ﻙﺭﺤﺘﻤﻟﺍ ﻲﻫ ﺔـﺘﺴ ﹴﺭﻭﻤﺄﺒ ﻕﻠﻌ ﺘﺘ ﺔﻜﺭﺤﻟﺍ ﻥﺃ ﻡﻠﻋ

Transcript

1 الباب الا ول ولا غرو فا ننا حتى اليوم حين ب ت ن ا ننظر ا لى الديناميكيات النيوت ن ي ة بمثابة جزء من اللوحة الا عرض التي رسمتها نسبية ا ينشتاين فا ن معظمنا ما يزال مستمرا بالتفكير في الا طار النيوتني وما تزال قوانين نيوتن تفي بغرض ارشاد رواد الفضاء ا لى الطريق نحو القمر والكواكب ) وهذا ماعبر عنه رجل الفضاء بل ا ندروز حين قال: لعل نيوتن يتولى معظم عملية القيادة الا ن (وذلك جوابا لسو ال ابنه عمن كان يقود سفينة الفضاء ا بولو التي كانت تقل ا باه الى القمر) ت م ث ي ف ر س بلوغ سن الرشد في المجرة عمان:مركز الكتب الا ردني 1990 ص: 208 تطور الميكانيكا النظرية ي عتبر تحديد بداية نشوء علم الميكانيكا من الا مور المثيرة للجدل حتى يومنا هذا لكن الاحتمال الا قوى ا ن ا ولى المحاولات حدثت في القرن الرابع قبل الميلاد فى ا ثينا حيث ي ذكر ا ن الا غريقي ا ر سطو طاليس Aristotle قم كان ا ول من استخدم كلمة µηχανη - ت قرا ميخاني - ليقصد بها ما يعنى اليوم منشا ة ا و ا لة وحتى اختراع لقد عر ف ا رسطو ا يضا مفهومين جديدين هما مفهوما الثقل والخفة للجسم الثقيل يتجه نحو مركز الكون (الا رض) بينما الخفيف يتجه ا و حتى يصعد للسماء وس مى هذه الحركة بالحركة الطبيعية للجسم حيث ا ورد ا مثلة عليها منها ا ن الحجر يهو ي الى قعر الوادي بسبب ثقله بينما يصعد الدخان الى السماء لخفته هذا المفهوم الا رسط و ي ي تناقض مع مفهوم الوزن الحالي والذي عرفه بالصفات الطبيعية للجسم وا شار ا رسطو الى ا ن سرعة الجسم الساقط تتناسب طرديا مع صفتة الطبيعية (وزنه) ا م ا الحركة المنتظمة المستقيمة فقد عزاها ا لى تا ثير قوة ثابتة مو ثرة على الجسم وقد سادت هذه المفاهيم لفترة تتعدى الا لفي سنة ا حد العلماء الا غريق الذين ا سهموا ا يضا في تطو ر ون شوء علم الميكانيكا كان العالم ا رخميدس Archimedes قم الذي بحث وا وجد شروط اتزان الرافعة تحت تا ثير قوى متعددة مو ثرة عليها ثم طو ر بالاعتماد على فراغ ا قل يد س الطريقة الهندسية في الاستاتيكا واكتشف النظرية المعروفة حتى الا ن باسمه - نظرية الضغط على الجسم المغمور ا و قاعدة ا رخميدس 1

2 لقد شق هو لاء العلماء البدايات الا ولى لتطور علم الميكانيكا هذه البدايات كانت متعثرة وفرضيات ا لا ا ن بعض هذه الفرضيات قد ثب ت صحته بعد تلك الح قبة الا غريقية سادت الدولة الرومانية التي سيطرت على ا جزاء كبرى من العالم القديم - القسم الا كبر من ا وروبا وشرق البحر المتوسط حتى القرن السابع الميلادي في تلك الفترة لم يطرا ا ي تطور ي ذكر على العلوم والميكانيكا بشكل خاص ومع ن شوء وتطور الحضارة العربية الا سلامية برز علماء كثيرون في مجالات عدة ا ثر وا العلوم والميكانيكا با سهامات جم ة لقد تا خر اهتمام الباحثين المعاصرين بمنجزات العرب والمسلمين في ميدان الميكانيكا رب ما لتصنيفهم اي اه ضمن علوم ا خرى ا ذ سم ى العربعلم الميكانيكا بعلم الحيل وارتبط بقسم العلوم الطبيعية في الفلسفة العربية الا سلامية ا ن نقص المعرفة العلمية عن طبيعة تكو ن الا جرام السماوية وقوانين حركة النظام الكوني خارج الا رض وا يضا قوانين الطبيعة حتى طبيعة عالم الا رض بشكل خاص راف ق ه ون ت ج عنه ث م ا ث ر فيه وت ا ث ر به غياب التطور التكنيكي الذي ا فقد هذه المعرفة ا داتها العلمية الضرورية لاكتشاف قوانين الظاهرات الفلكية لذلك لم يكن لها من وسيلة موجودة غير الافتراضات المجردة وحين بدا علماء العرب والمسلمين يستجيبون لمتطلبات التطور الاقتصادي الاجتماعى فيطورون معرفتهم العلمية للطبيعة توصلوا ا لى ا نشاء بعض الا جهزة التكنيكية الا ولية لرصد الفضاء وتطبيق النظريات