أفكار سبع هزت العالم
بعض التطورات الهامة في العلوم التي أثرت في ثقافتنا الحالية. وأثناء مراجعة الكتاب
الأسئلة المرجعية التي عادةً ما توضع في نهاية كل فصل. كذلك أعدنا كتابة بعض المواد
وأضفنا بعض المناقشات حول أوجه الترابط بين الإنجازات العلمية المتنوعة بعضها
يزيائي للأفكار موضوع المناقشة. ونعتقد أن المرء لا يستطيع أن يفهم
اء في مجالات أخرى للفكر البشري دون فهم صحيح
اء. ونأمل. مثلًا. أن يدرك قارئ هذا الكتاب أن النظرية النسبية لأينشتاين لا
تعني أن كل شيء نسبيء كما هو الاتطباع العام لدى معظم الناس.
كما هو الحال في هذا النوع من الكتب. من الصعب أن نقر بكل ما قدم الزملاء
الأشكال. ونود هنا أن نقر على وجه الخصوص بفضل التعليقات والمساعدة التي
من معهد رينسيلر بو!
من جامعة وايومينج؛ ويوجين ميرزباتشر من جامعة شمال كارولينا. كما نقدر أيضًا
مساعدة ديفيد سوبيل وروبرت ماك كونين. المحررين في دار جون ويلي وأبناؤه للنشر»
ومجموعة العاملين بها. وقد أخذت جوان أندرسون على عاتقها مهمة إعداد مخطوطة
النسخة الأولى من الكتاب الأصلي. وبالطبع فإن طلابنا كانوا بمثابة الداع وراء إعداد
هذه المادة في المقام الأول. وكالعادة دائمًا فإن أخطاء الحذف والتقصير مسئوليتنا.
إن سبيلبرج

المادة والحركة؛ الثورة العلمية المستمرة
سديم رأس الفرس في برج الجوزاء
(الصورة مهداة من مراصد جبل ويلسون وبالومار)-
الثورات السياسية أنه باستبعاد النظام القائم؛ فإنهم يتحررون من الأغلال ببسالة.

أفكار سبع هزت العالم
سحرًا فكريًا. وتمثل الإطاحة بطريقة فهم محددة للعالم الفيزيائي الذي نعيش فيه؛
كما أن التحرر من الأغلال قد تداخل بشكل ما مع المنظور السليم للعالم المادي.
الفكري. يعرض هذا الكتاب مقدمة لسبعة من أهم الأفكار وأكثرها ثورية في علوم
الثورات والعلم
من الممكن اعتبار المشاركين الأفراد في تطوير وتوضيح التفكير العلمي على مدى
جديدة عن العالم والكون ومكانة البشر فيهما. وقد أثر نجاحهم بعمق على أساليب
ما استُخدم العلم -- سواء أكان ذلك مبررًا أم لا - لتأييد أو دحض المفاهيم المختلفة
للفكر الديني. واعتبر الكثيرون أن «المنهج العلمي» طريقة للتعامل مع كل مشكلات
البشر تقريبًا. ويصف هذا الكتاب تطور الأفكار الفيزيائية الكبرى التي ساهمت في
تشكيل النظرة الحديثة للكون وفي القبول العام للمنهج العلمي.
تعد الفيزياء أقدم العلوم وأكثرها تطورًاء كما أنها نموذج لجميع العلوم الأخرى.
تختص الفيزياء بمناقشة التساؤلات الأساسية المتعلقة بطبيعة الكون الفيزيائي. فهي
تطرح بعض الأسئلة. مثل ما أصل الكون؟ كيف
الفيزياء تهتم بدراسة هذه الأسئلة وغيرها من الأسئلة الأساسية؛ فإنها تقدم الأسس
التي تقوم عليها جميع العلوم الفيزيائية؛ وفي الواقع جميع العلوم البيولوجية أيضًاء
ويقوم الوصف الأساسي لكل الأد 8 نِ
يشار إليها عادةٌ باسم «قوانين الفيزياء».

