Elearning Université Echahid Hamma Lakhdar d'El Oued

 

الفصل الأول تاريخ العلوم وقياس الأزمنة

1- مقدمة: منذ ألاف السنين والإنسان يعتمد في قياسه للزمن على تتبع الشمس والقمر واستطاع ان يبتكر نظما لقياس وحداته المختلفة من يوم و اسبوع وشهر وسنة وكانت أقدم الحضارات مهتمة بالزمن منها الحضارة البابلية التي اعتمدت على التقويم القمري بينما الحضارة المصرية فاعتمدت على التقويم الشمسي وأدرك الانسان الشعور بالوقت منذ القدم فبحركة الشمس الظاهرية لاحظ تغير ظل الاشجار خلال النهار ويأخذ هذا الظل في التناقص عند الغروب وبملاحظة تغير ظل الاشياء اخترع الساعة الشمسية وكذلك لاحظ الانسان حريسكة القمر وإثناء دورانه  على الارض  يتغير شكله حيث أعطى للإنسان مفهوما جديدا لقياس الوقت وهو القمري .

2- تعريف الزمن:  الزمن تصور ينشأ لدى الانسان من ملاحظته للتغيرات في الاشياء سواء كانت حركية أو كيفية وعرف الزمن بكونه المدى الموضح بتعاقب الاحداث وهي شيء غير محسوس وغير مرئي يعبر الزمن عن المسافة الزمنية الفاصلة بين الاحداث .

مع مرور الأيام لاحظ البشر أن العديد من الظواهر الفيزيائية بدءا من حركة الشمس التي تأخذ فترات زمنية متساوية حسب تقديرهم مما دفعهم الى تطوير ميقات وأدوات لقياس الزمن باستخدام هذه الظواهر فأوجدوا الساعة الشمسية والرملية ....الخ.

3- الساعات البدائية: تشير الابحاث القديمة ان الانسان قسم اليوم الى أربعة فترات وهي الشروق الظهيرة الغروب والليل. ولم يمضي وقت طويل حتى قام الانسان بزرع عصا في الأرض وقام بمراقبة ظلها لتحديد تلك الفترات بدقة  ومن ثم قسم القدماء النهار والليل الى ساعات وبسبب تغير الفصول جعلوا ساعات الليل والنهار مختلفة الطول ثم أدركوا عدم صلاحية الساعات المتساوية وثم قسموا اليوم الى 12 ساعة متوالية ومع تقدم الزمن ضاعفوا التقسيم مرة أخرى بأن جعلوا اليوم 24 ساعة وبعد أن توفرت للفلكيين وحدات قياس الزمن كالساعات الشمسية أدرك القدماء  بعد ذلك أن  الساعة غير دقيقة خاصة عندما يكون الطقس غائما لذلك تم اختراع الساعات الرملية والمائية .

4- التقويمات الزمنية:    مر التقويم الميلادي بإصلاحات عديدة حيث بدأ قمريا والسنة فيها 10 أشهر ثم تم ترقيمه وتحويله الى النظام الشمسي وإضافة شهرين لتصبح 12 شهرا وفي عهد يوليوس قيصر عام 46 ق م تم اصلاحه وأطلق عليه التقويم ليولياني الذي تطور بعد ذلك الى التقويم الميلادي مع بداية القرن 4 م و في القرن 16 م تم اصلاحه مرة أخرى وأطلق عليه التقويم الغريغوري.    عربيا ظل التقويم القمري الوحيد الذي يعتمد عليه ولم يشاركه التقويم الميلادي حيث أدرك العرب أن الحساب القمري أيسر من الشمسي في حساب الزمن ومعرفة أوائل الشهور وإخفاء عدد السنين وتقدير الأيام .

- التقويم الروماني القديم: كانت الدولة الرومانية تستخدم تقويما يتألف من 10 أشهر ثم استخدموا تقويم شمسي وقمري حيث أن طول السنة فيه هو 355 يوما وعدد الأشهر 12 شهرا وعدد الأيام في الأشهر بين 29 و 30 يوما وهذا يوافق السنة القمرية ثم في السنة الموالية يضاف شهر طوله 22 أو 23 يوما على التعاقب فيكون طول السنة الكبيسة 377 أو 378 يوما . ويكون متوسط حصيلة دورة أربع سنوات هو : ( 355 + 377 + 355 + 378) × ( 4/1) = 366,25 يوما وهو ما يعادل طول السنة الشمسية.

ويعود الاعتماد على هذا التقويم الى الامبراطور نوما الروماني ولكن هذا التقويم مسه التلاعب من قبل الكهنة والقياصرة  فجعلوا بعض الشهور التي سميت على أسماء قياصرتهم 31 يوما على حساب الشهور الأخرى وكان عدد السنين يبتدئ من سنة تأسيس مدينة روما عاصمة الامبراطورية وهي 753 ق م .

