Biyoloji

Biyoloji veya canlı bilimi, canlıları inceleyen bilim dalı. Biyoloji ile ilgilenen bilim insanına biyolog denir.

Biyologlar, tüm canlıları; tüm gezegeni kaplayan küresel boyuttan, hücre ve molekülleri kapsayan mikroskobik boyuta kadar onları etkileyen önemli dinamik olaylarla birlikte inceleyen, biyoloji bilimiyle uğraşan kişilerdir. Birçok süreci bünyesinde barındıran hayati süreçlerden bazıları; enerji ve maddenin işlenmesi, vücudu oluşturan maddelerin sentezlenmesi, yaraların iyileşmesi ve tümorganizmanın çoğalmasıdır.

Hayatın gizemleri, tarihteki tüm insanları etkilediğinden; insanın fiziksel yapısı, bitkiler ve hayvanlar hakkındaki araştırmalar tüm toplumların tarihlerinde yer bulur. Bu kadar ilginin bir kısmı, insanların hayata hükmetme ve doğal kaynakları kullanma isteğinden gelmektedir. Soruların peşinden koşmak, insanlara, organizmaların yapıları hakkında bilgi kazandırdı ve de yaşam standartları, zamanla yükseldi. İlginin bir diğer kısmı ise, doğayı kontrol etme isteğinden çok, onu anlama isteğinden gelmektedir. Bu araştırmaların ilerletilmesi, bizim dünya hakkındaki düşüncelerimizi değiştirmiştir.

Biyolojinin; botanik, zooloji ve tıp gibi birçok dalı eskidir. Ancak, bunları tek bir kategori altında toplayan “biyoloji“, ancak 19. yüzyılda ortaya çıkmıştır. Bu bilmin gelişmesiyle, bilim insanları, bütün yaşayan varlıkların, ortak bazı özellikler taşıdıklarını anlamışlardır. Bu nedenle de varlıkların bir bütün içerisinde incelenmesinin yararlarını kavramışlardır. Biyoloji, günümüzde, en önemli bilim dallarından biridir: Tüm yeryüzündeki biyoloji ve tıp dergilerde, yıllık bir milyon makaleden fazla yayımlanmaktadır.[1] Aynı zamanda, biyoloji, yeryüzündeki tüm okullarda öğretilen ana derslerden biridir.

Biyoloji, bu kadar fazla konuyu kendi kapsamı altında topladığı için birçok dallara bölünmüştür. Organizma türüne göre bu bilimdalını bölen yöntem; bitkileri inceleyen botanik, hayvanları inceleyen zooloji ve son olarak da mikroorganizmaları inceleyen mikrobiyolojiyi ana dallar olarak alır. Bazı bölme yöntemleri ise, incelenen organizmaların derecesine göre bu ayrımı yapmaktadır: Bu sistem; hayatın temelkimyasını inceleyen moleküler biyolojiyi, hayatın temel yapı taşları olan hücreleri inceleyen hücre biyolojisini, organizmaların iç organlarının çalışmasını inceleyen fizyolojiyi, organizmaların dış görünüşlerini inceleyen morfolojiyi ve organizmaların birbirleri ve çevreyle ilişkilerini inceleyen ekolojiyi, biyolojinin anaimesi, Yunanca hayat anlamına gelen βίος(bios)’la, ‘incelemesi’ anlamına gelen λόγος (logos)’un, birleşmesiyle oluşmuştur. Göründüğü kadarıyla kelime, günümüzde kullanılan anlamıyla ilk defa, Gottfried Reinhold Treviranus’un Biologie oder Philosophie der lebenden Natur’unda (Biyoloji ya da yaşayan Doğanın Felsefesi) (1802) ve Jean-Baptiste Lamarck’ın Hydrogéologie’sinde (Hidroloji) (1802) kullanılmıştır. Kelimenin kendisi ise 1800’de Karl Friedrich Burdach’a atfedilse de, kelime Michael Christoph Hanov’un 1766’da basılan Üçüncü Cilt’inde, Philosophiae naturalis sive physicae dogmaticae: Geologia, biologia, phytologia generalis et dendrologia başlığıyla yer bulmuştur.

Tarihi

Biyolojinin tek bir bilimdalı olarak ortaya çıkması 19. yüzyılda olmuşsa da, biyolojik bilimlerinden, tıp gelenekleri ve doğa tarihiyle ilgili olanlarının iziGreklere kadar sürülebilir. Rönesans ve Keşif Çağı’nda, deneyciliğin tekrar revaşta olması, bilinen organizmaların sayısının da hızla artmasıyla, biyolojik düşünceyi geliştirdi. Vesalius, fizyolojideki dikkatli gözlemin artmasını başlattı, Carolus Linnaeus, Georges-Louis Leclerc, Comte de Buffon gibi insanlar hayatın çeşitliliğini anlamak, fosil kayıtlarında bulunmak ve organizma davranışlarını incelemek adına kavramsal çalışmalar başlattılar. Mekanik felsefenin güçlenmesiyle doğa teolojisinin önem kazanması da doğa tarihinin gelişmesi açısından bir etkide bulunmuş olabilir.

18. yüzyılda, biyolojinin çoğu dalı – botanik, zooloji ve jeoloji – profesyonelleşmeye başladı ve bu bilimsel anlamda bir dal olmaları yolundaki adımları hızlandırdı. Ancak yine de 1800’lerin sonuna kadar bu işlem tamamlanmadı. Antoine Lavoisier ve diğer fizikçiler, fiziksel ve kimyasal teorilerle hayvansal ve hayvansal olmayan âlemleri birleştirmeye başladı. 19. yüzyıla doğru gidildikçe, Alexander von Humboldt gibi kâşif-doğacılar, organizmaların aralarındaki ilişkileri ve bu ilişkilerin bulundukları ortama göre nasıl farklılık gösterdiklerini inceleyerek biyocoğrafya,ekoloji ve etoloji gibi bilimdallarını başlattı. Çoğu doğacılar, organizmaların değişmediği fikrini reddetmeye başlayıp soy tükenmesi ve türlerin değişebilmesi gibi fikirlere sıcak bakmaya başladı. Embriyoloji ve paleontoloji gibi yeni alanlarla bu tarz tutumlar birleşince Charles Darwin’in doğal seleksiyon yoluyla meydana gelen evrim teorisi ortaya çıktı. 19. yüzyılın sonu; hayatın kaynağı ve hastalıklara mikroorganizmaların neden olması konularında tartışmalar, sitoloji, bakterioloji ve fizyolojik kimya gibi alanlara şahitlik yaptı. Ancak yine de kalıtım konusu tamamıyla bir gizemdi.

20. yüzyılın başında, Gregor Mendel’in çalışmaları, Thomas Hunt Morgan ve öğrencileri tarafından genetiğin hızla gelişmesini sağladı. 1930’lara gelindiğinde nüfus genetiği ve doğal seleksiyonun birleşimi, modern evrim sentezinin ve evrim biyolojisinin ortaya çıkmasını sağladı. Özellikle de James D. Watson’la Francis Crick’in DNA’yı 1953’te keşfetmesinin ardından birçok dal gelişti. Genetik kodun kırılmasının ve merkezi dogmanın (central dogma) kurulmasının ardından, biyoloji; ekoloji, etoloji, sistematik paleontoloji, evrimsel biyoloji,gelişim biyolojisi ve diğer organizmalarla ilgili dalları kapsayan organizma biyolojisi ile hücre biyolojisi, biyofizik, biyokimya, nörobiyoloji, immünoloji ve birçok benzer dalı kapsayanmoleküler biyoloji olarak ikiye ayrıldı. 21. yüzyılın başına gelindiğinde bu kadar ayrı parçanın oluşturduğu karışıklık ve anlaşmazlık geçmeye başladı. Organizmal biyologlar moleküler teknik ve fikirlere, moleküler biyologlar da genler ve doğal çevre arasındaki fikirlerle genetik kalıtımla ilgili fikirlere önem vermeye başladı.

Biyolojinin İlkeleri

Biyoloji, bilgiye ulaşmak için bilimsel metodu kullanır. Bilimsel teoriler, bilimsel gözlemlere dayanır ve bu teoriler, yeni araştırmalarla bazen geliştirilirler. Bilimsel teoriler aynı zamanda, daha gözlenmemiş bir fenomenin tahmin edilebilmesi için de kullanılabilirler. Biyolojik sistemler, bazen sistematik olarak modellenirler; ancak yine de – diğer bilim dallarında da olduğu gibi – teoriler sadece matematik kullanarak açıklanmazlar.

Biyolojik bilimler, birkaç temel ilkenin altında toplanılabilirler: evrensellik, evrim, çeşitlilik, devamlılık, genetik, homeostasis, ve etkileşimler.

Evrensellik

Organizmalar; görüntüde, doğal ortamında ve davranışlarında fazlaca farklılık göstermelerine rağmen, aslında tüm canlılar bazı evrensel temelleri paylaşırlar. Bütün canlı yaşamının karbon bazlı bir biyokimyası vardır: Karbon, tüm canlıları oluşturan temel yapı taşıdır. Aynı şekilde,su da, temel çözendir. Dünya’daki tüm organizmalar, genetik bilgiyi depolamak için DNA ve RNA-bazlı mekanizmalar kullanırlar. Bir diğer evrensel ilke ise, virüslerin dışındaki tüm canlıların hücrelerden oluştuğudur. Aynı şekilde, tüm organizmalar, benzer büyüme süreçleri geçirirler.

Tüm bu sayılanlar, Dünya’daki tüm organizmalar için geçerli olsa da, teoride alternatif bir yaşam türü de varolabileceğinden, bilim insanları, alternatif bir biyokimyayı araştırmaktadırlar.

Çeşitlilik

Ağaçlar, Plantea şubesinde sınıflandırılan canlılardır.

Sistematik ve taksonominin ilgi alanı olan sınıflandırma, birbirinden farklı yöntemler izler. Taksonomi, organizmaları, taxa adı verilen gruplarda sınıflandırırken, sistematik, organizmaların birbirleriyle ilişkilerini inceler. Bu bilim dalları, kladistik ve genetik dallarında da geliştirmişlerdir.

Geleneksel olarak, canlılar beş büyük aleme bölünürler:

Monera — Protista — Fungi — Plantae — Animalia

Ancak, çoğu bilim insanı, bu sistemi demode bulmakta ve de modern alternatifler getirmektedirler. Modern sistemler, üç-âlemli bir sistem kullanırlar:

Archaea — Bacteria — Eukaryota

Bu âlemler, hücrelerin çekirdeklerinin olup olmamasına ve hücrelerin iç yapılarının farklılıklarına göre bölünmüştür.

Aynı zamanda, metabolik anlamda, daha az canlı olan bazı hücreiçi parazitler de biyolojide ayrı bir alem olarak incelenirler:

Virüsler — Viroidler — Prionlar.

Daha da ileri gidildiğinde, bütün âlemler, tüm türler ayrı ayrı sınıflandırılıncaya kadar bölünürler. Bu sıralama, şu sırayla gider: Alem, Filum, Sınıf, Takım, Cins, Tür ve Alt türdür. Bir organizmanın bilimsel adı, onun cinsi ve türüne göre belirlenir. Mesela, insanlar Homo sapiens olarak adlandırılırlar. Homo cinsi, sapiens ise türüdür. Bilimsel tür isimlerini yazarken, organizmanın cinsinin ilk harfini büyük yazıp türünü küçük harflerle yazmak gerekir. Ayrıca tüm adın da yana yatık yazılması bir kuraldır. Sınıflandırma için kullanılan terim, taksonomidir.

Devamlılık

Her canlı kalıtsal bilgisini değişmeden gelecek nesile aktarmaya çalışır; bitkiler çiçek, çiçekler tohum üretir.

19. yüzyıla kadar, yaşamsal formların bazı şartlarda aniden ortaya çıkabileceği düşünülüyordu. William Harvey, bu yanlış kavramı, “tüm yaşam bir yumurtadan gelir” (Latince’de Omne vivum ex ovo) sözüyle düzeltmiş ve modern biyolojinin temellerini atmıştır. Kısaca anlatmak gerekirse, bu söz, hayatın bir kaynaktan kırılmayan bir devamlılıkla geldiğini söyler.

Aynı ataya sahip birkaç organizma benzer özellikler gösterirler. Dünya’daki tüm organizmalar, ortak bir atadan ya da ortak bir gen havuzundan gelirler. Tüm dünyanın en son ortak atasının 3.5 milyar yıl önce ortaya çıktığı düşünülmektedir. Biyologlar, genetik kodun evrenselliğini; bacteria, archaea ve eukaryotunhepsinin aynı atadan geldiğinin önemli bir kanıtı olarak düşünmektedirler.

Homeostazi (Homeostasis)

İnsan kan hücreleri, insan “homeostasis”ini sağlamaya yardımcı olurlar.

Homeostazi (denge), açık bir sistemin, bağlantılı kontrol mekanizmaları tarafından kontrol edilen dinamik eşitlikler aracılığıyla, kendi iç ortamının sabit bir hal sağlayabilmesidir. Tek hücreli ya da çok hücreli tüm organizmalar, homeostasis gösterir: Hücresel düzeyde pH değerinin ayarlanması, organizma düzeyinde vücut sıcaklığının sabit tutulması ve ekosistem düzeyinde bitkilerin karbondioksit fazlalığında daha hızlı büyümesi buna örnek olarak gösterilebilir. Doku ve organlar da homeostasis sergilerler.

Etkileşimler

Her şey diğer organizmalar ve çevreyle etkileşim içerisindedir. Biyolojik sistemleri incelemenin bir zor kısmı da, incelenen organizmanın diğer faktörlerle çok sayıda etkileşim içerisinde olmasıdır. Mikroskobik bir bakterinin lokal şeker eğimine tepkide bulunması, aslında, bir aslanın Afrika savanasında yemek aramasından farklı değildir. Herhangi bir tür için, davranışlar; agresif, yardımcı, parazitsel ya da simbiyotik olabilir. İşler, herhangi bir ekosistemde, birden fazla tür etkileşime girdiğinde karışır. Bu türdeki çalışmalar, ekolojinin çalışma alanındadır.

Çalışma alanları

Biyoloji o kadar büyük bir araştırma sahası haline gelmiştir ki, genellikle bir dal olarak değil de, birbirine geçmiş birçok alt dal olarak görülür. Bu madde, dört ana grubu incelemektedir. İlk grup; hücre,gen, vb. temel yapı taşlarını inceleyen dallardan oluşmaktadır. İkincisi; doku, organ ve vücut düzeyindeki yapıları inceleyen dallardan oluşmaktadır. Üçüncüsü, organizmalar ve onların geçmişlerini incelerken, sonuncusu da onların etkileşimlerini inceler. Bu sınırların, gruplamaların ve açıklamaların sadece biyolojik araştırmanın basitleştirilmiş bir betimlemesi olduğu unutulmamalıdır. Gerçekte, bu dallar arasındaki sınırlar belirli değildir ve birçok dal, birbirinin yöntemlerini kullanırlar. Mesela, evrimsel biyoloji, DNA zincirlerini belirlemede moleküler biyolojiden fazlaca etkilenir. Başka bir örnek vermek gerekirse, fizyoloji, organ sistemlerinin görevlerini açıklarken hücre biyolojisinden oldukça yararlanır. Bunun dışında, etoloji ve karşılaştırmalı psikoloji, hayvan davranışlarının incelenmesi ve düşünsel özelliklerini incelemesiyle biyolojinin sınırlarını genişletirler. Nitekim, evrimsel psikoloji, psikolojinin de bir bioloji dalını savunmaktadır.

Hayatın yapısı

Moleküler biyoloji, biyolojinin moleküler düzeyde yapılanıdır. Genetik ve biyokimya başta gelmek üzere, bu dal, birçok dalla iç içe geçmiştir. Moleküler biyolojinin ilgi alanı hücrenin değişik sistemleri – DNA, RNA ve protein sentezini de kapsayarak – ve bu etkileşimlerin nasıl kontrol edildiğidir.

Hücre biyolojisi ise hücrenin fizyolojik, davranışsal – etkileşimleri ve hareketleri de dahil – özelliklerini inceler. Bu işlem, hem mikroskobik hem de moleküler düzeyde yapılır. Hücre biyolojisi, hem bacteria gibi tek hücreli hem de insan gibi çok hücreli organizmaları inceler.

Hücre oluşumu ve görevinin anlaşılması, tüm biyolojik bilimler için hayati değer taşır. Hücre türleri arasındaki benzerlik ve farklılıkların ortaya çıkarılması ise özellikle hücresel ve moleküler biyolojinin konusudur. Bu farklar ve benzerlikler, birleştirici bir fikir oluşturmada kullanılırlar.

Genetik, genlerin, kalıtımın ve organizmaların değişkenliğinin bilimidir. Modern araştırmalarda, belirli bir genin ne işe yaradığı konusunda önemli bilgiler verir. Genetik bilgi, genellikle, DNA moleküllerinin kimyasal yapılarının ifade edildiğikromozomlarda taşınır. Genler, protein sentezi için gerekli bilgiyi kodlarlar. Dolayısıyla da bir bireyin fenotipinin belirlenmesinde büyük görev alırlar.

Gelişim biyolojisi, organizmaların büyüyüp gelişmesini inceler. Embriyolojiden ortaya çıkan bu dal, hücre büyümesinin genetik kontrolünü, hücresel farklılaşmayı ve değişimi inceler. Gelişim biyolojisinde kullanılan model organizmalardan bazıları Caenorhabditis elegansDrosophila melanogasterBrachydanio rerioMus musculusve Arabidopsis thaliana’dır.

Organizmaların fizyolojisi

Fizyoloji, tüm yapıların birlikte nasıl çalıştığını anlamaya çalışarak, organizmaların mekanik, fiziksel ve biyokimyasal süreçlerini inceler. “Yapıdan göreve” anlayışı, biyoloji için çok önemlidir. Fizyolojik çalışmalar genellikle, bitki fizyolojisi ve hayvan fizyolojisi olarak ikiye ayrılırlar; ancak fizyolojinin ilkeleri evrenseldir ve her tür organizma üzerinde incelenilebilir. Mesela, maya hücresi hakkında öğrenilen bir özellik, insan hücresi üzerinde de incelenilebilir. Hayvan fizyolojisi, insan fizyolojisinin method ve araçlarını insan olmayan türlere taşır. Bitki fizyolojisi bile, bu türlerden bazı fikirleri ödünç alır..

Anatomi, fizyolojinin önemli bir dalıdır ve sinir, bağışıklık, hormon, dolaşım ve solunum gibi organ sistemlerini inceler. Bu daldan öğrenilenler, tıbbın nöroloji ve immünoloji gibi dallarına büyük yarar sağlar.

Organizmaların çeşitliliği ve evrimi

Evrimsel biyoloji, organizmaların zamanla değişmeleri de dahil, onların kökleriyle ilgilenir ve birçok taksonomiyle ilintili bilim insanını bünyesinde bulundurur. Mesela, genellikle belirli bir organizma hakkında eğitim almış – mammaloji, ornitoloji ya da herpetoloji gibi – birçok bilim insanını içine alıp, evrim hakkındaki daha genel sorulara cevap arar. Evrimsel biyoloji, fosil kalıntılarını inceleyerek evrimin hızı ve türünü inceleyen paleontoloji üzerine kurulmuştur. 1990larda, daha önceden modern sentezden dışlanmış olan gelişim biyolojisi, evrim biyolojisinin sahasına, evrimsel-gelişimsel biyolojinin çalışmalarıyla tekrar girdi. Evrimsel biyolojiyle alakalı dalların bazıları; filojenetik, sistematik ve taksonomidir.

Taksonomik açıdan ilintili iki büyük geleneksel bölüm, botanik ve zoolojidir. Botanik, bitkilerin bilimidir. Bu bilimdalı, bitkilerin gelişim, üreme, metabolizma, gelişim, hastalık ve evrimlerini inceleyen birçok daldan oluşmaktadır. Zooloji ise hayvanlarla ilgilidir. Bu bilim dalı, anatomi ve embriyolojinin dalları olan fizyolojiyi de kapsar. Hayvanların ve bitkilerin genel genetik ve gelişimsel mekanizmaları;moleküler biyoloji, moleküler genetik ve gelişim biyolojisi altında yapılır. Hayvanların ekolojisi ise davranışsal ekoloji ve diğer dallarla incelenilir.

