علم یک واژه عربی است که از ریشه علم به معنی آموزش مشتق شده است. در اصطلاح عامیانه ، این کلمه در مورد هر نوع آگاهی که فرد در مورد محیط و مسایل پیرامون خود کسب می کند، اطلاق می گردد. و لذا هرچه میزان آگاهی و معلومات او بیشتر باشد، او را عالمتر می دانند. به همین علت در قدیم به افرادی که در زمینه علوم مذهبی و قرآنی به درجات بالاتری نائل می شدند، علامه می گفتند. مانند علامه امینی که آثار بسیار گرانبهایی از وی بر جای مانده است.

پیدایش علم

آدمی تمایل دارد که هرچه را ممکن است بداند و بفهمد، زیرا کنجکاو زاده شده است. کنجکاوی انسان از کنجکاوی هر موجود زنده دیگر کاملتر و پایدارتر است. رضایت آدمی در فرو نشاندن این کنجکاوی ، همراه با توانایی او در به خاطر آوردن ، استدلال کردن و ارتباط دادن ، به پیدایش فرهنگ کامل ، و از جمله علم منجر شده است. بنابراین می توان گفت که از همان زمانی که انسان ، پای به این جهان گذاشته است، علم نیز به وجود آمده و با رشد فکری بشر ، علم تکامل یافته است.

برداشت غلط از علم!

معلومات انسان ، وقتی که در مسایل روزانه به کار روند، می توانند در لباسی که فرد میپوشد، خانه ای که در آن زندگی می کند، تاثیر کنند. روشهای مسافرت ، تفریحات ، آموزش و پرورش ، اعتقادات مذهبی ، قضاوتهای اخلاقی و حتی بقای ملی انسان به این معلومات بستگی دارد. اما باید توجه داشته باشیم که وظیفه خود علم به وجود آوردن کاربردهای آن نیست. علم مشتمل بر اصول و قوانین است. پزشکی و روشهای آن مرغوب کردن دانه های نباتی ، تلفن ، رادیو ، موشکها ، هواپیماها و بطور خلاصه چیزهایی که مستقل از این اصول و قوانین تکمیل می شوند، علم نیستند، بلکه محصولات مهندسی یا انقلاب تکنولوژیک هستند.

البته منظور آن نیست که گفته شود کاربردهای علم اهمیتی ندارند. واقع امر آن است که این کاربردها دنیای ما را عمیقاً تغییر دادهاند، بطوری که در بسیاری از موارد نمی توان بدون آنها زندگی خود را ، آن گونه که امروزه می گذرانیم، ادامه دهیم. علم و انقلاب تکنولوژیک هردو بخش بزرگی از کوشش های فرهنگی ، اقتصادی و سیاسی ملتها را در بر گرفته است، بطوریکه درک نکردن هر یک از آنها می تواند پیامدهای خنده آور یا حتی خطرناک به دنبال داشته باشد. اما برای بسیاری از مردم تفاوت میان هدف های علم و انقلاب تکنولوژیک روشن نیست.

کنجکاوی ، تنها عامل ایجاد علم

کنجکاوی ، یعنی میل شدید به دانستن ، از ویژگیهای ماده مرده نیست. همچنین از ویژگیهای انواع جاندارانی نیست که به زحمت می توانیم آنها را از موجودات زنده بپنداریم. بعنوان مثال ، درخت ، نمی تواند به محیط اطراف خود کنجکاوی نشان بدهد. اما از آغاز پیدایش حیات ، در بعضی از جانداران حرکت مستقل پیدا شد. به این ترتیب ، پیشرفت بزرگی برای در دست گرفتن محیط اطراف پدید آمد. جاندار متحرک دیگر لازم نبود که به انتظار غذا باشد، بلکه خود به دنبال آن می رفت. و این بدان معنی است که ماجرایی تازه در جهان آغاز شد و آن کنجکاوی بود.

انسان یک مافوق میمون است!

