6 معادلات فيزيائية غيّرت وجه التاريخ!
كتب: أحمد حسين
”كل شيء مصنوع من الذرّة، كل شيء تقوم به الحيوانات، تقوم به الذرّة، لا يوجد فعل تقوم به الكائنات الحية لا يمكن تفسيره أو فهمه من وجهة نظر القوانين الفيزيائية“ – ريتشارد فاينمان.
تعتبر قوانين ومعادلات الفيزياء أقرب لأشكال السحر، فهي قادرة على إنها تخلينا نكشف عن أسباب لأشياء حصلت في الماضي، زي سبب زيارة مُذّنب هالي لينا حوالين الأرض كل 76 سنة. وتخلينا كمان نسبر أغوار المستقبل (نفتش فيه يعني) ونحاول نتوقعه، زي ما معظم علماء الفيزياء دلوقتي بيدرسوا مصير الكون ونهايته، هل هينتهي لما يفضل يتمدد لحد ما ينكمش على ذاته؟ أو هينفجر تاني؟ أو في ثقب أسود هيبلعنا كلنا مثلًا؟
أما لو هنتكلم على أشياء بتحصل في حياتنا اليومية، فالفيزياء هي سبب إنك بتقدر تنزل بكل سعادة، تركب عربيتك/ميكروباصك/أتوبيسك، وتروح تقف على كوبري أكتوبر بالساعة، باشا، ولا يهمك من أي حاجة ولا قوانين الدنيا كلها تقدر تساعدك في الموقف ده، بس بتكون سعيد وممتن للفيزياء إنها ساعدتك على الأقل ماتقفش الوقفة دي على رجلك.
كمان، قوانين الفيزياء هي السبب في إنك دلوقتي بتروح المطار، وتقعد مرتاح جدًا على كرسي جنب الشباك، في طايرة تروح بيك أي مكان في العالم، في أقل من 24 ساعة تقريبًا، وتشوفها وتصوّرها وإنت قريب من السحاب، وتبقى متضايق لو الرحلة وقتها طوّل، في حين إن الناس زمان كانوا بيحتاجوا يروحوا محافظات تانية بس في مدة أكبر من دي بكتير.
فيعني، نقدر نقول بكل ثقة، إنه طالما كل شيء مصنوع من الذرة _زي ما قال ريتشارد فاينمان_، وإن الفيزياء قادرة تفسر الكون كله، فهي قادرة بهذا الشكل على تغيير التاريخ، والـ6 معادلات دول، من أهم المعادلات الفيزيائية اللي غيرت وجه التاريخ.
1- قانون نيوتن الثاني للحركة (1687):
إيه اللي بيقوله القانون ده؟ بيقول إن القوة بتساوي كتلة القصور الذاتي (مقاومة الجسم الساكن أو المتحرك للقوة) مضروبة في العجلة/التسارع (Acceleration). أيوة يعني إيه الكلام ده؟ يعني باختصار، إنك تجر عربية فاضية أسهل وأسرع بكتير من إنك تجر عربية مليانة خضار وفاكهة وحاجات كده.
طيب الكلام ده مفيد في إيه؟
قوانين نيوتن التلاتة عمومًا كانت مفيدة، القانون الأول قال إن إحنا محتاجين لقوة علشان نقدر نحرك أي حاجة (واضحة طبعًا!)، والقانون الثالث قال إن كل فعل له رد فعل مساوي له في المِقدار ومضاد في الإتجاه (واضحة برضه ومعروفة). القوانين دي بقى، كانت الأساس للميكانيكا الكلاسيكية، يعني باختصار، الطيارات والعربيات والصواريخ وماكينات المصانع، كل ده ظهر بسبب القوانين دي.
2 – قانون الجذب العام لنيوتن (1687):
بيقول إيه القانون ده؟ بيقول إن فيه قوة تجاذب بين أي جسمين في الكون، قوة التجاذب دي بتتناسب طرديًا مع حاصل ضرب كتلة كل جسم فيهم، وبتتناسب عكسيًا مع مربع المسافة بين مركز كل جسم فيهم، لكن القوة دي بتقل كل ما الجسمين دول بيبعدوا عن بعض.
