السلام عليكم، أصل هذا الموضوع مناقشة مع أحد الإخوة الأفاضل، رأيت أن أنشره هنا في موضوع مستقل كي تعم الفائدة، و كي نستفيد ممن لديه المزيد.
أكتب الموضوع على اعتبار أن القارئ الذي يريد أن يساهم في تطوير النظريات مقتنع تماما بأن ذلك لا يتم إلا من خلال بذل الجهد و التعاون و الاستفادة من خبرات العلماء.
و كل ما سأقوم به هو صياغة يسيرة لرأي العلماء (أي علماء الفيزياء و الرياضيات) في هذا الأمر.
من المعروف أنه عند حل المشاكل في العلوم الطبيعية و في الهندسة فإن تلك العملية تمر غالبا بثلاث مراحل:
المرحلة الأولى: الصياغة الرياضية: بمعنى أن يقوم الباحثون بوضع أنموذج رياضي مناسب يصف المشكلة التي يدرسونها.
فمثلا عند وصف حركة الكواكب حول الشمس، فإننا نمثل تلك الأجرام بنقاط في الفضاء العادي (الإقليدي). و لكن عندما نريد أن نصف دوران الأرض حول نفسها فإنه لا يصح أن نمثلها كنقطة، و إنما نمثلها ككرة. و هكذا
و في هذه المرحلة توضع المعادلة الرياضية التي تصف النظام المدروس، و جدير بالذكر أن تلك المعادلة توضع بناءً على قانون فيزيائي معروف. فإن لم يكن القانون الفيزيائي معروف لدى الباحثين، فإن ذلك قد يضطرهم إلى إجراء تجربة ما؛ لكي يستكشفوا القانون الذي يحكم ذلك النظام.
المرحلة الثانية: حل المعادلات التي تصف النظام: و في هذه المرحلة يتم استخدام الطرق الرياضية المعروفة لحل المعادلات. و الهدف من هذه المرحلة هو التأكد من وجود حل لتلك المعادلات، و في حال وجودها فإنها يجب أن تكون حلولا منفردة unique.
و لكن قد تكون المعادلة التي تمت صياغتها للنظام مجهولة الحل، بمعنى أنه لا توجد طرق معروفة من قبل لحل ذلك النوع من المعادلات، و عندها قد يضطر الباحثون إلى إنتاج طريقة جديدة لحل المعادلة.
فمثلا: قام العالم الفرنسي فوريير بوضع طرق تحليلية جديدة في الرياضيات و ذلك عند تعامله مع معادلة انتقال الحرارة، و بذلك فتح بابا جديدا و طرقا جديدة في الرياضيات لحل مثل ذلك النوع من المعادلات.
المرحلة الثالثة: التفسير الفيزيائي: و هنا يقوم الباحثون بتفسير الحلول التي تم الحصول عليها، و قد تفيد هذه المرحلة في استكشاف حالات جديدة، و قد ينتج من هذه المرحلة التعرف على طبيعة فيزيائية أو رياضية جديدة.
هذه باختصار المراحل الثلاث التي تبنى بها النظريات الفيزيائية.
هناك أمر آخر،
كثيرا ما يظن بعض الباحثون أنهم قد حصلوا على حلول فريدة و جديدة تحل مشاكل الفيزياء و الرياضيات. و لكن، كثيرا ما يقع أولئك في أخطاء عديدة لم يتنبهوا إليها أثناء عملهم. فوقوع الأخطاء هو أمر شائع جدا، و سهل جدا.
إن المتتبع إلى الإنجاز العلمي (النظري تحديدا) يجد أن ما قام به العلماء هو أفضل ما كان يمكن القيام به. بمعنى أن النظريات المجمع عليها حاليا، هي نتاج أعمال شاقة و أفكار عديدة خضعت للاختبار النظري، و التجريبي كي يتم الركون إليها. لذلك فإن طريق الإنتاج يكمن من خلال تعلم تلك النظريات و ما تحتاجه من أساسيات فيزيائية و رياضية. و ليس معنى ذلك أنه لا توجد طرق أخرى أو نظريات أخرى قد تحل محل تلك النظريات. و لكن ما يظهر للمجتمع العلمي الآن هو أن ما بين أيدينا من نظريات هو أفضل ما يمكن أن نحصل عليه. و إذا كان لأحدهم أي اعتراض على ذلك، فنطلب منه أن يثبت لنا عكس ما نراه. إذا لم يكن أحدهم يؤمن بالجاذبية، فنسأله كيف تفسر لنا حركة الأجرام السماوية؟ كيف تفسر لنا حركة الأقمار الصناعية؟ و نقول له: من خلال نظرية الجاذبية استطعنا أن نحصل على تطبيقات مذهلة (كالأقمار الصناعية و التنبؤ بحركة الكواكب و الأجرام السماوية).