ممکن است لحظه ای پیش آید که جاندار از غذا سیر باشد و در همان لحظه خطری او را تهدید نکند. در این حالت جاندار یا مانند صدف به حالت بیحسی می رسد و یا مانند موجودات عالیتر ، غریزه ای قوی برای کشف محیط اطراف خود نشان دهد. این حالت را میتوان کنجکاوی بیهوده نام نهاد. که معمولا هوش را از روی آن داوری میکنند. سگ ، لحظه ای فراغت ، هر چیزی را بیهوده بو می کند و گوش هایش را به طرف صداهایی که ما نمی شنویم بر می گرداند.

به همین علت است که ما سگ را از گربه ، که در لحظه های فراغت به تیمار خود می پردازد یا به آرامی دراز می کشد و می خوابد ، باهوشتر می دانیم. هر چه مغز پیشرفته تر می باشد، کشش برای کشف ، افزونتر می شود. میمون از نظر کنجکاوی نمونه بارزی است. و لذا از این جهت و بسیار جهات دیگر می گویند که ، آدمی یک مافوق میمون است.

دلیل تقسیم علم به شاخه های مختلف

اگر بگوییم که علم و آدمی همیشه شادمانه باهم زیسته اند، کلام درستی است. ولی حقیقت امر این است که هر دو فقط در آغاز کار با دشواری روبه رو بودند. تا زمانی که علم قیاس باقی مانده بود، فلسفه طبیعی می توانست جزیی از فرهنگ عمومی هر تحصیلکرده باشد. ولی علم استقرایی کاری عظیم بود که به مشاهده و یادگیری و تحلیل نیاز داشت، و دیگر بازی آماتورها نبود. پیچیدگی علم در هر دهه افزونتر می شد. در طول قرون بعد از نیوتن هنوز ممکن بود که شخصی با استعداد بتواند از همه فرضیه های علمی آگاهی پیدا کند، اما در سال 1800 این کار غیر علمی بود.

با گذشت زمان معلوم شد که اگر دانشمندی بخواهد در زمینهای مطالعات مشروح ، انجام دهد، باید بیش از پیش خود را به بخشی از آن زمینه محدود کند. گسترش علم تخصص را ایجاب می کرد. با هر نفس دانشمند ، تخصص عمیق تر می شد. و لذا این مسئله باعث شد تا علم رفته رفته به شاخهای مختلف تقسیم گردد. بطوریکه با گسترش علم این شاخه را نیز گسترده تر می کردند.

عواقب ناخوشایند علم

در دهه 1960 ، احساس قوی دشمنی آشکار نسبت به علم در میان مردم و حتی تحصیلکرده های دانشگاهی پیدا شد. جامعه صنعتی ما مبتنی بر کشفیات علمی در قرون اخیر است و اکنون از عواقب جنبی نادلخواه موفقیت های آن به ستوه آمده است. فنون پیشرفته پزشکی افزایش بی رویه جمعیت را به دنبال آورده است.

صنایع شیمیایی و موتورهای درونسوز آب و هوای ما را آلوده کرده اند «آلودگی آب و هوا). نیاز روز افزون به مواد جدید انرژی شبب ویرانی و تهی شدن پوسته زمین شده است. تولید انواع سلاحهای مرگبار و بمب های اتمی بعنوان یک عامل اساسی ، حیات انسان را تهدید می کند. اما نباید تمام این گناهان را به گردن علم و دانشمندان بیندازیم. بلکه این مسایل علل مختلفی مانند استفاده نابجا و نادرست از علم دارد.

وقتی هارمونیکهای مختلف ، تارهای مختلف ساز با هم به طور کامل کوک نمی‌شوند در داخل صوت موسیقی ناهنجاریهایی شنیده می‌شود که اختلاف جزئی با آهنگ اصلی دارد. این مساله در مباحث علمی تحت عنوان پدیده طنین مطرح است. در حالت کلی اکثر ناهنجاریهای صوتی که فرکانس ناخوشایند تولید می‌کنند به این پدیده مربوط می‌شود.

مفهوم طنین

اگر ارتعاشی ناهماهنگ باشد. افزون بر بلندی و ارتفاع یک خاصیت دیگر نیز دارد این زنگ صدای خاص یا طنین آن می‌باشد.

