلم الفلك
يجب أن ننتقل الآن إلى علم الفلك، وعلم الفلك أقدم من الفيزياء؛ في الواقع، بدأت الفيزياء بإظهار البساطة الجميلة لحركة النجوم والكواكب.
والتي كان فهمها بداية الفيزياء؛ لكن أهم اكتشاف في علم الفلك كله هو أن النجوم، تتكون من ذرات من نفس النوع الموجود على الأرض، كيف تم ذلك؟
تحرر الذرات الضوء الذي له ترددات محددة، مثل جرس آلة موسيقية، والتي لها نغمات أو ترددات صوتية محددة.
وعندما نستمع إلى عدة نغمات مختلفة يمكننا التمييز بينها، ولكن عندما ننظر بأعيننا إلى مزيج من الألوان.
فلا يمكننا تحديد الأجزاء التي صنعت منها، لأن العين ليست في مكان قريب من تمييز، مثل الأذن في هذا الاتصال.
ومع ذلك، يمكننا باستخدام المطياف تحليل ترددات موجات الضوء وبهذه الطريقة يمكننا أن نرى نغمات الذرات الموجودة في النجوم المختلفة.
فهي من أكثر الاكتشافات إثارة للإعجاب، هو أصل طاقة النجوم التي تجعلها تستمر في الاحتراق.
تابع أيضًا: بحث عن قانون كيرشوف في الفيزياء
علم الفيزياء وارتباطه بعلم الجيولوجيا
ننتقل الآن إلى ما يسمى بعلوم الأرض أو الجيولوجيا، أولاً، الأرصاد الجوية والطقس، بالطبع أدوات الأرصاد الجوية هي أدوات فيزيائية.
وقد جعل تطور الفيزياء التجريبية هذه الأدوات ممكنة؛ ومع ذلك، فإن نظرية الأرصاد الجوية لم يتم التوصل إليها أبدًا بشكل مرضٍ من قبل الفيزياء.
تقول “حسنًا”، “لا يوجد شيء سوى الجو، ونحن نعرف معادلات حركات الجو” نعم فعلنا؛ “إذا كنا نعرف حالة الجو اليوم.
فلماذا لا يمكننا معرفة حالة الجو غدًا؟” أولاً، لا نعرف حقيقة الوضع اليوم، لأن الجو يدور ويلتف في كل مكان، واتضح أنها حساسة للغاية، وحتى غير مستقرة.
ماذا عن باطن الأرض؟ يُعرف الكثير عن سرعة موجات الزلزال عبر الأرض وكثافة توزيع الأرض.
ومع ذلك، لم يتمكن الفيزيائيون من الحصول على نظرية جيدة حول مدى كثافة مادة ما في الضغوط المتوقعة في مركز الأرض.
بعبارة أخرى، لا يمكننا معرفة خصائص المادة جيدًا في هذه الظروف، إلا عن طريق التجربة.
وهذا يتم من خلال علم الجيولوجيا، فكلاهما مهمان لتحقيق الآخر.
علم الفيزياء وارتباطه بعلم النفس
بعد ذلك، نعتبر علم النفس، وبالمناسبة، التحليل النفسي ليس علمًا: إنه في أحسن الأحوال عملية طبية، وربما حتى أكثر مثل علاج السحر.
لديه نظرية حول أسباب المرض – الكثير من “الأرواح” المختلفة، إلخ، وللطبيب الساحر نظرية مفادها أن مرضًا مثل الملاريا، سببه روح تأتي في الهواء.
لا يتم علاجه عن طريق هز ثعبان فوقه، ولكن الكينين يساعد الملاريا، لذا، إذا كنت مريضًا، فإنني أنصحك بالذهاب إلى الطبيب الساحر، لأنه رجل القبيلة الأكثر معرفة بالمرض.
من ناحية أخرى، فإن معرفته ليست علمًا، لم يتم فحص التحليل النفسي بعناية عن طريق التجربة.
ولا توجد طريقة للعثور على قائمة بعدد الحالات التي يعمل فيها، وعدد الحالات التي لا يعمل فيها، إلخ.
قد يهمك: معلومات عن الفوتون في الفيزياء
كانت هذه نبذة عن علم الفيزياء وارتباطه بالعلوم الأخرى من أجل أن تكون الفيزياء مفيدة للعلوم الأخرى بطريقة نظرية، بخلاف اختراع الأدوات، يجب أن يزود العلم المعني الفيزيائي وصفًا للشيء بلغة الفيزياء.