دانلود مقاله تاریخچه فیزیک

تاریخچه فیزیک ما قبل تاریخ: همانطور که پیشینیان از روی تجربه و آزمایش بهخواص باطنی تعدادی از اجسام پی برده و از ترکیب مواد به وسایل مختلف (تشویه، نکلیس، تقطیر و ...) مواد شیمیایی به دست آورده و برای علمای شیمی جدید مایه ای درست کرده اند، همینطور هم تحقیق در خواص فیزیکی اجسام از مسایل تازه نیست و از قدیم الایام انسان در صدد کشف آنها بوده و فیزیک جدید در حقیقت مولود توجهات و تحقیقات پیشینیان می باشد.

مثلاً تالس که از قدیمی ترین حکمای سبعه است و در شش قرن قبل از میلاد می زیسته ثابت کرد که از مالش کهربا خاصیتی در آن ظاهر می شود که اجسام سبک را جذب می کند.

همچنین فیثاغورث ریاضیدان و حکیم معروف یونانی به همراه شاگردانش به پاره ای مسائل و قضایای صوت پی برده بودند.

ارسطو نیز در چهار قرن قبل از میلاد تئوری های دقیقی در باب کائنات الجو (قوس و قزح، هاله های قمری و شمسی، شفق شمالی و شبنم) استخراج کرده است.

ارشمیدس در سه قرن قبل از میلاد آتی از قبیل جرثقیل، منجنیق، میزان الغلظه و پیچ ارشمیدس را اختراع نمود.

قانونی را که ارشمیدس موفق به کشف آن گردید از این قرار است: بر کلیه اجسام مرتمسه در سیال (مایعات و گازها) فشاری از زیر به رو وارد می آید که مقدار آن مساوی است با وزن سیال تغییر مکان یافته.

بطلمیوس نیز منجم و ریاضیدان یونانی قرن دوم میلادی تحقیقات عمیقی راجع به نور کرده است.

پس از بطلمیوس تحقیقات فیزیکی تا قرن سیزدهم متوقف شد و فقط عده ای از قبیل جابر و محمد بن موسی در این رشته زحماتی کشیدند و اطلاعات قابل توجهی کسب کردند.

قرون وسطی: در این قرن دو اختراع مهم به عمل آمد.

یکی آئینه های صیقلی و دیگری عینک.

در قرن چهاردهم استفاده از قطب نما تعمیم یافت.

قرن پانزدهم تقریباً چیز مهمی راجع به فیزیک ندارد.

ولی در قرن شانزدهم مباحث ثقل و نورو مغناطیس کمال یافته اند.

جانسون میکروسکوپ را اختراع کرد (1590) و روبرت نورمن میل مغناطیسی را تعیین نمود و بالاخره ژیلبرت اولین تجارب علمی الکتریکی و مغناطیسی را در کتاب معروفش (magnefe) منتشر ساخت فیزیک جدید: پایه فیزیک جدید در قرن هفدهم توسط گالیله گذارده شد.

ترازوی آب میزان الحراره و دوربین نجومی از اختراعات و کشفیات او می باشد.

رصدهای دقیق گالیله او را به سلسله هیئت کوپرنیک هدایت نمود و برعکس نظریه قدما که زمین را مرکز عالم می دانستند ثابت کرد که مرکز عالم شمسی خورشید است نه زمین.

اگرچه اول مخترع میزان الحراره گالیله می باشد ولی نقطه ذوب یخ را برای صفر میزان الحراره (دماسنج) هوک قرار داد و ثبوت غلیان آن را هالی تعیین کرد.

دکارت قوانین انکسار و تئوری قوس قزح را بنا نهاد.

توریچلی نیز میزان الهوا (دماسنج) را ساخت.

نیوتن منجم، ریاضیدان و فیزیکدان انگلیسی جاذبه عمومی عالم را کشف کرد.

بویل ماشین تخلیه هوا را که قاضی عدلیه شهر ماگدبورگ اختراع کرده بود تکمیل نمود.

اگرچه قرن هجدهم برای فیزیک به درخشندگی قرن هفدهم نمی باشد ولی آن را قرن بی ثمری هم نمی توان نامید.

در اینقرن دوفه جذب و دفع های الکتریکی را تحت تحقیق درآورد و الکتریسیته این است که دو الکتریسیته هم جنس یکدیگر را دفع و دو الکتریسیته مخالف همدیگر را جذب می نمایند.

خلاصه کارهای دوفه به تجسسات بی فایده علما خاتمه داد و از آن به بعد الکتریسیته وارد تاریخ تازه ای شد.

سال 1800 تجربه گالوانی، ولتا را به اختراع پیل یعنی اساس الکتریسیته جاری هدایت کرد.