طنین چگونه بوجود می‌آید؟

اگر به جای دیاپازون ، سیرن ساده‌ای یعنی دیسک چرخانی را که دارای سوراخ‌هایی است و جریان هوا روی آنها دیده می‌شود، با افزایش فشار جریان هوا نوسانهای چگالی هوای پشت سوراخها را شدت می‌بخشیم و صوت با حفظ ارتفاعش بلندتر می‌شود. با افزودن به سرعت چرخش دیسک ، دوره قطع جریان هوا را کاهش می‌دهیم. صدا زیرتر می‌شود ولی بلندتر نمی‌شود.

می‌توانیم در دیسک دو ردیف یا بیشتر سوراخ کنیم و تعداد سوراخ‌های هر ردیف را متفاوت بگیریم. هر چه تعداد سوراخهای ردیفی زیادتر یعنی دوره قطع کوتاهتر باشد. صوت از دیدن جریان زیرتر است.

تفکیک صداها

هنگامی که سیرن به عنوان چشمه صوت باشد. ارتعاشهای دورهای و ناهماهنگ به دست می‌آید، ثپ ( پالس ) چگالی هوای جریان متناوب ناگهانی عوض می‌شود. از این رو صدای سیرن با اینکه صوت موسیقی است. ولی به صدای دیاپازدن شبیه نیست ، یعنی صوت سیرن را با ، دیاپازدن هم صدا کرده همین طور بلندی دو صوت را نیز می‌توان یکسان کرد.

با وجود این ، می‌توان صدای سیرن را از صدای دیاپازن با آسانی تمیز داد. از این رو اگر ارتعاشی ناهماهنگ باشد. افزودن بر بلندی و ارتفاع یک خاصیت دیگر نیز دارد. این رنگ صدای خاص ، یا طنین آن است. به سبب طنینهای مختلف ، می‌توان صداهای صحبت ، سوترفی ، تار پیانو ـ تار ویولون ، فلوت ، آکاردئون و غیره را از هم تمیز داد. حتی اگر این صداها ارتفاع و بلندی یکسان داشته باشند. ما صدای اشخاص را طنین صدایشان تشخیص می‌دهیم.

خواص تشخیص ارتعاش طنین صوت

نوسان نگاشت‌های تولید شده با پیانو و قره ‌نی از نت یکسان یعنی صوت هم ارتفاعی متناظر با دوره 0.01s را نشان می‌دهد. نوسان نگاشت‌ها نشان می‌دهند که مد هر دو نوسان یکی است. ولی در شکل نت خیلی فرق دارند. و در نتیجه طنین هماهنگ متفاوت دارند. هر دو صوت عبارتند از نوسانهای هماهنگ ( تنها ) یکسان ، اما تنها ( اصلی و ابر تنها ) در این صوتها با دانه‌ها و فازهای متفاوت نشان داده شده‌اند. بنابراین ، باید پیدا کنیم که در طنین خاصی چه عواملی دخالت دارند.

عوامل دخیل در طنین

- دامنه ارتعاش:

برای گوش انسان فقط بسامد و دامنه ، تنهای صوت اساسی‌اند ، یعنی طنین صوت را طیف هماهنگهایش تعیین می‌کند.

- فاز ارتعاش:

تغییر وضع تک تک تنها با زمان یعنی جابه جاییهای فاز تنها ، با اینکه شکل ارتعاش برآیند را به مقدار زیادی عوض می‌کنند ولی گوش آنها را احساس نمی‌کند. بنابراین ، صوت یکسانی را می توان با شکلهای ارتعاشی به کلی متفاوت ، شنید. فقط مهم این است که طیف ، یعنی بسامد و دامنه تنهای مؤلفه ، بدون تغییر بمانند.

فیزیک از واژه یونانی physikos به معنی « طبیعی» و physis به معنی « طبیعت» گرفته شده است. پس فیزیک علم طبیعت است به عبارتی در عرصه علم پدیده های طبیعی را بررسی می کند.