- التقويم اليولياني: لما احتلت الامبراطورية الرومانية مصر استفاد الرومان من علوم الأقباط الفلكية فقام يوليوس قيصر بتعديل التقويم الروماني القديم بالاستعانة بأحد الفلكيين من مدينة الاسكندرية وقد تمثل التعديل في جعل السنة العادية 365 يوما والكبيسة 366 يوما وتكون السنة الكبيسة كل 4 سنوات وجعل عدد الأشهر الفردية 31 يوما والزوجية 30 يوم عدا شهر فيفري فيكون 29 يوما في السنة العادية و 30 يوما في السنة الكبيسة ودخل هذا التقويم حيز التنفيذ في سنة 45 ق م الموافق ل 709 لإنشاء روما ولكن لم ينجو هذا التقويم من العبث حيث تم زيادة عدد الأيام من شهر على حساب أشهر أخرى فعكسوا القاعدة وصار سبتمبر 30 يوما وأكتوبر 31 يوما ونوفمبر 30 يوما وديسمبر 31 يوما.

- التقويم الميلادي : كان عدد السنين في التقويم ليولياني مبني على التقويم الروماني القديم الذي يعتبر سنة انشاء مدينة روما بداية التاريخ وهو 753 ق م . ثم في منتصف القرن السادس دعا الراهب الأرمني ذيونيسيوس اكسيجونوس الى وجوب أن يكون ميلاد المسيح هو بداية التقويم ونجح هذا الراهب وبذلك أصبح عدد السنين منذ 532 ميلادي يعتمد على سنة ميلاد المسيح .

- التقويم الغريغوري : لاحظ غريغورس الثالث عشر بابا روما أن يوم الاعتدال الربيعي وقع في 11 مارس بدلا من 21 مارس بفارق 10 أيام فكلف الراهب اليسيوس ليليوس بتعديل التقويم ليولياني , فتم الاتفاق على حذف  3 أيام كل 400 سنة وأن تكون السنة القرنية التي هي من مضاعفات 100 سنة بسيطة إلا اذا قبلت القسمة على 400 بدون وجود باقي للقسمة , قاومت الدول الغير كاثوليكية هذا التقويم حتى استقر الأمر في القرن العشرين فقبلته كل الدول ماعدا القيادات الدينية لم تقبل هذا التعديل في الكنائس الأرثوذكسية الشرقية والرومانية واستمروا في استعمال التقويم ليولياني الذي أصبح الفرق بينه وبين التقويم الغريغوري هو 13 يوم.

5- أدوات قياس الزمن:

- الساعة الشمسية: تفيد معظم المراجع بأن أول آلة عرفها الانسان لقياس الوقت كانت الساعة الشمسية فهي عبارة عن وتد عمودي يغرس في الأرض ويتحدد الوقت بتحديد طول الظل الساقط للوتد على الأرض أو على المستوى الأفقي وقد سميت هذه الالة بالمزوله لأنها تعتمد على زوال ظل وتدها أثناء حركة الشمس. لكن سرعان ما أدرك الانسان الى أنه بحاجة لآلة تضبط الوقت أثناء غياب الشمس فاخترع الساعة المائية مكنته من قياس الوقت ليلا ونهارا .

- الساعة المائية : الساعة المائية عبارة عن اناء يملأ بالماء ثم يتسرب منه الماء عن طريق ثقب صغير في قاعدته وكانت هناك تدريجات توضع على الاناء من الداخل تشير الى الزمن الذي انقضى . وكانت تستخدم هذه الساعة في معرفة زمن أو المدة التي يتم استغراقها الخطيب أو المتحدث وكانت منتشرة في الحضارة الاغريقية. كان العيب في هذه الساعة هو أن الماء يتجمد خاصة في فصل الشتاء.

- الساعة الرملية : هي أداة لقياس الزمن تتكون من بصيلتين زجاجيتين بينهما فتحة صغيرة وتحتوي احداهما على حبات من الرمل الجاف الناعم والدقيق ويستغرق الرمل ساعة كاملة بالضبط لكي ينساب من البصيلة العليا الى البصيلة السفلى . سابقا كان يستعمل الزئبق ولكن استبدل بالرمل لأنه ينساب بشكل ثابت. بالإضافة لقياس الزمن كانت الساعات الرملية تستخدم في تحديد الزمن الذي كان على المتحدث أن يلقيه. أما في بداية القرن العشرين كان البحارة يستخدمون الساعة الرملية لقياس سرعة سفنهم. لكن مع التطور الذي حصل فقد تم التخلي عنها وهذا بظهور أنواع أخرى من الساعات كالساعة الذرية....الخ

