المعادلات التي غيرت عالم الفيزياء: نظرة تاريخية

تهدف الفيزياء إلى معرفة الطبيعة والقوانين التي تدير الكون. انتقلت عبر العصور من تساؤلات فلسفية إلى علم يعتمد على التجربة والمعادلات الرياضية. بدأت ملامحها تتضح في الثورة العلمية بالقرن السابع عشر حين اعتمد العلماء الملاحظة والتجريب. وضع غاليليو قواعد الميكانيك الكلاسيكي، وجمع نيوتن قوانين الحركة والجاذبية في إطار رياضي واحد يشرح حركة الأجسام على الأرض وفي السماء، وكانت معادلة الجاذبية من أبرز ما توصّل إليه.

في القرن التاسع عشر، دفعت الثورة الصناعية إلى تطوير الديناميك الحراري والميكانيك الإحصائي لفهم الطاقة والحرارة. قدّم ماكسويل وكلاوزيوس وبولتزمان نتائج مهمة، أبرزها معادلات ماكسويل التي جمعت الكهرباء والمغناطيسية وتنبأت بالموجات الكهرطيسية. ظهر القانون الثاني للديناميك الحراري، الذي يشير إلى ازدياد الإنتروبية مع الزمن، ورسّخ مفاهيم أساسية في فهم العمليات الطبيعية واتجاهها.

في بداية القرن العشرين، غيّر أينشتاين مجرى الفيزياء بنظرية النسبية. أعادت النسبية الخاصة والعامة تعريف الزمان والمكان والجاذبية، إذ فسّرت الأخيرة الجاذبية على أنها انحناء في الزمكان ناتج عن الكتلة والطاقة، وكانت معادلتها أساساً لفهم الكون على نطاق واسع.

في الوقت نفسه، ظهرت ميكانيك الكم لتفسير الظواهر الذرية، وكانت معادلة شرودنغر من أهم معادلاتها، إذ تصف تطور الحالات الكمومية مع الزمن. لاحقاً، وُضع النموذج القياسي في فيزياء الجسيمات، الذي يوحّد القوى الكهرطيسية والضعيفة والقوية عبر لاغرانجيان يشرح تفاعل الجسيمات، ويعتمد على آلية هيجز لبيان الكتلة.

رغم نجاح النموذج القياسي، لا يستطيع تفسير الجاذبية أو المادة والطاقة المظلمة. يستمر البحث عن "نظرية كل شيء" توحّد القوى الأساسية. تُطرح نظريات مثل الأوتار والجاذبية الكمومية الحلقية لتحقيق ذلك. تُظهر هذه المسيرة أن الفيزياء ليست فقط معادلات، بل رحلة مستمرة لاستكشاف أعماق الكون.