معرفي رشته هاي تحصيلي

نظريه و آزمايشنظريه پردازان به دنبال ايجاد مدل هاي رياضي هستند كه هم با آزمايش هاي موجود موافق باشد و هم با موفقيت نتايج آزمايشي آينده را پيش بيني كند ، در حالي كه متخصصان تجربي براي آزمايش پيش بيني هاي نظري و كشف پديده هاي جديد آزمايشاتي را طراحي و انجام مي دهند. گرچه تئوري و آزمايش به طور جداگانه توسعه يافته اند ، اما به شدت بر يكديگر تأثير مي گذارند و به يكديگر بستگي دارند. پيشرفت در فيزيك غالباً هنگامي اتفاق مي افتد كه نتايج تجربي با توضيح تئوري هاي موجود مخالفت كنند ، تمركز شديدي بر مدل سازي اعمال شود ، و هنگامي كه نظريه هاي جديد پيش بيني هاي آزمايشي آزمايشگاهي را ايجاد مي كنند ، كه الهام بخش توسعه آزمايش هاي جديد (و اغلب تجهيزات مرتبط) هستند.
فيزيكداناني كه در تعامل نظريه و آزمايش كار مي كنند پديدارشناس ناميده مي شوند ، كه پديده هاي پيچيده مشاهده شده در آزمايش را مطالعه مي كنند و براي ارتباط آنها با يك نظريه بنيادي تلاش مي كنند.فيزيك نظري در طول تاريخ از فلسفه الهام گرفته است. الكترومغناطيس از اين طريق يكپارچه شد. [f] فراتر از جهان شناخته شده ، رشته فيزيك نظري نيز به مباحث فرضي مي پردازد ، [g] مانند جهان هاي موازي ، چند ضلعي و ابعاد بالاتر. نظريه پردازان اين ايده ها را به اميد حل مشكلات خاص با نظريه هاي موجود فرا مي خوانند. آنها سپس پيامدهاي اين ايده ها را كاوش كرده و در جهت پيش بيني آزمايش پذير تلاش مي كنند.
فيزيك تجربي مهندسي و فناوري را گسترش داده و گسترش مي دهد. فيزيكدانان تجربي كه درگير تحقيقات اساسي هستند ، با تجهيزاتي مانند شتاب دهنده ذرات و ليزر طراحي و آزمايش مي كنند ، در حالي كه افرادي كه در تحقيقات كاربردي شركت مي كنند اغلب در صنعت كار مي كنند ، فن آوري هايي مانند تصويربرداري تشديد مغناطيسي (MRI) و ترانزيستورها را توسعه مي دهند. فاينمن متذكر شده است كه تجربي گران ممكن است مناطقي را جستجو كنند كه توسط نظريه پردازان خوب كاوش نشده است.فيزيك طيف گسترده اي از پديده ها را شامل مي شود ، از ذرات بنيادي (مانند كوارك ها ، نوترينوها و الكترون ها) گرفته تا بزرگترين ابر خوشه هاي كهكشانها. در اين پديده ها اساسي ترين اشيا وجود دارند كه همه چيزهاي ديگر را تشكيل مي دهند. بنابراين ، گاهي اوقات فيزيك را "علم بنيادي" مي نامند. [54] هدف فيزيك توصيف پديده هاي مختلفي است كه در طبيعت از نظر پديده هاي ساده تر رخ مي دهد. بنابراين ، فيزيك هدف آن است كه هم موارد مشاهده شده توسط انسان را با علل اصلي پيوند دهد و هم اين علل را به هم متصل كند.
به عنوان مثال ، چينيان باستان مشاهده كردند كه برخي از سنگها (لودستون و مگنتيت) توسط يك نيروي نامرئي جذب يكديگر مي شوند. اين اثر بعداً مغناطيسي ناميده شد ، كه اولين بار در قرن هفدهم با دقت مورد بررسي قرار گرفت. اما حتي قبل از اينكه چيني ها مغناطيسي را كشف كنند ، يونانيان باستان از اشيا other ديگري مانند عنبر مي دانستند كه اگر با خز ماليده شود ، جذابيت نامرئي مشابهي بين اين دو ايجاد مي شود. اين نيز اولين بار در قرن هفدهم به طور دقيق مورد بررسي قرار گرفت و برق ناميده شد. بنابراين ، فيزيك دو مشاهده از طبيعت را از نظر برخي از دلايل اصلي (الكتريسيته و مغناطيس) درك كرده است. با اين حال ، كارهاي بيشتر در قرن نوزدهم نشان داد كه اين دو نيرو فقط دو جنبه متفاوت از يك نيرو بودند - الكترومغناطيس. اين روند "متحد كردن" نيروها امروز نيز ادامه دارد و الكترومغناطيسي و نيروي هسته اي ضعيف اكنون دو جنبه برهم كنش الكتروضعف در نظر گرفته شده اند. فيزيك اميدوار است كه دليل نهايي (نظريه همه چيز) را براي چرايي طبيعت موجود پيدا كند (براي اطلاعات بيشتر به بخش تحقيقات فعلي در زير مراجعه كنيد). [61]
زمينه هاي تحقيقتحقيقات معاصر در فيزيك را مي توان به طور گسترده به فيزيك هسته اي و ذرات تقسيم كرد. فيزيك ماده چگال فيزيك اتمي ، مولكولي و نوري ؛ فيزيك نجومي؛ و فيزيك كاربردي برخي از گروه هاي فيزيك نيز از تحقيقات آموزش فيزيك و اطلاع رساني فيزيك پشتيباني مي كنند.
از قرن بيستم ، رشته هاي فردي فيزيك به طور فزاينده اي تخصص يافته اند و امروزه اكثر فيزيكدانان براي تمام مشاغل خود در يك زمينه واحد كار مي كنند. "جهانيان" مانند انيشتين (1959-1879) و لو لاندو (1968-1989) كه در چندين زمينه فيزيك كار مي كردند ، اكنون بسيار نادر هستند. [h]
رشته هاي اصلي فيزيك ، همراه با زيرمجموعه ها و تئوري ها و مفاهيمي كه به كار مي برند ، در جدول زير نشان داده شده است.فيزيك هسته اي و ذراتفيزيك ذرات مطالعه اجزاي سازنده اوليه ماده و انرژي و فعل و انفعالات بين آنها است. [63] علاوه بر اين ، فيزيكدانان ذرات شتاب دهنده هاي با انرژي بالا ، [64] ردياب ، [65] و برنامه هاي رايانه اي [66] لازم براي اين تحقيق را طراحي و توسعه مي دهند. اين ميدان "فيزيك پرانرژي" نيز ناميده مي شود زيرا بسياري از ذرات بنيادي به طور طبيعي اتفاق نمي افتند بلكه فقط در هنگام برخورد انرژي زياد با ذرات ديگر ايجاد مي شوند.در حال حاضر ، فعل و انفعالات ذرات و زمينه هاي بنيادي با مدل استاندارد توصيف شده است. اين مدل 12 ذره شناخته شده ماده (كوارك ها و لپتون ها) را در اختيار دارد كه از طريق نيروهاي بنيادي قوي ، ضعيف و الكترومغناطيسي برهم كنش مي كنند

اگرچه فيزيك با طيف گسترده اي از سيستم ها سروكار دارد ، اما نظريه هاي خاصي توسط همه فيزيكدانان استفاده مي شود. هر يك از اين نظريه ها بارها مورد آزمايش قرار گرفتند و مشخص شد كه تقريب كافي از طبيعت است. به عنوان مثال ، تئوري مكانيك كلاسيك به طور دقيق حركت اجسام را توصيف مي كند ، به شرطي كه آنها بسيار بزرگتر از اتم ها باشند و با سرعت بسيار كمتري از سرعت نور حركت كنند. اين نظريه ها امروزه همچنان حوزه تحقيق فعال هستند. نظريه هرج و مرج ، جنبه قابل توجهي از مكانيك كلاسيك در قرن بيستم ، سه قرن پس از فرمول بندي اصلي مكانيك كلاسيك توسط نيوتن (1642-1727) كشف شد.
اين نظريه هاي اصلي ابزار مهمي براي تحقيق در موضوعات تخصصي تر هستند و انتظار مي رود كه هر فيزيكدان فارغ از تخصص ، در آنها سواد داشته باشد. اينها شامل مكانيك كلاسيك ، مكانيك كوانتوم ، ترموديناميك و مكانيك آماري ، الكترومغناطيس و نسبيت خاص است.
فيزيك كلاسيكفيزيك كلاسيك شامل شاخه ها و موضوعات سنتي است كه قبل از آغاز قرن بيستم شناخته و توسعه يافته بودند - مكانيك كلاسيك ، آكوستيك ، اپتيك ، ترموديناميك و الكترومغناطيس. مكانيك كلاسيك مربوط به اجسامي است كه توسط نيروها و اجسام در حال حركت بر روي آنها اعمال مي شود و ممكن است به استاتيك (مطالعه نيروهاي روي يك بدن يا اجسامي كه تحت شتاب نيستند) ، سينماتيك (مطالعه حركت بدون توجه به علل آن) و پويايي (مطالعه حركت و نيروهاي م itثر بر آن) ؛ مكانيك همچنين ممكن است به مكانيك جامد و مكانيك سيالات تقسيم شود (كه به عنوان مكانيك پيوستار شناخته مي شوند) ، شاخه هاي دوم شامل شاخه هايي مانند هيدرواستاتيك ، هيدروديناميك ، آيروديناميك و پنوماتيك است. آكوستيك مطالعه نحوه توليد ، كنترل ، انتقال و دريافت صدا است. [44] شاخه هاي مهم آكوستيك مدرن شامل سونوگرافي ، مطالعه امواج صوتي با فركانس بسيار بالا فراتر از محدوده شنوايي انسان است. آكوستيك زيستي ، فيزيك تماس و شنيدن حيوانات ، [45] و الكتروآكوستيك ، دستكاري امواج صوتي قابل شنيدن با استفاده از الكترونيك. [46]
اپتيك ، مطالعه نور ، نه تنها به نور مرئي بلكه با اشعه مادون قرمز و اشعه ماورا بنفش مربوط مي شود ، كه همه پديده هاي نور مرئي را به جز ديد ، مانند بازتاب ، شكست ، تداخل ، پراش ، پراكندگي و قطبش نور را نشان مي دهد. . گرما نوعي انرژي است ، انرژي دروني كه ذرات آن ماده تشكيل مي دهد. ترموديناميك با روابط بين گرما و ساير اشكال انرژي سروكار دارد. از زمان كشف ارتباط صميمانه بين آنها در اوايل قرن نوزدهم ، الكتريسيته و مغناطيس مورد مطالعه قرار گرفته است. يك جريان الكتريكي باعث ايجاد يك ميدان مغناطيسي مي شود و يك ميدان مغناطيسي متغير باعث القاي جريان الكتريكي مي شود. الكترواستاتيك با بارهاي الكتريكي در حالت استراحت ، الكتروديناميك با بارهاي متحرك و مغناطيسي با قطب هاي مغناطيسي در حالت استراحت سروكار دارد.فيزيك كلاسيك عموماً در مقياس طبيعي مشاهده به ماده و انرژي مربوط مي شود ، در حالي كه بيشتر فيزيك مدرن مربوط به رفتار ماده و انرژي در شرايط شديد يا در مقياس بسيار بزرگ يا بسيار كوچك است. به عنوان مثال ، فيزيك اتمي و هسته اي در كوچكترين مقياسي كه مي توان عناصر شيميايي را در آن شناسايي كرد ، مطالعه مي كند. فيزيك ذرات بنيادي در مقياس كوچكتر است زيرا مربوط به اساسي ترين واحدهاي ماده است. اين شاخه از فيزيك به دليل داشتن انرژي بسيار زياد لازم براي توليد انواع مختلف ذرات در شتاب دهنده هاي ذرات ، به عنوان فيزيك پرانرژي نيز شناخته مي شود. در اين مقياس ، تصورات عادي و متعارف از فضا ، زمان ، ماده و انرژي ديگر معتبر نيستند. [47]
دو نظريه اصلي فيزيك مدرن تصويري متفاوت از مفاهيم فضا ، زمان و ماده با آنچه در فيزيك كلاسيك ارائه شده ارائه مي دهند. مكانيك كلاسيك طبيعت را به صورت پيوسته تقريب مي زند ، در حالي كه نظريه كوانتوم مربوط به ماهيت گسسته بسياري از پديده ها در سطح اتمي و زير اتمي و جنبه هاي مكمل ذرات و امواج در توصيف چنين پديده هايي است. نظريه نسبيت مربوط به توصيف پديده هايي است كه در چارچوب مرجعي اتفاق مي افتد كه نسبت به يك ناظر در حركت است. نظريه خاص نسبيت مربوط به حركت در غياب ميدان هاي گرانشي و نظريه عمومي نسبيت با حركت و ارتباط آن با گرانش است. نظريه كوانتوم و نظريه نسبيت در همه زمينه هاي فيزيك مدرن كاربردهايي دارند.به بيان ساده تر ، قوانين فيزيك كلاسيك با دقت سيستمهايي را توصيف مي كند كه مقياسهاي طول مهم آنها از مقياس اتمي بيشتر است و حركت آنها بسيار كندتر از سرعت نور است.

به بيان ساده تر ، قوانين فيزيك كلاسيك با دقت سيستمهايي را توصيف مي كند كه مقياسهاي طول مهم آنها از مقياس اتمي بيشتر است و حركت آنها بسيار كندتر از سرعت نور است. خارج از اين دامنه ، مشاهدات با پيش بيني هاي ارائه شده توسط مكانيك كلاسيك مطابقت ندارند. انيشتين در چارچوب نسبيت خاص شركت كرد ، كه مفهوم زمان و مكان مطلق را با زمان-زمان جايگزين كرد و توصيف دقيق سيستم هايي را كه اجزاي آنها داراي سرعتي نزديك به سرعت نور هستند ، مجاز دانست. پلانك ، شرودينگر و ديگران مكانيك كوانتوم را معرفي كردند ، مفهوم احتمالي ذرات و فعل و انفعالات كه امكان توصيف دقيق مقياس هاي اتمي و زير اتمي را فراهم مي كند. بعداً ، نظريه ميدان كوانتوم مكانيك كوانتوم و نسبيت خاص را يكپارچه كرد. نسبيت عام فضاي فضايي منحني پويا و منحني را مجاز مي داند كه با آن مي توان سيستم هاي بسيار عظيم و ساختار مقياس بزرگ جهان را به خوبي توصيف كرد. نسبيت عام هنوز با ساير توصيفات اساسي يكپارچه نشده است. چندين نظريه نامزد گرانش كوانتوم در حال توسعه است.
ارتباط با زمينه هاي ديگرپيش نيازهارياضيات يك زبان فشرده و دقيق را براي توصيف نظم در طبيعت به كار مي برد. اين مورد را فيثاغورس ، [49] افلاطون ، [50] گاليله ، [51] و نيوتن يادداشت و طرفداري كردند.
فيزيك از رياضيات [52] براي سازماندهي و فرمول بندي نتايج تجربي استفاده مي كند. از آن نتايج ، راه حل هاي دقيق يا برآورد شده بدست مي آيند ، نتايج كمي كه مي توان از آنها پيش بيني هاي جديد كرد و به طور آزمايشي تأييد يا نفي كرد. نتايج حاصل از آزمايشات فيزيك ، داده هاي عددي است كه واحد اندازه گيري آنها و تخمين خطاهاي اندازه گيري ها است. فن آوري هاي مبتني بر رياضيات ، مانند محاسبات ، فيزيك محاسباتي را به يك حوزه تحقيقاتي فعال تبديل كرده است.هستي شناسي پيش نياز فيزيك است ، اما رياضيات اينگونه نيست. اين بدان معناست كه فيزيك در نهايت به توصيف دنياي واقعي مربوط مي شود ، در حالي كه رياضيات مربوط به الگوهاي انتزاعي است ، حتي فراتر از دنياي واقعي. بنابراين عبارات فيزيك تركيبي هستند ، در حالي كه عبارات رياضي تحليلي هستند. رياضيات حاوي فرضيه ها است ، در حالي كه فيزيك حاوي نظريه ها است. عبارات رياضيات بايد فقط از نظر منطقي درست باشند ، در حالي كه پيش بيني عبارات فيزيك بايد با داده هاي تجربي و مشاهده شده مطابقت داشته باشد.
اين تمايز كاملاً واضح است ، اما هميشه واضح نيست. به عنوان مثال ، فيزيك رياضيات كاربرد رياضيات در فيزيك است. روش هاي آن رياضي است ، اما موضوع آن فيزيكي است. [53] مشكلات در اين زمينه با "مدل رياضي يك وضعيت فيزيكي" (سيستم) و "توصيف رياضي يك قانون فيزيكي" شروع مي شود كه براي آن سيستم اعمال خواهد شد. هر گزاره رياضي مورد استفاده براي حل يك معناي فيزيكي دشوار است. يافتن راه حل نهايي رياضي معنايي آسان تر دارد ، زيرا اين همان چيزي است كه حل كننده بدنبال آن است. [نياز به توضيحات]
فيزيك خالص شاخه اي از علوم بنيادي است (علوم پايه نيز ناميده مي شود. همچنين فيزيك "علم بنيادي" نيز خوانده مي شود زيرا تمام شاخه هاي علوم طبيعي مانند شيمي ، نجوم ، زمين شناسي و زيست شناسي توسط قوانين فيزيك محدود مي شوند. [54] به همين ترتيب ، شيمي را اغلب به دليل نقش آن در پيوند دادن علوم فيزيكي ، دانش اصلي مي نامند. به عنوان مثال ، شيمي خواص ، ساختارها و واكنش هاي ماده را مطالعه مي كند (تمركز شيمي بر مقياس مولكولي و اتمي ، آن را از فيزيك متمايز مي كند). ساختارها به اين دليل تشكيل مي شوند كه ذرات نيروهاي الكتريكي به يكديگر وارد مي كنند ، خصوصيات شامل مشخصات فيزيكي مواد معين مي شود و واكنش ها به موجب قوانين فيزيك مانند صرفه جويي در انرژي ، جرم و بار محدود مي شوند. فيزيك در صنايع مانند مهندسي و پزشكي اعمال مي شود.
كاربرد و نفوذفيزيك كاربردي يك اصطلاح عمومي براي تحقيقات فيزيك است كه براي يك كاربرد خاص در نظر گرفته شده است. يك برنامه درسي فيزيك كاربردي معمولاً شامل چند كلاس در يك رشته كاربردي ، مانند زمين شناسي يا مهندسي برق است. اين تفاوت معمولاً با مهندسي دارد كه ممكن است يك فيزيكدان كاربردي به طور خاص چيزي را طراحي نكند ، اما بيشتر از اين استفاده از فيزيك يا انجام تحقيقات فيزيك با هدف توسعه فناوري هاي جديد يا حل يك مسئله است.
اين رويكرد مشابه رياضيات كاربردي است. فيزيكدانان كاربردي در تحقيقات علمي از فيزيك استفاده مي كنند. به عنوان مثال ، افرادي كه روي فيزيك شتاب دهنده كار مي كنند ممكن است به دنبال ساخت ردياب هاي ذره اي بهتري براي تحقيق در فيزيك نظري باشند.از فيزيك به شدت در مهندسي استفاده مي شود. به عنوان مثال ، استاتيك ، زيرمجموعه مكانيك ، در ساختمان پل ها و ساير ساختارهاي ايستا استفاده مي شود. درك و استفاده از آكوستيك منجر به كنترل صدا و سالن هاي كنسرت بهتر مي شود. به همين ترتيب ، استفاده از اپتيك باعث ايجاد دستگاه هاي نوري بهتري مي شود. درك فيزيك شبيه سازهاي پرواز واقعي تر ، بازي هاي ويديويي و فيلم ها را ايجاد مي كند و اغلب در تحقيقات پزشكي قانوني بسيار مهم است.

از بسياري جهات ، فيزيك از فلسفه يونان باستان ناشي مي شود. از اولين تلاش تالس براي توصيف ماده ، تا استنتاج دموكريتوس كه اين ماده بايد به يك وضعيت ثابت تبديل شود ، نجوم بطلميوسي يك مكان بلورين و كتاب ارسطو فيزيك (يك كتاب اوليه در مورد فيزيك ، كه سعي در تحليل و تعريف حركت از از نظر فلسفي) ، فلاسفه مختلف يونان نظريه هاي خود را در مورد طبيعت ارائه دادند فيزيك تا اواخر قرن هجدهم به عنوان فلسفه طبيعي شناخته مي شد.
در قرن نوزدهم ، فيزيك به عنوان يك رشته متمايز از فلسفه و ساير علوم تحقق يافت. فيزيك ، مانند ساير علوم ، براي پيشرفت دانش ما از جهان فيزيك ، به فلسفه علم و "روش علمي" آن متكي است. [35] روش علمي از استدلال پيشيني و همچنين استدلال پسيني و استفاده از استنباط بيزي براي اندازه گيري اعتبار نظريه معين استفاده مي كند.
پيشرفت فيزيك به بسياري از س ofالات فلاسفه اوليه پاسخ داده است ، اما س questionsالات جديدي را نيز به وجود آورده است. مطالعه مباحث فلسفي پيرامون فيزيك ، فلسفه فيزيك ، شامل مسائلي مانند ماهيت مكان و زمان ، جبرگرايي و چشم اندازهاي متافيزيكي مانند تجربه گرايي ، طبيعت گرايي و واقع گرايي است.
بسياري از فيزيكدانان درباره پيامدهاي فلسفي كار خود نوشته اند ، به عنوان مثال لاپلاس ، كه طرفدار جبرگرايي علي بود ، [38] و شرودينگر ، كه درباره مكانيك كوانتوم نوشتند. [39] [40] راجر پنروز ، فيزيكدان رياضي ، توسط استيون هاوكينگ افلاطوني خوانده شد [41] ، ديدگاهي كه پنروز در كتاب خود به نام "راه رسيدن به واقعيت" مورد بحث قرار مي دهد. [42] هاوكينگ از خود به عنوان "تقليل گراي بدون شرم" ياد مي كرد و نظرات پنروز را زير سوال مي برد. [43]
نظريه هاي اصلياگرچه فيزيك با طيف گسترده اي از سيستم ها سروكار دارد ، اما نظريه هاي خاصي توسط همه فيزيكدانان استفاده مي شود. هر يك از اين نظريه ها بارها مورد آزمايش قرار گرفتند و مشخص شد كه تقريب كافي از طبيعت است. به عنوان مثال ، تئوري مكانيك كلاسيك به طور دقيق حركت اجسام را توصيف مي كند ، به شرطي كه آنها بسيار بزرگتر از اتم ها باشند و با سرعت بسيار كمتري از سرعت نور حركت كنند. اين نظريه ها امروزه همچنان حوزه تحقيق فعال هستند. نظريه هرج و مرج ، جنبه قابل توجهي از مكانيك كلاسيك در قرن 20 ، سه قرن پس از فرمول بندي اصلي مكانيك كلاسيك توسط نيوتن (1642-1727) كشف شد.
اين نظريه هاي اصلي ابزار مهمي براي تحقيق در موضوعات تخصصي تر هستند و انتظار مي رود كه هر فيزيكدان فارغ از تخصص ، در آنها سواد داشته باشد. اينها شامل مكانيك كلاسيك ، مكانيك كوانتوم ، ترموديناميك و مكانيك آماري ، الكترومغناطيس و نسبيت خاص است.فيزيك كلاسيكفيزيك كلاسيك شامل شاخه ها و مباحث سنتي است كه قبل از آغاز قرن بيستم شناخته و توسعه يافته بودند - مكانيك كلاسيك ، آكوستيك ، اپتيك ، ترموديناميك و الكترومغناطيس. مكانيك كلاسيك مربوط به اجسامي است كه توسط نيروها و اجسام در حال حركت بر روي آنها اعمال مي شود و ممكن است به استاتيك (مطالعه نيروهاي روي بدن يا اجسامي كه تحت شتاب نيستند) ، سينماتيك (مطالعه حركت بدون توجه به علل آن) و پويايي (مطالعه حركت و نيروهاي م itثر بر آن) ؛ مكانيك همچنين ممكن است به مكانيك جامد و مكانيك سيالات تقسيم شود (كه به عنوان مكانيك پيوستار شناخته مي شوند) ، شاخه هاي دوم شامل شاخه هايي مانند هيدرواستاتيك ، هيدروديناميك ، آيروديناميك و پنوماتيك است. آكوستيك مطالعه نحوه توليد ، كنترل ، انتقال و دريافت صدا است. [44] شاخه هاي مهم آكوستيك مدرن شامل سونوگرافي ، مطالعه امواج صوتي با فركانس بسيار بالا فراتر از محدوده شنوايي انسان است. آكوستيك زيستي ، فيزيك تماس و شنيدن حيوانات ، [45] و الكتروآكوستيك ، دستكاري امواج صوتي قابل شنيدن با استفاده از الكترونيك.فيزيك كلاسيك عموماً در مقياس طبيعي مشاهده به ماده و انرژي مربوط مي شود ، در حالي كه بيشتر فيزيك مدرن مربوط به رفتار ماده و انرژي در شرايط شديد يا در مقياس بسيار بزرگ يا بسيار كوچك است. به عنوان مثال ، فيزيك اتمي و هسته اي در كوچكترين مقياسي كه مي توان عناصر شيميايي را در آن شناسايي كرد ، مهم است.
اپتيك ، مطالعه نور ، نه تنها مربوط به نور مرئي بلكه اشعه مادون قرمز و ماوراlet بنفش است كه تمام پديده هاي نور مرئي را به جز ديد ، مانند بازتاب ، شكست ، تداخل ، پراش ، پراكندگي و قطبش نور را نشان مي دهد. . گرما نوعي انرژي است ، انرژي دروني كه ذرات آن ماده تشكيل مي دهد. ترموديناميك با روابط بين گرما و ساير اشكال انرژي سروكار دارد. از زمان كشف ارتباط صميمانه بين آنها در اوايل قرن نوزدهم ، الكتريسيته و مغناطيس مورد مطالعه قرار گرفته است. يك جريان الكتريكي باعث ايجاد يك ميدان مغناطيسي مي شود و يك ميدان مغناطيسي متغير باعث القاي جريان الكتريكي مي شود

انتقاد فيلوپونوس از اصول فيزيك ارسطويي ده سال بعد ، [19] در طول انقلاب علمي ، الهام بخشي براي گاليله گاليله بود. گاليله وقتي استدلال مي كرد كه فيزيك ارسطويي داراي نقص است ، در آثار خود به طور اساسي فيلوپونوس را ذكر كرد. [20] [21] در دهه 1300 ژان بوريدان ، معلم دانشكده هنر در دانشگاه پاريس ، مفهوم انگيزه را توسعه داد. اين گامي به سوي ايده هاي مدرن اينرسي و حركت بود.
بورس اسلامي ، فيزيك ارسطويي را از يونانيان به ارث برده و در دوران طلايي اسلامي ، آن را بيشتر توسعه داد ، به ويژه با تأكيد بر مشاهده و استدلال پيشيني ، فرم هاي اوليه روش علمي را توسعه داد.
مهمترين نوآوريها در زمينه بينايي و بينايي بود كه از آثار بسياري از دانشمندان مانند ابن سهل ، الكندي ، ابن الحيثم ، الفاريسي و ابن سينا حاصل مي شد. برجسته ترين اثر كتاب بينايي (كه به آن كتاب المنير نيز گفته مي شود) ، نوشته ابن الحيثم بود ، كه در آن او به طور قاطع ايده يونان باستان در مورد بينايي را رد كرد ، اما همچنين به نظريه جديدي نيز رسيد. وي در اين كتاب ، مطالعه اي درباره پديده camera obscura (نسخه هزار ساله او از دوربين سوراخ سوراخ) را ارائه داد و بيشتر به نحوه كار خود چشم پرداخت. وي با استفاده از تشريح و دانش دانشمندان قبلي ، توانست توضيح دهد كه چگونه نور به چشم وارد مي شود. او ادعا كرد كه پرتو نور متمركز است ، اما توضيح واقعي چگونگي تابش نور به پشت چشم بايد تا سال 1604 صبر كند. رساله او درباره نور ، تاريكي دوربين را صدها سال قبل از پيشرفت مدرن عكاسي توضيح داد. [23] ]
نقاشي ابن الحيثم (الحازن)ابن الحيثم (حدود 965 – حدود 1040) ، كتاب اپتيك كتاب اول ، [6.85] ، [6.86]. كتاب دوم ، [3.80] آزمايشات تاريكي دوربين وي را شرح مي دهد. [24]كتاب بينايي و هفت جلدي (كتاب المناطير) بيش از 600 سال بر تفكر در رشته هاي مختلف از نظريه ادراك بصري تا ماهيت چشم انداز در هنر قرون وسطايي ، هم در شرق و هم در غرب تأثير زيادي گذاشت. بسياري از محققان اروپايي و هم رديفان ديگر ، از رابرت گروستسته و لئوناردو داوينچي گرفته تا رنه دكارت ، يوهانس كپلر و آيزاك نيوتون ، بدهكار وي بودند. در واقع ، تأثير اپتيك هاي ابن هيثم در كنار همان اثر نيوتن با همين عنوان ، كه 700 سال بعد منتشر شد ، قرار دارد.
ترجمه كتاب بينايي تأثير زيادي در اروپا داشت. از آن ، بعداً دانشمندان اروپايي توانستند دستگاههايي بسازند كه همان مواردي را كه ابن الحيثام ساخته بود تكرار كنند و نحوه كار نور را درك كنند. از اين رو موارد مهمي مانند عينك ، ذره بين ، تلسكوپ و دوربين توليد شد.هنگامي كه اروپاييان اوليه مدرن از روشهاي كمي و تجربي براي كشف آنچه كه امروزه به عنوان قوانين فيزيك در نظر گرفته شده است ، فيزيك به يك علم جداگانه تبديل شد. [25]
تحولات عمده در اين دوره شامل جايگزيني مدل ژئوسنتريك منظومه شمسي با مدل heliocentric Copernican ، قوانين حاكم بر حركت اجرام سياره اي است كه توسط كپلر بين سالهاي 1609 و 1619 تعيين شد ، پيشگامان كار در مورد تلسكوپ ها و نجوم رصدي توسط گاليله در شانزدهم و قرن هفدهم ، و كشف و يكسان سازي نيوتن از قوانين حركت و جاذبه جهاني كه نام او را به همراه خواهد آورد. [26] نيوتن همچنين حساب ايجاد كرد ، [d] مطالعه رياضي تغيير ، كه روشهاي جديد رياضي را براي حل مسائل فيزيكي فراهم مي كرد. [27]
كشف قوانين جديد در ترموديناميك ، شيمي و مغناطيسي الكترومغناطيسي ناشي از تلاش هاي بيشتر تحقيقات در طول انقلاب صنعتي با افزايش نيازهاي انرژي بود. [28] قوانين متشكل از فيزيك كلاسيك براي اشيا on در مقياس هاي روزمره كه با سرعت غير نسبي حركت مي كنند بسيار مورد استفاده قرار مي گيرد ، زيرا در چنين شرايطي يك تقريب نزديك دارند و نظريه هايي مانند مكانيك كوانتوم و نظريه نسبيت در معادلات كلاسيك آنها ساده مي شوند مقياس با اين حال ، عدم دقت در مكانيك كلاسيك براي اجسام بسيار كوچك و سرعت بسيار بالا باعث پيشرفت فيزيك مدرن در قرن بيستم شد.فيزيك مدرن در اوايل قرن 20 با كار ماكس پلانك در تئوري كوانتوم و نظريه نسبيت آلبرت انيشتين آغاز شد. هر دو اين نظريه ها به دليل عدم دقت در مكانيك كلاسيك در شرايط خاص بوجود آمده اند. مكانيك كلاسيك سرعت متغير نور را پيش بيني مي كند ، كه با سرعت ثابت پيش بيني شده توسط معادلات الكترومغناطيس ماكسول قابل حل نيست. اين اختلاف با نظريه نسبيت خاص انيشتين ، كه جايگزين مكانيك كلاسيك براي اجسام داراي حركت سريع مي شود و سرعت ثابت نور را مجاز مي سازد ، اصلاح شد.

فلسفه طبيعي

فلسفه طبيعي ريشه در يونان در دوره باستان (650 پ.م. - 480 ق.م.) دارد ، وقتي فيلسوفان پيش سقراطي مانند تالس توضيحات غير طبيعي گرايانه را درباره پديده هاي طبيعي رد مي كردند و اعلام مي كردند كه هر واقعه علت طبيعي دارد. [14] آنها ايده هايي را تأييد كردند كه با عقل و مشاهده تأييد شده و بسياري از فرضيه هاي آنها در آزمايش موفقيت آميز بود. [15] به عنوان مثال ، اتميسم تقريباً 2000 سال پس از طرح توسط لوسيپوس و شاگردش دموكريتوس درست تشخيص داده شد. [16]
فيزيك در جهان قرون وسطايي اروپا و اسلاممقالات اصلي: علوم اروپا در قرون وسطي و فيزيك در جهان اسلام قرون وسطي
روش اصلي كاركرد دوربين سوراخ سوراخامپراتوري روم غربي در قرن پنجم سقوط كرد ، و اين منجر به كاهش فعاليتهاي فكري در قسمت غربي اروپا شد. در مقابل ، امپراتوري روم شرقي (معروف به امپراتوري بيزانس) در برابر حملات بربرها مقاومت كرد و به پيشرفت در زمينه هاي مختلف يادگيري ، از جمله فيزيك ادامه داد. [17]
در قرن ششم ، ايزيدور مايلتوس مجموعه مهمي از آثار ارشميدس را كه در Archimedes Palimpsest كپي شده است ، ايجاد كرد.
در قرن ششم اروپا جان فيلوپونوس ، يك دانشمند بيزانسي ، تعاليم فيزيك ارسطو را زير سال برد و اشكالات آن را متذكر شد. وي نظريه انگيزه را مطرح كرد. تا زمان ظهور فيلوپونوس ، فيزيك ارسطو مورد موشكافي قرار نگرفت. بر خلاف ارسطو ، كه فيزيك خود را بر اساس استدلال كلامي بنا نهاد ، فيلوپونوس به مشاهده متكي بود. درباره فيزيك ارسطو ، فيلوپونوس نوشت:
اما اين كاملاً اشتباه است و ديدگاه ما ممكن است با مشاهده واقعي م moreثرتر از هر نوع بحث لفظي تأييد شود. اگر بگذاريد از همان ارتفاع دو وزنه كه يكي از آنها چندين برابر وزن ديگر است سقوط كنيد ، خواهيد ديد كه نسبت زمانهاي مورد نياز براي حركت به نسبت وزنها بستگي ندارد ، بلكه تفاوت آنها در زمان بسيار كوچك است. و بنابراين ، اگر تفاوت وزنها قابل توجه نباشد ، يعني يكي از اينها ، بگذاريد بگوييم دو برابر ديگر ، هيچ تفاوتي وجود نخواهد داشت ، وگرنه يك تفاوت نامحسوس ، در زمان وجود خواهد داشت ، اگرچه تفاوت وزن با به هيچ وجه قابل اغماض نيست ، وزن يك بدن دو برابر بدن ديگر است [18]
انتقاد فيلوپونوس از اصول فيزيك ارسطويي ده سال بعد ، [19] در طول انقلاب علمي ، الهام بخشي براي گاليله گاليله بود. گاليله وقتي استدلال مي كرد كه فيزيك ارسطويي داراي نقص است ، در آثار خود به طور اساسي فيلوپونوس را ذكر كرد. [20] [21] در دهه 1300 ژان بوريدان ، معلم دانشكده هنر در دانشگاه پاريس ، مفهوم انگيزه را توسعه داد. اين گامي به سوي ايده هاي مدرن اينرسي و حركت بود.
بورس اسلامي ، فيزيك ارسطويي را از يونانيان به ارث برده و در دوران طلايي اسلامي ، آن را بيشتر توسعه داد ، به ويژه با تأكيد بر مشاهده و استدلال پيشيني ، فرم هاي اوليه روش علمي را توسعه داد.
مهمترين نوآوريها در زمينه بينايي و بينايي بود كه از آثار بسياري از دانشمندان مانند ابن سهل ، الكندي ، ابن الحيثم ، الفاريسي و ابن سينا حاصل مي شد. برجسته ترين اثر كتاب بينايي (كه به آن كتاب المنير نيز گفته مي شود) ، نوشته ابن الحيثم بود ، كه در آن او به طور قاطع ايده يونان باستان در مورد بينايي را رد كرد ، اما همچنين به نظريه جديدي نيز رسيد. وي در اين كتاب ، مطالعه اي درباره پديده camera obscura (نسخه هزار ساله او از دوربين سوراخ سوراخ) را ارائه داد و بيشتر به نحوه كار خود چشم پرداخت. وي با استفاده از تشريح و دانش دانشمندان قبلي ، توانست توضيح دهد كه چگونه نور به چشم وارد مي شود. او ادعا كرد كه پرتو نور متمركز است ، اما توضيح واقعي چگونگي تابش نور به پشت چشم بايد تا سال 1604 صبر كند. رساله او درباره نور ، تاريكي دوربين را صدها سال قبل از پيشرفت مدرن عكاسي توضيح داد.كتاب بينايي و هفت جلدي (كتاب المناطير) بيش از 600 سال بر تفكر در رشته هاي مختلف از نظريه ادراك بصري تا ماهيت چشم انداز در هنر قرون وسطايي ، هم در شرق و هم در غرب تأثير زيادي گذاشت. بسياري از محققان اروپايي و هم رديفان ديگر ، از رابرت گروستسته و لئوناردو داوينچي گرفته تا رنه دكارت ، يوهانس كپلر و آيزاك نيوتون ، بدهكار وي بودند. در واقع ، تأثير اپتيك هاي ابن هيثم در كنار همان اثر نيوتن با همين عنوان ، كه 700 سال بعد منتشر شد ، قرار دارد.ترجمه كتاب بينايي تأثير زيادي در اروپا داشت. از آن ، بعداً دانشمندان اروپايي توانستند دستگاههايي بسازند كه همان مواردي را كه ابن الحيثام ساخته بود تكرار كنند و نحوه كار نور را درك كنند. از اين رو موارد مهمي مانند عينك ، ذره بين ، تلسكوپ و دوربين توليد شد.زماني كه اروپايان اوليه مدرن از روشهاي كمي و تجربي براي كشف آنچه امروزه به عنوان قوانين فيزيك در نظر گرفته مي شود ، فيزيك به يك علم جداگانه تبديل شد.

فيزيك (از يونان باستان: φυσική (ἐπιστήμη) ، به رومانيايي: fizikḗ (epistḗmē) ، روشن. "دانش طبيعت" ، از φύσις phýsis "طبيعت") [1] [2] [3] علم طبيعي است كه ماده را مطالعه مي كند ، [a] حركت و رفتار آن از طريق مكان و زمان و موجودات مربوط به انرژي و نيرو. [5] فيزيك يكي از اساسي ترين رشته هاي علمي است و هدف اصلي آن درك نحوه رفتار جهان است. فيزيك يكي از قديمي ترين رشته هاي دانشگاهي است و از طريق گنجاندن نجوم ، شايد قديمي ترين. [9] در بيشتر دو هزار سال گذشته ، فيزيك ، شيمي ، زيست شناسي و شاخه هاي خاصي از رياضيات بخشي از فلسفه طبيعي بودند ، اما در طول انقلاب علمي در قرن 17 اين علوم طبيعي به عنوان تلاش هاي تحقيقاتي منحصر به فرد در نوع خود ظاهر شدند. [c ] فيزيك با بسياري از زمينه هاي تحقيقاتي ميان رشته اي مانند بيوفيزيك و شيمي كوانتوم تلاقي مي كند و مرزهاي فيزيك به سختي مشخص نشده اند. ايده هاي جديد در فيزيك اغلب سازوكارهاي بنيادي مورد مطالعه ساير علوم را توضيح مي دهند [6] و راه هاي جديد تحقيق در رشته هاي دانشگاهي مانند رياضيات و فلسفه را پيشنهاد مي كنند.
پيشرفت در فيزيك اغلب پيشرفت در فن آوري هاي جديد را امكان پذير مي كند. به عنوان مثال ، پيشرفت در درك الكترومغناطيس ، فيزيك حالت جامد و فيزيك هسته اي مستقيماً منجر به توليد محصولات جديدي شد كه جامعه امروزي را به طرز چشمگيري متحول كرده اند ، مانند تلويزيون ، كامپيوتر ، لوازم خانگي و سلاح هسته اي ؛ [6 ] پيشرفت در ترموديناميك منجر به توسعه صنعتي شد. و پيشرفت در مكانيك الهام بخش توسعه حساب است.نجوم يكي از قديمي ترين علوم طبيعي است. تمدن هاي اوليه مربوط به قبل از 3000 سال قبل از ميلاد مسيح ، مانند سومري ها ، مصريان باستان و تمدن دره سند ، داراي دانش پيش بيني و درك اساسي از حركت خورشيد ، ماه و ستارگان بودند. ستارگان و سيارات كه گمان مي رود نماينده خدايان هستند ، اغلب مورد پرستش قرار مي گرفتند. در حالي كه توضيحات مربوط به موقعيتهاي مشاهده شده ستارگان غالباً غير علمي و فاقد مدارك و شواهد بودند ، اما اين مشاهدات اوليه زمينه را براي نجوم بعدي فراهم آورد ، زيرا ستاره ها از گردهاي بزرگ آسمان عبور مي كردند ، [9] كه البته توضيحي در مورد موقعيت سيارات
طبق گفته هاي Asger Aaboe ، منشأ نجوم غربي را مي توان در بين النهرين يافت و همه تلاش هاي غرب در علوم دقيق از نجوم بابل اواخر ناشي مي شود. [11] منجمان مصري بناهايي از خود برجاي گذاشتند كه دانش آنها را از صورت هاي فلكي و حركات اجرام آسماني نشان مي داد ، [12] در حالي كه هومر شاعر يوناني در الياد و اديسه خود از انواع اجرام آسماني مي نوشت ؛ اخترشناسان يوناني بعداً نامهايي را براي بيشتر صورتهاي فلكي قابل رويت از نيمكره شمالي ارائه دادند. [13]
فلسفه طبيعيمقاله اصلي: فلسفه طبيعيفلسفه طبيعي ريشه در يونان در دوره باستان (650 پ.م. - 480 ق.م.) دارد ، وقتي فيلسوفان پيش سقراطي مانند تالس توضيحات غير طبيعي گرايانه را درباره پديده هاي طبيعي رد مي كردند و اعلام مي كردند كه هر واقعه علت طبيعي دارد. [14] آنها ايده هايي را تأييد كردند كه با عقل و مشاهده تأييد شده و بسياري از فرضيه هاي آنها در آزمايش موفقيت آميز بود. [15] به عنوان مثال ، اتميسم تقريباً 2000 سال پس از طرح توسط لوسيپوس و شاگردش دموكريتوس درست تشخيص داده شد. [16]
فيزيك در جهان قرون وسطايي اروپا و اسلاممقالات اصلي: علوم اروپا در قرون وسطي و فيزيك در جهان اسلام قرون وسطي
روش اصلي كاركرد دوربين سوراخ سوراخامپراتوري روم غربي در قرن پنجم سقوط كرد ، و اين منجر به كاهش فعاليتهاي فكري در قسمت غربي اروپا شد. در مقابل ، امپراتوري روم شرقي (معروف به امپراتوري بيزانس) در برابر حملات بربرها مقاومت كرد و به پيشرفت در زمينه هاي مختلف يادگيري ، از جمله فيزيك ادامه داد. [17]
در قرن ششم ، ايزيدور مايلتوس مجموعه مهمي از آثار ارشميدس را كه در Archimedes Palimpsest كپي شده است ، ايجاد كرد.
در قرن ششم اروپا جان فيلوپونوس ، يك دانشمند بيزانسي ، تعاليم فيزيك ارسطو را زير سال برد و اشكالات آن را متذكر شد. وي نظريه انگيزه را مطرح كرد. تا زمان ظهور فيلوپونوس ، فيزيك ارسطو مورد موشكافي قرار نگرفت. بر خلاف ارسطو ، كه فيزيك خود را بر اساس استدلال كلامي بنا نهاد ، فيلوپونوس به مشاهده متكي بود. درباره فيزيك ارسطو ، فيلوپونوس نوشت:اما اين كاملاً اشتباه است و ديدگاه ما ممكن است با مشاهده واقعي م moreثرتر از هر نوع بحث لفظي تأييد شود. اگر بگذاريد از همان ارتفاع دو وزنه كه يكي از آنها چندين برابر وزن ديگر است سقوط كنيد ، خواهيد ديد كه نسبت زمانهاي مورد نياز براي حركت به نسبت وزنها بستگي ندارد ، بلكه تفاوت آنها در زمان بسيار كوچك است.

هدف يادگيرياهداف كلي و موضوع شيمي را بيان كنيدامتياز كليديشيمي را گاهي اوقات "علم مركزي" مي نامند ، زيرا اين رشته فيزيك را با علوم طبيعي ديگر مانند زمين شناسي و زيست شناسي پيوند مي دهد.شيمي مطالعه ماده و خصوصيات آن است.حوزه هاي فرعي شيمي عبارتند از: شيمي تحليلي ، بيوشيمي ، شيمي معدني ، شيمي آلي ، شيمي فيزيكي و شيمي بيوفيزيك.مقرراتشيمي شاخه اي از علوم طبيعي كه با تركيب ماده و تغييراتي كه در نتيجه واكنش هاي شيميايي ايجاد مي كند سروكار دارد.ماده چيزي كه جرم داشته باشد و فضا اشغال كند (حجم داشته باشد) و تقريباً همه چيز را در جهان تشكيل دهد.شيمي مطالعه ماده و واكنشهاي شيميايي بين مواد است. شيمي همچنين مطالعه تركيب ، ساختار و خواص ماده است. ماده اساساً هر چيزي در جهان است كه فضا اشغال كند و داراي جرم باشد. شيمي را گاهي اوقات "علم مركزي" مي نامند ، زيرا اين رشته فيزيك را با علوم طبيعي ديگر مانند زمين شناسي و زيست شناسي پيوند مي دهد.
تاريخ شيمييك فرضيه شيميايي اساسي اولين بار در يونان كلاسيك ظهور كرد كه ارسطو چهار عنصر آتش ، هوا ، زمين و آب را تعريف كرد. فقط در قرن 17 و 18 بود كه دانشمنداني مانند رابرت بويل (1691-1691) و آنتوان لاووازير (1743-1794) شروع به تغيير شكل سنت هاي قديمي كيمياگري در يك رشته علمي دقيق كردند.

آنتوان-لوران دو لاوازير آنتوان لورن دو لاوازير براي كارش در مورد اصل حفظ جرم و ايجاد سيستم جديدي از نامگذاري شيميايي "پدر شيمي مدرن" شناخته مي شود.شيمي به عنوان يكي از علوم طبيعي بينش ساير علوم فيزيكي و ابزارهاي تحليلي قدرتمند براي كاربردهاي مهندسي را در اختيار دانشمندان قرار مي دهد. علوم زيست شناختي و شاخه هاي فرعي آنها ، مانند روانشناسي ، ريشه در بيوشيمي دارند و دانشمندان تازه شروع به درك چگونگي تأثير سطوح مختلف سازمان بر يكديگر مي كنند. به عنوان مثال ، اساس طب مدرن فرآيندهاي بيوشيميايي بدن انسان است.
شيمي و جهان طبيعيشيمي توانايي توضيح پديده هاي بيشمار در جهان را دارد ، از حالت عادي تا عجيب و غريب. چرا آهن زنگ مي زند؟ چه چيزي پروپان را به چنين سوخت كارآمد و تميز تبديل مي كند؟ چگونه دوده و الماس مي توانند از نظر ظاهري بسيار متفاوت باشند اما از نظر شيميايي بسيار شبيه به هم باشند؟ شيمي پاسخ اين س questionsالات و بسياري ديگر را دارد. درك شيمي كليد شناخت جهان است كه ما آن را مي شناسيم.

شيمي شيمي مطالعه خواص ، تركيب و تغيير شكل ماده است.شاخه هاي مختلف شيميمطالعه شيمي را مي توان به شاخه هاي متمايزي سازمان داد كه بر زير مجموعه هاي مفاهيم شيمي تأكيد دارند. شيمي تحليلي به دنبال تعيين تركيبات شيميايي دقيق مواد است. بيوشيمي ، مطالعه مواد شيميايي موجود در موجودات زنده (مانند DNA و پروتئين ها) است. شيمي معدني موادي را بررسي مي كند كه فاقد كربن هستند. شيمي آلي مواد مبتني بر كربن را مطالعه مي كند. شيمي فيزيكي مطالعه خصوصيات فيزيكي مواد شيميايي است. شيمي بيوفيزيك كاربرد شيمي فيزيك در يك زمينه بيولوژيكي است.

چكيده

الكترونيك در مورد دستكاري برق براي انجام يك كار خاص است و بسيار عملي است. از آنجا كه نتيجه ساخت مدارهاي الكترونيكي معمولاً دستگاهي است كه وظيفه اي را انجام مي دهد ، اين جنبه عملي بايد بديهي باشد. آنچه كه در مطالعه الكترونيك غالباً پنهان مي ماند اين است كه حتي پيچيده ترين دستگاه الكترونيكي نيز از مدارها و اجزاي كوچكتر و ساده تري تشكيل شده است. هنگامي كه از برخي از اين مدارهاي كوچكتر قدرداني كرديد ، درك مدارهاي پيچيده تر بسيار آسان است. بنابراين جاي تعجب نيست كه تمركز اين كتاب بر روي موارد بسيار كاربردي است كه ، هنگامي كه چندين مورد با هم تركيب مي شوند ، منجر به ايجاد سيستم هاي الكترونيكي و الكترونيكي مورد علاقه و استفاده براي افرادي كه در مهندسي نوري هستند مي شود. در طول دوره تحصيلات دانشگاهي ، بسياري از مهندسان آينده اغلب در اولين كلاس مدارهاي خود مي فهمند كه مهندسي برق براي آنها مناسب نيست. بعضي از اين مهندسان هنوز كابوس تكراري دارند كه روز آخر آزمايش مدارهاي نهايي خود را انجام مي دهند! عليرغم انزجاري كه آن كلاسهاي مدارهاي مهندسي برپا مي كنند ، هرچه مباحث پيش مي رود ، درك الكترونيك واقعاً چندان دشوار نيست و در صورت برخورد صحيح با آن مي تواند سرگرم كننده باشد. روش درستي كه ما در اينجا استفاده خواهيم كرد تقسيم قطعات الكترونيكي به دو قسمت اصلي است. مواردي كه بايد بدانيد و چيزهاي سرگرم كننده اي كه مي خواهيد بدانيد! البته ، قبل از اينكه به چيزهاي جالب توجه برسيم ، بايد برخي مفاهيم و مدارهاي اساسي را معرفي كنيم. ما سفر خود را به دنياي الكترونيك با تمركز بر سيگنال ها ، مدارهاي ساده ، دستگاه هاي مشترك و نحوه اندازه گيري آغاز خواهيم كرد. الكترونيك به معناي عملي بودن است ، بنابراين ساخت برخي از مدارها به شما در درك آنها كمك مي كند و شما را ترغيب به انجام اين كار مي كند! محاسبات مثال و اسكريپت هاي MATLAB Example براي كمك به شما در درك چگونگي حل عددي مشكلات الكترونيك ارائه شده است. معرفي مختصر و تجديد نظر در مورد MATLAB در پيوست همراه با كتابشناسي خواندن پيشنهادي در صورت تمايل به يافتن اطلاعات اضافي ، در پيوست آورده شده است.

سيستم غدد درون ريز - مطالعه هورمونهاي غدد درون ريز كه سيگنالهايي را به ارگانيسم منتقل مي كنند و به آن كمك مي كنند تا هماهنگ پاسخ دهد. غدد غدد درون ريز اصلي - هيپوفيز ، تيروئيد ، آدرنال ، لوزالمعده ، پاراتيروئيدها و غدد جنسي - تمركز اصلي هستند ، اما تقريباً همه اندام ها هورمون هاي غدد درون ريز را آزاد مي كنند.سيستم ايمني بدن - سيستم دفاعي طبيعي بدن از سلول هاي سفيد خون ، تيموس و سيستم هاي لنفاوي تشكيل شده است. مجموعه اي پيچيده از گيرنده ها و مولكول ها براي محافظت از ميزبان در برابر حملات عوامل بيماري زا با هم تركيب مي شوند. مولكول هايي مانند آنتي بادي و سيتوكين از ويژگي هاي زيادي برخوردار هستند.سيستم يكپارچه - پوست ، مو ، ناخن ، غدد عرق و غدد چربي (ترشح يك ماده روغني يا مومي).سيستم اسكلتي - عضلاني - اسكلت و عضلات ، تاندون ها ، رباط ها و غضروف ها. مغز استخوان - جايي كه سلول هاي قرمز خون ساخته مي شود - و نحوه ذخيره سازي كلسيم و فسفات در استخوان ها نيز در آن گنجانده شده است.سيستم عصبي - سيستم عصبي مركزي (مغز و نخاع) و سيستم عصبي محيطي. مطالعه سيستم عصبي شامل تحقيق در مورد حواس ، حافظه ، احساس ، حركت و فكر است.سيستم كليوي / ادراري - از جمله كليه ها ، حالب ها ، مثانه و مجراي ادرار ، اين سيستم آب را از خون خارج مي كند ، ادرار توليد مي كند و مواد زائد را با خود حمل مي كند.سيستم توليد مثل - متشكل از غدد جنسي و اندام هاي جنسي. مطالعه اين سيستم همچنين شامل بررسي نحوه ايجاد و پرورش جنين به مدت 9 ماه است.سيستم تنفسي - متشكل از بيني ، حلق بيني ، ناي و ريه ها. اين سيستم اكسيژن را وارد مي كند و دي اكسيد كربن و آب را دفع مي كند.شاخه هاتعداد زيادي رشته وجود دارد كه از كلمه فيزيولوژي در عنوان خود استفاده مي كنند. در زير چند نمونه آورده شده است:
فيزيولوژي سلول - مطالعه نحوه كار و تعامل سلول ها ؛ فيزيولوژي سلول بيشتر در انتقال غشا و انتقال نورون متمركز است.فيزيولوژي سيستم ها - اين تمركز بر مدل سازي محاسباتي و رياضي سيستم هاي بيولوژيكي پيچيده است. اين مقاله سعي دارد نحوه همگرايي سلولهاي فردي يا اجزاي سيستم را براي پاسخگويي به طور كلي توصيف كند. آنها اغلب شبكه هاي متابوليكي و سيگنالينگ سلولي را بررسي مي كنند.فيزيولوژي تكاملي - مطالعه نحوه سازگاري و تغيير سيستم ها يا قسمت هايي از سيستم ها در طي چندين نسل. موضوعات پژوهشي زمينه هاي زيادي را شامل مي شود از جمله نقش رفتار در تكامل ، انتخاب جنسي و تغييرات فيزيولوژيكي در رابطه با تنوع جغرافيايي.فيزيولوژي دفاعي - تغييراتي كه به عنوان واكنش به تهديد بالقوه رخ مي دهد ، مانند آماده سازي براي پاسخ جنگ يا پرواز.فيزيولوژي ورزشي - همانطور كه از نامش پيداست ، اين مطالعه فيزيولوژي ورزش بدني است. اين شامل تحقيقات در مورد انرژي زيستي ، بيوشيمي ، عملكرد قلبي ريوي ، بيومكانيك ، خون شناسي ، فيزيولوژي عضلات اسكلتي ، عملكرد اعصاب و غدد عصبي و عملكرد سيستم عصبي است.مباحث ذكر شده در بالا فقط انتخاب كوچكي از فيزيولوژي هاي موجود است. رشته فيزيولوژي به همان اندازه گسترده و ضروري است.
فيزيولوژي يا آناتومي؟آناتومي با فيزيولوژي ارتباط نزديك دارد. آناتومي به مطالعه ساختار اعضاي بدن اشاره دارد ، اما فيزيولوژي بر نحوه كار و ارتباط اين قسمت ها با يكديگر متمركز است.