در این قرن خیالی هواپیمایی که از آرزوهای دیرینه بشر بود در ذهن اروپائیان قوت گرفت از جمله دو برادر میشل منگفلیه و اتین منگفلیه رئیس کارخانه کاغذ سازی آننه که در پنجم ژوئن سال 1783 بالنی درست کرده و به هوا فرستادند بسیاری از دانشمندان برای کشفیات علمی با بالن های مدور به ارتفاعات بالا رفته اند از جمله گی لوساک فیزیکدان و شیمیدان معروف فرانسوی که تا حدود 7000 متری رفت و ملاحظه نمود که در این ارتفاع هوا به قدری خشک می باشد که پوست بدن جمع می شود و کاغذ و مقوا مثل اینکه در مجاورت آتش شدیدی باشند پیچیده و لوله می شوند در قرن نوزدهم دامنه فیزیک بسط شایانی پیدا کرد و مخصوصاً استفاده از آلات فیزیکی در صنایع و کارخانجات روز به روز رو به افزایش نهاد.

در سال 1801 کارلیسل و نیکلسون آب را تجزیه کردند.

در سال 1807 دیوی به وسیله تجزیه الکتریکی املاح قلیایی سدیم و پتاسیم را به دست آورد.

پلانته آ کومولاتر را ساخت.

ارستد دانشمند دانمارکی ثابت کرد که جریان الکتریسیته عقربه مغناطیسی را که همیشه به جهت ثابتی متوجه است منحرف می سازد (1819).

باید دانست که مبحث مغناطیس الکتریکی نتیجه اکتشافات دو دانشمند برجسته یعنی ارستد و آمپر می باشد.

فارادی نیز الکتریسیته را بنا نهاد.

آراگو قانون آمپر را تکمیل کرده و گائوس از بزرگترین منجمین و ریاضیدانان آلمانی اختراع تلگراف را تکمیل کرد .

بعدها طبیعی دان آمریکایی بنام مرس الفبایی برای تلگراف درست کرده و دستگاه آن را ساخت.

بالاخره پس از آنکه دامنه الکتریسیته وسعت یافت، واسطه انتقال اخبار جریات الکتریسیته شد سرچشمه اصلی علم فیزیک : رسیدن به منبع و سرچشمه اصلی علم فیزیک به اندازه رسیدن به سرچشمه بسیاری از رودهای بزرگ دشوار است.

همانگونه که یک رود بزرگ از چندین چشمه کوچک حاصل می‌گردد، چشمه‌هایی که رود عظیم علم فیزیک را بوجود آورده‌اند، در سراسر زمین پراکنده بودند که انسان اولیه ، یعنی انسان متفکر بر آن سکونت داشته است.

اما به نظر می‌رسد که بیشتر این مردم در دامنه جنوبی شبه جزیره بالکان (یونان باستان) بوده‌اند.

جالب توجه است که ملل قدیمی دیگر مانند بابلیان و مصریان که در توسعه ریاضیات و نجوم سهیم بوده‌اند، در پیشرفت فیزیک هیچ سهمی نداشته‌اند .

چون خدایان بابلیان و مصریان دور از مردم و در میان ستارگان می‌زیستند، حال آنکه خدایان یونانیان در ارتفاعی تنها در حدود 3000 متر بر قله کوه اولمپ زندگی می‌کردند.

و اصطلاح مانیتیسم (مغناطیس) از نام چوپانی به نام (σηυγαm) سرچشمه می‌گیرد.

تشخیص تقدم یا تأخر زمانی این کشفیات افسانه‌ای دشوار است نقش دانشمندان در پیدایش فیزیک : کشف فیثاغورث کاملاً مستند است.

وی با اطمینان از اینکه اعداد بر جهان حکومت می‌کنند، به تحقیق درمورد رابطه میان طول تارها در آلات موسیقی پرداخت که ترکیبات هماهنگی از اصوات تولید می‌کنند.

این کشفیات او شاید نخستین بیان ریاضی یک قانون فیزیکی باشد و بتواند نخستین گام در پیدایش فیزیک نظری باشد.

یکی دیگر از افرادی که در پیدایش فیزیک سهم داشته است، ارسطو می‌باشد.

هر چند ارسطو در تمام مباحث کارهای بزرگی انجام داده است که اندیشه انسانی را مدت 2000 سال پس از مرگ خود تحت تأثیر قرار داده ، اما مهمترین سهم او در فیزیک نام گذاری این علم می‌باشد که از کلمه‌ای یونانی به نام طبیعت اقتباس شده است.

ارشمیدس دانشمند نامدار دیگری است که حدود یک قرن بعد از ارسطو زندگی می‌کرد.

وی دانشمند علم مکانیک بوده که قوانین اهرمها را بیان نموده و مسأله یافتن مرکز ثقل هر جسم معین را مورد بحث قرار داد.

مهمترین کشف ارشمیدس قانون او درمورد اجسام غوطه ور در یک مایع می‌باشد.

تحولات اولیه علم فیزیک : با زوال فرهنگ یونانی ، تکامل علم بطور کلی و علم فیزیک ، بخصوص به یک حالت رکود مجازی در آمد و این مدت تقریباً هزار سال طول کشید، تا اینکه سرانجام امپراطوری عربی در قرن هشتم تمام سرزمینهای جنوبی دریای مدیترانه را احاطه کردند و از تنگه جبل الطارق تا اسپانیا پیش رفتند.

اعراب کتابهای به جا مانده از کتابخانه‌های یونانیان را ترجمه کرده و پرچمدار علم شدند.

اما اعراب در زمینه علم فیزیک چندان کار زیادی انجام ندادند سرانجام در قرن 12 امپراطوری عرب با حمله چنگیزخان مغول و سیر تاریخی جنگهای صلیبی در بیت المقدس به سرعت رو به زوال رفت و در همین دوران کشورهای اروپایی به تدریج از دوران هرج و مرج و تاریکی قرون وسطی خارج شدند.

و آموزش دوباره رونق گرفت، اما این آموزش بیشتر زیر نظر کلیسا بود و لذا بیشتر مطالعات بر نوشته‌های ارسطو مبتنی بود.

و چون ارسطو در زمینه علوم طبیعی چندان تبحری نداشت، لذا به تجدید حیات علم فیزیک در اروپا کمکی نکرد.

سیر تکاملی علم فیزیک : درهم آمیختگی علوم طبیعی با علوم الهی را در این دوره می‌توان از کتاب هیأت مردوز یوهان کپلر دریافت.

یکی از افرادی که در این دوره در علم دینامیک به پیشرفتهای خوبی نایل شد، گالیله بود که با مطالعه حرکت آونگ شروع کرد.

وی از نخستین فیزیکدانان نظری و عملی بود.

بعد از گالیله ، اسحاق نیوتن دومین دانشمند فیزیک به شمار می‌رود که مطالعات ثمربخشی را در زمینه‌های مختلف فیزیک انجام داد، بطوری که بعد از او دانشمندان زیادی مانند پاسکال (Pascal) ، برنولی (Bernoulli) ، هویگنس و غیره هر کدام در زمینه خاصی مطالعات اسحاق نیوتن را ادامه دادند.

هویگنس به ادامه مطالعات اسحاق نیوتن در زمینه نور پرداخت.

اسحاق نیوتن نور را ذره می‌دانست، اما هویگنس عقیده داشت که نور موج است، اما چون اسحاق نیوتن در این زمان در میان معاصرانش شخصیت برجسته‌ای بود و نیز به دلیل ناتوانی هویگنس در تکمیل نظریه‌هایش با دقت ریاضی ، با وجود برتری ظاهری نظریه او بر نظریه نیوتن ، نظریه هویگنس پذیرفته نشد و لذا این بحث معلق ماند.

تا اینکه در سال 1800 تامس یانگ توانست پدیده حلقه‌های نیوتن را بر مبنای طبیعت موجی نور توضیح دهد.

کارهای یانگ و معاصر فرانسویش فرنل (Fresnel) صحت و اعتبار نظریه موجی نور را به طرز قاطعی برقرار ساختند.

بعد از این ، تقریباً علم فیزیک به شاخه‌های مختلف تقسیم شد و دانشمندان مختلف در زمینه‌های گوناگون فیزیک مطالعات ارزنده‌ای را انجام دادند که پایه و مبنای این مطالعات را می‌توان همان کارهای اسحاق نیوتن و گالیله دانست و بدین ترتیب علم فیزیک در شاخه‌های مختلف توسعه یافت.

سهم بکرل در تکامل علم فیزیک در سال 1896 هانری بکرل (Becquerel) که از کشف اشعه ایکس توسط رونتگن اطلاع یافته بود، بر آن شد که ببیند آیا چیز دیگری هم شبیه اشعه ایکس از مواد فلورسانس که براثر تابش نور درخشان می‌شوند، صادر می‌شود یا نه.

لذا بلورهایی از کانی (سنگ معدن) معروف به اورانیل (سولفات مضاعف اورانیوم و پتاسیم) را انتخاب کرد.

چون بکرل عقیده داشت که تابش نتیجه روشنایی خارجی است، یک بلور اورانیل را در صفحه کاغذ سیاه قرار داد و آنرا جلوی پنجره گذاشت.

وقتی که بعد از چند ساعت قرار دادن در مقابل نور خورشید فیلم عکاسی را ظاهر کرد، لکه‌های تیرهایی را بر روی فیلم مشاهده کرد.

او این آزمایش را چند بار تکرار کرد و هر بار با آنکه کاغذ سیاه بیشتری دور صفحه می‌پیچید، باز هم لکه را مشاهده می‌کرد.

چون هوای پاریس چندین روز بارانی بود، لذا بکرل صفحه عکاسی لفاف پوش با بلور اورانیل را در کشوی میز خود قرار داد تا هوا مساعد شود.

خورشید تا چند روز در هوا نمایان نشد و روزی هم که خورشید در آسمان ظاهر می‌شد، اغلب ابرهایی آنرا پوشانده بود.

با این حال بکرل بازهم صفحه عکاسی را درمعرض نور آفتاب قرار داد.

بعد از مدتی که صفحه عکاسی را ظاهر کرد، برخلاف تصور ملاحظه کرد که بجای لکه های سیاه که قبلاً در روزهای آفتابی ملاحظه می کرد، لکه سیاه قیر مانندی در زیر جایی که اورانیل قرار داشت روی صفحه ظاهر شده بود.

