فیزیک چیست ؟
زندگی بشر را چیزی جز مکانیزم حرکتی ( دینامیک) و الگوهای ثابت و بی حرکت(ایستاتیک) تشکیل نمی دهد.در ابتدای زندگی بشر امکان اکتشاف قوانین از لابلای حوادث زندگی روزمره او وجود نداشته است. شاید خود او نیز از حضور چنین قوانینی در زندگی اش که معیشت او را امکان پذیر ساخته بی خبر بوده است و هر رویداد و حادثه ای را امری طبیعی می پنداشت و هیچ وقت کشش و جاذبه ای برای کشف علت و معلول نداشته است.
فیزیک حقیقت علت و معلول جهان هستی را تشکیل می دهد. شاید در ابتدا با شنیدن لفظ ان مفاهیمی مانند مسائل پیچیده و یا قانون ساده گرانش زمین و سیب نیوتن در ذهن همگی تداعی شود. اما چنین نیست! دنیایست پیچیده از کلیه حوادثی که دانستن هر یک از انها زمینه ای برای شکر گذاری هر چه بیشتر خالق منان را فراهم می سازد.
شصت سال فیزیک
استاد دکتر محمود حسابی تنها شاگرد ایرانی پروفسور انیشتین بوده و در طول زندگی با دانشمندان طراز اول جهان نظیر شرودینگر- بورن- فرمی- دیراک- بور و... و با فلاسفه و ادبایی همچون اندره ژید- برتراند راسل و.. تبادل نظر داشته اند. ایشان از سوی جامعه علمی و جهانی به عنوان (مرد اول علمی جهان) بر گزیده شدند و در کنگره شصت سال فیزیک در ایران ملقب به پدر فیزیک ایران گردیدند.
ذرات بینهایت
در زمینه تحقیق علمی 25 مقاله رساله و کتاب از استاد به چاپ رسیده است.تئوری بینهایت بودن ذرات ایشان در میان دانشمندان و فیزیکدانان جهان شناخته شده است.
نشان (اومیسیه دو لالژیون دونور) و همچنین نشان (کو ماندور دو لایژیون دو نور) بزرگترین نشان های کشور فرانسه به ایشان اهدا گردید.
تاریخچه علم فیزیک
فیزیکدانان تا اغاز سده نونزدهم میلادی( حدود سال 1280 هجری شمسی) توانسته بودند برای بسیاری از پدیده های طبیعی توجیه های قانع کنندهای ارائه کنند. مجموعه قانون ها و نظریه های تدوین شده تا ان زمان را فیزیک کلاسیک می نامند. این مجموعه از قانونها امروزه هم در بسیاری از مورد ها برای توجیه پدیده های طبیعی مورد استفاده قرارمی گیرد.
در سالهای پایانی سده نوزدهم میلادی پدیده هایی مشاهده شدند که با فیزیک کلاسیک قابل تو جیه نبو دند. فیزیکدانان در دهه های نخست سده بیستم میلادی این پدیده ها را به کمک نظریه های جدیدی که در فیزیک کلاسیک مطرح نبو دند تو جیه کردند. مجموعه این نظریه ها و قانون های مربوط به انها امروزه به نام فیزیک جدید یا نوین شناخته می شود.
نسبیت و کوانتوم
مبنا و شالوده فیزیک جدید را نسبیت و کوانتوم تشکیل می دهد. نسبیت مربوط به مطالعه پدیده ها در سرعت های بسیار بالا و نزدیک به سرعت نور است. و رفتار مواد را از دید ماکروسکوپیک مد نظر قرار می دهد.
کوانتوم نیز به بررسی پدیده ها در مقیاسهای کوچک و ذرات بنیادین و یا به عبارتی رفتار میکروسکوپیکی مواد می پردازد.
نظریه های نسبیت و کوانتوم هر دو طی بیست و پنج سال اول سده بیستم مطرح شدند. پایه گذار نظریه نسبیت البرت انیشتین بودو نظریه کوانتومی بودن ذرات نتیجه پژوهش های بسیاری از جمله انیشتین- بور –شروندینگر- هایز بنرگ- دیراک- پائولی و... بوده است.