- الساعة الذرية :  تعد الساعة الذرية من أحدث وأدق الساعات وتستخدم لقياس معيار الزمن بالثانية وبدقة كبيرة جدا حيث يصل مقدار الخطأ للثانية الواحدة الى 3 ملايين سنة تقريبا الأمر الذي جعل منها معيار للتوقيت العالمي. يعتمد هذا الجهاز على قياس الترددات الكهرومغناطيسية التي يطلقها أو تصدرها أو تمتصها الذرات أو الجزيئات وتعتمد فكرة عمل الساعة الذرية على الاشعاع الراديوي الناتج عن الانتقال أو تغير في مستويات الطاقة في الذرة . تحتوي الساعة الذرية على فجوة معدنية تتناسب مع موجات الميكروويف وتحتوي على غاز وهذه الفجوة قابلة للضغط بدقة عالية بحيث يتناسب مع أضخم اشارة تردد ناشئة داخل الفجوة الى أن تصل الى درجة الرنين حيث تستغرق هذه العملية بعض الوقت للوصول الى الرنين الترددي .

6- قياس الزمن : يمثل اليوم الوحدة الأساسية في علم الفلك لقياس الزمن ويمكن حساب طول اليوم عن طريق قياس الزمن من عبور الشمس بدائرة الزوال في يوم معين الى عبورها بدائرة الزوال في اليوم الاخر ونجد هذه المساواة تساوي 24 ساعة ويسمى باليوم الشمسي المتوسط . وإذا ما أخذنا معينا اي نجما مضيء في السماء ورصدناه في يوم فانه يصل الى نفس المكان في اليوم الموالي بعد مدة زمنية مقدارها 23 ساعة و 56 دقيقة و 4,09 ثانية ويسمى باليوم النجمي . وبذلك يمكننا أن نقول على وجه التقريب أن اليوم الشمسي = اليوم النجمي + 4 دقائق . بينما الشهر الشمسي  = الشهر القمري + 2 ساعة . بينما السنة الشمسية = السنة النجمية + يوم . والفرق بين اليوم الشمسي ولنجمي هو اختلاف مظهر النجوم في السماء في أشهر السنة المختلفة .            

الفصل الثاني تاريخ العلوم والاكتشافات

 

7- مقدمة : : لقد تطور العلم منذ القدم لأن الانسان فضولي بطبعه ولديه القدرة على تدوين وتسجيل الاشياء ومع الوقت تولدت لديه التجارب واكتشف قوانين الكون فبينما نجده قد توصل الى معرفة الأعداد منذ الحضارات القديمة نجده منذ نصف قرن قد اكتشف الجينات المسببة لسرطان والكواركات التي هي أصغر بكثير من  الذرة والنواة وقد اتبع التنبؤ العلمي لوصف أشياء أو بتوقع أحداث لم تقع كتوقع الفلكيون ظاهرة الكسوف أو الخسوف وتوقع العالم الروسي مندلييف  وهو كيميائي  اكتشف عناصر كيميائية  في جدوله الدوري عام 1869 م لم تكن قد اكتشفت من بعد.

وكان للعلم تطبيقات عملية محدودة حتى مجئ الثورة الصناعية  في القرن 18 م ودخول التكنولوجيا في حياتنا وأصبحت جزءا أساسيا لانستغني عنه واكتشف  الانسان الميكروسكوب واطلع من خلاله على الميكروبات والخلايا الحية واكتشف التلسكوب وتوغل من خلاله في أعماق الكون وهكذا تطور العلم من طب أبوقراط (عالم يوناني)  الى دراسة مرض فقدان الشهية العصبي ومن الفلك البابلي  الى غزو الفضاء .

كما يحرر الطلاب من أساطير الماضي فعلى سبيل المثال كان اعتقاد جميع اليونانيين القدامى أن الارض مسطحة وأنها مركز الكون لكن عالم فلكي يوناني أريستارخوس كان قد اقترح أن الارض كروية الشكل هذا الاعتقاد هو ما دفع بكولومبوس وطاقمه من أن يظهر شجاعة كبيرة في التغلب على الخوف  من أنهم قد يسقطون في المجهول إذا ابحروا غربا. .لنجد أن تاريخ  العلوم  هو دراسة لتطور المعرفة العلمية.

ان العلم بوصفه هيأة  للمعرفة وكذلك  وسيلة للإحاطة بالعالم وفهمه  قد تشكل بصفة متدرجة منذ ألاف السنين كما أنه يدرس التطور التدريجي لمختلف النظريات العلمية وكذا المعرفة المتراكمة عبر السنين.

