Fizik Bilimi

Fizik Bilimi
Fizik

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, vs 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, vs gibi uygulamalı bilimlerde çok kullanılan ve bazılarının temelini oluşturan Fizik, ilk bakışta hiç ilgisi olmadığı düşünülen arkeoloji, psikoloji, tarihvs 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 sonucuFizikte 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 termodinamikvs fizik konuları ortaya çıkmıştırBunların 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
Deneysel fizik

olarak ikiye ayrılır Bu iki alandaki araştırmalar ise

Temel
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 yöntemleriBilimsel yöntem
Fiziksel nicelik
Ölçüm
Ölçüm aletleri
Birim çözümleme
İstatistik
Ölçeklendirme

FİZİK TARİHİ


Bilimler içinde hemen de en eksiksiz olan dal fiziktir Fizik, bir yandan, cisimlerin düşmesi, âşığın yayılması, titreşimler, sürtünmeler gibi, her gün tanığı olduğumuz çok sayıda doğal olayla ilgilenir; öte yandan, uygulama alanının çeşitliliği nedeniyle, günlük hayatımızın her zaman içindedir Sözgelimi, fiziğin en önemli konularından biri olan elektrik olmasaydı, yaşama düzenimizin nasıl olacağını düşünebiliyor musunuz?

Dünyayı Açıklamak

Fizik bilimi, insanların doğada geçen olayları açıklama isteğinden doğdu ve İlkçağ Yunan filozoflarının bu konudaki çalışmalarıyla kuruldu Bu filozoflar öncelikle, Dünya'nın oluşum ilkesini bulmağa çalışmışlardı Aristoteles, su, hava, toprak ve ateşi değişik bileşimleri ve dönüşümleriyle, Evren'deki bütün bilinen maddeleri oluşturan dört temel öğe olarak kabul ediyordu Leukippos ve Demokritos, "maddenin bölünmesi ve yok edilmesi mümkün olmayan sayısız küçük taneden, atomlardan meydana geldiğini sezinlemişlerdi

Pithagoras ve öğrencileri akustik ile uğraşmışlar, yani ses olayının incelemelerini yapmışlar; Eukleides ise optik konusunda bir araştırma kitabı yazmıştı Ayrıca, yansıma ve kırılma olaylarını fizik açısından inceleyen birçok filozof, ışığın nitelikleri hakkında ortaya sorular atmıştı O çağda Yunanlılar mekanikte de hayli ileriydiler, nitekim Arkhimedes'in bu alandaki buluşları büyük yankılar yapmıştı

Bu yüz ağartıcı başlangıçtan sonra, Rönesans'ın sonuna kadar fizikte hiç bir ilerleme görülmedi Romalılar fizik bilimine hiç bir yenilik getirmediler ve Yunan bilimini aktarmakta önemli bir aracılık görevi yapmış olan Araplar hemen de sadece optik konusunda gelişmeler sağladılar Avrupa'da, bilimsel gelişme, XIII yy a kadar tamamen durdu; Rönesans süresince de fizik, öteki bilim dallarının tersine, çok az ilerleme gösterdi Bu dönemde anılmağa değer tek bilgin, birçok buluşu olan Leonardo da Vinci oldu

Galilerden Newton'a

Fizik ancak XVII yy da gelişti Galilei dinamik ve astronomi konularını inceledi ve deneyler yapmayı, deneylerden çıkan sonuçları saptamayı ve bunları kesin matematik yasalara bağlamayı öngören deneysel yöntemi kurdu Hollandalı Huygens sarkacı inceledi ve sarkaçlı saatleri geliştirdi, İtalya'da Torricelli'nin ve Fransa'da Pascal'ın çalışmaları atmosfer basıncını meydana çıkardı Gassendi ile Mersenne, ses hızım ölçmeyi denediler Işık olayları da bol bol incelendi:

