Fizik, temel bilimlerden biridir. Fizik sözcüğü eski Yunancada doğa demektir. Fizikçiler doğada bulunan herşeyi ve karşılaşılan her olayı incelerler. Fizikçi, bunları en ince noktalarına kadar inceler ve olayları, temel fizik yasalarına göre açıklamaya çalışır. Maddenin incelenmesi, fiziğin önemli bir bölümüdür. Madde, doğadaki bütün cisimlerin özüdür. Çok küçük atomların bile maddesi vardır. Çok büyük yıldız sistemleri de bilinen en büyük madde gruplarıdır, Fizikçi, maddeyle çok yakından ilgili olan enerjiyle de ilgilenir. Isı, ışık. radyo dalgaları ve X- ışınlarının yayılması enerji çeşitleridir. Bunlar maddeden ortaya çıkar, maddeyi etkiler ve bazen de yok eder.
Fizik, maddenin hareketini ve enerjiyi de araştırır.
Bize, ısınan cisimlerdeki atomların hareketleri, ışığın bir elsimden. örneğin sudan nasıl geçtiği gibi çeşitli konularda bilgi verir. Böylece, maddenin ve enerjinin değişik durumlarını öğrenmiş oluruz. Fizikçi, bir katı metalin ısıtılınca niçin sıvı durumuna geçtiğini, ısıtılmaya devam edilince niçin gaz olduğunu gösterir. Bazı küçük tanecikIerin nasıl oluştuğunu, nasıl parçalandığını ya da başka şekiilere dönüştügünü inceler.
Fizikte ulaşılan sonuçlar bilimin bütün alanlarında kullanılır. Atomlar konusundaki bilgiler, bir gökbilimciye yıldızların geçmişi ve geleceği konusunda fikir verir. Yaşayan organizmaların (bitki, hayvan ve insan) hareketleri de fiziğin temel vasalarıvla açıklığa kavuşturulmuştur. Fizikçi, kuşların ve uçakların uçmasını sağlayan .kuvvetleri de araştırır. Bulutlardaki elektrik akımını olduğu kadar, radyolarda ve komputerlerde kullanılan küçük transistörleri de inceler.
Dünyanın mıknabslığı ve kıtaların hareketleri de fizikçinin çözmesi gerekli sorunlardır. Bir uzay aracının yörüngesinin hesabı ve uzaya götüren çeşitli aygıtların düzenlenmesi de fiziksel araştırma konularındandır.
Fizikle uğraşanlarm çok eski zamanlardan beri var olduğu bir gerçektir. Yüzyıllardır çeşitli ülkelerdeki fizikçiler savısız kurarnlar ileri sürmüşler. çeşitli gözlemlerde bulunmuşlardır. Önceleri bu gözlemler, belli bir bilimle ilgili değildi. Doğadaki olayların nasılolduğu inceleniyordu. Fakat bunlar giderek bugünkü modern fiziğin temelini oluşturdu. Eski Yunanlı fizikçiler: Eski Yunanlıların doğa konusunda birçok fikirleri vardı. Bunlar, bugün yapıldığı gibi gözlemler ve deneyler sonucu değil de, düşünerek ortaya atılmıştı.
M.Ö. 600 yıllarında Milet şehrinden Tales, her şeyin suyun değişik şekillerinden yapılmış olduğunu ileri sürdü. Bu görüş bize garip görünebilir. Oysa bugün, çevremizdeki bütün maddelerin basit ve temel bazı maddelerden oluştuğunu bilivoruz. Fizikçilerin bunu bulması çok sonra olmuştur. Demokritus da, M.Ö. V. yüzyılda, başka bir görüş ortaya attı. Atom kavramını getirdi. Bir madde, devamlı olarak parçalarursa. giderek, artık bölünemiyecek parçalara ulaşılırdı. Böyle bir parçaya, artık bölünemez anlamına gelen atom adını verdi. Demokritus’a göre atomlar çeşitli şekillerde olabilir ve çeşitli maddeleri oluşturmak üzere birbirleriyle birleşebilirdi. Bu kuram, 2000 yıl sonra, zamanımızda deneyselolarak kanıtlanmıştır. Büyük filozof Aristo ise M.ö. LV. yüzyılda yaşamıştır. O da, maddeyi oluşturan bazı basit tanecikler bulmak istedi. Aristo’va göre beş ana element vardı. Bunlar toprak, hava, ateş, su ve yıldızların yapıldığı eterdi. Bazı elementler diğerlerinden daha kuru, daha sıcak veyadaha ağırdı. Elementlerin birleşmesiyle oluşan cisimler de, farklı özellikler gösterivorlardı.
Aristo, her elementi n belirli bir yeri olduğunu ileri sürdü. Eğer bir element yerinde değilse, yerine gitrnek için hareket ederdi. Dumanın yükselmesi büyük ölçüde ateş elementinden oluşmasının sonucuvdu. Ateş ise yeri havanın üstünde olan bir elementti. Aristo. hareketle ilgili de birçok görüş ortaya attı. Fakat bunları deneyerek kanıtlamayı düşünmedi,
M.Ö. VI. yüzyılda yaşamış olan Pitagor ve M.Ö. iii. yüzyılda yaşamış olan Arşımed. çağımızın bilim adamları gibi, deneyler yaparak çalıştılar. Deney sonuçlarını matematik formüllerle belirttiler. Pitagor, ipleri titreştirerek müzikal sesler elde etmeye çalıştı. Arşimed. eski çağların en büyük deneysel fizikçisivdi.Makinelerdeki kaldıraçlar üzerinde çalıştı. Sıvı içine konan katı cisimlerin ne zaman batıp, ne zaman yüzdüğünü araştırdr. Bu konuda bulduğu yasa günümüzde de geçerliliğini korumaktadır. Eski Yunan uygarlığı sona erince. bilimsel gelişmeler de durakladı. Romalılar mimarlık ve mühendislikte çok ilerivdi, Fakat fizikle ilgili araştırmalar yapmadılar. Bununla birlikte, Eski Yunanlıların bulduğu ilkeleri benimseyip sürdürdüler. Özellikle Demokritus’un atomlar hakkındaki kuramını benimsediler
Araplar: Arap uygarlığı M.S. Vii. yüzyılda büyük aşama gösterdi. Matematik ve astronomide çok i1eriydiler; deneysel çalışmalar da yapıyorlardı. Işığın yayılışı, mercekler ve aynalar konusunda birçok şey buldular.
Eski Yunanlıların yazdığı ve kaybolmuş olan yapıtları araştırdılar. M.S. Xl. yüzyılda, Yunanlıların yapıtlarının Arapça çevirilerLAvrupa’ya geldi ve Avrupa dillerine çevrildi. Avrupalılar, Aristo’ yu yeniden tanıdılar. Onun yanlışlarını da benimsediler. Bu yanlışların ortaya çıkarılması, Xlll. yüzyılda Ingiliz bilgini Roger Bacon tarafından gerçekleştirildi. Bacon doğa hakkında doğru değerlendirmelerin ancak deneylerle yapılabileceğini ileri sürüyor, eski düşünürlerin fikirlerini olduğu gibi kabul etmiyordu. Ne var ki bilim adamları Bacon’un görüşlerini ancak XVII. yüzyılda benimsediler.