لذا وی دریافت که ظاهر شدن لکه های سیاه ربطی به قراردادن در مقابل نور آفتاب ندارد.

بکرل بلور اورانیل را گرم کرد، سپس آنرا سرد کرد و بصورت گردی درآورد و در اسیدها حل کرد.

خلاصه دریافت که این خاصیت تازه کشف شده ماده که نام رادیواکتیویته بر آن داده شده است، هیچ سر و کاری با راه فیزیکی یا شیمیایی که بوسیله آن اتمها به یکدیگر پیوسته‌اند، ندارد بلکه خاصیتی نهفته در خوداست.

علم فیزیک علم فیزیک رفتار و اثر متقابل ماده و نیرو را مطالعه می‌کند.

مفاهیم بنیادی پدیده‌های طبیعی تحت عنوان قوانین فیزیک مطرح می‌شوند.

این قوانین به توسط علوم ریاضی فرمول بندی می‌شوند، بطوری که قوانین فیزیک و روابط ریاضی باهم در توافق بوده و مکمل هم هستند و دوتایی قادرند کلیه پدیده‌های فیزیکی را توصیف نمایند.

از روزگاران باستان مردم سعی می‌کردند رفتار ماده را بفهمند.

و بدانند که: چرا مواد مختلف خواص متفاوت دارند؟

، چرا برخی مواد سنگینترند؟

و ...

همچنین جهان ، تشکیل زمین و رفتار اجرام آسمانی مانند ماه و خورشید برای همه معما بود.

قبل از ارسطو تحقیقاتی که مربوط به فیزیک می‌شد ، بیشتر در زمینه نجوم صورت می‌گرفت.

علت آن در این بود که لااقل بعضی از مسائل نجوم معین و محدود بود و به آسانی امکان داشت که آنها را از مسائل فیزیک جدا کنند.

در برابر سؤالاتی که پیش می‌آمد گاه خرافاتی درست می‌کردند، گاه تئوریهایی پیشنهاد می‌شد که بیشتر آنها نادرست بود.

این تئوریها اغلب برگرفته از عبارتهای فلسفی بودند و هرگز بوسیله تجربه و آزمایش تحقیق نمی‌شدند و بعضی مواقع نیز جوابهایی داده می‌شد که لااقل بصورت اجمالی و با تقریب کافی به نظر می‌رسید.

جهان به دو قسمت تقسیم می‌شد: جهان تحت فلک قمر و مابقی جهان.

مسائل فیزیکی اغلب مربوط به جهان زیر ماه بود و مسائل نجومی مربوط به ماه و آن طرف ماه نیز «فیزیک ارسطو» یا بطور صحیحتر «فیزیک مشائی» بود که در چند کتاب مانند «فیزیک» ، « آسمان» ، « آثار جوی» ، « مکانیک» ، « کون و فساد» و حتی«مابعدالطبیعه» دیده می‌شد.

تا اینکه در قرن 17 ، گالیله برای اولین بار به منظور قانونی کردن تئوریهای فیزیک ، از آزمایش استفاده کرد.

او تئوریها را فرمولبندی کرد و چندین نتیجه از دینامیک و اینرسی را با موفقیت آزمایش کرد.

پس از گالیله ، اسحاق نیوتن ، قوانین معروف خود (قوانین حرکت نیوتن) را ارائه کرد که به خوبی با تجربه سازگار بودند.

بدین ترتیب فیزیک جایگاه علمی و عملی خود را یافت و روز به روز پیشرفت کرد، مباحث آن گسترده‌تر شد، تا آنجا که قوانین آن از ریزترین ابعاد اتمی تا وسیعترین ابعاد نجومی را شامل می‌شود.

اکنون فیزیک مانند زنجیری محکم با بقیه علوم مرتبط است و هنوز هم به سرعت در حال گسترش و پیشرفت می‌باشد.

نقش فیزیک در زندگی: هر فرد بزرگ یا کوچک ، درس خوانده یا بی‌سواد ، شاغل یا بیکار خواه ناخواه با فیزیک زندگی می‌کند.

عمل دیدن و شنیدن ، عکس العمل در برابر اتفاقات ، حفظ تعادل در راه رفتن و ...

نمونه‌هایی از امور عادی ولی در عین حال وابسته به فیزیک می‌باشند.

پدیده‌های جالب طبیعی نظیر رنگین کمان ، سراب ، رعد و برق ، گرفتگی ماه و خورشید و ...

همه با فیزیک توجیه می‌شوند.

برنامه‌های رادیو ، تلویزیون ، ماهواره ، اینترنت ، تلفن و ...

با کمک فیزیک مخابره می‌شوند.

با این نمونه‌های ساده می‌توان تصور کرد که اگر فیزیک نبود و اگر روزی قوانین فیزیک بر جهان حاکم نباشند، زندگی و ارتباطات مردم شدیدا دچار مشکل می‌شود.

فیزیک و سایر علوم فیزیک، دینامیک و ساختار درونی اتمها را توصیف می‌کند و از آنجا که همه مواد شامل اتم هستند، پس هر علمی که در ارتباط با ماده باشد، با فیزیک نیز مرتبط خواهد بود.

