فیزیک

فیزیک شاخه‌ای از علوم طبیعی است که در حوزه‌های تحقیقاتی خاص، منحصربه‌فرد و جالبی قرار می‌گیرد و مانند سایر علوم دارای مبانی، قواعد و اصول است و راه‌های زیادی برای یادگیری و تسلط بر آن وجود دارد. فیزیک با مسائل زیادی سروکار دارد که سعی می‌کند آنها را توضیح دهد و به یکدیگر پیوند دهد و سؤالات زیادی را مطرح می‌کند که پاسخ آنها سؤالات بیشتری را برای ما ایجاد می‌کند.

نیوتن

تعریف فیزیک

تعریف فیزیک به زبان ساده: فیزیک علمی است که به مطالعه ماده و انرژی و فعل‌وانفعالات بین آنها می‌پردازد. تعریف دقیق‌تری را می‌توان با گفتن اینکه فیزیک: علمی است که طبیعت یا (اجرام طبیعی) را مطالعه می‌کند که به قوانین و خواص ماده می‌پردازد و هدف فیزیک‌دانان یافتن قوانین فیزیکی کوانتومی برای توضیح انواع مختلف است. پدیده‌هایی که در دنیای ما رخ می‌دهند و این علم مبتنی بر آزمایش، مشاهده، اندازه‌گیری و تحلیل ریاضی است، اما اجازه دهید در مورد ماده، انرژی و نیروهایی که در این تعاریف ذکر شده است صحبت کنیم.

تعریف ماده

ماده صرفاً ماده است "چیز." هر چیزی که ما با آن سروکار داریم ماده است ... یا شاید این اولین برداشت ما از ماده باشد، اما اگر بخواهیم دقیق‌تر باشیم، احتمالاً می‌توانیم از پاسخ نیوتن استفاده کنیم که یک تعریف کلاسیک از ماده است. , که چیزی نیست بیش از جرم می‌تواند ماده را بیان کند، مقدار ماده‌ای را که یک فضا را اشغال می‌کند (یعنی مقدار ماده در بدن) را بیان می‌کند، علاوه بر این، جرم حفظ می‌شود. یعنی نه از بین می‌رود و نه ایجاد می‌شود. اما اگر بخواهیم از تعریف مدرن و مدرن‌تری استفاده کنیم، لازم است به معادله معروف اینشتین که در سال 1905 صادر شد، نظریه نسبیت خاص و آن را ذکر کنیم. شامل این واقعیت است که انرژی چیزی نیست جز جرم ضرب در یک پارامتر (و این پارامتر سرعت نور در خلأ است) و شایان‌ذکر است که اگر در مورد سیستم‌های فیزیکی بسته صحبت می‌کنیم انرژی یک کمیت حفظ شده است. همان‌طور که جرم به انرژی تبدیل می‌شود و انرژی به جرم یا ماده تبدیل می‌شود و این در شتاب‌دهنده‌های هسته‌ای بسیار مشهود است.

تعریف انرژی

انرژی معمولاً به‌عنوان توانایی یک سیستم برای انجام یک کار خاص تعریف می‌شود و اگر به اطراف خود نگاه کنیم، متوجه می‌شویم که هر حرکت یا فرایند رشد در دنیای ما برای انجام کاری که انجام می‌دهد به انرژی نیاز دارد. غذا یا از فرایند. فتوسنتز (مانند گیاهان) و این نیز در مورد ماشین‌های ساخت بشر که وظایف مختلفی را بر اساس سوخت‌های فسیلی و مشتقات آنها به‌عنوان منبع انرژی انجام می‌دهند، صدق می‌کند و در مورد کار، باید آن را نیز تعریف کنیم، زیرا یک کمیت فیزیکی مهم است، (و کار کمیت فیزیکی است که بیانگر انرژی لازم برای حرکت‌دادن یک جسم با یک جابه‌جایی معین است). انرژی. به اشکال مختلف وجود دارد؛ مانند گرما، انرژی شیمیایی که بین پیوندهای شیمیایی، انرژی پتانسیل، انرژی جنبشی و غیره ایجاد می‌شود. انرژی تابع یک اصل بسیار اساسی است که قانون بقای انرژی است، زیرا انرژی نه از بین می‌رود و نه ایجاد می‌شود، بلکه از شکلی به شکل دیگر تبدیل می‌شود.

آزمایش فیزیکی

چگونه فیزیک یاد بگیریم؟

ممکن است یکی از ما به دلایل مختلفی بخواهد فیزیک را یاد بگیرد. مانند شغل، شهرت، پول، میل به دانش، عشق به علم و یا هر دلیل دیگری و ازآنجایی‌که هدف مقاله معرفی فیزیک است، ذکر راه یادگیری فیزیک ضروری است. ممکن است پیچیده به نظر برسد، اما در واقع این بسیار ساده‌تر از آن است که ما تصور می‌کنیم، زیرا فیزیک در اصل جست‌وجوی پاسخ‌هایی است که همیشه ذهن انسان را در طول عمر درگیر کرده است، جایی که هدف فیزیک قبل از هر چیز درک جهان و پدیده‌های عجیب‌وغریب آن است. با مشاهده سؤالات اولیه که تفکر او بعداً آنها را به سؤالات بالغی تبدیل می‌کند که جهان را در جستجوی حقیقت هدایت می‌کند و با کشف پاسخ سؤال یا شاید پاسخ‌های دیگر یا شاید سؤالات جدید دیگر در بیشتر موارد به پایان می‌رسد.

به‌محض اینکه فردی بخواهد تخصص و عمق بیشتری در تحصیل فیزیک داشته باشد باید در یک دانشگاه تخصصی فیزیک ثبت‌نام کند و این بهترین راه است و جدا از توانایی شرکت در تیم‌های تحقیقاتی به ذهن متبادر می‌شود و مهم این است که به اهمیت دانشگاه در این راه اشاره کنیم، هرچقدر هم که فرد فیزیک را از طریق آن وسیله‌ای مفید بیاموزد، جایگزین دانشگاه نخواهد شد. اما اگر ثبت‌نام در رشته دانشگاهی دشوار باشد، شاید توصیه‌هایی مفید باشد و در اینجا فرد باید خودآموزی کند و ترجیحاً شروع به تحصیل در رشته ریاضی است، زیرا این زبانی است که فیزیک از طریق آن راه‌حل ارائه می‌دهد و به آن کمک می‌کند.

