معنای فیزیک در یک کلمه‌ی ساده

فیزیک علمی است که با ساختار ماده و تعاملات بین اجزای اساسی جهان سروکار دارد. در یک مفهوم گسترده‌تر، این علم به تمام جنبه‌های طبیعت مربوط می‌شود.

دامنه‌ی مطالعه‌ی این علم نه تنها به رفتار اجسامی که تحت تاثیر نیروهای مختلف قرار دارند مربوط می‌شود، بلکه ماهیت و منشاء میدان‌های الکترومغناطیسی و هسته‌ای را نیز در بر می‌گیرد.

هدف نهایی این علم تدوین چند اصل جامع است که همه‌ی پدیده‌های متفاوتی که در جهان رخ می‌دهند را به طور جامع تفسیر می‌کنند و دربردارنده‌ی توضیحی دقیق برای پدیده‌های مختلف هستند.

این علم به عنوان یک شاخه‌ی علمی پایه شناخته می‌شود؛ در سالیان اخیر، این علم و همچنین علم فلسفه طبیعی به جای یکدیگر به عنوان علمی که هدف آن کشف و تدوین قوانین اساسی طبیعت می‌باشد مورد استفاده قرار می‌گیرند. همانطور که علوم مدرن توسعه پیدا کرده‌اند و جنبه‌ی تخصصی پیدا کرده‌اند، این علم به بخشی از علوم فیزیکی اشاره می‌کند و شامل زیرشاخه‌هایی همچون نجوم، شیمی، زمین شناسی و مهندسی نمی‌باشد.

با این حال این علم نقشی بسیار مهم را در تمامی علوم طبیعی ایفا کرده و تمامی این رشته‌ها دارای شاخه‌هایی می‌باشند که در آن‌ها قوانین مختلف و اندازه‌گیری‌های فیزیکی مورد تاکید ویژه قرار دارند. این علم را می‌توان در پایه به عنوان علم ماده، حرکت و انرژی تعریف کرد.

قوانین آن معمولا بر پایه‌ی صرفه جویی و دقت در زبان ریاضیات بیان می‌شوند. آزمایش و تئوری، دو ستون اصلی این علم می‌باشند و در واقع اساس پیشرفت در این شاخه‌ی علمی با وجود آن‌ها میسر می‌شود. آزمایش‌های مختلفی که در این شاخه از علم انجام می‌شوند، باعث دست یافتن به اندازه‌گیری‌هایی می‌شوند که با نتیجه پیش بینی شده بر اساس یک تئوری مقایسه می‌شوند.

یک تئوری یا نظریه‌ی خاص در این علم، پس از انجام چندین آزمایش مورد تایید قرار گرفته یا رد می‌شود. اگر برای بررسی درست بودن این آزمایش و سنجش اعتبار آن نیاز به انجام آزمایش دوباره باشد، می‌توان گفت که قانون مورد نظر به طور مداوم در معرض تغییر و جایگزینی قرار دارد.

هدف نهایی در مطالعه‌ی فیزیک

آموزش فیزیک بر پایه‌ی یافتن مجموعه‌های واحد از قوانین حاکم بر مواد، حرکت و انرژی در فواصل کوچک زیر اتمی (میکروسکوپی) مقیاس‌های انسانی (ماکروسکوپی) و بزرگ‌ترین فواصل (مقیاس‌های نجومی و برون کهکشانی) می‌باشد. می‌توان گفت که مطالعاتی که در این شاخه‌ی علمی انجام می‌شوند، کاملا بلند پروازانه هستند؛ اما این اهداف بلند پروازانه تا حدود قابل توجهی محقق شده‌اند.

اگرچه تا کنون نظریه‌ای یکپارچه در مورد پدیده‌های مختلف رخ داده در جهان بیان نشده است، اما به نظر می‌رسد که مجموعه‌ای بسیار کوچک از قوانین فیزیکی وجود دارند که می‌توام با تکیه بر آن‌ها توضیحی کامل برای رخ دادن تمام پدیده‌های جهان ارائه داد.

جهان تا اوایل قرن بیستم با پیشرفت روز افزون در این شاخه‌ی علمی مواجه بوده است و در این دوره از این علم به عنوان فیزیک کلاسیک یاد می‌شود؛ در فیزیک کلاسیک تمرکز اصلی بر حرکت اجسام ماکروسکوپی می‌باشد که به آرامی در حرکت هستند و سبب به وجود آمدن پدیده‌هایی مثل گرما، صدا، الکتریسیته، مغناطیس و نور می‌شوند.

