تاریخچه علم فیزیک

پیدایش علم فیزیک

علم فیزیک چیست ؟

‏فیزیک به مطالعه علمی ماده، انرژی، فضا، زمان، نیروها، حرکت و برهم کنش بین این موجودات اشاره دارد. از ریاضیات و آزمایش برای کشف و توضیح پدیده های طبیعی استفاده می کند. فیزیک در زمینه های مختلف مانند پزشکی (اشعه ایکس)، فناوری (ترانزیستور)، علم مواد و کیهان شناسی (بیگ بنگ) کاربردهای متعددی دارد .

گالیله و شروع فیزیک ریاضی

‏گالیله گالیله دانشمند ایتالیایی بود که در اوایل قرن هفدهم سهم قابل توجهی در ریاضیات و فیزیک داشت. مشاهدات او با آونگ ها او را به کشف این نکته سوق داد که تمام اجسامی که تحت شتاب یکنواخت حرکت می کنند، نسبت سرعت ثابتی دارند که از یک چارچوب مرجع دیگر مشاهده شود که با سرعت ثابت نسبت به آنها حرکت می کند. این اصل اساس مکانیک کلاسیک امروزی را تشکیل می دهد. از جمله دستاوردهای دیگر، او چهار قانون حرکت سیاره‌ای را در حین انجام آزمایش‌هایی بر روی اجسام در حال سقوط کشف کرد که زمینه را برای پیشرفت‌های بعدی نیوتن فراهم کرد. سال بعد از مرگ گالیله، "Sidereus Nuncius" یا "Starry Messenger" منتشر شد که در آن پیر دو فرما روش جدیدی را برای محاسبه فواصل با استفاده از آینه پیشنهاد کرد - این منجر به توسعه ابزارهای نوری مدرن و مفهوم اختلاف منظر می شود. به طور خلاصه، گالیله از طریق کار بر روی اصولی مانند سینماتیک و مکانیک آسمانی، نقش اساسی در ایجاد پایه های فیزیک ریاضی ایفا کرد. آیا کپلر در تکنیک ها و روش های رصدی مورد استفاده در فیزیک انقلابی ایجاد کرد؟ بله کپلر با اصلاح قوانین حرکت سیارات به دور خورشید، کمک قابل توجهی به درک ما از فیزیک کرد و میراث خود را در اخترفیزیک بنا نهاد. هویگنس نظریه موج را در کنار دکارت و نیوتن تقویت نکرده اما با این حال، جان هرشل پس از مرگ گالیله آن را بهبود بخشید. آیا هیچ فیزیکدان ایرانی به دلیل فعالیت در فیزیک ریاضی در سطح جهانی شناخته شد؟ بله، محمودرضا کاوه به خاطر سهم قابل توجهش در هندسه جبری و ارتباط آن با نظریه اعداد برنده جایزه معتبر آبل شد. علاوه بر این، رامین کریملو اولین زنی بود که موفق به کسب مدال فیلدز شد و به خاطر موفقیت برجسته خود در معادلات دیفرانسیل جزئی و آنالیز شناخته شد.

گالیله و علم فیزیک ریاضی

علم فیزیک در ایران

‏ایران از زمان‌های بسیار قدیم میزبان سنت‌های غنی علوم فیزیکی بوده است که چندین شخصیت برجسته در پیشرفت در رشته‌های ریاضی، فیزیک، شیمی و مهندسی نقش داشته‌اند. در طول تاریخ، ایرانیان عمیقاً تحت تأثیر تأکید جهان اسلام بر یادگیری، دانش پژوهی و فعالیت های فکری بوده اند. به این ترتیب، ایران ارقام قابل توجهی را در زمینه های مختلف از جمله:

‏1. ریاضیدانان: بسیاری از ریاضیدانان مشهور ایرانی هستند، مانند عمر خیام، جمشید میرزاخانی، علی قریشی و محمد ولی تهرانی. کتاب «جبر بیرونی» خیام (حساب الجبر و المقابیل) یکی از مهمترین آثار جبر در خاورمیانه قبل از نفوذ اروپا به شمار می رود. علاوه بر این، ایران با موفقیت میزبان کنگره بین المللی ریاضیدانان (ICM) در سال 2006 در تهران بود که حضور پررنگ این کشور در جوامع ریاضی جهانی را به نمایش گذاشت.