علم فیزیک

علم فیزیک رفتار و اثر متقابل ماده و نیرو را مطالعه می کند.مفاهیم بنیادی پدیده های طبیعی تحت عنوان قوانین فیزیک مطرح می شوند.این قوانین به توسط علوم ریاضی فرمول بندی می شوند به طوریکه قوانین فیزیک و روابط ریاضی با هم در توافق بوده و مکمل هم هستند.و دو تایی قادرند کلیه پدیده های فیزیکی را توصیف نمایند.

تاریخچه علم فیزیک

- از روزگاران باستان مردم سعی می کردند رفتار ماده را بفهمند. و بدانند که:چرا مواد مختلف خواص متفاوت دارند؟ چرا برخی مواد سنگینترند؟ و... همچنین جهان ، تشکیل زمین و رفتار اجرام آسمانی مانند ماه و خورشید برای همه معما بود.

- قبل از ارسطو تحقیقاتی که مربوط به فیزیک می شد ، بیشتر در زمینه نجوم صورت می گرفت. علت آن در این بود که لااقل بعضی از مسائل نجوم معین و محدود بود و به آسانی امکان داشت که آنها را از مسائل فیزیک جدا کنند. در برابر سوالاتی که پیش می آمد گاه خرافاتی درست می کردند، گاه تئوریهایی پیشنهاد می شد که بیشتر آنها نادرست بود.

این تئوریها اغلب برگرفته ازعبارتهای فلسفی بودند و هرگز بوسیله تجربه و آزمایش تحقیق نمی شدند. و بعضی مواقع نیز جوابهایی داده می شد که لااقل بصورت اجمالی و با تقریب کافی بنظر می رسید.

- جهان به دو قسمت تقسیم می شد: جهان تحت فلک قمر و مابقی جهان.مسائل فیزیکی اغلب مربوط به جهان زیر ماه بود و مسائل نجومی مربوط به ماه و آن طرف ماه نیز« فیزیک ارسطو» یا بطور صحیحتر« فیزیک مشائی» بود که در چند کتاب مانند« فیزیک»،« آسمان»،« آثار جوی»،« مکانیک»،« کون و فساد» و حتی« مابعدالطبیعه» دیده می شد.

- تا اینکه در قرن 17 ، گالیله برای اولین باربه منظور قانونی کردن تئوریهای فیزیک ، از آزمایش استفاده کرد. او تئوریها را فرمولبندی کرد و چندین نتیجه از دینامیک و اینرسی را با موفقیت آزمایش کرد. پس از گالیله ، اسحاق نیوتن ، قوانین معروف خود «قوانین حرکت نیوتن) را ارائه کرد که به خوبی با تجربه سازگار بودند.

- بدین ترتیب فیزیک جایگاه علمی و عملی خود را یافت و روزبه روز پیشرفت کرد، مباحث آن گسترده تر شد، تا آنجا که قوانین آن از ریزترین ابعاد اتمی تا وسیعترین ابعاد نجومی را شامل می شود. اکنون فیزیک مانند زنجیری محکم با بقیه علوم مرتبط است و هنوز هم به سرعت در حال گسترش و پیشرفت می باشد.

نقش فیزیک در زندگی

- هر فرد بزرگ یا کوچک، درس خوانده یا بیسواد ، شاغل یا بیکار خواه ناخواه با فیزیک زندگی می کند. عمل دیدن و شنیدن ، عکس العمل در برابراتفاقات ، حفظ تعادل در راه رفتن و... نمونه هایی از امور عادی ولی در عین حال وابسته به فیزیک می باشند.

- پدیده های جالب طبیعی نظیر رنگین کمان ، سراب ، رعد و برق ، گرفتگی ماه و خورشید و... همه با فیزیک توجیه می شوند.

- برنامه های رادیو ، تلویزیون ، ماهواره ، اینترنت ، تلفن و... با کمک فیزیک مخابره می شوند.

- با این نمونه های ساده ، می توان تصور کرد که اگر فیزیک نبود و اگر روزی قوانین فیزیک بر جهان حاکم نباشند، زندگی و ارتباطات مردم شدیدا دچار مشکل می شود.

فیزیک و سایر علوم

- فیزیک، دینامیک و ساختار درونی اتم ها را توصیف می کند. و از آنجا که همه مواد شامل اتم هستند، پس هر علمی که در ارتباط با ماده باشد، با فیزیک نیز مرتبط خواهد بود. علومی نظیر: شیمی ، زیست شناسی ، زمین شناسی ، پزشکی ، دندانپزشکی ، داروسازی ، دامپزشکی ، فیزیولوژی ، رادیولوژی ، مهندسی مکانیک ، برق ، الکترونیک ، مهندسی معدن ، معماری ، کشاورزی و ... .

- فیزیک درصنعت ، معدن ، دریانوردی ، هوانوردی و... نیزکاربرد فراوان دارد. اینکه ابزار کار هر شغلی و هر علمی مبتنی براستفاده ازقوانین و مواد فیزیکی است، نقش اساسی فیزیک درسایر علوم و رشته ها را نمایان می کند. علاوه برآن استفاده روزافزون از اشعه لیزر در جراحی ها و دندانپزشکی، رادیوگرافی با اشعه ایکس در رادیولوژی ، جوشکاری صنعتی و... نمونه هایی از کاربردهای بیشمار فیزیک در علوم دیگرمی باشند.

فیزیک و آینده

با این روند رو به رشدی که علم فیزیک در کنار سایر علوم دارد، می توان امیدوار بود که در آینده به چراها و چگونگی های عالم طبیعت پاسخ داده شود و این دنیای فیزیک سکوی پرتاب به عالم متا فیزیک باشد.

در آینده شاید فیزیک بتواند ...

- رسیدن به سرعت نور و فراتر از آن را مقدور سازد.

- مثالهای عجیب نسبیت را عملی کند.

- معمای مثلث برمودا را حل کند.

- واقعیت یوفوها( بشقاب پرنده ها) را مشخص کند.

- به راز وجود یا عدم وجود هوش فرا زمینی واقف شود. و...

فیزیک محاسباتی همانطوری ‌که از نامش بر می‌آید ، شامل محاسباتی است که در فیزیک انجام می‌گیرد. می‌دانیم که روش حل عددی در تمام مسائل فیزیک به پاسخ منجر نمی‌شود. بعبارت دیگر ، موارد معدودی وجود دارد که با توسل به روشهای تحلیلی قابل حل هستند و لذا در موارد دیگر باید از روشهای عددی و تقریبی استفاده کنیم. هدف فیزیک محاسباتی تشریح و توضیح این روشها می‌باشد.

به عنوان مثال ، فرض کنید با یک خط‌کش طول میزی را اندازه بگیریم، طبیعی است که بخاطر خطای اندازه‌گیری اگر 10 بار طول میز اندازه‌گیری شود، در هر بار اندازه‌گیری مقداری که با مقادیر قبلی تفاوت جزئی دارد، حاصل خواهد شد. بنابراین برای تعیین طول واقعی نیز با بیشترین دقت باید به روشهای آماری متوسل شویم.

توزیع‌ های آماری

معمولا اگر داده‌های تجربی حاصل از آزمایشها را بر روی یک نمودار پیاده کنیم، در این‌صورت ، بر اساس نمودار حاصل ، این داده‌ها از توزیع بخصوصی تبعیت خواهند کرد. این توزیع‌ها را اصطلاحا توزیع‌های آماری می‌گویند که معروفترین آنها عبارتند از:

توزیع دوجمله‌ای

فرض کنید تاسی را n بار پرتاب کنیم و هدف ما آمدن عدد 6 باشد. در این‌صورت ، این عمل را "آزمون" و تعداد دفعاتی را که عدد 6 ظاهر شده است، "موفقیت" و مواردی را که اعداد دیگر ظاهر شده است، "عدم موفقیت" می‌گویند. بنابراین ، اگر موفقیت‌ها بر یکدیگر تاثیر نداشته و مستقل از یکدیگر باشند و نیز ترتیب مهم نباشد، در اینصورت ، داده‌ها از توابع توزیع دوجمله‌ای پیروی می‌کنند.