پیشرفت‌های رخ داده در نظریه‌ی نسبیت و مکانیک کوانتومی، قوانین این علم را تا جایی که برای سرعت‌های بالاتر، اجرام پرجرم و اجزای بنیادی کوچک همچون الکترون‌ها، پروتون‌ها و نوترون‌ها اعمال می‌شوند، مورد اصلاح قرار می‌دهد.

هدف نهایی در مطالعه‌ی فیزیک

شناخت روش انجام مطالعات در علم فیزیک

فیزیک به دور از هر گونه استراتژی واحدی تکامل یافته و به تکامل خود ادامه می‌دهد. این علم اساسا یک علم تجربی است که اندازه‌گیری‌ها را نشان می‌دهد؛ اندازه‌گیری‌های تصفیه شده‌ای که برای رفتارها و پدیده‌های غیر منتظره‌ای که در جهان رخ می‌دهند، توضیحی کامل دارند.

فیزیکدانان همواره در تلاش برای این هستند که با ساختن یک سری مدل‌های ایده‌آل، مسائل حل نشده را حل کنند. هر یک از مدل‌هایی که در این علم مورد مطالعه قرار می‌گیرند، نمایشی واقعی از یک وضعیت فیزیکی می‌باشند. برای مثال در تئوری گازها، در ابتدا مولکول‌ها به عنوان ذراتی همچون توپ بیلیارد با ابعاد بسیار کوچکی که ساختار خاصی ندارند در نظر گرفته می‌شوند که این تصور در طول گذشت سال‌های بسیار زیاد مرحله به مرحله تغییر پیدا کرد و بهبود یافت.

فیزیکدانان نظری از ریاضیات هم به عنوان ابزاری منطقی برای توسعه‌ی نظریه‌ها و هم برای محاسبه‌ی پیش بینی‌های نظری که از طریق آزمایش کردن مقایسه می‌شوند، استفاده می‌کنند.

در فیزیک مدرن، دیراک وجود یک الکترون مثبت ناشناخته به نام پوزیترون را با یافتن معادله‌ای برای الکترون که از ترکیب مکانیک کوانتومی و نظریه نسبیت خاص به دست می‌آمد پیش بینی کرد.

شناخت روش انجام مطالعات در علم فیزیک

روابط بین فیزیک و سایر رشته‌های علمی

با توجه به این که فیزیک پاسخ ساده‌ترین پرسش‌ها در طبیعت را که می‌توان در مور آن‌ها به اتفاق نظر رسید را روشن می‌کند، جای تعجبی وجود ندارد که این علم تاثیر عمیقی بر سایر رشته‌های علمی، فلسفه و صد درصد تکنولوژی داشته باشد.

هرگاه شاخه‌ای از این علم به حدی پیشرفت کرده باشد که عناصر اساسی آن در اصول کلی درک شود، در واقع از سطح پایه به کاربردی و در نهایت فناوری ارتقا یافته است.

بنابراین می‌توان گفت که تقریبا تمام فعالیت‌هایی که فیزیک کلاسیک انجام شده‌اند، شامل مفاهیمی از فیزیک کاربردی می‌باشند که محتویات آن، هسته‌ی بسیاری از شاخه‌های مهندسی را تشکیل می‌دهد.

اکتشافات صورت گرفته در این علم در دنیای مدرن امروزی، با سرعتی فزاینده به نوآوری‌های فنی و ابزارهای تحلیلی برای رشته‌های مرتبط تبدیل می‌شوند. برای مثال رشته‌های نوپایی همچون مهندسی هسته‌ای، زیست پزشکی، شیمی کوانتومی و... تحت تاثیر مستقیم اصول و تئوری‌های این علم قرار دارند.

جدا از کاربردهای خاص این علم که آن را به نمونه‌ی اولیه‌ای از اکثر علوم تبدیل می‌سازد، روش‌های تجربی و تحلیلی مورد استفاده در آن گاهی در علوم دیگر نیز به کار می‌روند.

البته گاهی بکارگیری این روش‌ها نتایجی نادرست را به همراه خواهد داشت. برای مثال از جنبه‌های سازمانی مختلف این علم، در پروژه‌هایی بزرگ همچون تولید بمب‌های اتمی استفاده شده است.

علاوه بر آن این علم بر مکاتبی همچون طبیعت گرایی و تجربه گرایی، تا حد قابل توجهی تاثیر گذاشته است و به عنوان الگویی برای انجام تحقیقات فلسفی بکار می‌رود. فلسفه که یکی از علوم کاملا مورد توجه در جهان امروزی می‌باشد، روابطی مستقیم با اصول و قواعد این علم دارد.