الرياضية في قياس المسافات المكانية والزمانية كالحلقة الا عتدالية وذات الا وتار وذات السمت والم ز و ل ة (الساعة) الشمسية والرقاص والا سطرلاب والجداول الفلكية وغيرها 1 هذه الا جهزة كانت محدودة التا ثير في حقل المعرفة لكونها محدودة النوعية والا مكانية لكن هذا كل ه لم يجعل ن خبة من العلماء والفلاسفة الطبيعيين العرب والمسلمين مقل دين للا ولين في النظر ا لى النظام الفلكي بشكل تام هو لاء خرجوا على الكثير من المسل مات التقليدية التي كانت ساي دة في فهم العالم فكان الفارابي وا بو بكر الرازي وغيرهم قد مه دوا الطريق للبغدادي وابن سينا وفخر الدين الرازي المتوفى عام 1209 في ذلك فا ضافت ممارستهم النظرية والتطبيقية في فيزياء الطبيعة ا مكانية جديدة لمعالجة قضية الحركة في الطبيعة لقد ع ولجت هذه القضية في ا واخر القرن العاشر وا واي ل القرن الحادي عشر حين لم يكن علم الميكانيك قد نشا بعد فابن سينا توصل نتيجة بحث ه الخاص في حركة الطبيعة الى فهم حركتها بشكل داي ري ا ي عودتها ا لى نقطة البدء ا ن ا ساس فهمه للحركة الداي رية في الطبيعة هو ا دراكه الذي توصل ا ليه با ن العالم مليء بالمادة ا ي ا نه لا فراغ فيه وا ن الخ لاء محال في الطبيعة يقول ابن سينا في تنبيهه وا ذ قد ت ب ي ن ا ن الب عد المتصل لا يقوم بلا مادة وا ن الا بعاد الجسمية لا تتداخل لا جل ب عديتها فلا وجود لفراغ هو ب عد ص رف وا ذا س لكت خلاء 2 هذه الا جسام في حركاتها تن ح ى ما بينها ا ي زالت الا بعاد القاي مة بينها ولم ي ث ب ت لها ب عد مفطور ا صيل فلا يقصد بمفهوم الخلاء الفضاء المطلق مكان ليس فيه متمكن ا ي مكان مجرد نشا كمفهوم فلسفي يوناني قديم من الاتجاه الذي يرى المكان هو ب عد انظر العبيدي حسن نظرية المكان في فلسفة ابن سينا بغداد: دار الشو ون الثقافية العامة 1987 ص 142 2

3 ا ن فرضية ن فى الخلاء الفضاء في العالم المادي عند ابن سينا تتجاوز الفرضية الذ رية لديموقر يط س Democritus القاي لة با ن المادة مكونة من الذرات والفضاء والا خيرة هذه ا خذ بها نيوتن فيما بعد مضيفا اليها ا ن الذرات تتحرك من الشمس الى الا رض عبر الفضاء وقد ح س م الخلاف على يد ا ينشتاين في الفيزياء المعاصرة ل ي ثبت الفرضية السينيوية بعدم وجود الفضاء المطلق وحتى نذكر دور العرب والمسلمين في التمهيد لصياغة قوانين الحركة سنتحدث عن استيعابهم لبعض مصطلحات الميكانيك ومفاهيمه كما نعرفها اليوم ففي كتابه الس م اع الطبيعي ي حد د ابن سينا الحركة بستة عواملوا علم ا ن الحركة تتعلق با مور ستة هي المتحرك الجسم المتحرك والمحرك الجسم المحرك - الم سبب للحركة وما فيه موضع الجسم وما منه المكان الذي بدا ت منه الحركة وما ا ليه المكان الذي تو ول ا ليه الحركة 3 والزمان كما نجد تعريف ابن سينا للحركتين المقيدة القسرية والحرة الطبيعيةوكل جسم متحرك فحركته ا م ا من سبب من خارج وتسمى حركة قسرية وا م ا من سبب في نفس الجسم ا ذ الجسم لا يتحرك بذاته 4 وذلك السبب ا ذا كان محركا على جهة واحدة على سبيل التسخير فيس مى طبيعة ا وا ن الحركة التي بالقسر هي التي م حركها خارج عن المتحرك بها وليس مقتضى طبعه وهذا ا ما ا ن يكون خارجا عن الطبع مثل تحريك الحجر جرا على وجه الارض وا م ا ا ن يكون مضادا للذي بالطبع كتحريك الحجر الى فوق 5 وهناك تعريف ا خر للحركة الانتقالية والحركة الدورانية ي ورده البغدادي حيث ا طلق عليهما اسم الحركة المكانية والحركة الوضعية على التوالي فيقولالحركة المكانية هي التي بها ينتقل المتحرك من مكان الى ا خر 6 والحركة الوضعية هي التي ت ت بدل بها ا وضاع المتحرك ولا يخرج عن جملة مكانه كالدولاب والرحا كما يتحدث الحسن بن الهيثم في كتابه الساط ع المناظر ممهد ا لنظريته