Fiziğin Alt Dalları

Fizik, varolan tüm bilimlerin temelidir. Fiziğin alt dalları da fiziksel dünyanın arka planındaki tüm görünümleri anlamak için geliştirilmiştir. Fizikte kariyer yapmayı düşünüyorsanız bu geniş mecrayı kuş bakışı inceleyen bu yazıyı okumanız size fayda sağlayacaktır.


Fizik, tarihinin başlangıçlarında Doğa Felsefesi olarak bilinirdi. Daha sonra tek parça olarak kalmamış, gittikçe genişleyerek yüzlerce uzmanlık alanına ayrılmıştır. Felsefe, insanın var olan her şeyi akla uygun şekilde açıklama ve her şeyin ardındaki esrarı bulma girişimleridir. Esasen hala fizik, Doğa Felsefesi olarak tanımlanabilir çünkü yaygın görüş, fizik ile felsefenin birbirinden çok farklı olmadığı üzerinedir.

Fizikçiler doğayı gittikçe derinden keşfedince, tutarlı teorik zeminlerde, uzmanlık alanları olarak çeşitli fizik branşları oluştu. Çekirdekten küçük, galaksilerden büyük ölçeklere kadar meydana gelen her şeyi açıklamak ve mantık kurmak için her düzeyde çeşitli fizik alt dalları mevcuttur. Fiziğin çeşitli alt dallara ayrılması insanoğlunun bir ürünüdür ve doğayı anlamamız kolaylaşsın diye yapılmıştır. Aslında doğa, dünyayı kategorilere ayırmaz çünkü tüm seviyelerde doğanın dinamikleri birbiriyle bağlantılıdır.


Fiziğin alt dalları Teorik Fizik ve Deneysel Fizik olarak iki kısımda incelenebilir. Richard Feynman'ın sözleriyle bu iki kavrama ışık tutalım:

"Bilgiyi test etmek deneydir. Deney, bilimsel gerçekliğin tek yargıcıdır... Deney kendi başına, bize üstü kapalı işaretler verir... Fakat bu işaretlerden genellemeler yaratmak için hayal gücüne de ihtiyaç vardır. Mükemmel, basit, fakat gerçekliğin altında yatan bir o kadar da tuhaf modeli tahmin etmek... Ve sonra deney, doğru tahmin yapıp yapmadığımızı tekrar kontrol eder. Bu hayal etme işlemi çok zorludur, bu yüzden ayrı uzmanlıklar vardır: Yeni yasaları hayal eden, sonuca varan ve tahmin eden fakat deney yapmayan Teorik Fizikçiler; ve deney yapan, hayal eden, sonuca varan ve tahmin yürüten Deneysel Fizikçiler."

Richrad Feynman'ın yukarıda tanımladığı bu iki alan birbirini bütünleyici yapıdadır. Fiziğin tüm alt dalları hem teorik hem deneysel bir yapıya sahiptir. Teoriler deney yapılmadan doğru kabul edilemez ve deneyler de teorik temel ve yönlendirme olmadan uygulanamaz.


Fiziğin Alt Dalları

Fiziğin tüm temel alt dalları, kendi içinde de alt dallara ayrılmaktadır. Matematiksel fizik dışındaki tüm bu alt dallar, ayrıca kendi içinde deneysel ve teorik alt dallara sahiptir.


Klasik Mekanik

Fiziğin en eski branşlarından olup makro boyuttaki tüm cisimlerin hareketini analiz eder. Büyük cisimlerin, mesela topların neden zıpladığını ve sarkaçların neden sallandığından gezegenlerin neden güneş etrafında döndüğüne kadar her şeyi açıklar. Büyük ölçeklerde mekaniği tüm şekilleriyle açıklar. Fakat atomik düzeydeki hareketi açıklayamaz. Tüm akışkan tiplerinin fiziğini açıklayan "akışkan mekaniği" de klasik mekaniğin uzmanlaşılmış bir alt dalıdır.

Matematiksel Fizik

Bu alt dal, teorik fiziğe analiz araçları temin eden bir branştır. Matematik doğanın dilidir ve bu yüzden insanların doğayı anlamak için matematiği anlaması gerekmektedir. Matematik, fiziğe kesinlik verir. Saf matematik ve fiziğin iç içe olduğu bir branştır. Matematiksel fizik teknikleri fiziğin alet çantasını oluşturur. Tıpkı bir işçinin işini iyi yapması için doğru aleti kullanması gerektiği gibi bir fizikçi de bir problemi çözmek için doğru matematiksel aracı kullanmak zorundadır. Doğayı anlamada derinleştikçe keşfedilen her yeni yasa ancak yeni bir matematik formuyla ifade edilebilir.

Klasik Elektrodinamik

Bu alan fizik branşları içinde en geniş uygulama bulanıdır. Klasik elektrodinamik, atomik boyuttan evrensel boyuta kadar tüm elektromanyetik olayları açıklayan Maxwell'in elektromanyetizma yasaları üzerinde temellenir. Optik, telekominükasyon gibi çok çeşitli alt dallara ayrılır. Tüm evreni kuşatan elektromanyetik kuvvet gibi yagın olguları inceleyen bir alt daldır.

Kuantum Mekaniği

Bu alt dal, klasik mekaniğin açıklamakta başarısız olduğu, atom-altı ölçekteki olayları açıklayan yeni bir mekanik tipini tanımlar. Atom altı ölçekli tabiatın titiz bir resmini çizer. Kuantum fiziği, belirsizlik ilkesi üzerinde temellenir ve tüm olayları olasılıklar şeklinde tahmin eder. Kuantum fiziğinde çalışmak, belli oranda matematiksel uzmanlık gerektirir.


Termodinamik ve İstatistik Mekanik

Termodinamik ve istatistik fizik çok parçacıklı sistemlerdeki hareketi tanımlayan teorik mekanizmayı sağlar. Fiziğin temel çekirdeğini oluşturur. Tek parçacığın hareketi kuantum mekaniğiyle açıklanır fakat kuantum mekaniği çok parçacıklı sistemleri açıklayamaz. Bu yüzden istatistiksel yaklaşım gerekir. Termodinamik, istatistik mekaniğin atasıdır. İstatistik mekanik kuantum fiziğiyle harmanlanarak kuantum istatistik mekaniğini oluşturur.

Yoğun Madde Fiziği

Yoğun madde fiziği, yoğun formdaki maddelerde meydana gelen tüm olguları açıklar. Sıvılar, katı ve gazlarla birlikte tüm madde tiplerini inceler. Bugünkü bilgi teknolojilerini mümkün kılan yarı iletken aygıtların keşfi yoğun madde fiziğinin araştırmalarının bir ürünüdür. Maddelerdeki ferromagnetizm, süper akışkanlık ve süper iletkenlik gibi tüm özellikleri tanımlar.

Nükleer Fizik

Nükleer fizik atom çekirdeğinde oluşan tüm olguları tanımlar. Radyoaktivite, nükleer fisyon ve nükleer füsyon ile uğraşır ve bunları açıklar. Nükleer fiziğin geliştirilmesi ile atom bombası, hidrojen bombası gibi tartışmalı ve büyük icatların yapılmasına ek olarak nükleer enerji kaynakları da bu alan sayesinde insanların faydası için kullanılmaktadır.

Kuantum Alan Teorisi

Çok çok küçük ve çok hızlı parçacıkların fiziğini tanımlayan bir alt daldır. Bu alana ayrıca parçacık fiziği de denilebilir. Parçacık fiziği, kuantum mekaniğinin temelleri, özel izafiyet teorisi ve alanlar kavramı üzerinde yükselir. Aynı zamanda bu üç mecrayı birleştirmeye de çalışır. Tabiatın en son yapı taşlarını tanımlamaya çalışan bu alan, fiziğin alt dalları içinde en zor branşlardan birisidir.


Astronomi ve Astrofizik

Astronomi, evreni tüm görünümleriyle inceleyen gözleme dayalı bir alandır. Astrofizik ise teorik bir zeminde tüm bu kavramları açıklamaya çalışır. Fiziğin tüm alt dallarını kapsayıcı olan bu branşın tek amacı evrende meydana gelen tüm olguları açıklamaktır.

Genel İzafiyet Teorisi ve Kozmoloji

Genel izafiyet teorisi kütle çekimi (gravitasyonu) tüm ölçeklerde tanımlayabilen güçlü bir teoridir. Gravitasyonu bir kuvvet olarak değil, uzay zaman bükülmesinin bir sonucu olarak tanımlar. Kütleli cisimleri kuşatan uzay eğrilir ve bükülür. Gravitasyon ise bu eğrilmenin bir sonucudur. Özel izafiyet, uzay ve zamanı birleştirirken, genel izafiyet uzay-zamanın maddeyle etkileşimini ortaya koyar. Uzayın ne kadar büküldüğü, içinde var olan madde ve enerji miktarına göre değişir. Basit deyişle, genel izafiyet şöyle özetlenebilir: "Madde uzaya nasıl büküleceğini söyler, uzay da maddeye nasıl hareket edeceğini!"

Genel izafiyet teorisi, evrenin bütün olarak geçirdiği evrimi genel bir çerçeveye sokan kozmoloji alanının doğmasına sebep olmuştur.

Fiziğin alt dallarına özet bir şekilde değinmiş olduk. Aslında fiziğin daha da uzmanlaşılmış onlarca alt dalı daha vardır. Bu sınırlı makaleyle fiziğin genişliği ve yaygınlığı hakkında fikir sağlamak amaçlanmıştır.


Benzer Yazılar
FİZİK MAKALELERİ şimdi Google Play Kitaplar'da

1 yorum :

Yorum Gönder

Yorum Yap