دليلك لبدء تعلم الفيزياء من الصفر في الصيف
الفيزياء علم ساحر، يجذب مئات الآلاف لتعلمه سنويًا، خاصة بعد مجموعة ليست بقليلة من إنجازات ومكتشفات الفيزياء في السنوات القليلة الفائتة، لكن أول لقاء حقيقي معها عادة ما يكون مؤلما للغاية لدرجة قد تدفع أغلب الراغبين في سبر أغوارها إلى الارتداد لقراءات بسيطة عن الموضوع. يعد السؤال الأكثر تكرارًا أمامي بعد «كيف أشتري تلسكوبي الأول؟» هو سؤال «كيف أبدأ مع الفيزياء من الصفر؟»، لذلك قررت أن أعرض خبرتي البسيطة مع الفيزياء في هذا الموضوع ، متعمدًا التالي:
1. لا تحتاج لأي معرفة سابقة في الفيزياء لتبدأ هنا.
2. غالبًا لن تحتاج لدفع أي مبلغ مع كل تلك المصادر التي سوف أعرضها.
3. كل ما تحتاجه هو بعض التركيز.
4. ما أقدمه هنا هو خبرة شخصية، طريقي الشخصي الذي استخدمته لتعلم بعض مبادئ الفيزياء وتفضيلاتي الخاصة لبعض المصادر على البعض الآخر، قد يكون هناك ما هو أفضل.
لكي تبدأ مع الفيزياء، تحتاج لتعلم موضوعين أساسيين، اعتبرهما المدخل الرئيسي الوحيد الممكن: الميكانيكا الكلاسيكية، التفاضل والتكامل مع بعض الرياضيات الأساسية.
الرياضيات في القلب
الرياضيات هي قلب الفيزياء النابض، ولكي تتعلم الرياضيات الأساسية لن تجد ما هو أفضل من منهج الثانوية العامة. للوهلة الأولى يبدو اقتراحًا غريبًا، لكن هذا المنهج هو أقرب وأفضل المصادر، ومع ذلك يود البعض أن يغرق نفسه في مراجع معقدة وكتب ثقيلة، لكن بالعكس تمامًا، يعطيك منهج الثانوية العامة – في مصر وكل الدول العربية – مقدمة قوية جدًا لفهم أساسات التفاضل والتكامل بجانب بعض النقاط الأخرى المهمة، وأقصد هنا رياضيات الصف الأول الثانوي ورياضيات 1 و2، خاصة رياضيات 2. ويتميز ذلك الاختيار بالتالي:
1. الإتاحة، فالكتب المدرسية والكتب المساعدة الشهيرة كالمعاصر/ المعلم/ لامي/ الامتحان .. إلخ متاحة بسهولة تامة، كذلك سوف تجد عددًا ضخمًا من شارحي المنهج على يوتيوب، كما ستجد آلاف المسائل بإجاباتها أيضًا، والأهم هو أنك دائمًا سوف تجد من يساعدك؛ مدرسك القديم أو أحد مراهقي العائلة.
2. سوف تتعلم أساسات التفاضل والتكامل، والمتتاليات، واللوغاريتمات، والدوال بأنواعها ودراسة سلوكها ومعناها ، ودراسة المعادلات الخطية، والمحددات وهي مقدمة جيدة وهامة، ومقدمة شديدة الروعة في الميكانيكا والهندسة الفراغية، والأعداد المركبة وهو موضوع أساسي فيما بعد، وكذلك التباديل والتوافيق ونظرية ذات الحدين، وأيضًا حساب المثلثات والمتجهات، وهي موضوعات غاية في الأهمية كذلك في دراسة الميكانيكا فيما بعد.
هذا المحتوى الضخم كفيل بدفعك بقوة للأمام، وفي المعدل يحتاج هضم كل تلك العناوين -بجانب مقدمات في الميكانيكا- لمدة تبدأ من 3 شهور، ستعطيك المقدمات قاعدة قوية يمكن لك أن تبدأ منها لخطوات قادمة أكثر عمقًا، دعني الآن أعرفك بواحد من أفضل المصادر لشرح التفاضل والتكامل على يوتيوب العربي:
سوف تساعدك محاضرات تلك القناة المبسطة على فهم معظم رياضيات الثانوية العامة، خاصة التفاضل والتكامل مع مقدمة قوية في المتجهات. الدروس مشروحة ببساطة تامة وتبدأ من الصفر.
والآن لندخل لأجواء الفيزياء
تعد دراسة الميكانيكا الكلاسيكية هي الأساس لما بعد ذلك. وكالعادة يبدأ البعض في اللجوء لمحاضرات ثقيلة ومراجع ضخمة، لكن البدايات البسيطة هي البدايات الحقيقية مع الفيزياء، بشكل شخصي لم أجد لدراسة الميكانيكا الكلاسيكية أفضل من:
1. منهج ميكانيكا الثانوية العامة، شامل جدًا مع مقدمة قوية تكفي كبداية.
2. منهج الميكانيكا الكلاسيكية الذي يقدمه DrPhysicsA على يوتيوب شيء رائع، يصحبنا بوب كذلك في رحلة مكونة من 58 محاضرة قصيرة عبر منهج الفيزياء الأساسية كاملًا تحت قائمة A level physics Revision ، يشرح ببساطة تامة، ويستخدم أقل عدد ممكن من المعادلات ، يستخدم الورقة والقلم، دعني هنا أعطيك نصيحة أخرى مجانية: بدون الورقة والقلم أو السبورة لن يكون الدرس جيدًا. كذلك يضع بوب مقدمة بسيطة للميكانيكا التحليلية، الفيزياء النووية، النسبية، الكهرومغناطيسية، الكم، الكونيات، الجسيمات. القائمة من الرابط.
3. المنهج الذي يقدمه ميشيل فان بيزين Michel van Biezen أكثر من رائع، منظم أكثر ويقدم الفيزياء بتوسع أكبر، مع الكثير من المسائل والمراجعات، يضيف مايكل مقدمات جيدة في علم الفلك، الجبر، الهندسة، التفاضل، والكيمياء. القائمة من الرابط.
بعد تلك المقدمات في الرياضيات والميكانيكا لن تحتاج توجيهًا من أحد، فأنت بالفعل قد وضعت قدميك على الدرجة الأولى وما بقى هو الاستمرار. ويظن بعض الناس أن كتابًا عن الفيزياء للمبتدئين يجب أن يحتوي على مقدمة في كل موضوعات الفيزياء، لكن الهدف من موضوع عن الفيزياء للمبتدئين ليس حشو كل الفيزياء في دماغك فجأة ولو بشكل مبسط، لكن الهدف هو إيجاد مدخل واحد بسيط ومحدد لذلك العالم، إن مقدمة جيدة في الرياضيات الأساسية، خصوصًا التفاضل والتكامل مع حساب المثلثات والمتجهات، والميكانيكا الكلاسيكية «عالم نيوتن كاملًا»، لهو أكثر من مناسب. دعني قبل الدخول لمحطة جديدة أعطيك بعض النصائح الهامة الأساسية:
1. لا يمكن تعلم الفيزياء بدون حل مسائل، العديد والعديد من المسائل، مئات وآلاف المسائل.
2. لا يمكن فهم ما تعنيه كلمة فيزياء بدون تعلم المعادلات، هي روح الفيزياء، لذلك تجنبها هو تجنب للموضوع ككل.
3. البعض يتصور أنه لتعلم النسبية مثلا يحتاج أن يبدأ مع مرجع Serway مثلًا من الصفحة الأولى حتى صفحة النسبية، لكن ذلك غير صحيح، فالفيزياء بشكل أو بآخر ليست كسلم نصعد عليه بقدر ما هي شجرة متفرعة، بمعنى أن دراسة النسبية لن تتطلب دراسة فيزياء الجوامد أو المكثفات أو الكثير من الضوئيات لكنها سوف تتطلب من الميكانيك الكلاسيكي الكثير والكثير مما هو خارج مرجع serway وغيره، وكذلك بالنسبة لأي موضوع آخر. الفكرة إذا تتوقف على اختياراتك بعد تعلم الرياضيات الأساسية والميكانيك الكلاسيكي.
4. لتجعل ما تحتاجه من الرياضيات فيما بعد انتقائيًا، لن تحتاج لدراسة كل الرياضيات من أجل الفيزياء، لنفترض أنك بدأت بالفعل في دراسة النسبية العامة واحتجت لدراسة قدر ما من الطوبولوجيا، أو الجبر الخطي، لتدع ذلك وكمه لموضعه.
5. الدورات أفضل من الكتب، مع احتياجك الدائم للكتب، لكن لا يمكن الاستغناء عن الدورة مهما حصل.
6. الورقة والقلم/ السبورة، هم بلا شك رفقاء درب الفيزياء، دوِّن ملاحظاتك بشكل دائم.
7. فيما بعد، استخدم أكثر من مرجع معًا، وتقدم السلاسل كـ For dummies وDemystified مثلا مقدمات جيدة بجانب المراجع.
8. اربط ما تتعلمه بحياتك اليومية.
9. استمتع، لست في مهمة عمل، ولا أحد يجري خلفك، لا يوجد مواعيد نهائية ولست مطالبًا بالحصول على جائزة نوبل، ما تحتاجه هو الهدوء ة الاستمتاع. يحتاج تعلم الفيزياء لمجهود كبير منظم، لذلك لن ينقذك هنا غير الاستمتاع.
10. خصص مهمة واحدة لنفس الوقت، سوف أعطيك مجموعة من البدائل لإعطائك قدرًا من الحرية في الاختيار، لكنك تحتاج لأن تستمر في اختيار واحد.
