היסטוריה של הפיזיקה

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה לניווט קפיצה לחיפוש

פיזיקה היא חקר הטבע, ובמיוחד חקר תופעות הטבע המדידות, כגון תנועתם של כוכבים, דינמיקה של גופים על פני כדור הארץ, תנועת נוזלים, חום, אור וכיוצא באלה.

היסטוריה של הפיזיקה היא פירוט התהליכים והאירועים שבהם הועלו השאלות בתחומי הפיזיקה, כיצד התפתחו הכלים להתמודדות עם השאלות הללו - הכלים המחשבתיים והכלים הניסיוניים-טכנולוגיים, וכיצד התפתחו התורות הנותנות מענה לשאלות הללו, תורות המרכיבות את הפיזיקה המוכרת לנו כיום, וכן התורות אשר התגלו כבלתי נכונות ונחשבות היום כמיושנות.

עד המאה ה-20[עריכת קוד מקור | עריכה]

Postscript-viewer-shaded.png ערך מורחב – היסטוריה של הפיזיקה עד המאה ה-20

את הפיזיקה נהוג לחלק לפיזיקה קלאסית הכוללת את המכניקה הניוטונית, משוואות מקסוול והתרמודינמיקה, וזאת פותחה ברובה לפני 1900. בערך המורחב ניתן למצוא את ניצני הפיזיקה, ובעיקר האסטרונומיה שבימי קדם, את המהפכה המדעית (המאה ה-12 בארצות ערב והמאה ה-16 באירופה) ואת המשך התפתחות הפיזיקה עד לסוף המאה ה-19.

החל מהמאה ה-20: לידתה של הפיזיקה המודרנית[עריכת קוד מקור | עריכה]

Postscript-viewer-shaded.png ערך מורחב – התפתחות הפיזיקה במאה ה-20

בתחילת המאה ה-20 קרו שלוש מהפכות אשר שינו את פניה של הפיזיקה: הולדת תורת היחסות של איינשטיין, הולדת תורת הקוונטים וכן גילויה של הפיזיקה הגרעינית שהובילה מאוחר יותר לפיזיקה של חלקיקים ושל אנרגיות גבוהות. גילויים אלו הביאו לכך שהפיזיקה שנוצרה החל מהמאה ה-20 נחשבת לפיזיקה מודרנית, ועל התפתחותה ניתן לקרוא בערך המורחב.

בסוף המאה ה-19 ידעה המכניקה הקלאסית של עולם הפיזיקה להתמודד עם בעיות מורכבות הקשורות למצבים מאקרוסקופיים; תרמודינמיקה ותאוריה קינטית היו מבוססות היטב, ניתן היה להבין אופטיקה גאומטרית ואופטיקה פיזית במונחים של גלים אלקטרומגנטיים, וחוקי שימור האנרגיה, המומנטום והמסה היו מקובלים בהרחבה אף הם.

ההתפתחויות אלו היו עמוקות כל כך, עד כי מקובל היה לחשוב שכל החוקים החשובים בפיזיקה כבר התגלו, וכי מעתה המחקר יטפל בפתרון בעיות קטנות ונישתיות, ובמיוחד בשיפור השיטה והמדידה.

עם זאת, בסביבות שנת 1900 התעוררו ספקות כבדים על שלמותן של התאוריות הקלאסיות - ניצחון המשוואות של מקסוול, למשל, התערער בזכות אי-דיוקים שהחלו להופיע - וחוסר יכולתם להסביר תופעות פיזיקליות מסוימות, כגון התפלגות קרינת גוף שחור והאפקט הפוטואלקטרי (שכעשרים שנה לאחר מכן זכה אלברט איינשטיין בפרס נובל על תרומתו בתחום), בעוד שכמה מהניסוחים התאורטיים הובילו לפרדוקסים. פיזיקאים בולטים כמו הנדריק לורנץ, אמיל כהן, ארנסט וויכרט ווילהלם ויין האמינו כי שינוי כלשהו במשוואות מקסוול עשוי לספק את הבסיס לכל החוקים הפיזיים. חסרונות אלה של הפיזיקה הקלאסית מעולם לא נפתרו, ונדרשו רעיונות חדשים כדי להביא לפתרונם.

