فهم الفيزياء
لفهم الفيزياء يجب عليك بدايةً أن تُدرِك أنّ الأمر يتطلّب الكثير من الجهد حتى تتمكّن من فهم الفيزياء، بالإضافة لحاجتك لتعلُّم الكثير من الأشياء المختلفة في مجالات العلوم الطبيعية وفي الحاسوب وفي الهندسة وغيرها، وهذا حتى تتمكّن من فهم النظريات الفيزيائية والتعرُّف على تطبيقاتها الموجودة.
الرياضيات
من أكثر الأشياء المُهمّة المُتعلّقة بالفيزياء وفهمنا لها هو إتقاننا للرياضيات؛ إذ إنّ الرياضيات علمٌ منطقي جداً ولا يحتوي على التناقضات، فيكون أي إثبات رياضي دائماً منطقياً ومطابق للحس البشري الذي بُنيَت عليه بعض القواعد المُستخدَمة في الإثباتات، ومن المجالات الرياضية المهمة لدارس الفيزياء، هي:
- مجموعات الأعداد: (مثل مجموعة الأعداد الصحيحة، ومجموعة الأعداد الطبيعية، ومجموعة الأعداد الحقيقية ، ومجموعة الأعداد المركبة).
- الجبر الخطي: (وما يتضمّنه من فضاء المتجهات، والمصفوفات ، وغيرها).
- حساب التفاضل والتكامل: (من نهايات، وتفاضل وتكامل، وتطبيقات للتفاضل والتكامل، ومُتّجهات ، ومتتاليات ومتسلسلات).
- حل المعادلات التفاضلية بمختلف أنواعها.
- الاقترانات الخاصة.
- الهندسة.
يجدر الإشارة إلى أنّ الحاجة لهذه المهارات الرياضية تَبرُز في مراحل مختلفة في دراسة المرء للفيزياء، بدءاً من المدرسة الأساسية وحتى المستويات الجامعية المُتقدّمة.
كيف أدرس وأفهم الفيزياء
بدايةً، يجب البدء بتذكُّر المفاهيم والقوانين؛ إذ إنّه لا يمكن تحت أي شكلٍ من الأشكال فصل القانون عن المفهوم؛ إذ إنّ المفهوم لا يمكن شرحه وتبسيطه والبناء عليه ما لم نقم ببنائه بشكلٍ مُتّسق بالاستعانة بالأداة المنطقية والتي هي الرياضيات، بالإضافة إلى صعوبة فهمنا للمفهوم أو النظرية ما لم نقم بتجزئتها وتبسيطها، وهذا هو عمل الرياضيات. عادةً (ولحسن الحظ) ما تُبنَى القوانين الفيزيائية المُعقّدة من قوانين أبسط منها ومحسوسة أكثر وبالاستعانة بالرياضيات، لذلك لا بُدّ من فهم الرياضيات والأجزاء البسيطة التي يتكوّن منها القانون، بكلمات أخرى، حتى نتمكن من فهم قانون أو نظرية ما فيجب علينا فهم طريقة اشتقاقه (وليس حفظها)، ولكن إذا كان القانون تجريبي فيجب فهم التجربة.
أيضاً ليس من الأساسي جداً حفظ الثوابت الفيزيائية ، ولكن على الأقل يجب معرفة طريقة للوصول إليهم سواء كانت عن طريق الإنترنت أو الكتب، لكن في حالة الامتحانات، إن لم تكن الثوابت مُعطاة فيجب حفظها، بالإضافة إلى أهمية فهم المنطق الموجود في الرياضيات وليس حفظه، ويجدر الإشارة الى أنّ المرء سيتذكّره وسيتذكر الثوابت والقوانين عند استخدامها بشكلٍ مستمر؛ حيثُ إن عملية الربط ستصبح أسهل.
من المهم أيضاً حل الكثير من المسائل الفيزيائية والتي تحتوي على العديد من الأفكار، فهذا سيساعد على فهم النظرية بشكلٍ أكبر، كما أنّ ربط النتائج من حل هذه المسائل، بالإضافة لنتائج النظرية مع تطبيقات من الحياة الواقعية بالإضافة للصور والأشكال، فإن هذا سيؤدي إلى ترسيخ المفهوم بشكلٍ أكبر، وهذا الربط سيكون من السهل القيام به عند القيام بحل العديد من المسائل والمشكلات الفيزيائية؛ لكن يجدر الإشارة إلى أنّ المسائل الفيزيائية مُختلِفَة في المستوى، فبعضها قد يتطلّب العمل لخمس ساعات حتى نتمكن من الوصول إلى حل هذه المسألة. وخطوات حل المشكلة (المسألة)، وهي:
- إدراك ماهية المشكلة.
