Što je fizika

Fizika - definicija

Fizika je znanstvena disciplina koja proučava temeljne zakonitosti prirode, koristeći se eksperimentima, teorijskim modelima i matematičkim analizama kako bi opisala i objasnila različite fenomene u svemiru. Oba znanost se bavi proučavanjem materije, energije, prostora, vremena i njihovih međusobnih interakcija. Njena glavna svrha je razumjeti osnovne zakone koji upravljaju ponašanjem svemira na svim razinama, od subatomske do kozmičke skale. Za vrijeme antike, grčki filozofi poput Talesa, Anaksimandra i Pitagore razvijali su rane ideje o prirodi tvari i matematičkim odnosima. Aristotel je dao opsežan doprinos fizici svojim radom o prirodi i pokretu. Srednjovjekovna europska znanost je bila ograničena Aristotelovim učenjima, dok u islamskom svijetu, znanstvenici poput Alhazena i Ibn al-Haythama doprinijeli su optici i eksperimentalnoj metodi. Za vrijeme renesanse, Kopernik je predložio heliocentrični model Sunčevog sustava, a Galileo Galilei pobijedio je tradicionalna gledišta svojim teleskopom i eksperimentima. U 17. stoljeću je Isaac Newton formulirao zakone gibanja i zakon gravitacije, stvarajući temelje klasične mehanike. U 19. stoljeću su Michael Faraday i James Clerk Maxwell razvili su elektromagnetsku teoriju. U 20. stoljeću je Albert Einstein iznio teoriju relativnosti i kvantnu teoriju, s čime je produbio razumijevanje prostora, vremena i subatomske fizike. Za ovo vrijeme je došlo do razvoja nuklearne fizike i kvantne mehanike. Fizika se proširila na područja poput fizike čestica, kvantne teorije polja, teorijske fizike čvrstog stanja, astrofizike i kozmologije, a napredak u eksperimentalnim tehnikama i tehnologijama omogućava dublje istraživanje mikroskopskih i makroskopskih skala.

Fizika - grane

Klasična fizika obuhvaća Newtonovu mehaniku, teoriju elektromagnetizma i termodinamiku. Newtonova mehanika opisuje gibanje tijela pod djelovanjem sila, definirajući osnovne zakone kretanja. Teorija elektromagnetizma, koju su razvili Faraday i Maxwell, objašnjava elektromagnetske pojave poput svjetlosti i električne struje. Termodinamika se bavi toplinskim sustavima i energijom, uključujući zakone termodinamike koji reguliraju prijenos topline i rad. Albert Einstein formulirao je dvije teorije relativnosti, a to su posebna i opća. Specijalna teorija relativnosti uključuje postulate o konstantnoj brzini svjetlosti i promjenama u prostoru i vremenu pri velikim brzinama. Opća teorija relativnosti proširuje posebnu teoriju dodajući gravitaciju kao zakrivljenje prostora i vremena. Mase zakrivljuju prostor, a objekti se kreću po zakrivljenim putanjama. Nuklearna fizika bavi se proučavanjem jezgara atoma i njihovih svojstava. Temeljni događaji u nuklearnoj fizici uključuju nuklearnu fisiju (razbijanje teških jezgara) i nuklearnu fuziju (spajanje lakših jezgara). Razvoj nuklearne fizike doveo je do stvaranja nuklearnih reaktora i bombi, ali i do primjena u medicinskim dijagnostičkim tehnikama. Kod kvantne fizike se opisuje ponašanje čestica na mikroskopskoj razini, posebno na razini atoma i subatomskih čestica. Temelji se na kvantizaciji energije, vjerojatnosnim funkcijama i superpozicijama stanja.

Fizika - područja

Mehanika se bavi proučavanjem gibanja tijela i sila koje ga uzrokuju. Klasična mehanika, ili Newtonova mehanika, opisuje gibanje makroskopskih tijela. Kvantna mehanika proširuje ovo područje na mikroskopske razine, posebno na atomsku i subatomsku razinu. Elektromagnetizam obuhvaća proučavanje električnih i magnetskih pojava. Elektrostatika proučava električna polja i naelektriziranje tijela. Magnetostatika se bavi magnetskim poljima i magnetskim materijalima. Teorija elektromagnetizma, ili Maxwellove jednadžbe, povezuje električna i magnetska polja, objašnjavajući elektromagnetske valove poput svjetlosti. Termodinamika proučava ponašanje sustava u vezi s toplinom i energijom. Optika se bavi proučavanjem svjetlosti i njezinog ponašanja, dok geometrijska optika opisuje svjetlost u smislu zraka, dok se valna optika oslanja na valnu prirodu svjetlosti. Fizika čvrstog stanja proučava svojstva čvrstih tvari, uključujući elektronsku strukturu, magnetska svojstva i termičke karakteristike. Fizika čestica istražuje temeljne čestice i osnovne sile koje djeluju među njima. Astrofizika proučava fizikalne karakteristike svemira, galaksija, zvijezda i planeta, dok kozmologija istražuje opće strukture i evoluciju svemira. Akustika se bavi proučavanjem zvuka, njegovog nastanka, širenja i interakcije s okolinom.