Τα Βασικά της Φυσικής στην Επιστημονική Μελέτη

Η Φυσική είναι μια συστηματική μελέτη του φυσικού κόσμου, ιδιαίτερα της αλληλεπίδρασης μεταξύ ύλης και ενέργειας. Είναι ένας κλάδος που επιχειρεί να ποσοτικοποιήσει την πραγματικότητα μέσω μιας ακριβούς εφαρμογής της παρατήρησης σε συνδυασμό με τη λογική και τη λογική.

Για να χρησιμοποιήσετε μια τέτοια πειθαρχία, πρέπει πρώτα να κατανοήσετε ορισμένες βασικές αρχές. Μόνο μαθαίνοντας τα βασικά της φυσικής μπορείτε να βασιστείτε σε αυτήν και να βουτήξετε βαθύτερα σε αυτό το πεδίο της επιστήμης. Είτε ακολουθείτε μια καριέρα στη φυσική είτε ενδιαφέρεστε απλώς για τα ευρήματά της, είναι σίγουρα συναρπαστικό να το μάθετε.

Τι θεωρείται Φυσική;

Για να ξεκινήσετε τη μελέτη της φυσικής, πρέπει πρώτα να καταλάβετε τι σημαίνει στην πραγματικότητα η φυσική. Η κατανόηση του τι εμπίπτει στη σφαίρα της φυσικής—και τι όχι—βοηθά να εστιάσετε στο πεδίο μελέτης, ώστε να μπορείτε να διατυπώσετε ουσιαστικές ερωτήσεις φυσικής.

Πίσω από κάθε ερώτηση στη φυσική κρύβονται τέσσερις πολύ σημαντικοί όροι που θα θέλετε να κατανοήσετε:υπόθεση, μοντέλο, θεωρία και νόμος.

Η φυσική μπορεί να είναι είτε πειραματική είτε θεωρητική. Στην πειραματική φυσική, οι φυσικοί αντιμετωπίζουν ένα επιστημονικό πρόβλημα χρησιμοποιώντας τεχνικές όπως η επιστημονική μέθοδος σε μια προσπάθεια να αποδείξουν μια υπόθεση. Η θεωρητική φυσική είναι συχνά πιο εννοιολογική καθώς οι φυσικοί επικεντρώνονται στην ανάπτυξη επιστημονικών νόμων, όπως η θεωρία της κβαντικής μηχανικής.

Αυτές οι δύο μορφές φυσικής σχετίζονται μεταξύ τους και συνδέονται με άλλες μορφές επιστημονικής μελέτης. Αρκετά συχνά, η πειραματική φυσική θα δοκιμάσει τις υποθέσεις της θεωρητικής φυσικής. Οι ίδιοι οι φυσικοί μπορούν να ειδικεύονται σε διάφορους τομείς, από την αστρονομία και την αστροφυσική έως τη μαθηματική φυσική και τη νανοτεχνολογία. Η φυσική παίζει επίσης ρόλο σε άλλους τομείς της επιστήμης, όπως η χημεία και η βιολογία.

Οι Θεμελιώδεις Νόμοι της Φυσικής

Ο στόχος της φυσικής είναι να αναπτύξει ακριβή μοντέλα φυσικής πραγματικότητας. Το καλύτερο σενάριο είναι η ανάπτυξη μιας σειράς πολύ θεμελιωδών κανόνων για την περιγραφή του τρόπου λειτουργίας αυτών των μοντέλων. Αυτοί οι κανόνες ονομάζονται συχνά "νόμοι" αφού έχουν χρησιμοποιηθεί με επιτυχία για πολλά χρόνια.

Η φυσική είναι περίπλοκη, αλλά βασίζεται ουσιαστικά σε μια σειρά αποδεκτών νόμων της φύσης. Ορισμένες είναι ιστορικές και πρωτοποριακές ανακαλύψεις στην επιστήμη. Αυτά περιλαμβάνουν τον Νόμο της Βαρύτητας του Sir Isaac Newton καθώς και τους Τρεις Νόμους της Κίνησής του. Η Θεωρία της Σχετικότητας του Άλμπερτ Αϊνστάιν και οι νόμοι της θερμοδυναμικής ανήκουν επίσης σε αυτήν την κατηγορία.

Η σύγχρονη φυσική χτίζει αυτές τις μνημειώδεις αλήθειες για να μελετήσει πράγματα όπως η κβαντική φυσική που εξερευνά το αόρατο σύμπαν. Ομοίως, η σωματιδιακή φυσική επιδιώκει να κατανοήσει τα μικρότερα κομμάτια της ύλης στο σύμπαν. Αυτό είναι το πεδίο όπου περίεργες λέξεις όπως κουάρκ, μποζόνια, αδρόνια και λεπτόνια μπαίνουν στον επιστημονικό διάλογο που γίνεται πρωτοσέλιδο σήμερα.

Τα εργαλεία που χρησιμοποιούνται στη φυσική

Τα εργαλεία που χρησιμοποιούν οι φυσικοί κυμαίνονται από το φυσικό έως το αφηρημένο. Περιλαμβάνουν ζυγαριές ισορροπίας και εκπομπές δέσμης λέιζερ καθώς και μαθηματικά. Η κατανόηση αυτού του ευρέος φάσματος εργαλείων και των μεθόδων εφαρμογής τους είναι απαραίτητη για την κατανόηση της διαδικασίας που ακολουθούν οι φυσικοί στη μελέτη του φυσικού κόσμου.

Τα φυσικά εργαλεία περιλαμβάνουν πράγματα όπως υπεραγωγούς και σύγχρονα, τα οποία χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία έντονων μαγνητικών πεδίων. Αυτά μπορούν να εφαρμοστούν σε μελέτες όπως ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων ή πρακτικά στην ανάπτυξη αμαξοστοιχιών μαγνητικής αιώρησης.

Τα μαθηματικά βρίσκονται στην καρδιά της φυσικής και είναι ζωτικής σημασίας σε όλους τους τομείς της επιστήμης. Καθώς αρχίζετε να εξερευνάτε τη φυσική, βασικά στοιχεία όπως η χρήση σημαντικών αριθμών και η υπέρβαση των βασικών στοιχείων του μετρικού συστήματος θα είναι σημαντικά. Τα μαθηματικά και η φυσική πηγαίνουν πολύ πιο βαθιά επίσης και έννοιες όπως τα διανυσματικά μαθηματικά και οι μαθηματικές ιδιότητες των κυμάτων είναι ζωτικής σημασίας για το έργο πολλών φυσικών.

Οι διάσημοι φυσικοί της Ιστορίας

Η φυσική δεν υπάρχει στο κενό (παρόλο που κάποια φυσική ασκείται σε πραγματικό κενό). Οι δυνάμεις της ιστορίας έχουν διαμορφώσει την ανάπτυξη της φυσικής όσο κάθε άλλος τομέας στην ιστορία. Αρκετά συχνά, είναι χρήσιμο να κατανοήσουμε τις ιστορικές προοπτικές που οδήγησαν στην τρέχουσα κατανόησή μας. Αυτό περιλαμβάνει τα πολλά λανθασμένα μονοπάτια που παραπαίθηκαν στην πορεία.

Είναι επίσης χρήσιμο και συναρπαστικό να μαθαίνουμε για τη ζωή των διάσημων φυσικών του παρελθόντος. Οι αρχαίοι Έλληνες, για παράδειγμα, συνδύασαν τη φιλοσοφία με τη μελέτη των φυσικών νόμων και είναι ιδιαίτερα γνωστοί για το ενδιαφέρον τους για την αστρονομία.

Τον 16ο και τον 17ο αιώνα, ο Galileo Galilei μελέτησε περαιτέρω, παρατήρησε και πειραματίστηκε με τους νόμους της φύσης. Αν και διώχτηκε στην εποχή του, θεωρείται σήμερα ως «ο πατέρας της επιστήμης» (που επινοήθηκε από τον Αϊνστάιν) καθώς και της σύγχρονης φυσικής, της αστρονομίας και της επιστήμης της παρατήρησης.

Ο Galileo εμπνεύστηκε και τον ακολούθησαν διάσημοι επιστήμονες όπως ο Sir Isaac Newton, ο Albert Einstein, ο Niels Bohr, ο Richard P. Feynman και ο Stephen Hawking. Αυτά είναι μερικά μόνο από τα ονόματα της ιστορίας της φυσικής που έχουν διαμορφώσει την κατανόησή μας για το πώς λειτουργεί ο κόσμος μας. Οι ικανότητές τους να αμφισβητούν τις αποδεκτές θεωρίες και να επινοούν νέους τρόπους εξέτασης του σύμπαντος έχουν εμπνεύσει φυσικούς που συνεχίζουν να επιτυγχάνουν επιστημονικές ανακαλύψεις.