Fizikos studijų kryptys ir disciplinos

Fizika yra mokslo šaka, susijusi su negyvosios medžiagos prigimtimi ir savybėmis, ir energija, kurios nenagrinėja chemija ar biologija, ir pagrindiniai medžiagos dėsniai visata. Iš esmės tai yra didžiulė ir įvairi studijų sritis.

Siekdami tai įprasminti, mokslininkai sutelkė savo dėmesį į vieną ar dvi mažesnes disciplinos sritis. Tai leidžia jiems tapti tos siauros srities ekspertais, nesusipainiojant su daugybe žinių apie gamtos pasaulį.

Fizika, remiantis mokslo istorija, kartais skirstoma į dvi dideles kategorijas: Klasikinė fizika, apimanti studijas, atsiradusias nuo renesanso iki XX a. Pradžios XX amžius; ir Šiuolaikinė fizika, apimanti tuos tyrimus, kurie buvo pradėti nuo to laikotarpio. Dalį padalijimo galima laikyti masteliu: šiuolaikinė fizika labiau orientuojasi į plonesnes daleles, tiksliau matavimai ir platesni įstatymai, turintys įtakos tam, kaip mes toliau tyrinėjame ir suprantame pasaulio pasaulį darbai.

Kitas fizikos padalijimo būdas yra taikoma arba eksperimentinė fizika (iš esmės praktinis fizikos panaudojimas) medžiagos) palyginti su teorine fizika (pagrindinių visatos dėsnių sudarymas) darbai).

Perskaičius įvairias fizikos formas, turėtų būti akivaizdu, kad egzistuoja tam tikras sutapimas. Pavyzdžiui, skirtumas tarp astronomijos, astrofizikos ir kosmologijos kartais gali būti praktiškai beprasmis. Visiems, tai yra, išskyrus astronomus, astrofizikus ir kosmologus, kurie į skirtumus gali žiūrėti labai rimtai.

Prieš XIX a. Posūkį fizika daugiausia dėmesio skyrė mechanikos, šviesos, garso ir bangų judėjimo, šilumos ir termodinamikos bei elektromagnetizmo tyrimams. Klasikinės fizikos sritys, kurios buvo tiriamos iki 1900 m. (Ir toliau tobulinamos bei mokomos šiandien) apima:

• Akustika: Garso ir garso bangų tyrimas. Šioje srityje jūs tiriate mechanines bangas dujose, skysčiuose ir kietose medžiagose. Į akustiką įeina seisminių bangų, smūgių ir vibracijos, triukšmo, muzikos, ryšių, klausos, povandeninio ir atmosferos garsų taikymas. Tokiu būdu jis apima žemės mokslus, gyvybės mokslus, inžineriją ir menus.
• Astronomija: Kosmoso, įskaitant planetas, žvaigždes, galaktikas, gilųjį kosmosą ir Visatą, tyrimas. Astronomija yra vienas iš seniausių mokslų, naudojantis matematiką, fiziką ir chemiją, kad būtų galima suprasti viską, kas nėra Žemės atmosfera.
• Cheminė fizika: Fizikos tyrimas cheminėse sistemose. Cheminė fizika orientuojasi į fizikos naudojimą, kad suprastų įvairius mastelio sudėtingus reiškinius nuo molekulės iki biologinės sistemos. Temos apima nanostruktūrų ar cheminių reakcijų dinamikos tyrimą.
• Skaičiavimo fizika: Skaitmeninių metodų taikymas fizinėms problemoms, kurioms jau taikoma kiekybinė teorija, spręsti.
• Elektromagnetizmas: Elektros ir magnetiniai laukai, kurie yra du to paties reiškinio aspektai.
• Elektronika: Elektronų srauto, paprastai grandinėje, tyrimas.
• Skysčių dinamika / skysčių mechanika: „Skysčių“, šiuo atveju konkrečiai apibrėžtų kaip skysčiai ir dujos, fizikinių savybių tyrimas.
• Geofizika: Žemės fizikinių savybių tyrimas.
• Matematinė fizika: Taikyti matematiškai griežtus metodus fizikos problemoms spręsti.
• Mechanika: Kūnų judėjimo atskaitos rėmuose tyrimas.
• Meteorologija / Oro fizika: Oro fizika.
• Optika / Šviesos fizika: Šviesos fizikinių savybių tyrimas.
• Statistinė mechanika: Stambių sistemų tyrimas statistiškai plečiant mažesnių sistemų žinias.
• Termodinamika: Šilumos fizika.