طيب الكلام ده يفيدنا في إيه؟ ببساطة زمان، قبل موضوع الجاذبية ونيوتن والتفاحة، كان الكون بينقسم لعالمين، عالم أرضي (وده اللي إحنا عايشين فيه)، وعالم سماوي (وده مالناش دعوة بيه). لكن نيوتن جيه وقال إن القوة اللي بتنطبق على التفاحة فتنزل من الشجرة على الأرض، هي نفس القوة اللي بتنطبق على القمر فبتخليه يلف حوالين الأرض. بمعنى آخر، نيوتن هو اللي ربط لنا بين حياتنا اليومية (الليل والنهار) وبين حركة الأجرام السماوية.
3- قانون الديناميكا الحرارية الثاني (1824):
القانون ده بيقول إن أي تغيير بيحصل تلقائيًا في أي نظام فيزيائي، لازم يصاحبه زيادة في العشوائية/الإنتروبيا (Entropy). يعني باختصار، لا داعي للبكاء على اللبن المسكوب، عدم التنظيم والعشوائية جزء محتّم من الكون، يعني القصد فعلًا إنه لو وقع شوية لبن على الأرض، وتناثر في كل مكان، صعب تجمعه وترجعه لشكله الأساسي بسهولة.
طيب كان مهم في إيه القانون ده؟ كان مهم في عمل الموتور، والتلاجات. يعني لما تطلع الشيكولاتة اللي شايلها في التلاجة على جنب بعد كده، خليك عارف/فاهم، إن الفيزياء (والعشوائية) كانت سبب في إنك تحتفظ بالشيكولاتة دي لأطول فترة ممكن من غير ما تبوظ.
4- معادلة ماكسويل – فارادي (1831 و1865):
المعادلة دي بتقول إنك تقدر تخلق مجال كهربائي، من مجال مغناطيسي متغير، يعني إيه؟ يعني باختصار الكهرباء والمغناطيس متعلقين ببعض، والخبر ده ساعتها، قلب الأوساط العلمية، وبقينا نستخدمه من ساعتها في معظم تطبيقات المولدات الكهربائية، زي توربينات الرياح، والسدود الكهرمائية (اللي بتنتج كهرباء من المياه). ده غير إن المعادلة بيتم استخدامها كمان في تطبيقات الهندسة الكهربائية، تكنولوجيا الاتصالات والألياف.
5- معادلة تكافؤ الكتلة والطاقة لآينشتاين (1905):
طبعًا دي معروفة، وهي فعلًا من أشهر قوانين/معادلات الفيزياء. بتقول إيه المعادلة دي؟ بتقول إن الطاقة بتساوي الكُتلة (Mass) مضروبة في مربع سرعة الضوء. طبعًا سرعة الضوء ده رقم كبير جدًا وثابت، والمتغير في المعادلة دي الكتلة والطاقة، والعلاقة مابينهم طردية، يعني كل ما تزيد الكتلة، تزيد الطاقة.
المعادلة دي تم استخدامها في صنع القنبلة الذرية اللي أمريكا ضربت بيها “نجازاكي” سنة 1945. ساعتها كان آينشتاين بعت جواب لرئيس أمريكا ”فرانكلين روزفلت“ بيوافق فيه على بدء تجارب تطوير القنبلة الذرية، لكن بعد ما شاف اللي حصل قال إن دي كانت أكبر غلطة في حياته.
6- معادلة شرودنجر (1925):
شرودنجر.. صاحب قصة القطة اللي جوه الصندوق، سنة 1925 عمل معادلة بتوصف التغير في الحالة الكمية/الكمومية للمادة، وإزاي بنقدر نحسبها عن طريق طاقة الحركة والطاقة الكامنة. ودي ببساطة، المعادلة الكمّية لقانون نيوتن الثاني. والمعادلة دي تعتبر من أوائل المعادلات اللي رسخت لعلم مستقل جديدة اسمه “ميكانيكا الكم”.
اهتمام المعادلة دي بحركة الجزيئات، خلاها تكون جزء مهم من تكنولوجيا المستقبل اللي ظهرت بعدها، زي الليزر والترانزستور وغيرهم. وفي المستقبل، أظن هيكون ليها دور كبير في التكنولوجيا والأجهزة بشكل عام يعني.
المصادر:
