Tarih boyunca insanlar kendi yaşamlarını devam ettirebilmek için doğa ile mücadele etmekte ve doğayı ve işleyiş şeklini anlamaya çalışmaktadır. Eski çağlarda(henüz bilimin gelişmediği dönem) insanlar deprem, sel ve volkanik patlama gibi olaylara çeşitli anlamlar yüklemiş bunların doğaüstü şeyler olduğuna inanmışlardır.
Bahsettiğimiz çağlarda insanlar gökyüzüne baktığında hareket eden binlerce gök cismi görmüş(biz bunların çoğunu bugün göremiyoruz bunun sebebi çoğumuzun şehirde yaşıyor olması, şehir ışığı görüşümüzü kısıtlıyor), merak etmiş, incelemiş ve bu gök cisimlerinin konumlarını belirli aralıklarla tekrarladıklarını keşfetmişlerdir ve elde edilen bu bilgiler ışığında yön ve zaman gibi kavramları geliştirmişlerdir. İnsanların doğa ile başlayan bu merakı bilimin doğmasını ve tarih boyunca doğa üzerine araştırmalar yapılmasını sağlamıştır. Günümüzde Mars’ta yaşama olasılığımızı konuştuğumuzu hatırınıza getirirseniz ne kadar yol kat edildiğini kavrayabilirsiniz.
İlk çağlarda insanların gök yüzüne baktığında gördüğü cisimler gibi üzerinde yaşadığımız dünyamız da bir gök cismidir, bütün bu gördüğümüz madde ve enerjinin tamamı evreni oluşturur. İnsanların evrende gerçekleşen ve belirli aralıklarla gerçekleşmeye devam eden olayları anlama ve doğaya insanların yararına yön verebilme isteği, fiziğin ortaya çıkışını sağlamıştır.
Fizik; doğayı, doğada bulunan maddeyi ve enerji arasındaki etkileşimi sistematik bir şekilde inceleyen bilim dalıdır. Buradaki sistematik kavramından kasıt olayları sebep ve sonuç ilişkileriyle inceleyerek birbirleri arasında bağlantı kurmaktır. Fizik bu bağlantıyı kurar.
Peki iyi güzel de neden fizik? Yani neden bu kelime?
Bu konularda başka kaynakları araştıranlar farkına varmıştır ki bilimlerin, bilimdeki terimlerin çoğu Eski Yunancadan gelir. Yine Eski Yunancada “physis” kelimesi “doğa, doğa ile ilgili” anlamına geldiği için adı fiziktir.
Fiziğin Kısa Tarihi
Fiziğin ne olduğuna ve nereden geldiğine değindiğimize göre birazda tarihine bakalım. M.Ö. 460-370 yılları arasında Eski Yunan’da yaşayan Demokritos adında bir filozof evreni anlayabilmek için öncelikle maddeyi anlamak gerektiğini düşünüp maddeyi incelemeye başlamış ve sürekli ikiye bölünen maddenin bir süre sonra bölünemeyeceğini, maddenin de “atom” adı verilen en küçük madde parçacığından oluştuğunu söylemiştir. Çağına göre bu söylem epey ileri görüşlülük olsa da günümüzde atomu da oluşturan daha küçük parçacıklar olduğunu biliyoruz.
Demoritos’un bu tanımına rağmen fizik bilim tarihinin yine Eski Yunan’da yaşmış olan Archimedes (M.Ö 287-212) ile başladığı kabul edilir. Arşimet günümüzden 26 yüzyıl önce bizim bugünkü bilim anlayışımıza çok yakın bir anlayışla günümüzde de geçerli olan mekanik ve hidrostatik kanunlarını keşfetmiştir.
Bu iki olaydan sonra 17. yüzyıla kadar fizik alanında büyük bir gelişme görülmemiş, İtalyan fizikçi, matematikçi ve gökbilimci olan Galileo Galilei mekanik ve astronomi alanında yaptığı çalışmalarla fiziğin matematiksel ve deneysel nitelik kazanmasını sağlamıştır. 1609 yılında yapılmış basit bir teleskopu kullanarak uzay hakkında daha önce hiç yapılmamış gözlemler yapmıştır.
