ഭൗതികശാസ്ത്രം:

ഭൗതികശാസ്ത്രം അഥവാ ഭൗതികം (ഇംഗ്ലീഷ്: Physics) പ്രകൃതിയെപ്പറ്റിയുള്ള ശാസ്ത്രമാണ്. പ്രകൃതിയില്‍ കാണപ്പെടുന്നതെല്ലാം ഒന്നുകില്‍ ദ്രവ്യരൂപത്തിലോ അല്ലെങ്കില്‍ ഊര്‍ജരൂപത്തിലോ ആണ്. അതിനാല്‍ ദ്രവ്യത്തെയും ഊര്‍ജ്ജത്തെയും പറ്റിയുള്ള പഠനമാണ് ഭൗതികം. പ്രകൃതിയിലുള്ളതെല്ലാം നിര്‍മ്മിതമായിരിക്കുന്ന ദ്രവ്യം, ഊര്‍ജം എന്നിവയുടെ സ്വഭാവ സവിശേഷതകളെ കുറിച്ചും, സ്ഥലകാലങ്ങളില്‍ അവയുടെ പരസ്പര പ്രവര്‍ത്തനങ്ങളെ കുറിച്ചും ഉള്ള പഠനമാണ്‌ ഭൗതികശാസ്ത്രം. ഊര്‍ജം, ബലം, സ്ഥലകാലം തുടങ്ങിയ അടിസ്ഥാന ആശയങ്ങളും ഇവയില്‍നിന്ന് ഉത്‌ഭൂതമാകുന്ന ദ്രവ്യം, ദ്രവ്യമാനം, ചാര്‍ജ് മുതലായവയും ഇവയുടെ ചലനവും ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിന്റെ പ്രതിപാദ്യങ്ങളാണ്.^[1] ^[2] കൂടുതല്‍ വിശാലമായി പറഞ്ഞാല്‍, ലോകത്തിന്റെയും വിശ്വത്തിന്റെയും പ്രകൃതം മനസ്സിലാക്കുന്നതിനുവേണ്ടിയുള്ള സാമാന്യവും വിശ്ലേഷണാത്മകവുമായ പഠനമാണ് ഭൗതികശാസ്ത്രം.^[3]^[4]

ഏറ്റവും പുരാതനമായ പാഠ്യവിഷയങ്ങളില്‍ ഒന്നാണ് ഭൗതികശാസ്ത്രം. ഒരുപക്ഷേ, ജ്യോതിശാസ്ത്രത്തെ ഉള്‍ക്കൊള്ളുന്നതിലൂടെ ഭൗതികശാസ്ത്രത്തെ ഏറ്റവും പഴക്കം ചെന്ന പാഠ്യവിഷയമായി കണക്കാക്കാന്‍ സാധിക്കും.^[5] 16-ആം ശതാബ്ദത്തിലെ ശാസ്ത്രീയ വിപ്ലവകാലത്ത് ഭൗതികശാസ്ത്രം അതിന്റേതായ നിലയില്‍, സ്വതന്ത്രനിലനില്പുള്ള, അദ്വിതീയമായ ഒരു ആധുനികശാസ്ത്രമായി ഉരുത്തിരിഞ്ഞുവന്നു.^[6] എന്നിരിക്കിലും ഗണിതാത്മക ഭൗതികം, കാണ്ടം രസതന്തം തുടങ്ങിയ ആധുനിക ശാസ്ത്രശാഖകളില്‍ ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിന്റെ സീമകള്‍ നിര്‍വചിക്കുക പ്രയാസം തന്നെ.

നൂതന സാങ്കേതികവിദ്യകള്‍ക്ക് കാരണമാകുന്നു എന്നതുകൊണ്ടും, ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിലെ കണ്ടെത്തലുകള്‍, മറ്റ് ശാസ്ത്രങ്ങള്‍, ഗണിതം, ദര്‍ശനം തുടങ്ങിയവയുടെ പുരോഗതിക്ക് കാരണമാകുന്നു എന്നതുകൊണ്ടും ഭൗതികശാസ്ത്രം ഒരു സുപ്രധാനശാസ്ത്രം ആകുന്നു. ഉദാഹരണമായി, ഭൗതികശാസ്ത്രശാഖയായ വിദ്യുത്കാന്തികത്തിന്റെ കണ്ടെത്തലുള്‍ ടെലിവിഷന്‍, കമ്പ്യൂട്ടര്‍, ഗാര്‍ഹിക ഉപകരണങ്ങള്‍ തുടങ്ങി ആധുനികസാമൂഹികജീവിതത്തെ സ്വാധീനിച്ച വളരെയേറെ ഉത്പന്നങ്ങളുടെ സൃഷ്ടിക്ക് കാരണമായി;താപഗതികത്തിലെ കണ്ടെത്തലുകള്‍ നൂതന ഗതാഗതസൗകര്യങ്ങള്‍ സൃഷ്ടിച്ചു;

നിരുക്തം

ഫിസിക്സ് (Physics) എന്ന ഇംഗ്ലീഷ് പദം വന്നത് പ്രകൃതി എന്നര്‍ത്ഥമുള്ള φύσις (phúsis)എന്ന ഗ്രീക്ക് പദത്തില്‍ നിന്നാണ്.

ഭൗതികം എന്ന പദത്തിന്റെ ഉത്ഭവത്തെപ്പറ്റി വ്യത്യസ്ത അഭിപ്രായങ്ങളുണ്ട്. പുരാതന ഭാരതത്തിലെ വൈശേഷിക ദര്‍ശനപ്രകാരം പ്രകൃതിയില്‍ എല്ലാം നിര്‍മിതമായിരിക്കുന്നത് പഞ്ചഭൂതങ്ങളായ പൃഥ്വി, ജലം, വായു, അഗ്നി, ആകാശം എന്നിവയാലാണ്. ഭൂതങ്ങളെ സംബന്ധിച്ചത് എന്ന അര്‍ഥത്തില്‍ ഭൗതികം എന്ന പേര് ലഭിച്ചു എന്നാണ് ഒരു വാദം. ഭവിച്ചകാര്യങ്ങളെ അതായത് സംഭവിച്ചുകഴിഞ്ഞവയെപ്പറ്റിയള്ളത് എന്ന അര്‍ഥത്തില്‍ ഭൗതികം എന്ന പേര് ലഭിച്ചു എന്നതാണ് മറ്റൊരു വാദം.

ആമുഖം

പ്രകൃതിശാസ്ത്രങ്ങളില്‍ മാനവരാശിയുടെ പുരോഗതിക്ക് വളരെയധികം സംഭാവനകള്‍ നല്കിയിട്ടുള്ള ഒന്നാണ് ഭൗതികശാസ്ത്രം. നാം ജീവിക്കുന്ന പ്രപഞ്ചത്തെ ശാസ്ത്രീയമായി നിരീക്ഷിക്കുകയും പഠിക്കുകയും ചെയ്തതിന്റെ ഫലമായി ആര്‍ജിക്കാന്‍ കഴിഞ്ഞ അറിവുകളുടെ സമാഹാരമാണ് ഭൗതികശാസ്ത്രമെന്ന് സാമാന്യമായി പറയാം. ഇത്തരം പഠനങ്ങള്‍ മുഖേന എത്തിച്ചേരുന്ന നിഗമനങ്ങളുടെ സാമാന്യവത്കരണമാണ് നിയമങ്ങളായും സിദ്ധാന്തങ്ങളായും രൂപമെടുക്കുന്നത്. നാം ജീവിക്കുന്ന ഭൗതികലോകത്തെക്കുറിച്ച് കൂടുതല്‍ വ്യക്തമായി മനസ്സലാക്കാന്‍ അവ നമ്മെ സഹായിക്കുന്നു. പ്രപഞ്ചത്തിനെ കുറിച്ചുള്ള അടിസ്ഥാന നിയമങ്ങളെല്ലാം ഭൗതികശാസ്ത്രത്തില്‍ നിന്നാണ് എന്നതിനാല്‍ മറ്റ് ശാസ്ത്ര വിഭാഗങ്ങളെല്ലാം ഭൗതികശാസ്ത്രവുമായി ബന്ധപ്പെട്ട് കിടക്കുന്നു.

വ്യാപ്തിയും ലക്ഷ്യങ്ങളും

അറ്റോമികകണങ്ങളുടെ അതിസൂക്ഷ്മലോകം മുതല്‍ ഗാലക്സികള്‍ അടങ്ങിയ മഹാപ്രപഞ്ചം വരെ ഭൗതികശാസ്ത്രം വ്യാപരിക്കുന്നു. പ്രപഞ്ചത്തിലെ അടിസ്ഥാന വസ്തുക്കള്‍, ഊര്‍ജം, ബലങ്ങള്‍, സ്ഥലം, കാലം, ഉള്‍പ്പെടെ പ്രപഞ്ചത്തിലുള്ള സകലതും ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിന്റെ വ്യാപ്തിയില്‍ ഉള്‍പ്പെടുന്നു. ഇക്കാരണത്താല്‍ തന്നെ ഭൗതികശാസ്ത്രത്തെ മിക്കപ്പോഴും "അടിസ്ഥാന ശാസ്ത്രം" എന്ന് വിവക്ഷിക്കാറുണ്ട്.^[7]

പ്രകൃതിയിലെ പ്രതിഭാസങ്ങളെ വിശദീകരിക്കുക, ചുറ്റും കാണുന്ന കാര്യങ്ങളെ അവയുടെ മൂലകാരണങ്ങളുമായി ബന്ധിക്കുക, ഈ കാര്യ-കാരണ ബന്ധങ്ങളുടെ പഠനത്തിലൂടെ പ്രകൃതി എന്തുകൊണ്ടാണ് ഇപ്രകാരം എന്ന് വ്യക്തമാക്കുന്ന സിദ്ധാന്തങ്ങള്‍ക്ക് രൂപംകൊടുക്കുക എന്നിവയാണ് ശാസ്ത്രത്തിന്റെ ലക്ഷ്യം.

ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിന്റെ ചരിത്രം ആരംഭിക്കുന്നത് ചരിത്രാതീത കാലത്തിലെ മനുഷ്യരില്‍ നിന്നാണ്. സ്വയം അറിയാതെ തന്നെ അവര്‍ പല ഭൗതികശാസ്ത്ര തത്ത്വങ്ങളും പ്രയോജനപ്പെടുത്തിയിരുന്നു. എങ്കിലും പതിനെട്ടാം ശതാബ്ദത്തിന്റെ ആദ്യകാലത്തു മാത്രമാണ് ഭൗതികം ഒരു ശാസ്ത്രശാഖയായി പരിഗണിക്കപ്പെട്ടത്. അതുവരെ ഭൗതികജ്ഞര്‍ (physicist) ദാര്‍ശനികരോ, ജ്യോതിശാസ്ത്രജ്ഞരോ, ഗണിതജ്ഞരോ, കലാകാരന്മാരോ മാത്രമായാണ് കണക്കാക്കപ്പെട്ടിരുന്നത്.

പ്രധാന ശാഖകള്‍

ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിന്റെ ശാഖകളെ പ്രധാനമായും മൂന്ന് രീതിയില്‍ വര്‍ഗീകരിക്കാറുണ്ട്.

ഉദാത്ത ഭൗതികം (Classical Physics)

നവീന ഭൗതികം (Modern Physics)

സൈദ്ധാന്തിക ഭൗതികവും പരീക്ഷണാടിസ്ഥാന ഭൗതികവും

സൈദ്ധാന്തിക ഭൗതികം പ്രപഞ്ചരഹസ്യങ്ങളുടെ ചുരുളഴിക്കുന്നത് വഴി പുതിയ കണ്ടുപിടുത്തങ്ങള്‍ക്ക് വഴി വെയ്ക്കുകയും മനുഷ്യനെ എക്കാലവും കുഴക്കിയ ചോദ്യങ്ങള്‍ക്ക് ഉത്തരം കണ്ടെത്താന്‍ ശ്രമിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. പ്രപഞ്ചോല്പത്തിയെ വിശദീകരിക്കാന്‍ ശ്രമിക്കുന്ന ബിഗ് ബാങ്ങ് (big bang) സിദ്ധാന്തം, ആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തം (ഐന്‍സ്റ്റീന്‍) തുടങ്ങിയവ ഉദാഹരണങ്ങളാണ്‌. ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സിലെ ആശയങ്ങളാവട്ടെ തത്ത്വ ശാസ്ത്രത്തിലും ആദ്ധ്യത്മികതയിലും വരെ ഇടം കണ്ടെത്തിയിട്ടുണ്ട്. ഗണിതശാസ്ത്രം സൈദ്ധാന്തിക ഭൗതികത്തിന്റെ ഭാഷ എന്നറിയപ്പെടുന്നു.

സാങ്കേതിക വിദ്യയില്‍ വന്‍ കുതിപ്പുകള്‍ക്ക് പരീക്ഷണാടിസ്ഥാന ഭൗതികത്തിലെ നൂതന ആശയങ്ങള്‍ സഹായിച്ചിട്ടുണ്ട്. ഇന്ന് മൊബൈല്‍ ഫോണില്‍ എത്തി നില്കൂന്ന റേഡിയോയുടെ കണ്ടുപിടുത്തം (മാര്‍‌ക്കോണി) ഉദാഹരണമാണ്‌. വൈദ്യുതിയുടെയും (ഫാരഡെ), ബള്‍ബിന്റെയും (എഡിസണ്‍) കണ്ടുപിടുത്തങ്ങള്‍ മറ്റുദാഹരണങ്ങള്‍.

ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിന്റെ മേഖലകള്‍

ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിന്റെ ചരിത്രം

ഉത്പത്തി

വളരെ പണ്ടുമുതല്‍ തന്നെ മനുഷ്യന്‍ പ്രകൃതിയുടെ രഹസ്യങ്ങള്‍ വെളിച്ചത്തുകൊണ്ടുവരാന്‍ ശ്രമിച്ചുകൊണ്ടിരുന്നു. എന്നാല്‍ പ്രാചീനകാല സിദ്ധാന്തങ്ങള്‍ എല്ലാം തന്നെ ദര്‍ശനത്തില്‍ അധിഷ്ഠിതമായിരുന്നു. അവയൊന്നും തന്നെ ഒരിക്കലും പരീക്ഷണങ്ങള്‍ക്കു വിധേയമാക്കുകയോ തെളിയിക്കപ്പെടുകയോ ചെയ്തിരുന്നില്ല.

പ്രകൃതി നിയന്ത്രിക്കപ്പെടുന്നത് സംഖ്യകളാലാണെന്ന് പൈതഗോറസ് വാദിച്ചു. താളാത്മക ശബ്ദങ്ങള്‍ ഉണ്ടാക്കുന്ന ഉപകരണങ്ങളുടെ തന്ത്രികളുടെ നീളവും അവയുടെ ശബ്മിശ്രണങ്ങളും തമ്മിലുള്ള ബന്ധം അദ്ദേഹം പഠിച്ചു. ഇതിനായി അദ്ദേഹം ഏകതന്ത്രി (monochord) എന്ന ഉപകരണം - അതായത് നീളവും വലിവും വ്യത്യാസപ്പെടുത്താവുന്ന ഒറ്റ തന്ത്രി - ഉപയോഗിച്ചു. ആധുനിക ഭൗതികത്തിന്റെ ഭാഷയില്‍ പൈതഗോരസിന്റെ കണ്ടെത്തല്‍ നമുക്ക് ഇപ്രകാരം വിവക്ഷിക്കാം - ഒരു നിശ്ചിത വലിവിനു വിധേയമാക്കിയിരിക്കുന്ന ഒരു തന്ത്രിയുടെ കമ്പനാവൃത്തി അതിന്റെ നീളത്തിന് വിപരീത അനുപാതത്തിലായിരിക്കും.

എല്ലാ ദ്രവ്യവസ്തുക്കളും നേത്രഗോചരമല്ലാത്ത അസംഖ്യം സൂക്ഷ്മകണങ്ങളാല്‍ നിര്‍മിതമാണ് എന്ന ഒരു ആശയം ഡെമോക്രിറ്റസ് വിഭാവനം ചെയ്തു. ഈ കണങ്ങളെ അദ്ദേഹം ഗ്രീക്കില്‍ ആറ്റങ്ങള്‍ എന്ന് വിളിച്ചു. നാലുതരം ആറ്റങ്ങള്‍ ഉണ്ടെന്ന് അദ്ദേഹം വിശ്വസിച്ചു - വരണ്ടതും ഭാരിച്ചതുമായ ശിലാ-ആറ്റങ്ങള്‍ (stone atoms), ഈര്‍‍പ്പമുള്ളതും ഭാരിച്ചതുമായ ജലം-ആറ്റങ്ങള്‍ (water atoms), തണുത്തതും മൃദുവുമായ വായു-ആറ്റങ്ങള്‍ (air atoms), ചൂടുള്ളതും വഴുക്കുന്നതുമായ അഗ്നി-ആറ്റങ്ങള്‍ (fire atoms) എന്നിവ. പ്രകൃതിയിലെ എല്ലാ ദ്രവ്യപദാര്‍‍ഥങ്ങളും ഈ നാലുതരം ആറ്റങ്ങളുടെ മേളന ഫലമാണെന്ന് അദ്ദേഹം വിശ്വസിച്ചു.

