د. محمد ربيّع
د. محمد ربيّع

@alenezi_mr

21 تغريدة 78 قراءة May 06, 2020
سؤال/
ما هي أهم معادلة في العلم من وجهة نظرك؟ ولماذا ؟
أهم معادلة من وجهة نظري هي معادلة النموذج القياسي لفيزياء لجسيمات الخاضعة لنظرية الحقل الكمي.
تنقسم لخمس أجزاء:
١- الكواركات
٢- تفاعل البوزونات مع بعضها ومع الكواركات واللبتونات وبوزون هيغز
٣- تفاعل اللبتونات مع القوى الضعيفة
٤ و ٥ -معالجة رياضية للتخلص من تكرار المعادلات
ألّف عالم الرياضيات إيان ستيوورت كتاب رائع أسماه:
"السعي وراء المجهول"
(17 معادلة غيرت العالم)
——————————-
لخص فيه من وجهة نظره أهم المعادلات العلمية التي مان لها أثر كبير في تشكيل العالم كما نراه اليوم
سأضعها بالترتيب تحت هذه التغريدة ??
1- نظرية فيثاغورس
أهميتها: ربطت بشكل أساسي بين الهندسة والجبر وسمحت بقياس المسافات بناء على الإحداثيات، كما ألهمت العلماء في مجال هندسة المثلثات.
أدت إلى: المسح والملاحة ومؤخراً النظرية النسبية العامة والخاصة وإلى أفضل النظريات الحالية في الفضاء والزمن والجاذبية.
٢- اللوغاريتمات
أهميتها: الجمع أسهل بكثير من الضرب
أدت إلى:طرق فعالة أكثر لحساب الظواهر الفلكية (الكسوف ومدارات الكواكب)، طرق أسرع للحسابات العلمية، المسطرة المنزلقة (الحاسبة)، الاضمحلال الإشعاعي ، كما أدت إلى ما نعرفه في علم الطبيعة النفسية وراء الإدراك الحسي للبشر.
٣- التفاضل والتكامل
أهميته: قدم أساس علمي صارم للحساب، وهو ما يعتمد عليه العلماء اليوم في نمذجة الظواهر الطبيعية.
أدى إلى: حساب المماس والمساحة ومعادلات حجوم المواد الصلبة وأطوال المنحنيات، وقوانين نيوتن للحركة، ومعادلات التفاضل، وقوانين حفظ الطاقة والزخم وأغلب الفيزياء الرياضية.
٤-قانون نيوتن للجاذبية
أهميته:يطبق على أجسام أي نظام تتأثر ببعضها بالجاذبية (كالمجموعة الشمسية) حيث يصف حركتها بمعادلة رياضية بسيطة.
أدى إلى: قدير دقيق للكسوف ومدارات الكواكب وعودة المذنبات ودوران المجرات، والأقمار الصناعية وتلسكوب هابل، مسابير الفضاء ومركبات المريخ واختراع GPS
٥-الجذر التربيعي لسالب واحد
أهميته:ابتكار الأعداد المركبة ثم التحليل المركب أحد أهم فروع الرياضيات.
أدى إلى: تطوير أساليب حساب جداول هندسة المثلثات، وتعميم الرياضيات ككل لعالم الأعداد المركبة، قدم طرق أفضل لفهم الموجات والحرارة والكهرباء والمغناطيسية، الأساس الرياضي ميكانيكا الكم
٦- صيغة أويلر للوجوه المتعددة
أهميتها: تميز بين الجوامد ذات البنى الهندسية المختلفة باستخدام أول مثال لثابت طوبوجرافي.
أدت إلى: تأسيس أحد أهم فروع الرياضيات البحتة (طوبوجرافيا)
تطبيقاتها غير مباشرة، ولكنها مهمة جدا.
ساعدت في فهم عمل إنزيمات على DNA، وانتظام حركة الأجرام السماوية.
٧-التوزيع الاحتمالي الطبيعي
أهميته: يعرف مجموعة خاصة من توزيعات احتمالية ذات شكل جرسي والتي تستخدم في وصف ظواهر في العالم الحقيقي.
أدى إلى: مبدأ الرجل المتوسط، واختبارات مدى مصداقية نتائج التجارب مثل التجارب الطبية.
٨- معادلة الموجة
أهميتها: توقعت تحرك الخيط كموجة، ويمكن تعميمها على كل أنظمة الموجات.
أدت إلى: فهم موجات الماء والموجات الصوتية وموجات الضوء، والاهتزازات المرنة.
