تُقدّم إسهامات السير إسحاق نيوتن في مجالات الفيزياء بشكل شامل في صيغة PDF، حيث يُعرف نيوتن بشكل رئيسي باكتشافاته المتعلقة بالجاذبية، لكنه قام أيضًا بتطوير مجموعة من الإنجازات العلمية الرائعة خلال حياته (1642-1727). حصل على لقب (السير) الذي منح له شرفًا كبيرًا في إنجلترا.
من هو إسحاق نيوتن؟
- إسحاق نيوتن، المولود في 25 ديسمبر 1642 وتوفي في 20 مارس 1727، هو عالم إنجليزي بارز في مجالات الرياضيات والفلسفة الطبيعية.
- لعب نيوتن دورًا حيويًا في الثورة العلمية، وساهم في تطوير مجالات الفيزياء وعلم الفلك والرياضيات، مما أسس إرثًا علميًا سيستمر تأثيره لقرون قادمة.
- من اللافت أن مصطلح “نيوتن” يُستخدم حتى يومنا هذا لوصف العلم والمعرفة المستمدّة من نظرياته، مما يبرز تأثيره العميق في تاريخ العلوم.
- نيوتن كان له دور محوري في العديد من مجالات الفكر البشري، بما في ذلك الفيزياء والرياضيات. في عام 1687، أصدر كتابه الشهير “Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica”، والذي جمع فيه اكتشافاته المتعلقة بالميكانيكا.
- في هذا الكتاب، الذي يشار إليه بفخر باسم “Principia” من قبل العلماء، قدم إطارًا نظريًا متكاملاً لقوانين الحركة ونظرية الجاذبية.
- يُعتبر نيوتن واحدًا من بين العدد القليل من العلماء الذين تمكنوا من الربط بين مفاهيم علمية متعددة وتنظيمها بشكل منطقي.
- تمثلت أعظم اكتشافاته في عزلته، حيث ساعده ذلك في التفكير في أفكاره المعقدة وتجميعها في كيان متماسك، وكان المبدأ الذي اتبعه هو البساطة.
ما هي قوانين نيوتن؟
- كتاب “Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica”، المنشور لأول مرة في عام 1687، وضع أسس الميكانيكا الكلاسيكية وجاء متضمناً قوانينه الثلاثة للحركة.
- تستند هذه القوانين إلى قوانين يوهانس كيبلر المتعلقة بالحركة الكوكبية ونظريته الرياضية حول الجاذبية.
- استفاد نيوتن من هذه المبادئ لتحديد مسارات المذنبات ومدى تأثير المد والجزر، مما ساهم في دعم النموذج الشمسي المركزي للكون.
- أظهر عمله أن حركة الأجسام على الأرض والأجرام السماوية تخضع لنفس المبادئ الفيزيائية.
- تمثلت هذه الاكتشافات في قفزة كبيرة في مجالات الرياضيات والفيزياء وعلم الفلك، مما أتاح حسابات دقيقة حول سلوك الكون.
إسهامات نيوتن في مجال البصريات
- في عام 1666، بدأ نيوتن دراساته في البصريات، حيث أظهر أن اللون يعد سمة من سمات الضوء من خلال تجربته مع المنشور.
- كانت لديه شغف كبير في هذا المجال، وساهم ذلك في اكتشافات رئيسية تتعلق بطبيعة الضوء وخصائصه، بما في ذلك دراسة الانكسار والحيود باستخدام العدسات.
- نُشرت نتائج هذه الأبحاث في عام 1706 في كتابه “البصريات”، الذي وثق تجاربه حول الظواهر المتعلقة بالضوء.
- من خلال تجاربه، اكتشف أن الضوء الأبيض يتكون من أطوال موجية ملونة، مستخدمًا المنشور لتفريق شعاع الضوء الأبيض إلى مجموعة من الألوان، مشابهاً لتكوين قوس قزح.
- كان هذا الاكتشاف بمثابة تغيير جذري للفكرة السائدة التي ربطت الضوء بلون أبيض خالص.
