كيف تصبح عالم فيزياء

علم الفيزياء

يُعرَّف علم الفيزياء بأنه العلم الذي يدرس بنية المادة، والتفاعلات بين المكونات الأساسية التي يمكن ملاحظتها في الكون كاملاً، وقد تم تعريفه بشكل أوسع على أنه العلم الذي يهتم بكافة جوانب الطبيعة، وعلى جميع المستويات المرئية بشكل عياني، أو مجهري، ولا يشتمل نطاق دراسة الفيزياء على سلوك الكائنات الحية الواقعة تحت تأثير قوىً محددة فقط، بل يتعدى ذلك إلى دراسة أصل، وطبيعة مجالات قوى الجاذبية ، والكهرومغناطيسية، والنووية.

يكمن الهدف النهائي من علم الفيزياء في صياغة عدة مبادئ شاملة، تجمع وتشرح كافة الظواهر المختلفة؛ أي وضع مجموعة موحدة من القوانين التي تحكم الحركة، والمادة، والطاقة في البيئات الذرية أو المجهرية، مروراً للحياة اليومية على نطاق الإنسان، وحتى أكبر البيئات، ويتفرع نطاق دراسة علم الفيزياء إلى العديد من الفروع كعلم الميكانيكا الذي يُعنى بشكل أساسي بدراسة حركة الأجسام، وعدم حركتها تحت تأثير قوىً محددة، ودراسة الجاذبية الأرضية، والحرارة، والديناميكا الحرارية، والميكانكا الإحصائية، والكهرباء، والمغناطيسية، والبصريات، والفيزياء الذرية، والكيميائية، والنووية، وفيزياء المادة المكثفة التي تدرس خصائص المواد الصلبة والسائلة الحرارية، والكهربائية ، والمغناطيسية، والبصرية، بالإضافة إلى العديد من المجالات الأخرى.

نصائح للتخصص في علم الفيزياء

لكي يصبح الإنسان عالم فيزياء، عليه اتباع العديد من النصائح العملية التي تقربه من هدفه، ومن أهمها ما يأتي:

• الحصول على درجة البكالوريس: تقدم برامج البكالوريس في الفيزياء تدريساً نظرياً، وعملياً في المختبرات لتعليم جوانب الفيزياء، وقد تركز بعض هذه البرامج على موضوع محدد في الفيزياء، أو أكثر كالفيزياء النظرية، أو الهندسية، أو الكيميائية، أو الفلكية، كما قد يتطلب الحصول على هذه الشهادة إعداد مشروع بحثي في السنة الأخيرة، ويفيد حصول الشخص على درجة البكالوريس في الفيزياء في إمكانية تأهيله للحصول على وظائف عملية فيه كوظائف البحوث التطبيقية في الصناعة، أو تحليل النظم، وغير ذلك.
• التدريب العملي: يوفر التدريب العديد من فرص المشاركة في مهمات البحث التي تطور تعليم الإنسان، وحدود العلم لديه، كما قد يحصل على المساعدة المهنية في تطويره مهنياً، ويمكن للطلبة القيام بالتدريب من خلال مؤسساتهم التعليمية كالمدارس ، أو عن طريق المعاهد الوطنية الكبيرة.
• الحصول على درجة الدكتوراه: تشكل برامج الدكتوراه في الفيزياء برامج موجهة نحو الأبحاث العلمية، ويخوض الطالب فيها العديد من الدورات الأساسية في مواضيع عديدة كالديناميكا الكهربائية، والميكانيكا الكلاسيكية، ودورات استكشافية اختيارية في مجالات التخصص المختلفة، كما يجري فيها العديد من الأبحاث في مجاله الفيزيائي، ويطور رسالته العلمية.
• الحصول على وظيفة: يستطيع الفيزيائي العمل في العديد من المجالات كالأبحاث الصناعية، ووكالات الأبحاث الفيدرالية، وشركات الاستشارات العلمية، والمستشفيات ، وغير ذلك، مما يساعد الشخص على الوصول إلى هدفه.
• تطوير الحياة المهنية: يعني تطوير الحياة المهنية للفيزيائي حصوله على المزيد من الاستقلالية في اختياره للمشاريع، والأمان الذي يكون على هيئة تمويل أو حياة ثابتة، ويتمثل ذلك في تحويل نتائج البحث إلى عملية تصنيع، أو إنتاج منتج جديد، أو التطور في المسار الوظيفي الإداري، وغير ذلك.
• الاجتهاد والمثابرة: ليصبح الإنسان عالم فيزياء عليه المثابرة في قراءة كتب الفيزياء، واتباع نماذج القدوات، والانغماس في عالم الفيزياء، كما عليه محاولة الاتصال مع علماء الفيزياء الحقيقيين في حال أمكن ذلك، أو قراءة سير عمالقة الفيزياء الذاتية، وفهم حياتهم المهنية، ودوافهم، للمساعدة على وضع مسار مهني عملي.
• امتلاك المهارات الشخصية: ليتمكن الإنسان من أن يصبح عالم فيزياء عليه أن يحقق عدداً من المتطلبات الشخصية كالكفاءة وتحليل المشكلات، والحماس لإعداد الأبحاث، وامتلاك مهارات الرياضيات والحوسبة، والقدرة على تصور الأفكار، وشرحها بوضوح، بالإضافة إلى القدرة على العمل بشكل مستقل، أو ضمن فريق.

