Fizik nedir? Latincede doğal şey manasına gelen physica kelimesinden gelmiş bir kelimedir. Kapsamı çok geniştir. En küçük atom altı parçacığından galaksilerin oluşumuna kadar çok büyük ölçekteki yapıları ve olayları anlamaya çalışır. Maddenin ve enerjinin özelliklerini ve aralarındaki ilişkiyi ortaya koyar.
Fizik bilimi şu ana dallara ayrılabilir:
1. Klasik Fizik
2. Modern Fizik
3. Nükleer Fizik
4. Atomik Fizik
5. Geofizik
6. Biofizik
7. Mekanik
8. Akustik
9. Optik
10. Termodinamik
11. Astrofizik
1. Klasik Fizik
Hareket kanunları ve yer çekimi ile ilgili konuları kapsar. Isaac Newton ve James Clark Maxwell ismi ön plandadır. Madde ve enerjiyi anlamaya çalışır. 1900 yılından önceki fizik diyebiliriz. Bundan sonraki fizik genel olarak Modern Fizik olarak isimlendirilmiştir.
Klasik Fizik’te madde ve enerji ayrı ayrıdır. Akustik, optik, klasik mekanik ve elektromağnetik bu fiziğin alt dallarıdır.
Bu fiziğin önemli kanunlarını Newton tanımlamıştır. Bir cisme kuvvet etki ederse o cisim hareket eder. Böyle bir kuvvet yoksa o cisim ya duruyordur, ya da sabit hızla hareket ediyordur. Kuvvet etki ettiği anda cisim bir ivme kazanır. Kuvvetle doğru orantılıdır. Ne kadar çok kuvvet, o kadar momentum demektir.
Ayrıca etki tepkiye eşittir. Başka bir ifadeyle aksiyon reaksiyona eşittir. Duvara yaslandığımızı düşünün. Biz onu iteriz, o da bizi iter. Kuvvetlerin ikisi birbirine eşittir ve tam tersi istikamettedir. Eşit olmadığı durumda duvar hareket edecektir.
2. Modern Fizik
Görelilik teorisi ve Quantum Mekanik konularını kapsar. Bu fiziğin öncüleri Albert Einstein ve Max Planck’tır. Madde ve enerji birbirinden ayrı değildir. Birbirlerine dönüşebilir. E = mc2 formülü buna ifade eder.
Fizik yasaları ivmesi olmayan bütün gözlemciler için aynıdır. Uzay Zaman birbirinden ayrı değildir. Bağımsız hareket edemezler. Yani çok hızlı gidiyorsanız sizin saatiniz daha yavaş çalışır. İkiziniz ise size göre daha hızlı yaşlanır. İkizler paradoksu düşünce deneyi bunu anlatır.
Galileo’nun görelilik prensibi şunu diyordu: Dış gözlemci tarafından hareket ettiği söylenen bir gemi üzerindeki bir kimse geminin hareketsiz olduğunu söyleyebilir. Dolayısıyla hareketler görecelidir. Sen hareket ediyor diyorsun, ben ise hareket etmiyor diyorum. Referans noktasına göre değişiyor. Einstein bu duruma birşey ekledi. Tüm gözlemciler ışığın hızını her zaman aynı büyüklükte ölçecektir. Bunu şu şekilde örneklendirelim: A arabası doğu tarafına 20 km/s hızla gidiyor olsun. B arabası ise batı tarafına 25 km/s hız ile gidiyor olsun. A arabasındaki bir gözlemci için B arabası 45 (20+25) km/s hızla batıya gidiyordur. B arabasındaki bir gözlemci için ise A arabası 45 km/s hızla doğu tarafına gidiyordur. Yerde duran gözlemci için ise iki ayrı hareket eden araba vardır, biri doğuya diğer batıya kendi hızlarında gidiyordur. Dikkat ederseniz hızları topladık. Işık hızına yakın hızlarla gidilmiş olsaydı, bu toplam bize yanlış sonuç verecekti. İkisi de farklı yönlere ışık hızıyla gitmiş olsalar, birbirlerine göre bağıl hızları gene ışık hızı olacaktı. Yani toplam olan iki ışık hızı bu durumda geçerli olmayacaktı.