اهمیت علم فیزیک

با اعمال قوانین فیزیک، می‌دانیم که پدیده‌های طبیعت چگونه در جهان رخ می‌دهند. فیزیک دومین علم مهم بعد از ریاضیات است، فیزیک با نیروهای اساسی جهان ارتباط زیادی دارد و همه علوم طبیعی از آنها پیروی می‌کنند و شیمی عمدتاً از کاربرد فیزیک و همچنین زیست‌شناسی از کاربرد شیمی ناشی می‌شود و پیشرفت در فیزیک به توسعه در زمینه الکترونیک کمک کرده است، بنابراین، ظهور کامپیوترهای مدرن و رسانه‌های الکترونیکی. در زیر مهم‌ترین کاربردهای فیزیک آورده شده است از دیگر کاربردهای آن می‌توان به موارد زیر اشاره کرد.

موشک‌ها

مثلاً موشک‌ها به‌شدت به علم فیزیک وابسته هستند. معادلات احتراق از علم فیزیک گرفته شده است و قابل‌اندازه‌گیری است و نیروی موردنیاز برای پرتاب موشک را می‌توان از طریق این معادلات محاسبه کرد. این پروازهای فضایی یکی از دستاوردهای بزرگ محسوب می‌شوند که به تمام بشریت خدمت کرد.

تصویر کارتونی آزمایش فیزیک

بمب هسته‌ای

یکی از قوی‌ترین سلاح‌هایی است که می‌تواند برای اهداف غیرنظامی استفاده شود. این بمب از فرایندی به نام شکافت استفاده می‌کند که در آن اتم‌های سنگین از هم جدا می‌شوند و از این طریق می‌توانند مقادیر زیادی انرژی موردنیاز برای نیازهای آینده تولید کنند.

اهمیت قوانین فیزیک

اگرچه بسیاری از قوانین فیزیک را نمی‌توان در زندگی واقعی به کاربرد، اما آنها ضروری تلقی می‌شوند، زیرا قوانین فیزیک مدرن به تحقیقات و نظریه‌ها بستگی دارد (مانند قوانین دیگر در سایر علوم) از جمله این قوانین می‌توان به موارد زیر اشاره کرد.

  • نظریه نسبیت
  • قانون جاذبه زمین
  • قانون گاوسیان

جهان انیشتین نظریه نسبیت خود را در آغاز قرن بیستم مطرح کرد و این نظریه مبتنی بر نظریه‌هایی است که جهان، اسحاق نیوتن، در حدود 200 سال پیش مطرح کرده است.

قانون جاذبه

دانشمند اسحاق نیوتن در سال 1687 قانون گرانش را در کتاب اصول ریاضی فلسفه طبیعی منتشر کرد و در آن کتاب واضح‌ترین نظریه در گرانش و حرکت وجود داشت و قانون او می‌گوید که بین هر دو جسم نیروی جاذبه وجود دارد. جهان هستی و این نیرو با حاصل‌ضرب جرم آنها نسبت مستقیم دارد و برعکس با مجذور فاصله مرکز دو جسم.

قانون گاوسیان

یکی از قوانین مهم فیزیک، قانون گاوس دانشمند آلمانی کارل فردریش گاوس است که می‌گوید تعداد خطوط میدان الکتریکی در یک سطح بسته با تعداد بارهای الکتریکی داخل آن سطح متناسب است.

تاریخچه و خاستگاه فیزیک

فیزیک از دیرباز وجود داشته است و یونانیان را پایه‌گذاران فیزیک باستان می‌دانند. در جایی که آنها برای درک پدیده‌های طبیعی که در اطراف خود در حال وقوع است سخت‌کار کردند، فیلسوفان بزرگ - مانند ارسطو، افلاطون و سقراط - نقش مهمی در این امر ایفا کردند، درحالی‌که فیزیک مدرن پس از چندین قرن فیزیک باستان ظاهر شد و دلیل آن ظهور آن دانشمندان و ستاره‌شناسان مانند: اسحاق نیوتن، گالیله و کوپرنیک بود و در حدود سال 1600 پس از میلاد اکتشافات علمی بسیاری وجود داشت که در آنها مردم چیزهای مهمی را در مورد جهان می‌دانستند و دانش زیادی وجود دارد که ما اکنون به آنها نیاز داریم. در طول این انقلاب علمی کشف شد، به‌عنوان‌مثال: اطمینان از اینکه خورشید به‌دور خود نمی‌چرخد، برعکس، ستاره‌شناس کوپرنیک این را ثابت کرد.

اخترشناس گالیله بسیاری از مفاهیم اولیه فیزیکی را تعریف کرد و ما اکتشافات نجومی را که او از طریق دانش خود در مورد تلسکوپ مانند ماهواره‌ها برای بشریت انجام داد را فراموش نمی‌کنیم. در مورد دانشمند اسحاق نیوتن، او قوانین حرکت و گرانش را ارائه کرد که در ایجاد تلسکوپ نقش داشتند. توسعه فیزیک به طور قابل‌توجهی؛ بسیاری از مطالعاتی که ما در فیزیک به آن نیاز داریم به این قوانین مهم بستگی دارد.

آلبرت اینشتین

شاخه‌های علم فیزیک

تعریف فیزیک کلاسیک

مکانیک کلاسیک به اجسامی می‌پردازد که توسط نیروها و اجسام متحرک به آنها وارد می‌شود و می‌توان آنها را به استاتیک (مطالعه نیروهای وارد بر جسم یا اجسامی که در معرض شتاب نیستند)، سینماتیک (مطالعه حرکت بدون توجه به علل آن) تقسیم کرد و دینامیک مطالعه حرکت و نیروهایی که بر آن تأثیر می‌گذارد.

آکوستیک مطالعه چگونگی تولید، کنترل، انتقال و دریافت صدا است. شاخه‌های مهم مدرن آکوستیک شامل اولتراسوند، مطالعه امواج صوتی با فرکانس بالا است که فراتر از محدوده شنوایی انسان است. اپتیک که به مطالعه نور می‌پردازد، نه‌تنها به نور مرئی بلکه به مادون‌قرمز و فرابنفش نیز مربوط می‌شود که همه پدیده‌های نور مرئی به جز بینایی را نشان می‌دهند، به‌عنوان‌مثال، انعکاس، شکست، تداخل، پراش، پراکندگی و قطبش نور. گرما شکلی از انرژی است، انرژی درونی که مولکول‌های سازنده ماده در اختیار دارند. ترمودینامیک به روابط بین گرما و سایر اشکال انرژی می‌پردازد. الکتریسیته و مغناطیس از زمانی که رابطه نزدیک‌بین آنها در اوایل قرن نوزدهم کشف شد، به‌عنوان یکی از شاخه‌های فیزیک موردمطالعه قرار گرفته‌اند. جریان الکتریکی یک میدان مغناطیسی ایجاد می‌کند و یک میدان مغناطیسی در حال تغییر جریان الکتریکی ایجاد می‌کند. الکترواستاتیک با بارهای الکتریکی در حالت سکون، الکترودینامیک با بارهای متحرک و مغناطیس الکتریک با قطب‌های مغناطیسی باقی‌مانده سروکار دارد.

مکانیک کلاسیک

مکانیک کلاسیک نیروهایی را توصیف می‌کند که بر حالت و حرکت اجسام فیزیکی تأثیر می‌گذارد. پس از اسحاق نیوتن و قوانین حرکت او اغلب به‌عنوان مکانیک نیوتنی شناخته می‌شود. مکانیک کلاسیک به زیر تقسیم می‌شود: علم ایستا یا "استاتیک" که اجسام ساکن و شرایط تعادل آنها را توصیف می‌کند، سینماتیک یا "سینماتیک" که به توصیف حرکت اجسام بدون توجه به علل آنها می‌پردازد و سینتیک یا "دینامیک" که حرکت را مطالعه می‌کند. اجسام و ماهیت نیروهای ایجادکننده آنها. مکانیک کلاسیک اساساً بر این فرض استوار است که جسم فیزیکی موردمطالعه جامد و نقطه شکل است (یعنی ابعاد بین نقاط تشکیل‌دهنده جسم با زمان تغییر نمی‌کند). از سوی دیگر، مکانیک پیوستگی، مواد پیوسته و پیوسته مانند اجسام جامد، مایع و گاز را توصیف می‌کند که به نوبه خود به دو قسمت تقسیم می‌شوند. مکانیک جامدات و مکانیک سیالات. مکانیک جامدات رفتار این اجسام را در مقابل عوامل متعددی مانند فشار، تغییر دما، نوسان و غیره مطالعه می‌کند. درحالی‌که مکانیک سیالات فیزیک مایعات و گازها را مطالعه می‌کند، به موضوعات بسیاری از جمله تعادل سیالات در هیدرواستاتیک، جریان در هیدرودینامیک، حرکت و انتشار گاز و همچنین تأثیر آنها بر سطوح و اجسام متحرک در آیرودینامیک می‌پردازد.

فیزیک هسته‌ای و فیزیک ذرات

فیزیک ذرات مطالعه اجزای اولیه ماده و انرژی و برهم‌کنش بین آنهاست. علاوه بر این معمولاً فیزیک‌دانان برای تحقیق و توسعه از ذرات تاب دهنده و برنامه‌های کامپیوتری موردنیاز برای تحقیق استفاده می‌کنند. این میدان "فیزیک انرژی بالا" نیز نامیده می‌شود زیرا بسیاری از ذرات بنیادی به طور طبیعی رخ نمی‌دهند بلکه فقط در هنگام برخورد باانرژی بالا با ذرات دیگر ایجاد می‌شوند. در حال حاضر، بر همکنش ذرات و میدان‌های بنیادی توسط مدل استاندارد توصیف شده است. این مدل دوازده ذره شناخته شده ماده (کوارک‌ها و لپتان ها) را توضیح می‌دهد که از طریق نیروهای بنیادی قوی و ضعیف و الکترومغناطیس برهم‌کنش دارند. دینامیک بر حسب ذرات ماده که بو زون‌های گیج را مبادله می‌کنند (به ترتیب گلو ون‌ها، بو زون‌های W و Z و فوتون‌ها) توصیف می‌شوند. مدل استاندارد همچنین وجود ذره‌ای به نام بوزون هیگز را پیش‌بینی می‌کند. در ژوئیه 2012، سرن، آزمایشگاه فیزیک ذرات اروپایی، کشف ذره‌ای سازگار با بوزون هیگز را اعلام کرد.

رایج‌ترین کاربردهای فیزیک هسته‌ای، تولید انرژی هسته‌ای و فناوری سلاح‌های هسته‌ای است، اما تحقیقات در بسیاری از زمینه‌ها، از جمله موارد مرتبط با پزشکی هسته‌ای، تصویربرداری تشدید مغناطیسی، کاشت یون در مهندسی مواد و تاریخچه رادیو کربن در زمین‌شناسی و باستان‌شناسی کاربرد دارد.

فیزیکدان

فیزیک اتمی، مولکولی و نوری

فیزیک اتمی، مولکولی و نوری (AMO) مطالعه برهمکنش‌های ماده و نور-ماده در مقیاس تک اتم‌ها و مولکول‌ها است. این سه منطقه به دلیل روابط متقابل آنها، شباهت روش های مورد استفاده و ارتباط متقابل اقدامات انرژی مرتبط با هم گروه بندی شده اند. هر سه حوزه شامل درمان های کلاسیک، نیمه کلاسیک و کمی هستند. آنها می توانند سوژه خود را از منظر میکروسکوپی (برخلاف یک میکروسکوپی) بررسی کنند.

