الفيزياء

الفيزياء لفظ اشتق من اليونانية فيزيكوس ( φυσικη ) بمعنى طبيعي، والكلمة مشتقة من الجذر فيزيس ( φύσις ) بمعنى طبيعة.  

وبصفة عامة فإن العلوم الفيزيائية تهتم بدراسة سلوك وتفاعلات المادة في الإطار المكاني والزمني، وهو ما يعرف باسم الظواهر الفيزيائية، ويتم التعبير عن النظريات الفيزيائية بمعادلات رياضية، ويطلق على النظريات الفيزيائية اسم قوانين الفيزياء إذا ما أثبتتها التجربة، ولكن برغم هذه التسمية فإنه يمكن الطعن في بعض هذه القوانين.

وعلم الفيزياء في الأساس علم تجريبي يعتمد على الملاحظة والقياسات الدقيقة لاستنباط القوانين، والوصول إلى النظريات التي تساعدنا على فهم الظواهر الطبيعية، ومن ثم تسخيرها لما فيه فائدة للإنسان؛ لذا فإن علم الفيزياء يعيننا على فهم الكثير مما في عالمنا ومما يحيط بنا، هذا بالإضافة إلى أن علم الفيزياء يُعَدُّ أساساً لجميع العلوم التطبيقية والتقنية، ومن هنا تأتي أهمية هذا العلم وضرورة فهمه واستيعابه وتدريسه في كافة التخصصات العلمية أو الهندسية أو الطبية .

فعلم الفيزياء هو القاعدة الأساسية لمختلف العلوم فهو يقدم التفاصيل العميقة لفهم كل شيء بدءاً بالجسيمات الأولية إلى النواة والذرة والجزيئات والخلايا الحية والمواد الصلبة والسائلة والغازات والبلازما (الحالة الرابعة للمادة) والدماغ البشري والأنظمة المعقدة والكمبيوترات السريعة والغلاف الجوي والكواكب والنجوم والمجرات والكون نفسه. أي أن الفيزيائيين يختصون بمعرفة اصغر عنصر لهذا الكون وهو الجسيمات الأولية إلى الكون الفسيح مرورا بالتفاصيل التي ذكرناها .

فمثلاً يصمم المهندسون السيارات والطائرات بناءً على مبادئ معينة في الفيزياء، ومكنت قوانين ونظريات الفيزياء المهندسين والعلماء من وضع المركبات الفضائية في مساراته، ومن استقبال معلومات ترسلها أقمار الفضاء التي تجوب مناطق بعيدة من المجموعة الشمسية، وأدت بحوث الفيزياء إلى استخدام المواد المشعة في دراسة وتشخيص وعلاج أمراض معينة، بالإضافة أن مبادئ الفيزياء وراء تصميم كثير من الأجهزة المنزلية من المكانس الكهربائية إلى مسجلات الفيديو .

أقسام الفيزياء:

تنقسم علوم الفيزياء إلى مجموعتين كبيرتين هما:

الفيزياء التقليدية: وتعتني بالأسئلة حول الحركة والطاقة، وأقسامها خمسة هي:

الميكانيكا، والحرارة، والصوت، والكهرباء والمغناطيسية، والضوء.

الفيزياء الحديثة: وتعتني بدراسة التركيب الأساسي للعالم المادي، وأقسامها الأساسية هي:

1- الفيزياء الذرية والجزيئية والإلكترونيات. 2- الفيزياء النووية. 3- فيزياء الجسيمات. 4- فيزياء الطاقة الصلبة. 5- فيزياء الموائع والبلازما (4).

الحضارات القديمة وبداية الفيزياء في الإسلام وصلت الفيزياء إلى المسلمين عبر اليونانيين، وقد اتكأ المسلمون عند ممارستهم لهذا العلم على ما كان لدى اليونانيين وما كان لغيرهم من الشعوب القديمة، فقد نقلوا عن اليونان آراءهم في انكسار الضوء، والمرايا المحرقة، والجاذبية، والثقل النوعي، والقوانين المائية، ولكنهم لم يقتصروا على مجرد النقل، بل توسعوا وأضافوا إضافات جديدة من ابتكاراتهم.

وإنه وعلى الرغم من اهتمام المسلمين بالفيزياء، إلا أن ذلك الاهتمام لم يرقَ إلى ما نالته الكيمياء من عناية، فقد بدا علم الكيمياء - على سبيل المثال - لديهم مستقلاً واضحًا منذ مطلع نهضتهم العلمية، أما الفيزياء فقد كانت تمثل جانبًا من الرياضيات حينًا أو فرعًا من فروع علم ما وراء الطبيعة حينًا آخر؛ لذا نجد أن كثيرًا من المعلومات التي أدلوا بها حول علم الميكانيكا مبثوثة في كتب الفلسفة، وليس في كتب العلوم كما قد يتبادر إلى الذهن، لأنهم اعتبروا أن فكرة الزمان والمكان والحركة كلها أفكار تنتمي إلى الفلسفة، ولهم في مختلف فروع هذا العلم ملاحظات كثيرة صائبة وملاحظات أخرى غير صائبة مبثوثة في تصانيف كثيرة متنوعة.