Evrensel fizik: Fizikteki birçok kuram, deneylerle gerçeklenmesinden çok önce ortaya atılmıştır. Örneğin, Dernokritus, bugünün olanaklarına sahip olmadığı halde, atomun varlığını bulmuştur. Yine kimi Yunan bilginleri, Dünyanın Güneş çevresinde döndüğünü öne sürmüşlerdir. Kopernik XVi. yüzyılda bunu tekrarlamıştır. Daha sonra XVii. yüzyılda astronom lohannes Kepler, Dünyanın da diğer gezegenler gibi, Güneş çevresinde döndüğüne ilişkin gezegenler yasasını bulmuştur. Bu sonucadeneysel yolla ulaşılmamış olmakla birlikte, gezegenler yasası Kopernik’in fikirlerini doğrulamıştır. Aristo gökyüzündeki diğer cisimlerle Dünyanın ayrı şeyler olduğunu söylemişti. Gökyüzündeki cisimleri eksiksiz ve değişmez olarak tanımlamıştı. Kepler’in çalışmaları, bilginlerin, Dünya ve gökyüzündeki diğer cisimleri’; aynı olduğunu düşünmelerini sağladı. Bu görüşler, Dünyanın en ünlü fizikçilerinden italyan Galileo Galilei tarafından doğrulandı.
1609′dan sonraki yıllarda Galileo, gökyüzünü teleskop denilen dürbünüyle gözledi. Gök cisimlerinin, Aristo’nun söylediğinden çok değişik olduğunu gördü. Bu cisimleri n değişmez olmadığını saptadı. Jüpiter gezegeni çevresinde dönen dört tane uydu olduğunu gördü. Kuyrukluyıldızların Güneş sisteminden çok uzakta hareket ettiklerini ve sanıldığı gibi hava içinde olmadıklarını anladı. Bazı yıldızların bazen göründüğünü, bazen kaybolduğunu izledi. Dünyaya düşen cisimlerle de deneyler yaptı. Düşen cisimlerin hızının, ağırlıklarına bağlı olmadığı yasasını keşfetti. Aristo, ağır cisimlerin daha hızlı düşeceklerini ileri sürrnüştü. Böylece bu düşüncenin yanlışlığı ortaya konmuş oldu.
Aristo, bir cismin harekete devam etmesi için daima bir kuvvet etki etmesi gerektiği görüşündevdi. Galileo, buna da karşı çıktı. Yalnızca hareketin hızını veya doğrultusunu değiştirmek için kuvvet gerekliydi. Dünya ile Ayarasında giden bir uzayaracına bir kuvvet etki etmediği halde, hareketine devam eder. Calileo Dünyadaki gelgit olaylarında Ayın etkisi olduğunu kabul etmeyerek yanlışlığa düştü. Dünyanın günlük hareketiyle ilgili bazı yanlışları da vardı. Fakat en önemli yönü bulduğu şeyleri, deneylerle gerçeklernek istemesiydi.
Newton’un başarısı: Galileo’nun astronomi ve düşen cisimler konusundaki buluşları, yeni ve genel bir kuramla açıklandı. Bu kuram 1687′dp. Doğal Felsefenin Matematikselilkeleri adlı kitapda Newton tarafından açıklandı.Bu.kurarn. bütün özel durumları kapsıyordu; günümüzde bile fiz iğin önemli kuramlarından biri olarak değerlendiriImektedir .
Newton. karmaşık olayları birkaç basit ilkeyle açıklıyordu. Hareketle ilgili üç temel yasa ortaya koymuştu. Kuvvetin tanımını da yapmıştı. Yerçekimi yasası ise, yeni bir buluştu. Çekim yasasına göre: evrendeki her kütle, diğer bir kütleyi “çekim kuvveti” denilen bir kuvvetle çeker. Bu kuvvet yalnızca gök cisimleriarasında değil, Dünya ve üstündeki cisimler arasında da vardır. Kuramın ikinci özelliği, matematik formüllerle belirlenmiş olmasıydı. Pitagor ve Arşimed gibi, Newton da yasalarını matematikle belirtmiştir.Hem gezegenlerin hareketlerini, hem de düşen cisimlere ilişkin yasayı matematik formüllerle ortaya koymuştu. Üçüncü özelliği, kuramın evrenseloluşuydu.
