تطور الفيزياء

📅 آخر تحديث: ٣٠ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣٠ يوليو ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

كتاب "تطور الفيزياء: نمو الأفكار من المفاهيم المبكرة إلى النسبية والكم" هو كتاب علمي مبسط لغير المتخصصين. ألّفه الفيزيائيان ألبرت أينشتاين وليوبولد إنفيلد ، ويتتبع تطور الأفكار في الفيزياء. نُشر لأول مرة عام ١٩٣٨ من قِبل مطبعة جامعة كامبريدج ، وحقق نجاحًا جماهيريًا واسعًا، [ ١ ] حتى أنه ظهر فيغلاف مجلة تايم .

خلفية

وافق أينشتاين على كتابة الكتاب جزئيًا كوسيلة لمساعدة إنفيلد ماليًا. [ 2 ] تعاون إنفيلد لفترة وجيزة في كامبريدج مع ماكس بورن ، قبل أن ينتقل إلى برينستون، حيث عمل مع أينشتاين في معهد الدراسات المتقدمة . حاول أينشتاين الحصول على وظيفة دائمة لإنفيلد هناك، لكنه فشل. [ 3 ] وضع إنفيلد خطة لكتابة تاريخ الفيزياء مع أينشتاين، وهي خطة مضمونة النجاح، وتقاسم العائدات. عندما ذهب إلى أينشتاين لعرض الفكرة، تلعثم إنفيلد بشدة، لكنه تمكن أخيرًا من التلعثم باقتراحه. قال أينشتاين: "هذه ليست فكرة غبية على الإطلاق. ليست غبية أبدًا. سنفعلها." نُشر الكتاب في الولايات المتحدة بواسطة دار سيمون وشوستر.

وجهة نظر

في هذا الكتاب، طرح ألبرت أينشتاين منهجه الواقعي في الفيزياء متحديًا بذلك الكثير من مبادئ ميكانيكا الكم . جادل الكتاب بأن الإيمان بـ"واقع موضوعي" قد أدى إلى تقدم علمي عظيم عبر العصور، مما يثبت أنه مفهوم مفيد حتى وإن لم يكن قابلاً للإثبات. ويخلص المؤلفون إلى ما يلي:

لولا الإيمان بإمكانية إدراك الواقع من خلال بنى نظرياتنا، ولولا الإيمان بالتناغم الداخلي لعالمنا، لما وُجد العلم. هذا الإيمان هو وسيظل الدافع الأساسي لكل إبداع علمي. [ 4 ]

بالإضافة إلى ذلك، استخدم أينشتاين النص للدفاع عن جدوى نظريات المجال في ظلّ التطورات التي شهدتها ميكانيكا الكم. وكان أفضل سبيلٍ لذلك هو النظر إلى الجسيمات لا كأجسامٍ مستقلة، بل كمظهرٍ خاصٍ للمجال نفسه: "ألا يمكننا رفض مفهوم المادة وبناء فيزياء مجالٍ خالصة؟ يمكننا اعتبار المادة مناطق في الفضاء يكون فيها المجال قويًا للغاية. فالحجر المقذوف، من هذا المنظور، هو مجالٌ متغيرٌ تنتقل فيه حالاتُ أعلى شدةٍ للمجال عبر الفضاء بسرعة الحجر." [ 5 ]

محتويات

يحتوي الكتاب على أربعة فصول: "صعود النظرة الميكانيكية"، "تراجع النظرة الميكانيكية"، "المجال، النسبية" و "الكم".

