نویسنده: محمد ارزنده نیا
در فیزیک ماقبل کلاسیک، طبق نظر ارسطو، یک جسم فقط هنگامی می تواند در حرکت باشد که تحت تأثیر یک نیروی خارجی قرار داشته باشد و به محض قطع تأثیر نیروی خارجی، متوقف خواهد شد. اما گالیله و نیوتن عکس این نظر را ابراز داشتند (قانون جبر یا اصل ماند). این نظریه ارسطو فقط حرکت چرخ دستی را به گونه ای توجیه می کرد، ولی در توضیح حرکت تیر پرتاب شده و یا حرکت سیارات به کلی دچار لنگی می شد.
همچنین مطابق فیزیک ارسطویی، هر عنصری در میان اشیاء جهان مکان ویژه ای دارد. برای مثال جای خاک در مرکز جهان ماست، و در اطراف هسته خاک، جای آب اقیانوسهاست. لایه ای از هوا اقیانوسها و زمین را در میان می گیرد و در ماورای هوا، در ارتفاعات زیاد، قلمرو آتش است، که بیشتر به صورت برق تجلی می کنند. هر عنصری همواره به سطح مخصوص خود روان می شود. برای مثال اگر سنگی در هوا باشد، به زمین، که سطح طبیعی آن است، می افتد. و یا آتش همواره به سوی ارتفاعات زبانه می کشد.
از نظر ارسطو چون ستارگان تغییر پذیر نیستند. از عنصر پنجمی به نام اثیر تشکیل شده اند. فیزیک نوع ارسطویی تا زمان رنسانس و کم و بیش به زندگی خود ادامه می داد. تا اینکه فیزیک کلاسیک با همت کسانی چون داوینچی، گالیله و پاسکال کم کم شکل گرفت. البته زادروز رسمی فیزیک کلاسیک در سال 1687 می باشد. در این سال نیوتن کتاب «اصول ریاضی فلسفه طبیعی» خود را منتشر ساخت. در سال 1815 لاگرانژ دانشمند فرانسوی به مکانیک کلاسیک چهره ای کاملتر داد ولی نقشی از اتم در آن دیده نمی شود.
در فیزیک کلاسیک چندین اصل بسیار بدیهی به نظر می رسیدند. برای مثال:
الف ـ زمان فضا و جرم از یکدیگر مستقل بودند و در ذات خود مطلق و تغییر ناپذیر بحساب می آمدند.
ب ـ اصل ترکیب سرعتها در مورد همه متحرکها بکار گرفته می شد.
ج ـ اصل نسبیت گالیله در همه مطالعات فیزیکی رعایت می شد. بر طبق این اصل، اگر دو ناظر نسبت به یکدیگر حرکت یکنواخت داشته باشند، قانوهای مکانیک برای آن دو ناظر یکسان است.
د ـ انرژی به طور کلی یکپارچه و بسیط در نظر گرفته می شد.
اما با پیدا شدن مواردی چند فیزیک کلاسیک نارسایی های خود را کم کم نشان داد. مواردی چون:
1ـ معمای سرعت نور که از اصل ترکیب سرعتها پیروی نمی کرد.
2ـ پدیده فوتوالکتریک که با تئوری موجی نور قابل توجیه نبود.
3ـ انفصالی بودن طیف تابشی و جذبی گازها.
4ـ نارسایی مدل اتمی راترفورد در مورد توجیه عدم سقوط الکترون به درون هسته.
5ـ فاجعه ماوراء بنفش.
6ـ خاصیت رادیو اکتیویته و عدم توانایی فیزیک کلاسیک در مورد توجیه تشعشعات دایمی بعضی عنصار و همچنین چگونگی تبدیل عنصری به عنصر دیگر ...
در پی حل این بن بستها بود که فیزیک مدرن براساس تئوری نسبیت آینشتاین تئوری کوانتومی پلانک و تئوری اتمی بور از ابتدای قرن بیستم بوجود آمد. در حقیق همه مباحثی را که طبق نمودار علوم در قسمت فیزیک کلاسیک طبقه بندی شده اند با تفسیری دیگر در قسمت فیزیک مدرن دوباره مطرح می شوند. برای روشنتر شدن مباحث و موضوعات فیزیک مدرن به اختصار می توان گفت که:
1ـ در مبحث فیزیک ذرات بنیادی، مقوله هایی چون فوتون ها، لپتون ها، مزون ها، باریون ها و ضد ذرات مورد بحث و تحقیق قرار می گیرند.
