آشنایی با علم فیزیک

از آنجا که فیزیک بخشی از علم و دانش است بنابراین لازم است برای درک فیزیک، شناختی از علم داشته باشیم.
علم فرآیند کاویدن و به کارگیری دانش دنیای اطرافمان است.
اگر پیگیری و جستجوی دانش به خاطر خود آن باشد ما آن را تحت عنوان "علوم محض" یا "علوم پایه" طبقه‌بندی می‌کنیم. توسعه و بسط روش‌های استفاده از دانش، "علوم کاربردی" را تشکیل می‌دهند. به عنوان مثال، اختر شناسی عمدتاً جزو علوم محض است ولی رشته‌های مهندسی "علوم کاربردی" هستند. مطالبی که در آینده مطالعه می‌کنیم ترکیبی از مفاهیم پایه‌ای (که باور داریم یادگیری آن به خودی خود مهم است) و مثال‌هایی از روش‌های مختلفی که این مفاهیم در زندگی روزمره ما کاربرد دارند، است.

  در کنار علوم محض و کاربردی، روش‌های دیگری برای طبقه‌بندی حیطه‌های مختلف علم وجود دارد. علوم فیزیکی (فیزیک و زمین‌شناسی دو مثال آن هستند)، علوم زیستی (زیست‌شناسی و پزشکی) و علوم اجتماعی (روان‌شناسی و جامعه‌شناسی) نیز حیطه‌های مختلف علوم هستند. همانند بسیاری از طبقه‌ بندی‌هایی از این نوع، این حیطه‌ها هم‌پوشانی دارند. مثلاً بیوفیزیک نمونه‌ی خوبی از هم‌پوشانی فیزیک و زیست‌شناسی است.
    تعریف فیزیک به سادگی برخی حیطه‌های علم مثل زیست‌شناسی (مطالعه‌ی موجودات زنده) نیست. اگر از چندین فیزیک‌دان بخواهید که این کلمه را تعریف کنند، به احتمال زیاد دو پاسخ یکسان را پیدا نمی‌کنید. یک تعریف خوب و مناسب از فیزیک می‌تواند این باشد:
فیزیک راهی برای مدل کردن قوانین حاکم بر طبیعت و پیش بینی کردن پدیده‌های جدید است.
در آینده مطالب بیشتری در مورد ساختارهای ماده (مثل اتم و هسته)، چگونگی بر هم کنش ماده توسط گرانش، الکتریسیته، مغناطیس.... می‌آموزیم. در خود فیزیک، تقسیم بندی‌های گسترده‌ای وجود دارد. جدول زیر برخی حیطه‌های متداول که در آن فعالیت‌های تحقیقاتی امروزه صورت می‌گیرد آورده شده است.
برخی تقسیم بندی‌های متداول فیزیک معاصر، تقریبا به ترتیب تعداد دکترهایی که هر سال در آن تحصیل می‌کنند.

حیطه
   
سرفصل‌های تحقیق

ماده‌ی چگال
   
  ساختارها و خواص جامدات و مایعات

اختر فیزیک
   
ستاره، کهکشان، سیر تکامل هستی

ذرات و میدان
   
ذرات و میدان‌های بنیادی، شتاب‌دهنده‌های پر انرژی

نورشناسی و فوتونیک
   
 نور و دانش فنی لیزر

اتمی و مولکولی
   
اتم و مولکول

فیزیک هسته‌ای
   
هسته، مواد هسته، کوارک‌ها و گلون‌ها

فیزیک پلاسما و گداز
   
پلاسما، پژوهش‌های گداز و همجوشی

علم مواد
   
کاربردهای فیزیک ماده چگال

بیوفیزیک
   
فیزیک پدیده‌های زیستی
فیزیک جو و فضا
    هواشناسی، خورشید، سیارات
همپوشانی بسیاری بین این تقسیم‌بندی‌ها وجود دارد و برخی از آن‌ها به وضوح متمایل به سمت سایر علوم مثل زیست‌شناسی و شیمی است.
وقتی مبانی و مفاهیم اولیه به نوآموز آموخته می‌شود حیطه‌ی دانش فیزیک به شکل‌های مختلف تقسیم‌بندی می‌شود. سرفصل‌هایی که به دانش‌آموزان در اولین مواجه‌شان با فیزیک ارائه می‌شود معمولاً مطابق رشد و گسترش تاریخی آن‌ها است (ابتدا حرکت و فیزیک کلاسیک، فیزیک نسبیت و کوانتوم، ذرات بنیادی و در پایان اخترشناسی).
در واقع ترتیب یادگیری فیزیک تقریباً شبیه همان مراحلی است که ما در زندگی روزمره با آن مواجه ایم و آن را تجربه می‌کنیم. به عنوان مثال ما مردمی را می‌بینیم که در حال حرکتند و چیزهایی که برخورد می‌کنند، برای همین این مطالب را زودتر یاد می گیریم. اما عده‌ی بسیار کمی از مردم‌ایده‌ای از کوارک‌ها و ذرات بنیادی دارند و در زندگی روزمره با آن‌ها مواجه نیستیم. با این حال همه‌ی ما و تمامی موادی که با آن‌ها سرو کار داریم عمدتاً از کوارک ساخته شده‌اند!



اکثر دانش‌آموزانی که درس مقدماتی فیزیک را می‌گیرند در فیزیک متخصص نمی‌شوند. اغلب آن‌هایی که فیزیک تحصیل کرده‌اند در تجارت، صنعت، کارهای دولتی یا آموزشگاه‌ها مشغول کار هستند. بنابر آمار ارائه شده در سال 1990، اغلب کارشناس‌ها و کارشناس‌های ارشد رشته‌ی فیزیک در دو مورد اول و دکترهای فیزیک در دو مورد آخر مشغول به کار هستند. علاوه بر حرفه و شغل‌های متعارف مثل پژوهشگر و معلم، افراد فارغ‌ التحصیل فیزیک در کارهای مهندسی، مدیریت، دانش رایانه و دانش فنی نیز مشغول به کارند.
 

اغلب فیزیک‌دان‌ها نه به خاطر محفوظات و دانسته‌های فیزیکی‌شان بلکه به خاطر تجربیات‌شان در "حل مسئله" و "دانش فنی پیشرفته" به کار گرفته می‌شوند.