ولا ينبغي أن يتبادر للذهن أنهم كانوا متأخرين في هذا العلم لأنهم لم يعتنوا به عنايتهم بالكيمياء، فهم في هذا العلم قد بَزُّوا الأمم المعاصرة لهم في كثير من فروعه مثل: البصريات، والميكانيكا، كما خرجوا بآراء طيبة في الجاذبية والمغناطيس، والصوت الذي طبقوا مبادئه على علم الموسيقى، والثقل النوعي وغير ذلك، وقام علماء أفذاذ بطرح نظريات جديدة وبحوث مبتكرة، وكان من بين هؤلاء العلماء أبناء موسى بن شاكر وابن الهيثم والبيروني وابن سينا والخازن وغيرهم.

وكانت البداية أن أخذ العرب المسلمون مباديء علم الفيزياء من اليونان، فقد ترجموا كتاب (الفيزيكس) لأرسطو، وكتاب (الحيل الروحانية و رفع الأثقال) لأيرن، وكتاب (الآلات المصوتة على بعد 60 ميلًا) لمورطس، كما اهتموا بمؤلفات أرشميدس وهيرون، وطوَّروا نظرياتهما وأفكارهما في علم الميكانيكا.

وبينما كان اليونانيون يعتمدون كليًا على الأفكار الفلسفية المجردة والاستنباط العقلي، نجد أن العلماء العرب والمسلمين اعتمدوا على التجربة والاستقراء، وتبنوا الطريقة العلمية في البحث والاستقصاء، وطوروا ما ورثوه عن اليونانيين معتمدين على التجربة العلمية التطبيقية، وقد أكسبت هذه الطريقة أعمالهم العلمية الوضوح، ثم الانطلاق والإبداع الذي عرفت به منجزاتهم في مجال الطبيعة والكيمياء والطب والصيدلة وخلافها .

القرآن الكريم وقوانين الفيزياء:

كالعادة فإن القرآن الكريم كان مصدرا مهمًّا عند علماء المسلمين في استلهام روح الفيزياء وقوانينها، تلك التي كانت مبثوثة بين طياته، وما زال إلى الآن البحث جاريا فيها، وكان مما جاء في القرآن الكريم فيما يتعلق بمعجزات الفيزياء ما يلي:

- إخباره عزَّ وجلَّ أن الكون كان منضماً متماسكاً ثم بدأ يتمدد في الفضاء، قال تعالى: [أَوَلَمْ يَرَ الَّذِينَ كَفَرُوا أَنَّ السَّمَاوَاتِ وَالْأَرْضَ كَانَتَا رَتْقًا فَفَتَقْنَاهُمَا] {الأنبياء: 30}، فالكون بناءً على تفسير هذه الآيات كان منضما، و متماسكاً ثم بدأ يتمدد في الفضاء، وهذه هي النظرية العلمية الحديثة عن الكون، فقد توصل العلماء خلال أبحاثهم ومشاهداتهم لمظهر الكون إلى أن (المادة) كانت جامدة وساكنة في أول الأمر، وكانت في صورة غاز ساخن كثيف متماسك، وقد حدث انفجار شديد في هذه المادة قبل5000000000000 سنة على الأقل؛ فبدأت المادة تتمدد وتتباعد أطرافها، ونتيجة لهذا أصبح تحرك المادة أمراً حتمياً لابُدَّ من استمراره طبقاً لقوانين الطبيعة (الفيزياء) التي تقول: إن قوة الجاذبية في هذه الأجزاء من المادة تقل تدريجياً بسبب تباعدها، ومن ثم تتسع المسافة بينها بصورة ملحوظة.

- إخباره عز و جل أن كلا من الليل والنهار يطلب الآخر طلباً سريعا، قال تعالى: {يُغْشِي اللَّيْلَ النَّهَارَ يَطْلُبُهُ حَثِيثًا} (الأعراف: 54) أي أن كلا من الليل والنهار يطلب الآخر طلباً سريعاً، أي يعقبه دون فاصل، وتحوي هذه الآية إشارة رائعة إلى دوران الأرض محورياً، و هو الدوران الذي يُعتبر سبب مجيء الليل والنهار طبقاً لمعلوماتنا الحديثة، كذلك قال الله تعالى: {يُكَوِّرُ اللَّيْلَ عَلَى النَّهَارِ وَيُكَوِّرُ النَّهَارَ عَلَى اللَّيْلِ} (الزمر: 5) وقال أيضاً: {يُولِجُ اللَّيْلَ فِي النَّهَارِ وَيُولِجُ النَّهَارَ} (الحديد: 6) وقال عز وجل أيضاً: {وَهُوَ الَّذِي خَلَقَ اللَّيْلَ وَالنَّهَارَ وَالشَّمْسَ وَالْقَمَرَ كُلٌّ فِي فَلَكٍ يَسْبَحُونَ} (الأنبياء: 33).