نظریه کوانتومی
در سال 1279 هجری شمسی پنج سال قبل از ان که انیشتین نظریه نسبیت را پیشنهاد کند ماکس پلانک نظریه ای ارائه داد که در ان زمان تاثیر شگرف ان بر تحول های بعدی چندان اشکار نبود. نظریه کوانتومی که توسط پلانک ارائه شد نخستین نظریه از زنجیره نظریه هایست که مبانی مکانیک کوانتومی را تشتیل می دهد.پلانک این نظریه را برای تو جیه نتیجه های تجربی مر بوط به تابش مو ج های الکترو مغناطیسی از اجسام ارائه داد. شایان ذکر است که این تجربه ها قابل توجیه با قانونهای فیزیک کلاسیک نبود.
الکترومغناطیس- سابقه تاریخی
مبدا علم الکتریسیته به مشاهده معروف THALES OF MILETUS در 600 سال قبل از میلاد بر می گردد. در ازمایشگاه تالس متوجه شد که یک تکه کهربای مالش داده شده خرده های کاه را می رباید. از طرف دیگرمبدا علم مظناطیس به مشاهده این واقعیت برمی گردد که بعضی سنگها ( یعنی سنگهای ماگنیتیت) به طور طبیعی اهن را جذب می کنند. در سال 1820 هانس کریسنیان اورستد مشاهده کرد که جریان الکتریکی در یک سیستم می تواند عقربه قطب نمای مغناطیس را تحت تاثیر قرار دهد.
بدین ترتیب الکترومغناطیس به عنوان یک علم مطرح شد. این علم جدید توسط بسیاری از پژوهندگان که مهمترین انان مایکل فاراده بود تکامل یافت. جیمز کلرک مالسول قوانین الکترومغناطیس را به شکلی که امروزه می شناسیم دراورد. معادلات ماکسول همان نقشی را در الکترومغناطیس دارند که قوانین حرکت و گرانش نیوتن در مکانیک دارا هستند.
اپتیک
ماکسول چنین نتیجه گرفت که ماهیت نور الکترومغناطیس است و سرعت ان را می توان با اندازگیریهای صرفا الکتریکی و مغناطیسی کرد. از این رو اپتیک با الکتریسیته و مغناطیس رابطه نزدیکی پیدا کرد.
داستان ادامه دارد؟!!
تکامل الکترو مغناطیس کلاسیک به ماکسول ختم نشد. فیزیکدانان انگلیسی لایور هوی ساید و به ویژه فی زیکدانان هلندی در پالایش نظریه ماکسول مشارکت اساسی داشتند.
حسادت!
هاینریش هرتز بیست سال و اندی پس از انکه نظریه خود را مطرح کرد گام موثری به جلو برداشت. وی امواج ماکسولی الکترو مغناطیسیی را از نوعی که اکنون امواج کوتاه رادیویی می نامیم در ازمایشگاه تولید کرد. مارکونی و دیگران کاربرد علمی امواج الکترو مغناطیسی ماکسول و هرتز را مورد استفاده قرار دادند.
دسترنج!!
امروزه علم الکترو مغناطیس از دو جهت مورد توجه است. یکی در سطح کاربردهای مهندسی که در ان معادلات ماکسول در حل تعداد زیادی از مسائل علمی مورد استفاده قرار می گیردو در سطح مبانی نظری. در این سطح چنان تلاش مداومی برای گسترش دامنه ان وجود دارد که الکترومغناطیس حالت ویژگی ازیک نظر عمومی تر جلوه می کند. این نظریه عمومی تر نظریه های گرانش و فیزیک کوانتومی را نیز در بر می گیرد.
هدف
در معرفی علم فیزیک دکتر پروین استاد فیزیک دانشگاه امیرکبیر می‌گوید: «فیزیک علم زندگی و اصلا علم حیات است» . و یا دکتر منیژه رهبر استاد فیزیک دانشگاه تهران معتقد است هر چیزی که در اطراف خویش می‌بینیم به فیزیک ربط پیدا می‌کند. همچنین پاسخ به بسیاری از سوالهایی را که همیشه ذهن بشر به آن مشغول بوده است به وسیله علم فیزیک می‌توان داد. مثل این که دنیا چگونه بوجود آمده است؟ از چه تشکیل شده و کوچکترین جزء آن چیست؟
در کل می‌توان گفت که جهان در بزرگترین مقیاس تا ریزترین مقیاس در ارتباط با علم فیزیک می‌باشد.