Herhangi durumdaki ve koşullardaki bütün maddeler için doğruydu. Dördüncüsü, kuranı. düşen cisimlerin, gezegenlerin ve uyduların hareketleriyle ilgili bütün durumları kapsıyordu. Daha önce bulunan vasaları da açıklayabiliyordu. Kepler’in gezegen hareketleriyle ilgili yasası, Galileo’nun düşen cisimlerle ilgili yasası Newton’un ilkeleriyle çelişmiyordu Ayrıca bu kurarn yeni durumlara kolayca uvdurulabiliyordu. Kepler yasasının, sonradan bulunabilecek yeni gezegenlere veya uydulara da uygulanabilmesini sağlıyordu. Dünyanın ekvatordaki çı:kıntısının Dünyanın dönmesi nedeniyle oluştuğunu ileri sürüyordu. Son olarak bu kurarn birleştiriciydi. Çeşitli bilimIere ait yasaları içine alabilmişti.
Newton’dAn sonrA: Birçok bilim adamı, Newton’ un kuramıvla. elektrik, magnetizma, kimyasal olaylar, ışık vb. konularındaki bütün olayları açıklamaya çalıştılar. Herşey, çekim yasasına uyan küçük taneciklerden oluşuyor olarak düşünülebilirdi. Belki çekim’ kuvvetine bazı başka kuvvetler de eklenebilirdi.
Elektrik büyük ölçüde XViii. yüzyılda incelendi. Büyük miktarda durgun (statik) elektrik depo edebilen makineler yapıldı. Basit piller, elektrik akımıyla dolduruldu. Çekim kuvvetine çok benzeyen elektriksel kuvvet bulundu. Magnetizma da açıklığa kavuştu. Bu iki konu, elektromagnetizma olarak birleştirildi.İngiliz fizikçi Clerk Maxwell, elektrik ve magnetizma konusunda matematiksel bir kuram geliştirdi. Elektromagnetik dalgalar denilen bazı dalga tiplerinin elektrik yüklerini harekete geçirerek elde edilebileceğini gösterdi: Dalgalar, ışık hızıyla hareket ediyorlardı.
Bu kurarn. ışık kuramınıaçıklama olanağını verdi. Maxwell, yeni elektromagnetik dalga türlerinin varolabileceğini öne sürdü. Bunlardan biri 1888′de Heinrich Hertz tarafından bulunacak olan radyo dalgalarıydı. Fizikçiler, bu kuramı, böyle dalgaların maddelere nasıl etki vaptığtru incelemekte kullandılar.Böylece Maxwell de madde yasasıyla yayılma yasasını bir ölçüde birleştirmeyi başardı. Bu, fizikte önemli bir gelişmeydi. Atom kurammm ıelişmesi: Atomla ilgili eski görüş, XIX yüzyılda yeniden ele alındı. Atomun varııgı ve özellikleri konusundaki gelişme yavaş oluyordu. Ilkolarak Dalton, atom kuramını kimyasal olarak açıklamayı denedi. Kimyasal ölçmelerle farklı atomların ağırlıklarını karşılaştırdı.
Bu konudaki ilk başarı, atom kuramını ,azların durumuyla açıklayarak kazanıldı. Bir gaz hızlA hareket eden birçok atomdan oluşuyordu. Atomlar; içinde gaz bulunan kabın çeperlerinden dışarı çıkıyor ve bu şekilde kabın çeperini itivordu. Atom sayısı fazla, kab da küçükse, daha çok atomçıkıyor ve itkileri büyüyordu. Böylece, daha küçük bir kaba konan gazın basıncının neden fazlalaştığı açıklanmış oldu. Giderek, sıvı ve katı maddelerinin özelliklerinin de atom kuramıyle açıklanması gerçekleşti. XX. yüzyılda, atomun nasıl oluştuğu incelendi. Demokritus’un ileri sürdüğü atomun parça lanamıyacağı görüşünün doğru olmadığı saptandı. Bu konudaki araştırmalar sonunda kimya bilimi, fiziğin birçok alanıyla birleşti.
