أهم 5 معادلات فيزيائية في التاريخ
معادلة أينشتاين للطاقة والكتلة
ألبرت أينشتاين عالم فيزياء ولد في ألمانيا لأبوين يهوديين. ويُعرف بأبو النسبية، حيث أنه مؤلف نظريتي النسبية الخاصة والنسبية العامة، أساس الفيزياء النظرية الحديثة. حصل على جائزة نوبل في الفيزياء عام 1921 عن بحثه حول التأثير الكهروضوئي.
في عام 1905، نشر أينشتاين أهم أبحاثه -إن لم تكن أهم ورقة بحثية في التاريخ- تحت عنوان:
هل تستهلك أجسامك الطاقة اللازمة؟ وهو ما يترجم إلى “هل يعتمد الجسم على طاقته؟”. ولم يكن يعلم أن ورقته ستتسبب في مقتل أكثر من 200 ألف ياباني خلال الحرب العالمية الثانية. وأوضح أينشتاين في هذه الورقة أن الكتلة والطاقة وجهان لعملة واحدة، فالكتلة يمكن أن تتحول إلى طاقة والعكس صحيح. وقد شكلت هذه المعادلة علامة بارزة في تاريخ البشرية وأصبحت من أهم المعادلات في الفيزياء. فمن ناحية، استخدموه في تصنيع أخطر سلاح في التاريخ، ومن ناحية أخرى، استخدموه كوسيلة سلمية لتوليد الطاقة.
قانون نيوتن الثاني
السير إسحاق نيوتن عالم إنجليزي، وأحد أهم علماء الفيزياء في التاريخ، وأحد رموز الثورة العلمية. أسس معظم مبادئ الميكانيكا الكلاسيكية. قدم نيوتن أيضًا العديد من المساهمات المهمة في مجال البصريات وشارك في أسس حساب التفاضل والتكامل مع جوتفريد لايبنتز.
السير اسحق نيوتن
يعد قانون نيوتن الثاني أحد أقدم القوانين الفيزيائية التي طورها السير إسحاق نيوتن في كتابه المبادئ عام 1987، والذي يسمح بحساب حركة الأجسام الخاضعة للقوى. ويعتبر هذا القانون من أشهر المعادلات الفيزيائية، حيث ساهم في تطوير العديد من العلوم مثل هندسة الطيران، ومهّد الطريق لصناعة السيارات والقطارات والطائرات والأقمار الصناعية والمكوكات الفضائية وغيرها. وينص قانون نيوتن الثاني على أن معدل تغير زخم الجسم يتناسب طرديا مع القوة المؤثرة عليه، وهذا التغير في زخم الجسم يحدث في اتجاه القوة المؤثرة.
معادلة شرودنغر
ولد إرفين شرودنغر في 12 أغسطس 1887 في النمسا، وله العديد من المساهمات في ميكانيكا الكم، وخاصة معادلة شرودنغر. حصل على جائزة نوبل في الفيزياء عام 1933 عن هذه المعادلة.
عندما بدأ الفيزيائيون بدراسة العالم على نطاق صغير جداً، بدأوا بدراسة الإلكترونات التي تدور حول نواة الذرة . وعلى هذا المستوى الذري كانت هناك سلوكيات غريبة لم تستطع قوانين نيوتن التنبؤ بها أو تطبيقها. ولذلك كان لا بد من تطوير معادلات جديدة لتفسير هذه الظواهر على مثل هذا المقياس. لقد احتاجوا إلى نظرية ميكانيكا الكم. المعادلة المكافئة لقانون نيوتن في نظرية ميكانيكا الكم هي معادلة شرودنغر، وهي معادلة تفاضلية جزئية خطية تصف الدالة الموجية أو دالة الحالة لنظام ميكانيكا الكم.