یکی دیگر از استادان دانشگاه نیز فیزیک را دانش کشف و استفاده عملی از قوانین و روابط حاکم بر پدیده‌های طبیعی می‌نامد که مبنای این دانش بر تجربه و آزمایش استوار است.
ماهیت :
رشته فیزیک در حد لیسانس عبارت است از فیزیک دبیرستانی به اضافه فیزیک قرن بیستم . از سوی دیگر می‌توان گفت که فیزیک در حد لیسانس مفاهیم فیزیکی دبیرستانی را عمیق‌تر کرده و طرز برخورد با مسائل فیزیکی را آموزش می‌دهد».
دکتر پروین نیز می‌گوید: «فیزیک دانشگاهی بر پایه کتاب فیزیک هالیدی و برخی کتب دیگر که به زمینه‌های فیزیک مدرن می‌پردازد، قرار گرفته است یعنی به نظر من اگر کسی مطالبی را که در فیزیک هالیدی نوشته شده است به درستی بفهمد باید به او لیسانس فیزیکش را بدهند».
گرایشهای مقطع لیسانس:
رشته فیزیک در دوره کارشناسی دارای 5 گرایش اتمی مولکولی، هسته‌ای ، حالت جامد، هواشناسی و نجوم است (البته فیزیک دارای گرایش دبیری نیز هست که ما در اینجا به بررسی آن نمی‌پردازیم چرا که گرایش دبیری به عنوان یک گرایش تخصصی در علم فیزیک مطرح نمی‌باشد) که تعداد واحدهای تخصصی هر یک از این گرایشها در دوره کارشناسی بسیار محدود است و به همین دلیل گرایشهای فوق در این دوره تفاوت محسوسی با یکدیگر ندارند.
برای اطلاع هرچه بیشتر به معرفی اجمالی هر یک از گرایشهای این دوره می‌پردازیم.
گرایش اتمی - مولکولی
فیزیک اتمی- مولکولی که مربوط به فیزیک جدید است از زمانی متولد شد که دانشمندان متوجه شدند کوچکترین جزء در طبیعت اتم نیست بلکه اتم از اجزای کوچکتری به نام الکترون‌ها و هسته تشکیل شده است. یعنی اتم از هسته‌ای تشکیل شده است که الکترون‌هایی در اطراف آن می‌گردند.
دکتر منیژه رهبر استاد فیزیک دانشگاه تهران در ادامه سخنان خویش می‌گوید: «در این میان فیزیک اتمی به بررسی نقل و انتقال‌های الکترون‌های اطراف هسته می‌پردازد و خواص آنها را مورد بررسی قرار می‌دهد. یعنی ما در فیزیک اتمی کاری به این نداریم که هسته از چه تشکیل شده است بلکه هسته برایمان مرکزی با بار مثبت است و بیشتر توجه ما جلب الکترون‌های اطراف هسته می‌شود».
دکتر هوشنگ روحانی‌زاده استاد فیزیک دانشگاه تهران نیز در معرفی فیزیک اتمی می‌گوید: «اگر ما بپذیریم که در کل، علم فیزیک به دو بخش دنیای بزرگ و دنیای کوچک تقسیم می‌شود. دنیای بزرگ فیزیک ، مربوط به دنیای روزمره است و در آن حرکت اتومبیل‌ها، موشک، ماهواره و در کل تمام حرکاتی که می‌بینیم مورد بررسی قرار می‌گیرد، فیزیک اتمی به دنیای بینهایت کوچک‌ها برمی‌گردد چرا که ما در فیزیک‌اتمی به بررسی ساختار ذره‌ای به نام اتم می‌پردازیم و این که اتم چگونه تشکیل شده و چه ویژگی‌هایی دارد؟»
گرایش فیزیک هسته‌ای
دکتر رهبر در معرفی فیزیک هسته‌ای می‌گوید: «در فیزیک هسته‌ای، خود هسته، مورد مطالعه قرار می‌گیرد یعنی متخصصان و دانشمندان بررسی می‌کنند که هسته از چه تشکیل شده و چه نیروهایی بین اجزای هسته حکمفرما است و در نتیجه واکنش‌های انجام شده، چقدر انرژی آزاد می‌گردد؟»
دکتر دویلو نیز در معرفی این گرایش می‌گوید: «انرژی هسته‌ای و رادیوایزوتوپ‌ها مسائلی هستندکه در فیزیک هسته‌ای مورد بررسی قرار می‌گیرد».
فیزیک حالت جامد
گرایش حالت جامد مربوط به سیستم‌های بس ذره‌ای مخصوصا جامدات است.
سامان مقیمی عراقی در ادامه می‌گوید: «ابتدایی‌ترین کار در این گرایش بررسی بلورهای جامدات و خواص اپتیکی ، مکانیکی، الکتریکی و صوتی امواجی است که در آن منتشر می‌شود که این بررسی منجر به پدیده‌های مختلفی مثل ابر رسانایی، نیم رسانایی و یا پخش و انتقال گرما می‌گردد.»
دکتر پروین نیز می‌گوید: «مطالعه دانش مربوط به کریستال‌ها و ویژگی‌های فیزیکی آنها به گرایش حالت جامد بر می‌گردد.»
گرایش هواشناسی
دو گرایش نجوم و هواشناسی بسیار محدودتر از سه گرایش اتمی – مولکولی، هسته‌ای و حالت جامد ارائه می‌شود. برای مثال در سال تحصیل 79-78 گرایش هواشناسی تنها در دانشگاه هرمزگان ارائه شده و گرایش نجوم اصلا ارائه نشده است.
اما در معرفی این گرایش سامان مقیمی عراقی می‌گوید:
«گرایش هواشناسی ، اطلاعات پایه‌ای و متنوعی درباره انواع پدیده‌های جوی و برخورد علمی با آنها ارائه می‌دهد و همچنین با مطالعه دینامیک وضعیت هوا می‌توان بررسی کرد که شرایط هوا چگونه تغییر کرده و چه پارامترهایی برای ایجاد این تغییر لازم است؟»
گرایش نجوم
سه بخش اصلی این گرایش را نجوم رصدی، اخترشناسی و کیهان‌شناسی تشکیل می‌دهد.
سامان مقیمی عراقی در ادامه می‌گوید: «در بخش نجوم که جنبه مشاهداتی دارد، پدیده‌های مختلف نجومی را رصد و ثبت کرده و سپس از آنها عکس گرفته و طیف آنها را می‌سنجد.
در اخترشناسی که جنبه نظری دارد وضعیت ستارگان مورد مطالعه قرار می‌گیرد یعنی بررسی می‌شود که هر ستاره در چه مرحله‌ای قرار دارد و چه اتفاقاتی برایش رخ می‌دهد؟
بخش کیهان‌شناسی نیز با این که زیاد جنبه نجومی ندارد اما به هرحال پیشرفتش را مدیون علم نجوم است. به این معنی که مدل‌های مختلف کیهان‌شناسی باید با داده‌های رصدی مطابقت کند.» گفتنی است که این کیهان‌شناسی به صورت کلاسیک به چگونگی ایجاد جهان و تشکیل ساختارهای کهکشانی مانند خوشه‌ها و ابر خوشه‌ها می‌پردازد.
آینده شغلی ، بازار کار، درآمد:
امروزه اگر کشوری بخواهد پیشرفت کند باید پژوهش کند و چیزهای جدیدی بسازد. اگر بخواهد پژوهش کند باید به آزمایشگاهها برود و اگر بخواهد در آزمایشگاهها کار کند، احتیاج به تیم علمی دارد و در یک تیم علمی نیز همیشه متخصصان شاخه‌های مختلف فیزیک حضور دارند چون هر کاری که بخواهیم انجام بدهیم باید بنیان فیزیکی داشته باشد.
دکتر پروین در ادامه می گوید: «برای مثال اگر بخواهیم یک دستگاه الکتریکی بسازیم اول باید بدانیم چه قوانین فیزیکی بر آن حاکم است و بعد از شناخت آن قوانین، می‌توان دستگاه مورد نظر را با استفاده از فن و هنر ساخت.
