Fizika

A fizika (Görög (füzikósz): természetes és (fűzisz): Természet) a legszélesebb értelemben vett természettudomány amelyből több ág vált ki a tudomány fejlődése során. A fizikusok az anyag tulajdonságait és kölcsönhatásait tanulmányozzák az elemi részecskék szintjétől a világegyetem egészéig. A fizikai jelenségeket matematikai modelleken keresztül igyekeznek kvantitatív módon megérteni. A fizika szoros kapcsolatban áll a többi természettudománnyal, kiváltképpen a kémiával a molekulák tudományával. A kémia a fizika sok területéből merít, különösképpen a kvantummechanikából, termodinamikából és elektromágnességből. A fizikusok és kémikusok között széles az egyetértés affelől, hogy a fizika törvényei írják le a legalapvetőbb szinten az összes kémiai kölcsönhatást. Történetesen sok fizikus úgy tartja, hogy a fizika az egyetlen alapvető természettudomány. Érvelésük a következő: minden természettudomány - biológia, kémia, geológia stb. - az anyaggal foglalkozik; minden anyag atomokból áll; a fizika írja le az atomok dinamikáját és belső szerkezetét. Ennek a fizikacentrikus nézetnek a kiterjesztése mély filozófiai következményekhez vezethet. Például ha valaki elfogadja, hogy az emberi agy vezérli az emberi viselkedést, és ha elfogadja, hogy az agy atomokból áll, amiknek a viselkedését a fizika teljes mértékben leírja, akkor érthető módon megkérdőjelezheti, vajon az embernek van-e szabad akarata amivel irányíthatja tetteit. Mindenesetre a fizikának nem feladata filozófiai kérdések megválaszolása. Az elméleti fizikusok célja, hogy a lehető legkevesebb törvénnyel írják le a világot, amik véges számú alapvető összetevő viselkedését szabják meg. Hogy a fizikai valóság redukálható-e ilyen módon, az nem világos; kiderülhet, hogy a világ végtelen fajtájú részecskéből áll, végtelen számú törvénynek engedelmeskedve, avagy éppen teljesen véletlenszerűen viselkedik időnként. Mindenesetre a fizikusok rendkívül eredményesek voltak idáig ebben a redukciós folyamatban a kísérleti fizikusoknak köszönhetően. A fizikát (mint minden természettudományt) gyakran olyan kategóriákra osztják, mint elméleti fizika és kísérleti fizika avagy alapkutatás és alkalmazott fizika. Az elméleti fizikusok a természetre vonatkozó alapvető ismeretek után kutatnak, felhasználva a kísérleti fizikusok megfigyeléseit. A kísérleti fizikusok olyan kísérleteket végeznek, amivel eldönthetik, melyik elmélet a helyes. A kísérleti fizika gyakran felfedez olyan új jelenségeket, amiknek egyáltalán nincs elmélete, pl. az elektromágnességet, radioaktivitást stb. így fedezték fel. Az alapkutatás a természet alapvető szerkezetét kutatja, míg az alkalmazott kutatás a már meglévő tudást alkalmazza összetett rendszerekre, hogy a gyakorlati életben és a gazdaságban is alkalmazni lehessen azt. Mind az alapkutatásnak, mind az alkalmazott kutatásnak van elméleti és kísérleti aspektusa. Egy példaként megemlíthetjük az alkalmazott fizika egyik különösen termékeny területét, a szilárdtestfizikát, ami a kvantummechanika és az elektromágnesség alapvető törvényeit használja téridomot alkotó atomok viselkedésének vizsgálatára. Alább található egy áttekintés a fizika részterületeiről, fogalmairól, rövid történetéről.