അക്കാലത്ത് ഗ്രീക്ക്‌ ദാര്‍ശനികരുടെ ആശയങ്ങള്‍ വിമര്‍ശനങ്ങള്‍ കൂടാതെ അംഗീകരിക്കപ്പെട്ടിരുന്നു. പ്ലേറ്റോയുടെ ശിഷ്യനായ അരിസ്റ്റോട്ടില്‍ ധാരാളം ഭൗതികദര്‍ശനങ്ങള്‍ അവതരിപ്പിച്ചു. അദ്ദേഹത്തിന്റെ പ്രഭാഷണ ഗ്രന്ഥങ്ങള്‍ ട്രീറ്റീസ് എന്നറിയപ്പെട്ടു. ലോജിക്, മനശ്ശാസ്ത്രം, ജീവശാസ്ത്രം, രാഷ്ട്രതന്ത്രം, ഭൗതികം, അതിഭൗതികം തുടങ്ങി വ്യത്യസ്ത മേഖലകളില്‍ അദ്ദേഹത്തിന്റെ ദര്‍ശനങ്ങള്‍ വ്യാപരിച്ചു. Physics എന്ന നാമം പ്രകൃതി എന്നര്‍ഥമുള്ള φύσις എന്ന ഗ്രീക്ക് പദത്തില്‍ നിന്ന് രൂപപെടുത്തിയതും ഉപയോഗത്തില്‍ കൊണ്ടുവന്നതും അരിസ്റ്റോട്ടിലാണ്. ക്രിസ്‌തുവിനു 340 വര്‍ഷങ്ങള്‍ക്കുമുന്‍പുതന്നെ അരിസ്റ്റോട്ടില്‍ അദ്ദേഹത്തിന്റെ 'ഓണ്‍ ദ ഹെവന്‍സ്‌' എന്ന പുസ്തകത്തില്‍ ഭൂമി ഉരുണ്ടതാണെന്നുള്ളതിന്‌ വാദങ്ങള്‍ നിരത്തുന്നുണ്ട്‌. എന്നാല്‍ ഭൂമി നിശ്ചലമാണെന്നും സൂര്യനും ചന്ദ്രനും ഗ്രഹങ്ങളും നക്ഷത്രങ്ങളുമെല്ലാം ഭൂമിക്കുചുറ്റും വൃത്താകൃതിയില്‍ കറങ്ങുകയാണെന്നും അരിസ്റ്റോട്ടില്‍ കരുതി. ഒരിക്കലും ഗണിതത്തിലേക്കൊരു ചായ്‌വ് അരിസ്റ്റോട്ടിലിന്റെ മഹാചിത്തത്തിനുണ്ടായില്ല. അദ്ദേഹത്തിന്റെ ആശയങ്ങള്‍ സഹസ്രാബ്ദങ്ങളോളം പരീക്ഷിക്കപ്പെടാതെ നിലകൊണ്ടു.

പ്രകൃതിപഠനത്തിനു ശാസ്ത്രീയമായ ഒരു അടിത്തറ നല്‍കിയത്‌ ഗ്രീക്ക്‌ ചിന്തകനായ ആര്‍ക്കിമിഡീസ്‌ ആയിരുന്നു. ഗ്രീക്ക് കോളനിയായിരുന്ന സിസിലിയുടെ തലസ്ഥാനമായ സിറാക്യൂസില്‍ ജീവിച്ചിരുന്നു. ഹേറോ (Hiero) രാജാവിന്റെ സദസ്യനും മിത്രവുമായിരുന്നു ആര്‍ക്കിമിഡീസ്. സ്ത്ഥിതികത്തിന്റെ അടിസ്ഥാന ആശയങ്ങള്‍ രൂപവത്കരിച്ചത് ആര്‍ക്കിമിഡീസ് ആണ്. ബലതന്ത്രത്തിന്റെ പിതാവ്‌ എന്ന് ആര്‍ക്കിമിഡീസ്‌ അറിയപ്പെടുന്നു. ഉത്തോലകങ്ങള്‍, താഴ്ന്ന പ്രതലങ്ങളില്‍ നിന്ന് ജലം ഉയര്‍ത്തിക്കൊണ്ടുവരുവാനുള്ള "ആര്‍ക്കിമിഡീസ് സ്ക്രൂ", തുടങ്ങിയ വ്യത്യസ്ത്ങ്ങളായ യാന്ത്രിക ഉപകരണങ്ങള്‍ അദ്ദേഹം രൂപകല്‍പന ചെയ്തു. "പ്രതലങ്ങളുടെ തുലനാവസ്ഥയില്‍" (On the equilibrium of planes) എന്ന രണ്ടു വാല്യങ്ങളുള്ള പുസ്തകത്തില്‍ ഉത്തോലകനിയമം (Law of lever) അവതരിപ്പിച്ചു. ഇതേ പുസ്തകത്തില്‍ത്തന്നെ ഒരു വസ്തുവിന്റെ ഗുരുത്വകേന്ദ്രം കണ്ടെത്തുന്നതിനുള്ള മാര്‍ഗങ്ങളെപ്പറ്റിയും പ്രതിപാദിക്കുന്നു. ഉത്തോലകങ്ങളുടെയും കപ്പികളുടെയും ഉപയോഗത്തിലൂടെ അതികഠിനമായ പല ജോലികളും വളരെ എളുപ്പത്തില്‍ ചെയ്തുതീര്‍ക്കാന്‍ കഴിയുമെന്ന് ആര്‍ക്കിമിഡീസ് പുരാതന ഗ്രീസിലെ ജനങ്ങള്‍ക്ക് കാണിച്ചുകൊടുത്തു. "ഉറച്ചുനില്‍ക്കാന്‍ ഒരു സ്ഥലവും വേണ്ടത്ര നീളമുള്ള ഒരു ദണ്ഡും തന്നാല്‍ ഈ ഭൂമിയെത്തന്നെ ഞാന്‍ പൊക്കിമാറ്റാം" എന്ന് ആര്‍ക്കിമിഡീസ് ഒരിക്കല്‍ പറയുകയുണ്‍ടായി. ഒരു അഹങ്കാരിയുടെ പ്രഖ്യാപനമായിരുന്നില്ല ഇത് - മറിച്ച് ശാസ്ത്രത്തില്‍ വിശ്വസിച്ചിരുന്ന ഒരു പ്രതിഭാശാലിയുടെ ആത്മവിശ്വാസം നിറഞ്ഞ വാക്കുകളായിരുന്നു. ഗോളങ്ങള്‍, സ്തംഭങ്ങള്‍ തുടങ്ങിയ ഘനരൂപങ്ങളുടെ വിസ്തീര്‍ണവും വ്യാപ്തവും കണ്ടുപിടിക്കാനുള്ള സൂത്രങ്ങള്‍ ആര്‍ക്കിമിഡീസ് വികസിപ്പിച്ചെടുത്തു.

ആര്‍ക്കിമിഡീസ് തന്റെ നിരീക്ഷണങ്ളിലൂടെ കണ്ടെത്തിയ ശാസ്ത്രതത്വങ്ങള്‍ അമ്പരപ്പിക്കുന്നവയാണ്. ജലത്തില്‍ മുങ്ങിക്കിടക്കുന്ന ഒരു വസ്തുവിന് അതിന്റെ യഥാര്‍ഥ ഭാരം അനുഭവപ്പെടുകയില്ല. ജലത്തിന്റെ മര്‍ദ്ദം അതിനെ മുകളിലേക്ക് തള്ളുന്നതുകൊണ്ടാണത്. ദ്രാവകത്തില്‍ മുക്കുന്ന ഒരു ഖരപദാര്‍ഥത്തിന് എത്രമാത്രം ഭാരക്കുറവുണ്ടാകുമെന്ന് കണ്ടുപിടിച്ചത് ആര്‍ക്കിമിഡീസാണ്. ഒരു ദ്രവത്തില്‍ പൂര്‍ണമായോ ഭാഗികമായൊ മുങ്ങിയിരിക്കുന്ന ഒരു വസ്തുവിനുണ്ടാകുന്ന ഭാരനഷ്ടം ആ വസ്തു ആദേശം ചെയ്യുന്ന ദ്രവത്തിന്റെ ഭാരത്തിനു തുല്യമായിരിക്കും എന്ന് അദ്ദേഹം പരീക്ഷണം മുഖേന കണ്ടെത്തി. "പ്ലവനവസ്തുക്കളില്‍" (On floating bodies) എന്ന പുസ്ത്രകത്തില്‍ അദ്ദേഹം പ്രസിദ്ധീകരിച്ച ഈ തത്ത്വം ആര്‍ക്കിമിഡീസ്‌ തത്ത്വം എന്ന് പ്രശസ്തമായി. ആര്‍ക്കിമിഡീസ് ഇതു കണ്ടെത്തിയതിനുപിന്നില്‍ പ്രസിദ്ധമായ ഒരു കഥയുണ്ട്. സിറാകൂസിലെ രാജാവ് ഒരിക്കല്‍ ഒരു സ്വര്‍‌‍ണക്കിരീടം പണിയിച്ചു. എന്നാല്‍ പണിക്കാരന്‍ കൊണ്ടുവന്ന കിരീടം കണ്ടപ്പോള്‍ രാജാവിന് അത് ശുദ്ധസ്വര്‍ണത്തിലുള്ളതാണോ എന്ന് സംശയമായി. എന്നാല്‍ അതെങ്ങനെ കണ്ടുപിടിക്കും? ഈ ചോദ്യത്തിന് ഉത്തരം കണ്ടെത്താന്‍ ആര്‍ക്കിമിഡീസിനോടാവശ്യപ്പെട്ടു. ഒരു വഴി കണ്ടെത്താന്‍ ആര്‍ക്കിമിഡീസ് കിണഞ്ഞുപരിശ്രമിച്ചു. ഒടുവില്‍ കുളിക്കാനായി കുളിത്തൊട്ടിയില്‍ കിടന്നപ്പോള്‍ അതില്‍നിന്ന് ജലം കവിഞ്ഞൊഴുകുന്നത് കണ്ട ആര്‍ക്കിമിഡീസിന് പെട്ടെന്ന് ഈ പ്രശ്നത്തിനുള്ള പരിഹാരം മനസ്സില്‍ തെളിഞ്ഞു. ആ സന്തോഷത്തില്‍ യുറേക്കാ.. യുറേക്കാ (കണ്ടെത്തി.. കണ്ടെത്തി..) എന്ന് വിളിച്ചുപറഞ്ഞുകൊണ്ട് നഗ്നനായി അദ്ദേഹം തെരുവിലേക്ക് ഇറങ്ങി ഓടി. സ്വര്‍ണപ്പണിക്കാരന്‍ തട്ടിപ്പ് നടത്തിയിട്ടുണ്ടെന്ന് അദ്ദേഹം രാജാവിന് സമക്ഷം തെളിയിച്ചു. ഖരപദാര്‍ഥങ്ങളുടെ ആപേക്ഷികസാന്ദ്രത എളുപ്പത്തില്‍ കണ്ടുപിടിക്കാനുള്ള മാര്‍ഗ്ഗം ആര്‍ക്കിമിഡീസ് തത്ത്വം കാണിച്ചുതരുന്നു.