Šiuolaikinė fizika apima atomą ir jo sudėtines dalis, reliatyvumą ir didelių greičių sąveiką, kosmologiją ir kosmoso tyrinėjimai ir mezoskopinė fizika - tie Visatos gabaliukai, kurių dydis yra tarp nanometrų ir mikrometrai. Kai kurios šiuolaikinės fizikos sritys yra:

• Astrofizika: Objektų fizinių savybių erdvėje tyrimas. Šiandien astrofizika dažnai naudojama pakaitomis su astronomija ir daugelis astronomų turi fizikos laipsnius.
• Atominė fizika: Atomų, ypač atomo elektronų savybių, tyrimas skiriasi nuo branduolinės fizikos, kurioje nagrinėjamas tik branduolys. Praktikoje tyrimų grupės paprastai tiria atominę, molekulinę ir optinę fiziką.
• Biofizika: Visų lygių gyvų sistemų fizikos tyrimas - nuo atskirų ląstelių ir mikrobų iki gyvūnų, augalų ir ištisų ekosistemų. Biofizika sutampa su biochemija, nanotechnologijomis ir bioinžinerija, pavyzdžiui, DNR struktūros nustatymu iš rentgeno kristalografijos. Temos gali būti bioelektronika, nano medicina, kvantinė biologija, struktūrinė biologija, fermentų kinetika, elektrinis laidumas neuronuose, radiologija ir mikroskopija.
• Chaosas: Sistemų, turinčių didelį jautrumą pradinėms sąlygoms, tyrimas, todėl nedideli pokyčiai pradžioje greitai tampa dideliais sistemos pokyčiais. Chaoso teorija yra kvantinės fizikos elementas ir naudinga dangaus mechanikoje.
• Kosmologija: Visatos kaip visumos, įskaitant jos ištakas ir raidą, įskaitant Didįjį sprogimą, tyrimas ir kaip Visata toliau keisis.
• Kriofizika / Cryogenics / Fizika žemoje temperatūroje: Fizikinių savybių tyrimas žemoje temperatūroje, daug žemiau vandens užšalimo taško.
• Kristalografija: Kristalų ir kristalinių struktūrų tyrimas.
• Didelės energijos fizika: fizikos studijos ypač aukštos energijos sistemose, paprastai dalelių fizikoje.
• Aukšto slėgio fizika: Fizikos tyrimas ypač aukšto slėgio sistemose, paprastai susijusiose su skysčių dinamika.
• Lazerio fizika: Lazerių fizikinių savybių tyrimas.
• Molekulinė fizika: Tyrimas fizinės savybės molekulių.
• Nanotechnologijos: mokslas apie grandinių ir mašinų kūrimą iš vienų molekulių ir atomų.
• Branduolinė fizika: Atominio branduolio fizikinių savybių tyrimas.
• Dalelių fizika: Pagrindinių dalelių ir jų sąveikos jėgų tyrimas.
• Plazmos fizika: Medžiagos tyrimas plazmos fazėje.
• Kvantinė elektrodinamika: Tyrimas, kaip elektronai ir fotonai sąveikauja kvantiniame mechaniniame lygmenyje.
• Kvantinė mechanika / Kvantinė fizika: Mokslo studijos, kai svarbiausios yra mažiausios diskretinės materijos ir energijos vertės ar kvantai.
• Kvantinė optika: Taikymas Kvantinė fizika apšviesti.
• Kvantinio lauko teorija: Kvantinės fizikos taikymas laukuose, įskaitant pagrindinės visatos jėgos.
• Kvantinis sunkis: Kvantinės fizikos taikymas gravitacijai ir gravitacijos suvienijimas su kitomis pagrindinėmis dalelių sąveikomis.
• Santykis: Sistemų, parodančių Einšteino savybes, tyrimas Reliatyvumo teorija, kuri paprastai apima judėjimą greičiu, kuris yra labai artimas šviesos greičiui.
• Styginių teorija / Viršutinių stygų teorija: Teorijos, kad visos pagrindinės dalelės yra vienos dimensijos energijos stygų virpesiai, tyrimas aukštojo matmens visatoje.

Šaltiniai ir tolesnis skaitymas

• Simonyi, Karoly. „Fizikos kultūros istorija“. Trans. Krameris, Deividas. „Boca Raton“: „CRC Press“, 2012 m.
• Phillipsas, Lee. "Niekada nesibaigiantys klasikinės fizikos pavyzdžiai." „Ars Technica“, 2014 m. Rugpjūčio 4 d.
• „Teixeira“, „Elder Sales“, Ileana Maria Greca ir Olival Freire. "Fizikos mokymo mokslo istorija ir filosofija: Didaktinių intervencijų tyrimų sintezė." Mokslas ir švietimas 21.6 (2012): 771–96. Spausdinti.