בתחילת המאה העשרים מהפכה גדולה זעזעה את עולם הפיזיקה, שהובילה לעידן חדש, הקרוי פיזיקה מודרנית.[1]

ניסויים בקרינה[עריכת קוד מקור | עריכה]

תורת היחסות של איינשטיין[עריכת קוד מקור | עריכה]

יחסות פרטית[עריכת קוד מקור | עריכה]

יחסות כללית[עריכת קוד מקור | עריכה]

מכניקת קוונטים[עריכת קוד מקור | עריכה]

Postscript-viewer-shaded.png ערך מורחב – היסטוריה של מכניקת הקוונטים

מקובל לציין את תחילתה של התאוריה הקוונטית בשני מאמרים, האחד של מקס פלאנק מ-1900 והשני של אלברט איינשטיין מ-1905, בהן הופיעה לראשונה ההשערה שהאנרגיה איננה גודל רציף, אלא משתנה בקפיצות לא רציפות, ומורכבת ממנות (קוונטות) בדידות. פלאנק ואיינשטיין הראו כיצד השערה זו מסבירה תופעות ידועות הקשורות בקרינת גוף שחור והאפקט הפוטואלקטרי.

רעיון זה התפשט בהדרגה והוחל גם על תחומים אחרים. עד שנת 1925 התפרסמו כמה תאוריות המבוססות על קוונטיזציה בתחומים שונים הקשורים לתרמודינמיקה, קרינה אלקטרומגנטית, קיבול חום סגולי ומבנה האטום. תאוריות אלו נודעו לאחר מכן באופן קולקטיווי כ"תיאורית הקוונטים הישנה", והתאפיינו בערבוביה בין העקרונות הקוונטים החדשים והעקרונות הישנים מהפיזיקה הקלאסית, וזכו להצלחות לצד קשיים מרובים. הבעיות האמפיריות והתאורטיות חידדו את הצורך ביצירתה של תאוריה קוונטית חדשה, שתחליף כליל את הפיזיקה הקלאסית.

המונח מכניקת הקוונטים נטבע על ידי מקס בורן ב-1924, והבסיס המתמטי שלה הונח בשנים 1925-1926 במספר צורות שהתגלו כשקולות, על ידי בורן ואחרים. התאוריה התגלתה כמהפכנית לא רק בקוונטיזציה ממנה צמחה, אלא בגם בהחלפתם של הדימויים ויזואליים האינטואיטיביים של הפיזיקה הקלאסית במושגים מתמטיים מופשטים, ובהצבת מגבלות על יכולתנו לצפות בעולם ולבצע תחזיות.

המשמעויות והפרשנויות למכניקת הקוונטים עוררו ויכוחים בקהילה המדעית מיד עם פרסומה, והם נמשכים בחלקם עד ימינו. כמה עמדות ואמירות מדיון זה הפכו מפורסמות בתרבות הפופולרית, כגון האמרה המבוססת על ציטוט של איינשטיין "אלוהים לא משחק בקוביות", והניסוי המחשבתי החתול של שרדינגר.


עיינו גם בפורטל

P physics-2.png

פורטל הפיזיקה מהווה שער לחובבי הפיזיקה ולמתעניינים בתחום. בפורטל תוכלו למצוא מידע על פיזיקאים חשובים, על ענפי הפיזיקה, על תאוריות פיזיקליות ועוד.

קישורים חיצוניים[עריכת קוד מקור | עריכה]

הערות שוליים[עריכת קוד מקור | עריכה]

  1. ^ Jon Agar, Science in the Twentieth Century and Beyond, Cambridge: Polity Press, 2012