സിറാക്യൂസിലെ സൈനിക ആവശ്യങ്ങള്‍ക്കുള്ള അനേകം യന്ത്രങ്ങളും ആര്‍ക്കിമിഡീസ് നിര്‍മിച്ചു. ഒരിക്കല്‍ റോമാക്കാര്‍ സിറാക്യൂസ് ആക്രമിക്കാനെത്തി. റോമന്‍ പടയാളികള്‍ കപ്പലിലാണ് എത്തിയത്. ആര്‍ക്കിമിഡീസ് കൂറ്റന്‍ അവതലകാചങ്ങള്‍ (Concave lenses) ഉപയോഗിച്ച് റോമന്‍ കപ്പലുകളെ കടലില്‍ വെച്ചുതന്നെ നശിപ്പിച്ചു. എങ്കിലും പിന്നീട് കൂടുതല്‍ റോമന്‍ സൈന്യം അവിടെ എത്തുകയും അവര്‍ സിറാക്യൂസിനെ കീഴടക്കുകയും ചെയ്തു. ഒടുവില്‍ റോമന്‍ പട്ടാളക്കാര്‍ ആര്‍ക്കിമിഡീസിനെ വധിച്ചു.

ബി.സി. രണ്ടാം ശതകത്തില്‍ ഹിപ്പാര്‍ക്കസ് നക്ഷത്രങ്ങളുടെ സ്ഥാനങ്ങളെപ്പറ്റി പഠനം നടത്തി, 1080 നക്ഷത്രങ്ങളുടെ ഒരു ലഘുലേഖ തയാറാക്കി. (ഇപ്പോഴും ഈ രേഖ ജ്യോതിഷികള്‍ ഉപയോഗിക്കാറുണ്ട്.) വിഷുവങ്ങളുടെ പുരസ്സരണം കണ്ടെത്തി. (ആയിരത്തോളം വര്‍ഷങ്ങള്‍ക്ക് ശേഷം സര്‍. ഐസക് ന്യൂട്ടനാണ് ഈ ചലനത്തിന് വിശദീകരണം നല്‍കിയത്.)

ടോളമി എന്ന ശാസ്ത്രജ്ഞന്‍ ഭൂമിയാണ്‌ പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ കേന്ദ്രം എന്ന ധാരണക്ക്‌ കൂടുതല്‍ വ്യാപ്തി നല്‍‍കുന്ന ഒരു പ്രപഞ്ചമാതൃക അവതരിപ്പിച്ചു. അല്‍മജെസ്റ്റ് എന്ന പുസ്തകത്തില്‍ തന്റെ ആശയങ്ങള്‍ ടോളമി അവതരിപ്പിച്ചു. അദ്ദേഹത്തിന്റെ ഒപ്റ്റിക്സ് എന്ന പുസ്തകത്തില്‍ പ്രകാശത്തിന് വിവിധ മാധ്യമങ്ങളിലുണ്‍ടാകുന്ന അപവര്‍ത്തനത്തെപ്പറ്റി പ്രതിപാദിക്കുന്നു. ടോളമിയുടെ പ്രപഞ്ചമാതൃക ഭൂകേന്ദ്രീകൃത പ്രപഞ്ചമാതൃക എന്നറിയപ്പെടുന്നു.

ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിന്റെ വികാസത്തിന് പൗരാണിക ഗ്രീക്ക് സംസ്കാരം നല്‍കിയ മഹത്തായ സംഭാവനകളില്‍ ഏറ്റവും അവസാനത്തേതായിരുന്നു ടോളമിയുടെ സംഭാവനകള്‍.

ഇരുണ്ട കാലഘട്ടം

ഏകദേശം കൃസ്ത്വബ്ദം ഒന്നാം ശതകം മുതല്‍ പതിനഞ്ചാം ശതകം വരെ ഭൗതികശാസ്ത്രചരിത്രത്തിലെ ഇരുണ്ട കാലഘട്ടം എന്നാണ് അറിയപ്പെടുന്നത്. ഗ്രീക്ക് സംസ്കാരത്തിന്റെ അപചയവും ക്രൈസ്തവീയതയുടെ വികാസവും ആരംഭിച്ചു. അലക്സാന്‍ഡ്രിയന്‍ പാഠ്യധാരയുമായി ബന്ധപ്പെടുത്തി പറയാവുന്ന അവസാനത്തെ നാമം ഒരുപക്ഷേ തിയോണ്‍ എന്ന ഗണിതജ്ഞന്റെ മകളും ശാസ്ത്രാധ്യാപികയുമായ ഹൈപാതിയയുടേതാകാം. റോമന്‍ ചക്രവര്‍‍ത്തി ജൂലിയന്‍-ദ-അപോസ്റ്റേറ്റ് ന്റെ കാലത്താണ് ഹൈപാതിയ ജീവിച്ചിരുന്നത്. ജൂലിയന്‍ ചക്രവര്ത്തിയുടെ മരണശേഷം എ.ഡി.415ല്‍ ബിഷപ്പ് കൈറില്ലോസിന്റെ നേതൃത്വത്തില്‍ ഒരു വലിയ ഗ്രീക്ക് വിരുദ്ധ പ്രക്ഷോഭം ഉണ്ടായി. കൃസ്ത്യന്‍ വിപ്ലവകാരികളാല്‍ ഹൈപാതിയ വധിക്കപ്പെട്ടു, ഗ്രീസിലെ അവശേഷിച്ചിരുന്ന ഗ്രന്ഥശാലകള്‍ തകര്‍ക്കപ്പെട്ടു. ടോളമിയുടെ പ്രപഞ്ചമാതൃക, ബൈബിളുമായി നന്നായി ചേരുമെന്നതിനാല്‍, ക്രൈസ്തവമേധാവികള്‍ എതിരില്ലാതെ സ്വീകരിച്ചു. അക്കാലത്തെ ചര്‍ച്ചകളെല്ലാം തന്നെ അശാസ്ത്രീയമായിരുന്നു.

എ.ഡി. ഏഴാം ശതകത്തോടെ അറേബ്യന്‍സാമ്രാജ്യം ശക്തമായി. അല്‍ജിബ്ര, ആല്‍ക്കഹോള്‍, അമാല്‍ഗം, ആല്‍ക്കലി, അല്‍മനാക്, അല്‍ക്കെമി, തുടങ്ങി ധാരാളം ശാസ്ത്രപദങ്ങളുടെ പിറവിക്ക് അറേബ്യന്‍ കാലഘട്ടം സാക്ഷിയായി. ഗണിതത്തില്‍ ധാരാളം സംഭാവനകള്‍ അറബികള്‍ നല്‍കിയെങ്കിലും ജ്യോതിശാസ്ത്രത്തിലും രസായനശാസ്ത്രത്തിലും അവരുടെ പഠനങ്ങള്‍ വിചിത്രങ്ങളായ ലക്ഷ്യങ്ങളാല്‍ വ്ഴിതെറ്റിപ്പോയി. ഭൗതികശാസ്ത്രത്തില്‍ കാര്യമായൊന്നും ചെയ്തതുതന്നെയില്ല.

ചെങ്കിസ്ഖാന്റെ ആക്രമണവും ക്രൈസ്തവരുടെ എതിര്‍പ്പും പന്ത്രണ്ടാം നൂറ്റാണ്ടോടെ അറബ് സാമ്രാജ്യത്തിന്റെ അപചയത്തിന് കാരണമായി. ഈ കാലഘട്ടത്തില്‍ യൂറോപ്പില്‍ ഒരു ഉണര്‍വ് പ്രകടമായിത്തുടങ്ങി. എ.ഡി.1100ല്‍ പാരീസ് സര്‍വകലാശാല സ്ഥാപിക്കപ്പെട്ടു. തുടര്‍ന്ന് ഓക്സ്ഫോര്‍ഡ്, കേംബ്റിഡ്ജ് സര്‍വകലാശാലകളും. എന്നിരുന്നാലും പഠനം ക്രിസ്തീയ പള്ളികളുടെ കര്‍ശന നിരീക്ഷണത്തിന്‍ കീഴിലായിരുന്നു. അറേബ്യന്‍ പരിഭാഷകളിലൂടെ യൂറോപ്പിലെത്തിയ അരിസ്റ്റോട്ടിലിന്റെ ഗ്രന്ഥങ്ങളെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയായിരുന്നു പഠനം. അരിസ്റ്റോട്ടില്‍ ഭൗതികശാസ്ത്രത്തില്‍ അത്രയൊന്നും മികവ് പുലര്‍ത്താതിരുന്നതുകൊണ്ടുതന്നെ ഈ പഠനങ്ങളൊന്നും ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിന്റെ പുനര്‍ജനിക്ക് കാരണമായില്ല.