في انعكاس الضوء 7 باعتبارين ا ساسيين هما الحركة الطبيعية للجسم والحركة العرضية ويتلخص الاعتبار الا ول في ا سقاط كرة ملساء من الحديد ا و النحاس ا و شبههما من موضع مرتفع على مرا ة مستوية ا فقية من الحديد ثم يتا مل الكرة عند ارتطامها بالمرا ة وبعد ذلك وي بين ا ن الكرة بعد الارتطام بالمرا ة ترتد للا علىويكون انعكاسها عن المرا ة 8 ا قوى والى مسافة ا بعد وا ن ا لقيت من مسافة ا قرب كان رجوعها ا قل ا ما الاعتبار الثاني فيتلخص في جعل المرا ة قاي مة في جدار قاي م ليكون سطحها را سيا ثم ت قذف الكرة نحو المرا ة بقوة بحيث يشكل خط حركة الكرة زاوية قاي مة على سطح المرا ة وثانيا على استقامة خط ماي ل على سطح المرا ة ومواز للا فق ابن ويقول الهيثم في بيان مشاهداته عن الحالة الا ولىا نها ترجع على العمود نفسه القاي م على سطح المرا ة موازية للا فق وفي بيان مشاهداته عن الحالة الثانية فا نه يجدها ترجع في الجهة المقابلة للجهة التي فيها الرامي ويجدها في ا ول رجوعها متحركة على خط مواز للافق وماي ل على سطح المرا ة ميلا شبيها بميل السهم عند 9 تفويقه الى المرا ة بالقياس الى الحس ا ذ برهنت نظرية ا ينشتاين ا نه لو كان في العالم المادي فضاء مطلق لا مكن قياس سرعة الا رض المطلقة نسبة ا ليه ولتحرك الضوء بخط مستقيم انظر: غ صيب د هشام مدخل مبسط ا لى منطق نظرية النسبية الخاصة عمان: دار الفرقان 1984 ص 18 3

4 وكما هو ملاحظ يستعمل ابن الهيثم مصطلحا جديدا هو قوة الحركة ليربطه بحركة الجسم الهابط ا لى ا سفل يقول في المناظر ا ذا كانت مسافته ا طول كانت حركته ا قوى وا سرع ا ن حركته المكتسبة ا ن م ا تكون 10 بحسب مقدار المسافة وبحسب مقدار الثقل هذا المفهوم الجديد (لقوة الحركة) م شابه لطاقة وضع الجسم الساقط من ارتفاع (مسافة) ما ا ن لم يكن الطاقة ذاتها لكن من جهة ا خرى ي عر ف ابن الهيثم نفس 11 المفهوم على الحركة الا فقية للكرة ا ن ه كلما كانت قوة القذف ا قوى كان رجوع الكرة ا قوى وكا نه يعني بقوة الحركة - القذف الز خم المفهوم الحديث لحاصل ضرب الكتلة والس رجهة velocity ا ن التمييز بين الز خم والطاقة في تاريخ الميكانيكا لم يكن سهلا وا نه وا ن ح ل ت هذه الا شكالية في القرن الثامن عشر فا ن ثمانماي ة سنة قبل هذا التاريخ تشفع لعالمنا ابن الهيثم عدم قدرته على التمييز بينهما وحتى ن وفي ابن الهيثم حق ه ن ورد له نص ين ا وردهما مصطفى نظيف من كتابه المناظر وا ذا كان الاعتماد الحركة مركبا من هاتين الحركتين كانت الحركة التي تحدث من هذه الممانعة مركبة من الحركة على العمود القاي م على سطح الجسم المانع في الجهة الخارجة من الجسم المانع ومن الحركة نفسها التي كانت في جهة العمود القاي م على هذا العمود الممتد في الجهة التي ا ليها الحركة ويتولد من هذا القسط الا ول من الاعتماد ومن ممانعة الجسم المانع لهذا القسط من الاعتماد حركة على العمود نفسه الذي عليه كان (هذا القسط) من الاعتماد وفي الجهة من هذا العمود المقابلة لجهة الاعتماد ويكون القسط الثاني من الاعتماد الذي هو من الحركة على العمود القاي م باقيا على حاله لم يبطل ولم يتولد منه حركة مضادة لا ن جهة 12 هذا العمود ليس فيها مانع وفي مكان ا خر يتحدث ابن الهيثم بشكل غير مباشر عن الت صادم بين جسمين ومعامل الارتداد فيقول ا ن الا جسام الثقال ا ذا سقطت ا لى ا سفل من موضع عال ثم لقيت عند مسقطها جسما صلبا كالصخر ا و الحديد ا و ما جرى مجرى ذلك ا نعكست في الحال راجعة ويكون رجوعها بحركة قوية وا ذا لقيت عند مسقطها جسما رخوا كالرمل ا و التراب ا و ما شاكل ذلك ا نتشبت فيه ولم ترجع وا ن صادفت جسما فيه بعض الصلابة وبعض اللين كالج ص ا و الخشب ا و ما جرى مجرى ذلك في