Quantum Fiziği, modern fiziğin bir parçasıdır. Max Plank tarafından 1900 yılında ortaya konmuştur. Madde ve enerjiyi atomik ve atom altı ölçeklerde inceler. Quantum mekanik te denir.
Enerji ve madde tanecikli yapıya sahiptir. Quanta denir bunlara.
3. Nükleer Fizik
Atomun çekirdeğini çalışır. Güç üretimi, nükleer silahlar, ilaçlar, magnetik rezonans (MR deniyor) görüntüleme ve birçok konu girer alanına. Atomun bütünüyle ilgilenmez.
4. Atomik Fizik
Atomlar ve bileşimleri ile ilgilenir. Özellikle elektronların davranışı ve düzeni ile ilgilenir. Elektronlar, iyonlar ve nötr atomlar çalışılır.
5. Geofizik
Dünyanın fiziksel özelliklerini çalışır. Dünyanın şekli, yapısı, bileşimi gibi konuları vardır. Yerçekimi, mağnetik alan, depremler ve mağma dünyanın fiziksel özelliklerini çalışır.
6. Biyofizik
Fizik yasaları kullanarak biyolojik olaylar incelenir. Yaşayan organizmaların içindeki moleküllerin yapısı, DNA gibi konular çalışılır. Nobel ödüllü Aziz Sancar biyokimyacı ve biyofizikçidir.
7. Mekanik Fizik
Bazen sadece mekanik de denir. Kuvvet etki ettiğinde maddenin hareketini inceler. Klasik mekanik ve quantum mekanik olarak ikiye ayrılır. Quantum fiziği atom altı parçacıklara kuvvet etki ettiğinde ne olduğunu inceler.
Mekaniğin kendi içinde dalları vardır.
1. Uygulamalı mekanik
2. Gökcisimleri mekaniği (Celestial mechanics)
3. Süreklilik mekaniği (Continuum mechanics)
4. Dinamik
5. Kinematik
6. Kinetik
7. Statik
8. İstatistik mekaniği (statistical mechanics)
8. Akustik
Akustik, duymak kelimesinin Yunancasından gelir. Ses nasıl üretilir, nasıl dağılır, nasıl kontrol edilir, bu konuyu çalışır.
9. Optik
Görünür tayfta ve infrared bandındaki ışığı çalışır. Madde ile etkileşimini inceler.
10. Termodinamik
Kelimenin anlamı ısı hareketidir. Bu hareket daima yüksek sıkcaklıktaki bir cisimden düşük sıcaklıktaki bir cisme doğru olur ve iki kütlenin sıcaklığı aynı olana kadar sürer. Termodinamik sıcaklık ve ısıyı çalışır ve bunların enerji ve işle ilgisini inceler. Termodinamiğin 4 ana yasası vardır.
11. Astrofizik
Latince yıldız anlamına gelen astro kelimesi ile doğal şey manasına gelen fizik kelimelerinin birleşiminden çıkmıştır. Astronomi’nin bir parçasıdır. Evreni ve içindekileri çalışır. Yıldızlar, gezegenler nasıl oluştu, bu konulara bakar.
Astronomi daha çok gözlem yapar. Gökcisimlerinin yerlerini tespit eder, hareketlerini inceler. Ama fiziğini çalışmaz. Astrofizikçiler ise uzay ortamını, radyasyonu, bir yıldızın içindeki olan kimyasal reaksiyonları çalışır.
Bütün bu fizik konularını teorik olarak çalışanlara Teorik Fizikçi denir. Einstein modern fiziği teorik anlamda çalışmıştır. Bir de deneysel fizikçiler var. Bizzat deney ve gözlem yaparlar.
Fizikçi olmam diyen lise öğrencilerine bir miktar konuyu anlatabilmişimdir inşaallah.