از فلسفه طبیعی تا فیزیک نوین

[Hamed]

● پژوهش ها
پژوهش های کنونی در فیزیک در چند حوزه مختلف جای می گیرد.
▪ فیزیک ماده چگال که خواص توده ماده را بررسی می کند، یعنی به بررسی این موضوع می پردازد که چگونه خواص ماده های معمولی جامد و مایع که در زندگی روزمره خود با آنها سروکار داریم، از برهم کنش بین اتم های تشکیل دهنده آنها ناشی می شود. یکی از مهم ترین موضوع ها در این حوزه ابررسانایی دمای زیاد است.
▪ فیزیک اتمی و مولکولی و اپتیک که به بررسی اتم ها و مولکول ها و به ویژه چگونگی برهم کنش آنها با نور می پردازد. یکی از موضوع های پژوهشی جالب در این حوزه که هم اکنون به آن توجه می کنند، رفتار چگالیده بوز- اینشتین است. فیزیک ذرات که آن را «فیزیک انرژی زیاد» نیز می نامند و هدف آن بررسی ویژگی های ذره های زیراتمی کوچک تر از اتم هاست، (از جمله ذرات بنیادی همانند الکترون ها، فوتون ها و کوارک ها) یکی از موضوع های پژوهشی کنونی در این رشته بوزون هیگز است.
▪ اخترفیزیک و کیهانشناس از قانون های فیزیک استفاده می کند تا پدیده های آسمانی همانند دینامیک ستاره ها، سیاهچاله ها، کهکشان ها و انفجار بزرگ را تفسیر کند. یکی از موضوع های پژوهشی کنونی تعیین ماهیت ماده تاریک و انرژی تاریک است. در قرن بیستم هرکدام از این شاخه های فیزیک به زیرشاخه های بسیاری تقسیم شده و بسیار تخصصی شده اند و امروزه بیشتر فیزیکدان ها در همه دوران کاری خود فقط در یکی از این رشته ها فعالیت و پژوهش می کنند و بزرگانی مثل آلبرت اینشتین و لولاندائو که در چندین رشته فیزیک پژوهش کرده باشند، امروزه کمتر پیدا می شود.
● فیزیک محض و کاربردی
فیزیک از یک لحاظ با بسیاری از رشته های دیگر تفاوت دارد. این تفاوت نیز در این نکته است که فیزیک به دو بخش عمده نظریه و آزمایش تقسیم می شود. از آغاز قرن بیستم بیشتر فیزیکدانان یا متخصص فیزیک نظری یا فیزیک تجربی بوده اند. البته انریکو فرمی فیزیکدان بزرگ ایتالیایی که هم در بخش نظریه و هم در بخش آزمایش فیزیک هسته ای پژوهش می کرد، یک استثنای بزرگ محسوب می شود. در مقابل بیشتر نظریه پردازان موفق در زیست شناسی و شیمی (مثل لینوس پائولینگ زیست شیمیدان و شیمیدان کوانتوم امریکا) آزمایشگران موفقی نیز بودند، هر چند که این وضعیت هم اکنون در حال تغییر است. به تقریب می توان گفت که نظریه پردازان با مدل سازی های ریاضی و روش های انتزاعی نظریه هایی ارائه می دهند که هم می تواند نتیجه آزمایش های فعلی را توصیف و تفسیر کند و هم نتیجه آزمایش های بعدی را پیش بینی کند. اما آزمایشگران آزمایش هایی را طراحی و اجرا می کنند تا به پدیده های جدیدی دست یابند یا پیش بینی های نظریه را بیازمایند. هر چند که نظریه و تجربه جدا از هم گسترش یافتند، اما به شدت به یکدیگر وابسته هستند. بارها اتفاق می افتد که آزمایشگران به کشف جدیدی می رسند که نظریه های موجود نمی تواند آن را توجیه کند و لازم می شود که نظریه های جدیدی فرمول بندی شود و بدین ترتیب فیزیک یک گام دیگر جلو می رود. از طرف دیگر نظریه های جدید الهام بخش آزمایش های تازه ای در ذهن آزمایشگران می شود.
اهمیت آزمایش در فیزیک به قدری زیاد است که فیزیکدانان بر این باورند که در نبود آزمون چه بسا که پژوهش های نظری به خطا برود. این یکی از انتقادهای فیزیکدانان از نظریه M (یکی از نظریه های رایج در فیزیک انرژی زیاد) است، زیرا تاکنون هیچ آزمایشی برای آزمودن این نظریه طراحی و اجرا نشده است. فیزیک کاربردی بخشی از فیزیک است که به یکی از کاربردهای فناوری یا عملی فیزیک نظر دارد، برای مثال به کاربردهای فیزیک در مهندسی یا پزشکی می اندیشد و از این لحاظ با پژوهش های بنیادی تفاوت دارد. از این لحاظ فیزیک کاربردی همانند ریاضی کاربردی است. مبنای فیزیک کاربردی واقعیت های بنیادی و مفاهیم اصلی علوم فیزیکی است، اما توجه خود را به کاربردهای اصول علمی در ابزارها و سیستم های عملی و کاربرد فیزیک در دیگر حوزه های علم معطوف کرده است. فیزیک محض و کاربردی با یکدیگر تفاوت هایی دارند و این تفاوت ها به انگیزه و نگرش پژوهشگران و ماهیت ارتباط این پژوهش ها با علم و فناوری مربوط می شود.

رقیه علی نژاد