فیزیک مولکولی بر ساختارهای چند اتمی و برهم‌کنش‌های درونی و بیرونی آنها با ماده و نور تمرکز دارد.

فیزیک ماده متراکم

فیزیک ماده چگال رشته‌ای از فیزیک است که به خواص فیزیکی ماکروسکوپی ماده می‌پردازد. رایج‌ترین نمونه‌های فازهای متراکم، جامدات و مایعات هستند که از پیوند با یکدیگر به وجود می‌آیند. نیروی الکترومغناطیسی بین اتم‌ها فازهای متراکم عجیب‌تر عبارت‌اند از ابر سیال‌ها و چگالش‌های بوز - اینشتین که در برخی از سیستم‌های اتمی در دماهای بسیار پایین یافت می‌شوند، فاز ابررسانا که توسط الکترون‌های رسانش در برخی مواد نشان داده می‌شود و فازهای مغناطیسی و ضد فرومغناطیسی در چرخه‌های شبکه اتمی. فیزیک ماده متراکم بزرگ‌ترین میدان است. فیزیک معاصر از نظر تاریخی، فیزیک ماده متراکم از فیزیک حالت جامد که اکنون یکی از زیرشاخه‌های اصلی در نظر گرفته می‌شود، پدید آمد. اصطلاح فیزیک ماده چگال ظاهراً توسط فیلیپ اندرسون زمانی که در سال 1967 گروه تحقیقاتی خود را به نظریه حالت جامد سابق تغییر نام داد، ابداع شد. فیزیک ماده چگال با شیمی، علم مواد، فناوری نانو و مهندسی هم‌پوشانی قابل‌توجهی دارد.

فیزیک نجومی

اخترفیزیک و نجوم کاربرد نظریه‌ها و روش‌های فیزیک برای مطالعه ساختار ستاره‌ها، تکامل ستارگان، منشأ منظومه شمسی و مسائل مربوط به کیهان‌شناسی است.

کشف کارل یانسکی در سال 1931 مبنی بر اینکه سیگنال‌های رادیویی منتشر شده از اجرام آسمانی باعث شروع نجوم رادیویی شد.

 نظریه نسبیت آلبرت انیشتین نقش عمده‌ای در تمام نظریه‌های کیهان‌شناسی مدرن ایفا می‌کند. در اوایل قرن بیستم، کشف هابل مبنی بر اینکه جهان در حال انبساط است که در نمودار هابل نشان‌داده‌شده است، توضیحات رقابتی به‌عنوان جهان حالت پایدار و انفجار بزرگ شناخته می‌شود.

بیگ بنگ با موفقیت سنتز هسته‌ای بیگ بنگ و کشف تشعشعات پس‌زمینه مایکروویو کیهانی در سال 1964 تأیید شد. کیهان‌شناسان اخیراً مدل Lambda-CDM از تکامل جهان را ایجاد کردند که شامل تورم کیهانی، انرژی تاریک و ماده تاریک است.

انتظار می‌رود بسیاری از احتمالات و اکتشافات از داده‌های جدید رصدخانه پرتو گاما فرمی در دهه آینده پدیدار شوند و مدل‌های موجود جهان را به طور قابل‌توجهی اصلاح یا شفاف‌سازی کنند.

به‌ویژه، امکان کشف عظیم ماده تاریک در چند سال آینده امکان‌پذیر است. فرمی به دنبال شواهدی است مبنی بر اینکه ماده تاریک از ذرات بر همکنش ضعیف عظیم تشکیل شده است و آزمایش‌های مشابهی را با برخورددهنده بزرگ هادرون و دیگر آشکارسازهای زیرزمینی تکمیل خواهد کرد.

دانشمند فیزیک

فیزیک پزشکی

فیزیک پزشکی (که فیزیک بیوپزشکی، بیوفیزیک پزشکی، فیزیک کاربردی در پزشکی، کاربردهای فیزیک در علوم پزشکی، رادیو فیزیک یا فیزیک رادیویی) بیمارستانی نیز نامیده می‌شود.

به‌طورکلی کاربرد مفاهیم فیزیک، نظریه‌ها و روش‌های پزشکی یا مراقبت‌های بهداشتی است. بخش‌های فیزیک پزشکی را می‌توان در بیمارستان‌ها یا دانشگاه‌ها یافت.

در مورد کار بیمارستانی، اصطلاح "فیزیک‌دان پزشکی" عنوان یک حرفه مراقبت بهداشتی خاص است که معمولاً در بیمارستان کار می‌کند. فیزیک‌دانان پزشکی اغلب در تخصص‌های مراقبت‌های بهداشتی زیر یافت می‌شوند: رادیولوژی تشخیصی و مداخله‌ای (همچنین به‌عنوان تصویربرداری پزشکی شناخته می‌شود)، پزشکی هسته‌ای، پیشگیری از تشعشع و انکولوژی پرتویی.

گروه‌های تخصصی در دانشگاه دو نوع است. نوع اول در درجه اول به آماده‌سازی دانشجویان برای شغلی به‌عنوان فیزیک‌دان پزشکی در بیمارستان می‌پردازد و تحقیقات بر بهبود عملکرد این حرفه متمرکز است. نوع دوم (به طور فزاینده‌ای "فیزیک زیست‌پزشکی") نامیده می‌شود

دامنه بسیار وسیع‌تری دارد و ممکن است شامل تحقیقات در مورد هرگونه کاربرد فیزیک در پزشکی از مطالعه ساختار زیست مولکولی گرفته تا میکروسکوپ و نانو پزشکی باشد. به‌عنوان‌مثال، فیزیک‌دان نظریه‌پرداز ریچارد فاینمن در مورد آینده نانو پزشکی صحبت کرد. او در مورد ایده استفاده پزشکی از ماشین‌های بیولوژیکی نوشت. فاینمن و آلبرت هابز پیشنهاد کردند که برخی از ماشین‌های اصلاح‌کننده ممکن است روزی به‌اندازه‌ای کاهش یابند که بتوانند (به قول فاینمن) «اندازه‌ای نانو داشته باشند». این ایده در مقاله فاینمن در سال 1959 با عنوان «فضای کافی در پایین وجود دارد» موردبحث قرار گرفت.