ان مؤرخي العلم يرون الى  مجالهم  كفرع من التاريخ  مثل تاريخ فن الأدب و الفلسفة كما يذهب اهتمام مؤرخي العلم  الى  اعتماد أن العلم هو كيان متغير  ويهتمون بالعلماء أنفسهم في السعي الى فهم كيفية تأثير العوامل الشخصية و المجتمعية على  المبدعين الذين أسهموا في تحقيق أهم التطورات العلمية وانتشارها في العالم الحديث فتاريخ العلم لا يهتم  فقط  بالإبداعات العلمية ولكن أيضا يشمل المبدعين  وليس فقط  النظريات المتفق  عليها ولكن أيضا النظريات الضعيفة أو المختلف عليها. بالاظافة الى أنه يعطينا منظورا  قيما على ثقافتنا فأنه يوفر رؤية واضحة لحل المشاكل التي قد نعاني منها حاليا.

8- تعريف تاريخ العلوم :  هو العلم الذي يبحث  في سجل تاريخي لمنجزات العلم وتطوراته التي أسهمت  في التقدم  الحضاري للتاريخ  والإنسانية اظافة  الى تطور الأفكار التي أدت الى الثورات  العلمية  والصناعية  التي  شهدها تاريخ الانسان وكذلك يبحث  في العوامل الشخصية  والمجتمعية  المحيطة بالعلماء.

9- الحضارتين اليونانية والرومانية :  ونبدأ بالحضارة اليونانية  التي كانت  نظرية ومنقولة  عن حضارات بلاد ما بين  النهرين (العراق وسوريا)  وقدماء المصرين حيث  جاب  فلاسفتهم  بالعالم  القديم  ليطلعوا  على علومه وحضاراته  والنظر الى  طبيعة  مادة الأرض  كما اتسمت الحضارة الاغريقية  بالفلسفة  التأملية  في ما  وراء الطبيعة (ميتافيزيقيا) والفيلسوف الاغريقي طاليس  وتابعوه قالوا  أن الأرض  قرص  يطفو فوق الماء وتدور في دائرة  ولاتدور  حول  الشمس  ولكن تدور  حولها  كرة  نارية مركزية وهي مركز الكون وقال بعده الفيلسوف الاغريقي فيتاغورس  أن  الأرض كروية  ومنذ  أكثر من 2000 سنة قال الفيلسوف الاغريقي  لوسيباس وتلميذه  ديموقريطيس قائلا أن كل  المواد مصنوعة  من  ذرات  لا تنقسم  وأتبع فلاسفة الاغريق  أسلوب العقلانية  في التفكير  والسببية المنطقية  لتعليل وتفسير كل شيئ  وبعد قرنين  من وفاة  الفيلسوف  الاغريقي   أرسطو عام 322ق م تم التطور في مجال الأعداد  حيث قام العالم الاغريقي ايراتوستينيس بقياس  محيط  الأرض  بما لاتخطئ  حساباته  عن قياسها  حاليا  سوى 1 % ووضع الرياضي الاغريقي أ رشيميد س  أسس الميكانيك وكان رواد علم ميكانيكا السوائل وعلم  الهيدروستاتيكا حيث اهتم بدراسة السوائل في حالة السكون  وأسس العالم  الاغريقي  ثيوفراستس  علم  النبات  وأهتم فيه بوصف النباتات وأنواعها وفحص عملية  الانبات  بالبذور ولما تصاعدت قوة الرومان في القرن الأول قبل الميلاد  لم يكونوا مهتمين كثيرا بالعلوم الأساسية قام بطليموس بوضع خريطة للسماء وفيها مواقع الكواكب والنجوم  المعروفة وقتها ووضع الأرض كمركز للكون.  ووضع الطبيب جالينوس أبحاثه في التشريح ووظائف الأعضاء (فسولوجيا)  وبصفة عامة لم تتقدم العلوم  في الامبراطورية الرومانية  مما أدى الى اغلاق المدارس الاغريقية  عام 529 م بسبب انتشار المسيحية التي فرضتها روما على معظم بلدان العالم القديم  التابعة لها  كاليونان واسيا الصغرى  والشام  ومصر  وأجزاء من جنوب أوروبا. ومنذ عام 500م ولمدة  تسعة قرون حتى عام 1400 م ظهرت خلالها علم السيمياء  وبالضبط  بغرب أوروبا أين أهملوا الفكر العلمي  ولجأوا  للخيال والخرافات العلمية وكيفية تحويل المعادن الخسيسة لذهب أما الكنائس الشرقية (اليونان وماجاورها) فقد ارتبطت ارتباطا وثيقا  مع  الفلسفة القديمة والميتا فيزيقيا ومن الانجازات التي طبقت فيها العلوم كانت  بناء كنيسة ايا صوفيا  وخلال العصور الوسطى قامت الكنيسة الغربية  في  أوروبا  بحفظ وصيانة  ما تبقى من الحضارة القديمة  أثناء الغزوات  البربرية  كما شجعت على  التعلم  والعلم  من  خلال رعايتها لكثير من  الجامعات  التي  كانت قد نمت  بسرعة  في  أوروبا تحت رعايتها. لكن بعد انهيار الامبراطورية الرومانية  الغربية أثناء القرني  11  و  12 ميلادي  كان  الجهل  قد  توسع في  أوروبا  الغربية وكانت  المجتمعات  الرهبانية الصغيرة  في  الواقع  هي  البؤر الاستطانية لمحو الأمية.