- بين سنوات 1670 و1672، ألقى محاضرة في جامعة كامبريدج تناولت فيها انكسار الضوء، موضحًا كيف يمكن تحويل الطيف المتعدد الألوان الناتج من المنشور إلى ضوء أبيض بواسطة عدسة ثانية.
- استنتج أن الألوان التي نراها ليست سوى تفاعلات مع الضوء الملون بدلًا من أن تكون خصائص للأشياء نفسها، وهو ما يُعرف بنظرية نيوتن للألوان.
- كما أدرك أن أي عدسة في تلسكوب منفصل ستعاني من تشتت الضوء (انحراف لوني)، وحل ذلك بإنشاء تلسكوب مزود بمرآة، ليصبح بذلك أول تلسكوب عاكس وظيفي معروف، والذي يُعرف الآن باسم التلسكوب النيوتوني.
إنجازات أخرى لنيوتن
- بالإضافة إلى إسهاماته في الفيزياء، قام نيوتن بوضع قانون تجريبي للتبريد ودراسة سرعة الصوت وقدّم مفهوم السائل النيوتوني.
- بجانب إنجازاته في الرياضيات والبصريات، قضى نيوتن وقتاً كبيراً في دراسة الكيمياء والتاريخ، لكن معظم أعماله في هذه الحقول لم تُنشر حتى فترة طويلة بعد وفاته.
- أسهم العالِم إسحاق بارو، مرشد نيوتن، في عرض بعض من إنجازات نيوتن الكبرى على العالم، حيث قام نيوتن باستبدال مرايا التلسكوب المنكسر بالعدسات، مما جعل تصميم تلسكوبه العاكس يضاهي حجم التلسكوبات التقليدية مع قدرة تكبير أعلى.
- أيضًا، قام نيوتن بتطوير حساب التفاضل والتكامل لمواجهة أوجه القصور في الرياضيات في ذلك العصر.
- عرف حساب التفاضل والتكامل، الذي كان يُطلق عليه في الأصل “طريقة السلسلة والتدفقات”، بتقديم طرق لحل المسائل المعقدة المتعلقة بالمدارات والمنحنيات، وهي المسائل التي لم تستطع الهندسة الكلاسيكية تقديم حلول لها.
- يمكن اعتبار حساب التفاضل والتكامل أداة قوية للتعامل مع المسائل المتغيرة، مثل سرعة السقوط، حيث وضع نيوتن الأسس لفهم هذه القضايا وإجراء الحسابات المتعلقة بقوانين الحركة والجاذبية.
إسهامات نيوتن في الفيزياء كاملة pdf
- إلى جانب إسهاماته في الجاذبية العالمية، أسس نيوتن قوانين الحركة الثلاثة التي تُعتبر الركائز الأساسية للفيزياء الحديثة.
- أدى اكتشافه لحساب التفاضل والتكامل إلى طرق أكثر فعالية لحل المسائل الرياضية، كما عُرف برؤيته حول دراسة الضوء واستكشاف طيف الألوان.
- نفّذ نيوتن تجربة باستخدام المنشور الزجاجي، حيث قام بضوءه الأبيض من خلال نافذة لإجراء اختبار خاص.
- تُبرز عبقريته إنجازاته، ولا تزال قوانينه المتعلقة بالحركة (الجمود، التسارع، الحركة والعوامل المعاكسة) تُشكل حجر الأساس للفيزياء الحديثة.
- صاغ قانون الجاذبية الكونية، الذي يؤكد أن جميع الجسيمات في الكون تمارس قوى جاذبية واحدة على أخرى، حيث اعتبر نيوتن الجاذبية سائدة في كل ما يحيط بنا.
- على الرغم من أن نظرياته قد تم تعديلها لاحقًا على يد آينشتاين، استمر مفهوم نيوتن للجاذبية في السيطرة على العلوم لمدة تقارب القرنين.
- أجرى نيوتن تجارب في البصريات لفحص طبيعة الضوء، حيث اكتشف أن الضوء الأبيض يتضمن عدة ألوان.
- استُخدمت المنشورات لتفريق الضوء الأبيض إلى ألوان مختلفة وإعادة تجميع الألوان، ومع ذلك نُشر كتابه “البصريات” الذي يعد أطروحته العلمية الثانية الكبرى فقط في عام 1704.