പതിനഞ്ചാം ശതാബ്ദത്തിന്റെ മധ്യത്തോടെ, ജര്‍മനിയിലെ മെയ്സിലെ ഫുസ്റ്റ് എന്ന ജര്‍മന്‍കാരന്റെ ശാലയില്‍ അച്ചടിയന്ത്രം കണ്ടുപിടിക്കപ്പെടുകയും തുടര്‍ന്ന് ധാരാളം അച്ചടിശാലകള്‍ ആരംഭിക്കപ്പെടുകയും ചെയ്തു. അറിവിന്റെ പെട്ടെന്നുള്ള വ്യാപനത്തിന് ഇത് കാരണമായി. വിജ്ഞാനത്തിന്റെ ചരിത്രത്തിലെ ഒരു മഹാസംഭവമായി അച്ചടിയുടെ കണ്‍ടുപിടുത്തം വിലയിരുത്തപ്പെടുന്നു. എങ്കിലും ഭൗതികശാസ്ത്രം അപ്പോഴും ഉറങ്ങിത്തന്നെ കിടന്നു.

നവോത്ഥാന കാലം

1514 -ല്‍ പോളിഷ്‌ പാതിരിയായിരുന്ന നിക്കോളസ്‌ കോപ്പര്‍നിക്കസ്‌ സൂര്യനെ കേന്ദ്രമാക്കിയുള്ള ഒരു പ്രപഞ്ചമാതൃകയുമായി മുന്നോട്ടുവന്നു. (പള്ളിയെ ഭയന്ന് അദ്ദേഹം തന്റെ മാതൃക ആദ്യം രഹസ്യമായി വിതരണം ചെയ്യുകയാണുണ്ടായത്‌). ശതാബ്ദങ്ങളായുള്ള ഉറക്കത്തില്‍‍ നിന്നുള്ള ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിന്റെ ഉണര്‍ന്നെഴുന്നേല്പായിരുന്നു അത്.

പതിനേഴാം ശതാബ്ദത്തില്‍ ജര്‍മന്‍കാരനായ ജോഹന്നാസ്‌ കെപ്ലര്‍ കോപ്പര്‍നിക്കന്‍ സിദ്ധാന്തത്തെ പരിഷ്കരിച്ചു. ഗ്രഹങ്ങള്‍ വൃത്താകൃതിയിലല്ല, മറിച്ച്‌ ദീര്‍ഘവൃത്താകൃതിയിലാണ്‌ സഞ്ചരിക്കുന്നതെന്ന് കെപ്ലര്‍ ഗണിതശാസ്ത്രപരമായി അനുമാനിച്ചു. നിരീക്ഷണങ്ങള്‍ ഈ വാദം സാധൂകരിക്കുകയും ചെയ്തു.

ഇതേകാലത്ത്‌, ഇറ്റലിക്കാരനായ ഗലീലിയോ ഗലീലി ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിന്റെ ഉദാത്ത കാലഘട്ടത്തിന്‌ (Classical period) തുടക്കം കുറിച്ചു. പതിനേഴാം ശതാബ്ദത്തിന്റെ ആദ്യ പാദങ്ങളില്‍ ഗലീലിയൊ ഗലീലി ബലതന്ത്രത്തില്‍ പല നിയമങ്ങളും ആവിഷ്കരിച്ചു. ഒരിക്കല്‍ അദ്ദേഹം പള്ളിയില്‍ പ്രാര്‍ഥിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുകയായിരുന്നു. അപ്പോഴാണ് ആടിക്കൊണ്ടിരുന്ന ഒരു വലിയ തൂക്കുവിളക്ക് അദ്ദേഹത്തിന്റെ കണ്ണില്‍ പെട്ടത്. വിളക്കിന്റെ ആട്ടം ക്രമേണ കുറഞ്ഞുവരിക സ്വാഭാവികമാണല്ലോ. എന്നാല്‍ കൂടുതല്‍ ദൂരം ആടിയാലും കുറഞ്ഞദൂരം ആടിയാലും ഓരോ ആട്ടത്തിനും വേണ്ടിവരുന്ന സമയം തുല്യമാണെന്ന് ഗലീലിയോ അനുമാനിച്ചു. എന്നാല്‍ ഇത് പരീക്ഷിച്ചുനോക്കാന്‍ അപ്പോള്‍ അദ്ദേഹത്തിന്റെ കയ്യില്‍ ഘടികാരങ്ങളൊന്നും ഉണ്ടായിരുന്നില്ല. സ്വന്തം ഹൃദയമിടിപ്പിനെ സമയമളക്കാന്‍ ഉപയോഗിച്ച് തന്റെ അനുമാനം ശരിയാണെന്ന് അദ്ദേഹം മനസ്സിലാക്കി. വീട്ടില്‍ ചെന്നതിനുശേഷം അദ്ദേഹം പലവട്ടം ഇക്കാര്യം പരീക്ഷിച്ചുനോക്കി. പലനീളത്തിലുള്ള പെന്‍ഡുലങ്ങള്‍ കൊണ്ട് പരീക്ഷണം ആവര്‍ത്തിച്ചു. പെന്‍ഡുലം എത്രദൂരത്തില്‍ ആടിയാലും അതിനെടുക്കുന്ന 'ദോലനസമയം' ഒന്നുതന്നെയാണെന്ന് ഉറപ്പുവരുത്തി. എന്നാല്‍ നീളം കൂടുന്തോറും ദോലനത്തിനെടുക്കുന്ന സമയം കൂടും. ഗലീലിയോ കണ്ടെത്തിയ ഈ തത്ത്വമാണ് പിന്നീട് പെന്‍ഡുലം ഘടികാരത്തിന്റെ നിര്‍മാണത്തിന് അടിസ്ഥാനമായത്. താഴേക്ക് വീഴുന്ന വസ്തുവിന്റെ വേഗം ഭാരത്തിനനുസരിച്ച് കൂടുമെന്നായിരുന്നു അരിസ്റ്റോട്ടിലിന്റെ കാലം മുതലുള്ള വിശ്വാസം. എന്നാല്‍ ഭാരം കൂടിയതും കുറഞ്ഞതുമായ വസ്തുക്കള്‍ ഒരേ ഉയരത്തില്‍ നിന്ന് ഒരേസമയം താഴേക്കിട്ടാല്‍ ശൂന്യതയിലാണെങ്കില്‍ അവ രണ്ടും ഒരേസമയം ഭൂമിയില്‍ വീഴുമെന്നായിരുന്നു ഗലീലിയോയുടെ കണ്ടെത്തല്‍. ഇക്കാര്യം പരീക്ഷിച്ചറിയാന്‍ ഗലീലിയോ നടത്തിയ പരീക്ഷണം പ്രസിദ്ധമാണ്. അദ്ദേഹം പിസയിലെ ചരിഞ്ഞഗോപുരത്തിനുമുകളില്‍കയറിനിന്ന് ഭാരം കൂടിയതും കുറഞ്ഞതുമായ രണ്ട് ഇരുമ്പുണ്ടകള്‍ താഴേക്കിട്ട് തന്റെ സിദ്ധാന്തം തെളിയിച്ചു. ഗതികത്തിന് അദ്ദേഹം നല്‍കിയ സംഭാവനകളില്‍ ഏറ്റവും പ്രാധാന്യമര്‍ഹിക്കുന്നതാണ് ജഡത്വനിയമം. 1609-ല്‍ ഗലീലിയോ, അപ്പോള്‍മാത്രം കണ്ടുപിടിക്കപ്പെട്ട ദൂരദര്‍ശിനി ഉപയോഗിച്ച്‌ നക്ഷത്രനിരീക്ഷണം ആരംഭിച്ചു. അകലെയുള്ള വസ്തുക്കളെ 32 മടങ്ങ് വലുതാക്കി കാണിക്കാനുള്ള കഴിവ് ഗലീലിയോയുടെ ദൂരദര്‍ശിനിക്കുണ്ടായിരുന്നു. വ്യാഴം എന്ന ഗ്രഹത്തെ നിരീക്ഷിച്ചപ്പോള്‍ അതിനെ പ്രദക്ഷിണം ചെയ്യുന്ന നാല് ഉപഗ്രഹങ്ങളെ ഗലീലിയോ കണ്ടെത്തി. അരിസ്റ്റോട്ടീലിയന്‍ പ്രപഞ്ചസിദ്ധാന്തങ്ങള്‍ തെറ്റാണെന്നും കോപ്പര്‍നിക്കസിന്റെ വാദങ്ങളാണ് ശരിയെന്നും ലോകത്തെ മനസ്സിലാക്കുവാന്‍ ദൂരദര്‍ശിനി അദ്ദേഹത്തെ ഏറെ സഹായിച്ചു. എന്നാല്‍ ഭൂമി സ്വയം കറങ്ങുകയും സൂര്യനുചുറ്റും അത് കറങ്ങുകയും ചെയ്യുന്നു എന്ന സത്യം ബൈബിളിന് എതിരായിരുന്നു. ഇക്കാരണത്താല്‍ കൃസ്തീയസഭയ്ക്ക് അദ്ദേഹം അനഭിമതനായിത്തീര്‍ന്നു. ദൈവവിരോധിയായി മുദ്രകുത്തപ്പെട്ട ഗലീലിയോയ്ക്ക് വിചാരണ നേരിടേണ്ടിവന്നു. ആറുമാസം നീണ്ടുനിന്ന ആ കുറ്റവിചാരണയ്ക്കൊടുവില്‍ ജീവന്‍ രക്ഷിക്കാന്‍ താന്‍ കണ്ടെത്തിയ സത്യങ്ങള്‍ തെറ്റാണെന്ന് പറയേണ്ടതായും വന്നു.

