الفيزياء هي فرع علمي ينتمي إلى ما يسمى بالعلوم الطبيعية أو "النقية" ، مع سوابق تعود إلى العصور الكلاسيكية. إلى جانب الكيمياء والبيولوجيا ، فقد غيّر بشكل عميق الطريقة التي نفهم بها نحن البشر ونعالج العالم من حولنا. هناك مختلف فروع الفيزياء التي يمكن دراستها مع هذا العلم.
سنخبرك في هذه المقالة عن الفروع المختلفة للفيزياء وخصائصها وما يدرسونه.
الفيزياء والكيمياء
تدرس الكيمياء تكوين المادة والكائنات الحية والبيولوجيا والفيزياء مكرس للدراسة والوصف العلمي للقوى الأساسية التي تحكم الكون. وبناء على دراسة هذه القوى ونقاط التقاء تلك الدراسة مع المجالات العلمية والتخصصية الأخرى، تنقسم الفيزياء إلى فروع أو مجالات عديدة، ولكل منها اسمها وأهدافها. على سبيل المثال، يمكنك معرفة المزيد عن النماذج الذرية والتي تعتبر ضرورية لفهم الموضوع.
ومع ذلك ، نظرًا لأن الفيزياء هي واحدة من أقدم العلوم ، وبما أن التخصصات الأخرى الموجودة اليوم لم تكن موجودة دائمًا ، فمن الشائع التمييز بين ثلاث لحظات عظيمة ، أو ثلاث وجهات نظر عظيمة ، تحتويها دراسة الفيزياء.
فروع الفيزياء
- الفيزياء الكلاسيكية. تعود خلفيتها إلى العصور القديمة الكلاسيكية، وخاصة اليونان القديمة، وتركز على الظواهر في الكون حيث تكون السرعة أقل من سرعة الضوء والمقياس المكاني أكبر من مقياس الذرات والجزيئات. وتستند مبادئها على الميكانيكا الكلاسيكية أو ميكانيكا نيوتن، حيث كان إسحاق نيوتن (1642-1727) أحد المفكرين العظماء. يرتبط هذا النهج ارتباطًا وثيقًا بـ جيولوجيا بمعنى فهم تحركات المادة على الأرض.
- الفيزياء الحديثة. تعود أصولها إلى أواخر القرن التاسع عشر وأوائل القرن العشرين ، وبفضل أبحاث ماكس بلانك (1858-1947) وألبرت أينشتاين (1879-1955) ، تم تعديل المفاهيم المختلفة للفيزياء الكلاسيكية بشكل كبير: النسبية الخاصة. والنسبية العامة.
- الفيزياء المعاصرة. تركز أكثر المناهج ابتكارًا، والتي نشأت في أواخر القرن العشرين وأوائل القرن الحادي والعشرين، على الوصف الوظيفي للأنظمة غير الخطية، والعمليات خارج التوازن الديناميكي الحراري، وفي كثير من الأحيان، الاتجاهات الأكثر طليعية وتعقيدًا المحيطة بالكون غير القابل للملاحظة. يمكن أن يؤدي هذا في كثير من الأحيان إلى إجراء دراسات حول تغير المناخ.
المتغيرات من فروع الفيزياء
خلال هذه اللحظات الثلاث ، جمعت الفيزياء مجالات دراسية ، كل منها يبدأ أو يشمل أحد ما يسمى بفروع الفيزياء:
- ميكانيكا كلاسيكية. يركز هذا العلم على مفهوم التحرك بسرعات أقل من سرعة الضوء والسلوك العياني للأشياء، ويتميز بمعاملة الزمن كمفهوم ثابت والكون ككيان محدد. يتألف هذا العلم بشكل عام من ميكانيكا المتجهات، ونتائج أبحاث إسحاق نيوتن وقوانينه في الحركة، والميكانيكا التحليلية ذات الطبيعة المجردة والرياضية، والتي يعتبر مبتكرها غوتفريد لايبنتز (1646-1716). ال الجيومورفولوجيا ويتعلق الأمر أيضًا بفهم الحركات والتغيرات على سطح الأرض.
- الديناميكا الحرارية. مخصص لدراسة توازن الطاقة للأنظمة العيانية ، وعمليات نقل الحرارة والطاقة ، وشكل الطاقة وكيفية استخدامها لأداء العمل.