Fizikteki en büyük birleştirici görüş, enerji konusudur. Enerjiyle ilgili temel ilke, herhangi bir olaydan sonra enerji miktarının aynı kalmasıydı. Bu bütün enerji çeşitleri için doğruydu. Hareket enerjisi, çekim enerjisi, elektrik enerjisi, ısı enerjisi v.s. hep buna uyuyordu. Bu, enerjinin korunumu ilkesivdi. Değişik enerjilerin birbirine nasıl dönüştügünü gösteriyordu. Bu ilke birçok problemi çözüyordu. Fizikte devrimler: Çağırruzda. fizikçiler büyük bir yeniliğe ayak uydurdular. En geçerli kuramlar bile, bir süre sonra geçerliliklerini yitiriyorlardı. Örneğin, Newton yasası bazı durumlarda yanlış sonuç veriyordu. Çok hızlı giden cisimlere, kuvvetli çekim etkilerine ve atomdaki çok küçük taneciklere, Newton yasası uygulanamıyordu. Bunlar için yeni ve değişik kurarnlar gerekliydi.
Bu problemler, büyük ölçüdeçağımızın en büyük fizikçisi Albert Einstein tarafından çözüldü.Einstein, 1900 yıllarında, görecelik (relativite) kuramını ortaya attı. Bu kuram Newton’un açıklayamadığı birçok konuyu aydınlığa kavuşturuyordu. Uzay, zaman ve ağırlık arasındaki yakın bağları açığa çıkarıyordu. Bazı yeni bilgiler vermişti. Bunlardan biri, maddeyle enerjinin birbirine dönüşebileceği idi. Enerji maddenin değişik şekilde ifadesiydi. Bu fikir, atomun parçalanmasını ve sonra da ondan büyük bir enerji eldesini sağladı.
Fizikte yeni bir görüş de kuantum kuramıydı. Kuantum, belirli bir şeyin küçük esas bir miktarıdır. Bunun büyük miktarları, kuantumun çarpımlarıyla elde edilebilir. Fakat kuantumdan daha küçük bir birimle ölçülemez. Örneğin enerji, bu temel büyüklükten birkaçı (kuanta) olarak ölçülebilir. Newton. enerjinin her zaman herhangi bir büyüklükte bulunabileceğini sanmıştı. Kuantum kuramı doğa hakkındaki açıklamaları da geliştirdi. Fizikçilerin ışığı ve atomu anlamalarını sağladı.
Artık fizik, Newton zamanındaki belirlilikten (determinizm) ayrılmıştır. Örneğin, zamanımızda bir taneciğin tam olarak nerede bulunduğunu ve hangi hızla gittiğini tam olarak bilmeye gerek yoktur. Bunun yerine nerede olabileceği ve hangi hızla gidebileceği araştırılır. Yani olabilirlik kavramı önemlidir. Bugün eski ve yeni birçok problem, fizikçiler tarafından çözülmüştür. Fakat maddenin yapısındaki en küçük basit tanecikler henüz tam açıklanamamıştır. Kuasar denilen çok büyük enerjiler için de durum böyledir.
Endüstri ülkelerinde binlerce fizikçi çalışmaktadır. Üniversitelerde, araştırma kurumlarında araştırmalar yapmaktadırlar. Bir fizikçinin çalışması kuramsal veya deneysel olabilir. Kuramsal çalışmada, daha önce bulunmuş-kurarnlar geliştirilir. Bunun için matematik bilgisi gereklidir. Çok kere komputerler (elektronik hesap makineleri kullanılır. Bunların sağladığı yardım çok önemlidir. Deneysel çalışmada deneyler yapılarak ölçüler elde edilir ve yeni araçlar geliştirilir. Deneysel çalışanlar ekip şeklinde çalışırlar.
