العلوم

العلوم هي أي نظام معرفة يهتم بالعالم المادي وظواهره ويتضمن مشاهدات وملاحظات يتم تفسيرها بطريقة محايدة وبأسلوب التجريب العلمي، وللإجابة عن سؤال "ما هو علم الطبيعة؟" لا بد من التعرف أكثر على معنى العلوم، فالعلم بشكلٍ عام يعني السعي وراء المعرفة التي تغطي الحقائق العامة أو القوانين الأساسية لمجال ما, ويمكن تتبع جذور العلم الأولى إلى مصر القديمة وبلاد ما بين النهرين إلى حوالي 3500-3000 سنة قبل الميلاد، فكان لهم العديد من المساهمات في الرياضيات وعلم الفلك والطب، وأثرت علومهم على الفلسفة الطبيعية اليونانية للعصور الكلاسيكية القديمة، وتدهورت المعرفة بعد سقوط الإمبراطورية الرومانية في العصور الوسطى، إلا أنه تم الحفاظ عليها من قبل العالم الإسلامي خلال العصر الذهبي الإسلامي

علم الطبيعة

يُسمى أيضاً بالفيزياء أو الفيزيقا، وهو ذلك العلم الذي يبحث بكل ما يخص المادة وحركتها والطاقة، ويهدف جاهداً إلى استيعاب الظواهر الطبيعية المحيطة والقوى والحركة التي تؤثر على سيرها ليصار إلى صياغة القوانين الخاصة بكل منها ويتفرع عن علم الطبيعة عددٌ من المجالات الأساسية في الفيزياء، ومن أهمها: الميكانيكا النسبية، والكومومية والكلاسيكية، بالإضافة إلى نظرية المجال الكمومي، بذلك فإنّ كل مجال من هذه المجالات تنبثق عنها نظريات ومبادئ خاصة بها، كما هو الحال بالميكانيكا الكلاسيكية التي تقدم مبادئ حول حفظ زخم الحركة والطاقة. يُركز علم الطبيعة على دقة القياس وضرورة الإتيان بطرق مستحدثة للقياس لزيادة دقتها وليبرهن بذلك بأنّه أداة للوصول إلى التفسير الحقيقي والسليم للظواهر الطبيعية، وساهم علم الطبيعة (الفيزياء) بشكلٍ كبير بتقدم الإنسان حضارياً ومدنياً، إذ تستند الأجهزة والإلكترونيات الموجودة في حياتنا على الفيزياء كالرادار، واللاسلكي، والتلفزيون، والهاتف، والحاسوب، وأجهزة التشخيص في الطب.

علاقة علم الطبيعة مع العلوم الأخرى

إن علاقة علم الطبيعة مع العلوم الأخرى يمكن تفسيرها بناءً على عمليات وفرضيات تدعمها العلوم الأخرى، فعلى سبيل المثال علم الرياضيات وعلم الوجود -الذي يهتم بوصف العالم الحقيقي- أساسات لعلم الفيزياء، حيث يوفر الرياضيات لغة دقيقة تستخدم لوصف الترتيب في الطبيعة، لاحظ هذا ودفع عن هذه النظريات كل من فيثاغورس وجاليليو ونيوتن، وتستخدم الفيزياء علم الرياضيات لتنظيم وصياغة النتائج التجريبية، أما عن تطبيقاتها، حيث تعد الفيزياء الأساس القوي لعلم الهندسة حيث يتم استخدام علم الأستاتيكا في بناء الجسور والمنشآت، كما ويؤدي فهم الصوتيات واستخدامها في مجال هندسة الصوت إلى التحكم بالصوت بشكل أفضل في قاعات الحفلات الموسيقية على سبيل المثال وكذلك الأمر في مجال البصريات، وفهم علم الفيزياء يجعل أجهزة محاكاة الطيران أكثر واقعية

تاريخ علم الطبيعة

يرجع الفضل في استحداث علم الطبيعة إلى العالم المسلم ابن الهيثم، حيث قدّم سلسلة من المؤلفات والابتكارات في هذا العلم خلال القرن السابع عشر من العصور الوسطى، فتمكن بدوره من إثبات ما عجز عنه أسلافه في عدة مجالات وخاصة في علم البصريات، ولا بدَّ من الاعتراف بفضل غيره أيضاً ممن سبقوه ولحقوه في دراسة هذا العلم والتحقق منه كأرسطو، وبطليموس، وابن سينا، وابن النفيس، والخوارزمي.

مجالات علم الطبيعة

جاء علم الطبيعة ليقدم تفسيرات دقيقة حول قوانين الطبيعة بشكل عام، إذ تهدف كل نظرية إلى تفسير مجال معين دون غيره كما هو الحال بقوانين الكلاسيكا التي تهتم بوصف كافة الأنظمة التي تتجاوز حجم الذرة وسرعتها أقل من سرعة الضوء بكل دقة، وبذلك فقد قدّم آينشتاين قانونه المعروف باسم النظرية النسبية الخاصة والذي أكّد به على استحالة وجود مكان وزمان مطلقيّن وجمعهما تحت مسمى الزمكان، وتتالت أعمال كل من فرنر هايزنبرج، وماكس بلانك وغيرهم في هذا المجال.

أما فيما يتعلق بمجال نظرية الحقل الكمومي التي تجمع بين ميكانيكا الكم والنظرية النسبية الخاصة فقد تم توحيدها لتجمع بين ما آنف ذكره في مرحلة متقدمة من ظهور علم الفيزياء، وفي عام 1916م جاءت النظرية النسبية العامة لتفنّد الوصف الدقيق للحركة في زمكان منحنٍ وبذلك فإنّها تصف الأنظمة الضخمة بكل دقة كالنجوم والمجرات في الكون.

يسود اعتقاد بين الناس بأنّ الفيزياء علم مُنبثق عن علم الرياضيات وهذا أمر خاطئ تماماً، حيث يتم الاستعانة بالنماذج الرياضية في علم الفيزياء لغايات تبسيط شرح الظواهر الفيزيائية وفهمها، فيصار إلى التعبير عنها بأسلوب رياضي بحت كماهو في الفيزياء النظرية، فالأمر الصائب هو أنّ كافة مضامين النماذج الرياضية المُدرجة ضمن العلوم الطبيعية مفصولة تماماً عن علم الرياضيات، إذ يٌشار إلى أنّ المعادلة الرياضية في الفيزياء بمثابة لغة تعبيرية عما يرغب الفيزيائي بتفسيره، كالفيزياء الذرية، والنووية، والنسبية.