ഐസക്ക്‌ ന്യൂട്ടന്‍ 1687ല്‍ ഭൗതികദര്‍ശനത്തിന്റെ ഗണിതസിദ്ധാന്തങ്ങള്‍ (Philosophiae Naturalis Principia Mathematica) പ്രസിദ്ധീകരിച്ചു. ഭൗതികശാസ്ത്രശാഖയില്‍ പ്രസിദ്ധീകരിക്കപ്പെട്ട ഏറ്റവും പ്രധാനപ്പെട്ടതും ശ്രദ്ധേയമായതുമായ പുസ്തകമാണ്‌ ഇത്‌. ഇതില്‍ വസ്തുക്കളുടെ ചലനത്തെപ്പറ്റിയുള്ള ഭൗതികനിയമങ്ങളും അവയെകുറിക്കുന്ന ഗണിതസൂത്രങ്ങളും അദ്ദേഹം അവതരിപ്പിക്കുന്നു. മാത്രമല്ല, പ്രപഞ്ചത്തിലെ ഓരോവസ്തുവും മറ്റുള്ളവയെ ആകര്‍ഷിക്കുന്നുവെന്നും ഈ ആകര്‍ഷണബലം വസ്തുക്കളുടെ ദ്രവ്യമാനത്തിനനുസരിച്ചും അകലത്തിനനുസരിച്ചും വ്യത്യാസപ്പെട്ടിരിക്കുന്നുവെന്നുമുള്ള പ്രപഞ്ചഗുരുത്വാകര്‍ഷണനിയമം അദ്ദേഹം മുന്നോട്ടുവച്ചു. ചലനനിയമങ്ങള്‍, ഗുരുത്വാകര്‍ഷണനിയമം എന്നീ ഭൗതികസിദ്ധാന്തങ്ങള്‍ ആയിരുന്നു ഈ ഗ്രന്ഥത്തിലെ പ്രധാന പ്രതിപാദ്യം. ദ്രവഗതികസംബന്ധിയായ ധാരാളം സിദ്ധാന്തങ്ങളും ഈ ഗ്രന്ഥത്തില്‍ ഉള്‍ക്കൊണ്ടിരുന്നു. ബലതന്ത്രത്തിലെന്നപോലെ പ്രകാശികത്തിലും ന്യൂട്ടന്‍ ധാരാളം സംഭാവനകള്‍ നല്‍കി. ധവളപ്രകാശം നിറങ്ങളുടെ ഒരു സങ്കരമാണെന്ന് പ്രിസങ്ങള്‍ ഉപയൊഗിച്ചുള്ള പരീക്ഷണങ്ങളിലൂടെ അദ്ദേഹം തെളിയിച്ചു. പ്രകാശത്തിന്റെ സ്വഭാവം വിശദീകരിക്കാനായി ന്യൂട്ടന്‍ കണികാസിദ്ധാന്തം ആവിഷ്കരിച്ചു. പ്രകാശത്തെക്കുറിച്ചുള്ള തന്റെ പഠനങ്ങളും സിദ്ധാന്തങ്ങളും അടങ്ങുന്ന പ്രകാശശാസ്ത്രം (Optics) എന്ന ഒരു പുസ്തകം കൂടി അദ്ദേഹം പ്രസിദ്ധീകരിച്ചു.

പത്തൊന്‍പതാം ശതാബ്ദത്തിന്റെ ആദ്യപാദങ്ങളില്‍ വൈദ്യുതി-കാന്തത എന്നീവിഷയങ്ങളിലും താപഗതികത്തിലും അനേകം കണ്ടെത്തലുകളുണ്ടായി. എന്നാല്‍ അവസാനപാദങ്ങളാകട്ടെ, ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിന്റെ ഉദാത്തകാലഘട്ടത്തിന്റെ അന്ത്യത്തിന് സാക്ഷ്യം വഹിച്ചു.

ഹാന്‍സ് ക്രിസ്റ്റ്യന്‍ ഏര്‍സ്റ്റഡ് എന്ന ശാസ്ത്രജ്ഞന്‍ 1820-ല്‍ വൈദ്യുതിയും കാന്തതയും തമ്മില്‍ ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നുവെന്ന് കണ്ടുപിടിച്ചു. വൈധുതിയും കാന്തതയും വെവ്വേറെ ശക്തികളാണെന്നായിരുന്നു അതുവരെയുണ്ടായിരുന്ന വിശ്വാസം. വൈദ്യുതിയുടെ കാന്തികതയെ അടിസ്ഥാനമാക്കി നിരവധി കണ്ടുപിടുത്തങ്ങളാണ് പിന്നീടുണ്ടായത്. ഏര്‍സ്റ്റഡിന്റെ കണ്ടുപിടുത്തങ്ങളെ അടിസ്ഥാനപ്പെടുത്തിയാണ് വൈദ്യുതിയുടെ സാന്നിദ്ധ്യം അറിയാനുള്ള ഉപകരണമായ ഗാല്‍‌‍വനോമീറ്റര്‍ കണ്ടുപിടിച്ചത്.

ഏര്‍‌സ്റ്റഡിന്റെ പിന്‍ഗാമികളില്‍ ശ്രദ്ധേയനായ ആന്ദ്രേ ആം‌പിയര്‍ ഡൊമിനിക് ആര്‍ഗോളുമായി ചേര്‍ന്ന് ആദ്യത്തെ സോളിനോയിഡ് നിര്‍‌മിച്ചു. ആമ്പിയര്‍ വൈദ്യുതിയുടെ തീവ്രത അളക്കാനുള്ള അമ്മീറ്റര്‍ എന്ന ഉപകരണം നിര്‍‌‍മിച്ചു. ആം‌പിയര്‍ എന്ന ശാസ്ത്രജ്ഞനോടുള്ള ആദരസൂചകമായി വൈദ്യുതിയുടെ അളവിന് ആം‌പിയര്‍ എന്ന പേര് നല്‍‌കപ്പെട്ടു.

വൈദ്യുതിയയും കാന്തതയെയും പരസ്പരം പരിവര്‍ത്തനം ചെയ്യാന്‍ സാധിക്കും എന്ന് കണ്ടെത്തി.

മൈക്കല്‍സണ്‍ മോര്‍ലി പരീക്ഷണം

ആധുനിക കാലം

ഇരുപതാം ശതകത്തിന്റെ ആദ്യപാദങ്ങളില്‍ ഉദാത്തഭൗതികത്തിലെ പല സിദ്ധാന്തങ്ങളും പൊളിച്ചെഴുതപ്പെടുകയോ നവീകരിക്കപ്പെടുകയോ ചെയ്തു. നവീന ഭൗതികത്തിന്റെ ഉദയത്തിന് ഈ നൂറ്റാണ്ട് സാക്ഷ്യം വഹിച്ചു.

1900 മുതല്‍ പ്ലാങ്ക്, ഐന്‍സ്റ്റൈന്‍ , നീല്‍സ് ബോര്‍ മുതലായ ഭൗതികജ്ഞര്‍ ക്വാണ്ടം സിദ്ധാന്തത്തിന്റെ സഹായത്തോടെ വിവിധ പരീക്ഷണഫലങ്ങള്‍ വിശദീകരിക്കാന്‍ ആരംഭിച്ചു.

