تاريخ الفيزياء

المصريون القدماء

أقدم الوثائق الفلكية هي المنقوشة على أغطية التوابيت والمسماة بالتقويمات القطرية والتي ترجع إلى فترة المملكة الوسطى (2000-1600ق.م) وصور لتشكيلات النجوم على أسقف قبور الدولة الحديثة بعد ذلك، فقد روقبت السماء منذ وقت مبكر وأطلقت أسماء على النجوم وميزت تشكيلاتها وكرست للآلهة بدايات علم الفلك كانت بمحاولة التنبؤ ببعض الظواهر مثل اوجه القمر والتقويم القمري، كما عند البابليين مع فرق أن المصريين يعتبرون بدء التقويم بعدم ظهور القمر المتناقص في الصباح بينما هو ظهور الهلال في المساء المبكر عند البابليين

اهتم الفلكيون المصريون بحساب الزمن، ويعتبر التقويم المصري من أهم إنجازاتهم حيث يقسم السنة إلى 365 يوما 12 شهرا يتألف كل منها من 30 يوما و5 أيام للاحتفال في نهاية العام.وأدت دراستهم لحركة النجوم إلي استخدام ساعة فلكية في العام (2500ق.م) تقسم الفترة بين الغسق والفجر إلي 12 ساعة في الليل، وبعد ذلك إلى 24 ساعة في اليوم.

البابليون (حوالي 1800 قبل الميلاد)

1. اهتم البابليون بالضبط الدقيق للظواهر الفيزيائية، وبخاصة الظهور الأول للهلال باستخدامهم دائرة الأبراج كمرجع ،وقد استطاعوا في حوالي القرن 4 قبل الميلاد من تطوير طريقة حسابية معقدة مكنتهم من التنبؤ بالظهور الأول.
2. وجد البابليون العلاقة بين التقويميين القمري والشمسي تتكون من دورة ذات 19 عام تضم 7 سنوات ذات 13 شهر قمري و12 سنة ذات 12 شهرا، كما تدعى هذه الدورة الميتونية، نسبة إلى ميتون الذي اقترحها في العام 432ق.م، ولها أهمية كبيرة باعتبارها وسيلة لتحديد أحد الفصح في التقويم المسيحي.
3. الفلك البابلي قسم اليوم المصري إلى 60 دقيقة في كل ساعة واستبدل ساعة الفلكيين بساعة(التي تختلف باختلاف الليل والنهار وفق الفصول) إلى ساعة متساوية التقسيمات
4. طرائقهم الرياضية كان لها أهمية كبيرة في تألق علوم الفلك في اليونان فيما بعد

اليونانيون

أدى استخدام أدوات القياس الستينية التي ابتكرها السومريون لقياس الزمن والزوايا والأطوال، واعتماد قياس الزمن بالساعة المائية وبتطوير أصول التقويم البابلي ،و استخدام فكرة الموازيين المصرية إلى تطوير مدرسة العلم اليونانية أهم إسهامات اليونانيين :

1. نظريات حول بنية الكون، وبرز فيها اتجاهان

• استمرار التكوين: تبنت هذا الاتجاه المدرسة الرواقية، زينو(Zeno) بين القرنين الرابع والثالث قبل الميلاد

و بوسيدونيوس (Poseidonius) القرن الأول قبل الميلاد، انطلقت من فكرة استمرار المادة والمكان وانهما مغرقين ضمن وسط فعال ما كالهواء والذي يعطي الطبيعة وحدتها

• بسبب التعدد الواضح للكون والتنوع في الطبيعة قدم الفيزيائيون الذرييون وفي مقدمتهم ليوسيبوس Leucippus)) منتصف القرن الخامس قبل الميلاد، ديموقريطوس ((Democritus أواخر القرن الخامس قبل الميلاد، تأكيدا على أن الطبيعة مؤلفة من ذرات ثابتة لا تتغير تتحرك في المكان الخالي

1. علم الفلك

• النظرية الارسطاطية قسمت الكون وصفيا إلى ملكوتين محكومين بجملتين مختلفتين من القوانين

الأرض والقمر وتسودهما الحركات المستقيمة صعودا وهبوطا فمن غير الطبيعي أن يصعد جسم ثقيل للأعلى دون مؤثر خارجي الملكوت الكوني تسوده الحركات الدائرية لتنظم كل حركات الأجرام السماوية

• نموذج البلانتيوم ارخميدس : وهو نموذج يبين حركة الشمس والكواكب والقمر والاجرام السماوية الأخرى بإسقاط صورة فوتوغرافية للسماء على قبة كروية من الداخل

كما أنه اخترع المحكمة (الشعيرات المتصالبة) التي استخدمها لاجراء ارصاد سماوية دقيقة

• كما برزت أفكار عديدة لتفسير الليل والنهار
  • الفيثاغورثيون وضعوا الأرض في مركز الكون ولكنهم تصوروا انها على شكل كرة تتحرك على محيط دائرة صغيرة مرة كل 24 ساعة وبذلك فسروا دوران السماء الظاهري اليومي مع نجومها
  • ارسطوقوس الساموزي (310-230ق.م) أول من قدم نظرية تقول بمركزية الشمس في الكون

كما أنه استنتج ان بعد الشمس عن الأرض أكبر بعدة مرات من بعد القمر عنها وبسبب انهما يبدوان بنفس الحجم للارض لذلك فان الشمس أكبر بكثيرالأرض والقمر ومن المعقول أكثر ان يدور الجسم الصغير حول الكبير أي ان الأرض هي التي تدور حول الشمس

• • هيراقليدس القرن 4 ق.مقبل ارسطوقوس اقترح ان الأرض تتحرك بطريقة دورانية حول مركزها من الغرب إلى الشرق كما يدور دولاب ذو محور، كما أنه افترض ان الزهرة يجب أن تدور حول الشمس وليس حول الأرض واستدل على ذلك من تبدل بريقها الظاهري بشكل ملحوظ نتيجة تغير بعدها عن الأرض
  • أبو لينوس البرجي طور هندسة حركة الكواكب الظاهرية التقهقرية
  • ايراتوستين الاسكندروني عين مقدا محيط الأرض تعينا دقيقا
  • هباخروس دراسة الاعتدالين بالإضافة إلى فهرست النجوم، كما يرجع له مفهوم قدر النجم، وقسم النجوم في مراتب حسب لمعانها الظاهري كما استنتج المدة التي يبقى فيها القمر مخسوفا بشكل دقيق

إنجازات الإغريق في الميكانيك

• النظرية الارسطاطية الميكانيكية (Aritotle:384-322bc)

ليس ثمة حركة وطيدة ما لم يكون ورائها سبب ثابت، وإذا تحرك جسم عبر وسط مقاوم فان حركته تتناسب مع طبيعة هذا الوسط، ومن هنا اعتبر أرسو الخلاء هو الوسط ذو المقاومة المعدومة

• • توازن السوائل نظرية ارخميدس (Archimedes3rd century bc)

أرسى أصول علم التوازن وتحريك السوائل من خلال ابتكاره فرضيات فيزيائية عبقرية ذات بنية رياضية متقدمة. كما أنه كان مميزا في حل لغز الأجسام الطافية وقياس كثافة السوائل بالإضافة إلى اختراعه (الشادوف)حلزون ارخميدس والذي يسحب فيه الماء من النهر بتدرويه

• • تحريك السوائل هيرو الإسكندري (Hero of Alexandria : 3-2 nd century bc)

وضع أربعة كتب في السوائل هي pneumatica، autometopitica، belopoeica، and cheirobalistra وجاء فيها تقديم أصول تحريك السوائل بمعناها التقليدي السائد اليوم وتطبيقاتها في الحرب (قذف المتفجرات) والسلم (رفع الأثقال وصنع الساعات وتحريك مطاحن الحبوب) وكان الابتكار الرئيسي له هو في ابتكار أول آلة تعمل بقوة البخار (الآلة الحرارية الأولى)

• • مرونة الهواء ستيبيوس (Stesibius: 3-2 century bc)

من أهم اختراعاته ضاغطة الهواء، قاذفة الذخيرة الحربية، الساعة المائية –الهوائية

• • اختراع المكينات الخمس: الرافعة البكرة دارة اللف السفين اللولب بالإضافة للعجلة المسننة
  • دراسة حركة الاجسام الساقطة والمقذوفة وعرفوا انها تسارعية
  • استخدمت مثلث القوى كطريقة مشابهة للتحصيل الشعاعي لتحصيل مسببات التحريك
  • قدمت طريقة تفصيلية للآلة الرافعة (التناسب العكسي بين القوة والذراع)

1. إنجازات الإغريق في علم الضوء الهندسي

برزت بدايات علم الضوء الهندسي وتطبيقاته عبر أعمال اقليدس (euclid) 300 ق.م وبطليموس139 ق.م ارخميدس 287-212 ق.م أهمها قياسات بطليموس واقليدس بالنسبة للانكسار والانعكاس كما يروى ان ارخميدس اشعل النيران في اسطول العدو عند محاصرة الرومانيين لسرقسطة (بلدة ارخميدس) عن طريق تركيز أشعة الشمس المنعكسة عليها بواسطة المرايا كما ثار صراع حاد حول تفسير ظاهرة الرؤية في عزوه إلى صدور ضوء من العين نحو الأشياء فتراها (امبيدوكليس Empedocles) 400 ق. م أو عزوها إلى انعكاس الضوء عن الأجسام المرئية ووقوعها على العين المبصرة(ديموقريطوس وآخرون)

1. مساهمات الإغريق في الكهرباء والمغناطيسية

لا يوجد مساهمات تذكر للإغريقيين في مجال الكهرباء المغناطيسية سوى

• تمكن تالس ((Thales 640-546bc من التعبير عن وجود القوى الكهربائية ومن تسمية صمغ الكهرمان بالإلكترون اشتق منه اسم الكهرباء
• رعاة الإغريق هم الذين اكتشفوا الظاهرة المغناطيسية من خلال عثورهم على فلز الماغنيت

1. مساهمات الإغريق في مجال الصوت

تجسد اهتمام الإغريقيين بالصوت من خلال دراستهم للموسيقى فهي تمثل الجانب التجريبي لعلم الرياضيات، من أوائلهم فيثاغورث phythagorath580-500 الذي تمكن من ابتكار البداية الرئيسية للسلم الموسيقي وتابع ارستوكسينو س(Aristixenus4th century bc)تطوير هذا السلم كما أن الفيثاغورثيون اكتشفوا ان تناغم الاصوات الموسيقية يتعلق بمدى انتظام المجالات الفاصلة بين طبقات الاصوات المتناغمة، كما أنهم عمموا الفكرة إلى درجة انهم افترضوا وجود تناغم كوني فسروا به حركات الكواكب الظاهرية التي قرنوها مع علامات موسيقية ذات طبقات مختلفة.

المراجع

• قصة الفيزياء ترجمة د. طاهر تربدار – د. وائل الاتاسي
• تاريخ الفيزياء د. عدنان مصطفى
• تاريخ العلم والتكنولوجيا ر. ج. فوربس – ا.ج. ديكسترهود