Fisika

Astronut dan bumi mengalami kaidah jatuh bebas sama sekali dampak gaya gravitasi

Termodinamika Mesin

Fisika (bahasa Yunani: φυσικός (fysikós), "alamiah", dan φύσις (fýsis), "alam") merupakan sains atau ilmu keadaan alam dalam makna yang terluas. Fisika mempelajari gejala alam yang tidak hidup atau materi dalam lingkup ruang dan waktu. Para fisikawan atau berbakat fisika mempelajari perilaku dan sifat materi dalam segi yang sangat berbagai, mulai dari partikel submikroskopis yang membentuk segala materi (fisika partikel) hingga perilaku materi alam semesta sebagai satu kesatuan kosmos.

Sebagian sifat yang dipelajari dalam fisika merupakan sifat yang aci dalam semua sistem materi yang aci, seperti hukum kekekalan energi. Sifat semacam ini sering dinamakan sebagai hukum fisika. Fisika sering dinamakan sebagai "ilmu paling mendasar", karena setiap ilmu alam lainnya (biologi, kimia, geologi, dan lain-lain) mempelajari jenis sistem materi tertentu yang mematuhi hukum fisika. Misalnya, kimia merupakan ilmu keadaan molekul dan zat kimia yang dibuatnya. Sifat suatu zat kimia ditetapkan oleh sifat molekul yang membentuknya, yang dapat dinyatakan oleh ilmu fisika seperti mekanika kuantum, termodinamika, dan elektromagnetika.

Fisika juga berkaitan akrab dengan matematika. Teori fisika banyak diterangkan dalam notasi matematis, dan matematika yang digunakan pada umumnya lebih melilit daripada matematika yang digunakan dalam segi sains lainnya. Perbedaan selang fisika dan matematika adalah: fisika berkaitan dengan pemerian dunia material, sedangkan matematika berkaitan dengan pola-pola tidak terwujud yang tak selalu berkomunikasi dengan dunia material. Namun, perbedaan ini tidak selalu tampak jelas. Aci wilayah luas penelitan yang beririsan selang fisika dan matematika, yakni fisika matematis, yang mengembangkan bentuk matematis bagi teori-teori fisika.

Sekilas keadaan penelitian Fisika

Fisika teoretis dan eksperimental

Kecerdikan budi penelitian fisika selisih dengan ilmu lainnya karena acinya pemisahan teori dan eksperimen. Sejak zaman kedua puluh, biasanya fisikawan perseorangan mengkhususkan diri meneliti dalam fisika teoretis atau fisika eksperimental saja, dan pada zaman kedua puluh, sedikit saja yang berhasil dalam kedua segi tersebut. Sebaliknya, hampir semua teoris dalam biologi dan kimia juga merupakan eksperimentalis yang sukses.

Gampangnya, teoris berusaha mengembangkan teori yang dapat menerangkan hasil eksperimen yang telah dicoba dan dapat memperkirakan hasil eksperimen yang akan datang. Sementara itu, eksperimentalis membenahi dan mengerjakan eksperimen untuk menguji lebih kurang teoretis. Meskipun teori dan eksperimen dikembangkan dengan cara terpisah, mereka saling bergantung. Kemajuan dalam fisika pada umumnya muncul ketika eksperimentalis menciptakan penemuan yang tak dapat dinyatakan dari teori yang aci, sehingga mengharuskan dirumuskannya teori-teori baru. Tanpa eksperimen, penelitian teoretis sering berjalan ke arah yang salah; salah satu contohnya merupakan teori-M, teori tersohor dalam fisika energi-tinggi, karena eksperimen untuk mengujinya belum pernah ditata.

Teori fisika utama

Meskipun fisika membahas beraneka ragam sistem, aci sebagian teori yang digunakan dengan cara keseluruhan dalam fisika, bukan di satu segi saja. Setiap teori ini diyakini aci acinya, dalam wilayah kesahihan tertentu. Contohnya, teori mekanika klasik dapat menerangkan perjalanan benda dengan tepat, asalkan benda ini lebih akbar daripada atom dan bangkit dengan kecepatan jauh lebih lambat daripada kecepatan cahaya.