تطبيقات علم الفيزياء في الحياة اليومية

يدخل علم الفيزياء في العديد من التطبيقات في الحياة اليومية، والتي تمثل قوانين الحركة ، والقوى، والطاقة، ومن أهم هذه التطبيقات ما يأتي:

• الأجهزة الميكانيكية البسيطة: يمكن مشاهدة علم الفيزياء خلال العديد من الأجهزة البسيطة كحركة ذراع أو عتلة بسيطة في متنزه، وتتفرع العتلات في ثلاثة أنواع تعتمد كل منها على نقاط ارتكاز مختلفة، والتي تشكل أداة تضخيم للقوة، مما يقلل الجهد المطلوب لتحريك أي جسم في الطرف الآخر.
• تطبيقات قوانين نيوتن في النقل: تشكل وسائل النقل تطبيقاً عملياً على الفيزياء، حيث توفر العجلات في السيارات، والقطارات حركات ثابتة وسلسة، والتي تخضع لقوانين نيوتن للحركة، وتتمثل في قوة ميكانيكية، وحركة، وتسارع ، ورد فعل، وغير ذلك، أما الطائرات فتشكل استخداماً عملياً لقوانين الزخم، والرفع، وغيرها.
• النسبية والاتصالات الحديثة: تشكل النسبية موضوعاً واسعاً في الفيزياء، والتي كان لها انتشاراً كبيراً عن طريق نظريات أينشتاين النسبية الخاصة، والعامة، وقد دخلت النسبية في العديد من التطبيقات الحياتية كتحديد الموقع العالمي في الهواتف المتنقلة، والتي تعتمد على الإشارات اللاسلكية الصادرة عن الأقمار الصناعية حول الأرض، والتي يمكنها تحديد الموقع بدقة عالية تصل إلى عدة سنتيمترات، وقد تتأثر دقة تحديد المواقع قليلاً بسبب تغير سرعة الأقمار الصناعية ، وارتفاعها.
• التطبيقات الحيوية: يدخل علم الفيزياء في العديد من التطبيقات الحيوية كعملية التقاط الصور في العين، وسماع الأصوات المختلفة عن طريق الأذن من خلال تحدسد حركة جزئيات الهواء، وامتصاص النباتات لضوء الشمس، وثاني أكسيد الكربون، والماء، والذي ينتج عنه صنع الكلوجوز، وإطلاق الأكسجين الذي يمثل المنتج الثانوي.