مقدمة
ولأن الفيزياء هي أكثر العلوم أساسية. فإن أي استنتاج علمي يناقض مبادئٌ
وُجهت إلى أفكار تشارلز داروين عن التطور البيولوجي في البداية كانت قائمة على
فرع من الفيزياء معروف باسم الديناميكا الحرارية (الثرموديناميكا). فقد بينت
الحسابات الأولية لطول الزمن الذي ربما تكون قد استغرقته الأرض لتبرد من الحالة
المنصهرة حتى تصل إلى درجة الحرارة الحالية أنه لم يتوفر الزمن الكافي لحدوث
ومع إدراك أن النشاط الإشعاعي من الممكن أن يمد الأرض بحرارة داخلية إضافية
في أواخر القرن التاسع عشر فقط؛ صار من الممكن إثبات أن الأرض ربما انخفضت
حرارتها ببطء أتاح الوقت اللازم لحدوث عمليات التطور وفقًا لمفاهيم داروين.
تأريخ باستخدام النشاط الإشعاعي - والمشتقة من الفيزياء
وفي الواقع يقال إن كل العلم يتكون من جزأين فيزياء وباقي العلوم
الأخرى التي لا تعدو أن تكون أشبه بمطاردة الفراشات.” وتؤكد هذه المبالغة على
جانبين من الجوانب المتعلقة بالساعي العلمية: جمع وتصتيف المادة الوصفية؛ وفهم
أسباب الظواهر المتنوعة في ضوء المفاهيم الأساسية. وتتضمن كل العلوم»؛ ومنها
ومع ذلك تختص الفيزياء عن غيرها من العلوم الأخرى
لا يحدث إلا عند التوصل إلى فهم للظواهر.
لقد انتقينا المفاهيم الفيزيائية المهمة الملطروحة في هذا الكتاب نظرًا لطبيعتها
الأساسية والجاذبية المتأصلة فيها. وهي تمثل نقاط تحول كبرى في تقدم علم
الفيزياء. وسنقدم هذه المفاهيم ياستختام مصطلحات جامعة وتمهيدية على أمل
أن يكتسب القارئ بعض الفهم لموضوعاتها الرئيسية؛ وكيفية تطورهاء إضافة إلى
ما تتضمنه من تأثير على فهمنا للكون. وسيتعلم القارئ كذلك بعض الأمور عن
المصطلحات المستخدمة في الفيزياء. أما المناقشات المحددة حول المنهج العلمي وفلسفة
العلوم؛ فستكون بالأحرى مناقشات سطحية غير متعمقة. على الرغم من أن مثل
هذه الاهتمامات مهمة في إثبات صحة المفاهيم العلمية. علاوة على ذلك. ثمة قدر
جائزة نويل في الكيمياء. (للترجمان)

أفكار سبع هزت العالم
ضثئيل نسبيًا من المناقشات المعنية بالثمار العملية أو النتائج المترتبة على المشاريع
العلمية. على الرغم من أن تلك النتائج -- بدءًا من اختراع ألعاب الذ
النووية - هي التي تحفز الاهتمام البالغ بالعلوم الفيزيائية في كل أتحاء العالم
الموضوعات المهيمنة في علم الفيزياء
هناك موضوعان رئيسيان يغلبان على تطور الفيزياء: ‎)١(‏ المادة والحركة, (؟) البحث
عن الترتيب والنسق. يمثل الموضوع الأول محاولة فهم؛ أما الثاني. فيمثل محاولة
يبحث علم الفيزياء في المادة والحركة. وأحيانًا ينصب التركيز على واحدة منهما
دون الأخرى والعكس, إلا أنه من المهم أيضًا دراسة التفاعل بين الاثنين. وفي الحقيقة.
وتعتبر المادة في الدقيقة النهائية في حالة حركة دائمًا. حتى في ظل الظروف
التي تتوقف فيها مسببات الحركة عن العمل. فإن المادة تظل في حالة حركة تسمى
حركة نقطة الصفر أو طاقة نقطة الصفر.
لا تهتم الفيزياء بفكرة «العقل فوق المادة» -- أي استخدام العقل للتحكم في
ن أنفسهم ب«الطبيعة الحقيقية للواقع». إلا أن مثل هذه الاعتبارا
غالبًا للفلاسفة. وهناك حدود للفهم العلمي. وأحد أهداف هذا الكتاب توضيح بعض
هذه الحدود؛ على الأقل عند هذه النقطة من تطور العلوم.
وكفرع من المعرفة البشرية؛ يهتم العلم بتصنيف وتقسيم الأشياء والظواهر.
العلاقات باستخدام التمثيل الهندسي؛ سواء في صورة رسوم أو مخططات
شجرية أو خرائط تدفق أو غير ذلك. وغالبًا ما تلاحظ أوجه التناظر والتكرار في
الظواهر موضوع هذه العلاقات. يتوق العلم داثمًا إلى إيجاد أبسط العلاقات العامة
وأكثرها عالية. ويؤدي ذلك بالطبع إلى التوصل إلى نماذج ونظريات تبسط وتمثل
وتوسع نطاق العلاقات المذ

