آشنایی با علم فیزیک(ادامه)

Print Friendly

زیر شاخه های فیزیک :

فیزیک گستره وسیعی از پدیده ها را مورد مطالعه قرار می دهد اما برای آن چهار گستره اساسی را با توجه به سرعت و اندازه ذرات در نظر می گیرند، که شامل مکانیک کلاسیک، فیزیک نسبیتی، مکانیک کوانتومی و نظریه میدانهای کوانتومی می شود.این چهار شاخه اصلی بعلاوه ی چندین زیر شاخه دیگر که در زیر به توصیف مختصری از آنها می پردازیم تشکیل دهنده ی زیر شاخه های اصلی فیزیک هستند .

نظریه میدانهای کوانتومی مکانیک کوآنتم
مکانیک نسبیتی مکانیک کلاسیک

مکانیک کلاسیک : مکانیک کلاسیک در واقع به بررسی اجسامی که تحت تاثیر یک نیرو قرار  گرفته اند می پردازد. ماکنیک کلایک را بعنوان مکانیک نیوتنی نیز می شناسند . از یک دید مکانیک کلاسیک را به  استاتیک (بررسی اجسام در حال تعادل و ساکن )، کنماتیک ( بررسی اجسام متحرک ) و دینامیک ( اجسام تحت اثر نیرو) تقسیم می نمایند . از دیگر زیر شاخه های مانیک کلاسیک ماکنیک سیالات و مکانیک اجسام صلب است .

انرژی، نیرو و اندازه حرکت سه کمیت اصلی مورد نظر ماکنیک کلاسیک هستند. اصل بقای انرژی و اندازه حرکت در مکانیک کلاسیک به توسعه آن منجر شده و باعث تولد مکانیک لاگرانژی و هامیلتونی گردیده است.

ترمودینامیک : ترمودینامیک یکی از قدیمی ترین زیر شاخه های فیزیک است که بواسطه استقلال نسبی و توانایی بالای آن برای توصیف پدیده ها از اهمیت بالایی برخوردار است .

ترمودینامیک

در ترمو دینامیک به بررسی اثر دما ، فشار و حجم بروی یک سیستم میکروسکوپی فیزیکی می پردازیم و نتایج انتقال انرژی بصورت گرما را مورد مطالعه دقیق قرار می دهیم. این علم ترمودینامیک بود که در بهبود موتور های احتراق درونی و ساخت یخچال هایی با ضریب کارکرد بالا ما را یاری نمود .

الکترومغناطیس: الکترومغناطیس علمی ست که به بررسی اثر میدان های الکتریکی و مغناطیسی بروی ذرات بار دار می پردازد . الکترومغناطیس خود شامل الکترواستاتیک ( بررسی اثر میدان بر بارهای ساکن ) ، الکترودینامیک ( بررسی اثر میدان بر بار های متحرک و بر هم کنش بار های متحرک و تابش الکترو مغناطیس ) ، اپتیک ( نور خود نوعی تابش الکترومغناطیس است) و الکترودینامیک نسبیتی(بررسی اجسام بار دار در سرعت های نزدیک به سرعت نور ) و الکترودینامیک کوانتومی ( تحلیل رفتار ذرات کوانتومی باردار) تقسیم می شود . چهار معادله اساسی ماکسول که در روبرو به آنها اشاره شده است پایه های اولیه الکترومغناطیس هستند .

چهار معادله اساسی ماکسول

نسبیت: نسبیت شاخه اساسی از فیزیک است که خود بعنوان یکی از بزرگترین تحولات علمی قرن بیستم شناخته می شود و در واقع به بررسی پدیده هایی با سرعت نزدیک به سرعت نور می پردازد .

نسبیت دارای دو شاخه اصلی ست ، که عبارتند از نسبیت خاص و نسبیت عام .

نسبیت خاص در سال ۱۹۰۵ توسط آلبرت انیشتین به اثبات رسید . او در تئوری خود به بررسی پدیده ها در با سرعت قابل قیاس با سرعت نور در دستگاه های مختصات بدون شتاب پرداخت. انیشتن در نسبیت خاص به ارائه مفهوم جدیدی از فضا و زمان پرداخت و بین این دو مفهوم وحدت ایجاد نمود. دو اصل ثابت بودن سرعت نور و ناوردایی شکل ریاضی قوانین مختصات در دستگاه های لخت پایه های این نظریه هستند.

در سال ۱۹۱۵ انیشتن نظریه نسبیت عام خود را مطرح نمود که این نظریه به بررسی تمامی پدیده هایی که در سرعت بالا هستند پرداخت . این نظریه توانست بسیاری از سئوالات که در باره گرانش مطرح بود را با تعریف منحنی فضا-زمان و تعریف مجددی از نیروی گرانش حل نماید.

مکانیک نیوتنی : فیزیک کوانتومی به بررسی برهم کنش سیستم های اتمی و زیر اتمی با یکدیگر و تابش های الکترومغناطیس می پردازد و کلیه قوانینی که برای دنیای بزرگ مقیاس تعریف شده است زیرو رو می کند .