علومی نظیر: شیمی ، زیست شناسی ، زمین شناسی ، پزشکی ، دندانپزشکی ، داروسازی ، دامپزشکی ، فیزیولوژی ، رادیولوژی ، مهندسی مکانیک ، برق ، الکترونیک ، مهندسی معدن ، معماری ، کشاورزی و ...

.

فیزیک در صنعت ، معدن ، دریانوردی ، هوانوردی و ...

نیز کاربرد فراوان دارد.

اینکه ابزار کار هر شغلی و هر علمی مبتنی براستفاده ازقوانین و مواد فیزیکی است، نقش اساسی فیزیک در سایر علوم و رشته‌ها را نمایان می‌کند.

علاوه برآن استفاده روز افزون از اشعه لیزر در جراحیها و |دندانپزشکی ، رادیوگرافی با اشعه ایکس در رادیولوژی ، جوشکاری صنعتی و ...

نمونه‌هایی از کاربردهای بی‌شمار فیزیک در علوم دیگر می‌باشند.

فیزیک و آینده با این روند رو به رشدی که علم فیزیک در کنار سایر علوم دارد، می‌توان امیدوار بود که در آینده به چراها و چگونگی‌های عالم طبیعت پاسخ داده شود و این دنیای فیزیک سکوی پرتاب به عالم متا فیزیک باشد .

در آینده شاید فیزیک بتواند : رسیدن به سرعت نور و فراتر از آن را مقدور سازد.

مثالهای عجیب نسبیت را عملی کند.

معمای مثلث برمودا را حل کند.

واقعیت یوفوها(بشقاب پرنده‌ها) را مشخص کند.

به راز وجود یا عدم وجود هوش فرازمینی واقف شود.

پیدایش فیزیک نوین تا اواخر قرن نوزده قوانین حرکت نیوتن بر دنیای مکانیک حکومت میکرد و به عنوان پایه‌های مکانیک کلاسیک بودند.

همچنین تا این زمان تبدیلات گالیله به عنوان بهترین الگو جهت تبدیل مختصات به شمار می رفت.

بر اساس این تبدیلات سرعت نور مقداری ثابت می‌شود و با حرکت ناظر تغییر می‌کرد.

تا اینکه آلبرت انیشتین نظریه نسبیت را ارائه داد و دنیای فیزیک را متحول ساخت.

در این زمان آزمایشهای زیادی برای اندازه گیری سرعت نور انجام شد و دانشمندان به این نتیجه رسیدند که سرعت نور مستقل ار حرکت چارچوبهای مرجع مقداری ثابت است.

به این ترتیب فیزیک نوین بصورت رسمی پایه ریزی شد.

در حالت کلی می‌توان گفت که فیزیک نوین در مورد اصول فیزیک قرن بیستم به صورت نسبتا دقیق و در عین حال در یک سطح بنیادی بحث می‌کند.

پایستگی جرم برخلاف آنچه در مکانیک کلاسیک تصور می‌شد ، در فیزیک نوین جرم یک جسم کمیتی تغییر ناپذیر نیست ، بلکه با بالا رفتن سرعت افزایش پیدا می‌کند.

بدین ترتیب است که وقتی سرعت یک جسم به سرعت نور (C=3X108m/s) نزدیک می‌شود، جرم آن به سوی بینهایت میل می‌کند.

پس سرعت نور معرف حدی است که تجاوز از آن را نمی‌توان انتظار داشت.

لازم به یادآوری است که غیر از مورد سرعتهای بیشتر از 0.1 سرعت نور ، این تصحیح جرم محسوس نیست.

از طرف دیگر ، قبول می‌کنیم که جرم و انرژی می‌‌توانند متقابلا به یکدیگر تبدیل شوند.

بدین جهت است که در فروپاشیهای اتمی چنانکه می‌دانیم ، انرژی قابل ملاحظه ای تولید می‌شود.

مجموع جرمهای اجسام حاصل همیشه کمتر از جرم جسم خرد شده است.

با استفاده از فرمول آلبرت انیشتین می‌توان انرژی آزاد شده را محاسبه کرد.

بنابراین ، بجای پایستگی جرم در حالت کلاسیک ، پایستگی جرم و انرژی قرار می‌گیرد.

به عبارت دیگر هرگاه جرم تغییر کند آن تغییر به وسیله تغییر انرژی جبران می‌شود.

و لذا انرژی و جرم را می‌توان به یکدیگر تبدیل کرد.

پایستگی زمان برخلاف فیزیک کلاسیک ، در فیزیک نوین زمان یک کمیت ثابت و پایا نیست و بلکه به حرکت چارچوبهای مرجع بستگی دارد و با بالا رفتن سرعت طولانیتر می‌گویند.

از این مسئله تحت عنوان پدیده اتساع زمان در فیزیک نوین یاد می‌شود.

پدیده اتساع زمان به مسائل بسیار جالبی مانند پاردوکس دو قلوها منجر می‌شود.