Yine Galilei’nin yaptığı en önemli keşiflerden biri “ağır cisimlerin hafif cisimlerden daha kısa sürede yere düşer” tezini kendisinden 9 yüzyıl önce ortaya atan Ariston’nun yanıldığını Pisa Kulesi’nden çeşitli ağırlıklta cisimleri aynı anda yere bırakarak yere düşme sürelerinin eşit olduğunu kanıtlamasıdır. Ancak cisimlerin neren yere düştüğünü açıklayan Galilei yine Aristo’nun Dünya merkezli evren anlayışından şüphe duymuş, yeni bir evren anlayışı ortaya koymuştur. Kopernik(Copernicus) ve Kepler’in evren hakkında yaptıkları çalışmalardan faydalanarak Dünya’nın güneş etrafında döndüğünü söylemiş ve bu konudaki yayınları sebebiyle engizisyon mahkemesinde yargılanmış, ev hapsine mahkum edilmiştir.
17. yüzyıla geldiğimizde modern fiziğin kurucusu olarak kabul edilen Newton, Galilei’nin mekanik alanında yaptığı çalışmalardan yararlanarak cisimlerin yere düşme sebeplerini açıklamıştır. Buna göre Newton’ın çalışmaları sonucunda ulaştığı çekim yasası sadece Dünyada değil evrenin her yerindeki tüm maddeler için geçerlidir. Newton’a göre bir maddenin yere düşmesini sağlayan kuvvet Dünya ile Ay arasındaki kuvvet ile aynıdır.
Newton’un öne sürdüğü evrensel çekim yasası 18. yüzyılın sonuna kadar gezegenlerin hareketlerini ve doğa olaylarını başarıyla açıklamış ancak tam da bilim adamları artık böyle büyük buluşlar yapılamaz düşüncesindeyken bu yasanın da bazı olayları açıklayamadığı görülmüştür. Bir süre sonra ışık hızına yakın hızlardaki hareketi açıklamada Newton yasaları da yetersiz kaldı. 20. yüzyıla girdiğimizde başta Albert Einstein olmak üzere bir çok ünlü fizikçi ışık hızına yakın hızlardaki hareketi tanımlayan kuramlar ortaya atarak fiziğe yeni bir bakış açısı getirmiş, bu bakış açısıyla yapılan araştırmalardan elde edilen verilerle günümüzde evrenin oluşumu ve yapısı ile ilgili bilgilere ulaşmak mümkün hale gelmiştir.
Elde edilen yeni bilgiler ışığına evrenin başlangıcıyla ilgili pek çok teori ortaya atılmıştır. Günümüzde ortaya atılan teorilerden en çok kabul göreni ise Big Bang Teorisi‘dir. Big Bang Teorisi evrenin büyük bir patlama sonra oluştuğunu ve giderek genişlediğini öne sürer. Bu teoriyi daha da geliştiren bilim insanları parçacık hızlandırıcı laboratuvarlarında parçacıkları çarpıştırarak evrende maddenin nasıl oluştuğunu belirlemeye çalışmaktadırlar.
Bir doğa bilimi olan fizik, yıllar içinde elde edilen bilgilerle değişip gelişebilir. Bu bilim ile uğraşan bilim insanlarının çalışmalarıyla evren ve doğa hakkında yeni bilgiler edinebiliyoruz.
Fiziğin Uygulama Alanları/Alt Dalları
İnsanların doğaya duyduğu merakla başlayan fizik bilimi geliştikçe teknolojinin de geliştiğini gözlemlemekteyiz.
Mekanik: Cisimlerin hareketlerini, kuvvet ve arasındaki ilişkiyi inceler. Makaraların, vinçlerin, makinaların, arabaların ve depreme karşı dayanıklı binaların yapılmasına kadar bir çok alanda mekanikten yararlanılır.
Elektromanyetizma: Atomun yapısındaki proton ve elektronların sahip oldukları elektrik yükleri ve bunların birbirleriyle etkileşimleri, oluşturdukları elektriksel alan ve kuvveti inceler. Bu incelemeler sonucunda, pilin icadı, elektrik akımı, telegraf, telefon, dinamo gibi bir çok icat ard arda gerçekleşmiştir.