Teori-teori ini masih terus diteliti; contohnya, aspek mengagumkan dari mekanika klasik yang dikenal sebagai teori chaos ditemukan pada zaman kedua puluh, tiga zaman setelah dirumuskan oleh Isaac Newton. Namun, hanya sedikit fisikawan yang menganggap teori-teori dasar ini menyimpang. Oleh karena itu, teori-teori tersebut digunakan sebagai dasar penelitian menuju topik yang lebih khusus, dan semua pelaku fisika, apa pun spesialisasinya, disandarkan memahami teori-teori tersebut.

Segi utama dalam fisika

Penelitian dalam fisika dibagi sebagian segi yang mempelajari aspek yang selisih dari dunia materi. Fisika benda kondensi, diperkirakan sebagai segi fisika terbesar, mempelajari properti benda akbar, seperti benda padat dan cairan yang kami temui setiap hari, yang bermula dari properti dan interaksi mutual dari atom.

Segi Fisika atomik, molekul, dan optik berhadapan dengan individual atom dan molekul, dan prosedur mereka merembes dan mengeluarkan cahaya. Segi Fisika partikel, juga dikenal sebagai "Fisika energi-tinggi", mempelajari properti partikel super kecil yang jauh lebih kecil dari atom, termasuk partikel dasar yang membentuk benda lainnya.

Terakhir, segi Astrofisika menerapkan hukum fisika untuk menerangkan fenomena astronomi, berkisar dari matahari dan objek lainnya dalam kelola surya ke jagad raya dengan cara keseluruhan.

Segi yang berkomunikasi

Aci banyak area penelitian yang mencampur fisika dengan segi lainnya. Contohnya, segi biofisika yang mengkhususkan ke peranan prinsip fisika dalam sistem biologi, dan segi kimia kuantum yang mempelajari bagaimana teori kuantum mekanik memberi pengembangan terhadap sifat kimia dari atom dan molekul. Sebagian didata di bawah:

Akustik - Astronomi - Biofisika - Fisika penghitungan - Elektronik - Teknik - Geofisika - Ilmu material - Fisika matematika - Fisika medis - Kimia Fisika - Dinamika kendaraan - Fisika Pendidikan

Teori palsu

Fusi dingin - Teori gravitasi dinamik - Luminiferous aether - Energi orgone - Teori bentuk tetap

Sejarah

Artikel utama: Sejarah fisika. Lihat juga Fisikawan populer dan Penghargaan Nobel dalam Fisika.

Sejak zaman purbakala, orang telah mencoba untuk memahami sifat dari benda: mengapa objek yang tidak ditopang jatuh ke tanah, mengapa material yang selisih memiliki properti yang selisih, dan selanjutnya. Lainnya merupakan sifat dari jagad raya, seperti bentuk Bumi dan sifat dari objek celestial seperti Matahari dan Bulan.

Sebagian teori diusulkan dan banyak yang salah. Teori tersebut banyak tergantung dari akap filosofi, dan tidak pernah ditetapkan oleh eksperimen sistematik seperti yang tersohor sekarang ini. Aci pengecualian dan anakronisme: contohnya, pemikir Yunani Archimedes menurunkan banyak deskripsi kuantitatif yang aci dari mekanik dan hidrostatik.

Pada awal zaman 17, Galileo membuka penggunaan eksperimen untuk memilihkan kebenaran teori fisika, yang merupakan kunci dari metode sains. Galileo memformulasikan dan berhasil mengetes sebagian hasil dari dinamika mekanik, terutama Hukum Inert.

Pada 1687, Isaac Newton menerbitkan Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica ("prinsip matematika dari filsafat alam", dikenal sebagai Principia), memberikan penjelasan yang jelas dan teori fisika yang sukses.

Hukum gerak Newton, yang merupakan asal mekanika klasik; dan Hukum Gravitasi Newton, yang menerangkan gaya dasar gravitasi. Kedua teori ini cocok dalam eksperimen. Principia juga memuat sebagian teori dinamika fluida.

Mekanika klasik dikembangkan besar-besaran oleh Joseph-Louis de Lagrange, William Rowan Hamilton, dan lainnya, yang menciptakan formula, prinsip, dan hasil baru. Hukum Gravitasi memulai segi astrofisika, yang menggambarkan fenomena astronomi menggunakan teori fisika.