اللين رجعت رجوعا ضعيفا وكذلك ا ن رمى رام بحجر ا لى جهة من الجهات فلقي ذلك الحجر جسما من الا جسام الصلبة قبل ا ن تفنى الحركة التي فيه فا نه ينعكس راجعا واذا كانت حركة قوية يرجع بقوة قوية وان لقي جسما فيه بعض الصلابة 13 وبعض الل ين رجع رجوعا ضعيفا بحسب ما في ذلك الجسم من الص لابة ثم انحط الى السفل ا ن هذه النصوص المقتبسة من كتابه المناظر لت دل ل على ا ن واضعها ابن الهيثم قد تعامل مع الضوء على ا ساس ا نه جسيم مادي والاعتبار الا ول يتلخص في ا ن ي سق ط المعتبر كرة صغيرة ملساء من الحديد ا و * 14 النحاس ا و ما يجري مجراهما وذات سرعة محددة لم يحد د قيمتها ووصول الضوء من الثقب ا لى 15 الجسم المقابل ليس يكون ا لا في زمان وا ن كان خفيا عن الحس مدركا فكرة تحليل السرعة ا لى * ا ولي رومر Ole Roemer 1676 ا ول من حد د رياضيا سرعة الضوء بقيمة تقارب 225 ا لف كيلومتر/ثانية وذلك من دراسته لحركة ا قمار المشتري انظر: ستيفن هوكنج موجز في تاريخ الزمن من الا نفجار العظيم ا لى الثقوب السوداء ترجمة حيدر عبد االله بيروت: ا كاديميا 1990 ص 37 4

5 م ر ك ب ت ين وهو قسطين ما عرف فيما بعد بالمتجهات وا ذا كان الاعتماد مركبا من هاتين الحركتين كانت الحركة الحادثة مركبة من الحركة على العمود القاي م على سطح الجسم المانع ومن الحركة على العمود القاي م 16 على هذا العمود الممتد في الجهة التي ا ليها الحركة مضيفا ا ليهما الناحية الديناميكية التي تعني العلاقة بين الحركة والقوة المو ثرة على الجسم ومبينا ا ن للضوء زخما قوة الحركة وهذا الزخم محفوظ وثابت في اتجاه معين لعدم وجود قوة عارضة مانع في ذلك الاتجاه ويكون القسط الثاني من الاعتماد والذي هو من الحركة على العمود القاي م على هذا العمود باقيا على حاله لم يبطل ولم يتولد منه حركة مضادة لا ن جهة هذا 17 العمود ليس فيها مانع كما ا عطى تفسيرا تطبيقيا لمعامل الارتداد استنادا على ما ورد من استيعاب العرب والمسلمين للمصطلحات والمفاهيم الميكانيكية المختلفة فقد صاغوا قوانين قضية الحركة بمفاهيم قريبة لتلك التي صاغ بها نيوتن قوانينه فهذا ابن سينا ي عر ف الحركة الذاتية للجسم في ا شارته ا نك ل ت علم ا ن الجسم ا ذا خ ل ي وطباع ه ولم ي عرض له من خارج تا ثير غريب لم يكن له بد من موضع معين وشكل معين فا ذن في طباعه مبدا 18 استيجاب ذلك نفهم من هذا القول ا ن الجسم وبمقتضى طبعه (ا ذا ت رك وشا نه) ولم ي و ثر عليه ا ي تا ثير من خارجه كجسم يطلب المكان والتشكل والطبع كما ي عرفه الفلاسفة القدماء مبدا لحركة الشيء الذي فيه هذا (الطبع) سواء ا كانت (الحركة) عن شعور ا م عن غير شعور والتشكل هو مجموع علاقات داخلية في المادة بذاتها وتشمل مقولات المكان والزمان والوضع والكمية والكيفية وغيرها ا ن وجود الجسم في (حركته نحو) المكان المعين هو ليس من فاعل م ختار خارج الجسم بل هو من ذات الجسم بطبعه وباستحقاقه الذاتي ا ي ا ن طلب الجسم للمكان وهو الحركة المكانية تحد ث من ذات الجسم وعند عدم التا ثير عليه بمو ثر خارجي ا ي ا ن 19 استقرار الجسم وسكونه في موضع معين يحد ث حالما لا يو ثر عليه مو ثر خارجي هذه الا شارة تكافي بل هي جزء القانون الا ول لنيوتن الذي ينص على عدم حركة الجسم - سكونه - عند عدم التا ثير عليه بمو ثر خارجي كما بحث ا بو البركات البغدادي في قضية الحركة وقد ا ورد في كتابه المعتبر في الحكمة وكل حركة ففي زمان لا محالة فالق وة الا شد ت حر ك ا سرع وفي زمان ا قصر فكلما اشتدت الق وة ازدادت الس رعة فقصر الز مان فاذا لم تتناه الشدة لم تتناه السرعة وبذلك تصير الحركة في غير زمان وا شد لا ن سلب الزمان في السرعة نهاية ما للشد ة 20 هذا القول ي فهمنا ا ن زيادة السرعة وهي الفرق بين سرعتين في لحظتين متتاليتين تحدث من زيادة الق وة - اشتدادها ا ن زيادة السرعة كمفهوم رياضي حديث يرتبط بالتسارع ارتباطا وثيقا حيث ا ن قيمة التسارع تكافي معدل تغير ) زيادة ا و نقصان) السرعة ا ن ربط زيادة السرعة وليس السرعة فحسب بزيادة القوة الق وة الا ش د ا و بالقوة لهو خطوة هاي لة نحو ا يجاد العلاقة الصحيحة بين معد ل تغ ير 21 الس رعة والقوة - قانون نيوتن الثاني هذا مع العلم ان الجملة الا خيرة من الن ص ت فس ر في بعض الكتب بحيث ا ن سلب الزمان في السرعة يقابل التسارع ونهاية ما للشدة تقابل القوة ليو ول النص ا لى ا ن القوة تتناسب مع التسارع وبالنسبة للقانون الثالث للحركة فيعبر عنه ا يضا بقوله البغدادي ا ن الحلقة المتجاذبة بين المتصارعين لكل واحد من المتجاذبين في جذبهما قوة مقاومة لقوة الا خر وليس ا ذا غلب ا حدهما فجذبها نحوه تكون قد خلت من قوة جذب الا خر بل تلك القوة موجودة مقهورة ولولاها لما احتاج الا خر الى كل ذلك 5

6 22 الجذب كما وي عبر فخر الدين الر ازي عن نفس القانون بشكل ا فضل بقوله الحلقة التي يجذبها جاذ بان متساويان حتى وقفت في الوسط لا شك ا ن كل واحد منهما فعل فيها فعلا معوقا بفعل الا خر ث م لا شك ا ن 23 الذي فعله كل واحد منهما لو خ لي عن الم عارض لاقتضى اجتذاب الحلقة ا لى جانبه ويوضح الرازي فكرة الاتزان تحت تا ثير قوتين متساوتين في المقدار ومتعاكستين فيقول في معرض شرحه لا شارات ابن سينا فالحبل الذي يجذبه جاذبان متساويا القوة الى جهتين مختلفتين لا يخلو ا ما ا ن ي قال ا نه ما فعل واحد منهما فعلا وهو محال لا ن الذي يمنع كل واحد منهما عن فعله هو وجود فعل الا خر ا و ي قال فعل ا حدهما دون الا خر وهو ا يضا م حال وكان يجب ا ن يتحرك الجسم الى تلك الجهة ا و ي قال كل واحد منهما فعل 24 فيه فعلا هذه الا رهاصات لم تجد من ي ناقشها المناقشة الوافية ولم ت نقح من ق ب ل دارسيها فبقيت طي الكتب والمو لفات كيف لا وقد ك تبت في ا واخر فترة ازدهار الحضارة العربية الا سلامية ا ذ ت رج م بعض ها الى اللغات اللاتينية مع بداية عصر النهضة الا وروبية الحديثة ا ن هذا ليس تحديثا للفكر القديم بما فيه ا سقاط النظريات الحديثة المعاصرة على ا فكار ونظريات العصور الوسطى حتى لكا ن كل ما ي فكر به علماء وفلاسفة عصرنا يجب ا ن يكون علماء وفلاسفة العصور الوسطى قد فكروا به كما يجب علينا الحذر من الوقوع في اللاتاريخية عن طريق ا خر معاكس ذلك ا ن المبالغة في تجنبها سيو دي تقريبا ا لى الوقوع فيها بما في ذلك من قطع للصلة بين ماضي المعرفة البشرية وحاضرها 25 في فترة النهضة الا وروبية الحديثة تطورت الميكانيكا بشكل كبير وقد برز علماء كثيرون سن رك ز على من تركوا بصمات واضحة في هذا العلم ومن ا همهم: ليوناردو دافنشي LDevinci بالا ضافة ا لى عبقريته في الرسم وباقي العلوم فا نه بحث في مشاكل الطيران والا يروديناميكا والهيدروديناميكا وقال با ن الجاذبية ليست خاصية للا رض فقط بل لكل الكواكب والا جسام كما بحث في حركة الاجسام تحت تا ثير قوتي جذب من مركزين مختلفين غاليليو غاليلي GGalileo ا ثبت بالتجربة ا ن كل الا جسام لها تسارع ثابت ا ثناء س قوطها كما صاغ كلا من مفهومي النظرية النسبية ومبدا القصور بشكل بداي ي يوهان ك بلر JKepler ا وجد التفسير العصري للرابطة التي تربط حركة جميع الكواكب بالنظام الشمسي ا عطى البدايات لمبدا الجذب المتبادل بين الكتل المختلفة صاغ ما ي عرف اليوم بقوانين الحركة الك ين م اتيكية للا جرام السماوية: قانون المساحات وقانون المسار الا هليلج ي للكوكب ا ثناء حركته وقانون زمن دورته حول الشمس ا نهى دراسته في جامعة كامبردج باصدار كتابه الراي ع اسحق نيوتن I Newton المبادىء Philosophiae Naturalis Principia Mathematica عام الرياضية للفلسفة الطبيعية 1687 وفيه صاغ قوانينه الثلاثة: القصور والقانون الا ساسي وقانون الفعل ورد الفعل لقد عم م مفهوم القوة وعر ف لا ول مرة مفهوم الكتلة كما صاغ قانون الجاذبية العام الذي ينص على ا ن الا جسام تجذب بعضها البعض بقوة تتناسب طرديا مع حاصل ضرب كتلتيهما وعكسي ا مع مربع المسافة بينهما وعلى هذا الا ساس صيغت القوانين الا ساسية 6