10- الحضارتين الصينية  والاسلامية:  كما  نعلم  فالصينيون  القدامى  حولوا  الاكتشافات  من  التنظير  الى التجريب والى الاختراعات عكس الاغريق. فقد  اخترعوا  البوصلة عام  270 م والطباعة بحفر  الخشب عام 700 م وأخترعوا البارود عام 1000 م وبرعوا  في الفلك  فرصدوا انفجار نجم  بسديم  العقرب سنة 1054 م كما برعوا في الرياضيات  وتوصلوا لقيمة π سنة  600 م كما رسموا  أقدم خريطة لنجوم  عام 940 م .  أما في العالم  الاسلامي وفي  فترة ذروة اتساعه  جغرافيا  نجد من العرب محمد  الخوارزمي  الذي أدخل الأعداد  العربية  لأوروبا بما فيها العدد صفر  ووضع علم الجبر والمقابلة  وظل اسمه يطلق   على اللوغاريثمات         (الخوارزميات)  والتي مفاهيمها تطبق على  الكومبيوتر  حاليا  وفي الفلك  نجد العرب قد رصدوا  النجوم  الساطعة  ووضعوها  على  الخرائط   الفلكية  وأطلقوا عليها الأسماء العربية  التي  مازالت  تستعمل  حتى  اليوم  كنجوم الدبران  والطاسر  والدنيب  وفي  الكيمياء  اخترعوا  طرقا  لصنع  الفلزات  من  المعادن  واختبروا  جودتها  ونقاوتها  وأطلقوا  مصطلحات  منها  كلمة الكيمياء والالكالي  كما طوروا  في الفيزياء علم البصريات  ومن  العرب  نجد ابن  الهيثم (عراقي) وهو نشر كتاب  المناظر  في البصريات  العدسات المرايا وغيرها من الأجهزة  التي تستخدم  في البصريات ورفض  فكرة  انبعاث  الضوء من  العين  كما أقر بأن العين تبصره  عندما تقع أشعة الضوء من الوسط  الخارجي عليها وهذا ما نعرفه  حاليا  ثم ترجمت  الكتب الاسلامية للغات الأوروبية  ولاسيما بعد اختراع غوتنمبرغ لطباعة  فطبعت  النسخ  من  هذا التراث  وشاعت  العلوم العربية  وأمكن  الحصول عليها عند  الغرب  بسهولة  ويسر وفي الطب نجد ابن سينا  او ما  يعرف  باسم الشيخ الرئيس وعند الغرب  لقب  ب أمير  الأطباء وأبو الطب  الحديث  فقد ألف  450 كتاب في  مواضيع  مختلفة  العديد  منها  يركز على  الفلسفة والطب  كما أنه  يعتبر  الأعظم شهرة في كل  الاوقات  وأعظم أعماله المشهورة هي كتاب  الشفاء  وكتاب  القانون  في  الطب  كما  نجد  ابن  نفيس  المبدع  في  الطب  فهو  أول  من اكتشف الدورة الدموية  الصغرى  (دوران الدم  الرئوي)  قبل  العالم  وليام  هارفي  وقد  سجل اكتشافه هذا  في كتابه  ( شرح  تشريح  القانون  لابن سينا).

11- العصور الحديثة:   فقد شهد تقدما كبيرا  في  علوم الحياة  وذلك  بدراسة  الكائنات الدقيقة  ولا سيما بعد ما حقق  العالم الفرنسي لويس باستور ثورته  في  الطب الوقائي عام 1880 م عندما بين أن بعض  الأمراض  سببها الجراثيم   فصنع الطعوم الواقية منها لأول مرة  في  التاريخ  ولاسيما ضد مرض الكلب  واختراع  طريقة  البسترة لمنع انتشار الجراثيم  باللبن  وتعقيم  الاطعمة لمنع  فسادها ونقلها للجراثيم المعدية .  وفي سنة 1866 م اكتشف الراهب النمساوي  غريغور مندل الوراثة وأعقبه العالم  الانجليزي تشارلز  داروين باكتشافه نظرية التطور.  عندما نشر  كتابه  أصل الأنواع عام  1859 م أين بين نظرية الاختيار  الطبيعي للأنواع وأن  البشر  أسلافهم من أشباه القرود .  وقد  قوبلت  نظريته  بالمعارضة  الدينية الشديدة  ألا أن  العلماء قبلوها وأقروا بأن  التطور قد وقع فعلا  رغم نكران  البعض  لآلية التطور.  وفي القرن العشرين  ظهر العلم  الحديث  حيث كانت الاكتشافات والانجازات العلمية المذهلة ولاسيما في مجالات الوراثة والطب والعلوم الاجتماعية ففي  مطلع هذا القرن دخل علم  الأحياء  فترة تطور  سريع في  الهندسة الوراثية عام 1900 م حيث أعيد ما أكتشفه مندل  ومع الوقت أصبح علماء الأحياء مقتنعين بوجود الجينات الوراثية  في الكروموزومات  بالخلايا  الحية والتي هي عبارة عن خيوط تحتوي البروتينات  والحامض النووي (جزيء ADN ) ليكتشفوا في عام 1940 م  أن  DNA   مأخوذا من بكتيريا يمكن أن يغير  الصفات الوراثية لبكتيريا أخرى ليتأكدوا فيما بعد أن DNA هو المركب الكميائي  الذي يصنع الجينات وهو مفتاح الوراثة .