مقدمة
يقال أحيانًا إن الذرة تشبه نموذجًا مصغرًا من المجموعة الشمسية
الشمسية ذلك. يمكن الإشارة إلى احتمال دوران النواة والإلكترونيات بالطريقة نفسها
التي يدور بها نظيراتها في المجموعة الشمسية. وبذاء يصبح من الممكن استكشاف
المدى الذي يصل إليه تطور العلاقات نفسها في الذرة كما في المجموعة الشمسية.
التطور المستمر للمعرفة العلمية؛ الأفكار السبع
تقوم اللعرقة العلمية على التجارب التي يقوم بها البشر
العرفة العلمية المتاحة. وقد تكون النتيجة التراكمية لهذه التجارب فهم أنساق جديدة
في مخزون المعرفة العلمية أو الإقرار بأن الأنساق التي اعتبرت شاملة في يوم ما
لم تكن كذلك في نهاية الأمر. وقد نستغني عن الأفكار التي كانت مؤكدة سابقاء
أو تعدّلها بقدر كبير نتيجة اكتشاف أنساق جديدة أو مختلفة للظواهر. إن اللقط
والقلق والمراجعة والتحديث الذي ب
إلى تطور الأفكار السبعة الرئيسية في
وسوف يوضح الاستعراض الموجزّ لهذه الأفكار اموضوعات الرئيسية الخاصة بهاء
‎-١‏ الأرض ليست مركز الكون: علم الفلك الكوبرنيكي
‏منذ 5000 عام تقريباء بدا من زمن أرسطو إلى ما بعد رحلات كولومبوس 2
العالم الجديد بقليلء كان يعتقد أن الأرض تقع في مركز الكون. حرا
الواقع وفي المفهوم اللاموتي. وتتضمن أول العلمية الر؛
إحياء وترسيخ وتوسيع نطاق فكرة مناقضة لهذا الاعتقاد: وهي
سوى كوكب صغير ضمن كواكب عديدة تدور حول الشمس التي هي الأخرى ليست
سوى نجم واحد بعيد عن مركز مجرة محددة (ثمة العديد عنها) في كون شاسع
ما لاقته من رد فعلء داخل وخارج نطاق العالم الفكري. بل كذلك لأنها تضمنت

أفكار سبع هزت العالم
إنه استفاد من الأفكار الخاصة بالحركة النسبية ومن بساطة النظريات العلمية.
؟- الكون آلية تعمل وفقًا لقواعد راسخة: الفيزياء النيوتونية
تخضع كل الأشياء الموجودة في الكون لقوانين الفيزياء. فإسحاق نيوتن - في عرضه
لقوانين الحركة وقانون الجاذبية الكونية - نجح في توضيح الأساس الفيزيائي
الراسخ والمضمّن في الأفكار الخاصة بعلم الفلك الكوبرنيكي. وقد
نيوتن ومن سار
الفصل الثالث. فإن هذه الفكرة الثانية -- والتي تربط السبب بالنتيجة (السببية)»؛
بعيدًا عن تحكمها في الظواهر الطبيعية والاصطناعية وفي الآليات والوسائل - لها
؟- الطاقة تحرك الآلية: مفهوم الطاقة
على الرغم من طبيعتها الشمولية. إلا أن الفيزياء النيوتونية - علم الميكانيكا - لا
تقدم وصفًا مقبولًا تمامًا للكون؛ فنحن في حاجة إلى معرفة السبب وراء الحفاظ
على سير هذه الآلية الرائعة. اعتبر القدماء أن الآلهة هي التي تحرك كل شيء في هذا
الكون. أما الفكرة الثالثة. فتشير إلى أن الطاقة هي التي تحافظ على سير الكون
وتظهر الطاقة في صور مختلفة يمكن تحويل أي منها إلى الأخرى. وفي الواقع؛ تعبر
أزمة الطاقة التي تحدث بين الحين والآخر والتي تسبب حالة من الذعر عن وجود
عجز في أحد أشكال الطاقة هذه وعن المشكلات الناتجة من الحاجة إلى تحويل الطاقة
من صورة إلى أخرى. ويمكن استيعاب ماهية الطاقة من خلال مقارنتها بال
فالنقود وسيلة للتبادل والتفاعل بين البشر. بالمثل كثيرًا ما يتم تبادل الطاا
التفاعلات التي تحدث بين الأجسام المختلفة في الكون. وكما أن هناك عادةٌ حدّا
مبدأ الحفاظ على الطاقة على أن «الطاقة لا تستحدث ولا تفنى. ولكنها تتحول من
صورة إلى أخرى.») وكما سنناقش بالتفصيل في الفصل الثامن. هناك كميات أخرى