مکانیک کوآنتم

این شاخه بر چهار اصل کلی بنا شده است :

• کوانتش : در فیزیک کوانتومی کمیت ها به مقادیر مشخصی بصورت ضریبی از ثابت پلانک تعریف شده اند و دیگر نظیر شاخه های دیگر فیزیک نمی توانند هر مقداری را داشته باشند.

• اصل عدم قطعیت : در فیزیک کوانتومی کمیت ها بصورت جفت شده اند بدین معنا که تعیین اندازه دقیق یکی از کمیت ها مانع از محاسبه دقیق مقدار کمیت دیگر می شود به این اصل ، اصل عدم قطعیت گفته می شود . نظیر کمیت مکان و اندازه حرکت یا زمان و انرژی که با یکدیگر عدم قعیت دارند.

• موج-ذره: در فیزیک کوانتومی برای ذرات دیگر خاصیت ذره مجزا و یا موجی مجزا در نظر گرفته نمی شود بلکه همه موجودات کوانتومی موجوداتی موج ذره ای هستند . به عبارت دیگر نه موج اند نه ذره و هم موج اند و هم ذره و به عبارت دیگر همزمان هم خواص امواج و هم خواص ذرات را نشان می دهند.

• بسته موج و معادلات شرودینگر : زبان ریاضی توصیف کننده کوانتوم مکانیک بر اساس معادلات شرودینگر بنا شده است.

 نظریه میدانها ی کوانتومی : ترکیب نسبیت و کوانتوم است و بطور کلی تئوری ست که به بررسی ذرات کوانتومی در سرعت های بالا تر مورد بررسی قرار می دهد. که البته بر اساس این نظریه تئوری های پیشرفته تری ارائه شده است.

علاوه بر گرایشات اصلی بالا می توان زیر شاخه های دیگر را نامبرد که به سه نمونه از مهمترین این زیر شاخه می پردازیم :

فیزیک ماده چگال : فیزیک ماده چگال به بررسی خواص میکروسکوپی مواد می پردازد، و بطور عملی به تحلیل سیستمهایی می پردازد که به واسطه تعدا بالای اتم و ذرات بصورت یک محیط به هم پیوسته چگال ( با تعداد بالای ذرات) در آمده است در سیستم ها برهمکنش بین ذرات چنان قوبی ست که نمی توان از آنها صرف نظر نمود. فیزیک حالت جامد قسمت های مشترک بسیاری با شیمی ، علم مواد و نانوتکنولوژی . حتی برخی از مهندسی ها دارد.

فیزیک انرژی بالا / ذرات بنیادی : فیزیک ذرات بنیادی به بررسی قسمت های سازنده ماده و انرژی و برهم کنش آنها اختصاص دارد. این فیزیک را بدان جهت فیزیک انرزی بالا نیز می خوانند که بسیاری از ذرات بنیادین در حالت طبیعی مشاهده نمی شوند و تنها در برخورد دو ذره دیگر در انرزی بالا و سرعت های نزدیک به سرعت نور بوجود می آیند و قابل رویت هستند.

اختر فیزیک : اختر فیزیک و نجوم شاخه از علم فیزیک است که سعی دارد با استفاده از اصول و تئوری های ارائه شده در فیزیک به توجیه پدیده های آسمانی و چگونگی پیدایش این جهان و بسیاری دیگر از سئوالات کیهان شناسانی بپردازد .از قسمت های مهم این زیر شاخه کیهان شناسی ست که سعی بر مطالعه چگونگی پیدایش و تحول دنیا با دیدی کلی را دارد .

از مهمترین نظریه های این بخش نظریه گرانش ( براساس نسبیت عام) و نظریه مه بانگ هابل ( big-bang ) قابل توجه است.

علاوه بر زیر شاخه های فوق زیر شاخه هایی نظیر فیزیک اتمی –مولکولی،  فیزیک هسته ای ، هواشناسی ، ژئو فیزیک, نانوفیزیک و بسیاری دیگر از زیر شاخه ها وجود دارد .

وضعیت فیزیک در ایران :

در ایران دانشگاه ها ی بسیاری به فعالیت در زمینه فیزیک مشغول هستند که از آن جمله می توان از دانشگاه تهران که با سابقه ترین دانشگاه در این زمینه است که توسط پروفسور محمود حسابی در ایران دایر شده است، نامبرد. و همچنین دانشگاه شریف و علوم پایه زنجان در رشته فیزیک از قوی ترین دانشگاه ها  هستند.

پروفسور حسابی

انجمنها ی فراوانی نیز به فعالیت در زمینه فیزیک در ایران فعالند ، اما قدیمی ترین و باسابقه ترین آنها انجمن فیزیک ایران است که آن نیز با راهنمایی های پروفسور محمود حسابی در سال ۱۳۱۰ با هدف بسط و توسعه فیزیک در ایران تاسییس شده است.

به گفته بسیاری از فعالان فیزیک در ایران مرکز تحقیقات علوم پایه (IPM) معتبر ترین به مجهزترین مرکز تحقیقات فیزیک ایران است , که همه ساله دوره های آموزشی پیشرفته ، سمینار و کارهای تحقیقاتی زیاد و رده بالایی را انجام می دهد.

Post source : http://noavarej.blogfa.com/cat-7.aspx

About The Author

Student of aerospace engineering

Related posts

Leave a Reply

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *