به عشق فیزیک

از کوارک‌ تا کیهان‌، همراه با مطالب و مقالات جذاب علمی - ترویجی - آموزشی

به عشق فیزیک

از کوارک‌ تا کیهان‌، همراه با مطالب و مقالات جذاب علمی - ترویجی - آموزشی

به عشق فیزیک

هدف این وبلاگ ارائه‌ی مطالب، مقالات، تصاویر و ویدیوهای علمی - ترویجی و آموزشی مرتبط با دنیای فیزیک، ستاره‌شناسی و ریاضیات است.

نویسندگان
  • ۱
  • ۰

فیزیک کلاسیک



سیر تحول نظریه‌های اساسی در فیزیک کلاسیک

تا اواخر سده‌ی نوزدهم میلادی فیزیک‌دانان موفق شده بودند برای بسیاری از پدیده‌ها از جمله  قوانین مربوط به حرکت اجسام، گرانش، الکتریسیته و مغناطیس، نور و امواج الکترومغناطیسی، گرما و ... توضیح قانع کننده‌ای ارائه کنند. به مجموعه‌ی آن نظریه‌ها و قوانین علمی «فیزیک کلاسیک» گفته می‌شود.


فیزیک کلاسیک با کارهای تجربی و تحلیلی گالیله و کپلر در نجوم و مکانیک در اوایل قرن ۱۷ میلادی آغاز شد. نیوتن با فرمول‌بندی با شکوه مکانیک، به عنوان ستون اصلی فیزیک، و نظریه‌ی گرانش سنگ بنای آن را مستحکم نمود و روش علمی پس از خود را روشن ساخت. او با موفقیت نشان داد که رفتار اجرام سماوی از همان قوانینی پیروی می‌کند که اشیای پیرامون ما از آن‌ها پیروی می‌کنند. به کمک نظریه‌ی نیوتن پیش‌بینی‌های چشمگیری از رفتار اجسام انجام شد که تا آن زمان بی‌سابقه بود. به این ترتیب باعث ایجاد انقلاب فکری عظیمی در زمانه‌ی خود شد. این نظریه موتور محرک انقلاب صنعتی در اروپا شد و همچنین پیشرفت‌های بسیاری را در اخترشناسی ایجاد کرد. در همان زمان، نیوتن موفق به ابداع روش ریاضی قدرتمندی شد که امروزه با عنوان حساب دیفرانسیل و انتگرال شناخته می‌شود. این ابزار قدرتمند ریاضی  راه را برای محاسبه‌ی مقادیر متغیر در علوم طبیعی گشود و فرمول‌بندی نظریه‌های فیزیکی را به زبان ریاضی بسیار آسان نمود. همچنین او و برخی معاصرانش مانند هویگنس و فرما اولین نظریه‌های نورشناسی را نیز ارائه کردند که به نورشناسی هندسی موسوم است.

در اواخر قرن هجدهم آزمایش‌های کولن، پایه‌ای برای پیشرفت فیزیک الکتریسته شد. در همان ‌زمان آزمایش دو شکافی یانگ از نظریه‌ی موجی نور پشتیبانی کرد. در ادامه دانشمندان قرن نوزدهم با طراحی و ابداع روش‌های آزمایشی، قوانین مهمی در الکتریسیته و ارتباط آن با مغناطیس کشف کردند. در نهایت جیمزکلارک ماکسول در اواسط قرن نوزدهم توانست با روش‌های نظری درخشانی، الکتریسیته و مغناطیس را در قالب نظریه‌ی جامعی با عنوان الکترومغناطیس متحد کند. همچنین او پی برد که نور نیز نوعی موج است که از انتشار نوسانات میدان‌های الکترومغناطیسی در فضا ایجاد می‌شود و نشان داد که نورمرئی بخش کوچکی از طیف گسترده‌ی امواج الکترومغناطیسی است. به این ترتیب ماکسول موفق شد الکتریسیته، مغناطیس و نورشناسی را در قالب نظریه‌ی واحدی توضیح دهد.


هم‌زمان با پیشرفت الکتریسیته و مغناطیس، دانشمندان دیگری مثل ژول، کلوین، کلاسیوس و دیگران فیزیک گرما را در قالب نظریه‌ی زیبایی به نام ترمودینامیک فرمول‌بندی کردند. در نیمه‌ی دوم قرن نوزدهم بولتزمان و ماکسول تلاش کردند تا اصول و نتایج فیزیک گرما را با بررسی آماری رفتار ذرات تشکیل دهنده‌ی ماده (یعنی مولکول‌ها و اتم‌ها) بر پایه‌ی قوانین مکانیک توضیح دهند. نتیجه‌ی این تلاش‌ها نظریه‌ی بسیار زیبای مکانیک آماری بود که حوزه‌ی کاربرد وسیعی دارد و توصیف بسیاری از پدیده‌ها با استفاده از آن صورت می‌گیرد. به این ترتیب اتحاد دیگری بین بخش‌های مختلف فیزیک صورت گرفت.


در اواخر قرن نوزدهم گمان می‌رفت که کار فیزیک رو به پایان است و فیزیک‌دانان موفق شده‌اند تقریباً برای هر پدیده‌ای در جهان هستی توضیح قابل قبولی ارائه‌ کنند و برای پدیده‌های متعددی که از  چشم بشر پنهان مانده بود، پیش‌بینی‌های دست اولی فراهم کنند. این نتایج به دانشمندان چنان اطمینانی داده بود که گمان می‌کردند، پس از این تنها کار باقی‌مانده این است که داده‌های اولیه‌ی مورد نیاز را برای انجام پیش‌بینی‌های بیشتر و دقیق‌تر از رفتار جهان گردآوری کنند. تنها برای چند پدیده‌ی معدود از جمله سازگاری نظریه‌ی الکترومغناطیس و مکانیک نیوتنی، ثابت بودن سرعت نور نسبت به ناظرهای مختلف که با قوانین مکانیک در تعارض بود، مسئله‌ی تابش گرمایی و اثر فوتوالکتریک هنوز توضیح کاملی ارائه نشده بود. تصور می‌شد در سال‌های آینده برای این چند پدیده نیز بر پایه‌ی نظریه‌های بنیادی موجود، توضیح قانع کننده‌ای پیدا شود. اما با شروع قرن جدید این تصورات به کلی دگرگون شد.




نظرات (۰)

هیچ نظری هنوز ثبت نشده است

ارسال نظر

ارسال نظر آزاد است، اما اگر قبلا در بیان ثبت نام کرده اید می توانید ابتدا وارد شوید.
شما میتوانید از این تگهای html استفاده کنید:
<b> یا <strong>، <em> یا <i>، <u>، <strike> یا <s>، <sup>، <sub>، <blockquote>، <code>، <pre>، <hr>، <br>، <p>، <a href="" title="">، <span style="">، <div align="">
تجدید کد امنیتی