نبذة عن حياة وإنجازات العالم “إسحق نيوتن” في علم الفيزياء

2016 عصر الثورة العلمية

جون كلارك

KFAS

شخصيّات الفيزياء

هو من أوائل العلماء الذين يستحقون بجدارة لقب عبقري، إذ أنه حقق اختراقات أساسية في علم الرياضيات كما أسس القوانين الأساسية التي تعتبر حجر زاوية علوم الفلك والفيزياء.

وهو أول عالم يُنعم عليه لقب فارس، وخُلّد اسمه – نيوتن– كوحدة للقوة في النظام المعاصر للوحدات الدولية.

ولد إسحق نيوتن شرقي إنجلترا. ربته جدته ودرس في المدارس المحلية في المنطقة قبل أن ينتقل إلى كلية ترنتي (بجامعة كيمبردج).

حصل على الإجازة الجامعية الأولى – البكالوريوس – عام ١٦٦٥، لكنه أضطر إلى البقاء في الريف نتيجة انتشار الوباء في لندن حينذاك.

 

في بداية حياته العملية ركز نيوتن جهده في مجال الرياضيات باحثا في مبادئ «التغيرات المستمرة» لتؤدي أبحاثه إلى ابتكار حسبان التفاضل.

عين نيوتن عام ١٦٦٧ مدرساً بكلية ترنيتي ليصبح أستاذاً في الرياضيات عام ١٦٦٩. حول نيوتن اهتماماته إلى دراسة الحركة – ما الذي يجعل الأجسام تبدأ الحركة، وما الذي يعمل على إيقافها؟

وتلخص القوانين الثلاثة لنيوتن في الحركة نتائج ما توصل إليه. يمكن للمرء إن يري تطبيقات القوانين الثلاثة في لعبة البليارد، لكنه بالطبع ليس بحاجة لأن يكون فيزيائيا ليلعب بمهارة.

كان الإسهام الثاني لنيوتن ذا أثر جذري على علم الفلك. وبحسب القصة الشائعة، بينما كان نيوتن جالساً تحت الشجرة سقطت تفاحة منها عليه. لم سقطت التفاحة؟

 

استنتج نيوتن أن سقوطها نتيجة لانجذابها بقوة نحو الأرض، وهي قوة نطلق عليها مسمى قوة الجاذبية. استنتج نيوتن أيضاً أن الأجسام تتحرك كأن كتلتها مركزة في نقطة بداخلها، مركز الثقل (نستخدم اليوم تعبير مركز الكتلة).

بتطبيق قوانينه الثلاثة في الحركة استنبط نيوتن أن جميع الأجسام في الكون تتأثر بقوة الجاذبية – قوة الجاذبية هي سبب دوران القمر في مداره حول الأرض، وكذلك دوران الأرض في مدارها حول الشمس.

توصل نيوتن إلى علاقة رياضية، قانون الجذب الكوني، تنص على وجود قوة جاذبة بين أي جسمين – بين كرتي بليارد أو حتى بين نجمتين – تساوي حاصل ضرب الكتلتين مع بعضهما وتتناسب عكسياً مع مربع المسافة بينهما.

«إذا نجحت في النظر أبعد من غيري فإن مرد ذلك وقوفي على أكتاف عمالقة»

«دايموند … دايموند لست مقدراً للرزية الكبرى التي سببتها» (مخاطبا كلبه دايموند الذي قلب شمعه فاشتعلت النار في بعض الأوراق التي استغرقت كتابتها سنيناً من حياته).

 

صاغ العالم الإنجليزي روبرت هوك (١٦٣٥ – ١٧٠٣) حوالي عام ١٦٧٨ قانوناً لقوة الجاذبية نشره بعد سنتين. وبسبب ذلك نشأت عداوة مريرة بين القطبين الكبيرين.

في مجال البصريات تركزت دراسات نيوتن على فهم طبيعة الضوء. ومن ضمن إنجازاته إمراره حزمة من الضوء الأبيض عبر منشور زجاجي، وبذلك فصل نيوتن الحزمة إلى مجموعة ألوان الطيف المرئي، وهي مجموعة الألوان التي نشاهدها من خلال قطرات المطر.

برهن نيوتن على أن الضوء الأبيض يتكون من مجموعة مختلفة من الألوان. (بحسب مصطلحات العصر نقول إن الضوء الأبيض يتكون من عدد من الأطوال الموجبة). في تلك الأيام كانت الصور التي تنتجها المقاريب محاطة بطيف من الألوان نتيجة لرداءة العدسات المستخدمة التي تركز كل لون في موقعٍ مختلفٍ عن موقع تركيز الألوان الأخرى.

تغلب نيوتن على هذه المعضلة باستخدام المرايا بدلاً من العدسات فابتكر عام ١٦٦٨ أول مقرابٍ عاكس بمرآة من صنعه نفسه.

 

اعتنق نيوتن مبدأ إن الضوء يتكون من «دفق» من أجسام دقيقة «جسيمات»، لكن النظرية الجسيمية للضوء كانت محل تحدٍ بينه وبين كريستيان هويجنز (١٦٢٩ – ٩٥) وعلماء آخرين الذين أخذوا بفرضية انتشار الضوء بشكل موجي.

بقي الجدل بين المدرستين محتدماً حتى أوائل القرن العشرين عندما برهن الفيزيائيون أن الضوء يحمل الصفات الجسيمية والموجبة معاً، لكن الوصول إلى هذه النتيجة كان مرهوناً بتطور نظرية الكم.

أنتخب نيوتن عام ١٧٠٣ لرئاسة الجمعية الملكية، كما قُلد وسام الفروسية بعد عامين. ومع لقبه الجديد، السير إسحق نيوتن، هطلت عليه مكارم عديدة. وكان آخر تكريم له قيام الدولة بحفل تشييع رسمي له ودفنه في مدافن كنيسة ويستمنستر في لندن.

ومازال اسم نيوتن خالداً في أيقونة وحدة القوة في النظام الدولي للوحدات، النيوتن، (مقدار القوة التي إذا طبقت على جسم كتلته كيلو جرام واحد أكسبته عجلة تساوي متراً واحداً للثانية لكل ثانية).

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]