في كل لحظة من يومك تعيش داخل تجربة فيزيائية مفتوحة: الكوب الذي يسقط من يدك، الضوء الذي ينكسر في زجاج النافذة، صوت من يناديك عبر الغرفة، حرارة الشمس على وجهك، وشاشة الهاتف التي تقرأ عليها هذه الكلمات الآن. الفيزياء ليست مادةً دراسيةً في كتاب، بل هي اللغة التي تُكتب بها قوانين الكون كلّه.

معنى الكلمة وأصلها

كلمة Physics تعود إلى اليونانية φύσις (physis) ومعناها الطبيعة، ومنها τὰ φυσικά (ta physika) أي «الأمور الطبيعية» — وهو عنوان كتاب الفيلسوف اليوناني أرسطو الذي حاول فيه تفسير الحركة والتغيّر في العالم من حولنا. أي أنّ اسم هذا العلم يعني حرفياً: علم الطبيعة.

وفي التراث العربي عُرف هذا الميدان باسم «علم الطبيعيات» أو «العلم الطبيعي»، وتحته اندرجت مباحث الحركة والضوء والصوت والحرارة والفلك، قبل أن تنفصل هذه المباحث وتصبح فروعاً قائمة بذاتها.

أقسام الفيزياء

اتّسع هذا العلم حتى صار شجرةً ذات فروع، ولكل فرع أسئلته وأدواته:

أهمية الفيزياء في حياتنا اليومية

قد يبدو السؤال «ما فائدة الفيزياء؟» وجيهاً حتى تنظر حولك بعينٍ فاحصة، فتجد أن كل ما اعتدت عليه هو ثمرة قانونٍ فيزيائي:

• الهاتف والحاسوب: أشباه الموصلات والترانزستورات — ثمرة فيزياء الكم وفيزياء الحالة الصلبة.
• الكهرباء في بيتك: مولّدات تعمل على قانون الحث الكهرومغناطيسي لفاراداي.
• الطب: الأشعة السينية، والرنين المغناطيسي، والموجات فوق الصوتية، والعلاج الإشعاعي.
• الملاحة و GPS: تصحيحات النسبية الخاصة والعامة ضرورية، وبدونها ينحرف موقعك كيلومترات كل يوم.
• وسائل النقل: الاحتكاك، والزخم، والدفع، وأنظمة الأمان في المركبات.
• الطاقة المتجددة: الخلايا الشمسية تعمل بالظاهرة الكهروضوئية، وتوربينات الرياح بقوانين الموائع.
• الاتصالات: موجات الراديو والأقمار الصناعية والألياف الضوئية.

إسهامات العلماء المسلمين

لم يكن هذا العلم قفزةً أوروبية مفاجئة، بل سلسلةً متصلة كان للحضارة الإسلامية فيها حلقات أساسية، أهمها ترسيخ المنهج التجريبي نفسه.

الحسن بن الهيثم (965 – 1040م)

يُلقّب بـ«أبي البصريات الحديثة»، وكتابه «المناظر» نقطة تحوّل في تاريخ العلم. صحّح الاعتقاد اليوناني السائد بأن العين تُرسل شعاعاً إلى الأشياء، وأثبت أن الضوء ينعكس عن الأجسام ويدخل إلى العين. درس انعكاس الضوء وانكساره وعمل الغرفة المظلمة (Camera Obscura) — الجدّ الأول للكاميرا. والأهم أنه أرسى قاعدةً ذهبية: لا يُقبل قولٌ في الطبيعة إلا بتجربةٍ تثبته.

أبو الريحان البيروني (973 – 1048م)

قاس الكثافة النوعية لعشرات المعادن والأحجار بدقة مذهلة، وحسب محيط الأرض بطريقة هندسية بارعة من قمة جبل، وجاءت نتيجته قريبةً جداً من القيمة المعروفة اليوم.

ابن سينا والخازني وآخرون

بحث ابن سينا في الحركة وطرح فكرة قريبة من مفهوم القصور الذاتي قبل نيوتن بقرون، وألّف عبد الرحمن الخازني كتاب «ميزان الحكمة» في الأثقال والموازين ومركز الثقل، ووضع ابن يونس أرصاداً فلكية اعتمد عليها من جاء بعده قروناً طويلة.

