Fiziğin dalları
Fizik bilimi, kuramlarına kesinlik ve açıklık getirmek üzere büyük ölçüde matematikten yararlanırken, fizik ilkeleri de başta kimya, astronomi, jeoloji ve biyoloji olmak üzere birçok bilimde uygulama alanı bulmuştur. Kimyanın en önemli dallarından biri olan fiziksel kimya ile fiziğin temel dalları arasında sayılan astrofizik, jeofizik ve biyofizik gibi örtüşmeli alanlar bu uygulamanın ürünleridir.
Mekanik, fiziğin en eski vc en geniş kapsamlı dalıdır. Hareket halindeki cisimlerin davranışlarını ve durağan cisimlerin basınç ya da başka kuvvetler karşısındaki tepkilerini inceleyen mekanik birçok altdala ayrılır.
Cisimlerin hareketi ile kuvvetler arasındaki etkileşimi konu alan dinamik, durağan ya da denge durumundaki cisimleri inceleyen statik, sıvıların ve gazların davranış özelliklerini araştıran akışkanlar mekaniği ile katıların davranışlarını inceleyen katılar mekaniği, akışkanların hareket ilkelerini konu alan hidrodinamik ile durgun akışkanları inceleven hidrostatik klasik mekaniğin abdallarıdır. Mekaniğin temel kuramını büyük ölçüde Sir Isaac Newton'a borçluyuz. Cisimlerin yere düşmesi, sarkaçların salınımı ve gezegenlerin Güneş çevresindeki dolanından Newton'ın mekanik ve evrensel çekim kuramlarıyla açıklığa kavuşmuştur.
Çok hızlı hareket eden cisimlerin davranışlarını açıklayan görelilik kuramı ile atomun yapısındaki elektron, proton gibi çok küçük parçacıkları ve dalga hareketini inceleyen kuvantum mekaniği, fiziğin bu dalının daha yeni ve çığır açıcı bölümleridir. Optik, elektrik, atom fiziği ve nükleer fizik konularını anlayabilmek için gerekli temel kavramlar görelilik kuramı ile kuvantum mekaniğinden doğmuştur.
Fizik Bilimi
Fizik ile kimya yakın bilimler olmasına rağmen inceledikleri olaylar bakımından birbirinden ayrılırlar. Fizik, maddenin yapısında değişiklik meydana getirmeyen geçici olayları; kimya ise maddenin yapısında değişiklik meydana getiren devamlı olayları inceler.
Fizik, kendisini ilgilendiren olayları şu altı temel ünite altında inceler.
- Cisimlerin hareket ve denge şartlarını inceleyen, kuvvet ve enerji üzerine ölçmeler yapan; Mekanik
- Cisimlerin sıcaklıkla değişen özelliklerini ısı ve sıcaklık arasındaki bağlantıları, ısı enerjisini inceleyen; Isı
- İşitme duygumuza etki eden fizik olaylarını inceleyen; Ses
- Görme duygumuza etki eden, ışıklı olayları inceleyen; Işık bilgisi (optik)
- Mıknatıs ve elektriklenmiş cisimlerin özelliklerini, elektrik akımının etkilerini inceleyen; Elektrik
- Atomun bünyesi, ışık ile elektrik, ısı ile elektrik arasındaki bağıntıları, radyoaktiflik olaylarını, madde ve ışınlar arasındaki bağıntıları inceleyen; Atom fiziği
Fizik Olayları Nasıl İnceler?
İnsanlar, yüzyıllar boyunca etraflarında geçen tabiat olayları karşısında duydukları tecessüs neticesinde zihinlerinde beliren "Neden", "Niçin?" sorularına aradıkları cevapları, geleneklerde veya dini otoritelerin fikirlerinde buldular. Bu cevaplar onları tatmin etmese dahi, geleneklere ve otorite saydıkları kimselerin fikirlerine itiraz etmeyi düşünmediklerinden onları aynen kabul ettiler.
Mesela, cisimlerin düşmesi hakkında eski Yunan Filozofu Aristo'ya sorulan "ağır cisimler mi, yoksa hafif cisimler mi daha hızlı düşerler?" sorusuna, yanılmazlığı mutlak sayılan filozof "ağır cisimler" diye cevap verdiği için, yüzyıllarca bu fikir kabul edildi. Fakat ilk defa İtalyan bil*gini Galileo (Galile, 1564–1642) "boşlukta bütün cisimler aynı hızla düşerler" diye Aristo'nun fikrine itiraz ettiği zaman, kimse ona inanmadı. Çünkü büyük filozof Aristo yanılmazdı.
Galileo İtalya'da Pisa (Piza)'daki eğik kulede deneyler yaparak hafif bir cisimle ağır bir cismin aynı hızla düştüklerini gösterince sağduyusahipleri Galileo'ya hak verdiler. Fakat birçokları gözleriyle gördükleri gerçek karcısında bile "Bu olamaz, Aristo yanılmaz" diyerek uzaklaştılar. Fakat Aristo'nun, aksini söylemesine rağmen gerçek ortaya çıktı ve böylece Galileo olayları gözlem ve deneylerle inceleyen yeni bilimsel bir metodun kurucusu oldu.