7 لما ي سم ى الميكانيكا الكلاسيكية وقد اختبرت هذه القوانين فيما بعد بتجارب عديدة وتا كدت عمليا وعلميا في التطبيق البشري والاجتماعى والانتاجي لقد ا صبح نيوتن وبحق مو سس علم الميكانيكا النظرية في القرن الثامن عشر راحت تتطو ر بسرعة الطرق التحليلية لحل مساي ل الميكانيكا ا ي الطرق المبنية على تطبيق حساب التفاضل والتكامل وقد برز في هذا الحقل الا خوة بيرنولي Bernoulli يعقوب LEuler يوهان ودانييل ثم ليوناردو ا ويلر والا خير فقد JLDalambert عرف عزم القصور وزوايا دوران الجسم الجاسي دالمبير جل ا م ا استحدث طريقة جديدة لحل مساي ل الديناميكا لا تختلف كثيرا عن حل مساي ل الاتزان الاستاتيكي وت عرف حاليا الذي وضع الطريقة التحليلية JLagrange بمبدا دالمبير وقد حذا حذو ه مواطنه جلاجرانج لحل مساي ل الديناميكا على ا ساس مبدا دالمبير ومبدا الش غل الافتراضى كما شهد القرن التاسع عشر وبداية القرن العشرين تقدما في علوم الطيران على يد ن جوكوفسكي س STchabalgin تشابلجين اللذين حلا عددا من وكذلك NJukovsky المشاكل التكنيكية الم لحة كما ا ن هناك العديد من العلماء الذين ا ث ر وا علم الطيران بنظريات جديدة منهم: ا ميتشيرسكي AMeschersky وضع الا ساس لديناميكا الا جسام ذات الكتل المتغيرة وك تسيلكوفسكي KTsiolkovsky 26 الصواريخ وميكانيكا الفضاء لقد د ع مت قوانين نيوتن باكتشافات 1935 وضع الا ساس النظري لحل المساي ل التطبيقية لصناعة الكواكب ت باعا وقادت هذه القوانين ا يضا ا لى اكتشاف كواكب جديدة وبعيدة ا ذ س ب ق ا ن ا درك نيوتن ا ن ه وبالرغم من ص غر القوى المتبادلة بين كوكب وا خر فا نها ذات ا ثر في ا حداث اضطرابات صغيرة في مسار الكوكب الاهليلجي التام والناتج من تا ثير قوة جذب الشمس لوحدها وقد د عيت ق وى الاضطراب الاضافية تلك بالت رج اف ات perturbations وهذه د ر ست بعناية م تزايدة ا لى ا ن ا ضحت الجاذبية قوة كونية تعمل بين جميع الكواكب والا جسام في الن ظام الش مسي لقد كان عدد الكواكب 1781 WHerchel المعروفة ستة عندما تمكن وليم هيرشيل عام من اكتشاف الكوكب السابع ا وران وس Uranous الذي يبعد عن الشمس ضعف بعده عن الكوكب السادس ز حل Saturn لقد تم رصد ه وحساب مداره المستقبلي وبدورة ت ناهز 84 عاما لم يكن ا ورانوس في عجلة من ا مره لرسم مداره الذي تم التنبو به ا ذ مرت خمسون عاما تقريبا قبل ا ن ي ثب ت ا ن مسار الكوكب لا يتبع المسار المحدد له حسابيا والناتج من تا ثير الشمس والكواكب السبعة الا ولى والمثير للدهشة ا ن قانون الجذب الكوني لنيوتن بدا وكا نه عاجز عن حل ا و تفسير هذه Leksel الظاهرة وعلى نقيض ما كان متوقعا افترض ليكسل ا حد الفلكيين من بطرسبورغ وجود كوكب J Adams مجهول لم ي كتشف بعد رب ما يو ثر بت رجاف محدد على ا ورانوس فاكتشف الش ابان جون ا دامز من فرنسا وكلاهما يجهل الا خر من ا نجلترا وا يربان ليفيرييه U Leverrier الكوكب نبتون Neptune عام 1846 بناء على حسابات تستند الى قانون الجذب الكوني والترجافات الناتجة عن 27 الكواكب السبعة الا ولى بما فيها ا ورانوس 7

8 ولقد قادت سلسلة مشابهة من الا حداث رغم ا نها ا قل ا ثارة وبعد حسابات على كوكبي نبتون وا ورانوس بينت ضرورة وجود كوكب ا خر بعد نبتون ا لى اكتشاف الكوكب التاسع والا خير حتى الا ن Pluto وتحددت دورته ب 248 عاما ا رضيا بلوتو وفي الحقيقة ا ن ا ول ا لماع لعجز ميكانيكا نيوتن قد ورد من خلال دراسة كوكب Mercury عطارد الذي ي نهي دورته حول الشمس في 88 يوما ا رضيا فقط فمع كل دورة له حول الشمس ثبت ا ن نقطة حضيضه perihelion تستبق (تنحرف) قليلا باتجاه دوران الكوكب نفسه بمقدار ي عادل 43 ثانية قوسية لكل مي ة 28 عام هذا الاستباق كان معروفا لعشرات السنين بدون هذه الدقة وا يضا بدون تفسير علمي مقنع ا حدى الظواهر الا خرى التي لم ت فسرها قوانين نيوتن هو عدم التطابق بين الصور التلسكوبية الملتقطة لعدد من النجوم البعيدة ا ثناء رصدها وفي ا وقات مختلفة من السنة مع ا ن تحرك هذه النجوم يكاد يكون معدوما ا و في ا حسن الا حوال ا خذ هذا التحرك بعين الاعتبار ا لا ا ن قانون الجذب الكوني وقف عاجزا عن تفسيرها ا لبرت A Einstien ا ينشتاين 1955 ا عطى وعر ف حدود استخدام قوانين نيوتن على المستوى العياني كان هذا في عام 1905 عندما ا علن عن نظريته النسبية الخاصة Special Relativity التي بي ن فيها ا ن سرعة الضوء ثابتة في الفراغ ا يا تكن سرعة مصدره بالنسبة ا لى المشاهد وا ن الزمن ليس م طلقا بل متغيرا تبعا للسرعة ث م ا تب ع هذه النظرية بالنظرية النسبية العامة General Relativity عام 1916 عندما بين ا ن كل جسم مادي ولا مادي immaterial كالفوتونات والنيوترونات في مجال قوة الجاذبية يتحرك بخط منحن وفي Principle of Equivalence حالات خاصة سيكون هذا الخط مستقيما كما استند ا ينشتاين ا لى التكافو مبدا الذي صاغه عام 1915 وصيغة لورنتس Lorent s Formula التحويلية لانكماش الطول length contraction 1: 1 ( v / c) 2 وتباطو الزمن time dilation و ف ق ا للنسبة فحد د ا ن الضوء المار في مجال جاذبي يعاني الانحناء بقدر يمكن قياسه 175 ثانية قوسية وهذا الانحناء ح سب لضوء النجوم المار بجانب الشمس من معادلات النسبية فوجده 29 ونظرا لا ن ا شعة الضوء القادمة من نجم لا يمكن ا ن ت رى في وضح النهار ل ت غ ل ب ا شعة الشمس عليها فا ن ا ثبات انحناء الضوء واختبار تنبو ا ينشتاين لا ب د ا ن يتم في وقت كسوف الشمس الك لي لهذا قامت بعثتان بريطانيتان با ثبات هذه المسا لة ا ثناء الكسوف الشمسي الذي حدث في 1919/05/29 حيث استقرت ا حداها في خليج غينيا في ا فريقيا بينما تركزت الثانية على الطرف المقابل للمحيط الا طلسي في شمال البرازيل وقد قامت البعثتان برصد النجوم حول الشمس المكسوفة وصورت نفس المنطقة من السماء عندما ابتعدت الشمس عنها لقد ا ظهرت المقارنة بين الصور الناتجة اختلافا ما في مواقع نفس النجوم وتوصلت البعثتان بعد حساب الخطا الناجم عن عدم الدقة في الا جهزة والا مور الا خرى ا لى ا ن مقدار الانحراف بلغ 172 ثانية قوسية 30 وبينما كانت الاختبارات الا ولى لصحة النسبية فلكية لاعتمادها قياسات تشوبها شكوك قد يستحيل تبديدها تغير الحال منذ العام 1960 ا ذ تمت القياسات عندي ذ في المختبر فبعد النجاح في التقاط صدى رادار من كوكب الز هرة Venus قيس الوقت الذي استغرقته الموجات لبلوغ الا رض في حالتي وجود الشمس ا و عدمه على المسار وتمت مقارنة الوقت المقاس بالنظرية لقد دلت هذه القياسات على ا ن هناك توافقا مع النسبية بفارق يقل 8