- وصف المشكلة من خلال المواضيع المُتعلّقة بها.
- وضع خطة لحل المشكلة .
- تطبيق الحل المقترح من الخطة.
- إيجاد الحل والتحقُّق منه.
أخيراً، توجد طريقة رائعة جداً في الدراسة بشكلٍ عام، وهي الطريقة المسماة بطريقة "البومودورو" (بالإنجليزية: Pomodoro)، وهي طريقة مبنية على توقيت ساعة لمدة 25 دقيقة، وخلال هذه المدة يتم إنجاز مهمة ما (قراءة صفحة، أو حل مسألة، أو اشتقاق قانون)؛ حيثُ إنه أثناء إنجازك لتلك المهمة الدراسية، يجب أن تُبعِد كل المشتتات عنك والالتزام بالمدة الزمنية في العمل.
كيف أفهم الفيزياء
لفهم الفيزياء بشكلٍ كامل لا بُدّ من الالتحاق ببرنامج جامعي في تخصُص الفيزياء؛ إذ إنّه ستتمكّن من الحصول هناك على العديد من الفرص، كما أنّك ستتعلم ما لا يمكنك تعلُّمه من الكتب أو الإنترنت، مثل مناهج البحث العلمي في الفيزياء، وطرق التفكير في المشكلات الفيزيائية، وستتعرف على أشخاص مُختصّين في الفيزياء؛ الأمر الذي سيتيح لك فرصة الحوار معهم (سواء كانوا أساتذة أم طلاب آخرين)، وتكمن أهمية هذه الحوارات بأنّك ستواجه أسئلة لربما لم تكن تخطر ببالك، وستستمع للعديد من وجهات النظر، ناهيك عن أنّك ستتمكن من معرفة طرق مُتعدّد للوصول إلى المعلومات.
الفيزياء الأساسية
مصطلح الفيزياء الأساسية واسع جداً ويحتوي على العديد من الأقسام التي يجب تعلُّمها حتى تُفهَم الفيزياء بشكلٍ جيد؛ حيثُ إنّ الفيزياء الأساسية تنقسم بشكل أساسي إلى فيزياء كلاسيكية وفيزياء حديثة، وكل من هاذين القسمين مُقسّم إلى أقسام أخرى كل واحد منها مُقسّم للمزيد من الأجزاء، ولكن سنكتفي بالتحدث عنها هنا بشكلٍ عام؛ حيث إنّ ما يهمّ لفهم الفيزياء هو:
- الميكانيكا الكلاسيكية: والتي تضم بداخلها الحركة الخطية والدورانية، وقوانين نيوتن، وميكانيك لاجرانج وهاملتون، وغيرها.
- الكهرباء والمغناطيسية: والتي هي معنيّة بدراسة الشحنات الساكنة والمتحركة، والمجالات الكهربائية والمغناطيسية الناشئة عنها، والعلاقة بينها، بالإضافة لاهتمامها بدراسة الأمواج الكهرومغناطيسية (والتي تحتوي بداخلها على الضوء المرئي)، وغيرها من الأمور.
- البصريات: والتي تهتم بدراسة الظواهر البصرية (أي المتعلقة بالضوء)؛ من انكسار، وانعكاس، وتداخُل، وحيود، ودراسة الأمواج الكهرومغناطيسية كأمواج فقط (على عكس الفيزياء الحديثة التي تنظر للضوء على أنّه حالة مُزدَوَجة من جُسَيم وموجة).
- الديناميكا الحرارية: وهي التي تهتمّ بدراسة التفاعل الحراري بين الأجسام.
- الميكانيكا الإحصائية: والتي تهتم بدراسة الأنظمة من وجهة نظر إحصائية؛ إذ إنّ الأنظمة تكون مُكوّنة من عدد هائل من الأجسام، مثل عدد أفوغادرو ).
- الإلكترونيات: وفيها الديودات، والملفّات، والمُكثِّفات.
- النظرية النسبية الخاصة: وتهتمّ بدراسة الأجسام التي تتحرّك بسرعات كبيرة جداً تُقارِب سرعة الضوء.
- ميكانيكا الكم العادية: وهي واحدة من أعمدة الفيزياء والتي لا غنى عنها، وهي تهتمّ بدراسة الأنظمة الكمومية، وتُركِّز على فكرة التكميم بشكل كبير جداً.
- علم الفلك: إنّ علم الفلك جزء لا يتجزأ من دراستنا للفيزياء، وفيه الكثير من الأشياء المثيرة والتي هي أنظمة فيزيائية كبيرة مثل حركة الكواكب، وقوانين كبلر (التي تُعتبَر جُزءاً من الميكانيكا الكلاسيكية).