Hayatın sınıflandırılması

Çoğunlukla kullanılan sınıflandırma sisteminin adı, rütbe ve iki isim içeren “Linnaean taksonomi“dir. Organizmaların isimlendirilmesi ise “International Code of Botanical Nomenclature (ICBN)”, “International Code of Zoological Nomenclature (ICZN)”, “International Code of Nomenclature of Bacteria (ICNB)” gibi uluslararası anlaşmalarla yapılır. Bu üç alandaki isimlendirmeyi standart haline getirmeye çalışan Draft BioCode 1997’de yayımlansa da resmi olarak kabul görmeyi beklemektedir. “International Code of Virus Classification and Nomenclature (ICVCN)” ise BioCode’un dışında kalmaktadır.

Organizmaların etkileşimleri

Doğadaki bütün canlılar birbirleriyle etkileşim içindedirler.

Ekoloji, yaşayan organizmaların dağılım ve sıklığıyla birlikte organizmaların aralarındaki ve çevreleriyle ilişkilerini de inceler. Bir organizmanın çevresi, hem onun doğal ortamını hem de iklim ve jeoloji gibi abiotik faktörlerin toplamını kapsar. Ekolojik sistemler, birçok düzeyde incelenirler: birey, nüfus,topluluk, ekosistem ve biyosfer. Tahmin edilebileceği gibi ekolojinin de birçok alt bilimdalı vardır.

Etoloji, hayvan davranışını (özellikle de primatlar ve canidae familyaları gibi sosyal hayvanları) incelemekle beraber, bazen zoolojinin bir alt bilimdalı olarak görülür. Etyologlar, özellikle, davranışın evrimi ve doğal seleksiyon gözüyle davranışı anlamakla ilgilidirler. Bir anlamda, Charles Darwin ilk etyologtur ki kitabı The expression of the emotions in animals and men’le (Hayvan ve insanlarda duyguların gösterilmesi) birçok etyologu etkilemiştir.Biyocoğrafya, plaka tektoniği, iklim değişimleri, göç ve yer değiştirme gibi konulara özel bir yer vererek organizmaların Dünya’ya yayılışını inceler.

Kaynakça

  1. ^ Roberts, Michael Bliss Vaughan. Biology: A Functional Approach. Cheltenham: Thomas Nelson and Sons, 1986. sf. 1
Tagged :

Fizik

Fizik (Eski Yunanca: φύσις fisis “doğa”) maddeyi, maddenin uzay-zamanda hareketini enerji ve kuvveti de kapsamak üzere bütün ilgili kavramlarla birlikte inceleyen doğa bilimidir. Daha genel olarak, evren ile ilgili nasılları cevaplamak için doğanın genel bir analizidir.

Fizik en eski akademik disiplinlerden biridir, astronomiyi kapsadığı için ilki de denebilir. 16. yüzyıldan bu yana kendi sınırlarını çizmiş modern bir bilim olmasına karşın, Bilimsel Devrim’den önce iki bin sene boyunca felsefe, kimya, matematik ve biyolojinin belli branşları ile eş anlamlı olarak kullanılmıştır. Buna karşın, matematiksel fizik ve kuantum kimyası gibi alanlardan dolayı fiziğin sınırlarını net olarak belirlemek güçtür.

Fizik, diğer disiplinleri etkilemesi bakımından da önemlidir. Bunun nedeni kısmi olarak ondaki gelişmelerin genellikle teknolojiye uygulanmasıyken, fizikteki yeni fikirlerin matematik ve felsefe gibi diğer disiplinleri etkilemesinin katkısı da büyüktür. Örneğin, elektromanyetik ve nükleer fizikteki yenilikler günümüz toplumunun gelişmesinde önemli yer tutan televizyon, bilgisayar, elektrikli ev eşyaları, nükleer silahlar gibi ürünlerin, termodinamikteki yenilikler motorlu taşımanın, mekanikteki yenilikler kalkülüsün gelişmesine neden olmuştur.

Kapsam ve amaçları

Parabol şeklinde akan lavGalileo’nun düşen cisimler yasasıyla birlikte kara cisim ışınımını da gösterir – sıcaklık karacismin renginden yola çıkılarak tespit edilebilir.

Fizik kuarklar, nötrinolar ve elektronlar gibi temel parçacıklardan galaksi süperkümelerine kadar çok geniş bir yelpazede birçok fenomeni inceler. Diğer her şeyin kendilerinden oluştuğu bu fenomenleri incelemesi itibarıyla fizik zaman zaman “temel bilim” olarak da anılır. Fizik doğadaki çeşit çeşit fenomeni daha basit fenomenlerle açıklamaya çalışır. Böylece fizik hem gözlemlenebilir şeyleri temel nedenlere indirgemeye hem de bu temel nedenleri birbirleriyle ilişkilendirmeye çalışır.

Örnek olarak, Antik Çin’de insanlar mıknatıs taşlarının birbirini görünmez bir kuvvet ile çektiğini gözlemledi. Bu etki sonradan manyetizma olarak isimlendirildi ve esaslı olarak ilk kez 17. yüzyılda incelendi. Çinlilerden kısa bir zaman önce Yunanlılar da aynı görünmez kuvvetin amber gibi bazı cisimlerin hayvan postuna sürtüldüğünde ortaya çıktığını keşfettiler. Bu ise ilk kez gene 17. yüzyılda araştırıldı ve elektrik olarak isimlendirildi. Böylece fizik doğadaki gözlemleri iki temel nedene indirgemiş oldu. Bunun üzerine, 19. yüzyılda bu iki kuvvetin aslında tek bir kuvvetin, elektromanyetik kuvvetin, iki farklı görünümü olduğu keşfedildi. Bu “birleştirme” süreci günümüzde de devam etmektedir; bugün elektromanyetizma ve zayıf nükleer çekimin, bunlardan daha temel olan elektrozayıf etkileşimin iki farklı görünümü olduğu düşünülmektedir. Fizik doğanın neden bu şekilde olduğuna dair nihai bir neden (Her Şeyin Teorisi) bulma yoluna devam ediyor.

Bilimsel metot

Fiziksel teorilerin geçerliliği bilimsel metot ile test edilir. Araştırılan teorinin sonuçları teoriyi test etmek için uygulanan deney verileriyle karşılaştırılır; deney ve gözlemlerden elde edilen bilgiler toplanır ve teorinin tahmin ve öngörüleriyle kıyaslanır, buna göre teorinin geçerli olup olmadığına karar verilir.

Deneysel verilerle çok iyi derecede örtüşen ve hiç yalanlanmamış teoriler sıklıkla bilimsel yasa ya da doğa yasası olarak adlandırılır. Tabii ki, bilimsel yasalar da dahil olmak üzere bütün teoriler deneylerle herhangi bir ters düşme söz konusu olduğunda daha tutarlı ve genel teorilerle değiştirilip düzeltilebilir.

Teori ve deney

Teorisyenler var olan deneylerle uyuşan ve gelecek deneylerle sınanabilecek matematiksel modeller üretmeye çalışırken deneyciler teorik öngörüleri test etmek ve yeni fenomenler gözlemlemek için deney yaparlar. Teori ve deneyler birbirinden ayrı olarak geliştirilse de birbirlerine kuvvetli bir bağlılıkları vardır. Fizikteki gelişmeler sıklıkla ya deneyciler halihazırdaki teorilerin açıklayamadığı bir deney yaptıklarında ya da teorisyenler yeni deneylerin yapılmasına ışık tutan, deneylerle test edilebilir yeni öngörüler öne sürdüklerinde meydana gelir.