Dari sejak zaman 18 dan selanjutnya, termodinamika dikembangkan oleh Robert Boyle, Thomas Young, dan banyak lainnya. Pada 1733, Daniel Bernoulli menggunakan gagasan statistika dalam mekanika klasik untuk menurunkan hasil termodinamika, memulai segi mekanika statistik.

Pada 1798, Benjamin Thompson mempertunjukkan konversi kerja mekanika ke dalam panas, dan pada 1847 James Joule mengatakan hukum konservasi energi, dalam bentuk panasa juga dalam energi mekanika.

Sifat listrik dan magnetisme dipelajari oleh Michael Faraday, George Simon Ohm, dan lainnya. Pada 1855, James Clerk Maxwell menyatukan kedua fenomena sebagai satu teori elektromagnetisme, dinyatakan oleh persamaan Maxwell. Lebih kurang dari teori ini merupakan cahaya merupakan gelombang elektromagnetik.

Arah masa depan

Penelitian fisika mengalami kemajuan konstan dalam banyak segi, dan masih akan tetap begitu jauh di masa depan.

Dalam fisika benda kondensi, masalah teoritis tak terpecahkan terbesar merupakan penjelasan superkonduktivitas suhu-tinggi. Banyak usaha diterapkan untuk menciptakan spintronik dan komputer kuantum melakukan pekerjaan.

Dalam fisika partikel, potongan pertama dari bukti eksperimen untuk fisika di luar Model Standar telah mulai berproduksi. Yang paling populer merupakan penunjukan bahwa neutrino memiliki massa bukan-nol. Hasil eksperimen ini nampaknya telah membereskan masalah solar neutrino yang telah berdiri-lama dalam fisika matahari.

Fisika neutrino akbar merupakan area penelitian eksperimen dan teori yang aktif. Dalam sebagian tahun ke depan, pemercepat partikel akan mulai meneliti skala energi dalam jangkauan TeV, yang di mana para eksperimentalis menanti untuk menemukan bukti untuk Higgs boson dan partikel supersimetri.

Para teori juga mencoba untuk menyatukan mekanika kuantum dan relativitas umum sebagai satu teori gravitasi kuantum, sebuah rencana yang telah berjalan selama setengah zaman, dan masih belum berproduksi buah. Kandidat atas berikutnya merupakan Teori-M, teori superstring, dan gravitasi kuantum loop.

Banyak fenomena astronomikal dan kosmologikal belum dinyatakan dengan cara memuaskan, termasuk keberadaan sinar kosmik energi ultra-tinggi, asimetri baryon, pemercepatan alam semesta dan percepatan putaran anomali galaksi.

Meskipun banyak kemajuan telah diciptakan dalam energi-tinggi, kuantum, dan fisika astronomikal, banyak fenomena sehari-hari lainnya, menyangkut sistem kompleks, chaos, atau turbulens masih difahami sedikit saja. Masalah melilit yang sepertinya dapat dipecahkan oleh aplikasi berbakat dari dinamika dan mekanika, seperti pembentukan tumpukan pasir, "node" dalam cairan "trickling", teori katastrof, atau pengurutan-sendiri dalam koleksi heterogen yang bergetar masih tak terpecahkan.

Fenomena melilit ini telah menerima perhatian yang semakin banyak sejak 1970-an untuk sebagian argumen, tidak lain disebabkan kurangnya metode matematika modern dan komputer yang dapat menghitung sistem kompleks untuk dapat dimodelkan dengan prosedur baru. Hubungan antar disiplin dari fisika kompleks juga telah meningkat, seperti dalam pelajaran turbulens dalam aerodinamika atau pengamatan pola pembentukan dalam sistem biologi. Pada 1932, Horrace Lamb meramalkan:

“

Diri sendiri sudah tua sekarang, dan ketika diri sendiri meninggal dan pergi ke surga aci dua hal yang diri sendiri harap dapat diterangkan. Satu merupakan elektrodinamika kuantum, dan satu lagi merupakan pergerakan turbulens dari fluida. Dan diri sendiri lebih optimis terhadap yang pertama.

”

Lihat pula

• Cahaya
• Elektron
• Mekanika kuantum
• Galvanometer
• Daftar Fisikawan Populer

Pranala luar