Lär dig om olika typer av fysik

Fysik är den gren av vetenskapen som berör naturen och egenskaperna hos icke-levande materia och energi som inte behandlas av kemi eller biologi, och de grundläggande lagarna för det materiella universum. Som sådant är det ett enormt och mångsidigt studieområde.

För att förstå det har forskare fokuserat sin uppmärksamhet på ett eller två mindre områden av Detta gör att de kan bli experter inom det smala området, utan att fastna i den stora mängd kunskap som finns om den naturliga världen.

Fysikens fält

Fysiken är ibland uppdelad i två breda kategorier, baserad på vetenskapens historia: klassisk fysik, som inkluderar studier som uppstod från renässansen till början av 1900-talet, och modern fysik, som inkluderar de studier som har påbörjats sedan den perioden. En del av divisionen kan betraktas som skala: modern fysik fokuserar på mindre partiklar, mer exakta mätningar och bredare lagar som påverkar hur vi fortsätter att studera och förstå hur världen fungerar.

Ett annat sätt att dela fysik är tillämpad eller experimentell fysik (i grund och botten, praktisk användning av material) kontra teoretisk fysik (byggandet av övergripande lagar om hur universum fungerar).

När du läser igenom de olika fysikformerna borde det bli uppenbart att det finns en viss överlappning. Till exempel kan skillnaden mellan astronomi, astrofysik och kosmologi vara praktiskt taget meningslös ibland. Till alla, det vill säga utom astronomerna, astrofysikerna och kosmologerna, som kan ta distinktionerna på största allvar.

Klassisk fysik

Före sekelskiftet 1800 koncentrerades fysiken på studiet av mekanik, ljus, ljud och vågrörelser, värme och termodynamik och elektromagnetism. Klassiska fysikfält som studerades före 1900 (och fortsätter att utvecklas och undervisas idag) inkluderar:

Akustik:

Studiet av ljud och ljudvågor. Inom detta område studerar du mekaniska vågor i gaser, vätskor och fasta ämnen. Akustik inkluderar applikationer för seismiska vågor, stötar och vibrationer, buller, musik, kommunikation, hörsel, undervattensljud och atmosfäriskt ljud. På detta sätt omfattar det geovetenskap, biovetenskap, teknik och konst.

• Astronomi: Studien av rymden, inklusive planeterna, stjärnorna, galaxerna, rymden och universum. Astronomi är en av de äldsta vetenskaperna som använder matematik, fysik och kemi för att förstå allt utanför jordens atmosfär.

Kemisk fysik: Studiet av fysik i kemiska system. Kemisk fysik fokuserar på att använda fysik för att förstå komplexa fenomen i en mängd olika skalor från molekylen till ett biologiskt system. Ämnen inkluderar studiet av nanostrukturer eller kemisk reaktionsdynamik.

Elektromagnetism:

Studiet av elektriska och magnetiska fält, som är två aspekter av samma fenomen.

Studiet av flödet av elektroner, vanligtvis i en krets.

• Mekanik: Studiet av kroppars rörelse i en referensram.
  

  Meteorologi / väderfysik:

Vädrets fysik.

Modern fysik

Modern fysik omfattar atomen och dess beståndsdelar, relativitet och samspelet mellan höga hastigheter, kosmologi och rymdutforskning, och mesoskopisk fysik, de delar av universum som faller i storlek mellan nanometer och mikrometer. Några av fälten inom modern fysik är:
• Astrofysik: The studie av fysiska egenskaper hos föremål i rymden. Idag används astrofysik ofta omväxlande med astronomi och många astronomer har fysikexamina.

Atomfysik: Studiet av atomer, specifikt atomens elektronegenskaper, till skillnad från kärnfysik som betraktar kärnan ensam. I praktiken studerar forskargrupper vanligtvis atom-, molekyl- och optisk fysik.

• Biofysik: Studiet av fysik i levande system på alla nivåer, från enskilda celler och mikrober till djur, växter och hela ekosystem. Biofysik överlappar med biokemi, nanoteknik och bioteknik, såsom härledning av DNA-strukturen från röntgenkristallografi. Ämnen kan inkludera bioelektronik, nanomedicin, kvantbiologi, strukturbiologi, enzymkinetik, elektrisk ledning i neuroner, radiologi och mikroskopi.

Kaos:

Studiet av system med stark känslighet för initiala förhållanden, så en liten förändring i början blir snabbt stora förändringar i systemet. Kaosteori är en del av kvantfysiken och användbar inom himlamekaniken.

Kosmologi:

Studiet av universum som helhet, inklusive dess ursprung och evolution, inklusive Big Bang och hur universum kommer att fortsätta att förändras.

Kryofysik / Kryogenik /Lågtemperaturfysik: Studiet av fysikaliska egenskaper i lågtemperatursituationer, långt under vattnets fryspunkt.

Kristallografi: Studiet av kristaller och kristallina strukturer.

Högenergifysik: Studiet av fysik i extremt högenergisystem, generellt inom partikelfysik.

Högtrycksfysik: Studiet av fysik i extremt högtryckssystem, generellt relaterat till vätskedynamik.

Laserfysik:

Studiet av de fysikaliska egenskaperna hos lasrar.

Molekylär fysik: Studiet av molekylers fysikaliska egenskaper .

Nanoteknik: vetenskapen om att bygga kretsar och maskiner från enskilda molekyler och atomer.
• Kärnfysik: Studiet av atomkärnans fysikaliska egenskaper.
• Partikelfysik: Studiet av fundamentala partiklar och krafterna i deras interaktion.
Plasmafysik:

Studiet av materia i plasmafasen.

Kvantelektrodynamik: Studien av hur elektroner och fotoner interagerar på kvantmekanisk nivå.

Kvantmekanik / Kvantfysik: Studiet av vetenskap där de minsta diskreta värdena, eller kvanta, av materia och energi blir relevanta.

Kvantoptik: Tillämpningen av kvantfysik på ljus.

Kvantfältteori: Tillämpningen av kvantfysik på fält, inklusive universums fundamentala krafter.

Kvantgravitation: Tillämpningen av kvantfysik på gravitation och förening av gravitation med andra fundamentala partikelväxelverkan tions.
Relativitet: Studiet av system som visar egenskaperna hos Einsteins relativitetsteori, vilket i allmänhet innebär att flytta kl. hastigheter mycket nära ljusets hastighet.
Strängteori / Supersträngteori: Studiet av teorin som alla fundamentala partiklar är vibrationer av endimensionella energisträngar, i ett högre dimensionellt universum.

Källor

• Simonyi, Karoly. ”A Cultural History of Physics.” Trans. Kramer, David. Boca Raton: CRC Press, 2012.

  Phillips, Lee. ”Klassisk fysiks aldrig sinande gåtor.” Ars Technica, 4 augusti 2014.
  Teixeira, Elder Sales, Ileana Maria Greca och Olival Freire. ”The History and Philosophy of Science in Physics Teaching: A Research Synthesis of Didactic Interventions.” Vetenskaplig utbildning 21.6 (2012): 771–96. Skriva ut.