فناوری نانو

نانوتکنولوژی علمی است که به مطالعه دست‌کاری ماده در مقیاس اتمی و مولکولی می‌پردازد. نانوتکنولوژی به ایجاد تکنیک‌ها و وسایل جدیدی می‌پردازد که ابعاد آن‌ها بر حسب نانومتر، یک هزارم میکرومتر یا یک میلیونیم میلی‌متر اندازه‌گیری می‌شود. معمولاً نانوتکنولوژی با اندازه‌گیری‌هایی بین 1 تا 100 نانومتر سروکار دارد، به این معنی که با گروه‌های اتمی از پنج اتم تا هزار اتم سروکار دارد. این ابعاد بسیار کوچک‌تر از ابعاد باکتری‌ها و یک سلول زنده است. تا کنون، این فناوری مربوط به زیست‌شناسی نیست، بلکه مربوط به خواص مواد است و زمینه‌های آن از نیمه‌هادی‌ها تا روش‌های کاملاً مدرن مبتنی بر خودآرایی مولکولی متفاوت است. این محدودیت توسط اندازه‌گیری با گسترش ماهیت مواد مورداستفاده جبران می‌شود، زیرا فناوری نانو با هر پدیده یا ساختمانی در سطح نانو کوچک سروکار دارد. چنین پدیده‌های نانویی می‌تواند شامل محدودیت‌های کوانتومی باشد که منجر به پدیده‌های الکترومغناطیسی و نوری جدید برای ماده‌ای می‌شود که اندازه آن بین اندازه مولکول و اندازه جامد مرئی است. پدیده نانو نیز شامل اثر گیبس تامسون است که عبارت است از پایین آمدن نقطه ذوب یک ماده با تبدیل‌شدن به مقیاس نانو و در مورد نانوساختارها که مهم‌ترین آنها نانولوله‌های کربنی است.

فیزیک

مخترع فیزیک کیست؟

آشنایی با نام مخترع فیزیک یک سؤال تاریخی خوب و بسیار مهم است که شاید از پاسخ‌دادن به آن کمی ناامید شوید: هیچ‌کس فیزیک را اختراع نکرده است.

تا زمانی که مردم وجود داشتند، آنها متعجب بودند که چرا همه چیز به همین شکل پیش می‌آید و اگر چیزهای دیگر را امتحان کنند، چه اتفاقی می‌افتد. خب، این تمام‌کاری است که دانشمندان انجام می‌دهند. می‌توانید غارنشینی را تصور کنید که متوجه داغ بودن آتش می‌شود و مالیدن چوب‌ها به هم باعث گرم‌شدن آن می‌شود. ممکن است از خود بپرسد: "آیا می‌توانم با مالیدن آن چوب به هم این‌قدر آتش درست کنم؟" این غارنشین یک فیزیک‌دان بود و زمانی که می‌خواست چوب‌ها را به هم بمالد، در حال انجام آزمایشی بود.

بنابراین، راه دیگر برای پاسخ به این سؤال این است: هر اختراع فیزیک، همه آن‌ها که چرا اتفاق می‌افتند، در کشف فیزیک معتبر است.

البته در عصر سنت، افراد زیادی هستند که تبیین مطالب را مهم جلوه دادند و برخی از آنها مغرور شدند و در علوم به کشفیات پرداختند. به‌عنوان‌مثال، خداوند ما از دنیای یونان باستان شنید که ارسطو نحوه حرکت اشیا را توصیف کرده است. یونانیان باستان آخرین هخامنشیان بودند که بسیاری از ابزارهای ساده مانند القاب و مکروهات را اختراع و توصیف کردند.

قبل از مرگ اعصار و کشف تمام قوانین ماوراء طبیعی و جدید در مورد گرانش در قرن حاضر، مشهورترین شهر جهان آلبرت انیشتین بود. "نظریه نسبیت" را بر روی همه چیزهایی که برای آنها بیگانه است اجرا کنید و وقتی حرکت می‌کنند، مانند یک گردباد سریع حرکت می‌کنند و بیشتر چیزها صحنه دیگری است. (اینشتین را یکی از مهم‌ترین دانشمندان در زمینه فیزیک می‌دانند، زیرا او علاوه بر علم چیزهای زیادی مانند توقف جنگ دارد).

کهکشان فیزیک

قوانین فیزیک 

قوانین فیزیک با نمادها 

قوانین فیزیک در نمادها در طول سال‌ها، یک چیزی که دانشمندان کشف کرده‌اند این است که طبیعت به‌طورکلی پیچیده‌تر از آن چیزی است که ما به آن اعتبار می‌دهیم. قوانین فیزیک اساسی هستند، اگرچه بسیاری از آنها به سیستم‌های ایده‌آل یا نظری اشاره دارند که تکرار آنها در دنیای واقعی دشوار است. 

قانون گرانش جهانی 

کار پیش‌گام سر آیزاک نیوتن در مورد فیزیک برای اولین‌بار در سال 1687 در کتاب او به نام اصول ریاضی فلسفه طبیعی منتشر شد. او که به‌عنوان اصول شناخته می‌شود، در آن کتاب نظریه‌هایی را درباره گرانش و حرکت توضیح داد. قانون گرانش فیزیکی آن بیان می‌کند که جسمی که جسم دیگری را به سمت خود جذب می‌کند با جرم ترکیبی آن نسبت مستقیم دارد و با مجذور فاصله بین آنها رابطه معکوس دارد. مانند سایر رشته‌های علوم، قوانین جدید فیزیک را اتخاذ می‌کند، یا قوانین موجود و تحقیقات نظری را اصلاح می‌کند. نظریه نسبیت آلبرت انیشتین که او در اوایل قرن بیستم ارائه کرد، مبتنی بر نظریه‌هایی است که سر اسحاق نیوتن در بیش از 200 سال پیش و ... ارائه کرده است. 