«اگر کسی فیزیک را خوب خوانده باشد در سازمانهای مختلف کشور از قبیل صداوسیما، برنامه و بودجه، مخابرات و همچنین در صنایع مختلف مفید واقع شده و موفق می‌گردد. چون دانشجویان فیزیک مطلب مختلفی از قبیل الکتریسیته و مکانیک می‌خوانند و در زمینه‌های مختلف دید وسیعی پیدا می‌کنند.»
آقای صحبت‌زاده دانشجوی دکتری فیزیک دانشگاه شهید بهشتی در مورد موقعیت‌های شغلی فارغ‌التحصیلان فیزیک می‌گوید: «فارغ‌التحصیلان این رشته در حد کارشناسی می‌توانند در صنعت مخابرات و ارتباطات ، نیروگاههای هسته‌ای، مراکز تولید قطعات غیرهادی و سلول‌های خورشیدی، صنایع تولید و نگهداری لیزر در صنعت، پزشکی و نظامی و سازمان انرژی اتمی فعالیت کنند.»
داریوش شیرازی فارغ‌التحصیل این رشته نیز می‌گوید: «اگر کسی به امید به دست آوردن یک موقعیت شغلی مناسب، واردرشته فیزیک بشود، باید بداند که در انتها فقط یک مدرک لیسانس به دست خواهد آورد. برای این که رشته‌های علوم پایه و از جمله فیزیک در جامعه ما موقعیت کاری مناسبی ندارند و در نهایت اگر شانس داشته باشند جذب کلاسهای تقویتی و خصوصی می‌شوند.»
البته این در مورد دانشجویانی صدق می‌کند که رشته فیزیک انتخاب چهل یا سی به بعد آنها بوده است و در واقع به امید این که فقط در دانشگاه پذیرفته شوند این رشته را انتخاب کرده‌اند وگرنه دانشجویانی که با علاقه و دقت و تامل بسیار این رشته را انتخاب کرده‌اند حتی به صورت خصوصی نیز در این رشته فعالیت می‌کند. برای مثال یکی از فارغ‌التحصیلان این رشته کارگاهی برای ساخت وسایل اپتیکی دایر کرده است و یا تعدادی از فارغ‌التحصیلان با شرکت ایران خودرو برای بعضی از پروژه‌های این شرکت قرارداد بسته‌اند چون دانشجویان این رشته یاد می‌گیرند با مسائلی که در پیش رویشان قرار می‌گیرد براحتی برخورد کرده و مدل ساده‌ای برای حل مسائل ارائه بدهند.
توانایی‌های مورد نیاز و قابل توصیه:
اسماعیلیان دانشجوی دکتری فیزیک هسته‌ای دانشگاه شهید بهشتی می‌گوید: «فیزیک منهای ریاضی یعنی صفر به همین دلیل دانشجویان این رشته باید از نظر ریاضیات در سطح بسیار بالایی باشند.»
سامان مقیمی عراقی نیز معتقد است که دانشجوی این رشته باید به فیزیک علاقه‌مند باشد به این معنی که از آنچه یاد گرفته است بتواند در زندگی روزمره خویش استفاده کند.
برای مثال با توجه به معلومات فیزیک دبیرستانی خود بررسی کند که آبی که از شیر آب می‌ریزد چرا به تدریج باریک می‌شود و سطح مقطع آن در این هنگام به چه حدی می‌رسد؟
بی‌شک عواملی که باعث شد نیوتن با افتادن سیب پی به قانون جاذبه ببرد، کنجکاوی مفرط، صبر و بردباری، مطالعه و آزمایش‌های مستمر و قدرت تحلیلی همراه با تفکر فراوان بود که با مشاهده پدیده‌های تکراری و عادی زندگی روزمره قوانینی را کشف کرد.
دکتر منیژه رهبر در این باره می‌گوید: «برخلاف رشته‌های مهندسی که با اتفاقات علمی کار دارند در رشته‌های علوم پایه از جمله فیزیک به چگونگی پیش‌آمدهای علمی توجه می‌کنند و در واقع به دنبال یافتن دلایل و چرایی هر پدیده یا اتفاق هستند و به همین دلیل بچه‌هایی که مستعد، باهوش و کنجکاو هستند، می‌توانند در این رشته موفق گردند.