قال رجل الفضاء الروسي "جاجارين" بعد دورانه في الفضاء حول الأرض: إنه شاهد تعاقباً سريعاً للظلام والنور على سطح الأرض بسبب دوانها المحوري حول الشمس.

- إخباره عز وجل أنه رفع السموات بعمد غير مرئية "الجاذبية"، قال تعالى: {للَّهُ الَّذِي رَفَعَ السَّمَاوَاتِ بِغَيْرِ عَمَدٍ تَرَوْنَهَا} (الرعد: 2) وهذه الآية مطابقة لما كان يراه الرجل القديم، فإنه كان يشاهد عالماً قائماً بذاته في الفضاء مكوناً من الشمس والقمر والنجوم، ولكنه لم ير لها أية ساريات أو أعمدة، والرجل الحديث يجد في هذه الآية تفسيراً لمشاهداته التي تثبت أن الأجرام السماوية قائمة دون عمد في الفضاء اللانهائي، بيد أن هنالك "عمد غير مرئي" تتمثل في قانون الجاذبية، وهي التي تساعد كل هذه الأجرام على البقاء في أماكنها المحددة.

قال الحافظ ابن كثير - رحمه الله - في تفسير هذه الآية: "وقوله: (بغير عمد ترونها) روي عن ابن عباس ومجاهد والحسن وقتادة وغير واحد أنهم قالوا: "لها عمد ولكن لا تُرَى"، فانظر إلى اتفاق ذلك التفسير مع الكشوف العلمية الحديثة.

- إخباره عز وجل أن الضغط الجوي يَقِلُّ بالارتفاع عن سطح الأرض، قال تعالى: {وَمَنْ يُرِدْ أَنْ يُضِلَّهُ يَجْعَلْ صَدْرَهُ ضَيِّقًا حَرَجًا كَأَنَّمَا يَصَّعَّدُ فِي السَّمَاءِ} (الأنعام: 125) والذي نعلمه اليوم أن غاز الأكسجين الضروري للتنفس والهواء الجوي عموماً يقل كلما ارتفعنا عن سطح الأرض؛ لذلك يشعر الإنسان بالضيق كلما ازداد ارتفاعاً حتى يصل إلى درجة الاختناق، في هذه الآية دلالة من دلائل النبوة، وشهادة بأن القرآن من عند رب السموات والأرض؛ لأن هذا العلم لم يعرفه عالم أو جاهل من ولد آدم في زمن محمد صلى الله عليه وسلم، ولم يُعرَف إلا بعد صعود الإنسان في طبقات الجو العليا في العصر الحديث، وصدق الله تعالى إذ يقول: {قُلْ أَنْزَلَهُ الَّذِي يَعْلَمُ السِّرَّ فِي السَّمَاوَاتِ وَالْأَرْضِ إِنَّهُ كَانَ غَفُورًا رَحِيمًا} (الفرقان: 6).

- إخباره عزوجل أن الرياح لواقح، قال تعالى: {وَأَرْسَلْنَا الرِّيَاحَ لَوَاقِحَ فَأَنْزَلْنَا مِنَ السَّمَاءِ مَاءً فَأَسْقَيْنَاكُمُوهُ} (الحجر: 22).

وبالأمس كان الإنسان القديم يرى السحب تتكاثر ثم تمطر السماء، أما اليوم فمن المعلوم أن تكثف بخار الماء على شكل قطرات مطر لا يحدث حتى ولو بلغت نسبة الرطوبة في الكتلة الهوائية 400% بدون توفر ذرات ملحية أو ثلجية بالغة الصغر، وأن الرياح هي التي تقوم بنقل هذه الذرات حتى إذا التقت بكتلة هوائية رطبة بدأ التكاثف ثم يهطل المطر، كذلك تقوم الرياح ببناء السحابة الرعدية حيث تنقل الهواء الدافيء الشديد الرطوبة من الطبقة الملامسة لسطح الأرض إلى طبقات الجو العليا الشديدة البرودة، فيتكاثف ما به من بخار ماء، وتتطور السحابة الرعدية ثم يهطل المطر بإذنه تعالى، كذلك تقوم الرياح بنقل حبوب اللقاح من الزهور المذكرة إلى الزهور المؤنثة فتحدث الثمرة بإذن الله .