Genel açıklama
Fizik, maddenin ve maddenin nasıl etkileşime girdiğinin bilimidir. Madde, evrendeki herhangi bir fiziksel materyaldir. Her şey maddeden yapılmıştır. Fizik, etrafımızdaki fiziksel evreni tanımlamak ve nasıl davranacağını tahmin etmek için kullanılır. Fizik, maddeyi, hareketi ve kuvvetleri, uzay ve zamanı ve doğal dünyanın diğer özelliklerini yöneten evrensel yasaların keşfi ve karakterizasyonu ile ilgilenen bilimdir.
Fiziğin genişliği ve hedefleri
Fiziğin kapsamı, maddenin en küçük bileşenlerinden ve onu bir arada tutan kuvvetlerden galaksilere ve hatta daha büyük şeylere kadar geniştir. Tüm bu yelpazede işleyen sadece dört kuvvet vardır. Ancak bu dört kuvvetin bile (yerçekimi, elektromanyetizma, radyoaktivite ile ilişkili zayıf kuvvet ve bir atomdaki proton ve nötronları bir arada tutan güçlü kuvvet) tek bir kuvvetin farklı parçaları olduğuna inanılmaktadır.
Fizik, esas olarak maddenin ve uzayın karakterini ve davranışını tanımlayan daha basit, daha genel ve daha doğru kurallar oluşturma hedefine odaklanmıştır. Fiziğin en önemli hedeflerinden biri, evrendeki her şey için geçerli teoriler oluşturmaktır. Başka bir deyişle fizik, fiziksel evrenin davranışını mümkün olan en temel düzeyde tanımlayan evrensel yasaların incelenmesi olarak görülebilir.
Fizik bilimsel yöntemi kullanır
Fizik bilimsel yöntemi kullanır. Yani, deneylerden ve gözlemlerden elde edilen veriler toplanır. Bu verileri açıklamaya çalışan teoriler üretilir. Fizik bu teorileri sadece fiziksel olayları tanımlamak için değil, aynı zamanda fiziksel sistemleri modellemek ve bu fiziksel sistemlerin nasıl davranacağını tahmin etmek için de kullanır. Fizikçiler daha sonra bu tahminleri gözlemlerle veya deneysel kanıtlarla karşılaştırarak teorinin doğru veya yanlış olduğunu gösterirler.
Veriler tarafından iyi bir şekilde desteklenen ve özellikle basit ve genel olan teoriler bazen bilimsel kanunlar olarak adlandırılır. Elbette, kanun olarak bilinenler de dahil olmak üzere tüm teoriler, verilerle bir uyuşmazlık bulunduğunda daha doğru ve daha genel kanunlarla değiştirilebilir.
Fizik nicelikseldir
Fizik, diğer bilimlerin çoğundan daha nicelikseldir. Yani, fizikteki gözlemlerin birçoğu sayısal ölçümler şeklinde temsil edilebilir. Fizikteki teorilerin çoğu, ilkelerini ifade etmek için matematiği kullanır. Bu teorilerden elde edilen tahminlerin çoğu sayısaldır. Bunun nedeni, fiziğin ele aldığı alanların niceliksel yaklaşımlarla diğer alanlara göre daha iyi çalışmasıdır. Bilimler de zamanla daha gelişmiş hale geldikçe daha niceliksel olma eğilimindedir ve fizik en eski bilimlerden biridir.
Fizik alanları
Klasik fizik normalde mekanik, optik, elektrik, manyetizma, akustik ve termodinamik alanlarını içerir. Modern fizik normalde kuantum mekaniği, atom fiziği, nükleer fizik, parçacık fiziği ve yoğunlaştırılmış madde fiziğinin yanı sıra daha modern genel ve özel görelilik alanları da dahil olmak üzere kuantum teorisine dayanan alanları kapsamak için kullanılan bir terimdir, ancak bu son ikisi kuantum teorisine dayanmadıkları için genellikle klasik fiziğin alanları olarak kabul edilir. Bu fark eski yazılarda bulunabilse de, kuantum etkilerinin artık daha önce klasik olarak adlandırılan alanlarda bile önemli olduğu anlaşıldığından, yeni bir ilgi alanı oluşturmamaktadır.
Fizikte yaklaşımlar
Fizik çalışmak için birçok yaklaşım ve fizikte birçok farklı etkinlik türü vardır. Fizikte iki ana faaliyet türü vardır; verilerin toplanması ve teorilerin geliştirilmesi.
Fiziğin bazı alt alanlarındaki veriler deneye uygundur. Örneğin, yoğun madde fiziği ve nükleer fizik deney yapma becerisinden faydalanır. Deneysel fizik esas olarak deneysel bir yaklaşıma odaklanır. Bazen deneyler doğayı keşfetmek için yapılırken, diğer durumlarda deneyler teorilerin öngörüleriyle karşılaştırılacak veriler üretmek için yapılır.
Astrofizik ve jeofizik gibi fizikteki diğer bazı alanlar çoğunlukla gözlemsel bilimlerdir çünkü verilerinin çoğunun deney yoluyla değil pasif olarak toplanması gerekir. Ancak bu alanlardaki gözlemsel programlar, fiziğin deneysel alt alanlarında kullanılan araç ve teknolojilerin çoğunu kullanır.
Teorik fizik, verileri açıklamaya çalışan teorileri geliştirmek için genellikle niceliksel yaklaşımlar kullanır. Bu şekilde, teorik fizikçiler genellikle matematiğin araçlarını kullanırlar. Teorik fizik genellikle fiziksel teorilerin niceliksel tahminlerini oluşturmayı ve bu tahminleri niceliksel olarak verilerle karşılaştırmayı içerebilir. Teorik fizik bazen, bu modelleri test etmek ve desteklemek için veriler mevcut olmadan önce fiziksel sistemlerin modellerini oluşturur.
Fizikteki bu iki ana faaliyet, veri toplama, teori üretme ve test etme, birçok farklı beceriyi kullanır. Bu durum fizikte çok fazla uzmanlaşmaya ve diğer alanlardaki araçların kullanılmasına, geliştirilmesine ve kullanılmasına yol açmıştır. Örneğin, teorik fizikçiler çalışmalarında matematik, sayısal analiz, istatistik, olasılık ve bilgisayar yazılımları kullanırlar. Deneysel fizikçiler, mühendislik ve bilgisayar teknolojisini ve teknolojinin diğer birçok alanını kullanarak veri toplamak için araçlar ve teknikler geliştirirler. Çoğu zaman bu diğer alanlardan gelen araçlar fiziğin ihtiyaçlarına tam olarak uygun değildir ve değiştirilmeleri ya da daha gelişmiş versiyonlarının yapılması gerekir.
Deneysel fizikçilerin mevcut teorilerin açıklayamadığı bir deney yapması ya da teorik fizikçilerin daha sonra deneysel fizikçiler tarafından test edilebilecek teoriler üretmesi durumunda yeni fiziğin keşfedilmesi sık rastlanan bir durumdur.
Deneysel fizik, mühendislik ve teknoloji birbiriyle ilişkilidir. Deneyler genellikle parçacık hızlandırıcılar, lazerler gibi özel araçlara ihtiyaç duyar ve transistörler ve manyetik rezonans görüntüleme gibi önemli endüstriyel uygulamalar uygulamalı araştırmalardan gelir.