معادلة ماكسويل فاراداي
تصف معادلة ماكسويل-فاراداي (المدرجة كواحدة من معادلات ماكسويل) حقيقة أن المجال الكهربائي المتغير مكانيًا (وربما أيضًا يتغير بمرور الوقت، اعتمادًا على كيفية تغير المجال المغناطيسي بمرور الوقت) يصاحب دائمًا مجال مغناطيسي متغير بمرور الوقت، بينما ينص قانون فاراداي على وجود EMF (القوة الدافعة الكهرومغناطيسية، التي تُعرف بأنها الشغل الكهرومغناطيسي المنجز على وحدة الشحن عندما تنتقل دورة واحدة من حلقة موصلة) على الحلقة الموصلة عندما يتغير التدفق المغناطيسي عبر السطح المحاط بالحلقة بمرور الوقت.تستفيد المولدات والمحركات من قانون فاراداي. أصبحت معادلة ماكسويل أساس توليد الطاقة مما جعل فاراداي أبو الكهرباء .
معادلة بلانك
يصف قانون بلانك الكثافة الطيفية للإشعاع الكهرومغناطيسي المنبعث من جسم أسود في حالة توازن حراري عند درجة حرارة معينة T ، عندما لا يكون هناك تدفق صافي للمادة أو الطاقة بين الجسم وبيئته.
وتعتبر هذه الصيغة من أهم الصيغ الفيزيائية، فهي المسؤولة عن ولادة ميكانيكا الكم، وأيضا الخلايا التلفزيونية والشمسية. افترض ماكس بلانك في عام 1900 أن الطاقة يمكن قياسها ولا يمكن انبعاثها أو امتصاصها إلا في مضاعفات متكاملة لوحدة صغيرة، وهو ما أطلق عليه اسم “طاقة الكم”.
لقد قدم بلانك ببساطة المعادلة كخدعة لحل مشكلة إشعاع الجسم الأسود.
مثال على معادلات الفيزياء الصعبة
تعتبر معادلات نافييه-ستوكس من المعادلات الفيزيائية الصعبة جدًا وصعبة جدًا من الناحية الرياضية. وقد اختارها معهد كلاي للرياضيات كواحدة من سبع ” مسائل جائزة الألفية ” التي مُنحت مكافأة قدرها مليون دولار.
تعتبر معادلات نافييه-ستوكس من المعادلات الفيزيائية الصعبة للغاية
الأسئلة المتداولة المتعلقة بأهم معادلات الفيزياء
ما هي أجمل_معادلة في الفيزياء؟
هناك تجربة في علم النفس كشفت أن علماء الرياضيات يقدرون المعادلات الجميلة بنفس الطريقة التي يختبر بها الناس الأعمال الفنية العظيمة.
في التجربة، التي تستحضر مشهدًا كوميديًا بعض الشيء، تم توصيل علماء الرياضيات بجهاز التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (fMRI) وطُلب منهم عرض سلسلة من المعادلات. عندما نظر المشاركون إلى المعادلات التي صنفوها سابقًا على أنها جميلة، أثار ذلك نشاطًا في جزء من الدماغ العاطفي المرتبط بتجربة الجمال البصري والموسيقي.
كانت الصيغة الأكثر شيوعًا التي تم تصنيفها على أنها جميلة في الدراسة، في كل من المسح الأولي ومسح الدماغ، هي معادلة أويلر، eiπ+ 1 = 0.
أهمية علم الفيزياء
إن أهمية الفيزياء في حياتنا تحتم علينا تعلم هذا العلم العظيم من أجل أن يكون لدينا القدرة على التعامل مع تطبيقات هذا العلم، وفهم مبادئ عمل الظواهر الكونية، وكافة الأجهزة التي تعمل ضمن تطبيقات علوم الفيزياء المختلفة
حيث إن ذلك يساهم في زيادة القدرة على التعامل مع كافة تفاصيل الحياة بشكل أسهل، ويمهد الطريق لإجراء العديد من التطويرات من خلال البحوث الفيزيائية التي تتم على هذه التطبيقات المختلفة من أجل تحسينها وعكسها على الحياة بشكل أفضل.