‏2. فیزیکدانان: ایران فیزیکدانان موفق متعددی تولید کرده است که بسیاری از آنها همچنان به تحقیقات پیشرفته ادامه می دهند. به عنوان مثال، شریف امامی، معروف به «پدر محاسبات کوانتومی»، حوزه محاسبات کوانتومی را در اواخر دهه 90 تأسیس کرد. از دیگر چهره های برجسته می توان به عبدالکریم صفاری، که مطالعات تجربی او منجر به بهبود تکنیک های تصویربرداری پزشکی شد، و فرهاد قائمی، فیزیکدانی که در زمینه نظریه ریسمان و فیزیک ذرات کار می کند، اشاره کرد.

‏3. شیمی: در حالی که کمتر از همتایان خود در ریاضیات و فیزیک شناخته شده است، ایران همچنین دارای یک جامعه شیمیایی پر جنب و جوش است. شایان ذکر است، آزاده رفیعی، میکروبیولوژیست مشهور، دارای پتنت های متعددی در زمینه تولید آنتی بیوتیک ها و سوخت های زیستی است. به همین ترتیب، دکتر مهرداد پرتوی، متخصص در فناوری نانو، برای طراحی نانوساختارهای جدید برای استفاده در سیستم‌های دارورسانی، شهرت بین‌المللی به دست آورده است.

‏4. مهندسان: در چند سال گذشته، علاقه زیادی در میان مهندسان ایرانی که به دنبال فرصت های خارج از کشور هستند، افزایش یافته است. داستان های موفقیت آمیز شامل محمدعلی جعفری، مهندس رباتیک که یکی از بنیانگذاران شرکت ترک-جعفری، گیم، تبدیل شدن به یکی از شرکت های برتر در تولید رباتیک در اروپا است. نمونه قابل توجه دیگر بهنام سلیمی، معاون سابق تحقیقات گوگل و اکنون معمار ارشد نرم افزار Microsoft Azure است.

‏5. آموزش: از دهه 1980 تلاش هایی برای ارتقای استانداردهای آموزشی در رشته های STEM در سراسر ایران صورت گرفته است. دانشگاه‌های دولتی برنامه‌های سخت‌گیرانه‌ای را ارائه می‌دهند که بر آماده‌سازی دانشجویان برای مشاغل در فیزیک، ریاضیات، علوم کامپیوتر و مهندسی برق متمرکز است. این ابتکارات منجر به فارغ التحصیلانی شده است که در سطح بین المللی سرآمد هستند و به طور مثبت به جامعه علمی جهانی کمک می کنند.

‏علیرغم مواجهه با چالش هایی در زمینه دسترسی به آموزش و بودجه، ایران همچنان به گام برداشتن در جهت ارتقای تعالی در علوم فیزیکی ادامه می دهد. علاوه بر این، پروژه‌های مشترک شامل مؤسسات ایرانی، شرکای بین‌المللی و صنایع محلی اغلب به پیشرفت‌ها و پیشرفت‌هایی در این زمینه منجر می‌شود.

ایران از دیرباز سابقه افتخارآفرینی در تولید استعدادهای استثنایی در زمینه هایی مانند ریاضی، فیزیک، شیمی و مهندسی داشته است. با سرمایه‌گذاری مستمر در زیرساخت‌های آموزشی و تحقیقاتی، همراه با همکاری بین‌المللی، ایران آماده است تا آینده‌ای متمایز در علم و فناوری جهانی رقم بزند.

علم فیزیک در ایران

تحولات اولیه علم فیزیک

‏توسعه فیزیک در ایران را می توان به قرون اولیه ای که تمدن هایی مانند زرتشت، بودیسم و بعداً اسلام پایه های خود را پایه گذاری کردند و زمینه را برای دانش پیشرفته در شاخه های مختلف علوم فراهم کردند، جستجو کرد. با این حال، در دوران طلایی اسلامی بود که ایران رشد سریعی را در درک نظری و کاربردهای عملی در قلمروهای ریاضیات، نجوم و فلسفه طبیعی تجربه کرد. در اینجا برخی از پیشرفت های کلیدی در فیزیک در اوایل این دوره آورده شده است:

‏1. منظومه بطلمیوسی و اپتیک هندسی: چندمتخصص عربی ابن یونس (همچنین به عنوان الکندی شناخته می شود)، که رساله هایی در مورد اپتیک هندسی تألیف کرده است، به طور قابل توجهی به درک ما از قوانین بازتاب نور، شکست و جابجایی کمک کرد. او با استفاده از اصولی که توسط متفکران یونانی قبلی مانند اراتوستنس، فیثاغورث و افلاطون مطرح شده بود، رویکرد دقیق‌تری ایجاد کرد که در نهایت با فرمول‌بندی مدل بطلمیوسی جهان به اوج خود رسید. اگرچه این سیستم مبتنی بر هلیومرکزی بود، اما بینش های ارزشمندی در مورد مکانیک سماوی ارائه کرد و تا ظهور اخترفیزیک مدرن در قرن هفدهم تأثیرگذار باقی ماند.