به عبارت دیگر ، اگر دو برادر دو قلو را در نظر بگیریم که در یک لحظه در روی زمین متولد می‌شوند ، آنگاه یکی از این دو برادر بوسیله سفینهای که با سرعتی نزدیک به سرعت نور حرکت می‌کند به طرف کره ماه برود ، در اینصورت بعد از گذشت مدت زمانی ، فاصله سنی که دو برادر از یکدیگر دارند متفاوت خواهد بود.

لازم به ذکر است که در حد V پایستگی طول در فیزیک نوین فضا نیز مطلق بودن خود را از دست داده و به یک کمیت نسبی تبدیل می‌شود که به سرعت ناظرها بستگی دارد.

این پدیده نیز به عنوان انقباض فضا معروف است.

رابطهای که انقباض فضا بر حسب آن بیان می‌شود ، به صورت زیر است.

بر اساس رابطه فوق اگر سرعت افزایش پیدا کند ، طول کوتاهتر می‌شود.

جرم فوتون ملاحظه کردیم که در فیزیک نوین جرم بر اساس رابطه m=m0/√1-(v/c)2 تغییر می‌کند.

بنابراین در مورد فوتون که دارای سرعت C می‌باشد ، مقدار بینهایت برای جرم فوتون حاصل می‌گردد.

برای احتزار از این مسئله جرم سکون فوتون (m0) را برای صفر فرض می‌شود.

پایستگی تکانه می‌دانیم که در فیزیک کلاسیک تکانه بر حسب رابطه P=mv بیان می‌شود.

از طرف دیگر گفتیم که جرم پایسته نبوده و بسته به سرعت ناظرها تغییر می‌کند.

بنابراین تکانه که یک کمیت پایسته در فیزیک کلاسیک است ، پایستگی خود را از دست می‌دهد.

همچنین دیدیم که طبق رابطه آلبرت انیشتین تغییر در جرم با تغییر در انرژی جبران میشود.

بنابراین ، بجای کمیت پایسته تکانه فیزیک کلاسیک ، در فیزیک نوین کمیت دیگری بنام اندازه حرکت-انرژی معرفی می‌شود.

این کمیت همواره مقداری پایسته خواهد بود که براساس رابطه زیر بیان می شود.

معادله فوق یک رابطه اساسی در دینامیک نسبیتی می‌باشد.

چون در فضای سه بعدی اندازه حرکت (تکانه) دارای سه مولفه است.

رابطه فوق به عنوان چهار بردار اندازه حرکت - انرژی معروف است.

چهار بردار فضا-زمان ملاحظه کردیم که در فیزیک نوین رابطه پایسته جدیدی به نام اندازه حرکت-انرژی حاصل شد.

همچنین بجای پایستگی جداگانه فضایی و پایستگی زمانی فیزیک کلاسیک ، در فیزیک نوین زمان و فضا به یکدیگر وابسته گشته و یک کمیت پایسته به عنوان چهار بردار فضا-زمان بوجود می‌آید.

سخن آخر آنچه اشاره شد در واقع مفاهیم اولیهای هستند که برای ورود به فیزیک نوین لازم است.

یعنی باید ابتدا در نگرش کلاسیکی خود تغییراتی اعمال کنیم و سپس وارد فیزیک نوین شویم.

بعد از اینکه خود را به این اطلاعات اولیه تجهیز کردیم ، به راحتی می‌توانیم پدیده‌هایی چون پدیده فوتوالکتریک ، اثر کامپتون ، تولیدزوج و نابودی زوج ، تولید اشعه ایکس و موارد دیگر را به راحتی تغییر کنیم.

مسئله دیگری که در فیزیک نوین مورد مطالعه قرار می گیرد ، مطالعه ساختار اتمی مواد ، برهمکنش فوتون با ماده و واکنش های هسته‌ای با استفاده از بحث میشود علم فیزیک فیزیک از واژه یونانى Physikos به معنى طبیعى و Physis به معنى طبیعت گرفته شده است، پس فیزیک علم طبیعت است به عبارتى در عرصه علم پدیده هاى طبیعى را بررسى مى کند.

علم فیزیک رفتار و اثر متقابل ماده و نیرو را مطالعه مى کند.

مفاهیم بنیادى پدیده هاى طبیعى تحت عنوان قوانین فیزیک مطرح مى شوند.

این قوانین توسط علوم ریاضى فرمول بندى مى شوند، به طورى که قوانین فیزیک و روابط ریاضى با هم در توافق بوده و مکمل هم هستند و دو تایى قادرند کلیه پدیده هاى فیزیکى را توصیف نمایند.

تاریخچه علم فیزیک از روزگاران باستان مردم سعى مى کردند رفتار ماده را بفهمند و بدانند که چرا مواد مختلف خواص متفاوت دارند؟

چرا برخى مواد سنگین ترند؟

و...

همچنین جهان، تشکیل زمین و رفتار اجرام آسمانى مانند ماه و خورشید براى همه معما بود.

قبل از ارسطو تحقیقاتى که مربوط به فیزیک مى شد، بیشتر در زمینه نجوم صورت مى گرفت.

