الفيزياء هي واحدة من أقدم التخصصات الأكاديمية، ومن خلال إدراجها لعلم الفلك، ربما تكون الأقدم على مدى آلاف السنين الأخيرة، كانت الفيزياء والكيمياء والبيولوجيا وبعض فروع الرياضيات جزءا من الفلسفة الطبيعية، ولكن خلال الثورة العلمية في القرن السابع عشر ظهرت هذه العلوم الطبيعية كمسوحات بحثية فريدة في حد ذاتها، وتتقاطع الفيزياء مع العديد من المجالات البحثية متعددة التخصصات، مثل الفيزياء الحيوية والكيميا، وحدود الفيزياء ليست محددة بشكل صارم، والأفكار الجديدة في الفيزياء غالبا ما تشرح الآليات الأساسية التي درستها العلوم الأخرى، وتقترح طرقا جديدة للبحث في التخصصات الأكاديمية مثل الرياضيات والفلسفة .

اكتشافات الفيزياء

التقدم في الفيزياء غالبا ما يتيح التقدم في التكنولوجيات الجديدة، على سبيل المثال ، أدى التقدم في فهم الكهرومغناطيسية والفيزياء النووية مباشرة إلى تطوير منتجات جديدة أحدثت تحولات جذرية في مجتمع العصر الحديث، مثل التلفزيون وأجهزة الكمبيوتر والأجهزة المنزلية والأسلحة النووية، وأدى التقدم في الديناميكا الحرارية إلى تطوير التصنيع ألهم التقدم في الميكانيكا تطوير حساب التفاضل والتكامل، والفيزياء التطبيقية هي مصطلح عام لبحوث الفيزياء التي تهدف إلى استخدام معين .

معجزات استخدام الفيزياء

عادة ما يحتوي منهج الفيزياء التطبيقي على عدد قليل من الفصول في تخصص تطبيقي، مثل الجيولوجيا أو الهندسة الكهربائية، وهو يختلف عادة عن الهندسة في أن الفيزيائي التطبيقي قد لا يصمم شيئا معينا، بل يستخدم الفيزياء أو يجر أبحاث الفيزياء بهدف تطوير تقنيات جديدة أو حل مشكلة ما، وهذا النهج مشابه للرياضيات التطبيقية، ويستخدم الفيزيائيون التطبيقيون الفيزياء في البحث العلمي، وعلى سبيل المثال قد يسعى الأشخاص الذين يعملون على فيزياء التسريع إلى بناء كواشف أفضل للجسيمات للبحث في الفيزياء النظرية.

ويتم استخدام الفيزياء بكثافة في الهندسة، على سبيل المثال يتم استخدام statics ، وهو حقل فرعي من الميكانيك، في بناء الجسور والهياكل الثابتة الأخرى، ويؤدي فهم واستخدام الصوتيات إلى التحكم في الصوت وقاعات الحفلات الموسيقية الأفضل، وبالمثل فإن استخدام البصريات يخلق أجهزة بصرية أفضل، كما أن فهم الفيزياء يجعل محاكاة الألعاب وألعاب الفيديو والأفلام أكثر واقعية، وغالبا ما يكون حاسما في التحقيقات الجنائية، ومع الإجماع القياسي على أن قوانين الفيزياء عالمية ولا تتغير مع مرور الوقت، يمكن استخدام الفيزياء لدراسة الأشياء التي عادة ما تكون غارقة في عدم اليقين، وعلى سبيل المثال في دراسة أصل الأرض يمكن للمرء أن يحدد نموذج كتلة الأرض ودرجة حرارتها ومعدل دورانها، كدالة للوقت مما يسمح لأحد بالاستقراء للأمام أو للخلف في الوقت المناسب، وبالتالي التنبؤ بالأحداث المستقبلية أو السابقة، كما يسمح للمحاكاة في الهندسة التي تسرع بشكل كبير تطوير تكنولوجيا جديدة، ولكن هناك أيضا العديد من التخصصات المتداخلة في طرق الفيزيائي، حيث تتأثر العديد من المجالات الهامة الأخرى بالفيزياء، على سبيل المثال مجالات الفيزياء الإيكولوجية والفيزياء الاجتماعية .

علم الفلك

هو واحد من أقدم العلوم الطبيعية، وكانت للحضارات المبكرة التي يعود تاريخها إلى ما بعد 3000 قبل الميلاد، مثل السومريين والمصريين القدماء وحضارة وادي السند، معرفة تنبؤية وفهم أساسي لحركات الشمس والقمر والنجوم، وكثيرا ما كانت تعبد النجوم والكواكب ويعتقد أنها تمثل الآلهة، في حين أن تفسيرات المواقف المرصودة للنجوم كانت في كثير من الأحيان غير علمية وتفتقر إلى الأدلة، فإن هذه الملاحظات المبكرة وضعت الأساس لعلم الفلك فيما بعد حيث تم اكتشاف أن النجوم قد اجتازت دوائر كبيرة عبر السماء، ووفقا ل Asger Aaboe يمكن العثور على أصول علم الفلك الغربي في بلاد ما بين النهرين، وجميع الجهود الغربية في العلوم الدقيقة تنحدر من علم الفلك البابلي، وترك علماء الفلك المصريين آثارا تظهر معرفة الأبراج وحركات الأجسام السماوية، وفي وقت لاحق قدم علماء الفلك اليونانيين أسماء والتي لا تزال تستخدم اليوم، لمعظم الأبراج المرئية من نصف الكرة الشمالي .

أنواع الفيزياء

السير إسحاق نيوتن، الذي اكتشف قوانين الحركة والجاذبية الشاملة من المعالم البارزة في الفيزياء الكلاسيكية، وأصبحت الفيزياء علما منفصلا عندما استخدم الأوروبيون الحديثون في وقت مبكر أساليب تجريبية وكمية لاكتشاف ما يعتبر الآن قوانين الفيزياء، وتشمل التطورات الرئيسية في هذه الفترة استبدال نموذج مركزية الأرض للنظام الشمسي بنموذج كوبرنيكن المركز، والقوانين التي تحكم حركة الأجسام الكوكبية التي حددها يوهان كيبلر بين عامي 1609 و 1619 ، والعمل الرائد على التلسكوبات وعلم الفلك بالمراقبة من قبل غاليليو غاليلي في في القرنين السادس عشر والسابع عشر، واكتشاف إسحاق نيوتن وتوحيد قوانين الحركة والجاذبية الشاملة التي ستحمل اسمه، وطور نيوتن أيضا حساب التفاضل والتكامل .

ألبرت آينشتاين والذي أدى تأثيره على التأثير الكهروضوئي ونظرية النسبية إلى ثورة في فيزياء القرن العشرين، بدأت الفيزياء الحديثة في أوائل القرن العشرين مع عمل ماكس بلانك في نظرية الكم ونظرية ألبرت أينشتاين النسبية، وكلتا النظريتين جاءتا بسبب عدم الدقة في الميكانيكا الكلاسيكية في مواقف معينة، وتنبأت الميكانيكا الكلاسيكية بتغير سرعة الضوء، والتي لا يمكن حلها بالسرعة الثابتة التي تتنبأ بها معادلات ماكسويل للكهرومغناطيسية، وتم تصحيح هذا التناقض من خلال نظرية أينشتاين للنسبية الخاصة التي حلت محل الميكانيكا الكلاسيكية للهيئات سريعة الحركة وسمحت بسرعة ثابتة للضوء، وقدم إشعاع الجسم الأسود مشكلة أخرى للفيزياء الكلاسيكية، والتي تم تصحيحها عندما اقترح بلانك أن إثارة المذبذبات المادية ممكن فقط في خطوات منفصلة متناسبة مع ترددها، هذا جنبا إلى جنب مع التأثير الكهروضوئي ونظرية كاملة التنبؤ بمستويات الطاقة المنفصلة من المدارات الإلكترونية، مما أدى إلى نظرية ميكانيكا الكم الاستيلاء على الفيزياء الكلاسيكية على نطاق صغير جدا .