 أما في علوم اأرض فنجد أنه في القرن 19 م قد شهد تطورا  كبيرا أين قدر عمر الأرض مابين مئة ألف سنة ومئات الملايين من السنين وبوجود الأجهزة البصرية  شهد علم الفلك تطورا هائلا وبالرصد تحققت اكتشافات هامة ففي عام 1801 م لوحظت المذنبات مع  مدار كوكب أورانوس مما أدى الى توقع الفلكي الفرنسي جيان جوزيف ليفرييه بأن  هناك كوكبا مجاورا لأورانوس يؤثر على مداره مستعينا بالحسابات الرياضية وبمساعدة العالم  الفلكي الألماني جوهام جال تم اكتشاف كوكب  نبتون عام 1846 م . وكذلك شاهد الفلكي الايرلندي وليام بارسونز شكل المجات الحلزوني فيما وراء نظامنا الشمسي عن طريق التلسكوب العاكس العملاق عام 1840 م .

 أما في الفيزياء فكان اقرن 19 م حافلا بالأبحاث والانجازات خاصة في الكهرباء والمغناطيسية فقد أثبت مايكل فراداي أن المغناطيس المتحرك يولد كهرباء في الموصلات (الاسلاك)عام 1821 ليليه مواطنه البريطاني جيمس كلارك ماكسويل حيث أثبت أن الضوء طاقة من موجات كهرومغناطيسية. ليخترع طوماس أديسون الميكروفون للهاتف من حبيبات الفحم ( الكربون) عام 1877 م كما اخترع الفوتوغراف و المصباح الكهربائي.  كما اكتشف الفيزيائي البريطاني جوزيف طومسون  عام 1897 م معتبرا أن الالكترون جسيما دون ذري.  أما في ألمانيا فقد اكتشف الفيزيائي هينريش هرتز موجات  الراديو  عام 1888 م والفيزيائي ولياهيلم رونتجن أشعة X عام 1895 م .    

الفصل الثالث تاريخ العلوم في الفيزياء

 

12- تعريف علم الفيزياء  لفظ الفيزياء مشتق من اليونانية وتعني الطبيعة   PHYSIC  ومن هنا الفيزياء علم الطبيعة وهو القاعدة الأساسية لمختلف العلوم فهو يقدم التفاصيل العميقة لفهم كل شيء من الجسيمات الأولية إلى النواة والذرة والجزيئات والخلايا الحية والمواد الصلبة والسائلة والغازية والأنظمة المعقدة والغلاف الجوي والكواكب والنجوم والمجرات  والكون نفسه

13- نشوء علم الفيزياء منذ ما يقارب نصف مليون سنة مضت كان الإنسان يستخدم النار وأنواع بدائية من الأدوات اليدوية أما في العصر الحجري القديم فقد تميز بصناعة الأقواس والسهام , ومنذ حوالي 20 ألف سنة خلت بدأ السباق نحو تطوير أساليب الحياة حيث بدأت تتجلى القواعد الأساسية للعلوم وكان أقدم الحضارات في بابل حيث كانوا أول من قام بتسجيل الظواهر التي تحيط بالإنسان حيث سجلوا حركة الكواكب والنجوم كما حذا قدماء المصريين حذوا البابليين في وضع بعض النحت وبعض التسجيلات , ونقل الإغريق تسجيلات البابليين وقدماء المصريين وعلى الرغم من اكتشاف الإغريق بعض القوانين إلا أن تقنية الحياة اليومية ضلت عبر العصور الوسطى دون تغيير إلى أن رفع العرب راية التطورات العلمية إذ تنسب لهم الكثير من الأفكار الأساسية في مجال العلوم والبحث خاصة في مجال الرياضيات البصريات والهندسة ووضعوا في ذلك عدة مخطوطات تترجم مجهوداتهم واكتشافاتهم العلمية حتى تبقى شعلة العلم مضيئة إلى تسلمها منهم الأوربيون لاسيما في ايطاليا وشمال أوروبا لكن لم ينشأ علم الفيزياء بمفهومه المعروف إلا في القرن السابع وشهد القرنان 18 و19 حدوث الثورة الصناعية في أوروبا وفي القرن 20 لعبت الفيزياء الدور الأعظم في حياة الإنسان أين أصبحت تفيده في حياته اليومية وقد حدثت البدايات الحقيقية للفيزياء الكلاسيكية في القرن 17 وأرسى قواعدها مجموعة من العلماء مثل غاليلي ونيوتن وكبلر وهوك كما شهد القرن 17 تباعد بين الفلسفة والفيزياء.          