علت آن در این بود که لااقل بعضى از مسایل نجوم معین و محدود بود و به آسانى امکان داشت که آن ها را از مسایل فیزیک جدا کنند.

در برابر سوالاتى که پیش مى آمد گاه خرافاتى درست مى کردند.

گاه تئورى هایى پیشنهاد مى شد که بیشتر آن ها نادرست بود.

این تئورى ها اغلب برگرفته از عبارت هاى فلسفى بودند و هرگز به وسیله تجربه و آزمایش تحقیق نمى شدند و بعضى مواقع نیز جواب هایى داده مى شد که لااقل به صورت اجمالى و با تقریب کافى به نظر مى رسید.

جهان به دو قسمت تقسیم مى شد، جهان تحت فلک قمر و مابقى جهان مسایل فیزیکى.

اغلب مربوط به جهان زیر ماه بود و مسایل نجومى مربوط به ماه و آن طرف ماه نیز فیزیک ارسطو یا به طور صحیح تر فیزیک مشایى بود که در چند کتاب مانند فیزیک، آسمان، آثار جوى، مکانیک، کون و فساد و حتى مابعدالطبیعه دیده مى شد.

تا این که در قرن ۱۷ گالیله براى اولین بار به منظور قانونى کردن تئورى هاى فیزیک، از آزمایش استفاده کرد.

او تئورى ها را فرمول بندى کرد و چندین نتیجه از دینامیک و اینرسى را با موفقیت آزمایش کرد.

پس از گالیله اسحاق نیوتن، قوانین معروف خود «قوانین حرکت نیوتن» را ارایه کرد که به خوبى با تجربه سازگار بودند.

بدین ترتیب فیزیک جایگاه علمى و عملى خود را یافت و روزبه روز پیشرفت کرد، مباحث آن گسترده تر شد.

تا آنجا که قوانین آن از ریزترین ابعاد اتمى تا وسیع ترین ابعاد نجومى را شامل مى شود.

اکنون فیزیک مانند زنجیرى محکم با بقیه علوم مرتبط است و هنوز هم به سرعت در حال گسترش و پیشرفت مى باشد.

نقش فیزیک در زندگى هر فرد بزرگ یا کوچک، درس خوانده یا بیسواد، شاغل یا بیکار خواه ناخواه با فیزیک زندگى مى کند.

عمل دیدن و شنیدن، عکس العمل در برابر اتفاقات، حفظ تعادل در راه رفتن و...

نمونه هایى از امور عادى ولى در عین حال وابسته به فیزیک مى باشند.

پدیده هاى جالب طبیعى نظیر رنگین کمان، سراب، رعد و برق، گرفتگى ماه و خورشید و...

همه با فیزیک توجیه مى شوند.

برنامه هاى رادیو، تلویزیون، ماهواره، اینترنت، تلفن و...

با کمک فیزیک مخابره مى شوند.

با این نمونه هاى ساده، مى توان تصور کرد که اگر فیزیک نبود و اگر روزى قوانین فیزیک بر جهان حاکم نباشند، زندگى و ارتباطات مردم شدیداً دچار مشکل مى شود.

فیزیک و سایر علوم فیزیک، دینامیک و ساختار درونى اتم ها را توصیف مى کند و از آنجا که همه مواد شامل اتم هستند، پس هر علمى که در ارتباط با ماده باشد با فیزیک نیز مرتبط خواهد بود.

علومى نظیر شیمى، زیست شناسى، زمین شناسى، پزشکى، دندانپزشکى، داروسازى، دامپزشکى، فیزیولوژى، رادیولوژى، مهندسى مکانیک، برق، الکترونیک، مهندسى معدن، معمارى، کشاورزى و...

فیزیک در صنعت، معدن، دریانوردى، هوانوردى و...

این که ابزار کار هر شغلى و هر علمى مبتنى بر استفاده از قوانین و مواد فیزیکى است، نقش اساسى فیزیک در سایر علوم و رشته ها را نمایان مى کند.

علاوه بر آن استفاده روزافزون از اشعه لیزر در جراحى ها و دندانپزشکى، رادیوگرافى با اشعه ایکس در رادیولوژى، جوشکارى صنعتى و...

نمونه هایى از کاربردهاى بى شمار فیزیک در علوم دیگر مى باشند.

فیزیک و آینده با این روند رو به رشدى که علم فیزیک در کنار سایر علوم دارد، مى توان امیدوار بود که در آینده به چراها و چگونگى هاى عالم طبیعت پاسخ داده شود و این دنیاى فیزیک سکوى پرتاب به عالم متافیزیک باشد.

در آینده شاید فیزیک بتواند...

رسیدن به سرعت نور و فراتر از آن را مقدور سازد.

مثال هاى عجیب نسبیت را عملى کند.

معماى مثلث برمودا را حل کند.

واقعیت یوفوها (بشقاب پرنده ها) را مشخص کند.

به راز وجود یا عدم وجود هوش فرازمینى واقف شود و...

