Fizik Bilimi

Fizik Bilimi,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…v.s. 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…v.s. 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 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 yöntemleri

Bilimsel yöntem

Fiziksel nicelik

Ölçüm

Ölçüm aletleri

Birim çözümleme

İstatistik

Ölçeklendirme

Fiziğin Tarihi

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 ufak 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 ufak 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. yy.da gelişti ve son derece yaygınlık kazandı. Bilginler, «fizik odaları

Uzmanlık Dalları

XIX. yy.da 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. yy.da 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

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir