Rôzne oblasti fyziky

Mliečna dráha za úsvitu a silueta ďalekohľadu

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