1905ല്‍ ഐന്‍സ്റ്റൈന്‍ പ്രസിദ്ധീകരിച്ച വിശിഷ്ടാപേക്ഷികതാസിദ്ധാന്തം ശാസ്ത്രഗതിയെ തിരിച്ചുവിട്ടു. സ്വതന്ത്രമായി ചലിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുന്ന എല്ലാ നിരീക്ഷകരെയും സംബന്ധിച്ചിടത്തോളം അവരുടെ വേഗത എത്രതന്നെയായാലും ഭൗതികശാസ്ത്രനിയമങ്ങള്‍ ഒന്നുതന്നെയാണ്‌. ഏല്ലാ നിരീക്ഷകര്‍ക്കും അവര്‍ എത്രതന്നെ വേഗതയില്‍ സഞ്ചരിച്ചാലും പ്രകാശവേഗത ഒന്നുതന്നെയാണ്‌. ഇവ വിശിഷ്ടാപേക്ഷികതാസിദ്ധാന്തത്തിന്റെ മൗലിക തത്ത്വങ്ങളാണ്‌. ഈ മൗലിക തത്ത്വങ്ങള്‍ അംഗീകരിക്കുമ്പോള്‍ സ്ഥലവും കാലവും നിരീക്ഷകന്റെ ചലനത്തെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു എന്ന് വരുന്നു. ഈ ആശയങ്ങള്‍ ഭൗതികത്തില്‍ വിപ്ലവകരമായ മാറ്റങ്ങള്‍ ഉണ്ടാക്കി. ഈ ആശയത്തില്‍ നിന്നു രൂപം കൊണ്ടതാണ്‌ ഐന്‍സ്റ്റൈന്റെ പ്രസിദ്ധമായ E = mc² എന്ന സമീകരണം. ഐന്‍സ്റ്റൈന്‍ വിശിഷ്ടാപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തം അവതരിപ്പിക്കുന്നതിനുമുന്‍പുവരെ ദ്രവ്യത്തെയും ഊര്‍ജ്ജത്തെയും വ്യത്യസ്തവും വ്യതിരിക്തവുമായിട്ടാണ്‌ കണ്ടിരുന്നത്‌. ദ്രവ്യത്തെ ഊര്‍ജ്ജമായും ഊര്‍ജ്ജത്തെ ദ്രവ്യമായും മാറ്റാവുന്നതാണെന്ന് ഐന്‍സ്റ്റൈന്‍ തെളിയിച്ചു.

1907ല്‍ ഐന്‍സ്റ്റൈന്റെ ഗുരുനാഥന്മാരില്‍ ഒരാളായ ഹെര്‍മന്‍ മിന്‍കോവ്സ്‌കി ചതുര്‍മാനപ്രപഞ്ചം എന്ന ആശയം മുന്നോട്ടുവച്ചു. ഈ പ്രപഞ്ചവീക്ഷണം സ്ഥലകാലങ്ങളെ വേര്‍പിരിയാന്‍ ആകാത്തവിധം കൂട്ടിയിണക്കുന്നു. നമ്മുടെ പ്രപഞ്ചം വിശദീകരിക്കപ്പെടേണ്ടത്‌ ഒരു ത്രിമാനീയസ്ഥലത്തിലല്ല, മറിച്ച്‌ ഒരു ചതുര്‍മാനീയ സ്ഥലകാലസംയോഗത്തിലാണ്‌.

1911ല്‍ ബ്രിട്ടീഷ്‌ ഭൗതികജ്ഞനായ ഏണസ്റ്റ്‌ റഥര്‍ഫോര്‍ഡ്‌ അണുക്കള്‍ക്ക്‌ ഒരു ആന്തരിക ഘടനയുണ്ടെന്ന് വ്യക്തമാക്കി. അണുവിന് ഒരു വളരെ ചെറുതും ധനാത്മക ചാര്‍ജുള്ളതുമായ ഒരു കേന്ദ്രം ഉണ്ടെന്ന് ഇംഗ്ലണ്ടിലെ മാഞ്ചെസ്റ്റര്‍ സര്‍വകലാശാലയില്‍ വെച്ച് അദ്ദേഹം കണ്ടെത്തി. അണുവിന്തെ ഭാരം മുഴുവനും ഈ അണുകേന്ദ്രത്തില്‍ (ന്യൂക്ലിയസില്‍) കേന്ദ്രീകരിച്ചിരിക്കുന്നു. അണുകേന്ദ്രവും അതിനു ചുറ്റും വലം വെക്കുന്ന ഋണാത്മക ചാര്‍ജുള്ള ഇലക്ട്രോണുകളും ചേര്‍ന്നുണ്ടായതാണ്‌ അണുക്കളെന്ന് അദ്ദേഹത്തിന്റെ പരീക്ഷണങ്ങള്‍ സ്ഥിതീകരിച്ചു. അങ്ങനെ റഥര്‍ഫോര്‍ഡിന്റെ അണുമാതൃക നിലവില്‍ വന്നു. എന്നാല്‍ ഇതിന് ചില പോരായ്മകള്‍ ഉണ്ടായിരുന്നു. റഥര്‍ഫോര്‍ഡിന്റെ ശിഷ്യനായ നീല്‍സ് ബോര്‍ റഥര്‍ഫോര്‍ഡിന്റെ അണുമാതൃക പരിഷ്കരിച്ച് ഒരു പുതിയ അണുമാതൃക അവതരിപ്പിച്ചു. ഇത് ബോറിന്റെ അണുമാതൃക എന്ന് വിഖ്യാതമായി.

വിശിഷ്ടാപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തത്തിന്‌ ത്വരിതപ്പെട്ടതോ ഗുരുത്വാകര്‍ഷണത്തിനു വിധേയമാകുന്നതോ ആയ ചലനം വിശദീകരിക്കാന്‍ കഴിഞ്ഞിരുന്നില്ല. മിന്‍കോവ്സ്‌കിയുടെ ചതുര്‍മാന പ്രപഞ്ചം എന്ന ആശയത്തെ ഉപയൊഗിച്ചുകൊണ്ട്‌ 1915ല്‍ ഐന്‍സ്റ്റൈന്‍ സാമാന്യ ആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തം പ്രസിദ്ധീകരിച്ചു. സാമാന്യ ആപേക്ഷികതാസിദ്ധാന്തത്തിന്‌ ത്വരിതചലനങ്ങളെയുയും ഗുരുത്വാകര്‍ഷണത്തിനു വിധേയമായ ചലനങ്ങളെയും വിശദീകരിക്കാന്‍ കഴിഞ്ഞു. സാമാന്യ ആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തം ഗുരുത്വാകര്‍ഷണത്തെക്കുറിച്ച്‌ തികച്ചും നവീനമായ ഒരു കാഴ്ചപ്പാടാണ്‌ മുന്നോട്ടുവെച്ചത്‌. ദ്രവ്യത്തിന്റെ സാന്നിദ്ധ്യം സമീപത്തുള്ള സ്ഥലകാലത്തെ വളക്കുന്നു. സഞ്ചാരം സുഗമമാക്കുന്നതിന്‌ വസ്തുക്കള്‍ ഈ വക്രപഥത്തിലൂടെ സഞ്ചരിക്കുന്നു. ന്യൂട്ടന്റെ ഗുരുത്വാകര്‍ഷണ സിദ്ധാന്തത്തിനു വിശദീകരിക്കാന്‍ കഴിയാത്ത പ്രതിഭാസങ്ങള്‍ വിശദീകരിക്കാന്‍ ഐന്‍സ്റ്റൈന്റെ സാമാന്യ ആപേക്ഷികതാസിദ്ധാന്തത്തിനു കഴിഞ്ഞു.

1916-ല്‍ കാള്‍ഷ്വാര്‍സ്‌ചെല്‍ഡ് എന്ന ശാസ്ത്രജ്ഞന്‍ പ്രപഞ്ചത്തില്‍ തമോഗര്‍‌‍ത്തങ്ങള്‍ നിലനില്‍ക്കുന്നുണ്‍ട് എന്ന് കണ്ടെത്തി.

1932-ല്‍ കേംബ്രിഡ്‌ജ്‌ വിശ്വവിദ്യാലയത്തിലെ ഭൗതികജ്ഞനായിരുന്ന ജെയിംസ്‌ ചാഡ്‌വിക്‌ അണുകേന്ദ്രത്തില്‍ ന്യൂട്രോണ്‍ എന്ന് വിളിക്കുന്ന മറ്റൊരു കണം കൂടിയുണ്ടെന്ന് കണ്ടെത്തി.

1969-ല്‍ പ്രോട്ടോണുകളും ന്യൂട്രോണുകളും മറ്റും ചെറുകണങ്ങളാല്‍ നിര്‍മ്മിതമാണ്‌ എന്ന് മുറെ ജെല്‍മാന്‍ എന്ന ഭൗതികജ്ഞന്‍ അഭിപ്രായപ്പെട്ടു. ഈ ചെറുകണങ്ങള്‍ക്ക്‌ അദ്ദേഹം ക്വാര്‍ക്കുകള്‍ എന്ന് പേരിട്ടു.

നവീനഭൗതികത്തിന്റെ രണ്ടു മഹത്തായ ശാഖകളായ സാമാന്യ ആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തത്തെയും ക്വാണ്ടം ബലതന്ത്രത്തെയും സംയോജിപ്പിക്കാനുള്ള ശ്രമങ്ങള്‍ തുടര്‍ച്ചയായി നടന്നുകൊണ്ടിരുന്നു. 1970കളുടെ ആദ്യപകുതിയില്‍ സ്റ്റീഫന്‍ ഹോക്കിങ്ങ്‌ ക്വാണ്ടം ഗുരുത്വസിദ്ധാന്തം എന്നൊരു പുതിയ സിദ്ധാന്തം രൂപപ്പെടുത്തി.

ഭാവി

ഐക്യരാഷ്ട്രങ്ങള്‍ വര്‍ഷം 2005 നെ ലോകഭൗതികശാസ്ത്രവര്‍ഷമായി പ്രഖ്യാപിച്ചിരുന്നു.