14- مساهمة العلماء في الفيزياء عبر التاريخ :

- أرسطو 322ق م – 384 ق م ولد أرسطو في عام 384 ق م في مدينة ستاجيروس هو فيلسوف إغريقي وتلميذ أفلاطون ويشكل الميراث العلمي الذي تركه موسوعة من المعارف العلمية في وقته مع أنه لاتوجد في أعماله دراسات رياضية وميكانيكية ووضع بعض أسس تاريخ العلم وأفكار عن ظهور العلم وملخص عن أعمال الذين سبقوه , كما كرس أرسطو حياته بدراسة موضوعات العلوم الطبيعية كما تضمنت جهوده بملاحظات حول طبيعة الأرقام ولكنه لم يسهم أصلا في الرياضيات حيث كانت كتاباته في العلوم إلى حد كبير تعتمد على النوعية بدلا من الكمية ولكن إخفاقاته كانت بسبب غياب المفاهيم مثل الكتلة ,السرعة ,القوة , درجة الحرارة.

- أرخميدس 212 ق م - 287 ق م ولد عام 287ق م في صقلية وهو من الأوائل الذين درسوا على يد إقليدس وأصبحت نظرياته وفلسفته معروفة للعالم ويعتبر من أكثر مؤرخي الرياضيات وكأحد علماء الرياضيات العظماء وأن أعماله كانت نظرية على الرغم من اهتمامه بالميكانيكا حيث وصف طبيعة السوائل وأعتبر أن سطح أي سائل غير متحرك يملك شكلا كرويا ومركزه يتطابق مع مركز الأرض كما اكتشف نظريات أساسية تتعلق بمركز ثقل الأجسام المستوية والمواد الصلبة.

- نيكولاس كوبرنيك 1473 م – 1543 م كان فلكيا بولنديا يعتبر أول من صاغ نظرية مركزية الشمس وكون الأرض كوكبا يدور في فلكه وكان أحد أعظم علماء عصره وعالما رياضيا وفلكيا وقد صاغ إحدى أهم النظريات في التاريخ محدثا ثورة في علم الفلك ومشجعا للعلماء والباحثين على تحدي القوانين السائدة في ذلك الوقت. حيث تقوم ثورته العلمية على نقد مفهوم النظرية التاريخية القائمة على نظرية مركزية الأرض للكون وأن كل الكواكب تدور في فلكها وكانت هذه النظرية قائمة على ملاحظات الإنسان بأن الشمس شكليا هي التي تدور حول الأرض وتبدأ دورتها من الشرق إلى الغرب وقد أسس لهذه النظرية العالم اليوناني بطليموس ويعتبر كوبرنيك أول من عمل في ذلك على نموذج مركزية الشمس وقد أسس نظريته على ما كان معروفا من حركة الكواكب وبفضل الحسابات الجديدة التي قام بإجرائها ومراقبتها الفلكية تأسست نظريته على عنصرين هامين هما                                  - تدور الكواكب في فلك حول الشمس                                                                                                           - الأرض واحدة من هذه الكواكب وتدور حول محورها.

- يوهانتز كوبلر 1571 م – 1630 م هو عالم رياضيات وفلكي وفيزيائي ألماني كان أول من وضع قوانين تصف حركة الكواكب بعد اعتماد فكرة الدوران حول الشمس كمركز لمجموعة الكواكب من قبل كوبرنيك وغاليلي , فعكف على دراسة مسار الكواكب محاولا وضع نموذج هندسي لحركة هذه الكواكب حول الشمس فما لبث أن اكتشف أن نموذج المسار هو اهليليجي أي بيضوي.

-غاليلي 1564 م – 1642 م أول علماء الفيزياء البارزين , أين كانت تجاربه الأساسية عن الديناميك واستخدامه بعض الأجهزة العلمية مثل التلسكوب والمجهر والترمومتر بمثابة الطلقة الأولى التي استهدفت تحطيم العقائد البالية للفيلسوف اليوناني أرسطو وكان غاليلي أول من درس القوى وتأثيرها على حركات النجوم والكواكب ليتمكن التوصل بذلك إلى القوانين التي تربط بين هذه الكميات السرعة , التسارع , الجاذبية... اذ أثبت خطأ أقوال أرسطو التي كانت تتمثل في وجود اختلاف في السرعة للكواكب وزاد على ذلك بأنه برره باختلاف الوزن وتبع غاليلي بعد ذلك كل من نيوتن , هويغنز و بويل وكثير منهم ساروا على نهجه في التفكير العلمي.