2ـ در مبحث فیزیک هسته ای، ساختمان هسته اتم، چگونگی آرایش ذرات درون هسته، نیروهای هسته ای، راکتورهای اتمی، بمبهای اتمی، رادیو اکتیویته طبیعی و مصنوعی مورد بحث قرار می گیرند.
3ـ در مبحث فیزیک اتمی و مولکولی مواردی مثل نیروی جاذبه بین اتمها و بین مولکولها، مدارهای الکترونی، تابش و جذب نور، قوانین ترمودینامیک و تئوری جنبشی گاز مطرح می شود.
4ـ در قسمت فیزیک حالت جامد خواص و رفتار و ساختمان داخلی مواد جامد موضوعات مورد بررسی بشمار می روند. در این بخش مباحثی چون ساختمان بلورها، هدایت الکتریکی، قابلیت تراکم، ضرایب دی الکتریک و کشسالی و شکست، پدیده های فوتوالکتریک و ترمویونیک و تراموالکتریک، و خصایص الکتریکی و مغناطیسی و گرمایی و نوری مواد جامد مورد تحقیق و بررسی قرار می گیرند. از مهمترین پیشرفتهای این شاخه مبحث نیمه هادیها و ساخت ترانزیستورهاست.
5ـ فیزیک پلاسما و شاره ها داری دو مبحث کلی است. یکی مبحث شاره ها یا سیالها که در آن مایعات و گازها مورد بررسی قرار می گیرند. و دیگری مبحث پلاسماست.
در حال حاضر برای ماده، پنج حالت در نظر گرفته می شود. که عبارتنداز جامد، مایع، گاز، پلاسما یا گاز یونیزه و در حالت نوترونی. گازها از دمای سه هزار درجه سانتی گراد به بالا به حالت پلاسما در می آیند. در این دما برخورد ذرات با یکدیگر به صورتی است که الکترونها از اتمهای خود جدا می شوند. و گاز، مجموعه ای از الکترونهای آزاد و هسته های مثبت می شود. برای مثال شعله، اتمسفر خورشید و ستاره ها، و جو یونیزه زمین نمونه هایی از ماده در حالت پلاسمایند.
فیزیک پلاسما قوانینی بدست می دهد که شامل قوانین الکترومانیتیک و هیدرودینامیک مربوط به پلاسماست. به همین دلیل فیزیک پلاسما را مگنتوهیدرودینامیک و یا هیدرومگنیتیک نیز می نامند.
6- در شاخه فیزیک ستارها و سیاره ها تئوری هایی چون تئوری نسبیت آینشتاین و ابزارهایی چون رادیو تلسکوپ و اسپکتروسکوپها به بسیاری از پرسش های فضایی انسان پاسخ داده اند، و عواملی چون دما، چگالی، سرعت و عناصر سازنده اجرام فضایی مورد بررسی قرار گرفته و می گیرد.
هنگامی که به تاریخ تکامل بشر در زمینه علوم، نگاه کلی می اندازیم، می توانیم با برتراند راسل (1970 ـ 1872) فیلسوف و ریاضیدان انگلیسی هم عقیده شویم که: «هدف علم هرگز اثبات حقایق تغییر ناپذیر و ثبت عقاید قطعی و ابدی نیست. علم می کوشد گام بگام به واقعیت نزدیکتر شود و به تدریج درهای بسته گنجینه اسرار طبعیت را به روی آدمی بگشاید، و پرده های ابهام را یکی پس از دیگری پاره کند، تا بلکه به قلعه معرفت ممکن، نزدیکی بیشتری حاصل کند، بدون اینکه در هیچیک از مراحل تکامل خود، مدعی بر صحت کامل و نهایی باشد.»
منبع مقاله :
ارزنده نیا، محمد، (1387) اتم و الفبای کتاب طبیعت، تهران: اطلاعات، کتابهای سپیده، چاپ سوم
