چرا باید فیزیک بخوانیم؟

بار دیگر پاییز و باز شروع مدرسه و کلاس‌های درس! آغاز بهار دانش بر شما مبارک باد.

در اغلب موارد دانش‌آموزان نمی‌دانند چرا باید عناوین درسی تعریف‌شده در رشته تحصیلی خود، مانند رشته علوم تجربی یا ریاضی‌فیزیک را بخوانند و همواره می‌پرسند چرا باید فلان درس را بخوانیم؟ چرا باید فیزیک بخوانیم؟ چرا باید شیمی بخوانیم؟ ادبیات بخوانیم؟ و... پاسخ درست معلم آگاه به این پرسش‌ها می‌تواند سبب آگاهی دانش‌آموزان شود و آن‌ها را با علاقه و اشتیاق بیشتری به یادگیری درس‌ها ترغیب کند. متن زیر به همکاران عزیز دبیر فیزیک کمک می‌کند تا بتوانند اشاراتی به کاربردهای وسیع فیزیک در زندگی و فناوری داشته باشند و از این طریق درس فیزیک را به کام دانش‌آموزان شیرین کنند.

می‌دانیم که کلیه شاخه‌های مهندسی نوین از درون فیزیک سربرآورده‌اند و ابزارهای پیشرفته امروزی مدیون درک عمیق و دقیق انسان از قوانین حاکم بر طبیعت یا همان فیزیک است. همین درک است که به آدمی توان بهره‌گیری از نیروهای شگرف عالم را می‌‌دهد. خلاقیت انسان امروزی در توسعه ابزارهای پیچیده چیزی فراتر از سعی و خطای اوست. پیشرفت دانش‌بنیان فناوری بر مبنای شناخت دقیق دانشمندان از ساز و کارهای برهم‌کنش‌های طبیعی است.

مدیران جهان امروز به خوبی بر نقش بی‌بدیل فیزیک‌دان‌ها در توسعه جهان و تعالی نحوه زندگی بشر آگاه هستند. تجربه‌های گذشته به برنامه‌ریزان جوامع پیشرفته نشان داده است که باید برای اندیشه دانشمندان علوم پایه و به‌ویژه فیزیک‌دان‌ها احترام قائل باشند. سیاست‌مداران از درک زیبایی‌هایی که فیزیک‌دان‌ها درک می‌کنند محروم‌اند، اما برای اندیشه‌های آن‌ها احترام‌ قائل‌اند. آنان به تجربه دریافته‌اند که آنچه فیزیک‌دان‌ها برای ارضای حس کنجکاوی و دانش‌طلبی خود انجام می‌دهند، دیر یا زود به رشد و توسعه جوامع بشری منجر می‌شود.

از زمانی که نخستین دانش‌آموختگان فیزیک در کشور ما ایران به فعالیت پرداختند کمتر از یک قرن می‌گذرد؛ یعنی کمی کمتر از عمر آموزش عالی دانشگاهی در ایران. اما خوشبختانه در طی زمانی کمتر از عمر سه یا چهار نسل، جامعه فیزیک ایران رشد کمّی و کیفی خوبی داشته است. هم‌اکنون بیش از چند هزار دانش‌آموخته دکترای فیزیک در ایران در حال کار، تحقیق و پژوهش‌اند و آمار رشد مقاله‌های فیزیک و شاخص میانگین ارجاع به این مقاله‌ها در وضعیت قابل‌قبولی در مقایسه با جمعیت ایران است.

در این میان وزارت آموزش‌‌و‌پرورش در توسعه علوم پایه یا دانش‌‌های بنیادی و به‌ویژه فیزیک سهم ‌بسزایی برعهده داشته است. ریاضیات، فیزیک، شیمی، زیست‌شناسی و زمین‌شناسی به‌عنوان درس‌های پایه از ارکان اصلی آموزش دوره متوسطه در ایران هستند. به جرئت می‌توان گفت سطح دانش و درک عمومی دانش‌آموختگان دوره‌ متوسطه ایران، سطحی قابل‌قبول و نزدیک به استاندارد دارد، به‌طوری که پذیرفته‌شدگان ایرانی در دانشگاه‌های سراسر دنیا غالباً جزو رتبه‌های برتر محل تحصیل خود هستند.

علم فیزیک نه‌تنها درک ما از جهان را افزایش می‌دهد، بلکه نقش بسیار مهمی در رشد و توسعه بخش‌های گوناگون از جمله فناوری، صنعت، امنیت، اقتصاد، پزشکی و حمل‌ونقل دارد. در اینجا نگاهی کوتاه به این رشته‌ها خواهیم داشت.

 

فناوری و صنعت

1. نوآوری‌ و پیشرفت‌ها: علم فیزیک با دانش‌ بنیادی خود که به اختراعات جدید و بهبود فناوری‌های موجود منجر می‌شود، نوآوری‌های فناورانه را پیش می‌برد. به‌عنوان مثال، درک الکتریسیته و مغناطیس به توسعه سامانه‌های تولید و توزیع برق منجر شده است.