Teorisyenlik ve deneycilik arasında gidip gelen fizikçiler fenomenolog olarak isimlendirilir. Fenomenologlar deneylerde gözlemlenen kompleks fenomenlere bakıp onları temel teorilerle ilişkilendirir.

Teorik fizik tarihsel olarak felsefeden ilham alagelmiştir, elektromanyetik teori bu yolla bütünleştirilmiştir. Bilinen evrenin ötesinde, fiziğin teorik sahasına dahil olan varsayımlar da vardır; örneğin paralel evrenler, multiverse, ileri boyutlar. Teorisyenler bu fikirleri halihazırdaki teorilerle bazı belli problemleri çözmek için öne sürerler. Böylece bu fikirlerin sonuçları deneylerle kıyaslanabilecek biçimde ortaya konur ve test edilebilecek öngörüler ortaya atılır.

Deneysel fizikçiler mühendislik ve teknoloji dallarına bilgi verdiği gibi bu dallardan bilgi de alır. Temel araştırma ile ilgilenenler parçacık hızlandırıcıları ve lazer gibi ekipmanlar dizayn edip kullanırken uygulamalı araştırma yapanlar genellikle endüstride çalışır ve manyetik resonans görüntüleme (MRG) ve transistör vb. teknolojilerin gelişiminde rol alırlar. Feynman’a göre, deneycilerin teorisyenler tarafından hiç araştırılmamış yerlere de yönelebilir.

Matematik ve diğer bilimlerle ilişkisi

Assayer’de (1622), Galileo, matematiğin doğanın kendi yasalarını belirttiği dil olduğunu söyler. Fizikteki çoğu deneysel sonuç numerik ölçümler şeklinde gelir ve teoriler bu matematiksel sonuçları karşılamak için matematiksel formda olurlar.

Fizik yasaların keskin olarak formülize edilebileceği mantıksal çerçeveyi sağlamak ve öngörüleri sayısal olarak ortaya koymak için matematiği kullanır. Analitik çözümlerin bulunamadığı durumlarda sayısal analiz yapılır ve simülasyonlar kullanılabilir.

Fizik ile matematik arasındaki temel fark fiziğin nihai olarak materyal gerçekliğin açıklanmasıyla ilgileniyor olduğudur. Fizik teorilerin öngörülerini deney ve gözlem sonuçlarıyla karşılaştırmak suretiyle ilerler, öte yandan matematik dünyada gözlemlenebilecek şeylerin ötesinde, soyut kalıplarla ilgilenir. Buna rağmen ikisinin arasındaki fark çok kesin sınırlarla çizili değildir. Fizik ile matematik arasında kalan geniş bir araştırma sahası vardır; matematiksel fizik.

Fizik öz itibarıyla diğer birçok bilim ile iç içedir, uygulamalı alanlarının mühendislik ve medikal bilimlerle iç içe olduğu gibi. Fiziğin prensipleri diğer doğa bilimlerinde de kendini gösterir, özellikle her türlü materyal sistem için geçerli olan enerjinin korunumu yasası gibi. Süperiletkenlik gibi bazı diğer fenomenler ise bu temel yasalardan türetilirler ve kendileri temel yasa değildir çünkü sadece belli başlı bazı sistemlerde kendilerini gösterirler.

Fiziğin (bazen kimyayı da içerecek biçimde) genellikle “temel bilim” olarak anılıyor oluşu diğer tüm disiplinlerin (biyoloji, kimya, jeoloji, malzeme bilimi, mühendislik, medikal bilimler) temel fizik yasalarına uyan belirli materyal sistemlerle ilgileniyor olduğundandır. Örneğin kimya madde kümelerinin (atom ve moleküllerden oluşan gaz ve sıvılar gibi) ve kimyasal maddelerin değişiminden kaynaklanan, kimyasal reaksiyon denilen süreçlerin incelenişidir. Kimyasal bileşenlerin yapısı, aktivitesi ve özellikleri onları oluşturan moleküllerin özelliklerinden çıkartılabilir. Bu temel özellikler kuantum mekaniği, kuantum kimyası, termodinamik ve elektromanyetizma gibi fiziğin alanlarıyla tanımlanır.

Felsefi îmalar

Fizik felsefi köklerini Antik Yunan felsefesinden alır. Tales’in maddeyi ilk kez karakterize etmesinden Demokritus’un doğayı bölünemez atomlara indirgemesine, the Ptolemaic astronomy of a crystalline firmament ve Aristo’nun Fizik’ine kadar farklı Yunan filozofları kendi doğa felsefelerini geliştirmişlerdir. 18. yy a kadar fizik doğa felsefesi olarak biliniyordu.

19. yüzyıl itibarıyla fizik diğer bilimlerden ve felsefeden pozitif bir bilim olarak ayrılmıştır. Diğer bütün bilimler gibi fizik de bilimsel metodunun yeterli bir tanımı için bilim felsefesine dayanır. Bilimsel metot a priori ve a posteriori gerekçelendirmeleri, verilmiş bir teorinin geçerliliğinin Bayesian inference ile belirlenmesini içerir.

Fiziğin gelişimi eski filozofların birçok sorusunu cevapladığı gibi ortaya yeni sorular da çıkarmıştır. Fiziği çevreleyen felsefi meseleler, fizik felsefesi, uzay ve zamanın doğası, determinizm, ve empirizm, natüralizm ve realizm gibi metafiziksel görüşlerle ilgilenir.

Determinizm savunucusu Laplace ve kuantum mekaniğinin kurucularından Schrödinger gibi birçok fizikçi çalışmalarının gerisindeki felsefi görüşler üzerinde de yazmışlardır. Stephen Hawking matematiksel fizikçi Roger Penrose’u The Road to Reality (Gerçeğe Giden Yol) kitabından dolayı Platonist olmakla itham etmiştir. Hawking aynı zamanda kendisini de “utanmaz bir indirgemeci” olarak tanımlamış ve Penrose’la aynı felsefi konular üzerinde yazmıştır.

Tarih

Antik çağlardan bu yana insanlar doğanın nasıl davrandığını anlamaya çalıştılar. En büyük gizemlerden biri Güneş ve Ay gibi gök cisimlerinin hareketiydi. Çoğunluğunun yanlışlığı kanıtlanan teoriler ortaya atıldı.

Her olayın doğanın içinde bir nedeni olduğunu savunan filozof Tales (yaklaşık MÖ 624-546) doğal olayları açıklamak için kullanılan doğaüstü, mitolojik ve dinsel açıklamaları reddeden ilk kişi oldu. İlk fiziksel teoriler felsefi terminolojiyle anlatılıyordu ve bu yüzden sistematik deneysel test uygulamak mümkün değildi. Ptolemy ve Aristo’nun birçok çalışması gündelik gözlemlerle de örtüşüyor değildir.

