היסטוריה של הפיזיקה עד המאה ה-20

פיזיקה היא חקר הטבע, ובמיוחד חקר תופעות הטבע המדידות, כגון תנועתם של כוכבים, דינמיקה של גופים על פני כדור הארץ, תנועת נוזלים, חום, אור, וכיוצא באלה.

ההיסטוריה של הפיזיקה היא פירוט התהליכים והאירועים שבהם הועלו השאלות בתחומי הפיזיקה, כיצד התפתחו הכלים להתמודדות עם השאלות הללו - הכלים המחשבתיים והכלים הניסיוניים-טכנולוגיים, וכיצד התפתחו התורות הנותנות מענה לשאלות הללו, תורות המרכיבות את הפיזיקה המוכרת לנו כיום, וכן התורות אשר התגלו כבלתי נכונות ונחשבות היום כמיושנות.

רבות מהשאלות המעסיקות את הפיזיקאים היום הועלו כבר בעת העתיקה, אולם בעת ההיא לא היה הבדל ברור בין דת, מיסטיקה ומדע - והחיפוש אחר תשובות לשאלות הללו הובא במסגרת לימודים דתיים ומיתולוגיות. ביוון העתיקה התפתחה הפילוסופיה השואפת לתת מענה בין השאר גם לשאלות על מבנה החומר והיקום באמצעות טיעונים מבוססי הגיון. התחומים המיוחסים היום לפיזיקה היוו ענף של הפילוסופיה, שנחשבה פילוסופיה טבעית. גדולי המדענים הנחשבים היום כפיזיקאים, דוגמת אייזק ניוטון, נחשבו לפילוסופים טבעיים. בימי הביניים, בעיקר בעבודותיו של אבן אל-היית'ם, החלה להתפתח השיטה המדעית, שלפיה יש להכריע בין מודלים שונים לבין המציאות על סמך ניסוי, גישה שהיוותה בסיס למהפכה המדעית במאה ה-16. בתקופת המהפכה המדעית, החלה הפיזיקה להתגבש כענף נפרד מהפילוסופיה הטבעית. מהפכה זו מסמנת גם את תחילתו של תהליך ממושך של הפרדה בין המדע לבין הדת. המכניקה הניוטונית נחשבת לתחילתה של הפיזיקה הקלאסית, פיזיקה שהגיעה לשיאה במאה ה-19 עם גילוי משוואות מקסוול, וחוקי התרמודינמיקה. תחילת המאה ה-20 מסמנת קו גבול חדש, שבו נופצו חוקי הפיזיקה הקלאסית ונולדה הפיזיקה המודרנית.

ההיסטוריה של הפיזיקה קשורה באופן הדוק להתפתחות ענפים מדעיים נוספים, במיוחד המתמטיקה והכימיה. התפתחויות בפיזיקה דחפו ליצירת תורות מתמטיות כגון החשבון האינפינטיסמלי, שהיו חיוניות להתפתחות הפיזיקה. תגליות בכימיה, כהצגת הטבלה המחזורית, היו צעדים חשובים בדרך לגילויים בפיזיקה (במקרה זה לגילוי מבנה האטום ולתורת הקוונטים) שנתנו בסיס מתמטי לכימיה.

התפתחות הפיזיקה הביאה לשינויים משמעותיים בעולם החומרי, במתמטיקה בפילוסופיה, ודרך פיתוח הטכנולוגיה, גם לשינויים חברתיים.

פרהיסטוריה והעת העתיקה

אלוהים בורא את האור, ביום הראשון לבריאה. תחריט של גוסטב דורה

בתרבויות קדומות רבות ישנן מיתולוגיות המכילות את סיפור בריאת העולם וכן סיפורים המספקים הסברים לשאלות כגון:

  • מדוע עצמים שאינם נתמכים נופלים לארץ?
  • מדוע יש לחומרים שונים תכונות שונות?
  • מהי צורת כדור הארץ?
  • כיצד מתנהגים עצמים שמימיים כמו השמש, הירח והכוכבים, ומדוע?

לדוגמה, במיתולוגיה היוונית תנועת השמש מוסברת בכך שאל השמש (אפולו) נע כל יום בשמים במרכבה עשויה אש, וכן שברקים הנם כלי המלחמה של זאוס מלך האלים.

מספר רב של תרבויות קדומות עסקו בתצפיות אסטרונומיות. לחקר הכוכבים הייתה משמעות דתית רחבה בנוסף לחשיבות מעשית בחקלאות ובניווט, למשל. על פי מיקומי הכוכבים יכלו חקלאים לקבוע במדויק את עונות השנה. כך לדוגמה האתר סטונהנג' שבאנגליה שנבנה בין המאה ה-32 למאה ה-21 לפנה"ס, שימש על פי כמה תאוריות לתצפיות אסטרונומיות[1][2], והציר המרכזי שלו בנוי כך שהשמש תזרח דרכו ביום הארוך בשנה. גם הפירמידה הגדולה של גיזה המתוארכת לאמצע האלף השלישי לפנה"ס, וכן הפירמידות של המאיה מעידות על ידע אסטרונומי נרחב של בוניהם. הניצנים של האסטרונומיה המערבית החלו במסופוטמיה. כישוריהם החשבוניים של הבבלים איפשרו להם למדוד את המרחק לירח בדיוק מרשים. בימיו של נבונסר (747–733 לפנה"ס) החל להתבצע תיעוד שיטתי של תנועת הכוכבים, שאיפשר להם לגלות מחזוריות שונות, כגון מחזוריות של 18 שנה בין ליקויי הירח. תיעוד זה שימש את תלמי כאלף שנים מאוחר יותר, בבואו לתת מודל מתמטי לתנועת הכוכבים.