9 عن 31 %01 كما انحرف الشعاع الضوي ي الصاعد في مختبر جف رس ن/جامعة هارفارد بفعل الجاذبية الا رضية نحو الحمرة ا لى الدرجة المتوقعة تماما 32 ماكس بلانك M Planck عالم ا لماني نشر عام 1900 فرضيته الكم ية التي قال فيها ا ن الضوء والموجات لا يمكن ا ن تنبعث بمعدل عشواي ي اعتباطي بل في حزم معينة ا سماها الكم ات quanta ولكل كم quantum مقدار معين من الطاقة لقد فسرت فرضية الكم معدل بث الا شعاعات المري ية من الا جسام الحارة تفسيرا جيدا جدا ا لا ا ن مضامينها بالنسبة ا لى الحتمية لم ت در ك ا لا سنة 1926 عندما عر ف عالم ا لماني ا خر 33 هو ورنر هايزنبرغ W Heisenberg مبدا الريبة (اللاحتمية) Uncertainty Principle ا ذ يقوم هذا المبدا على استحالة القياس المتزامن والدقيق لموقع وسرعة ا ي جسيم ففي سبيل التنبو بحركته في المستقبل سل ط هايزنبرغ فوتونا على الجسيم فحدد موقعه لكن الجسيم امتص طاقة الفوتون فتغيرت سرعته كما ا ن قياس الموقع بدقة متناهية يتطلب استخدام موجات قصيرة جدا وبطاقة ا كبر للكم الواحد فيكون تا ثر سرعة الجسيم بمقدار ا كبر وبكلمة ا خرى كلما ا ردنا قياس موقع الجسيم بدقة ا كبر كلما تناقصت دقتنا في قياس سرعته والعكس بالعكس فالا ليكترون مثلا هو جسيم بالغ الضا لة ويستتبع قياس موقعه في الذرة ارتداد الفوتونات الضوي ية عنه مهما يكن من ا مر ت فض ي القوة البالغة للضوء ا لى اقتلاع الا ليكترون من الذرة وتغيير سرعته وبالتالي موقعه وبعد يمكننا القول بثقة ا ن الميكانيكا ا ضحت اليوم علما يصف حركة الا جسام المادي ة بشرط واحد ا ن لا تكون هذه الا جسام سريعة جدا ا و صغيرة جدا ا ذ بينت النظرية النسبية ا ن قوانين نيوتن لا تستطيع وصف حركة الجسم الذي سرعته قريبة من سرعة الضوء وفي وقت لاحق بينت ميكانيكا الكم Quantum Mechanics التطور الا خر للقرن العشرين ا ن ميكانيكا نيوتن لا تستطيع وصف الحركات الداخلية في الذرات ا يضا ا ن النسبية وميكانيكا الكم قد قلم تا ا طراف الميكانيكا مختزلتين ا ي اها من قطاع لا متناه ا لى قطاع م تناه وعلى ذلك ا ضحت الميكانيكا علما صاي با كليا لوصف الطبيعة في قطاع محد د 9

10 مراجع الباب الا ول 1 مرو ه حسين النزعات المادية في الفلسة العربية الا سلامية ج 2 بيروت: دار الفارابي 1979 ص 669 دنيا سليمان الا شارات والتنبيهات للشيخ الري يس ابن سينا ق - 2 الطبيعة القاهرة: دار ا حياء الكتب العربية عيسى البابي الحلبي وشركاه 1948 ص 120 مدكور د ا براهيم ابن سينا الشفاء الطبيعيات الس ماع الطبيعي القاهرة: الهيي ة المصرية العامة للكتاب 1983 ص 87 باشا د ا حمد فو اد التراث العلمي للحضارة العربية الا سلامية ومكانته في تاريخ العلم والحضارة القاهرة: جامعة القاهرة كلية العلوم 1983 ص مدكور د ا براهيم مرجع سبق ذكره ص 324 باشا د ا حمد فو اد مرجع سبق ذكره ص نظيف مصطفى الحسن بن الهيثم بحوثه وكشوفه البصرية ج القاهره: مطبعة نوري بمصر 7 ص المرجع السابق ص 124 المرجع السابق ص ص المرجع السابق صص المرجع السابق ص المرجع السابق صص المرجع السابق ص ص المرجع السابق ص 122 المرجع السابق ص المرجع السابق ص 129 المرجع السابق ص دنيا سليمان مرجع سبق ذكره ص 164 مرو ه حسين مرجع سبق ذكره ص باشا د ا حمد فو اد مرجع سبق ذكره ص 77 المرجع السابق ص شوقي جلال تراث العرب في الميكانيكا القاهرة: الهيي ة المصرية العامة للكتاب 1976 ص ص باشا د ا حمد فو اد مرجع سبق ذكره ص 77 المرجع السابق ص مرو ه حسين مرجع سبق ذكره ص س تارج الميكانيكا النظرية ط 3 الا تحاد السوفياتي موسكو: دار مير للطباعة والنشر 1975 ص 11 فوردو ك الفيزياء الكلاسيكية والحديثة مجلد 1 ترجمة غصيب همام وشاهين عيسى عمان: منشورات مجمع اللغة العربية الا ردني 1981 ص 342 عظيموف ا سحق العملاق النووي ترجمة شمعون د الياس بيروت: ا كاديميا 1992 ص 51 المرجع السابق ص ت م ث ي ف ر س بلوغ سن الرشد في المجرة ترجمة مطر هنري عمان: 1990 ص ص عظيموف ا سحق مرجع سبق ذكره ص 55 ت م ث ي ف ر س مرجع سبق ذكره ص 222 مركز الكتب الا ردني كاكو ميشو وترينر جنيفر ما بعد ا ينشتاين ترجمة فوق العادة د فايز بيروت: ا كاديميا ص ص 64-63