الفصل الأول: صعود النظرة الميكانيكية

يشبّه المؤلفون العلم بقصة بوليسية: "في كل رواية بوليسية تقريبًا منذ قصص كونان دويل الرائعة ، يأتي وقت يجمع فيه المحقق كل الحقائق التي يحتاجها لحل جزء من مشكلته على الأقل... العالم الذي يقرأ كتاب الطبيعة، إن جاز التعبير، عليه أن يجد الحل بنفسه، لأنه لا يستطيع، كما يفعل قراء القصص الأخرى المتعجلون، أن يقلب صفحات الكتاب إلى نهايته. في حالتنا، القارئ هو المحقق أيضًا، يسعى إلى تفسير، ولو جزئيًا، علاقة الأحداث بسياقها الغني. لتفسير حتى حل جزئي، يجب على العالم أن يجمع الحقائق غير المرتبة المتاحة ويجعلها متماسكة ومفهومة من خلال التفكير الإبداعي." [ 6 ] "الدليل الأول" الذي يفحصه المؤلفون هو قانون غاليليو عن القصور الذاتي ، الذي صاغه إسحاق نيوتن : "كل جسم يبقى على حالته من السكون، أو من الحركة المنتظمة في خط مستقيم، ما لم تُجبره قوى خارجية على تغيير تلك الحالة." [ 7 ] ثمة دليل آخر، سنعود إليه لاحقًا، وهو اكتشاف غاليليو لمبدأ التكافؤ . يناقش المؤلفون النظرية الحركية للمادة وكيف تحل لغز الحركة البراونية .

الفصل الثاني: تراجع النظرة الميكانيكية

يناقش المؤلفون دراسات الكهرباء التي أجراها كلٌ من شارل أوغسطين دي كولوم ، ولويجي غالفاني ، وأليساندرو فولتا ، وهانز كريستيان أورستد . ويُقدّمون نظرية نيوتن الجسيمية للضوء ، ويقارنونها بنظرية كريستيان هويغنز الموجية . ويجري حوار سقراطي بين مؤيد للنظرية الجسيمية ومؤيد للنظرية الموجية. كان يُعتقد أن الضوء لا بد أن ينتقل عبر وسط، وهو الأثير المضيء ، لكن محاولات رصده باءت بالفشل. ويختتمون بطرح السؤال التالي: "ما هو الوسط الذي ينتشر الضوء من خلاله، وما هي خصائصه الميكانيكية؟ لا أمل في اختزال الظواهر البصرية إلى ظواهر ميكانيكية قبل الإجابة على هذا السؤال. لكن صعوبة حل هذه المشكلة كبيرة لدرجة أننا مضطرون للتخلي عنها، وبالتالي التخلي عن المنظور الميكانيكي أيضًا." [ 8 ]

الفصل الثالث: المجال، النسبية

يتناول المؤلفون خطوط القوة بدءًا من حقول الجاذبية (أي مجموعة فيزيائية من القوى)، ثم ينتقلون إلى وصف الحقول الكهربائية والمغناطيسية. ويذكرون "ركيزتي نظرية المجال": "يصاحب تغير المجال الكهربائي تغير في المجال المغناطيسي. وإذا بدلنا كلمتي "مغناطيسي" و"كهربائي"، تصبح الجملة: "يصاحب تغير المجال المغناطيسي تغير في المجال الكهربائي." [ 9 ] ويصفون أعمال أورستد ومايكل فاراداي : "لقد رأينا بالفعل، من تجربة أورستد، كيف يلتف المجال المغناطيسي حول مجال كهربائي متغير . ورأينا، من تجربة فاراداي، كيف يلتف المجال الكهربائي المتغير حول مجال مغناطيسي متغير ." [ 10 ] وقد فسّر جيمس كلارك ماكسويل ذلك بنظرية المجال. وتتنبأ معادلات ماكسويل بوجود الموجات الكهرومغناطيسية ، التي أكد وجودها هاينريش هيرتز . توقع ماكسويل أن هذه الموجات يجب أن تنتقل بسرعة الضوء، مما يشير إلى أن الضوء عبارة عن موجة كهرومغناطيسية.

يناقش المؤلفون تجربة ميكلسون-مورلي ، التي أثبتت أن سرعة الضوء ثابتة كونية. ويُعرّفون نظام الإحداثيات (CS) ويناقشون "الافتراضات الجديدة التي أدت إلى النسبية الخاصة : 1. سرعة الضوء في الفراغ متساوية في جميع أنظمة الإحداثيات المتحركة بانتظام، بالنسبة لبعضها البعض. 2. جميع قوانين الطبيعة متساوية في جميع أنظمة الإحداثيات المتحركة بانتظام، بالنسبة لبعضها البعض." [ 11 ] كما يناقشون الاختبارات المبكرة للنسبية الخاصة ، ويتناولون تكافؤ الكتلة والطاقة . ثم يعودون إلى مبدأ التكافؤ، مما أدى إلى النظرية النسبية العامة . ويناقشون التجارب الفكرية التي أدت إلى النظرية، مثل المصعد الساقط سقوطًا حرًا والقرص الدوار . كما يناقشون عدسة الجاذبية للضوء بواسطة جسم ضخم، بالإضافة إلى ترنح حضيض عطارد ، وهو لغز فسّرته نظرية أينشتاين.

الفصل الرابع: الكم

يناقش المؤلفون النظرية الذرية واكتشاف جيه جيه طومسون للإلكترون ، وهو أحد مكونات الطاقة الكهربائية ومكون أساسي للذرة. كما يُقدّم مفهوم ماكس بلانك لكمات الطاقة. وتُناقش الظاهرة الكهروضوئية ، وتُشرح من منظور كمات الضوء، أو الفوتونات . ويُناقش نموذج نيلز بور للذرة، بالإضافة إلى موجات المادة لإرفين شرودنغر ولويس دي بروي ، فضلاً عن الطبيعة الاحتمالية لميكانيكا الكم. وعلى الرغم من إعجاب آينشتاين بالنجاح التجريبي لنظرية الكم، إلا أنه ظل مؤمنًا بوجود واقع موضوعي ، حيث قال : "في خضم كل جهودنا، وفي كل صراع محتدم بين وجهات النظر القديمة والجديدة، نُدرك الشوق الدائم للفهم، والإيمان الراسخ بتناغم عالمنا، الذي يتعزز باستمرار بفعل تزايد العقبات التي تحول دون الفهم." [ 12 ]

استقبال

أشادت صحيفة نيويورك تايمز بالكتاب، مشيرةً إلى أن آينشتاين وإنفيلد "يكتبان ببساطة ووضوح ملحوظين، لكن دون قدر كبير من الفن الأدبي. ولعل هذا أفضل. فمع أن معادلة رياضية واحدة لا تبدو أنها تُخيف الرجل الذي نسي كل شيء عدا جداول الضرب، إلا أننا نفتقد إلى أسلوب الكتابة البليغ، والتشبيهات الشعرية التي ترفع كتابات جينز وإيدنغتون إلى مصاف الأدب. لقد كان كل من جينز وإيدنغتون هدفًا للنقد اللاذع - جينز بسبب اعتقاده أن الله عالم رياضيات، وإيدنغتون بسبب نزعته الصوفية... يشهد هذا الكتاب أن [آينشتاين] لا يزال أوضح وأبسط من استغل نظرياته." [ 13 ]

كتب جيه إيه كروثر في مجلة نيتشر : "إذا كان، كما يدّعي البروفيسور أينشتاين ومؤلفه المشارك، 'الفيزياء هي نتاج العقل البشري، بأفكار ومفاهيم مُبتكرة بحرية'، فإن هذا المحتوى الفكري هو ما يمنح الفيزياء أحد أهمّ مقومات أهميتها الثقافية، ويُوفّر للقارئ المُتأمّل غير المُتخصّص مصدر اهتمامه الرئيسي بها. وهذا هو الجانب الذي يُعنى به المؤلفان في هذا الكتاب المُميّز." [ 14 ]

قائمة جزئية من المراجعات

  • قائمة الكتب المجلد 34 (15 أبريل 1938).
  • نيويورك هيرالد تريبيون (8 مايو 1938).
  • صحيفة بوسطن ترانسكريبت (30 أبريل 1938).
  • الرف المفتوح (مارس 1938).
  • Commonweal v. 28 (8 يوليو 1938).
  • مانشستر جارديان (12 أبريل 1938).
  • الأمة المجلد 146 (7 مايو 1938).
  • الطبيعة المجلد 141 (21 مايو 1938).
  • الجمهورية الجديدة المجلد 94 (20 أبريل 1938).
  • الكتب التقنية الجديدة المجلد 23 (أبريل 1938).
  • قائمة معهد برات الفصلية للكتب التقنية والصناعية الجديدة (شتاء 1939).
  • مراجعة الأدب يوم السبت المجلد 17 (2 أبريل 1938).
  • مراجعة نادي الكتاب العلمي المجلد 9 (مارس 1938).
  • مجلة سبيكتاتور المجلد 161 (26 أغسطس 1938).
  • صحيفة سبرينغفيلد ريبابليكان (3 يوليو 1938).
  • الرسم البياني للمسح المجلد 27 (ديسمبر 1938).
  • ملحق التايمز الأدبي (9 أبريل 1938).
  • مجلة ييل ، المجلد 27 (صيف 1938).

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ كابريا، ماركو ماموني (2005)، الفيزياء قبل وبعد أينشتاين ، دار نشر IOS، ص  8، ISBN 978-1-58603-462-7
  2. ↑ بايس، أبراهام ؛ بنروز، روجر (2005)، دقيق هو الرب: علم وحياة ألبرت أينشتاين ، مطبعة جامعة أكسفورد، ص 495، ISBN  978-0-19-280672-7
  3. ↑ ريجيس، إد (1988)، من حصل على مكتب أينشتاين؟: الغرابة والعبقرية في معهد الدراسات المتقدمة ، بيسيك بوكس، رقم ISBN 978-0-201-12278-7
  4. ↑ إنفيلد، ليوبولد؛ أينشتاين، ألبرت (1938). تطور الفيزياء: من المفاهيم المبكرة إلى النسبية والكم . ص 296. 
  5. ↑ إسحاقسون، والتر (2007)، أينشتاين: حياته وعالمه ، سيمون وشوستر، الصفحات 463-464 ، رقم ISBN  978-0-7432-6473-0
  6. ↑ أينشتاين وإنفيلد (1938) ، ص 4-5.
  7. ↑ إنفيلد، ليوبولد؛ أينشتاين، ألبرت. تطور الفيزياء: من المفاهيم المبكرة إلى النسبية والكم . ص 8. 
  8. ↑ أينشتاين وإنفيلد (1938) ، ص 122.
  9. ↑ أينشتاين وإنفيلد (1938) ، ص 137.
  10. ↑ أينشتاين وإنفيلد (1938) ، ص 143.
  11. ↑ أينشتاين وإنفيلد (1938) ، ص 177.
  12. ↑ أينشتاين وإنفيلد (1938) ، ص 296.
  13. ↑ "أينشتاين نفسه يشرح طبيعة فيزياءه" . صحيفة نيويورك تايمز . 10 أبريل 1938.
  14. ↑ كروثر، جيه إيه (21 مايو 1938). "تطور الفيزياء" . مجلة نيتشر . 141 .

فهرس

  • أينشتاين، أينشتاين؛ إنفيلد، ليوبولد (1938). سنو، سي بي (محرر). تطور الفيزياء . مطبعة جامعة كامبريدج. ASIN B000S52QZ4 . 
  • تطور الفيزياء من المفاهيم المبكرة إلى النسبية والكم ، ألبرت أينشتاين وليوبولد إنفيلد، 1966، دار سيمون وشوستر للنشر، ASIN: B0011Z6VBK
  • تطور الفيزياء ، ألبرت أينشتاين وليوبولد إنفيلد، 1967، تاتشستون. ISBN 0-671-20156-5