 سه قانون حرکت نیوتن 

سه قانون حرکت نیوتن که در کتاب اصول نیز یافت می‌شود، بر چگونگی تغییر حرکت اجسام فیزیکی حاکم است. آنها رابطه اساسی بین شتاب جسم و نیروهای وارد بر آن را تعریف می‌کنند. 

قانون اول 

یک جسم در حالت سکون یا حرکت یکنواخت باقی می‌ماند مگر اینکه آن حالت توسط یک نیروی خارجی تغییر کند. 

قانون دوم 

اگر نیرویی بر جسمی وارد شود باعث شتاب می‌شود که با نیروی آن نسبت مستقیم و با جرم آن نسبت عکس دارد. 

قانون سوم 

برای هر عملی در طبیعت واکنشی برابر و متضاد وجود دارد. 

Fa-›b = – Fb-›a 

این سه قانون که نیوتن در کنار هم قرار داده است، اساس مکانیک کلاسیک را تشکیل می‌دهد. این نشان می‌دهد که چگونه اجسام تحت تأثیر یک نیروی خارجی از نظر فیزیکی رفتار می‌کنند. 

قانون بقای جرم و انرژی 

آلبرت انیشتین معادله معروف خود E = m c^2 را در مقاله ای در مجله 1905 پس از میلاد با عنوان "در مورد الکترودینامیک اجسام متحرک" ارائه کرد. این مقاله نظریه نسبیت خاص خود را بر اساس دو فرض ارائه کرد: 

اصل نسبیت 

قوانین فیزیک برای همه چارچوب‌های مرجع اینرسی یکسان است. 

اصل سرعت ثابت نور 

نور همیشه در خلأ با سرعتی مشخص و مستقل از حالت حرکت جسم ساطع‌کننده منتشر می‌شود. 

 اصل اول به‌سادگی می‌گوید که قوانین فیزیک برای همه در همه موقعیت‌ها یکسان اعمال می‌شود و اصل دوم مهم‌ترین است. بیان می‌کند که سرعت نور در خلأ ثابت است و بر خلاف سایر اشکال حرکت، برای ناظران در قاب‌های مرجع اینرسی متفاوت اندازه‌گیری نمی‌شود. 

قوانین ترمودینامیک

قوانین ترمودینامیک در واقع مظاهر خاصی از قانون بقای جرم انرژی هستند، زیرا به فرایندهای ترمودینامیکی مربوط می‌شوند. این میدان برای اولین‌بار در دهه 1550 توسط اتو فون گوری که در آلمان و رابرت بویل و رابرت هوک در بریتانیا مورد بررسی قرار گرفت. این سه دانشمند از پمپ‌های خلأ اختراع شده توسط فون گوری که برای مطالعه اصول فشار، دما و حجم استفاده کردند. 

قوانین الکتریسیته ساکن 

دو قانون فیزیک بر رابطه بین ذرات باردار الکتریکی و توانایی آنها در تولید نیروی الکترواستاتیک و میدان‌های الکترواستاتیکی حاکم است. 

قانون کولن 

قانون کولمب از نام چارلز آگوستین کولن، محقق فرانسوی که در دهه 1700 کار می‌کرد، نام‌گذاری شده است که بیان می‌کند که نیروی بین دو بار نقطه‌ای با حجم هر بار نسبت مستقیم و با مجذور فاصله بین مراکز آنها نسبت معکوس دارد. اگر اجسام دارای بار یکسان، مثبت یا منفی باشند، دفع می‌کنند و اگر بار مخالف داشته باشند همدیگر را جذب می‌کنند. 

قانون گاوس 

قانون گاوس از نام کارل فردریش گاوس، ریاضی‌دان آلمانی که در اوایل قرن نوزدهم کار می‌کرد، نام‌گذاری شده است. این قانون بیان می‌کند که جریان خالص یک میدان الکتریکی در یک سطح بسته با بار الکتریکی بسته نسبت مستقیم دارد. 

اصل ارشمیدس 

اصل ارشمیدس در قرن سوم قبل از میلاد توسط ریاضی‌دان یونانی ارشمیدس کشف شد. این اصل بیان می‌کند که وقتی یک جسم به طور جزئی یا کامل در یک سیال غوطه‌ور می‌شود، یک رانش به سمت بالا برابر با وزن سیالی که جابه‌جا کرده است را تجربه می‌کند، یعنی کاهش وزن ظاهری برابر با وزن سیال جابه‌جا شده است. 

قانون آووگادرو 

در سال 1811 پس از میلاد این قانون توسط دانشمند ایتالیایی آووگادرو کشف شد و این قانون حجم برابر را بیان می‌کند. این برای همه گازها تحت شرایط یکسان دما و فشار، حاوی تعداد مساوی مولکول است. 

قانون اهم 

قانون اهم بیان می‌کند که جریان عبوری از یک هادی بین دو نقطه با اختلاف پتانسیل دو نقطه نسبت مستقیم دارد، مشروط بر اینکه حالت فیزیکی، دما و غیره هادی تغییر نکند. 

قانون ژول 

این قانون بیان می‌کند که گرمای ساطع شده از مقاومت در برابر عبور جریان الکتریکی با هر یک از مدت‌زمان جریان این جریان نسبت مستقیم دارد و همچنین با توان الکتریکی نسبت مستقیم دارد. 

قانون گراهام 

دانشمند توماس گراهام این قانون را در نیمه اول قرن نوزدهم وضع کرد، جایی که این دانشمند متوجه شد که بین سرعت جریان گازها و جذر جرم مولی مولکول‌های گاز رابطه معکوس وجود دارد و این قانون با یک معادله ریاضی واضح فرموله شده است. 

