אנו מסבירים מהי פיזיקה ואת ארבעת התחומים הבסיסיים שהיא מחולקת אליהם. כמו כן, תחומי העניין שלהם וענפי לימוד שונים.
מהי פיזיקה?
פיזיקה, מהיוונית physis ("טבע"), הוא ה מדע טבעי שלומד, באמצעות חוקי יסוד, את אֵנֶרְגִיָה, ה חוֹמֶר, ה מזג אוויר וה מֶרחָב, כלומר היקום עצמו.
פיזיקה היא אחד המקצועות האקדמיים ביותר עָתִיק, ששורשיו מתחילים בראשית הציוויליזציה, כאשר האדם החל לנסות להבין את הכוחות ששלטו בעולם סביבו.
זוהי דיסציפלינה גם תיאורטית (מתארת את חוקי היקום) וגם נסיונית (מיושמת בפועל הַשׁעָרָה לגבי החוקים האמורים), ומקפידה על מודל האימות והלגיטימציה שמקדם שיטה מדעית. זה אחד מה מדעים עקרונות יסוד או מרכזיים שקיימים, ובתחום מחקרם כימיה, ביולוגיה וה מכשירי חשמל, בין השאר.
בתחילה, הפיזיקה הייתה חלק, כמו כל כך הרבה מדעים אחרים, מה- פִילוֹסוֹפִיָה או הפילוסופיה הטבעית של העת העתיקה, אבל מה מהפכה מדעית המאה השבע-עשרה התגלתה כתחום עצמאי, המתעניין בחוקי היסוד של מְצִיאוּת ושימוש ב- שפה רשמית של ה מתמטיקה לבטא אותם. אולם כיום, הפיזיקה היא אחת מהדיסציפלינות התורמות הכי הרבה לשינוי בפרדיגמה המדעית, התעשייתית והטכנולוגית.
הפיזיקה כפי שאנו מכירים אותה כיום מתוארת על ידי ארבע מסגרות תיאורטיות התלויות בגודל החומר הנחקר ובמהירות תנועתו. אלו הם:
- מכניקה קלאסית. הוא עוסק בתנועות מורגשות בגופים מקרוסקופיים, שמהירותם קטנה מאוד בהשוואה ל מהירות האור.
- מכניקה רלטיביסטית. בהתבסס על ההתפתחויות התיאורטיות של אלברט איינשטיין במהלך המאה ה-20, הוא דומה לקלאסי באופיו הדטרמיניסטי. עם זאת, מכניקה רלטיביסטית מתארת תופעות הנופלות במסגרת תורת היחסות המיוחדת, המתארת את התנהגותם של גופים הנעים במהירויות הקרובות לזו של אוֹר; ומתוך תורת היחסות הכללית, שהיא ניסוח תיאורטי לשדה הכבידה (כוח משיכה).
- מכניקה קוואנטית. הוא חוקר מערכות בקנה מידה קטן מאוד, כגון אטומים וחלקיקים יסודיים. תאר את האינטראקציות שלהם באמצעות השלושה כוחות השוררים בקנה מידה אלה: הכוח החזק, החלש והאלקטרומגנטי.
- תורת השדות הקוונטיים. זה פורמליזם מתמטי לתאר את מכניקה קוואנטית התייחסות לחלקיקים כשדות. זה מאוד שימושי, למשל, כאשר לומדים את השדה האלקטרומגנטי. במכניקת הקוונטים, השדה האלקטרומגנטי מתואר כקבוצה של חלקיקים יסודות הנקראים פוטונים. תורת השדות הקוונטית, לעומת זאת, מתייחסת אליה כאל מערכת שדות רציפה.
מה לומדים פיזיקה?
כוח המשיכה הוא כוח משיכה בין שני גופים או יותר.
פיזיקה עוסקת בחוקי היסוד של עוֹלָם, כלומר, להבין ולתאר את המכניקה שבה פועל היקום. חוקים אלה מתוארים על ידי ארבע אינטראקציות בסיסיות:
- כוח משיכה. כוח המשיכה בין שני גופים מסיביים או יותר (שיש להם מסה). ככל שהגופים מסיביים יותר, כך הכוח עוצמתי יותר והשפעתו מרחיקת לכת.
- אלקטרומגנטיות. כוח המשיכה או הדחייה המתבטא בין חלקיקים טעונים חשמלית.
- כוחות גרעיניים חלשים. נקרא גם אינטראקציה חלשה, זהו כוח שקיים בין חלקיקי יסוד, הוא בטווח קצר מאוד ואחראי להתפרקות אטומית ולרדיואקטיביות.
- כוחות גרעיניים חזקים. זהו כוח משיכה שמחזיק את נויטרונים וה פרוטונים בגרעין האטום, מתגבר על הדחייה האלקטרומגנטית בין האחרון (טעון חיובי).
ענפי פיזיקה
- אֲקוּסְטִיקָה. למד את טיבו של נשמע: התפשטותו, מקורו, גובהו.
- אסטרופיזיקה. למד את כוכבים (תכונותיו, מקורו, האבולוציה) באמצעות חוקי הפיזיקה.
- בִּיוֹפִיסִיקָה. למד את החוקים הפיזיקליים השולטים בתופעות ביולוגיות ואת המצבים הפיזיקליים של כולם יצורים חיים.
- אלקטרומגנטיות. למד את התופעות החשמליות והמגנטיות של חוֹמֶר ומהשדות של אנרגיה מגנטית שקיימים בחלל.
- פיזיקה גרעינית. למד את ההתנהגות והתכונות של גרעיני האטומים.
- מכניקה מוצקה. הוא חוקר בעיקר את התנועה של גופים מוצקים.
- מכניקת נוזלים. למד את הדינמיקה של נוזלים: נוזלים וגזים.
- אוֹפְּטִיקָה. חקרו את האור ואת התופעות הקשורות אליו: אופיו, התפשטותו, תכונותיו וכו'.
- תֶרמוֹדִינָמִיקָה. למד את חוֹם והעבודה שהוא מייצר.
- קוסמולוגיה. למד את מקור היקום ואת החוקים השולטים בו.
- מכניקה קוואנטית. למד את החלקיקים הבסיסיים של החומר, כלומר, אטומים וחלקיקים תת-אטומיים.
מהי כימיה?
כימיה היא דיסציפלינה המציגה נקודות מגע עם הפיזיקה, במיוחד בעניין שלה בנושא. דיסציפלינה זו חוקרת את הרכב החומר והמבנה, ואת התגובות המתרחשות בין חומרים שונים או בנוכחות חום או צורות אחרות של אנרגיה.