الفيزياء علم استكشافي، وتُغير التجارب الجديدة في الفيزياء معرفتنا الحالية أو توسعها بطريقة أو بأخرى، فدعونا نكتشف كيف حدث هذا في التاريخ.

 

 1.تجربة جاليليو في برج بيزا

اعتاد غالبية الناسقبل غاليليو اتباع تعاليم الفيلسوف اليوناني القديم أرسطو، الذي أعلن أن الأوزان المختلفة عند سقوطها من نفس الارتفاع تشهد كميات مختلفة من الانجذاب من الأرض وبالتالي تسقط بسرعات مختلفة.

يُقال أنه في عام 1589، صعد جاليليو فوق برج بيزا وأسقط شيئين مختلفين في الكتلة من أجل فضح المعتقد الأرسطي.

 

وفي عام 1971، أعاد رائد الفضاء ديفيد سكوت ابتكار تجربة جاليليو الشهيرة على القمر بإسقاط مطرقة وريشة في الوقت نفسه. يمكنك مشاهدة هذه التجربة من خلال مقطع الفيديو التالي.

 

 

2.قانون فاراداي للحث الكهرومغناطيسي

تنتج الحركة المفاجئة للمغناطيس من خلال ملف قراءة على الجلفانومتر مما يعني أن المجال المغناطيسي المُتغير يمكن أن يُحفِز تيارًا كهربائيًا في الملف.

قُدِمت هذه الملاحظة لأول مرة بواسطة مايكل فاراداي في عام 1831، واليوم، تَستخدم المولدات الكهربائية المبدأ نفسه لتحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية تمد أجهزتنا الكهربائية المنزلية بالطاقة.

3.تجربة ميكلسون مورلي

هل الضوء، مثله مثل الأمواج الأخرى، يتطلب وسيطًا للسفر؟ يعتقد علماء القرن التاسع عشر ذلك؛ حيث اقترحوا وجود مادة ثابتة غير مرئية تتخلل كل الفضاء الذي أطلقوا عليه اسم الأثير.

في ثمانينيات القرن التاسع عشر، فكر الفيزيائي الأمريكي ألبرت ميكلسون في اكتشاف الأثير.

إذا كان الأثير موجودًا حقًّا، فإن تحرك الأرض عبره قد يتسبب في حدوث ريح بنفس الطريقة التي يبدو أن هناك ريحًا خارج سيارة مُتحركة. بالنسبة لشخص في السيارة، يبدو الهواء خارج السيارة وكأنه مادة متحركة. بنفس الطريقة، يجب أن يبدو الأثير وكأنه مادة مُتحركة للأشياء على الأرض، صمم ميكلسون مقياس تداخل لقياس سرعة الرياح الأثيرية عام 1887 مع أحد زملائه، إدوارد مورلي.

 

 

ومع ذلك، لم يتم اكتشاف رياح الأثير من خلال الإعداد التجريبي مما يجعلها أشهر تجربة فاشلة في التاريخ. ولكن، تم إثبات أن الضوء لا يحتاج إلى أي وسيلة جوهرية على الإطلاق للسفر في الفضاء.

 

4.تجربة الشق المزدوج

اعتقد نيوتن أن الضوء عبارة عن تيار من الجُسيمات الحاملة للطاقة. لكن توماس يونغ أثبت خطأه في عام 1801، الذي أظهر بالتجربة أن الضوء عبارة عن موجة.

 

 

في هذه التجربة، عندما يضطر الضوء المُنبعث من مصدرين إلى التداخل، يتشكل نمط غير متوقع على شاشة بعيدة. يمكن تفسير نمط التداخل هذا من خلال نظرية الموجة للضوء فقط.

 

5.اكتشاف الإلكترون

كان يُنظر إلى الذرة إلى حد كبير على أنها أصغر هيكل ممكن في الكون. في عام 1897، أجرى جوزيف طومسون عالم الفيزياء تجربة رائدة تشير إلى أن الذرة قابلة للقسمة.

 

 

استخدم طومسون أنبوب أشعة الكاثود، وهو أنبوب زجاجي محكم الإغلاق مع كاثود وأنود مُثبت بداخله. لُوحِظ أن حِزمة من الإلكترونات تنتقل من طرف إلى آخر عند تطبيق الجهد العالي.

حدد طومسون أيضًا أن الإلكترون لم يكن محايدًا كهربائيًا لأنه لاحظ انحرافًا في الحِزمة عند تطبيق مجال كهربائي خارجي.

 

6.تأثير الكهروضوئية

 

في عام 1887، اكتشف عالم الفيزياء التجريبية الألماني هاينريش هيرتز ظاهرة مدهشة، التأثير الكهروضوئي. اكتشف أن بعض الأقطاب الكهربائية المعدنية عندما تضيء بضوء الأشعة فوق البنفسجية تنتج شرارات كهربائية. وبعد عقدين من الزمان، اقترح آينشتاين تفسيرًا للتأثير الكهروضوئي باستخدام مفهوم طرحه ماكس بلانك لأول مرة وهو أن موجات الضوء تتكون من حِزم صغيرة أو حِزم من الطاقة تُعرف بالفوتونات أو الكميات.

 

7.تجربة دافيسون جيرمر

 

اقترح عالِم الفيزياء لويس دي برولي أن المادة لها طبيعة موجية وجُسيم في وقت واحد. شرع دافيسون وجيرمر في اختبار فرضية دي برولي في المختبر.

إذا كان بإمكان الإلكترون أن يتصرف مثل الموجة، فقد يتداخل مع موجة إلكترونية أخرى مثل موجات الضوء. وفي عام 1925، نجح الثنائي في الحصول على نمط التداخل.

 

 

8.مسبار الجاذبية ب

كانت هذه تجربة تعتمد على الأقمار الصناعية والتي أطلقتها ناسا في 20 أبريل 2004. كانت مهمتها قياس انحناء الزمكان حول الأرض كما اقترح آينشتاين. بلغت التكلفة الإجمالية لهذا المشروع حوالي 750 مليون دولار.

 

 

تم تحقيق ذلك عن طريق قياس التغيرات الطفيفة في اتجاه الدوران لأربعة جيروسكوبات موجودة في القمر الصناعي، أكدت النتائج الأولية التأثير الجيوديسي المتوقع بدقة تبلغ حوالي 1٪.

 

8.اكتشاف بوزون هيغز

مجال هيغز هو مجال طاقة يُعتقد أنه موجود في كل منطقة من مناطق الكون. يصاحب هذا المجال جُسيم أساسي يعرف باسم بوزون هيغز، والذي يستخدمه المجال للتفاعل المستمر مع الجُسيمات الأخرى، مثل الإلكترون.

 

 

وفي عام 2012، تم اكتشاف الجُسيم أخيرًا، أحدث بيتر هيغز ضجة كبيرة في جميع أنحاء العالم وحاز على جائزة نوبل.

 

10.تجربة مرصد ليغو

مرصد موجات الجاذبية بالتداخل الليزري هو مرصد فيزيائي واسع النطاق صُمِمَ لاكتشاف موجات الجاذبية الكونية، كما تنبأت سابقًا نظرية النسبية العامة لآينشتاين.

 

 

بحلول عام 2017، كان ليجو قد قام بخمسة اكتشافات لموجات الجاذبية، كان أول أربعة منها بسبب اصطدام أزواج الثقوب السوداء. والحدث الخامس، في 17 أغسطس 2017، كان أول كشف عن اصطدام نجمين نيوترونيين.^[1]