2009 ല്‍ ഭൗതികശാസ്ത്രം പലമേഖലകളിലും വികാസം പ്രാപിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുന്നു. സാന്ദ്രദ്രവ്യഭൗതികത്തിലെ (Condenced Matter Physics) പൂര്‍ണവിശദീകരണം നല്‍കാന്‍ ഇതുവരെ കഴിയാത്ത ഒരു പ്രശ്നമാണു ഉന്നത-താപ അതിചാലകതയുടെ സൈദ്ധാന്തിക വിശദീകരണം .

ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിന്റെ ഏകീകരണം:

ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിന്റെ ഏകീകരണത്തിന്‌ അനിവാര്യമായാ ആദ്യ പടി സാമാന്യാപേക്ഷികതാസിദ്ധാന്തം, ക്വാണ്ടം ബലതന്ത്രം എന്നിവയുടെ ഏകീകരണമാണ്‌. ക്വാണ്ടം ബലതന്ത്രത്തെയും പൊതുആപേക്ഷികതാസിദ്ധാന്തത്തെയും തമ്മില്‍ സംയോജിപ്പിച്ച് ഒരു പൊതു സിദ്ധാന്തമുണ്ടാക്കാനുള്ള ശ്രമം ഇനിയും ഫലപ്രാപ്തിയില്‍ എത്തിയിട്ടില്ല. ഭൗതികജ്ഞര്‍ ഒരു പൂര്‍ണ ഏകീകൃത സിദ്ധാന്തത്തിനായി ശ്രമിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുന്നു

ധാരാളം ജ്യോതിശാസ്ത്രപ്രശ്‌നങ്ങളും ഇനിയും വിശദീകരിക്കപ്പെടേണ്ടതായിട്ടുണ്ട്. പ്രപഞ്ചത്തെപപറ്റിയുള്ള പല പ്രവചനങ്ങളും ചോദ്യം ചെയ്യപ്പെട്ടുകൊണ്ടിരിക്കുന്നു.

ഗവേഷണം

ആധുനിക കാലത്തെ ഭൗതിക ശാസ്ത്ര ഗവേഷണം പ്രധാനമായും താഴെ പറയുന്ന മേഖലകളിലാണ്.

കണികാ ഭൗതികം: ദ്രവ്യത്തെ നിര്‍മ്മിച്ചിരിക്കുന്ന ആറ്റങ്ങളെയും, അടിസ്ഥാന കണികകളായ ഇലക്ട്രോണ്‍, പ്രോട്ടോണ്‍, ക്വാര്‍ക്കുകള്‍ തുടങ്ങിയവയെയും കുറിച്ചുള്ള പഠനം. അടിസ്ഥാന കണികളുടെ നിര്‍മ്മാണത്തിന്‌ ഉയര്‍ന്ന ഊര്‍ജ്ജം ആവശ്യമായതിനാല്‍ ഈ മേഖല "ഉന്നതോര്‍ജ്ജ ഭൗതികം" എന്നും അറിയപ്പെടുന്നു. ചില നവീന സിദ്ധാന്തങ്ങള്‍ പ്രവചിക്കുന്നത് പോലെ ഹിഗ്ഗ്സ് ബോസോണ്‍ എന്ന അടിസ്ഥാന കണിക നിലനില്‍ക്കുന്നുണ്ടോ എന്ന അന്വേഷണം വര്‍‌ത്തമാന താല്‍‌പര്യമാണ്‌.

ജ്യോതിര്‍ഭൗതികം: ബഹിരാകാശത്തെ കുറിച്ചുള്ള പഠനം. തമോഗര്‍ത്തങ്ങള്‍, നക്ഷത്രസമൂഹങ്ങള്‍ തുടങ്ങി പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ തന്നെ ഉല്‍‌പത്തിയെ കുറിച്ചുള്ള പഠനം.

അണു & തന്മാത്രാ ഭൗതികം: ആറ്റങ്ങളുടെയും തന്മാത്രകളുടെയും ഭൗതികഗുണങ്ങളെ പറ്റിയുള്ള പഠനം. ബോസ്-ഐന്‍‌സ്റ്റീന്‍ ഖനീഭവനം ഏറെ താല്പര്യമുണര്‍‌ത്തുന്ന ഗവേഷണമേഖലയാണ്‌.

ഭൗതികശാസ്ത്രവും സാങ്കേതികവിദ്യയും

സാങ്കേതികവിദ്യയുമായി ഭൗതികശാസ്ത്രത്തോളം ബന്ധമുള്ള മറ്റൊരു ശാസ്ത്രശാഖയും ഇല്ല എന്നുതന്നെ പറയാം. ജീവിതം സുഖപ്രദവും അര്‍ഥവത്തുമാക്കുന്നതിനുപകരിക്കുന്ന ഉപകര്‍ണങ്ങളുടെ നിര്‍മാണം സാധ്യമാക്കുന്ന ഒട്ടേറെ തത്ത്വങ്ങളും സിദ്ധാന്തങ്ങളും അടങ്ങിയ ബൃഹത്തായ ഒരു വിജ്ഞാനശാഖയാണ് ഭൗതികശാസ്ത്രം.

ഉപസംഹാരം

ഭൗതികശാസ്ത്രം അനുനിമിഷം വളര്‍ന്നുകൊണ്ടിരിക്കുന്ന ഒരു ശാസ്ത്രശാഖയാണ്. അങ്ങനെ തുടര്‍ന്നുള്ള പഠനത്തിനും ഗവേഷണത്തിനും അത് ധാരാളം വക നല്‍കുകയും ചെയ്യുന്നു. ഒരുപക്ഷേ നിത്യജീവിതവുമായി ഇത്രത്തോളം ബന്ധപ്പെട്ട മറ്റൊരു ശാസ്ത്രശാഖ ഇല്ലെന്നുതന്നെ പറയാം.

ഇതും കൂടി കാണുക

ബാഹ്യകണ്ണികള്‍

അവലംബങ്ങള്‍

↑ R. P. Feynman, R. B. Leighton, M. Sands (1963), The Feynman Lectures on Physics, ISBN 0-201-02116-1 Hard-cover. p.1-1 Feynman begins with the atomic hypothesis, as his most compact statement of all scientific knowledge: "If, in some cataclysm, all of scientific knowledge were to be destroyed, and only one sentence passed on to the next generations ..., what statement would contain the most information in the fewest words? I believe it is ... that all things are made up of atoms – little particles that move around in perpetual motion, attracting each other when they are a little distance apart, but repelling upon being squeezed into one another. ..." vol. I p. I–2
↑ James Clerk Maxwell (1878), Matter and Motion. New York: D. Van Nostrand. p.1: "Nature of Physical Science – Physical science is that department of knowledge which relates to the order of nature." | accessdate=2008-11-04
↑ H.D. Young & R.A. Freedman, University Physics with Modern Physics: 11th Edition: International Edition (2004), Addison Wesley. Chapter 1, section 1.1, page 2 has this to say: "Physics is an experimental science. Physicists observe the phenomena of nature and try to find patterns and principles that relate these phenomena. These patterns are called physical theories or, when they are very well established and of broad use, physical laws or principles."
Steve Holzner, Physics for Dummies (2006), Wiley. Chapter 1, page 7 says: "Physics is the study of your world and the world and universe around you." See Amazon Online Reader: Physics For Dummies (For Dummies(Math & Science)), retrieved 24 Nov 2006
↑ കുറിപ്പ്: 'വിശ്വം' (universe) എന്ന പദം നിര്‍വചിക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്നത് "ഭൗതികമായി നിലനില്‍ക്കുന്ന സര്‍വവും - സ്ഥലവും കാലവും, ദ്രവ്യത്തിന്റെ സമസ്ത രൂപങ്ങളും, ഊര്‍ജവും ആക്കവും, ഇവയെ നിയന്തിക്കുന്ന ഭൗതികനിയമങ്ങളും തുടങ്ങി എല്ലാം - ചേര്‍ന്നത്" എന്നാണ്. എന്നിരിക്കിലും സന്ദര്‍ഭാനുസരണം വിശ്വം എന്ന പദം പലപ്പോഴും നേരിയ വ്യത്യാസമുള്ള അര്‍ഥങ്ങളിലും ഉപയോഗിക്കാറുണ്ട് - ചിലപ്പോള്‍ പ്രപഞ്ചത്തെ സൂചിപ്പിക്കാന്‍, ചിലപ്പോള്‍ ദാര്‍ശനിക ലോകത്തെ സൂചിപ്പിക്കാന്‍.
↑ Evidence exists that the earliest civilizations dating back to beyond 3000BC, such as the Sumerians, Ancient Egyptians, and the Indus Valley Civilization, all had a predictive knowledge and a very basic understanding of the motions of the Sun, Moon, and stars.
↑ Francis Bacon's 1620 Novum Organum was critical in the development of scientific method.
↑ The Feynman Lectures on Physics Volume I. Feynman, Leighton and Sands. ISBN 0-201-02115-3 See Chapter 3 : "The Relation of Physics to Other Sciences" for a general discussion. For the philosophical issue of whether other sciences can be "reduced" to physics, see reductionism and special sciences).

Questions for article: ഗണിതം ജ്യോതിശാസ്ത്രം, ഗലീലിയോ ഗലീലി