Natuurkunde is een systematische studie van de natuurlijke wereld, met name de interactie tussen materie en energie. Het is een discipline die probeert de werkelijkheid te kwantificeren door een nauwkeurige toepassing van observatie gekoppeld aan logica en reden.
Om van zo'n discipline gebruik te kunnen maken, moet je eerst bepaalde grondbeginselen begrijpen. Alleen door de basisprincipes van de natuurkunde te leren, kun je daarop voortbouwen en dieper in dit wetenschapsgebied duiken. Of je nu een carrière in de natuurkunde nastreeft of alleen geïnteresseerd bent in de bevindingen ervan, het is zeker fascinerend om erover te leren.
Wat wordt beschouwd als fysica?
Om de natuurkunde te kunnen studeren, moet je eerst begrijpen wat natuurkunde eigenlijk betekent. Inzicht in wat binnen het domein van de natuurkunde valt - en wat niet - helpt het studiegebied te focussen, zodat je zinvolle fysische vragen kunt formuleren.
Achter elke vraag in de natuurkunde schuilt vier zeer belangrijke termen die u wilt begrijpen: hypothese, model, theorie en wet.
Natuurkunde kan experimenteel of theoretisch zijn. In experimentele fysica, pakken natuurkundigen een wetenschappelijk probleem aan met technieken als de wetenschappelijke methode in een poging een hypothese te bewijzen. Theoretische fysica is vaak meer conceptueel omdat natuurkundigen zich richten op het ontwikkelen van wetenschappelijke wetten, zoals de theorie van de kwantummechanica.
Deze twee vormen van natuurkunde zijn met elkaar verbonden en verbonden met andere vormen van wetenschappelijk onderzoek. Heel vaak zal experimentele fysica de hypothesen van de theoretische fysica testen. Natuurkundigen kunnen dat zelf zijn gespecialiseerd in verschillende domeinen, van astronomie en astrofysica tot wiskundige natuurkunde en nanotechnologie. Natuurkunde speelt ook een rol op andere wetenschapsgebieden, zoals scheikunde en biologie.
De fundamentele wetten van de fysica
Het doel van natuurkunde is het ontwikkelen van nauwkeurige modellen van de fysieke werkelijkheid. Het beste scenario is om een reeks zeer fundamentele regels te ontwikkelen om te beschrijven hoe deze modellen functioneren. Deze regels worden vaak "wetten" genoemd nadat ze jarenlang met succes zijn toegepast.
Fysica is ingewikkeld, maar het is fundamenteel afhankelijk van een aantal geaccepteerde natuurwetten. Sommige zijn historische en baanbrekende ontdekkingen in de wetenschap. Deze omvatten Sir Isaac Newton's Gravity Law en zijn Three Laws of Motion. De relativiteitstheorie van Albert Einstein en de wetten van de thermodynamica vallen ook in deze categorie.
De moderne fysica bouwt voort op die monumentale waarheden om dingen als te bestuderen kwantumfysica die het onzichtbare universum verkent. Evenzo deeltjesfysica probeert de kleinste stukjes materie in het universum te begrijpen. Dit is het veld waar vreemde woorden zoals quarks, bosonen, hadronen en leptonen de wetenschappelijke dialoog aangaan die vandaag de krantenkoppen haalt.
De hulpmiddelen die worden gebruikt in de natuurkunde
De hulpmiddelen die natuurkundigen gebruiken variëren van het fysieke tot het abstracte. Ze omvatten balansweegschalen en laserstraalzenders, evenals wiskunde. Inzicht in dit brede scala aan hulpmiddelen en de methoden om ze toe te passen is essentieel voor het begrijpen van het proces dat fysici doorlopen bij het bestuderen van de fysieke wereld.
De fysieke hulpmiddelen omvatten dingen zoals supergeleiders en synchrotrons, die worden gebruikt om intense magnetische velden te creëren. Deze kunnen worden toegepast in studies zoals de Large Hadron Collider of praktisch in de ontwikkeling van magnetische levitatietreinen.
Wiskunde vormt de kern van de natuurkunde en is van vitaal belang in alle wetenschapsgebieden. Naarmate je de natuurkunde begint te verkennen, zijn fundamentals zoals het gebruik van significante cijfers en verder gaan dan de basis van het metrische systeem belangrijk. Wiskunde en natuurkunde gaan ook veel dieper en concepten zoals vector wiskunde en de wiskundige eigenschappen van golven zijn cruciaal voor het werk van veel natuurkundigen.
Beroemde natuurkundigen uit de geschiedenis
Natuurkunde bestaat niet in een vacuüm (hoewel sommige natuurkunde in een echt vacuüm wordt beoefend). De krachten van de geschiedenis hebben de ontwikkeling van de natuurkunde net zo gevormd als elk ander veld in de geschiedenis. Heel vaak is het nuttig om de historische perspectieven te begrijpen die hebben geleid tot ons huidige begrip. Dat omvat deveel onjuiste paden die haperde onderweg.
Het is ook nuttig en intrigerend om meer te weten te komen over de levens van de beroemde natuurkundigen uit het verleden. De oude Griekencombineerde bijvoorbeeld filosofie met de studie van natuurwetten en staat vooral bekend om zijn interesse in astronomie.
In de 16e en 17e eeuw, Galileo Galilei verder bestudeerd, waargenomen en geëxperimenteerd met de natuurwetten. Hoewel hij in zijn tijd werd vervolgd, wordt hij tegenwoordig beschouwd als "de vader van de wetenschap" (bedacht door Einstein), evenals als moderne natuurkunde, astronomie en observationele wetenschap.
Galileo inspireerde en werd gevolgd door beroemde wetenschappers zoals Sir Isaac Newton, Albert Einstein, Niels Bohr, Richard P. Feynman, en Stephen Hawking. Dit zijn slechts enkele namen van de natuurkundige geschiedenis die ons begrip van hoe onze wereld werkt hebben gevormd. Hun vermogen om geaccepteerde theorieën uit te dagen en nieuwe manieren te bedenken om naar het universum te kijken, heeft natuurkundigen geïnspireerd die wetenschappelijke doorbraken blijven bereiken.