اما متاسفانه چون در دبیرستان فیزیک بخوبی آموزش داده نمی‌شود و دانش‌آموزان تنها به حفظ فرمول‌ها می‌پردازند، نمی‌توانند بین آنچه خوانده‌اند و آنچه در دنیای خارج وجود دارد، ارتباط برقرار کنند و در نتیجه کنجکاوی آنها تحریک نمی‌شود و تعداد اندکی از دانش‌آموزان با استعداد به رشته فیزیک علاقه‌مند شده و این رشته را انتخاب می‌کنند.»
مهم این است که دانشجوی فیزیک از آنچه در اطرافش اتفاق می‌افتد به راحتی نگذرد.
وضعیت نیاز کشور به این رشته در حال حاضر:
امروزه اگر ما به فکر پیشرفت و ساخت وسایل صنایع مختلف کشورمان از نظامی گرفته تا پزشکی نباشیم باید این صنایع را به صورت آماده از کشورهای دیگر بخریم که این کار احتیاج به سرمایه‌ای گزاف دارد و باعث وابستگی کشور ما به کشورهای صنعتی می‌گردد»
دکتر رهبر نیز در همین زمینه می‌گوید: «ما در ایران صنایع چندانی نداریم و صنایع موجود نیز بیشتر مونتاژ بوده و ابتکاری نیست اما اگر روزی بخواهیم صنایع پیشرفته‌ای داشته باشیم باید خواص مواد را بدانیم تا متوجه شویم که چطور می‌توان از آنها استفاده بهتری بکنیم و وضعیت آن را بهبود ببخشیم و چنین پیشرفتی تنها با توسعه و پیشرفت علم فیزیک امکان‌پذیر است چرا که متخصصان فیزیک می‌توانند موجب بهبود کیفیت محصولات گشته و یا وسایل جدید طراحی بکند. یعنی ما به جای این که مواد خام خود را خیلی ارزان صادر کنیم به یاری دانش فیزیک آنها را به محصولات ساخته تبدیل بکنیم چرا که این محصولات ارزش افزوده بسیار زیادی دارد.
کار ی کشور پیشرفته‌ای مثل ژاپن انجام داد. چون این کشور به یاری صنایع نیمه‌رسانا، ترانزیستور و الکترونیک پیشرفت کرده است،صنایعی که علم زیربنایی آنها فیزیک می‌باشد.»
نکات تکمیلی :
دکتر هادی دویلو استاد مهندسی هسته‌ای دانشکده فیزیک دانشگاه صنعتی امیرکبیر می‌گوید: «بیشتر واحدهای درسی دانشجویان گرایشهای مختلف رشته فیزیک، در دوره لیسانس مشترک چرا که دانشجویان فیزیک تنها در سال آخر تحصیلی اقدام به انتخاب گرایش خود می‌کنند و هر گرایش نیز تنها 9 واحد تخصصی یعنی سه درس تدریس می‌شود و به همین دلیل نمی‌توان بین یک لیسانس گرایش فیزیک حالت جامد یا هسته‌ای و یا سایر گرایشهای تفاوتی قائل شد یعنی یک لیسانس فیزیک در هیچ‌یک از گرایشها متخصص نمی‌شود».
دکتر عراقی استاد فیزیک دانشگاه صنعتی امیرکبیر با تاکید بر همین امر می‌گوید: «هر دانشجوی فیزیک در دوره کارشناسی باید 130 واحد بگذراند که دروس تخصصی هر یک از گرایشها فقط 9 واحد از این 130 واحد است و بدون شک 9 واحد نمی‌تواند تغییری در دیدگاه دانشجویان ایجاد کند و هر دانشجو فقط شناختی جزئی نسبت به گرایش مورد نظر خود پیدا می‌کند. تازه، گاه همین 9 واحد نیز به گونه‌ای مشترک اما در دروسی مختلف در هر یک از گرایشها تدریس می‌شود یعنی کتابها یا واحدهای درسی هر گرایش، متفاوت است اما در کل همه به اطلاعات یکسانی دست پیدا می‌کنند. در نتیجه یک لیسانسه فیزیک، یک کارشناس فیزیک به معنای عام آن است و کارشناس یا متخصص در یکی از گرایشهای فوق به شمار نمی‌آید.
ليست كل يادداشت هاي اين وبلاگ
