القياس وتطور الفيزياء
مثل جميع العلوم الأخرى ، تعتمد الفيزياء على الملاحظات التجريبية والقياسات الكمية. تتمثل الأهداف الرئيسية للفيزياء في تحديد عدد محدود من القوانين الأساسية التي تحكم الظواهر الطبيعية واستخدامها لتطوير نظريات يمكنها التنبؤ بنتائج التجارب المستقبلية. القوانين الأساسية المستخدمة في تطوير النظريات هي معبرًا عنها بلغة الرياضيات ، الأداة التي توفر جسرًا بين النظرية والتجربة. عندما يكون هناك تناقض بين التنبؤ النظرية والتنبؤ التجريبي ، يجب صياغة نظريات جديدة أو معدلة لإزالة التناقض.
القياس
لوصف الظواهر الطبيعية ، يجب علينا إجراء قياسات من جوانب مختلفة من الطبيعة. يرتبط كل قياس بكمية مادية ، مثل طول الجسم. يتم التعبير عن قوانين الفيزياء كعلاقات رياضية بين الكميات الفيزيائية التي سنقدمها ونناقشها في جميع أنحاء الفيزياء. في الميكانيكا النيوتونية، الكميات الأساسية الثلاثة هي الطول والكتلة والوقت. يمكن التعبير عن جميع الكميات الأخرى في الميكانيكا من حيث هذه الثلاثة.
إذا أردنا إبلاغ نتائج القياس إلى شخص يرغب في إعادة إنتاج هذا القياس ، فيجب تحديد معيار. فعلى سبيل المثال سيكون بلا معنى إذا كان على الزائر من مدينة أخرى أن يتحدث إلينا عن طول شخص بثمانية "وحدات مجهولة" ، إذا فعل ذلك لن نعرف معنى هذه الوحدة. من ناحية أخرى ، إذا كان هذا الزائر مألوف مع تقارير نظام القياس، فسيقول لك ان طول هذا الشخص مثلا مترين ، ونحن نعلم أن طول هذا الشخص هو ضعف طول الوحدة الأساسية وهي المتر. كل ما يتم اختياره كمعيار يجب أن يكون سهل الوصول إليه و يجب أن تمتلك بعض الخصائص التي يمكن قياسها بشكل موثوق.
النظام العالمي للوحدات (SI)
معايير القياس( مثل المتر) المستخدمة من قبل أشخاص مختلفين في أماكن مختلفة - في جميع أنحاء العالم- يجب أن تنتج نفس النتيجة. بالإضافة إلى ذلك ، يجب ألا تتغير المعايير المستخدمة للقياسات مع الوقت. لذلك في عام 1960 ، أنشأت لجنة دولية مجموعة من المعايير للكميات الأساسية للعلم. يطلق عليه بالفرنسية (Système International)، واختصارها (SI). الوحدات الأساسية للطول والكتلة والوقت هي المتر والكيلوغرام والثانية.
الكيلوغرام والمتر والثانية
الوحدة الاساسية لقياس الكتلة هي الكيلوغرام، ويمكن تعريفها بانها الكتلة لقطعة معدنية اسطوانية تتكون من البلاتينيوم والريبيديوم. تم حفظها في معهد المعايرة بمدينة بولدر بالولايات المتحدة الأمريكية. الوحدة الاساسية لقياس الطول هي المتر، ويمكن تعريفه بانه المسافة التي يقطعها الضوء في الفراغ خلال فترة زمنية قدرها عشرة من ثلاثة مليار ثانية تقريبا(لا تستطيع ان تتخيل كم هذه الفترة قصيرة جدًا جدًا). يتم تعريف الثانية الواحدة على أنها المدة التي يتم فيها ستة مليار ذبذبة تقريبا لإهتزاز إشعاع ذرة السيزيوم.
التطورات التكنولوجية العديدة في الآونة الأخيرة هي نتيجة جهود الكثيرين العلماء والمهندسين والفنيين ، مثل استكشافات الكواكب غير المأهولة ، ومجموعة متنوعة من التطورات والتطبيقات المحتملة في تكنولوجيا النانو ، والدوائر الدقيقة وأجهزة الكمبيوتر عالية السرعة وتقنيات التصوير المتطورة المستخدمة في البحث العلمي والطب ، والعديد من النتائج الرائعة في الهندسة الوراثية. لقد كانت آثار هذه التطورات والاكتشافات على مجتمعنا كبيرة بالفعل ، ومن المحتمل جدًا ذلك ستكون الاكتشافات والتطورات المستقبلية مثيرة ومليئة بالتحديات وذات فائدة كبيرة إنسانية.