اهمیت فیزیک ماده چگال چیست؟ 

فیزیک‌دانان توانسته‌اند از علم فیزیک ماده چگال برای حل بسیاری از مسائل در زمینه‌های مختلف مانند اقتصاد، علوم زیستی و غیره استفاده کنند. در اینجا به برخی از کاربردها و اهمیت فیزیک ماده چگال اشاره می‌شود: از طریق فیزیک ماده متراکم، محققان توانستند تراشه‌های نیمه‌هادی بسازند و این یکی از مهم‌ترین دستاوردهای دهه‌های اخیر بود. این نیمه‌هادی‌ها در بسیاری از اصول زندگی مانند ساخت دستگاه‌های ذخیره‌سازی داده‌ها و همچنین برای برق‌رسانی به مخابرات استفاده می‌شوند. دستگاه‌هایی مانند تلفن‌ها و دوربین‌ها دیجیتال که یک ماده ضروری است که دوربین‌های فیلم‌برداری، دی‌وی‌دی، آی‌پاد، آی‌پد، جی‌پی‌اس، رایانه‌های شخصی و غیره را تأمین می‌کند. محققان توانسته‌اند از فیزیک ماده متراکم در ساخت توربین‌های جت، راکت‌های تنیس مدرن و غیره استفاده کنند. با توسعه فیزیک ماده متراکم، برخی از محققان توانستند آن را در زمینه پزشکی مهار کنند، زیرا در زمینه تشخیص پزشکی استفاده می‌شود، جایی که آهنرباهای ابررسانا در توموگرافی رزونانس مغناطیسی استفاده می‌شود. 

فیزیک ماده متراکم کاربردهای زیادی در حسگرها، لیزرها و در اکتشافات فضای بیرونی دارد. 

آنها در ارتباطات باند پهن استفاده می‌شوند، نه فقط در ارتباطات محدود. 

در عملیات‌های مختلف پزشکی و در بسیاری از وسایل پزشکی ضروری استفاده می‌شود. 

ماده چگال و فیزیک ترانزیستور 

ایده ترانزیستور بر اساس فیزیک ماده متراکم است. در سال 1958، ویلیام شاکله، جان باریدن و والتر براهین حق اختراع ترانزیستور را دریافت کردند که امروزه یکی از مهم‌ترین قطعاتی است که باید در مدرن وجود داشته باشد. لوازم برقی. 

رابطه بین فیزیک ماده جامد و فیزیک ماده چگال چیست؟ 

فیزیک ماده جامد شاخه‌ای از فیزیک ماده چگال است و فیزیک ماده چگال نیز شامل سیستم‌های اتمی سرد، میعانات بوز - اینشتین، پلیمرها و کلوئیدها و بیوفیزیک است. 

فیزیک ماده چگال و جایزه نوبل 

شاخه فیزیک ماده چگال در جایزه نوبل اقبال خوبی داشت. ۲۲ جایزه نوبل فیزیک برای فیزیک ماده چگال و رشته‌های مرتبط، نه‌تنها در فیزیک، بلکه در شیمی نیز اعطا شد. 5 جایزه نوبل شیمی به مواد در فیزیک ماده چگال اعطا شد. فیزیک ماده چگال به دلیل ارتباط نزدیک با صنعت از ارزش علمی بالایی برخوردار است زیرا یکی از مهم‌ترین پایه‌های اکثر فناوری‌های مدرن مانند انرژی، صنعت است. بسیاری از محققین با اطلاعات و ایده‌هایی که به صنعت به طور خاص و بشریت به‌طورکلی خدمت می‌کند به این شاخه فراوان روی آورده‌اند.

فیزیک

معرفی معروف‌ترین فیزیک‌دانان نوین 

نیل دگر است تامسون 

دانشمند آمریکایی در اخترفیزیک متولد 1958 و ارائه تعدادی از برنامه‌های علمی تلویزیونی او همچنین به‌عنوان محقق در گروه اخترفیزیک در موزه تاریخ طبیعی آمریکا مشغول به کار شد. نیل مدرک لیسانس فیزیک و دکترا را دریافت کرد. از دانشگاه کلمبیا. نیل دگر است نقش مهمی در معرفی مردم به نجوم داشته است. دگر است مدال خدمات عمومی را از ناسا دریافت کرد که افتخار بزرگی از سوی ناسا است. او همچنین در افلاک نمایی هایدن کار می‌کرد. 

پل دیراک 

یک فیزیک‌دان انگلیسی که در سال 1902 در بریستول متولد شد و در سال 1984 در فلوریدا درگذشت، روی توسعه مکانیک کوانتومی و الکترودینامیک کارکرد و با اروین شرودینگر برنده جایزه نوبل فیزیک شد و معادله‌ای به نام معادله دیراک را فرموله کرد که در آن معادلات دیراک از ماتریس استفاده می‌کرد. به‌جای مقادیر اسکالر و خواص معادله او در فیزیک نظری اهمیت زیادی داشت. او همچنین چندین سمت مهم در دانشگاه ها داشت و از سال 1932 تا 1969 در دانشگاه کمبریج در رشته ریاضیات تحصیل کرد و در سال 1971 به عنوان استاد فیزیک در دانشگاه ایالتی فلوریدا مشغول به کار شد. او همچنین میدان گرانشی را ارزیابی کرد و نظریه عمومی نظریه های میدان کوانتومی را توسعه داد. 

دوروتی ماری هاج کین 

او دانشمند بریتانیایی است که در سال 1910 در قاهره به دنیا آمد و در سال 1994 درگذشت. او با مطالعه کریستال‌ها با اشعه ایکس اعتبار دارد. او در سال 1964 جایزه نوبل شیمی را دریافت کرد. او برای تعیین ساختار پنی‌سیلین در طول جنگ جهانی دوم کارکرد و به استفاده از ویتامین برای محافظت از بدن در برابر کم‌خونی کمک کرد. 

شین شیونگو و 

یک فیزیک‌دان آمریکایی چینی الاصل که در سال 1912 متولد شد و در سال 1997 درگذشت، روی غنی‌سازی اورانیوم برای ساخت بمب اتمی کارکرد و برای جداسازی عنصر اورانیوم از طریق فرایند انتشار گازی کارکرد. این فرایند آزمایش و نامیده می‌شود و با آزمایش وو در تضاد است. نظریه هم ارزی رشته فیزیک مانند جایزه در فیزیک در سال 1978 و او اولین زنی است که به‌عنوان رئیس انجمن فیزیک آمریکا انتخاب شد. 

