أبرز النظريات الفيزيائية
النظريات الفيزيائية كثيرة وعديدة المجالات، سواء كانت في فيزياء الجسيمات النووية، أو الفيزياء البصرية، أو الفيزياء الفلكية، أو الميكانيكية، أو الكهربائية، أو فيزياء الكم، أو الديناميكا الحرارية ، أو الفيزياء الحديثة في النظرية النسبية، أو فيزياء الكهرومغناطيسية وغيرها من فروع في علم الفيزياء، ولكل علم في هذه عدة نظريات وقوانين لتفسير وتوضيح وفهم كل مجال فيها، وفيما يلي ذكر لبعض أبرز النظريات الفيزيائية وأشهرها:
نظريات نيوتن للحركة
قام العالم نيوتن بصياغة ثلاثة قوانين للحركة تصف فيها حركة الجسم في حال التأثير عليه بقوة تجعله يكتسب حركة من خلالها، وهي من أهم القوانين الفيزيائية في الفيزياء الكلاسيكية وتتخلص هذه القوانين كما يلي:
- القانون الأول يبقى الجسم في حالة سكون والجسم المتحرك يظل متحركًا بسرعة ثابتة وفي خط مستقيم ما لم يتأثر بقوة خارجية.
- التسارع للجسم يعتمد على كل من كتلة الجسم ومقدار القوة المؤثرة عليه.
- عند التأثير بجسم على جسم آخر بقوة ما، فإن هذا الجسم الآخر يكون له رد فعل مساوٍ له في المقدار ومعاكسا له في الاتجاه.
النظرية النسبية
النسبية هي نظريات فيزيائية واسعة النطاق قام بها العالم الفيزيائي ألبرت آينشتاين من نظرياته عن النسبية الخاصة 1905 والنسبية العامة 1915، حيث أن آينشتاين قام بإعادة تعريف المفاهيم الفيزيائية السابقة عن الفضاء والزمان والمادة والطاقة والجاذبية، وتوفر النسبية الأساس لفهم العمليات الكونية وهندسة الكون نفسه.
النظرية النسبية الخاصة هي نظرية فيزيائية تنص على العلاقة بين المكان والزمان، وتختص النسبية الخاصة على الأجسام التي تتحرك في الأطر المرجعية القصورية الذاتية، أي في حالة حركة الأجسام في حركة موحدة نسبة لبعضها البعض بحيث لا يمكن للمراقب خلال التجارب الميكانيكية البحتة أن يميز أحدهما عن الآخر، بدءًا من سلوك الضوء وجميع الإشعاعات الكهرومغناطيسية الأخرى، فإن النظرية النسبية تستخلص استنتاجات تتعارض مع التجارب اليومية ولكن قد أُكدت من خلال التجارب الفيزيائية.
تنص النسبية الخاصة على أنه لا يمكن لجسم مادي أن يصل لسرعة تساوي سرعة الضوء ولكن قد يقترب من سرعتها فقط، وهذا أصل أشهر معادلة في العلم وهي معادلة E=mc^2، وفيما يلي معلومات أخرى عن النظرية:
- أهم ما تنص عليه النسبية الخاصة، أنه في جميع الأطر المرجعية القصورية يكون للضوء سرعة ثابتة لا تتغير بتغير المكان والزمان، وبغض النظر عن مصدر هذا الضوء.
- تتضمن النسبية الخاصة نتائج تخص كل من تكافؤ الكتلة والطاقة، والزمن والطول وغيرها، حيث يكون الزمن نسبي بحسب المراقب الذي يقيسه للجسم المتحرك وإطاره المرجعي القصوري الذاتي، وكذلك فيما يخص الطول والكتلة وغيرها.
- أما فيما يختص بالنظرية النسبية العامة، فإنها تتعلق بالجاذبية إحدى القوى الأساسية في الكون وتصف النسبية العامة الظواهر الفيزيائية واسعة النطاق مثل ديناميكا الكواكب وولادة وموت النجوم والثقوب السوداء وتطور الكون.
- من نتائج النسبية العامة، أن الجاذبية تؤثر على مرور الوقت، وأن أشعة الضوء تنحني في مجال الجاذبية، وأن الكون يتمدد ويتوسع وتبتعد أجزاؤه عن بعضها البعض وعن الأرض بسرعة بأسرع من سرعة الضوء.
- النظريتان النسبية العامة والخاصة، أثرتا بشكل عميق على العلوم الفيزيائية وعلى البشرية، خاصة في التطبيقات الطاقة النووية وأسلحتها وأعادت التفكير في كل ما يخص مفهومي الزمان والمكان.
نظرية الانفجار العظيم
فيما يخص بداية الكون فإن نظرية الانفجار العظيم النظرية العلمية الأكثر قبولًا بشرح أصل كل شيء، نظرية الانفجار العظيم هي عبارة عن نموذج فيزيائي فلكي للكون يطرح تفاصيل حول نشأة الكون، ويشرح كيفية توسع الكون من حالة أولية هائلة بالكثافة عند درجة حرارة عالية، ومن ثم بدأ الكون يبرد بدرجة كافية لتكوين الجسيمات التي ستصير ذرات بعد مرحلة التوسع الأولية، وهي العناصر البدائية من الهيليوم والهيدروجين والليثيوم التي تتكثف من خلال الجاذبية فيما بينها، والتي منها قد تشكلت النجوم والمجرات في وقت مبكر، أي أن الكون تضخم قبل 13.8 مليار سنة ليشكل المجرات والنظام الشمسي كما نعرفه الآن.
نظرية الكم
كان كل من نيلز بور وماكس بلانك من الآباء المؤسسين لنظرية الكم، ومن بعدهم آينشتاين حيث ساهم في نظرية الكم فيما بعد أيضًا بحيث أصبح المؤسس الثالث لها كذلك، اقترحت نظرية الكم أن الطاقة موجودة في كموميات منفصلة تسمى كل واحدة منها "كم"،وليست مجرد موجات كهرومغناطيسية فقط،وقد مكن هذا الفرع الجديد من الفيزياء أي فيزياء الكم، العلماء من وصف علاقة التفاعل بين الطاقة والمادة في العالم دون الذري.