11. في البداية سوف تجد العديد من المصادر باللغة العربية، لكن الإنجليزية هي حاجز يجب تجاوزه في النهاية، سوف تأتي حتمًا تلك المرحلة التي سوف تضطر لترك اللغة العربية جانبًا.
نصائح مفيدة
جميل جدًا، لنعمل الآن على إعطائك بعض الإضافات المفيدة:
1. تقدم خان أكاديمي منهج فيزياء مميز وكذلك مقدمات رياضياتية هامة: الفيزياء – الرياضيات
2. تقدم خان أكاديمي كذلك مقدمة جيدة في الجبر الخطي وهو موضوع مهم فيما بعد. يمكن لهذه الدورة الخفيفة باللغة العربية أن تقدمه بشكل جيد نوعًا، لكنه ليس بنفس البساطة: الجبر الخطي
3. باتريك يشرح الرياضيات بشكل أكثر من رائع، فهو من أشهر شارحيها على يوتيوب، وساعد الآلاف من الطلبة ولا يزال. لا تزال فيديوهاته القصيرة المركزة نقطة انطلاق للجميع، يمكن أن تساعدك قوائمه الممتعة في فهم العديد من العناوين الهامة، من هنا.
4. الآن وصلنا بالفعل لنهاية موضوعنا. ويجب هنا أن أوضح أن التركيز هو النقطة الأكثر أهمية، كل ما أضيفه فيما بعد هو توثيق لأفضل ما قابلت من المصادر في أثناء محاولاتي لفهم الفيزياء ودراستها، الهدف واضح ومحدد: الرياضيات الأساسية ، والميكانيكا.
مستويات متقدمة
لمستويات أعلى في الفيزياء يمكنك الاعتماد على ثلاثة مصادر أساسية، دورات جامعة ييل، جامعة MIT، محاضرات ليونارد ساسكيند.
1. محاضرات د. شانكار الشهيرة في جامعة ييل، خلال مجموعتين من المحاضرات، في حوالي 48 محاضرة ، يقدم د. رامامورتي شانكار مجموعة من أفضل المحاضرات الشاملة لموضوعات الفيزياء الأساسية، بداية من الميكانيكا الكلاسيكية حتى النسبية والكم. تتميز الدورة بقلة عدد المحاضرات مقارنة بشموله، كتاب الدورة هو المرجع الشهير Fundamentals of physics، كذلك يمكن لمرجع Serway الشهير أن يؤدي الغرض، ومرجع University Physics، أضف لذلك أن مجموعة كتب شوم في الرياضيات والفيزياء – خاصة كتاب الميكانيكا العامة – وتطبيقاتها تحقق نتائج جيدة.
2. مجموعة دورات MIT، هناك 5 دورات مهمة ومفيدة، لحسن الحظ قام موقع شمسنا العربية بترجمتها جميعًا للغة العربية:
الفيزياء: الميكانيكا الكلاسيكية + الكهربية والمغناطيسية ويقدمهما الفيزيائي الشهير د.والتر لوين، من أشهر مجموعات الدورات في العالم
الرياضيات: مجموعة دورات التفاضل والتكامل ، 3 دورات هامة تنقلك من البساطة إلى الاحتراف، يمكن لتلك المجموعة أن تثقل احترافيتك في التفاضل والتكامل حتى مستويات عالية، Single Variable Calculus و Multi-variable Calculus و Deferential equations.
3. مجموعة الـ Theoretical Minimum المقدمة من فتى الفيزياء المشاكس د. ليونارد ساسكيند، الذي استمتعت شخصيا بتعلم بعض الميكانيك الكلاسيكي ومقدمة جيدة في فيزياء الثقوب السوداء منه، يتميز أسلوب د. ساسكيند بالبساطة، خاصة حينما يحاول شرح موضوعات معقدة ، تشمل المجموعة عددًا من الموضوعات الهامة والمتقدمة: الميكانيك الكلاسيكي، النسبيتين، الكم، الكونيات، الميكانيك الإحصائي، فيزياء الجسيمات، الأوتار … الخ.
دعني أوضح التالي، لم نعد في عالم مغلق، أصبح من الممكن للجميع أن يدرس ما يحب عبر دورات مقدمة من أفضل جامعات العالم، لذلك كن صيدلانيًا، محاسبا، ضابطا، محاميا، أي شيء .. لا يهم، أصبح من الممكن أن تدرس ما تحب حقًا في أوقات فراغك، كل ما تحتاجه هو الجدية في التعامل مع ما تحب، مجموعة دورات التفاضل والتكامل بها ما يتخطى 100 محاضرة، دورات د. شانكار تتخطى الـ 48 محاضرة، أضف لذلك المسائل والمراجعات، لا مجال للعبث هنا، إما أن تحب شيئا ما لدرجة بذل جهد حقيقي فيه، أو لا تفعل.