- الكهرومغناطيسية. هو فرع من الفيزياء الذي يدرس الكهرباء والمغناطيسية ويفعل ذلك بطريقة موحدة، أي باستخدام نظرية واحدة. وهذا يعني أنه أصبح مهتمًا بظاهرة المجالات الكهربائية والمغناطيسية وتوافقها وتفاعلها، مع الأخذ في الاعتبار الضوء. يعود أصلها إلى دراسات ميشيل فاراداي (1791-1867) وجيمس كليرك ماكسويل (1831-1879). لمزيد من المعلومات يمكنك الرجوع إلى موضوع التحليل الطيفي.
- الصوتيات. هذا هو اسم فيزياء الصوت ، وهو مخصص لدراسة خصائص وانتشار الموجات الصوتية وسلوكها في الوسائط المختلفة وإمكانية التلاعب بها. تطبيقاتها أساسية في عالم الآلات الموسيقية ، لكنها تذهب إلى أبعد من ذلك في حياتنا اليومية.
- بصريات. إنها فيزياء الضوء ، المكرسة لفهم الطبيعة المعقدة للطيف الكهرومغناطيسي المرئي (وغير المرئي) والطرق التي يتفاعل بها مع المادة: وسائط مختلفة ، ومواد عاكسة ، ومنشورات. نشأ هذا الانضباط في العصور القديمة ولكنه حدث ثورة في العصر الحديث ، مما سمح بإنشاء أجهزة لم يشك بها البشر من قبل ، مثل المجاهر والكاميرات والبصريات التصحيحية (الطبية).
- ميكانيكا الموائع. يركز على دراسة حركة السوائل وتفاعلها مع بيئتها. هذا يعني أنه يدرس بشكل أساسي السوائل والغازات ، ولكنه يدرس أيضًا الأشكال المعقدة الأخرى للمادة التي يمكن أن تتدفق ، أي أن تصبح مستمرة.
- ميكانيكا الكم. إنه مخصص لدراسة الطبيعة على نطاقات مكانية صغيرة للغاية، مثل الذرات والجسيمات دون الذرية. ويقوم هذا العلم بتحليل ديناميكياته وتفاعلاته، وهو نتاج التقدم في الفيزياء في بداية القرن العشرين، والذي انطلق من افتراضات الميكانيكا الكلاسيكية وفتح مجالًا جديدًا للدراسة: العالم دون الذري والتلاعب المحتمل به. بالإضافة إلى ذلك، يمكنك معرفة المزيد عن ما هي الفيزياء الكمومية لفهم مبادئه.
- نظرية الفوضى. يركز على دراسة الأنظمة الفيزيائية المعقدة والديناميكية ، باستخدام معادلات نيوتن التفاضلية ومساهمات علماء الفيزياء مثل لينز (1917-2008) ، إلخ.
الفروع الأخرى
بالإضافة إلى ذلك ، نظرًا للتفاعل مع العلوم والتخصصات الأخرى ، فقد ولدت بعض فروع الفيزياء:
- الجيوفيزياء. إنه نتيجة الاتصال بين الفيزياء والجيولوجيا، المخصص لدراسة الطبقات الداخلية لكوكبنا: بنيته وديناميكياته وتاريخه التطوري، مع الأخذ في الاعتبار القوانين الأساسية المعروفة للمادة: الجاذبية والكهرومغناطيسية والإشعاع وما إلى ذلك. هذا الاتصال ضروري لفهم سلوك كوكبنا في مجال جيولوجيا المياه.
- الفيزياء الفلكية. هذا هو علم الفيزياء النجمية، أي الفيزياء المطبقة على دراسة الأجسام المرئية أو القابلة للكشف في الفضاء الخارجي، مثل النجوم، أو السدم، أو الثقوب السوداء. يرتبط هذا التخصص بعلم الفلك ويوفر قدرًا كبيرًا من المعلومات حول كيفية عمل الفضاء خارج الكواكب وما هي الاستنتاجات التي يمكن استخلاصها من ملاحظاته. لمزيد من المعلومات، يمكنك استكشاف المراصد الفلكية.
- الكيمياء الفيزيائية. إنه تقاطع علم القوى (الفيزياء) وعلم المادة (الكيمياء). يتضمن دراسة المادة باستخدام المفاهيم الفيزيائية.
- الفيزياء الحيوية. مخصص لدراسة الكائنات الحية من منظور الفيزياء ، وخاصة على مستوى الديناميات الجزيئية ، أي تبادل وتفاعل الجسيمات دون الذرية والطاقة بين الكائنات الحية وداخلها.
آمل أن تتمكن من خلال هذه المعلومات من معرفة المزيد عن فروع الفيزياء وخصائصها.