Fiziğin Alt Dalları

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, 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, 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:

Gözlem

Deney

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

Deneysel fizikolarak ikiye ayrılır Bu iki alandaki araştırmalar ise,

Temel

Uygulamalıaraştırmalar 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