المپیاد فیزیک المپیاد فیزیک بین المللى یک رقابت علمى بین دانش آموزان دبیرستانى ملل مختلف است.

این مسابقه اولین بار در سال ۱۹۶۷ در کشور لهستان در ورشو انجام شد.

قبل از آن از سال ۱۹۵۹ المپیاد ریاضى بین کشورهاى مختلف برگزار مى شد.

تجربه موفقیت آمیز این المپیاد، فیزیکدان هایى را که با آموزش فیزیک سر و کار داشتند به سوى برگزارى چنین مسابقاتى در رشته فیزیک ترغیب کرد که هدف آن توجه به آموزش فیزیک و مقایسه دانش فیزیک بهترین دانش آموزان ملل مختلف با یکدیگر بود.

در این راستا سه استاد فیزیک از چکسلواکى، لهستان و بوداپست احتمال هاى مختلف براى برگزارى المپیاد در کشور خود را بررسى مى کردند که نهایتا لهستان به جهت آب و هواى متعادل آن انتخاب شد و اولین المپیاد فیزیک در سال ۱۹۶۷ در لهستان برگزار شد.

تفاوت عمده المپیاد فیزیک با المپیاد ریاضى در این است که تنها به مساله تئورى اختصاص ندارد و یک بخش به مسایل علمى و آزمایشگاهى اختصاص دارد که برگزارى این المپیاد را پرهزینه و پرکارتر مى کند.

اولین المپیاد بین پنج کشور از اروپاى مرکزى شامل چهار سوال تئورى و یک سوال عملى برگزار شد.

هر تیم شامل سه دانش آموز و یک استاد همراه بود.

از این سال به بعد در هر سال یک المپیاد در کشورهاى میزبان برگزار شد.

در سال ۱۹۷۲ علاوه بر کشورهاى اروپاى مرکزى کشورهاى غیر اروپایى مانند کوبا و اروپایى غربى چون فرانسه در آن شرکت کردند.

در سال ۱۹۷۳ هیچ کشورى مسوولیت برگزارى المپیاد را بر عهده نگرفت اما لهستان با برگزارى المپیاد در سال ۱۹۷۴ روند این مسابقات را ادامه داد که در نحوه برگزارى نیز تغییراتى به وجود آمد که از آن به بعد زبان رسمى سوال ها از روسى، انگلیسى، آلمانى و فرانسه به دو زبان انگلیسى و روسى کاهش یافت.

معیار جوایز بر اساس درصد امتیاز آورده شده نسبت به بالاترین امتیاز کسب شده بود.

قبلا نمرات بر اساس بالاترین نمره اى که در آزمون قابل کسب بود، سنجیده مى شد.

برگزارى آزمون در ایران در ایران نیز از سال ۱۳۶۵ المپیاد ریاضى برگزار مى شد که با توجه به اثر مثبت آن در آموزش ریاضى، این برنامه به سایر زمینه ها سرایت کرد، به طورى که در سال ۱۹۸۷ دو فیزیکدان به عنوان ناظر به کشور اتریش براى نوزدهمین المپیاد فیزیک اعزام کرد و در سال ۱۹۸۸ در بیستمین المپیاد بین المللى فیزیک با یک تیم پنج نفره شرکت کرد و در بین ۳۰ کشور به مقام بیستم دست یافت.

سیستم گزینش دانش آموزان راه یافته به مسابقات جهانى در ایران به این شکل است که از دانش آموزان سال سوم ریاضى که شرایط شرکت در آزمون را داشته باشند آزمونى چند گزینه اى به عمل مى آید و از بین آن ها حدود ۸۰۰ نفر براى مرحله دوم انتخاب مى شوند که در مرحله بعد که امتحان به صورت تشریحى برگزار مى شود ۴۰ نفر براى اردوى تابستانى به باشگاه دانش پژوهان جوان فرا خوانده مى شوند.

و در یک آموزش چند ماهه و امتحان هاى مستمر در شهریور ماه هفت نفر از بین آن ها انتخاب شده که از کنکور سراسرى معاف هستند و براى المپیاد جهانى آن سال آماده مى شوند.

از بین این هفت نفر پنج نفر به مرحله نهایى براى المپیاد جهانى به یک کشور میزبان اعزام مى شوند.

فیزیک و زندگی فیزیک از واژه یونانی physikos به معنی « طبیعی» و physis به معنی « طبیعت» گرفته شده است.

پس فیزیک علم طبیعت است به عبارتی در عرصه علم پدیده های طبیعی را بررسی می کند.

فیزیک و آینده با این روند رو به رشدی که علم فیزیک در کنار سایر علوم دارد، می توان امیدوار بود که در آینده به چراها و چگونگی های عالم طبیعت پاسخ داده شود و این دنیای فیزیک سکوی پرتاب به عالم متا فیزیک باشد.

در آینده شاید فیزیک بتواند ...

واقعیت یوفوها( بشقاب پرنده ها) را مشخص کند.

به راز وجود یا عدم وجود هوش فرا زمینی واقف شود.

E=mC2 T=T0/√1-(v/c)2 L=L0x√1-(v/c)2 E2=E20+(pc)2