Manyetik: Dünyanın manyetik alanını, manyetik maddeleri ve akım geçirilen telin etrafında oluşan manyetik alanı inceler. Manyetik alanındaki gelişmelerin sonucunda Manyetik raylı trenler gelişmiştir.
Termodinamik: Termodinamik ısının madde içinde nasıl yayılıp iletildiğini inceler. Evlerimizde kullandığımız; buzdolabı, kombi, klima fiziğin bu alandaki çalışmalarının ürünüdür.
Optik: Işık olaylarını, ışığın davranışını inceler. Bu alanda yapılan çalışmalar; röntgen, radar, radyo teleskop ve mikrodalga fırın gibi cihazların geliştirilmesini sağlamıştır.
Atom Fiziği: Adından da anlaşılacağı üzere atomu ve atomu oluşturan parçacıkları inceler. Bu alanda yapılan çalışmalar sayeside nano teknoloji alanında büyük gelişmeler olmuş; ıslanmayan kumaşlar, su tutmayan camlar, kendi kendini temizleyen boyalar ve lazer yazıcılar gibi teknolojiler gelişmiştir.
Nükleer Fizik: Nükleer kelimesini hepimiz santralden duymuşuzdur. Nükleer santrallerde atomun çekirdeği ve çekirdekteki taneciklerin birbirleriyle olan iletişim hakkında yapılan çalışmalar sayesinde elektrik üretilmektedir.
Yüksek Enerji ve Plazma Fiziği; Yüksek enerjili parçacıkların Avrupa Nükleer Araştırma Merkezinde yapıldığı gibi hızlandırıcılarda çarpıştırılmasıyla ortaya çıkan parçacıkları ve bu parçacıkların birbirleriyle olan etkileşimlerini inceler. Bu alanda yapılan çalışmalardan yararlanılarak; floresan lambalar, plazma televizyonlar, elektronik çipler üretilmektedir.
Fizik bilimi, deneye ve gözleme dayalıdır. Deney sonuçları sayısal olarak ifade edilir. Maddenin ölçülebilen sayısal değeri maddenin fiziksel niceliğidir. Ölçüm sonucu elde edilen büyüklükler standart büyüklüklerle karşılaştırılır. Fiziksel nicelikler temel-türetilmiş ve skaler-vektörel olarak iki ayrı şekilde sınıflandırılır.
Fiziksel Nicelikler
Temel ve Türetilmiş Büyüklükler
Temek büyüklükler tek başına bir anlam ifade edebilen büyüklüklerdir.
Uzunluk birimi metre olan temel bir büyüklüktür. Uluslar Arası Birim Sistemi (SI) tarafından ışığın boşlukta 1/3×0 ̄⁸ saniyede aldığı yol 1 metre olarak tanımlanmıştır. Aşağıdaki tabloda temel büyüklükler, birimleri, kısaltmaları ve ölçme araçlarını görebilirsiniz.
Yukarıdaki tabloda yer alan temel büyüklükler temel alınarak türetilen büyüklükler ise türetilmiş büyüklükler olarak adlandırılır. Aşağıdaki tabloda da onları bulabilirsiniz.
Skaler ve Vektörel Büyüklükler
Fiziksel büyükleri ifade etmek için çoğunlukla sayı ve birim kullanmamız yeterli olur. Örneğin; “5 metre” denildiğinde fiziksel bir büyüklük olan uzunluk, “5 kilogram” denildiğinde de kütleden söz edildiği açıktır. İfade etmek için sadece sayı ve birimin yeterli olduğu bu türdeki büyüklükler, skaler büyüklüklerdir.
Vektörel büyüklükleri ifade etmede ise sadece sayı ve birim yeterli olmaz. Bunun yanında yönünü de mutlaka belirtmemiz gerekir. Örneğin; bir sıraya iki öğrenci birden biri 5 N, diğeri 7 N kuvvet uyguluyor olsun, sıranın hangi yöne ve kaç newton ile hareket ettiğini bulmak için bu veriler yeterli olmaz; çünkü ikisi de aynı yönde çekiyorsa 12 N ve zıt yönde çekiyorlarsa 2 N olmak üzere iki farklı sonuca ulaşırız. Bu tür büyüklükleri ifade ederken mutlaka yönünün belirtilmiş olması gerekir.
Ayrıca Bakın;
Dış Bağlantılar;