Fysiikan opinnot

Fysiikka on tieteen ala, joka koskee elottoman aineen luonnetta ja ominaisuuksia energia, jota ei käsitellä kemiassa tai biologiassa, ja materiaalin peruslait maailmankaikkeus. Sellaisena se on valtava ja monipuolinen tutkimusalue.

Jotta se olisi järkevää, tutkijat ovat keskittäneet huomionsa yhteen tai kahteen pienempään tieteenalaan. Tämä antaa heille mahdollisuuden tulla asiantuntijoiksi kyseisellä kapealla kentällä ilman, että hänet tarttuu luonnollista maailmaa koskevan suuren tiedon määrään.

Fysiikka jaetaan joskus kahteen laajaan luokkaan tieteen historian perusteella: Klassinen fysiikka, joka sisältää tutkimukset, jotka syntyivät renessanssista vuoden 2000 alusta 20. vuosisata; ja Moderni fysiikka, joka sisältää tutkimukset, jotka on aloitettu kyseisen ajanjakson jälkeen. Osaa jaosta voidaan pitää mittakaavana: moderni fysiikka keskittyy pienempiin hiukkasiin, tarkemmin mittaukset ja laajemmat lait, jotka vaikuttavat siihen, miten jatkamme maailman tapojen tutkimista ja ymmärtämistä toimii.

Toinen tapa jakaa fysiikka on soveltuva tai kokeellinen fysiikka (pohjimmiltaan: materiaalit) verrattuna teoreettiseen fysiikkaan (maailmanlaajuisten lakien rakentaminen) toimii).

Kun luet fysiikan eri muotoja, pitäisi käydä ilmeiseksi, että päällekkäisyyksiä on. Esimerkiksi ero tähtitieteen, astrofysiikan ja kosmologian välillä voi olla toisinaan käytännössä merkityksetön. Kaikille, toisin sanoen paitsi tähtitieteilijöille, astrofysiikille ja kosmologeille, jotka voivat ottaa erottelut erittäin vakavasti.

Ennen 1800-luvun vaihetta fysiikka keskittyi mekaniikan, valon, äänen ja aallon liikkeen, lämmön ja termodynamiikan sekä sähkömagneettisuuden tutkimukseen. Klassisen fysiikan aloihin, joita on tutkittu ennen vuotta 1900 (ja joita kehitetään edelleen ja opetetaan edelleen), kuuluvat:

• Akustiikka: Äänen ja ääniaaltojen tutkiminen. Tällä alalla opiskelet mekaanisia aaltoja kaasuissa, nesteissä ja kiinteissä aineissa. Akustiikka sisältää sovelluksia seismisille aalloille, iskuille ja tärinälle, melulle, musiikille, viestinnälle, kuulolle, vedenalaiselle äänelle ja ilmakehän äänelle. Tällä tavoin se kattaa maatieteet, biotieteet, tekniikan ja taiteet.
• Tähtitiede: Avaruuden tutkimus mukaan lukien planeetat, tähdet, galaksit, syvä avaruus ja maailmankaikkeus. Tähtitiede on yksi vanhimmista tieteistä, joka käyttää matematiikkaa, fysiikkaa ja kemiaa ymmärtämään kaiken maapallon ilmakehän ulkopuolella.
• Kemiallinen fysiikka: Kemiallisten järjestelmien fysiikan tutkimus. Kemiallinen fysiikka keskittyy fysiikan käyttämiseen monimutkaisten ilmiöiden ymmärtämiseksi eri asteikoissa molekyylistä biologiseen järjestelmään. Aiheita ovat nanorakenteiden tai kemiallisen reaktion dynamiikan tutkimus.
• Laskennallinen fysiikka: Numeeristen menetelmien soveltaminen sellaisten fysikaalisten ongelmien ratkaisemiseksi, joille jo on olemassa kvantitatiivinen teoria.
• sähkömagnetismi: Sähkö- ja magneettikentät, jotka ovat saman ilmiön kaksi puolta.
• Elektroniikka: Elektronien virtauksen tutkimus, yleensä piirissä.
• Nesteen dynamiikka / nestemekaniikka: "Nesteiden" fysikaalisten ominaisuuksien tutkimus, jotka tässä tapauksessa on määritelty erityisesti nesteiksi ja kaasuiksi.
• Geofysiikka: Maan fysikaalisten ominaisuuksien tutkimus.
• Matemaattinen fysiikka: Matemaattisesti tiukkojen menetelmien soveltaminen fysiikan ongelmien ratkaisemiseen.
• Mekaniikka: Kehojen liiketutkimus viitekehyksessä.
• Meteorologia / sääfysiikka: Sää fysiikka.
• Optiikka / valofysiikka: Valon fysikaalisten ominaisuuksien tutkimus.
• Tilastollinen mekaniikka: Suurten järjestelmien tutkimus laajentamalla tilastollisesti tietoa pienemmistä järjestelmistä.
• Termodynamiikka: Lämmön fysiikka.