استیون هاوکینگ 

او را یکی از بهترین فیزیک‌دانان عصر مدرن می‌دانند و جوایز زیادی از جمله مدال آزادی ریاست‌جمهوری که یکی از بهترین جوایز آمریکاست را دریافت کرده است. نظریه سیاه‌چاله‌ها یکی از مهم‌ترین نظریه‌های اوست و این نشان می‌دهد. سیاه‌چاله‌ها تشعشعاتی به نام تشعشعات هاوکینگ از خود ساطع می‌کنند. او همچنین بر روی نظریه‌هایی برای توسعه نسبیت عام کارکرد و علاقه‌مند به نوشتن آثار بسیاری بود که مفاهیم مهم کیهان‌شناسی را توضیح می‌دهند. 

استیون واینبرگ 

او یکی از بهترین فیزیک‌دان عصر مدرن و برنده جایزه نوبل فیزیک به شمار می‌رود و تحقیقاتی را در مورد موضوعات مهم فیزیک مانند نظریه میدان کوانتومی، ابر تقارن، نظریه‌های فیزیکی فنی، نظریه گرانش و کیهان‌شناسی ارائه کرد و همچنین در زمینه توسعه فعالیت کرد. نظریه‌ای که بر همکنش ضعیف بین ذرات بنیادی را توضیح می‌دهد. 

 ادوارد ویتن 

فیزیک‌دان آمریکایی، متولد 1951 پس از میلاد، متخصص در فیزیک ریاضی و سمت پروفسور فیزیک ریاضی در مؤسسه مطالعات پیشرفته آمریکا. ادوارد ویتن علاقه زیادی به نظریه ریسمان، گرانش کوانتومی و سایر زمینه‌های مرتبط با فیزیک ریاضی داشت، او به پرکردن شکاف بین فیزیک پایه و ریاضیات کمک کرد و مدال فیلد، بالاترین افتخار در زمینه ریاضیات، به او اعطا شد. 

آلبرت اینشتین

مکانیک کوانتومی چیست؟ 

نظریه کوانتومی (یا فیزیک کوانتومی) یا آنچه معمولاً مکانیک کوانتومی نامیده می‌شود، بخشی از فیزیک است، به‌ویژه فیزیک مدرن که نظریه‌ای است که به مطالعه رفتار ماده و نور در سطوح اتمی و زیراتمی می‌پردازد (یعنی ابعاد حداکثر بر حسب نانومتر اندازه‌گیری می‌شود که در آن یک نانومتر برابر است با 1× 10-9 متر). مکانیک کوانتومی تلاش می‌کند تا رفتار اتم و اجزای اصلی آن (مانند پروتون‌ها، نوترون‌ها و الکترون‌ها) و اجزای اصلی آن (مانند کوارک‌ها) را با هم یا جداگانه توضیح دهد. 0 ثانیه از 0 ثانیه فیزیک کلاسیک به مطالعه بسیاری از چیزها از جمله مکانیک می‌پردازد و در مکانیک، فیزیک علاوه بر تعیین تکانه جسم به مکان‌یابی دقیق آن می‌پردازد و تکانه بیانی از میزان حرکت است و یک ویژگی است. فقط از اجسام (یعنی امواج نمی‌توانند حرکت داشته باشند) و این امکان‌پذیر است در فیزیک کلاسیک، اطلاعاتی در مورد سیستم‌های فیزیکی در حال حاضر، در آینده و حتی درگذشته ارائه می‌دهد (مانند زمانی که دنباله‌دار هالی به زمین نزدیک می‌شود). این در مکانیک کوانتومی امکان‌پذیر نیست، زیرا نمی‌توان ذرات اتمی و زیراتمی را بادقت بالا و هم‌زمان با تکانه آنها مکان‌یابی کرد که از پیش‌بینی رفتار بدن جلوگیری می‌کند. ناتوانی در توصیف دقیق یک سیستم کوانتومی تنها به دلیل ماهیت رفتار عجیبی است که در جهان کوانتومی وجود دارد. 

ایده‌های مهم در کوانتومی 

کونتا 

انرژی دربسته‌های جداگانه‌ای به نام کوانتا می‌آید و نمی‌تواند به‌صورت یک بسته پیوسته باشد. این همان چیزی است که دانشمند ماکس پلانک هنگام حل مسئله فاجعه ماوراء بنفش مربوط به تفسیر منحنی طیف الکترومغناطیسی منتشر شده از جسم سیاه به آن دست‌یافت، زیرا راه‌حل این مشکل در ایده ماکس پلانک از کوانتیده شدن انرژی بود. در سطح اتمی و زیراتمی، فیزیک کلاسیک را نمی‌توان در مورد پدیده‌های طبیعی (مانند قوانین نیوتن) به کاربرد، زیرا در توضیح این پدیده ناکام خواهد بود. 

اصل عدم قطعیت 

این یک اصل است که به ما می‌گوید نمی‌توانیم هم‌زمان موقعیت و تکانه یک ذره را بادقت بالا تعیین کنیم (این را می‌توان برای انرژی و زمان نیز اعمال کرد، زیرا تعیین دقیق انرژی سیستم ممکن نیست و اینکه چه مدت باقی خواهد ماند این انرژی را حفظ می‌کند). یک سیستم فیزیکی (نور یا ذرات اندازه‌گیری شده در دورترین فاصله از نانومتر) را فقط می‌توان پس از انجام آزمایش به‌عنوان ذرات یا امواج در نظر گرفت و این همان چیزی است که به‌عنوان مشخصه موج ذره‌ای سیستم‌های زیراتمی شناخته می‌شود. 

در نهایت اگر علاقمند به یادگیری فیزیک هستید می توانید از آموزش صفر تا صد فیزیک در سایت گیتیک استفاده کنید.