Buna rağmen birçok antik filozof ve astronomun yaptığı öngörüler doğrudur. Leucippus (MÖ 5. yüzyılın ilk yarısı) atomizmi kurdu ve Arşimet mekanik, statik ve hidrostatik alanlarında suyun kaldırma kuvvetini de içeren birçok sayısal betimlemede bulundu. Orta Çağ, Müslüman fizikçilerle (en tanınmışı Alhazen’dir) birlikte deneysel fiziğin doğuşuna tanıklık etti; bunu erken dönem modern Avrupa fizikçilerinin (en tanınmışı Galileo Galilei ve Johannes Kepler’in çalışmalarının üzerinde klasik mekaniği inşa eden Isaac Newton’dur) modern fiziği şekillendirmeleri takip etti. 20. yüzyılda Albert Einstein’ın çalışmaları fiziğe günümüze değin süren biçimini kazandırmıştır.

Temel teoriler

Fizik çok geniş bir yelpazeye sahip olsa da bazı temel teoriler bütün fizikçiler tarafından kullanılmaktadır. Bu teoriler deneylerle defalarca test edilip doğru bulunmuştur ve şu an kesin bir geçerlilikle doğanın doğru bir modeli olarak kabul edilmektedir. Örneğin klasik mekanik nesnelerin hareketini nesneler atomik boyutların oldukça üstünde olduğunda ve hareketin hızı ışık hızın oldukça altındaysa doğru ve tutarlı bir biçimde açıklayıp tahmin edebilmektedir. Bu teoriler aktif çalışma sahalarına dahil olmaya devam etmektedir. Klasik mekaniğin önemli bir dalı olan kaos 20. yüzyılda, klasik mekaniğin Isaac Newton tarafından ilk kez formülize edilmesinden yaklaşık üç asır sonra keşfedilmiştir.

Bu merkezi teoriler daha spesifik konuları anlamak ve araştırmak için temel olmuşlardır ve uzmanlık alanı önemli olmaksızın her fizikçinin bu teoriler hakkında bilgisinin olması beklenir. Bu teoriler klasik mekanik, kuantum mekaniği, termodinamik ve istatistiksel mekanik, elektromanyetizma ve özel göreliliktir.

Araştırma alanları

Günümüzdeki araştırma alanları kabaca katı hal fiziği, atomik, moleküler ve optik fizik, parçacık fiziği, astrofizik, jeofizik ve biyofizik olarak sıralanabilir. Bazı fizik bölümlerinde fizik eğitimi alanında da araştırmalar yapılmaktadır.

20. yüzyıldan bu yana fiziğin spesifik alanları oldukça özelleşmiştir ve çoğu fizikçi kariyeri boyunca sadece tek bir alanla ilgilenir olmuştur. Albert Einstein ve (1879-1955) ve Lev Landau (1908-1968) gibi fiziğin birden çok alanıyla ilgilenenler günümüzde çok az sayıdadır.

Fiziğin temel alanları, onlara bağlı alt branşlar ve teoriler

Yoğun madde fiziği

Maddenin yeni bir halinin (Bose–Einstein yoğuşması) varlığını gösteren, Rubidium gazı atomlarının hız dağılımı verisi

Fiziğin maddenin makroskopik özellikleriyle uğraşan dalıdır. Bir sistemi oluşturan parçacık sayısı çok fazla ve bu parçacıklar arasındaki etkileşim kuvvetli olduğunda ortaya çıkan fazlarla ilgilenir.

Bu fazlardan en bilindik olanları atomların aralarında elektromanyetik kuvvetten doğan bağlarla birbirine bağlandığı, maddenin katı ve sıvı halleridir. Daha ilginç fazlara örnek olarak süperakışkanlık ve Bose-Einstein yoğuşması olarak adlandırılan, çok düşük ısılarda ortaya çıkan durumlar, serbest elektronların özelliklerinden kaynaklı olarak bazı materyallerde meydana gelen süperiletkenlik, atomik latislerde görülen ferromagnetik ve antiferromagnetik fazlar verilebilir.

Yoğun madde fiziği günümüzde çağdaş fiziğin en geniş araştırma sahasıdır. Tarihsel olarak, şimdi yoğun madde fiziğinin bir dalı olarak kabul edilen katı hal fiziğinden türemiştir. Yoğun madde fiziği ismi ilk kez Philip Anderson tarafından çalışma grubunu yeniden isimlendirdiğinde (1967) kullanılmıştır. Kimya, malzeme bilimi, nanoteknoloji ve mühendislik dallarıyla ortak konulara da sahiptir.

Atomik, moleküler ve optik fizik

Atomik, moleküler ve optik fizik (AMO) bir ya da birkaç atomdan oluşan yapılar düzeyinde madde-madde ve madde-ışık etkileşimini inceler. Üç alan birbirleriyle karşılıklı ilişkileri, kullandıkları metotların benzerliği, enerji düzeylerinin ortaklığı sebebiyle tek bir isim altında toplanmıştır. Üç alan da hem klasik hem kuantum uygulamalarını içerir, makroskopik analizin tersine etkileşimlere mikroskopik analiz ile de yaklaşabilirler.

Atomik fizik atomlardaki elektron kabuklarıyla ilgilenir. Günümüzde atom ve iyonların kuantum kontrolü, soğutması ve çarpıştırılmasına, zayıf etkileşimli gazların (Bose-Einstein yoğuşması ve seyreltik Fermi dejenere sistemleri gibi) kolektif davranışlarına, fiziğin temel sabitlerinin yüksek duyarlılıkla ölçülmesine ve yapı ve dinamik üzerinde elektron korelasyonunun etkisine odaklanılmıştır. Atomik fizik çekirdek fiziği tarafından etkilenir fakat çekirdekler arası fizyon ve füsyon etkileşimleri yüksek enerji fiziğinin alanına dahildir.

Moleküler fizik çoklu-atom yapılarıyla ve bu yapıların madde-ışık bağlamında iç ve dış etkileşimleriyle ilgilenir. Optik fizik optikten farklı bir disiplindir, optik makroskopik objeler ve klasik ışık alanlarının kontrolüyle ilgilenirken optik fizik optik alanların temel özellikleri ve mikroskopik düzeyde madde ile etkileşimini inceler.

Yüksek enerji/parçacık fiziği

Higgs bozonunun olağan bir görünümünü içeren, Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’nın CMS detektöründe tetiklenmiş bir olay.

Parçacık fiziğinin konusu madde enerjinin temel yapıtaşlarının ve aralarındaki etkileşimin incelenmesidir. “Yüksek enerji fiziği” olarak da adlandırılır. Bunun nedeni birçok temel parçacığın doğal olarak oluşmaması ve diğer parçacıkların yüksek enerji ile çarpıştırılması sonucu ortaya çıkmasıdır. Bu çarpıştırmalar parçacık hızlandırıcılarlada yapılabilirler.

