We leggen uit wat natuurkunde is en de vier basisdomeinen waarin het is onderverdeeld. Ook hun interesses en verschillende studierichtingen.
Wat is natuurkunde?
Natuurkunde, uit het Grieks fysio ("Natuur"), is de natuurwetenschap dat bestudeert, door middel van fundamentele wetten, de Energie, de materie, de weer en de ruimte, dat wil zeggen, het universum zelf.
Natuurkunde is een van de meest academische disciplines oud, waarvan de wortels teruggaan tot het begin van de beschaving, toen de mens begon te proberen de krachten te begrijpen die de wereld om hem heen regeerden.
Het is een discipline die zowel theoretisch (beschrijft de wetten van het universum) als experimenteel (in de praktijk brengt) hypothese met betrekking tot genoemde wetten), en houdt zich aan het verificatie- en legitimatiemodel dat wordt gepromoot door de wetenschappelijke methode. Het is een van de Wetenschappen fundamentele of centrale principes die bestaan, en binnen hun vakgebied scheikunde, biologie en de elektronica, onder andere.
Aanvankelijk maakte natuurkunde, net als zoveel andere wetenschappen, deel uit van de filosofie of de natuurlijke filosofie van de oudheid, maar uit de Wetenschappelijke revolutie De zeventiende eeuw kwam naar voren als een onafhankelijk veld, geïnteresseerd in de fundamentele wetten van realiteit en met behulp van de formele taal van de wiskunde om ze uit te drukken. Op dit moment is natuurkunde echter een van de disciplines die het meest bijdraagt aan de verandering in het wetenschappelijke, industriële en technologische paradigma.
De natuurkunde zoals we die nu kennen, wordt beschreven door vier theoretische kaders die afhankelijk zijn van de grootte van de bestudeerde materie en de snelheid van zijn beweging. Dit zijn:
- Klassieke mechanica. Het gaat over waarneembare bewegingen in macroscopische lichamen, waarvan de snelheden erg klein zijn in vergelijking met de lichtsnelheid.
- Relativistische mechanica. Gebaseerd op de theoretische ontwikkelingen van Albert Einstein in de 20e eeuw, lijkt het qua deterministische karakter op het klassieke. De relativistische mechanica beschrijft echter verschijnselen die vallen binnen het kader van de speciale relativiteitstheorie, die het gedrag beschrijft van lichamen die bewegen met snelheden die dicht bij die van de licht; en uit de algemene relativiteitstheorie, die een theoretische formulering is voor het zwaartekrachtveld (zwaartekracht).
- Kwantummechanica. Het bestudeert zeer kleinschalige systemen, zoals: atomen en elementaire deeltjes. Beschrijf hun interacties met behulp van de drie krachten die heersen op deze schalen: de sterke, zwakke en elektromagnetische kracht.
- Kwantumveldentheorie. Het is een wiskundig formalisme om de kwantummechanica deeltjes als velden behandelen. Het is bijvoorbeeld erg handig bij het bestuderen van het elektromagnetische veld. In de kwantummechanica wordt het elektromagnetische veld beschreven als een verzameling van deeltjes elementalen die fotonen worden genoemd. De kwantumveldentheorie daarentegen behandelt het als een continu veldsysteem.
Wat studeert natuurkunde?
Zwaartekracht is een aantrekkingskracht tussen twee of meer lichamen.
Natuurkunde houdt zich bezig met de fundamentele wetten van universum, dat wil zeggen, het begrijpen en beschrijven van de mechanica waarmee het universum werkt. Deze wetten worden beschreven door vier fundamentele interacties:
- Zwaartekracht. De aantrekkingskracht tussen twee of meer massieve lichamen (die massa hebben). Hoe massiever de lichamen, hoe intenser de kracht en hoe verder reikend het effect heeft.
- elektromagnetisme. De aantrekkende of afstotende kracht die zich manifesteert tussen elektrisch geladen deeltjes.
- Zwakke kernkrachten. Ook wel zwakke interactie genoemd, is een kracht die bestaat tussen fundamentele deeltjes, van zeer korte afstand is en verantwoordelijk is voor atoomverval en radioactiviteit.
- Sterke nucleaire krachten. Het is een aantrekkingskracht die de neutronen en de protonen in de kern van het atoom, het overwinnen van de elektromagnetische afstoting tussen de laatste (positief geladen).
Takken van de natuurkunde
- Akoestiek. Bestudeer de aard van geluid: zijn verspreiding, zijn oorsprong, zijn hoogte.
- Astrofysica. Bestudeer de sterren (zijn eigenschappen, oorsprong, evolutie) door de wetten van de fysica.
- Biofysica. Bestudeer de fysieke wetten die biologische verschijnselen en de fysieke toestanden van iedereen beheersen levende wezens.
- elektromagnetisme. Bestudeer de elektrische en magnetische verschijnselen van de materie en uit de velden van magnetische energie die in de ruimte bestaan.
- Kernfysica. Bestudeer het gedrag en de eigenschappen van de atoomkernen.
- Solide mechanica. Het bestudeert voornamelijk de beweging van vaste lichamen.
- Vloeistofmechanica. Bestudeer de dynamiek van vloeistoffen: vloeistoffen en gassen.
- Optiek. Bestudeer licht en de verschijnselen die ermee samenhangen: zijn aard, zijn voortplanting, zijn eigenschappen, enz.
- Thermodynamica. Bestudeer de warmte en het werk dat het oplevert.
- Kosmologie. Bestudeer de oorsprong van het universum en de wetten die het beheersen.
- Kwantummechanica. Bestudeer de fundamentele deeltjes van materie, dat wil zeggen atomen en subatomaire deeltjes.
Wat is chemie?
Scheikunde is een discipline die raakvlakken biedt met de natuurkunde, met name in haar interesse in het onderwerp. Deze discipline bestudeert de samenstelling en structuur van materie, en de reacties die optreden tussen verschillende stoffen of in aanwezigheid van warmte of andere vormen van energie.