أعلام غيّروا صورة الكون

إسحاق نيوتن (1643 – 1727)

وضع في كتابه «الأصول الرياضية للفلسفة الطبيعية» قوانين الحركة الثلاثة وقانون الجذب العام، فوحّد بذلك بين سقوط تفاحة على الأرض ودوران القمر حولها في قانونٍ واحد. كما فكّك الضوء الأبيض بالمنشور إلى ألوان الطيف، وشارك في تأسيس حساب التفاضل والتكامل الذي صار لغة الفيزياء كلها.

ألبرت آينشتاين (1879 – 1955)

في عام 1905 — «العام المعجزة» — نشر أبحاثاً غيّرت كل شيء: النسبية الخاصة التي جعلت الزمن والمكان نسبيَّين وسرعة الضوء هي الثابت، وعلاقته الشهيرة E = mc² التي كشفت أن الكتلة والطاقة وجهان لعملة واحدة، وتفسير الظاهرة الكهروضوئية. ثم جاءت النسبية العامة (1915) لتصف الجاذبية لا كقوة، بل كانحناءٍ في نسيج الزمكان.

ماكس بلانك (1858 – 1947)

عام 1900، وأثناء محاولته تفسير إشعاع الجسم الأسود، اضطر إلى افتراضٍ «يائس» كما وصفه: أن الطاقة لا تُشعّ بشكل متصل بل على شكل حزم صغيرة منفصلة سمّاها الكمّات (Quanta)، وقيمتها E = h·f. كان ذلك ميلاد ميكانيكا الكم، أهم ثورة في فيزياء القرن العشرين.

جائزة نوبل في الفيزياء — أبرز المحطات

تُمنح جائزة نوبل في الفيزياء منذ عام 1901، وقراءة قائمة الفائزين أشبه بقراءة خريطة تقدّم البشرية في فهم الكون:

والعلم لم يكتمل بعد

من السهل أن نتوهّم أن الفيزياء «انتهت» وأن كل شيء قد فُسِّر. الحقيقة عكس ذلك تماماً: فكلما اتّسعت دائرة معرفتنا، اتّسع معها محيطها الملامس للمجهول. وما زالت أمام الفيزيائيين اليوم أسئلة كبرى مفتوحة:

• المادة المظلمة: نحو 27% من الكون كتلةٌ نستدلّ عليها من أثرها الجاذبي فقط، ولا نعرف مِمَّ تتكوّن.
• الطاقة المظلمة: نحو 68% من الكون طاقةٌ تُسرّع تمدده، وطبيعتها لغزٌ كامل.
• توحيد القوى: لم تنجح كل المحاولات بعد في الجمع بين النسبية العامة وميكانيكا الكم في نظرية واحدة للجاذبية الكمومية.
• عدم تناظر المادة والمادة المضادة: لماذا بقيت المادة وغابت المادة المضادة بعد الانفجار العظيم؟
• كتلة النيوترينو: جسيمات شبحية تعبر أجسادنا بالمليارات كل ثانية، وما زالت خصائصها قيد الدراسة.
• داخل الثقب الأسود: ماذا يحدث عند نقطة التفرد حيث تنهار قوانيننا كلها؟
• الموصلية الفائقة في درجات الحرارة العالية: ظاهرة معروفة تجريبياً وتفسيرها الكامل ما زال ناقصاً.

«المهم ألّا تتوقف عن السؤال؛ فللفضول سببُ وجودٍ خاصٌّ به.»
— ألبرت آينشتاين

في مختبرات العالم اليوم تُجرى آلاف التجارب: مصادمات الجسيمات تبحث عن فيزياء ما وراء النموذج القياسي، ومراصد موجات الجاذبية تلتقط اصطدام الثقوب السوداء، وتلسكوب جيمس ويب يرصد أقدم المجرات، وحواسيب كمومية تُبنى من فيزياء لم تكن قبل قرنٍ إلا معادلاتٍ على ورق. وربما يكون من يقرأ هذه السطور الآن هو من يكتب فصلاً جديداً في هذه القصة.