غير الطاقة يتم تبادلها أثناء التفاعلات بين الأجسام المادية. وتخضع كذلك لمبادئ
'- الآلية تتحرك في اتجاه محدد: الإنتروبيا والاحتمالية
على الرغم من إمكانية تحويل الطاقة من صورة إلى أخرى بدون أي فقد فيهاء
فإن هناك قيودًا على درجة القابلية للتحول. وإحدى تبعات هذه القيود المفروضة
على إمكانية تحول الطاقة من صورة إلى أخرى تحديد نظام مسلسل زمنيًا وشامل
للأحداث الماضية في الكون. ويتم التحكم في القيود المفروضة على قابلية التحويل من
خلال القواعد نفسها التي تحكم عملية إلقاء النرد (زهر الطاولة) في لعبة مقامرة
نزيهة؛ وهو ما يعرف باسم قوانين الصدفة (علم الإحصاء). ويشير ذلك إلى إمكانية
تعديل الثورة المتأصلة في فكرة الحتمية على الأقل بواسطة ثورة مضادة. وتدل هذه
الاعتبارات على أن الحرارة؛ إحدى الصور الممكنة للطاقة. لا بد أن يُنظر إليها على
أنها صورة «متناقصة» من صور الطاقة؛ وهو استنتاج يتحتم تذكره بصفة خاصة
في الأوقات التي تثار فيها مشاكل الطاقة الخطيرة.
*- الحقائق نسبية. لكن القانون مطلق: النسبية
تمتد جذور مفاهيم ا الن
لم يبتدع الفكرة التي تقول إن معظم ما نراه يعتمد على وجهة نظرنا (أو بتعيير أكثر
دقة على إطارنا المرجعي). وفي الواقع طور أينشتاين نظريته في الأصل ليكتشف تلك
التي اعتبرت ثورية حينئذٍ والتي تقول إن سرعة الضوء لا بد وأن تكون ثايتة بغض
النظر عن الإطار المرجعي للمُشاهد؛ فإنه تمكن من إثبات أن كثيرًا من الأشياء التي
اختبار المفاهيم الأساسية للزمان والمكان. وأوضح أن هذه المفاهيم متداخلة إلى حد
بعيد. وقد كان عمل أينشتاين في الواقع جزءًا من إعادة الاختبار العام للمفاهيم

أفكار سبع عت العالم
أنه بن للقيزياتيين أتهم لا يستطيعون إهمال الاعتبارات الفلسفية والميتافيزيقية
6- لا يمكن معرفة أو التتبؤٌ بجميع الأشياء؛ نظرية الكم وحدود السببية
نشأت هذه الفكرة - التي ترفض مبدأ الحتمية المطلق والذي ظهر تا
الفيزياء النيوتونية - دون أن تشويها محاولة التوصل إلى صورة أدق للبئية
تحت الميكروسكوبية للذرة. وفي بداية القرن العشرين. ‎١‏ العلماء أن الذرا؛
تتكون من الإلكترونات والأنوية. حيث أجريت محاولات للحصول على معلومات أكثر
ومن الضروري أن تمعن التفكير فيما يمكن معرفته مادًاء وكذلك في الطبيعة القعلية
للواقع. وعلى الرغم من أنه لا يمكتنا الحصول على صورة دقيقة للغاية للبنية الأساسية
استخدام طرق جديدة لوصف الذرات والأنوية: يمكن أن تتواجد الأنظمة فقط في
تتيح هذه الصورة الجديدة وغير الواضحة إمكانية الفهم التفصيلي للكيمياء؛ وإنتاج
'- الأشياء لا تتغير مطلقًا: مبادئ الحفاظ والتمائلات
ما زالت الفكرة الثورية السابعة -- التي تتعارض مع الفكرة العامة القائلة إن كل
أنها تظل ثابتة ودون تغيير. وعلى الرغم من القيود التي تفرضها الفكرة السايقة,
اء تواصل استكشاف البنية النهائية للمادة. والتي تتضمن كميات هائلة
من الطاقة. وربما تكون وحدات البناء الآساسية وغير المحددة للطبيعة معروفة الآن»
وريما تتضمن هذه الوحدات جسيمات مثل الكواركات التي تتكون مثها البروتوئات
والنيوترونات. وهنا يثار تساؤل بديهي عن القواعد التي تحكم البنية الأساسيةء
وعما تكشف عنه هذه انقواعد من حقائق بشأن طبيعة العالم المادي. وكما أشرنا