من حسابات نيوتن الميكانيكية إلى النسبية العامة والخاصة لأينشتاين إلى عدم التحديد المحير لميكانيكا الكم، أصبح علم الفيزياء غامضًا ومعقدًا بشكل متزايد، وأقل تحكمًا بقوانين منظمة. يمثل هذا مشكلة للشخص العادي، الذي يكافح من أجل فهم كيفية ارتباط الفيزياء النيوتونية، بملاحظاتها المتوقعة للقوى الفيزيائية، باختلاف المنظر والمفارقة في الاكتشافات اللاحقة. يقول الفيزيائي دومينيك واليمان في الفيديو أعلاه: “إذا كنت لا تعرف الفيزياء بالفعل، فمن الصعب أحيانًا رؤية كيفية ارتباط كل هذه المواضيع المختلفة ببعضها البعض”. لذا فقد قدم واليمان مساعدة بصرية مفيدة: خريطة فيديو متحركة تظهر الروابط بين الفيزياء الكلاسيكية، وفيزياء الكم، والنسبية.
تمثل قوانين نيوتن للحركة والجاذبية واختراعه لحساب التفاضل والتكامل المجال الأول على أفضل وجه. هنا نرى العلاقة التي لا تنفصم بين الفيزياء والرياضيات، “الأساس الذي بني عليه عالم الفيزياء”. عندما نأتي إلى واحدة من اهتمامات نيوتن الأقل شهرة، وهي البصريات، نرى كيف استبق اهتمامه بموجات الضوء أعمال جيمس كليرك ماكسويل في المجالات الكهرومغناطيسية. بعد هذا الارتباط الأولي، يزداد انتشار التخصصات الفرعية: ميكانيكا الموائع، ونظرية الفوضى، والديناميكا الحرارية… والقوة الموجهة لها جميعًا هي دراسة الطاقة في حالات مختلفة. سادت الاستدلالات في الفيزياء الكلاسيكية، وعملت بشكل جيد، حتى عام 1900 تقريبًا، عندما انفجر عالم الميكانيكا النيوتونية بمشكلات جديدة، سواء على مستويات الوصف الكبيرة أو الصغيرة جدًا.
وهنا تتفرع الفيزياء إلى النسبية وميكانيكا الكم، وهو ما يشرحه واليمان باختصار. في حين أننا على الأرجح على دراية بأساسيات النسبية لأينشتاين، تميل فيزياء الكم إلى الحصول على تغطية أقل قليلاً في المسار النموذجي للتعليم العام، ربما بسبب تعقيدها، بالإضافة إلى حقيقة أن التفسيرات الكمومية تفشل عند أطرافها. في حين أن نظرية المجال الكمي، كما يقول واليمان، هي “أفضل وصف لدينا للكون”، بمجرد أن نصل إلى الجاذبية الكمية، فإننا نصل إلى “هوة الجهل العملاقة” التي تحاول الأفكار التأملية والمثيرة للجدل مثل نظرية الأوتار والجاذبية الكمومية الحلقية سدها.
عند “هوة الجهل”، تنتهي رحلتنا عبر مجالات الفيزياء، وينتهي بنا الأمر مرة أخرى في العالم الهوائي حيث بدأ كل شيء، الفلسفة. أولئك منا الذين حصلوا على تعليم عام نموذجي في العلوم قد يجدون أن لدينا فهمًا أفضل بكثير للجغرافيا الفكرية لهذا المجال. كتذكير مفيد، قد ترغب أيضًا في شراء نسخة ملصقة من خريطة الفيزياء لـ Walliman، والتي يمكنك رؤيتها بشكل مصغر أعلاه. (وهو متاح أيضًا للتنزيل الرقمي هنا.) في الأسفل مباشرةً، يعتلي الفيزيائي الساحر والمريح المسرح في محادثة TEDx لإثبات التواصل العلمي الفعال، موضحًا “فيزياء الكم للأطفال بعمر 7 سنوات”، أو كما كانت، 37 أو 57 أو 77 عامًا.
ملاحظة: ظهرت نسخة سابقة من هذا المنشور على موقعنا في عام 2016.
محتوى ذو صلة:
قصة الفيزياء متحركة في 4 دقائق: من جاليليو ونيوتن إلى أينشتاين
محاضرات فاينمان في الفيزياء، كتاب الفيزياء الأكثر شعبية على الإطلاق، الآن بالكامل على الإنترنت
شرح الأفكار الكبيرة لستيفن هوكينج برسوم متحركة بسيطة
مقدمة رسوم متحركة لحياة وعمل ماري كوري، أول امرأة حائزة على جائزة نوبل
جوش جونز كاتب وموسيقي مقيم في دورهام، كارولاينا الشمالية.