توزیع پواسون

اگر چنانچه تعداد حالات با تعداد آزمونها به سمت بینهایت میل کند و نیز احتمال موفقیت (p) به سمت صفر میل کند، در اینصورت ، داده‌ها از تابع پواسون پیروی می‌کنند. شرط عملی برای استفاده از توزیع پواسون این است که تعداد آزمونها بیشتر از 30 بار بوده و نیز احتمال موفقیت کمتر از 0.05 باشد. لازم به ذکر است که این دو شرط باید بطور همزمان برقرار باشند. این معیار عملی از روی هم گذاشتن توابع توزیع و گزینش بهترین انتخاب و از روی آن تعیین N و P ویژه حاصل می‌گردد.

توزیع گاوسی

توزیع گاوسی یا نرمال یک نقش اساسی در تمام علوم بازی می‌کند. خطاهای اندازه‌گیری‌ معمولا به‌وسیله این توزیع داده می‌شود. توزیع گاوسی اغلب یک تقریب بسیار خوبی از توزیع‌های موجود می‌باشد. دیدیم که اگر N بیشتر شده و احتمال موفقیت (P) کوچک باشد، در این صورت توزیع پواسون حاکم است. حال اگر تعداد آزمونها (N) به سمت اعداد خیلی بزرگتر میل کند، بطوری که حاصلضرب NP به سمت 20 میل کند، در این صورت شکل تابع توزیع حالت تقارن پیدا می‌کند، بگونه‌ای که می‌توان آن را با یک توزیع پیوسته جایگزین کرد. این توزیع پیوسته همان توزیع گاوسی است.

برازش

اغلب اتفاق می‌افتد که نموداری در اختیار داریم و می‌خواهیم مدل فیزیکی را که بر این نمودار حاکم است، پیدا کنیم. فرض کنید در یک حرکت سقوط آزاد اجسام ، زمان و ارتفاع سقوط را اندازه‌گیری کرده و نتایج حاصل بر روی یک نمودار پیاده شده است. حال با توجه به اینکه معادله حرکت سقوط آزاد اجسام را می‌دانیم و می‌خواهیم با استفاده از این نمودار مقدار g ، شتاب جاذبه ثقل ، را تعیین کنیم. بنابراین ، در چنین مواردی از روش برازش که ترجمه واژه لاتین (fitting) می‌باشد، استفاده می‌کنیم. در این حالت ابتدا باید توزیع حاکم بر این داده‌ها را بشناسیم که اغلب در چنین مواردی توزیع حاکم ، توزیع گاوسی است.

حل دستگاه معادلات

معمولا در مسائل عددی به مواردی برخورد می‌کنیم که یک دستگاه n معادله n مجهولی ظاهر می‌گردد. در این صورت ، برای حل این معادلات به طریق عددی از روش‌های مختلفی استفاده می‌شود. یکی از این روشها ، حل دستگاه معادلات به روش حذف گوسی (روش کاهش یا حذف گاوسی) می‌باشد. البته روشهای دیگری مانند حل دستگاه معادلات به روش محورگیری و موارد دیگر نیز وجود دارد که بسته به نوع مسئله مورد استفاده ، از آن روش استفاده می‌گردد.

انتگرالگیری عددی

اگر مسئله‌ای وجود داشته باشد که در آن انتگرالهای دوگانه یا سه‌گانه ظاهر شود، البته با اندکی زحمت می‌توان این انتگرالها را به صورت تحلیلی حل کرد. اما این موارد چندان زیاد نیستند و در اغلب موارد به انتگرالهای چندگانه‌ای برخورد می‌کنیم که حل آنها به روش تحلیلی تقریبا غیرممکن است. در چنین مواردی از روش انتگرالگیری عددی استفاده می‌شود. روشهایی که در حل انتگرالها به روش عددی مورد استفاده قرار می‌گیرند، شامل روش ذوزنقه‌ای ، روش سیمپسون یا سهمی ‌و روشهای دیگر است.

البته خطای مربوط به این روشها متفاوت بوده و بسته به نوع مسئله‌ای که انتگرال در آن ظاهر شده است، روش مناسب را انتخاب می‌کنند. تقریبا دقیق‌ترین روشها ، انتگرالگیری به روش مونت کارلو می‌باشد، که امروزه در اکثر موارد از این روش استفاده می‌گردد. مزیت این روش به روشهای دیگر در این است که اولا محدودیتی وجود ندارد و انتگرال هر چندگانه که باشد، با این روش حل می‌شود. در ثانی ، این روش نسبت به روشهای دیگر کم هزینه‌تر است.