2. علم مواد: تحقیقات نوین در فیزیک به ایجاد موادی جدید با خواص منحصربه‌فرد منجر شده است که برای صنایع گوناگون از جمله الکترونیک، هوافضا و تولید سامانه‌های صوتی و تصویری هوشمند مانند گوشی‌های همراه، رایانه‌های کیفی، تلویزیون‌ها، رایانه‌ها بسیار مؤثر و ضروری‌اند.

3. فرایند‌های صنعتی: تحقیقات مبتنی بر فیزیک فن‌ها و فرایند‌های تولید را بهبود بخشیده و کارایی و بهره‌وری را افزایش داده است.

 

امنیت

1. دفاع ملی: فیزیک برای امنیت ملی کشورها بسیار مهم است و در تولید و توسعه فناوری‌های پیشرفته‌ مانند ماهواره‌های شناسایی، رمز‌نگاری و سامانه‌های دفاع موشکی، پهپادها، زیردریایی‌ها نقش حیاتی دارد.

2. امنیت فضای رایانه‌ای (سایبری): فیزیک در توسعه سامانه‌های ارتباطی امن و حفاظت از زیرساخت‌های حیاتی در برابر تهدیدات رایانه‌ای کاربرد بسیار دارد.

 

اقتصاد

1. رشد اقتصادی: تحقیقات علمی، به‌ویژه در فیزیک، با حمایت از نوآوری به افزایش بهره‌وری منجر می‌شود و رشد اقتصادی را پیش می‌برد. سرمایه‌گذاری در تحقیقات علمی پایه،‌ مزایای بلند‌مدت دارد که در بخش‌ها و کشورهای گوناگون گسترش می‌یابد.

2. ایجاد شغل: پیشرفت‌های علمی در فیزیک به ایجاد صنایع و فرصت‌های شغلی جدید منجر می‌شود و به توسعه اقتصادی کمک می‌کند.

بسیاری از فیزیک‌دان‌ها در بخش‌های گوناگون صنعتی برای پیشبرد و ارتقاء بهره‌وری و حل مشکلات و چالش‌های پیشِ ‌رو، مشغول به‌کار و تحقیق‌اند.

 

پزشکی

1. تصویربرداری پزشکی: فناوری‌هایی مانند اشعه ایکس، اِم‌آر‌آی، سی‌تی‌اسکن و مانند این‌ها دستاوردهای علم فیزیک‌اند. این روش‌های تصویر‌برداری امکان تشخیص و نظارت غیرتهاجمی را برای پزشکی فراهم می‌کنند.

2. پرتودرمانی: فیزیک در توسعه پرتو‌‌درمانی برای درمان سرطان نقش اساسی دارد. این شامل استفاده از پرتوهای پرانرژی برای هدف قرار دادن و نابودکردن سلول‌های سرطانی است که یکی از مراحل مهم درمان سرطان‌هاست.

3. دستگاه‌های پزشکی: بسیاری از دستگاه‌های پزشکی مانند ضربان‌سازها، دستگاه‌های اولتراسوند و ابزارهای جراحی لیزری، فشارسنج، دماسنج تابشی، سمعک، عینک، ونتیلاتورها و... بر اصول فیزیکی تکیه‌ دارند تا به‌طور مؤثر عمل کنند.

4. پزشکی هسته‌ای: در این حوزه از فیزیک، از مواد پرتوزا (رادیواکتیو) برای تشخیص و درمان بیمار‌ی‌ها استفاده می‌کنند. پِت‌اسکن‌ها و داروهای پرتوزا نیز مربوط به این رشته هستند.

 

حمل‌و‌نقل

1. طراحی وسایل نقلیه: استفاده از قوانین فیزیک برای طراحی و ساخت وسایل نقلیه ضروری هستند تا اطمینان حاصل شود که ایمن، کارآمد و با عملکرد بالا هستند. این حوزه شامل خودروها، هواپیماها، کشتی‌ها و قطارها می‌شود.

2. توسعه زیرساخت‌ها: ساخت جاده‌ها، پل‌ها، تونل‌ها و راه‌آهن‌ به شدت به فیزیک متکی است تا از یکپارچگی ساختاری و دوام آن‌ها اطمینان حاصل شود.

3. سامانه‌های ناوبری جی‌پی‌اس: فناوری‌های ناوبری به‌طور کلی براساس اصول فیزیک پدید‌ آمده‌اند، به‌ویژه آن‌هایی که مربوط به ارتباطات ماهواره‌ای و پردازش علامت‌ها (سیگنال‌ها) هستند.

4. تأثیرات زیست‌محیطی: درک محیط فیزیکی به طراحی سیستم‌های حمل‌و‌نقل کمک می‌کند تا تأثیرات زیست‌محیطی را به حداقل برسانند و پایداری را بهبود دهند.