İşte deneysel bir bilim olan fizikte de, olayları incelerken evvela o olaylar hakkında gözlemler yapılır, bu olaylar üzerine etki eden çeşitli etmenler incelenir, bu etmenlerin olaylar üzerine yaptıkları etkileri arasında matematiksel bağlantılar araştırılır ve bundansonra da bu fizik ola*yı kanun veya prensiplere bağlanır.
Fizik (Yunanca φυσικός (physikos) doğal, φύσις (doğa) Doğa) enerji ve maddenin etkileşimini inceleyen bilim dalıdır. Enerjinin evreninin tarihindeki birincil rolü, her maddenin, özelliklerini açığa vurmak ve dönüşümlere katılmak için enerjiyle etkileşimde bulunması ve madde en temel bileşenlerine ayrışırken enerjinin en önemli öğe olması nedeniyle fizik, genellikle temel bilimlerin anası olarak bilinir. Madde ve madde bileşenlerini inceleyen, aynı zamanda bunların etkileşimlerini açıklamaya çalışan bir bilim dalıdır. Fizik genellikle cansız varlıklarla uğraşan, fakat çok zaman canlılarla ilgilenen bilimlere de yardımcı olan bir bilim kolu olarakta anılır. Fizik kelimesi yunanca Doğa anlamına gelen terimlerden kaynaklanmaktadır. Bu nedenle yakın zamana kadar fiziğe Doğa felsefesi gözüyle bakılmıştır. Astronomi, Kimya, Biyoloji, Jeoloji, v.s. de birer doğa bilimi olmalarına rağmen, fiziğin en temel doğa bilimi ve aynı zamanda bu doğa bilimlerinin en önemli yardımcıları olduğu gerçektir. Diğer taraftan Tıp, Mühendislik, v.s. gibi uygulamalı bilimlerde çok kullanılan ve bazılarının temelini oluşturan fizik, ilk bakışta hiç ilgisi olmadığı düşünülen arkeoloji, psikoloji, tarih, vb. konularında da önemli bir yardımcıdır. Ancak konusu bakımından fiziğe en yakın, hatta fizikle içiçe olan bilim öncelikle kimyadır. O halde fizik hemen hemen tüm bilimlerin gelişmesine yardımcı olmakta ve birçok konuda onlarla iş birliği yapmaktadır. Bu işbirliğinden şüphesiz fizikten yararlanmakta ve gelişmektedir. Fiziğin en yakın yardımcısı ise matematiktir. Matematik bilimi kısaca fiziğin dilidir. Temel doğa bilimi olan fizik, evrenin sırlarını, madde yapısını ve bunların arasındaki etkileşimlerini açıklamaya çalışırken fiziğin başılıca iki metodu vardır:
Bunlar Gözlem ve Deneydir.
Doğa olaylarının çeşitli duyu organlarını etkilemeleri sonucu fizikte çeşitli kolların gelişmesi sağlanmıştır. Bu sebeble görme duyusunu uyandıran ışıkla beraber fiziğin bir kolu olan optik gelişmiştir. Aynı şekilde işitme ile akustik, sıcak soğuk duygusu ile termodinamik, vb. fizik konuları ortaya çıkmıştır. Bunların yanı sıra elektromagnetima gibi doğrudan duyu organlarını etkilemeyen kollarıda gelişmiştir. Fiziğin 19. yüzyılın sonuna kadar geçirdiği aşamalarda geçirdiği aşamalarda her ne kadar mekanik temel ise de, birbirinden bağımsız olarak incelenen Fizik konuları kalsik fizik altında toplanabilir. 20. yüzyılın başından itibaren klasik fizik kurallarından daha değişik, ancak çok daha mantıklı ve mükemmmel sonuçlar elde edilmiştir. Bu tür modellerle olayı açıklayan Fizik kolları ise Modern Fizik adı altında toplanmıştır. Fizik eğitimi bugünde gerçeğe çok yakın sonuçlar veren Klasik Fizikle başlamaktadır
Fizik değişimin incelenmesi demektir. Fiziğin çoğu alanı, durağan (statik) olanla değil, devinenle (dinamik olanla) ilgilenir. Fiziğin amacı evrendeki "gözlenebilir" niceliklerin (enerji, momentum, açısal momentum, spin vs.) "nasıl" değiştiğini anlamaktır. "Niye" değiştiğini sorgulamak çoğunlukla felsefenin metafizik dalı veya teoloji'nin işidir.
Fiziğin evinimi anlatmak için, temel fizik kuramlarının formulasyonunda kullandığı temel araçlar Diferansiyel denklemler ve İntegro-diferansiyal denklemler olarak sıralanabilir. Hatta çoğu temel fizik kuramı sadece diferensiyal denklemler kullanarak formule edilmiştir. (örn. Newton yasaları, Maxwell denklemleri, Einstein denklemleri, Kuantum Fiziği ya da Schrödinger denklemi, Dirac denklemi).
Fizik araştırmalarının türleri
Fizik araştırmaları genellikle
Kuramsal fizik ve Deneysel fizik olarak ikiye ayrılır. Bu iki alandaki araştırmalar ise,
Temel ve Uygulamalı araştırmalar şeklinde ayrılır.
Kuramsal fizik, evrenin yasalarını deneysel fiziğin gözlemlerini kullanarak açıklamaya çalışır. Deneysel fizik, önerilen kuramlardan hangisinin doğru olduğuna karar vermek için tasarlanan deneyleri gerçekleştirir. Deneysel fizik sıklıkla, hiçbir kuramı olmayan yepyeni doğa olayları da keşfeder: Elektromanyetizma ve Radyoaktivite bu şekilde keşfedilmiştir. Fiziğin yeni alanları çoğunlukla deneylerde gözlenen çelişkili ya da açıklanamayan fenomenlere yanıt olarak geliştirilir. Fiziğin yeni alanları bazen, deneysel olarak doğrulanmadan önce, tamamiyle kuramsal olarak ortaya atılır (örneğin Görelilik kuramı ya da son zamanda önerilen yeni kuramlardan M-Kuramı gibi).
Kuantum mekaniğinin ve Temel araştırmalar, yasaların pratikteki anlaşılabilirliği üzerinde yoğunlaşırken, uygulamalı fizik, adının da belirttiği gibi, varolan bilgiyi karmaşık sistemleri çözümlemek üzere pratik hayatta, ekonomide ya da başka fizik araştırmalarında kullanmaya gayret eder. Hem temel araştırmaların hem de uygulamalı araştırmaların kuramsal ve deneysel yönleri bulunur. Örneğin uygulamalı fiziğin çok verimli bir alanı Katı hal fiziğidir. Bu alanda araştırmacılar, elektromanyetizmanın temel yasalarına dayanarak, katı cisimleri oluşturan atomların davranışlarını çözümlemeye çalışır.
Fizik araştırmalarındaki gelenek ve kültür kuramsal araştırmaları özelleşme/uzmanlaşma olarak kabul etmesi nedeniyle diğer bilimlerden ayrılır. Biyoloji ve Kimya'da da kuramsal araştırmacılar bulunmasına karşın en başarılı kuramsal araştırmacılar aynı zamanda deneysel araştırmacı olmuştur ve bu bilimlerde salt kuramsal araştırmacılara karşı (bazen aleni olarak) büyük ön yargılar bulunur.
Fizik araştırma alanları
Hızlandırıcılar fiziği
Akustik
Astrofizik
Atom
Molekül ve optik fiziği
Bilgisayar fiziği,
Katı hal fiziği (ya da Yoğun madde fiziği)
Kozmoloji
Sirogenik
Sıvı hal fiziği
Sıvıların dinamiği
İstatistik fizik
Polimer fiziği,
Optik
Malzeme fiziği
Nükleer fizik
Plazma fiziği
Parçacık fiziği (ya da yüksek enerji fiziği)
Araç dinamiği
İlgili alanlar
Astronomi
Biyofizik
Elektronik Mühendislik
Jeofizik Malzeme bilimi
Matematiksel fizik
Tıbbi fizik
Fiziksel kimya
Hesap fiziği
Ana kuramlar
Fizik kuramları
Klasik mekanik
Termodinamik
İstatiksel mekanik
Elektromanyetik
Özel görecelik
Genel görecelik
Kuantum mekaniği
Kuantum alanı kuramı
Standart model
Sıvıların dinamiği
şeklide sıralanabilir.
Önerilen kuramlar
Herşeyin kuramı,
Büyük birleştirici kuram,
M-kuramı,
Sarmal kuramı,
Döngüsel kuantum yer çekimi,
Proses fiziği
Birleşik alan kuramı
bazı önerilen kuramlar arasındadır.
Fizik kavramları
Madde
Antimadde
Temel parçacık
Bozon Fermiyon
Simetri
Hareket
Korunum yasası (fizik)
Kütle
Enerji
Momentum
Açısal momentum
Spin
Zaman
Uzay
Boyut
Uzayzaman
Uzunluk
Hız
Kuvvet
Tork
Dalga
Dalga fonksiyonu
Kuantum içiçeliği
Harmonik salınıcı
Manyetizma
Elektrik
Elektromanyetik ışın
Sıcaklık
Entropi
Fiziksel bilgi
Vakum enerjisi
Sıfır noktası enerjisi
Faz geçileri
Kritik fenomenler
Kendi kendini örgütleme
Ani simetri bozulması
Süper iletkenlik
Süper akışkanlık
Kuantum fazı geçişleri
Temel kuvvetler/alanlar
Kütleçekim kuvveti
Elektromanyetizma
Zayıf nükleer kuvvet
Güçlü nükleer kuvvet
Fizik yöntemleri
Bilimsel yöntem
Fiziksel nicelik
Ölçüm
Ölçüm aletleri
Birim çözümleme
İstatistik
Ölçeklendirme