Hollanda'da Snellius ve Fransa'da Descartes birbirinden habersiz kırılma yasalarını açıkladılar; Newton beyaz ışığın bileşimini keşfetti; Römer ilk defa ışığın hızını saptadı Bununla birlikte, ışık ışınlarının niteliği gene de anlaşılamadı: ışık Descartes ile Newton'un dediği gibi küçük tanelerden mi, yoksa Huygens'in dediği gibi dalgalardan mı oluşuyordu? Bu sorunun karşılığı daha sonra gelecekti O sıralar ancak, optik araçlar (mikroskop, gök dürbünü, teleskop) bulunup geliştiriliyordu, tıpkı barometreler ve boşaltma tulumbaları gibi Bu çağın en önemli olayı ise, Newton tarafından evrensel çekim gücünün (yerçekimi) bulunması olmuştur

Deneysel Fizik

Fizik XVIII yyda gelişti ve son derece yaygınlık kazandı Bilginler, «fizik odaları
Uzmanlık Dalları

XIX yyda fizikte, mekanik ve ısı olayları arasındaki ilişkileri inceleyen termodinamik; elektrik akımlarının magnetik özelliklerini ve uygulama alanlarını inceleyen elektromagnetizma gibi yeni dallar ortaya çıktı Aynı zamanda, «evrensel
Elektrikte, Volta'nın pili icat etmesi (1800), elektrik akımının incelenmesine yol açtı Elektriğin özgülüklerini açıklamak için Ohm, Pouillet, Faraday, Ampere, Örsted birtakım yasalar buldular, daha sonra Maxwell bunların sentezini gerçekleştirdi Bu kuramsal sonuçlara, telgraf, telefon, akümülatörler, elektrik lambası, dinamo gibi birçok pratik uygulama eklendi

1880'e doğru, bazıları, fiziğin artık hemen hemen tamamlandığını söylerken, radyoelektrik dalgalar, elektron, X ışınları ve radyoaktiflik gibi bir dizi yeni buluş, yüzyılın sonunu belirledi

Sonsuz Küçük

Fizikçiler, gözlenen olayları daha iyi anlamak için, XX yy başlarında, geleneksel düşünceleri altüst eden kuramlar öne sürdüler Alman Max Planck 1900'de kuvanta (enerji «tanecikleri
Bu yeni kuramlar, maddenin yapısının incelenmesinde geniş ölçüde ilerleme olanağı sağladı 1913'te Danimarkalı Niels Bohr, kuvanta kuramını atoma uygulamayı önerdi ve Alman Sommerfeld 1916'da bu kuramı, bağıllık aracılığıyla tamamladı 1924'te, ışık için önceden varılmış bir sonucu genelleştiren Louis de Broglie, her madde taneciğinin bir dalga ile birlikte bulunduğu düşüncesine dayanan dalga mekaniği iddiasını öne sürdü Alman Heisenberg, 1925'ten başlayarak, bir taneciğin hızının ve konumunun aynı anda kesin olarak bilinmesi olanaksızlığını gösteren kendi kuvanta mekaniği'ni geliştirdi

Bütün bu çalışmaların sentezi, 1930 yılında İngiliz Dirac tarafından gerçekleştirildi: onun bağıllık, kuvanta ve dalga mekaniği konusundaki görüşleri, çok geçmeden pozitif elektronların bulunmasıyla doğrulanmış oldu

O tarihten sonra, atom çekirdeğinin parçalanması başarıldı ve yapay radyoaktifliğin bulunması, atom bombasının ve atom pilinin yapımına yol açtı Günümüzde, nükleer fizik ile ortaya çıkan taneciklerin çeşitliliği, atomun ne kadar zengin olduğunu gösterdi Öte yandan, astrofizik dalı, yıldızları yöneten mekanizmayı öğrendikten sonra, bağıllık yasalarını uygulayarak Evren'in tarihini yazmağa girişti Böylece, fizik bilimi, kendine yeni temeller bulduktan sonra, araştırmalarını, sonsuz küçükten sonsuz büyüğe doğru genişletme yoluna girdi

Elektrik Öpücüğü

XVIII yyda sürekli kıvılcım çıkartan elektrostatik makinelerin icadıyla elektrik, bazı salonlarda moda oldu Bu salonlarda, hayvanlara elektrik vermekle veya kıvılcım yardımıyla eşyayı tutuşturmakla eğleniliyor veya yalıtkan bir tabureye çıkmış iki deneycinin, dudakları arasından şimşek çaktırmaları seyrediliyordu: buna «elektrik öpücüğü