شبیه سازی

آنچه امروزه بیشتر مورد توجه قرار دارد، شبیه سازی سیستمهای فیزیکی است. به عنوان ابتدایی‌ترین و ساده‌ترین مورد می‌توان به حرکت آونگ ساده اشاره کرد. در این حالت یک برنامه کامپیوتری نوشته می‌شود، بگونه‌ای که حرکت آونگ را بر روی صفحه کامپیوتر نمایش دهد. در ضمن کلیه محدودیت‌های فیزیکی حاکم بر حرکت نیز اعمال می‌شود. در واقع مثل اینکه بصورت تجربی آونگی را به نوسان در می‌آوریم و دوره تناوب و سایر پارامترهای دقیق در مسئله را تعیین می‌کنیم. البته این مثال خیلی ابتدایی و ساده است.

لازم به ذکر است ، شبیه سازی به روش مونت کارلو به دو صورت می‌تواند مطرح باشد. حالت اول عبارت از شبیه سازی با رسم تصویر متوالی است. درست مانند مثالی که در بالا اشاره کردیم. حالت دوم شبیه سازی آماری یا احتمالی است. بعنوان مثال ، انواع اندرکنش‌های فوتون با ماده را که به پدیده‌های مختلفی مانند اثر فوتوالکتریک ، اثر کامپتون ، پدیده تولید زوج و ... منجر می‌گردد، با این روش می‌توان مورد مطالعه قرار داد.

فیزیک پزشکی (Medicale Physics)

فیزیک پزشکی به معنی کاربرد فیزیک در حرفه پزشکی است، مانند رادیوگرافی ، سونوگرافی ، بینایی‌سنجی و غیره. چون بیوفیزیک به معنی فیزیک حیات است، فیزیک پزشکی درباره فیزیک حیات بشر بحث می‌کند. مانند گردش خون ، آناتومی گوش ، آناتومی چشم و غیره. از طرفی بکارگیری اصول و قوانین این گروههای علمی در طرح‌ریزی و یا ساختن یک سیستم ، به ترتیب مهندسی پزشکی و بیومهندسی نامیده می‌شود.

تاسیس دوره‌های آموزشی مهندسی پزشکی و بیومهندسی از ضروریات یک جامعه پشرفته است. از طرف دیگر ، آموزش فیزیک و بیوفیزیک پزشکی ، مقدم بر آموزش تکنولوژی و یا مهندسی پزشکی است. به عبارت دیگر ، می‌توان چنین بیان کرد که فیزیک پزشکی ، ابزاری بسیار قوی و قدرتمند است که می‌تواند در اختیار پزشکان و مهندسان پزشکی قرار گیرد. در واقع در سایر رشته‌های مهندسی نیز تقریبا همین شرایط حاکم است. به‌عنوان مثال ، در فیزیک الکترونیک ساختار قطعات الکترونیکی به ‌دقت مورد بررسی قرار می‌گیرد. حال آنکه در مهندسی الکترونیک بیشتر کاربرد این قطعات مورد تاکید قرار می‌گیرد.

ضرورت آشنایی با فیزیک پزشکی

امروزه به ‌واسطه پیشرفت سریع تکنولوژی و افزایش روزافزون دستگاهها در بیمارستانها و کلینیکها نه تنها وجود هزاران مهندس پزشکی در جامعه ما مورد نیاز است، بلکه پزشکان و پیراپزشکان باید در زمینه نگهداری از دستگاهها نیز توانا باشند و لازمه این امر نیز آشنایی با فیزیک پزشکی است.

عواقب بی‌‌توجهی به فیزیک پزشکی

بی‌توجهی به اصول فیزیکی حاکم بر کار تشخیص و درمان ، باعث تشدید بیماری ، اتلاف وقت و سرمایه ملی و بالاخره اتلاف جان بیماران خواهدشد. به ‌عنوان مثال ، می‌توان از بی‌دقتی در اندازه‌گیری مواد رادیواکتیو مصرفی در بخش پزشکی هسته‌ای یاد کرد که گاهی باعث نمایش نادرست تصویر ارگان مورد آزمایش می‌شود. اگر بخواهیم تمام ناهماهنگیها و گرفتاری‌های حاصل از ناآگاهی از فیزیک پزشکی را بیان کنیم، شاید چندین مقاله نیز کفایت نکند.