15- علم الفيزياء في القرن 18  ثابر العلماء طوال القرن 18 على دعم الفيزياء الكلاسيكية وتضمنت الكتب الخاصة بالديناميك والميكانيك كثيرا من المعلومات المعروفة في أيامنا هذه , حيث تركزت الجهود خلال هذا القرن على الحرارة وتأثيراتها مما أدى لظهور وتطور المحركات البخارية التي كانت بمثابة الرابطة الأولى  بين العلم والتكنولوجيا , كما شهد هذا القرن إجراء أول التجارب في مجال الكهرباء الساكنة على يد العالمين فرانكلين وكولوم.

16- علم الفيزياء في القرن 19 لقد شهدت السنوات الأولى من القرن 19 اكتشافا بالغ الأهمية ألا وهو الكهرباء وقام كل من فولط , أورستد وأمبير وأوم بدراسة التيار الكهربائي وعلاقته بالمغناطيسية وهو المجال الذي اكتسب فيه فاراداي شهرة واسعة وتوصل ماكسويل إلى المعادلة المعروفة باسمه خلال الستينات من هذا القرن التي حددت العلاقة بين الظواهر الكهربائية والمغناطيسية والضوء وأوضحت معادلات ماكسويل الأربعة وجود ثابت له أهمية فائقة وهو سرعة الضوء وأدى تزايد استخدام المحركات البخارية خلال القرن 19 إلى إجراء المزيد من الأبحاث عن العلاقة بين الحرارة والعمل المبذول والطاقة وكان كارنو أول من أثبت وجود علاقة بين الحرارة والعمل المبذول وتعتبر هذه العلاقة حجر الأساس في علم الديناميكا الحرارية, وساد الاعتقاد بعد ذلك باكتمال معرفة البشرية بأساسيات علم الفيزياء وأنه لم يعد هناك سوى التثبت من عدد قليل من النتائج وزيادة دقة الحساب لكن فيما بعد تبين أنه يوجد بعض الظواهر التي عجزت الفيزياء التقليدية عن تفسيرها.

17- أهم الفروق بين الفيزياء التقليدية والحديثة  لقد احتلت الفيزياء التقليدية مكانة مهمة في تفسير أغلب الظواهر الفيزيائية في القرون الماضية وحتى ممطلع القرن 20 وقد أخذ الميكانيك التقليدي الجزء الأكبر منها مثل معادلات نيوتن في حركة الأجسام ذات الأبعاد المرئية الساكنة منها والمتحركة بسرع اعتيادية تقل عن سرعة الضوء ومع التطور الكبير الذي شاهدته أوروبا خلال القرن 19 ظهرت حتى ذلك الوقت العديد من المشاكل في تفسير الظواهر الفيزيائية للأجسام من بينها طبيعة الضوء الحقيقية , الفعل الكهروضوئي , فعل كومبتون. وكذلك اشعاع الجسم الأسود حيث عجزت الفيزياء التقليدية عن تفسير هذه الظواهر وأظهرت تناقضا مع الجانب التجريبي  وهذا عندما تقارب الأجسام سرعة الضوء لذا أصبح التفكير في ذلك الوقت في إيجاد فيزياء جديدة تجيب عن هذه التساؤلات الغامضة في ذلك الحين اقترح العالم ألبرت أينشتاين سنة 1905 إجابات مقنعة عن الظواهر السابقة حيث أبدت توافقا كبيرا مع التجربة ومن ثم بدأت جهود العلماء تنصب نحو تطوير الفيزياء وهذا ما أدى في الأخير إلى ظهور الفيزياء الحديثة. ان الفرق بين الفيزياء التقليدية والحديثة يكمن في مقدارين فيزيائيين مهمين هما أبعاد الجسم المدروس وكذلك سرعة هذا الجسم أثناء حركته فعلى سبيل المثال إذا كانت سرعة الجسم أقل بكثير من سرعة الضوء وأبعاد هذا الجسم في حدود بضعة أمتار فان الفيزياء التقليدية تكون صالحة وبإمكانها تفسير وحساب جميع المقادير المتعلقة بطبيعة حركته سرعة وتسارعه , أما إذا تجاوزت السرعات وأصبحت مقاربة لسرعة الضوء وعند الأبعاد الذرية فان هذا الجسم المدروس يصبح خاضعا لقوانين الفيزياء الحديثة.