تستخدم في علم الزلازل وانتاج النفط. تنبأت بوجود موجات كهرومغناطيسية، أدت إلى الإذاعة والتلفزيون والرادار والاتصالات.
٩- تحويل فوريير
أهميته: يستخدم مكونات التردد لتحليل الأنماط ووضعها بترتيب، واستخلاص الخصائص الهامة، وإزالة الضوضاء العشوائية.
أدى إلى: تستخدم في معالجة الصور وميكانيكا الكم. والعثور على الجزيئات البيولوجية مثل DNA، ضغط بيانات الصور، وتحليل الزلازل وتحسين الماسحات الضوئية الطبية.
١٠- معادلة نافيير-ستوكس
أهميتها: تصف حركة الموائع بتطبيق قانون نيوتن الثاني وتشكل الأساس للعديد من التطبيقات العلمية.
أدت إلى: تطوير المركبات الحديثة، والغواصات الصامتة والسريعة، وسيارات سباق الفورميلا 1، تقدم طبي في حركة الدم بالأوعية، تطوير أساليب حاسوبية تخدم مختلف العلوم.
١١- معادلات ماكسويل
أهميتها: تمثل أول توحيد للقوى الفيزيائية، حيث تبين الترابط الوثيق بين القوى الكهربائية والمغناطيسية.
أدت إلى:التنبؤ بوجود الموجات الكهرومغناطيسية، وأنها تنتقل بسرعة الضوء، وأن الضوء نفسه موجة. كما حفز ت اختراع الإذاعة والرادار والتلفزيون وكل الاتصالات الحديثة.
١٢-القانون الثاني للديناميكا الحرارية
أهميته: يضع حدود لمقدار الشغل الممكن استخلاصه من الحرارة.
أدى إلى: محركات بخارية أفضل، تقدير أفضل لكفاءة الطاقة المتجددة، سيناريو موت الكون الحراري، إثبات أن المادة تتكون من ذرات، الارتباطات المتناقضة لسهم الزمن.
١٣- النسبية
أهميتها: سرعة الضوء كبيرة وتربيعها هائل جدا، فإن 1 كجم من المادة قد يطلق 40% من الطاقة التي يطلقها أكبر سلاح نووي، وهي أحد معادلات غيرت نظرتنا حول المكان والزمان والمادة والجاذبية.
أدت إلى: فيزياء مختلفة تماماً، الأسلحة النووية، الثقوب السوداء، الانفجار العظيم، GPS.
١٤- معادلة شرودنغر
أهميتها: أساس لميكانيكا الكم والتي مع النسبية العامة تشكلان أغلب النظريات الفعالة في الكون المادي.
أدت إلى: مراجعة جذرية لفيزياء الصغائر، حيث لكل جسيم دالة موجية تصف سحابة احتمالات لحالته.
هنا العالم غير مؤكد بطبيعته.
رقائق الكمبيوتر والليزر لم تكن لتعمل دونها
١٥-نظرية المعلومات
أهميتها:بشرت بعصر المعلومات. تعتبر الأساس للاتصالات الرقمية اليوم والهواتف والأقراص المدمجة وأقراص الفيديو الرقمية، والإنترنت.
أدت إلى:رموز فعالة لكشف الأخطاء وتصحيحها، تستخدم في كل شيء من الأقراص المدمجة إلى مسابير الفضاء. والإحصاءات والذكاء الاصطناعي والتشفير
١٦- نظرية الفوضى
أهميتها:من أبسط المعادلات التي تولد الفوضى الحتمية-سلوك عشوائي على بلا مسبب عشوائي.
أدت إلى:فهم أن المعادلات غيرالخطية البسيطة يمكن أن تخلق ديناميكا معقدة جدا، وهذه العشوائية الظاهرة قد تحتوي ترتيب خفي.
تطبيقات الفلك كالنجوم المتغيرة، التنبؤ بالطقس، نمذجة الزلازل
١٧-معادلة بلاك-سكولس
أهميتها:تمكن من تداول مشتق قبل نضجه بتخصيص قيمة "منطقية" متفق عليها له، بحيث يمكن أن تصبح سلعة افتراضية بحد ذاتها.
أدت إلى:نمو هائل للقطاع المالي، أدوات مالية معقدة أكثر من أي وقت مضى، أزمات واضطرابات في أسواق المال حول العالم.
وهنا نسخة من كتاب:
In pursuit of the unknown
"السعي وراء المجهول"
(17 معادلة غيرت العالم)
للرياضي إيان ستيوورت
zodml.org

جاري تحميل الاقتراحات...