إذا لم يكن أحدهم يؤمن بوجود الإلكترونات و البروتونات و النيوترونات، و بالفوتونات فنقول له كيف تفسر لنا نتائج التجارب الذرية و الإشعاعية و النووية؟ و نقول له أننا من خلال النظرية الكهرومغناطيسية حصلنا على كل ما تراه و تستخدمه حولك من أجهزة كهربية و إلكترونية، و الراديو و الرادارات و الهواتف النقالة (المحمولة). و من خلال النظرية النووية حصلنا على المفاعلات، و المعجلات، و العلاج الإشعاعي، و غير ذلك كثير.
على أية حال، أعتقد أن هذه المسألة واضحة للمختصين، و لكنها غير واضحة في أذهان كثير من غير المختصين. لذلك يجب أن ننقل لهم هذه الصورة.
أعود إلى المساهمة في الفيزياء النظرية. دعوني أسرد لمن يريد أن يساهم في الفيزياء النظرية قائمة قام بإعدادها العالم الفيزيائي جيرارد هوفت (الحائز على جائزة نوبل 1999) و هي تحوي الموضوعات التي يجب أن يكون الباحث ملم بها لكي يساهم بشكل حقيقي في الفيزياء النظرية:
- اللغة الإنجليزية: لا حاجة لشرح أهمية الإمام باللغة الإنجليزية كونها اللغة المعتمدة في نشر معظم الأبحاث العلمية.
- الرياضيات الأساسية: الأعداد (الحقيقية و المركبة –التخيلية-)، نظرية المجوعات set theory، التبولوجيا، المعادلات الجبرية، الطرق التقريبية، نشر (فك) المتسلسلات (متسلسلات تايلور)، حل معادلات تحوي أعدادا مركبة، الدوال المثلثية sin…، النهايات، التفاضل، التكامل، المعادلات التفاضلية، المعادلات الخطية، تحويلات فوريير، التحليل المركب، الدوال المتعامدة، دوال جاما، نظرية الاحتمالات، المعادلات التفاضلية الجزيئة، الشروط الحدودية.
- الميكانيكا التقليدية.
- البصريات.
- الديناميكا الحرارية (الثرموديناميكا) و الميكانيكا الإحصائية.
- الإلكترونيات.
- الكهرومغناطيسية.
- الفيزياء الحوسبية.
- ميكانيكا الكم.
- الفيزياء الذرية و الجزيئية.
- فيزياء الحالة الصلبة.
- الفيزياء النووية.
- فيزياء البلازما.
- النسبية الخاصة.
- فيزياء الجسيمات الأولية.
- النسبية العامة.
- نظرية الحقول الكمية.
- نظرية الأوتار الفائقة.
تجدون في موقع العالم هوفت عددا من الروابط لمذكرات لمفيدة عن كل موضوع تقريبا، و هناك عدة كتب ينصح العالم هوفت بقراءتها للاستزادة في المجالات السابقة، يسردها في نهاية موضوعه.
تجدون كل ذلك تفصيلات أكثر في موقعه المعروف "كيف تصبح فيزيائيا نظريا جيدا؟"
و في المقابل فقد طرح هوفت موقعا آخرا بعنوان: "كيف تصبح فيزيائيا نظريا سيئا؟"
للمزيد من المعلومات، و النصائح:
http://www.phys.uu.nl/~thooft/theorist.htmlختاما، يمكن لمن يريد الاستفادة بهذا الشأن أن يراسل المركز الوطني للرياضيات و الفيزياء بمدينة الملك عبد العزيز للعلوم و التقنية. أو أقسام الفيزياء النظرية أو الرياضيات التطبيقية في الجامعات العربية و الإسلامية و العالمية. أو المعاهد العالمية المتخصصة مثل: معهد الأبحاث المتقدمة بجامعة برنستون بأمريكا:
Institute for Advanced Study
Princeton, NJ 08540 USA
تحياتي الصادقة للجميع.
مَعين