Astrofizik

Evrenin görünen ışık spektrumundaki en derin görüntüsü, Hubble Ultra Derin Alanı

Astrofizik ve astronomi fiziğin teori ve metotlarının yıldız yapıları ve evrimleri, güneş sisteminin temeli ve ilgili kozmolojik problemlerin aydınlatılması için kullanılmasıdır. Astrofizik geniş bir konu olduğundan mekanik, elektromanyetizma ve istatistiksel mekanik, termodinamik, kuantum mekaniği, görelilik, çekirdek ve parçacık fiziği, atomik ve moleküler fizik gibi fiziğin birçok alanından beslenir.

Karl Jansky’nin 1931’de gök cisimleri tarafından yayılan radyo sinyallerini keşfetmesi radyo astronomisinin kurulmasıyla sonuçlanmıştır. Astronominin öncüleri günümüzde uzayın keşfiyle ilgilenmekteler. Dünya atmosferinde meydana gelen pertürbasyon ve girişim fenomenleri uzay temelli gözlemleri kızılötesi, morötesi, gamma-ışını ve X-ışını astronomisi isin gerekli kılmıştır.

Fiziksel kozmoloji evrenin en büyük ölçeklerde nasıl oluştuğunun ve geliştiğinin incelenmesidir. Albert Einstein’ın görelilik teorisi bütün modern kozmolojik teorilerde baş rolü oynar. 20. yüzyılın başlarında Hubble’ın uzayın genişlediğini keşfetmesi (Hubble diyagramıyla gösterilmiştir) durağan evren modeli ve Big Bang kuramları açısından çok önemli bir yer tutmuştur.

Big Bang nükleosentezinin başarısı ve kozmik arkaplan ışımasının keşfi Big Bang modelini 1964’te doğrulamıştır. Bu model iki teorik temele dayanır; Albert Einstein’ın genel görelilik teorisi ve kozmolojik prensip. Kozmologlar yakın dönemde evrenin gelişmesini açıklamak için, kozmik genişleme, karanlık enerji ve karamadde faktörlerini içeren ΛCDM modelini geliştirmişlerdir.

Fermi Gamma-ışını Uzay Teleskopu’ndan elde edilen bilgiler geçtiğimiz on yılda birçok keşif ve teorik olasılığın önünü açmış ve eldeki teorilerin düzeltilmesi ve daha iyi açıklanmasında yardımcı olmuştur. Karamaddenin açıklanmasını da sağlayan birçok keşfin önümüzdeki birkaç yıl içerisinde yapılacağı düşünülmektedir. Fermi karamaddeyi zayıf etkileşimde bulunan ağır parçacıklar ile açıklayabilecek bir kanıt aramaktadır, bunun LHC ve diğer yer altı parçacık hızlandırıcılarında yapılan deneylerle destekleneceği tahmin edilmektedir.

IBEX halihazırda yeni astrofiziksel keşifler üretmektedir: Güneş rüzgarının terminasyon şoku boyunca “kimse enerjik nört atom (ENA) ribonunu neyin ürettiğini bilmiyor, fakat herkes klasik heliosfer betimlemesinin – güneş sisteminin güneş rüzgarının yüklü parçacıklarını paketlemesinin yıldızlar arası ‘galaktik rüzgar’a doğru bir kuyruklu yıldız şeklinde püskürtülmesi – yanlış olduğu konusunda hemfikir.”

Temel fizik

Evrensel kanunları bulmaya çalışan fiziğin teorilerinin farklı uygulama alanları vardır. Kabaca, klasik fiziğin yasaları atomik boyutların üzerinde ve ışık hızının altında olan sistemleri açıklamak için yeterli bir çerçeve sunar. Bu ön gereksinimler karşılanmadığında gözlemler klasik fiziğin tahminleriyle örtüşmez. Albert Einstein mutlak zaman ve mekan kavramları yerine uzay-zaman kavramını koyan özel görelilik kuramını geliştirdi ve böylece ışık hızına yaklaşan hızlardaki sistemleri açıklamak mümkün oldu. Max Planck, Erwin Schrödinger ve diğerlerinin atomik ve atomaltı boyutlardaki sistemleri açıklamak için parçacıkların ve etkileşimlerin olasılıksal algılanışını içeren kuantum mekaniğini ortaya atmaları ile çok küçük boyutlardaki sistemleri deneylerle tutarlı bir biçimde açıklayabiliyoruz. Daha sonra, kuantum alan teorisi kuantum mekaniği ve özel göreliliği birleştirdi. Genel relativite yüksek kütleli ve büyük boyutlu yapıların açıklanması için dinamik, doğrusal olmayan bir uzay-zaman kavrayışı ortaya attı fakat bu teori diğer temel açıklamalarla henüz birleştirilemedi; söz konusu birleştirme için kuantum gravitasyonunu açıklayacak aday teoriler halen geliştirilmekte.

Uygulamaları ve etkileri

Arşimed’in vidası basit makine ile sıvıları taşıyor.

Uygulamalı fizik, genel olarak, fiziğin özel bir kullanım sahasında geliştirilmesidir. Bir uygulamalı fizik programı genellikle jeoloji ve elektrik mühendisliği gibi birkaç uygulama disiplininden dersler içerir. Mühendislikten temel farklı uygulamalı fizikçinin özel bir düzenek tasarlamaması, bunun yerine, yeni teknolojilerin gelişimi ya da belli bir problemin çözümü için fiziği kullanmasıdır.

Yaklaşım uygulamalı matematiğin yaklaşımının benzeridir. Uygulamalı fizikçiler aynı zamanda fiziğin bilimsel araştırmada kullanımıyla da ilgilenebilirler. Örneğin akseleratör fiziğiyle ilgilenen fizikçiler daha iyi parçacık detektörlerinin yapımı için çalışabilirler.

Fiziğin mühendislikte geniş bir uygulama sahası vardır. Örneğin mekaniğin bir alt kolu olan statik köprü ve benzeri yapıların inşasında kullanılır. Akustiğin daha iyi anlaşılması daha efektif konser salonlarının yapılması için, benzer şekilde optiğin daha iyi anlaşılması optiksel araçların daha iyi ve kullanışlı üretilmesi için teorik zemin sağlar. Fiziğin anlaşılması daha gerçekçi uçuş simülasyonları, bilgisayar oyunları ve filmlerin üretilmesine yardım eder.

Standart kabule göre fizik yasaları evrenseldir ve zamanla değişmez; bu nedenle, belirsizlik içinde kalınan bazı sorunların çözümü için de fizik kullanılır. Örneğin, Dünya’nın merkezinin araştırılması ancak Dünya’nın kütlesi, sıcaklığı ve dönüş oranının bilinmesiyle mümkündür. Aynı zamanda fizik mühendislikte simülasyon üretilmesini sağlayarak yeni teknolojilerin gelişmesinde çok büyük bir rol oynar.

Fizikte interdisipliner (disiplinler arası) yöntemlerin yeri önemlidir ve diğer birçok alan fizik tarafından etkilenmektedir, örnek olarak ekonofizik ve sosyofizik verilebilir.

Güncel araştırmalar

Fiziğin öngördüğü tipik bir olay: bir süper iletkenin üzerinde havada duran mıknatıs Meissner etkisini kanıtlıyor.

Fiziksel araştırmalar birçok farklı alanda gelişimini sürdürüyor.

Katı hal fiziğinde, çözülmemiş önemli teorik bir problem yüksek sıcaklıkta süper iletkenlik olgusudur. Diğer bir önemli katı hal fiziği uğraşıda elektronların dönü (spin) özelliğinin kullanılarak elektronik işlemlerin yapılmasını amaçlayan spintronik’dir. Bu konu ile bağlantılı diğer bir güncel konu ise kuantum bilgisayarın katı hal sistemlerinde gerçekleştirilmesidir.

Parçacık fiziğinde, Standart Model’in ötesinde ve temelinde başka bir fiziğin olduğunun deneysel bulguları ortaya çıkmaya başladı. Bunların en önemlilerinden bir tanesi nötrinoların kütlesinin sıfır olmadığının keşfine ilişkin bulgulardır. Bu deneysel sonuçlar uzun süre çözülememiş solar nötrino problemini çözmüş gibi görünüyor. Kütleli nötrinoların fiziği halen aktif bir teorik ve deneysel araştırma konusu. Parçacık hızlandırıcıları TeV mertebesinde enerjilerle parçacıkları çarpıştırmaya başladı. Deneyciler bu deneylerin sonucunda Higgs bozunumu ve süpersimetrik parçacıkları bulmayı umuyor.

Yarım asırdır süregiden, kuantum mekaniğiyle genel göreliliği tek bir kuantum gravitasyonu kuramında birleştirme çabaları henüz sonuç vermiş değil. Halihazırdaki aday teoriler M-teorisi, süpersicim teorisi, döngü kuantum gravitasyonu olarak sıralanabilir.

Birçok astronomik ve kozmolojik gözlem henüz tatmin edici biçimde açıklanmış değil. Bunlardan birkaçı; ultra-yüksek enerjili kozmik ışınlar, baryon asimetrisi, evrenin ivmelenmesi, galaksilerin anormal dönüş oranları.

Yüksek enerji ve kuantum fiziğinde ve astrofizikte elde edilen büyük gelişmelere rağmen kaos, türbülans vb. birçok günlük fenomen hala tam anlamıyla anlaşılabilmiş değil. Dinamik ve mekaniğin zekice uygulanmasıyla çözülebileceği düşünülen kompleks problemler çözümsüz olarak duruyor; örnekler arasında kum yığınlarının oluşumu, sudaki titreşimlerin yapısı, su damlalarının biçimi, yüzey gerilimi fenomeninin mekanizması ve çalkalanan heterojen karışımların kendiliğinden dizilimi var.

Karmaşık (kompleks) yapıların 1970’lerden bu yana artan bir ilgiyle incelenmesinin birkaç nedeni var. Güncel matematiksel ve sayısal yöntemler, ve bilgisayar işlem yetileri karmaşık sistemlerin gerçekçi modellenebilmesine olanak sağladı. Karmaşık fizik, aerodinamikte türbülansın araştırılması ve biyolojik sistemlerde model oluşumunun gözlemlenmesi gibi durumlarda da görülebileceği üzere, git gide disiplinler arası bir araştırma sahası olmaktadır.

  • Horace Lamb (1932): “Şimdi yaşlı bir adamım ve ölüp cennete gittiğimde iki konuda aydınlanmayı umuyorum; kuantum elektrodinamiği ve akışkanların türbülans hareketi. İlki konusunda daha optimistim.”

Dış bağlantılar

  • Google Fizik Dizini: fizik ile ilgili sitelerin listesi
  • Carl R. Nave, HyperPhysics, . Online crosslinked physics concept maps.
  • Eric Weisstein, Weisstein and Wolfram Research, Inc., and et al, World of Physics. Online Physics encyclopedic dictionary.
  • Physics.org. Website of the Institute of Physics.
  • Optics.net, Optics on the Net. Online Optics, optoelectronics technical, forums and buyer’s guide.
  • Electronics-ee, Electronics for engineers. Online Electronics, electrical resources and forums.
  • Optics2001, The Optics Odyssey. Optics community and library.
  • Karlsson, Erik B., “The Nobel Prize in Physics 1901-2000“.
  • Fizikist – Bilim ve Teknoloji Platformu
  • PhysicistTv.
  • Physics, share your documents, k12
  • Physics, science, and mathematics discussion
  • Teknorbit.com.
Tagged :

Kimyasal element

Element, aynı cins atomlardan oluşan ve kimyasal yollarla kendinden daha basit ve farklı maddelere ayrılamayan saf maddelere verilen isim.

Kimyasal elementler aynı atom numarasına sahipdirler. Atom numarası atomdaki proton sayısını (cekirdek yükünü) gösteren sayıdır. Bir elementin böylece tüm atomlarında aynı sayıda proton bulunur. Proton sayıları aynı,nötron sayısı (kütle numaraları (= proton sayısı + nötron sayısı)) farklı atomlara izotop denir.

Toplam 118 adet element bulunmuştur. Bunların 94 tanesi Dünya üzerinde doğal olarak bulunmaktadır. 80 adet element sabit izotopa sahiptir. Bu elementler, atom numarası 43 ve 61 (teknetyum ve prometyum) dışında atom numarası 1’den 82’ye kadar olan atomlardır. Atom numarası 83 ve daha fazlası olan atomlar (bizmut ve fazlası) kesinlikle sabit değildirler ve radyoaktifözellikler barındırırlar. Atom numarası 83’ten 94’e kadar olanlar sabit değillerdir.

İnsan vücudunda elementler

Bir element insan vücudunda yüzde miligram mertebesinde bulunursa bu elemente makroelement (majörelement, plastik element) denir. Diğerlerine nazaran daha az oranda (yüzde mikrogram mertebesinde) bulunanlara ise izelement (oligoelement, minörelement, katalitik element) adı verilir. Minörelementler genellikle enzim, hormon gibi vücutta önemli fonksiyonu olan maddelere bağlı olarak görev yaparlar.

İyon halinde bulunanlar

Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Cl, HCO3, PO43-, HPO42- gibi iyonlar halinde bulunurlar. Elektrolit dengeyi sağlarlar. Ayrıca vücutta su dengesinin ve osmotik basıncın ayarlanması iyon halindeki elementlerle sağlanır.

Kompleks Halinde Bulunanlar

Hemoglobinde, miyoglobinde demir (Fe) bulunur, çeşitli enzimlerin yapısında da metal iyonları bulunmaktadır. Bunların haricinde silisyum (Si), alüminyum (Al), kalay (Sn) vearsenik (As) de az miktarda bulunabilir. Kurşun (Pb) ve kadmiyum (Cd) da yiyecek kapları ve kirli hava ile vücuda girebilir.

600px-Periyodik_tablo_tr.svgimyasal element

Tagged :