Nykyaikainen fysiikka kattaa atomin ja sen komponentit, suhteellisuustekijät ja suurten nopeuksien vuorovaikutuksen, kosmologian ja avaruustutkimus ja mesoskooppinen fysiikka, ne maailmankaikkeuden palat, joiden koko on nanometrien ja mikrometriä. Jotkut modernin fysiikan aloista ovat:

• Astrophysics: Avaruudessa olevien esineiden fysikaalisten ominaisuuksien tutkimus. Nykyään astrofysiikkaa käytetään usein vuorottelevasti tähtitieteen kanssa ja monilla tähtitieteilijöillä on fysiikan tutkinto.
• Atomifysiikka: Atomien, erityisesti atomin elektroniominaisuuksien, tutkimus erillään ydinfysiikasta, jossa otetaan huomioon ydin yksinään. Käytännössä tutkimusryhmät tutkivat yleensä atomi-, molekyyli- ja optista fysiikkaa.
• Biofysiikka: Elävien järjestelmien fysiikan tutkimus kaikilla tasoilla, yksittäisistä soluista ja mikrobista eläimiin, kasveihin ja kokonaisiin ekosysteemeihin. Biofysiikka on päällekkäistä biokemian, nanoteknologian ja biotekniikan kanssa, kuten DNA: n rakenteen johdannainen röntgenkristallografialla. Aiheita voivat olla bioelektroniikka, nanolääketiede, kvanttibiologia, rakennebiologia, entsyymikinetiikka, neuronien sähkönjohtavuus, radiologia ja mikroskopia.
• Kaaos: Tutkitaan järjestelmiä, joilla on voimakas herkkyys alkuolosuhteille, joten pienestä muutoksesta alussa tulee nopeasti suuria muutoksia järjestelmään. Kaositeoria on kvanttifysiikan osa ja hyödyllinen taivaanmekaniikassa.
• kosmologia: Tutkimus maailmankaikkeudesta kokonaisuutena, mukaan lukien sen alkuperä ja kehitys, mukaan lukien iso räjähdys ja miten maailmankaikkeus jatkaa muutosta.
• Kryofysiikka / Kryogenika / Matalalämpötilafysiikka: Fysikaalisten ominaisuuksien tutkimus matalassa lämpötilassa, kaukana veden jäätymispisteestä.
• crystallography: Kiteiden ja kiteisten rakenteiden tutkimus.
• Korkean energian fysiikka: fysiikan opiskelu erittäin korkean energian järjestelmissä, yleensä hiukkasfysiikan sisällä.
• Korkeapainefysiikka: Fysiikan tutkimus erittäin korkeapaineisissa järjestelmissä, jotka liittyvät yleensä fluididynamiikkaan.
• Laserfysiikka: Laserien fysikaalisten ominaisuuksien tutkimus.
• Molekyylifysiikka: Tutkimus fyysiset ominaisuudet molekyyleistä.
• nanoteknologia: Tiede rakentaa piirejä ja koneita yksittäisistä molekyyleistä ja atomeista.
• Ydinfysiikka: Atomiytimen fysikaalisten ominaisuuksien tutkimus.
• Hiukkasfysiikka: Perushiukkasten ja niiden vuorovaikutuksen voimien tutkimus.
• Plasmafysiikka: Aineen tutkimus plasman vaiheessa.
• Kvanttielektrodynamiikka: Tutkimus kuinka elektronit ja fotonit vuorovaikutuksessa kvantmekaanisella tasolla.
• Kvanttimekaniikka / kvanttifysiikka: Tieteen tutkimus, jossa aineen ja energian pienimmistä erillisistä arvoista tai kvantteista tulee merkityksellisiä.
• Kvanttioptiikka: Soveltamisala kvanttifysiikka sytyttää.
• Kvanttikenttäteoria: Kvantfysiikan soveltaminen kenttiin, mukaan lukien maailmankaikkeuden perustavoimat.
• Kvanttipaino: Kvantfysiikan soveltaminen painovoimaan ja painovoiman yhdistäminen muiden perushiukkasten vuorovaikutukseen.
• suhteellisuusteoria: Einsteinin ominaisuuksia kuvaavien järjestelmien tutkimus suhteellisuusteoria, johon yleensä sisältyy liikkuminen nopeuksilla, jotka ovat hyvin lähellä valon nopeutta.
• Jousteoria / Superstring-teoria: Tutkimus teoriasta, jonka mukaan kaikki perustavanlaatuiset hiukkaset ovat energian yhden ulottuvuuden jousien värähtelyjä korkeammassa ulottuvuudessa.

Lähteet ja lisälukeminen

• Simonyi, Karoly. "Fysiikan kulttuurihistoria." Trans. Kramer, David. Boca Raton: CRC Press, 2012.
• Phillips, Lee. "Klassisen fysiikan loputon tyyli." Ars Technica, 4. elokuuta 2014.
• Teixeira, vanhin myynti, Ileana Maria Greca ja Olival Freire. "Fysiikan opetuksen luonnontieteiden historia ja filosofia: Didaktisten interventioiden tutkimussynteesi." Tiede ja koulutus 21.6 (2012): 771–96. Tulosta.