فواید آشنایی پزشکان و پیراپزشکان با فیزیک پزشکی

برای انجام صحیح کارهای تشخیصی و درمانی و جلوگیری از آسیبهای وارده به بیماران و حفظ و حراست دستگاهها ، باید به فیزیک مربوطه تسلط داشته‌ باشیم. بدین معنی که همه فارغ‌التحصیلان رشته‌های پزشکی و پیراپزشکی باید به اصول فیزیک پزشکی آشنایی کافی پیدا کنند، تا به نگهداری از دستگاهها و انجام صحیح کار با آنها توانایی داشته ‌باشند. در این صورت نه‌ تنها احتیاج ما به مهندسی پزشکی بصورت روزافزون احساس نمی‌شود، بلکه از آسیب‌دیدن دستگاهها و خرید دستگاههای ناخواسته جلوگیری خواهد شد.

چگونه فیزیک پزشکی بخوانیم؟

فیزیک پزشکی یکی از گرایشهای فیزیک در مقطع کارشناسی ارشد می‌باشد. به ‌بیان دیگر ، دانشجویان رشته فیزیک بعد از اخذ مدرک کارشناسی در این رشته ، می‌توانند بعد از امتحان ورودی وارد رشته فیزیک پزشکی شده و مدرک فوق لیسانس خود را در این رشته اخذ نمایند. البته لازم به ذکر است که در کشور ما ، در مقایسه با سایر گرایش‌های رشته فیزیک که در بیشتر دانشگاهها ارائه می‌گردد، گرایش فیزیک پزشکی در تعداد کمی از دانشگاهها وجود دارد.

ارتباط فیزیک پزشکی با سایر علوم

می‌توان گفت که رشته فیزیک تقریبا با بیشتر شاخه‌های علوم ارتباط دارد. رابطه فیزیک با پزشکی نیز از طریق فیزیک پزشکی برقرار می‌شود. به ‌بیان دیگر ، فیزیک پزشکی مانند پلی است که بین شاخه‌های مختلف فیزیک و پزشکی وجود دارد. به ‌عنوان مثال ، فیزیک پزشکی با گرایش‌های لیزر و فیزیک هسته‌ای ارتباط تنگاتنگ دارد.

آینده فیزیک پزشکی

با توجه به کاربردی که علوم در بهینه‌سازی زندگی بشر دارد، توجه اندیشمندان و نخبگان دنیا به پیشرفت و ترقی شاخه‌های مختلف علمی معطوف شده است. لذا در حال حاضر شاهد پیشرفت وسیع تکنولوژی هستیم. هر روز وسایل جدید و پیشرفته‌تری ساخته می‌شوند که نسبت به وسایل قبلی از کارایی بیشتری برخوردار هستند. بوجود آمدن وسایل پیشرفته و استفاده از آنها نیازمند تربیت افراد متخصص در این زمینه است.

به بیان دیگر ، هر روز وسایل مختلف پیشرفته‌ای در علم پزشکی بوجود می‌آیند. مثلا چاقوی لیزری ، چاقوی پلاسمایی و ... چند نمونه از این موارد فوق‌العاده زیاد هستند. اما برای استفاده بهینه از این وسایل و جلوگیری از صدمات جانبی آنها که جان بیمارانی را که بوسیله این ابزار مورد درمان قرار می‌گیرند، وجود متخصصین فیزیک پزشکی ، امری اجتناب ناپذیر است. بنابراین باید در این زمینه سرمایه‌گذاری بیشتری انجام شده و نسبت به تربیت چنین افرادی اقدام شود، تا ما نیز در آینده بتوانیم از این حیث به خودکفایی برسیم و شاهد هیچگونه آسیبی ناشی از استفاده نادرست این ابزارها نباشیم.