Rôzne oblasti fyziky
ClaudioVentrella / Getty Images
fyzika je veda zaoberajúca sa povahou a vlastnosťami neživej hmoty a energie, ktorými sa chémia ani biológia nezaoberá, a základnými zákonmi hmotného vesmíru. Ako taká je to obrovská a rôznorodá oblasť štúdia.
Aby to malo zmysel, vedci zamerali svoju pozornosť na jednu alebo dve menšie oblasti disciplíny. To im umožňuje stať sa odborníkmi v tejto úzkej oblasti bez toho, aby uviazli v obrovskom množstve vedomostí, ktoré existujú o prírodnom svete.
Oblasti fyziky
Fyzika je niekedy rozdelená do dvoch širokých kategórií na základe histórie vedy: klasická fyzika, ktorá zahŕňa štúdie, ktoré vznikli od renesancie do začiatku 20. storočia; a Moderná fyzika , ktorá zahŕňa tie štúdie, ktoré sa začali od tohto obdobia. Časť rozdelenia možno považovať za mierku: moderná fyzika sa zameriava na menšie častice, presnejšie merania a širšie zákony, ktoré ovplyvňujú to, ako pokračujeme v štúdiu a porozumení spôsobu, akým svet funguje.
Ďalším spôsobom, ako rozdeliť fyziku, je aplikovaná alebo experimentálna fyzika (v podstate praktické využitie materiálov) verzus teoretická fyzika (vytvorenie všeobecných zákonov o tom, ako vesmír funguje).
Keď budete čítať rôzne formy fyziky, malo by byť zrejmé, že existuje určité prekrývanie. Napríklad rozdiel medzi astronómiou, astrofyzikou a kozmológiou môže byť niekedy prakticky nezmyselný. Všetkým, teda okrem astronómov, astrofyzikov a kozmológov, ktorí môžu brať rozdiely veľmi vážne.
Klasická fyzika
Pred prelomom 19. storočia sa fyzika sústredila na štúdium mechaniky, svetla, zvuku a pohybu vĺn, tepla a termodynamiky a elektromagnetizmu. Oblasti klasickej fyziky, ktoré sa študovali pred rokom 1900 (a naďalej sa rozvíjajú a vyučujú dnes), zahŕňajú:
| Akustika: | Štúdium zvuku a zvukových vĺn. V tejto oblasti študujete mechanické vlny v plynoch, kvapalinách a pevných látkach. Akustika zahŕňa aplikácie pre seizmické vlny, nárazy a vibrácie, hluk, hudbu, komunikáciu, sluch, podvodný zvuk a atmosférický zvuk. Týmto spôsobom zahŕňa vedy o Zemi, vedy o živote, inžinierstvo a umenie.
| Astronómia : | Štúdium vesmíru vrátane planét, hviezd, galaxií, hlbokého vesmíru a vesmíru. Astronómia je jednou z najstarších vied, ktorá využíva matematiku, fyziku a chémiu na pochopenie všetkého mimo zemskej atmosféry.
| Chemická fyzika: | Štúdium fyziky v chemických systémoch. Chemická fyzika sa zameriava na používanie fyziky na pochopenie zložitých javov v rôznych mierkach od molekuly po biologický systém. Témy zahŕňajú štúdium nanoštruktúr alebo dynamiky chemických reakcií.
| Výpočtová fyzika: | Aplikácia numerických metód na riešenie fyzikálnych problémov, pre ktoré už existuje kvantitatívna teória.
| Elektromagnetizmus: | Štúdium elektrických a magnetické polia , čo sú dva aspekty toho istého javu.
| Elektronika : | Štúdium toku elektrónov, zvyčajne v obvode.
| Dynamika tekutín / Mechanika tekutín: | Štúdium fyzikálnych vlastností „kvapalín“, ktoré sú v tomto prípade špecificky definované ako kvapaliny a plyny.
| geofyzika: | Štúdium fyzikálnych vlastností Zeme.
| Matematická fyzika: | Aplikácia matematicky rigoróznych metód na riešenie problémov vo fyzike.
| mechanika: | Štúdium pohybu telies v referenčnom rámci.
| Meteorológia / Fyzika počasia: | Fyzika počasia.
| Optika / Fyzika svetla: | Štúdium fyzikálnych vlastností svetla.
| Štatistická mechanika: | Štúdium veľkých systémov štatistickým rozširovaním poznatkov o menších systémoch.
| Termodynamika : | Fyzika tepla. Moderná fyzika
Moderná fyzika zahŕňa atóm a jeho súčasti, relativitu a interakciu vysokých rýchlostí, kozmológiu a vesmírny prieskum a mezoskopickú fyziku, tie časti vesmíru, ktorých veľkosť sa pohybuje medzi nanometrami a mikrometrami. Niektoré z oblastí modernej fyziky sú:
| astrofyzika: | Štúdium fyzikálnych vlastností objektov vo vesmíre. Dnes sa astrofyzika často používa zameniteľne s astronómiou a mnohí astronómovia majú titul z fyziky.
| Atómová fyzika: | Štúdium atómov, konkrétne elektrónových vlastností atómu, na rozdiel od jadrovej fyziky, ktorá berie do úvahy iba jadro. V praxi výskumné skupiny zvyčajne študujú atómovú, molekulárnu a optickú fyziku.
| biofyzika: | Štúdium fyziky v živých systémoch na všetkých úrovniach, od jednotlivých buniek a mikróbov až po zvieratá, rastliny a celé ekosystémy. Biofyzika sa prekrýva s biochémiou, nanotechnológiou a bioinžinierstvom, ako je odvodenie štruktúry DNA z röntgenovej kryštalografie. Témy môžu zahŕňať bioelektroniku, nanomedicínu, kvantovú biológiu, štrukturálnu biológiu, kinetiku enzýmov, elektrické vedenie v neurónoch, rádiológiu a mikroskopiu.
| Chaos: | Štúdium systémov so silnou citlivosťou na počiatočné podmienky, takže malá zmena na začiatku sa rýchlo stane hlavnými zmenami v systéme. Teória chaosu je prvkom kvantovej fyziky a je užitočná v nebeskej mechanike.
| kozmológia: | Štúdium vesmíru ako celku, vrátane jeho pôvodu a vývoja, vrátane Veľkého tresku a toho, ako sa vesmír bude naďalej meniť.
| Kryofyzika / Kryogenika / Fyzika nízkych teplôt: | Štúdium fyzikálnych vlastností pri nízkych teplotách, hlboko pod bodom mrazu vody.
| Kryštalografia: | Štúdium kryštálov a kryštalických štruktúr.
| Fyzika vysokých energií: | The štúdium fyziky v systémoch s extrémne vysokou energiou, vo všeobecnosti v časticovej fyzike.
| Fyzika vysokého tlaku: | Štúdium fyziky v extrémne vysokotlakových systémoch, vo všeobecnosti súvisiace s dynamikou tekutín.
| Laserová fyzika: | Štúdium fyzikálnych vlastností laserov.
| Molekulárna fyzika: | Štúdia o fyzikálne vlastnosti molekúl.
| Nanotechnológia: | veda o stavaní obvodov a strojov z jednotlivých molekúl a atómov.
| Jadrová fyzika: | Štúdium fyzikálnych vlastností atómového jadra.
| časticová fyzika : | Štúdium základných častíc a síl ich interakcie.
| Fyzika plazmy: | Štúdium hmoty v plazmovej fáze.
| Kvantová elektrodynamika : | Štúdium toho, ako elektróny a fotóny interagujú na kvantovej mechanickej úrovni.
| Kvantová mechanika / kvantová fyzika: | Štúdium vedy, kde sú relevantné najmenšie diskrétne hodnoty alebo kvantá hmoty a energie.
| Kvantová optika : | Aplikácia kvantová fyzika zasvietiť.
| Kvantová teória poľa: | Aplikácia kvantovej fyziky na polia, vrátane základné sily vesmíru .
| Kvantová gravitácia : | Aplikácia kvantovej fyziky na gravitáciu a zjednotenie gravitácie s inými základnými interakciami častíc.
| Relativita: | Štúdium systémov vykazujúcich vlastnosti Einsteina teória relativity , ktorá vo všeobecnosti zahŕňa pohyb rýchlosťou veľmi blízkou rýchlosti svetla.
| Teória strún / Teória superstrun : | Štúdium teórie, že všetky základné častice sú vibráciami jednorozmerných reťazcov energie vo vesmíre vyššej dimenzie. Zdroje