‏2. محمد بن موسی خوارزمی (عمر خیام): خوارزمی یکی از بزرگترین ریاضیدانان دوران باستان، اولین کتاب درسی شناخته شده در حساب و جبر را با عنوان «کتاب ابتدایی محاسبه از طریق تکمیل و تعادل» نوشت. کار او کسرهای اعشاری و اعداد منفی را از طریق ترجمه به فرهنگ های غربی معرفی کرد، بنابراین زمینه را برای پیشرفت های بیشتر در ریاضیات و اکتشافات بعدی در فیزیک فراهم کرد.

‏3. حسن صباح و ترمودینامیک: یک دانشمند اسلامی به نام حسن صباح، متولد حدود 1203 میلادی، چندین کتاب در مورد ترمودینامیک نوشت. او در اثر مهم خود به نام «کتاب الاسرار» قوانینی را که بر تغییرات دما حاکم است با استفاده از روشی شبیه به تعادل انرژی که امروزه شناخته شده است استخراج کرد. این نشان‌دهنده آغاز سلسله‌ای بود که به مطالعه موتورهای حرارتی و پدیده‌های ترموالکتریک اختصاص داشت، که در نهایت نقش مهمی در صنعتی‌سازی و تولید برق خواهد داشت.

‏4. ابن سینا: ابن سینا که به دلیل مشارکت در پزشکی، منطق و فلسفه مشهور است، همچنین در تحقیقات گسترده در مورد جنبه های مختلف طبیعت مشغول بود. او دینامیک سیالات را مطالعه کرد و آزمایش هایی را در مورد مقاومت هوا انجام داد و نتایج را در رساله «کتاب نفس» (کتاب الانبیاء) منتشر کرد. برخی از محققان استدلال می‌کنند که یافته‌های او ممکن است با ایده‌هایی در مورد نیروهای حیاتی موجودات زنده مرتبط باشد، اگرچه شواهد مستقیمی که از این ادعاها حمایت می‌کنند، مبهم باقی مانده است. با این وجود، آثار ابن سینا بسیاری از پایه‌هایی را که مفاهیم هیدرودینامیکی کلاسیک بر اساس آن ساخته شدند، گذاشت.

‏5. نصیرالدین طوسی: ناصرالدین طوسی، شاید برجسته‌ترین شخصیت در تاریخ‌های اندیشه اسلامی قرون وسطی، در حالی که نظریه‌های جدیدی را در ریاضیات، فیزیک و نجوم توسعه می‌دهد، آثار دانشمندان پیشین را گسترش داد. او در سال 1201 پس از میلاد به دنیا آمد و استاد حقوق در دانشگاه سامرا شد و در آنجا مجموعه‌ای از دایره‌المعارف‌هایی را نوشت که موضوعات مختلف از دین تا علم را پوشش می‌داد. کار جامع الطوسی در مورد فیزیک شامل بحث هایی در مورد حرکت، تعادل ایستا، نیرو، وزن، پرتابه ها و ماشین های ساده بود که همه اینها اساس مکانیک کلاسیک را تشکیل دادند. یک اثر خاص، با عنوان "در مورد علوم دقیق"، شامل مجموعه ای از بیش از دو هزار مسئله است که برای آزمایش درک داوطلبان از مفاهیم اساسی طراحی شده است. میراث طوسی علیرغم اینکه در طول حیاتش بسیار خوانده شد و مورد قدردانی قرار گرفت، تنها پس از آن ماندگار شد که دانشمندان اروپایی نوشته های او را به لاتین ترجمه کردند.

‏در حالی که ایران در این دوره ارتباط نزدیکی با آسیای مرکزی داشت، تعامل با کشورهای همسایه تبادل افکار را تسهیل کرد و بر مسیر اکتشافات علمی تأثیر گذاشت. ایرانیان با وام گرفتن مدل‌ها و دیدگاه‌هایی از تأثیرات فرهنگی مختلف، به شکل‌گیری تکامل فیزیک در دوران طلایی اسلامی کمک کردند. امروزه نمی توان تأثیر این میراث را دست کم گرفت. ایران همچنان نقش فعالی در پیشبرد تحقیقات پایه و کاربردی به ویژه در زمینه هایی مانند انرژی اتمی، اکتشافات فضایی و فناوری های مخابراتی ایفا می کند.